Устройство для рафинирования металла

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для перемешивания жидкого металла и обработки его различными как кусковыми, так и порошкообразными материалами. Цель изобретения - уменьшение потерь тепла и повышение стойкости футеровки патрубка. Устройство, состоящее из бункеров для кусковых и порошкообразных материалов, снабжено теплообменными трубами, установленными в бункере для порошкообразных материалов. Каркас патрубка выполнен из концентрических труб, образующих внешнюю и внутреннюю полости. Внутренняя полость соединена с полостью патрубка, а внешняя полость - с трубопроводом для подвода газа. Снабжение бункера для порошкообразных материалов теплообменными трубами и выполнение газового охлаждения патрубка снижают потери тепла и повышают стойкость патрубка, что приводит к ускорению процессов рафинирования. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (S1)5 С 21 С 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4196548/31-02 (22) 17 02.87 (46) 15.07.90 ° Бюл. N 26 (71) днепродзержинский индустриальный институт им. М.И.Арсеничева, Днепровский металлургический комбинат им. Ф.Э.Дзержинского и Производственное обьединение нйдановтяжмаш (72) l0.И,Шиш, К.Г.Носов, Н.П.Подбе" резный, П.С,Нефедов, Ю.И.Гладилин, В.A.Èàõíèöêèé, В. ЯТарасенко, Г.М.Белопольский, Л.В.Рубин, В.В.Долгий, В.Д.Клименко, В.М.Стремовский и Л.Г.Волков (53) 669 ° 266.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 899656, кл. С 21 С 1/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ

МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использоИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для перемешивания жидкого металла и обработки его различными как кусковыми, так и порошкообразными материалами.

Цель изобретения - уменьшение потерь тепла металлом и повышение стойкости футеровки патрубка.

На чертеже изображено предложенное устройство, обший вид.

2 вано для перемешивания жидкого металла и обработки его различными как кусковыми, так и порошкообразными материалами. Цель изобретения - умень. шение потерь тепла и повышение стойкости футеровки патрубка, Устройство, состояшее из бункеров для кусковых и порошкообразных материалов, снабжено теплообменными трубами, установленными в бункере для порошкообразных материалов. Каркас патрубка выполнен из концентрических труб, образуюших внешнюю и внутреннюю полости. Внутренняя полость соединена с полостью патрубка, а внешняя полость - с трубопроводом для подвода газа. Благодаря снижению бункера для порошкообразных материалов теплооб" менными трубами и выполнению газово" го охлаждения патрубка снижаются потери тепла и повышается стойкость патрубка, что приводит к ускорению процессов рафинирования, 1 ил.

Устройство состоит из двух покрытых теплоизоляцией бункеров 1 и 2.

Бункер 1, герметично закрываюцийся крышкой 3, предназначен для порошкообразных, а бункер 2 с крышкой 4 для кусковых материалов. В нижней части бункеров 1 и 2 установлены .теплоизолированные дозаторы 5 и 6 для порошкообразных и кусковых соот" ветственно материалсв. Например, в бункере" 1 можно использовать лопаст1578207 ной или винтовой дозатор, а в бунке.ое 2 — вибродозатор. Ниже дозирующих устройств расположена теплоизолированная воронка 7 для концентрации метериалов, поступающих из бункеров

1 и 2 в полость патрубка 8., который погружен в металл, находящийся в ста" леразливочном ковше 9.

Погружной патрубок состоит из трех концентрически расположенных металлических труб 10 - 12 с футеровкой

13, образующих две соединенные в нижней части кольцевые полости 14 и 15.

Наружная полость 14 соединена через коллектор 16 и впускной клапан 17 с трубопроводом 18 для подвода газа.

Внутренняя полость 15 каналами 19 сообщается с плоскостью погружного патрубка 8.

Бункер 1 в нижней части имеет коллектор 20, соединенный с внутренней полостью воронки 7 и, следовательно, погружного патрубка 8. В верхней части бункера 1 выше уровня засыпки материалов расположен коллектор 21 с отверстием 22, соединенный трубами

23 с коллектором 20. Труба 24 соединяет коллектор 21 с выпускным клапаном 25.

