Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкой стали

 

Изобретение относится к внепечной обработке металла, может быть использовано при вакуумировании стали циркуляционным способом. Целью изобретения является исключение выбросов металла во.внутреннее пространство камеры и стабилизация режима циркуляции. Устройство выполнено в виде цилиндра. В нижней части цилиндра имеются сливной и всасьшающий патрубки. На всасывающем патрубке установлены три сопла. Они расположены в плоскости нормально к оси патрубка на равном расстоянии друг от друга. Выход каждого сопла смещен относительно своего входа. Изобретение позволяет исключить выбросы металла на стенки и крьшку вакуум-камеры , продлить срок службы камеры за счет исключения прогаров, возникающих при выбросах металла. 3 ил. S а

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А2 (51) 4 С 21 С 7 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1096285 (21) 4098185/31-02 (22) 16. 07. 86 (46) 23. 12. 87 .. Бюл. Р 47 (71) Московский институт стали и сплавов (72) А.А.Ежов, Ю.С.Мирошников, Ю.Г.Подгорчук, В.M.Скосырев, В.И.Сыров, Г.А.Фарнасов, А.Г.Фохтин, В.Ф.Чирихин и A.Â.Áàêàêèí (53) 669.187.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1096285, кл. С 21 С 7/10, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО

ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к внепечной обработке металла, может быть использовано при вакуумировании стали циркуляционным способом. Целью изобретения является исключение выбросов металла во.внутреннее пространство камеры и стабилизация режима циркуляции. Устройство выполнено в виде цилиндра. В нижней части цилиндра имеются сливной и всасывающий патрубки. На всасывающем патрубке установлены три сопла. Они расположены в плоскости нормально к оси патрубка на равном расстоянии друг от друга. Выход каждого сопла смещен относительно своего входа. Изобретение позволяет исключить выбросы металла на стенки и крышку вакуум-камеры, продлить срок службы камеры за счет исключения прогаров, возникающих при выбросах металла. 3 ил.

1361183

Изобретение относится к внепечной обработке металла, может быть использовано преимущественно в черной металлургии при вакуумировании стали циркуляционным способом и является усовершенствованием устройства по авт. св. Р 1096285.

Целью изобретения является исключение выбросов металла во внутреннее пространство камеры и стабилизация режима циркуляции.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — графические изобра- 16 жения диаграмм расходов отходящих и инертного газов.

Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла состоит из цилиндрической формы вакуумной ка- 20 меры 1, в нижней части которой имеют.ся два патрубка — сливной 2 и всасывающий 3. В нижней части всасывающего патрубка 3 имеется конусная .вставка

4, в центре которой соосно с патруб- 26 ком 3 выполнено сопло 5, а в боковой поверхности стенки нижней части патрубка 3 выполнены отверстия 6 для засасывания металла. В верхней части патрубка 3 дополнительно встроены у> три сопла 7, отстоящие друг от друга на равном расстоянии, причем сопла заделывают в футеровку таким образом, что выход каждого сопла 7 смещен относительно своего входа. Плоскость

35 расположения сопел 7 располагают на

0,1-0,15 м ниже наружного дна камеры 1.

Сопла 7 заделывают во всасывающий патрубок 3 не вдоль своих нормалей к стенкам патрубка, а так, чтобы ось

ВВ сопел 7 проходила по линии MN, соединяющей вход M одного из сопел

7, лежащий на пересечении наружной поверхности S< патрубка 3 с его нормалью А, с точкой N, образующейся при пересечении нормали А с внутренней поверхностью .S патрубка 3.

К соплам 5 и ? подводят аргонопроводы 8 и 9. Регулирование расхода инертного газа осуществляют через отдельные вентили 10 и 11, встроенные в аргонопроводы 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед опусканием вакуум-камеры в жидкий расплав металла открывают вентили 10 и 11 на аргонных трубопроводах и устанавливают начальный расход инертного газа через сопла 7 и

5. Затем после опускания камеры 1 в ковш с расплавом до определенного положения патрубков 2 и 3 увеличивают расход инертного газа через сопло 5 с помощью вентиля 10 до получения максимального газовыделения, характерного для первой минуты вакуумирования. После этого открывают вентиль

11 и увеличивают расход инертного газа через сопла 7.

Начальный расход инертного газа через сопла 5 и 7 обеспечивает структуру двухфазного потока, близкую к пузырьково-снарядному течению. Однако этот режим течения не отвечает максимальной скорости циркуляции, необходимость которой вызвана технологическими требованиями, заключающимися в сокращении времени обработ-:ки при обязательном двух-трехкратном участии всего металла в процессе дегазации. Исходя из этих требований, на второй-третьей минуте обработки расход инертного газа через сопло 5 увеличивают до некоторого максимального уровня, зависящего от размеров конкретной установки и химсостава обрабатываемого металла.

При этом структура потока приближается к снарядному (пробковому) режиму течения.

Разрушение газовых пробок имеет важное значение, поскольку отвечает условиям стабилизации скорости потока и исключает выбросы металла. Разрушение газбвых пробок возможно только при дополнительном вводе инертного газа через сопла 7, обеспечивающие истечение вводимого газа под углом к потоку. Касательная направленность струй иэ сопел 7 создает тангенциальные напряжения на границах газовых полостей и вызывает закручивание потока. Возникающие вязкие напряжения в оболочках газовых полостей способствуют разрушению последних. Поэтому в зависимости от степени развитости газометаллического потока во всасывающем патрубке через сопла 7 вводят соответствующий расход инертного газа в количестве 30-100Х от расхода газа через сопло 5. Степень развитости потока отражается в характере записи кривой газовыделения, на которой наблюдаются короткие всплески в виде случайных возмущений, переменных по частоте и ампли1361183

35 ао

55

1 туде. При интенсивном разрушении пробок наблюдают некоторое приращение в объеме удаляемых газов, если этого не наблюдается, то дополнительно увеличивают расход инертного газа через сопла 7 в пределах 20-ЗОБ от предыдущего расхода.

Воздействуя поочередно на каждый вентиль, добиваются максимального приращения отходящих газов, Максимальное приращение выделения газов при этом обычно не превышает 10-157 от установившегося значения выделяющихся газов. Дальнейшее увеличение расхода инертного газа через сопла 7 не вызывает какого-либо приращения в текущем объеме отходящих газов, поэтому в ходе вакуумирования необходимо определить этот уровень расхода инертного газа и поддерживать его значение на постоянном уровне, осуществляя регулирование инертного газа только через сопло 5 с целью поддержания максимальной массовой скорости циркуляции.

Эксперименты показали большую эффективность дополнительного ввода инертного газа через сопла 7 в механизме разрушения больших газовых пробок и интенсификации процесса дегазации.

На фиг.3 изображены типичные для данной установки кривые, характеризующие динамику процесса циркуляционного вакуумирования по параметрам расхода вводимого во всасывающий патрубок аргона и расхода удаляемых из металла газов (кривая 1 — расход аргона через сопло 5, кривая 2 расход аргона через сопло 7, кривая

3 — расход отходящих из жидкого металла газов, кривая 4 — расход отходящих газов при вакуумировании аналогичной плавки без дополнителЬного ввода аргона через сопла 7) .

Вакуумирование металла начинают с расходов вводимого инертного газа через сопло 5 в диапазоне 60-70 л/мин, а через сопла 7 — до 30 л/мин. Этому режиму вводимого газа через сопла 5 и 7 соотвутствует максимум отходящих газов, характерный для начала вакуумирования, который составляет около

3,1 м /мин. Затем через сопла 7 увеличивают расход инертного газа до

85 л/мин. При этом замечено, что приращение в объеме удаляемых газов происходит до расхода инертного газа, равного 70 л/мин, а затем дальнейшее увеличение расхода инертного газа через сопла 7 вызывает приращения в газовыделении. В течение всего времени вакуумирования расход инертного газа через сопло 5 увеличивают в соответствии с максимумом газовыделения и к концу вакуумирования расход инертного газа составляет 120 л/мин.

В ходе вакуумирования, воздействуя поочередно на вентили 10 и 11, устанавливают такой режим расхода инертного газа через сопла 5 и 7, который соответствует наилучшему газовыделению.

Эти эксперименты показали,. = o дополнительный ввод инертного газ» через сопла 7 позволяет увеличить за,-ход газов из обрабатываемого .".а-.. — ."в среднем на 132,.а визуальный осмотр внутреннего пространства камерь. после каждого вакуумирования поп."э:. .. полное отсутствие образующихся пас гылей. Приращение в удаляемых газах в объеме 13Х можно отнести за счет стабилизации скорости слива, способству-. ющей более полному перемешиванию металла в ковше, а также за счет увели-= чения реакционной поверхности газ металл вследствие дробления крупньм газовых полостей на более мелкие.

Таким образом, использование предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет за счет разрушающего крупные газовые полости воздействия вводимого через дополнительные сопла инертного газа исключить на

100Х выбросы металла на стенки и крышку вакуум-камеры, дополнительно увеличить выход отходящих газов не менее, чем на 13-153 за счет создания лучших условий для дегазации, стабилизировать скорость циркуляции металла за счет исключения возмущений ванны металла в камере, а также продлить срок службы камеры за счет исключения прогаров, возникающих при выбросах металла.

Формула изобрете ния

Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкой стали по авт. св. - 1096285, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью исключения выбросов металла во внутреннее пространство камеры и стабилизации режима циркуляции, на всасывающем патрубке дополнительно установлены три сопла, расположенные в плоскости, нормальной к оси патрубка на равном

1361183 расстоянии друг от друга, причем выход каждого сопла смещен относительно своего входа. рги

136 1183 Az. Ы omx. z, М еиН П /Мои

О,ZO

0,15, HllH

Составитель А.Щербаков

Техред М.Маргентал

Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Пекарь

Заказ 6198/30 Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4