В бункере 2 выше уровня засыпки материалов имеются каналы 26, соединяющие полость бункера с коллектором 27,к которому присоединен выпускной клапан 28.

Выпускные клапаны ?5 и 28 могут соединяться с атмосферой или с отсасывающей установкой (вакуумным насосом).

Устройство работает следующим образом.

После загрузки бункеров 1 и 2 рафинирующими материалами бункеры герметично закрывают крышками 3 и 4 и вводят погружной патрубок 8 устройства в металл, находящийся в стале" разливочном ковше 9, на заданную глубину. При этом выпускные клапаны

25 и 28 открыты, чем обеспечивается равенство давлений внутри и снаружи погружного патрубка и, как следствие, заполнение патрубка металлом до уровня, соответствующего уровню металла в сталеразливочном ковше с учетом толщины слоя шлака. Затем клапаны

25 и 28 закрывают и открывают клапан

17, благодаря чему нейтральный газ (аргон, азот) из трубопровода 18 поступает в коллектор 16, проходит! 0 охлаждает футеровку 13 патрубка, что трубу 24 и клапан 25 поступает в атмосферу либо в отсасывающую установ » ку, применение которой позволяет увеличить скорость подьема металла в патрубке, т,е. повысить производительность устройства, а также дает воэможность уменьшить глубину погружения патрубка в металл. Проходя по

40 трубам 23. гаэ отдает им тепло, аккумулированное в погружном патрубке, нагревая тем самым порошкообраэные материалы, находящиеся в бункере 1.

При этом передача тепла материалу осуществляется через стенки труб, которые для уменьшения потерь тепла и ускорения теплопередачи выполняют из материалов с высокой теплопроводностью (сталь, медь и др.).

Температуры газов, покидающих бункер, и находящихся в нем материалов определяются при прочих равных условиях площадью поверхности труб, контактирующей с нагреваемыми мате55 риалами. Она должна обеспечивать приближение температуры газов перед выпускным клапаном к температуре окружающей среды, что, с одной стороны обусловливает минимальные потери теп15

30 полости 14 и 15 и через каналы 19 попадает в полость погружного патрубка 8, повышая в нем давление. В результате этого металл иэ патрубка вытесняется, опускаясь до заданного уровня, находящегося выше нижнего среза патрубка . При прохождении через полости 14 и 15 гаэ, нагреваясь, приводит к повышению ее стойкости.

В полости патрубка 8 осуществляется дальнейший нагрев газа жидким металлом и футеровкой патрубка,имеющей температуру поверхности, близкую к температуре металла.

По достижении металлом в патрубке заданного нижнего уровня, соответствующего определенному давлению газа в полости патрубка, открывают выпускной клапан 25 или 28 либо оба одновременно, что определяется требованиями технологии рафинирования.

Клапан 25 открывают, если в металл необходимо ввести порошкообразные материалы, например науглероживающие добавки, шлакообразующие рафинирующие смеси и др. При этом нагретый в полости патрубка 8 газ, вытесняясь металлом, через воронку 7, коллектор 20, трубы 23, коллектор 21, 5

1$ ла металлом, а с другой, позволяет не применять специальные теплообменные устройства для охлаждения газов, например, водой перед их поступлением в клапан с целью создания условий для его нормальной работы и повышения стойкости.

Через отверстие 22 в колекторе 21 газ заполняет пространство над материалами в бункере 1. Это обеспечивает равенство давлений в полости патрубка

8 и бункера 1, чем исключается подвисание материалов в бункере и, следовательно, создаются условия для равномерной их подачи в металл внутри патрубка.

Когда возни кает необходимость в рафинировании металла кусковыми материалами, находящимися в бункере

2. например гранулированным алюмини— ем, ферротитаном, силикокальцием и др., открывают клапан 28, вследствие чего нагретый газ из полости погружного патрубка 8 через воронку 7, дозатор 6., слой материала в бункере

2, каналы 28 поступает в атмосферу либо в отсасывающее устройство. При движении газа по связанным полостям между кусками материалов он охлаждается, а материалы нагреваются.

В бункере 2 нет необходимости использовать теплообменные трубы, так как размеры полостей между кусковыми материалами значительно больше„ чем между порошкообразными, и достаточны для прохождения газа, которыЙ в этом случае отдает тепло материалу без посредника.

Размеры кусков материалов должны быть такими, чтобы газ увлекал их за собой. Минимальный размер кусков материалов, исключающий их вынос иэ бункера raэом и обеспечивающий достаточные размеры полостей для его прохода, при которых потери напооа будут находиться в допустимых пределах, определяют экспериментально.

При одновременном открытии клапанов 25 и 28 отходящие газы нагревают материалы в обоих бункерах. По мере снижения давления газа металл в патрубке поднимается. Когда он достигает заданного уровня, например уровня расплава в сталеразливочном ковше, закрывают клапаны 25 и 28 и открывают клапан 17, что обеспечивает увеличение давления в полости патрубка 8 и, соответственно, пони78207

55 жение уровня металла с вытеснением его из патрубка в ковш, т.е. повторение цикла пульсации металла.

Подачу нагретых рафинирующих добавок из бункеров и 2 sметалл,,находящийся внутри патрубка 8, производят порциями или непрерывно с помоцью дозаторов 5 и 6 одновременно с периодическим изменением давления в патрубке. Эти материалы попадают в металл и вместе с ним вытесняются из патрубка в сталеразливочный ковш.

Поскольку рафинирующие добавки нагреваются отходящими газами, которые ранее аккумулировали тепло металла, то, попадая в металл, они возвращают ему почти все тепло за вычетом потерь через стены патрубка и бункера, а также с газами, если их температура не снижена до исходной.

Использование тепла в предлагаемом устройстве по сравнению с известным выше, так как, во-первых, прак- . тически все тепло, полученное рафинирующими материалами от отходящих газов, нагретых в патрубке металлом, поступает в последний при вводе в него этих материалов. В известном устройстве часть тепла теряется в регенеративной насадке, поскольку оно аккумулируется насадкой и остается неиспользованным во время работы устройства. В предлагаемом устройстве доля этих потерь весьма незначительна вследствие того, что они имеют место лишь в теплообменных трубах, выполненных из материалов с высокой теплопроводностью и с малой толщиной стен, рассчитанной исходя из давления в устройстве, которое находится в пределах 0,02-0,2 МПа. В то же время для изготовления насадок регенераторов используют низкотеплопроводные материалы значительной толщины, позволяющие аккумулировать в насадке достаточное количество тепла. Во-вторых, при равных обьемах регенеративных насадок и сыпучих материалов, находящихся в бункерах, поверхность нагрева этих материалов больше, чем регенеративных насадок, что обеспечивает более низкую температуру выходящих газов в предлагаемом устройстве по сравнению с известным.

Благодаря тому, что рафинирующие реагенты поступают в металл нагретыми, эффективность его рафинирования поСоставитель В.Самсонов

Техред H.Дидык Корректор Л. Бескид

Редактор А.Маковская

Заказ 1892 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вышается за счет ускорения их раст-, ворения в металле и уменьшения намораживания этих материалов и металла на стенки патрубка. В результате срок службы патрубка возрастает °

По сравнению с известным. оборудованием описываемая конструкция устройства позволяет увеличить стойкост футеровки погружного патрубка, использовать тепло отходящих газов для предварительного нагрева рафинирующих материалов, задаваемых в жидкий металл, ускорить растворение рафинирующих материалов в металле, уменьшить потери рафинирующих материалов, сократить потери тепла металлом при рафинировании.

Формула изобретения

Устройство для рафинирования металла, содержащее герметичный бункер

578207 8 для кусковых и бункер для порошкообразных материалов с дозаторами, Футерованный патрубок с металлическим

5 каркасом и трубопроводы для подвода и отвода газа с клапанами, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьшения потерь тепла и повышения

b стойкости футеровки патрубка, оно снабжено теплообменными трубами, ко» торые установлены в бункере для порошкообразных материалов и соединены с трубопроводами для подвода газа и полостью патрубка, а каркас патрубка выполнен из концентрических труб, образующих внутреннюю и внешнюю сообщающиеся кольцевые полости, при этом внешняя кольцевая полость соединена с трубопроводом для подвода газа, 20 а внутренняя - с полостью патрубка.