Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности может быть использовано для внепечной обработки металла способом циркуляционного вакуумирования. Целью изобретения является сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла. Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла содержит вакуум-камеру 1, сливной 2 и всасывающий 3 патрубки. По вертикальной образующей внутри всасывающего патрубка 3 выполнены симметрично относительно друг друга четыре канала 4. Аргонные сопла 5 образуют два узла из объединенных между собой попарно сопл 5. Оси симметрии при пересечении образуют угол 55-65°. Изобретение обеспечивает увеличение газовыделения на 10-15%, сокращается расход инертного газа. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) „.- C 21 С 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4397282/31-02 (22) 11.01.88 (46) 30. 12.90. Бюп. Y 48 (71) Московский институт стали и сплавов (72) А.А.Ежов, Г.А.Фарнасов, M. К. Кадиров, А.Г.Фохтин, Ю.И.Небосов, М.P.Ìåíüøèêîâ, В.А.Попов, М.И.Антонов, Ф.А Петрище и М.В.Ефименко (53) 621.187.2 (088.8) (56) Морозов А.А. Внепечное вакууми— рование стали. М.: Металлургия, 1979, с, 138.

Авторское свидетельство СССР

Р 1096385, кл. С 21 С 7/10, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИРКУЛПЯОННОГО

ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛПА (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть исполь„„SU„„> 617004 А 1

2 зовлно, в частности, для внепечной обработки металла способом цйркуляционного вакуумирования . Цель изобретения — сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла. Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла содержит вакуум-камеру 1, сливной 2 и всасывающий 3 патрубки..По вертикальной образующей внутри всасывающего патрубка 3 выполнены симметрично относительно друг друга четыре канала 4 .Аргонные сопла 5 образуют два узла из объединенных между собой попарно сопл 5. Оси симм*трии при пересечении образуют yrол 55 — 65

Изобретение обеспечивает увеличение газовыделения на 10 — 157, сокращается расход инертного газа. 2 ил.

1617004

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано, в частности, при внепечной обработке металла способом циркуляционного вакуумирования, Цель изобретения — сокращение времени вакуумирования за счет увеличения массовой скорости и повышение качества металла.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 — графики, иллюстрирующие массовый расход, газоудаление в соответствии с режимом

BB од и мог о га за . 15

В нижней части вакуум-камеры 1 вы-! полнены два патрубка: сливной 2 и всасывающий 3. Внутри последнего по вертикали на всю егo длину выполнены симметрично относительно друг друга четыре прямоугольных углубле. ния в виде каналов 4. В нижней ,,части всасывающего патрубка 3 íà его боковой поверхности расположены четыре сопла 5, расположение которых выбрано так, чтобы при продолжении их осей образовывались углы 55 — 65, т.е. два любых сопо ла 5, объединенных попарно, образуВ ют угол 55 — 65 . Каждая пара сопл

5 объединена стальными патрубками 6, 30

7, которые с помощью трубки 8, 9 через вентили 10, 11 подсоединены к аргонному трубопроводу 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом вакуумирования в

; аргонном трубопроводе устанавливают определенное давление в зависимости

,от химического состава металла, подвергаемого вакуумной обработке. Для вакуумирования вакуум-камеру 1 патрубками 2 и 3 опускают в ковш с жидким металлом и включают с помощью вентилей 11 и 12 подачу аргона, пред45 варительный расход которого не превышает 10Х от максимального расхода.

По достижении максимального разрежения с помощью вентилей 11 и 12 увеличивают расход аргона, который по трубкам 8 и 9 поступает в патрубки

6 и 7 и затем на сопла 5. Подсоединение 8 и 9 выполнено строго по середине патрубков б и 7 и обусловлено тем, что только такое подсоединение и при такой длине патрубков 6 и 7, соответствующей углу в 60+5" обеспечивает равномерное распределение аргона по соплам 5 и определяет одинаковость условий истечения аргона и надежность их работы.

Во всасывающем патрубке 3 происходит процесс активного взаимодействия металла с вводимым аргоном. Интенсивному развитию гаэометаллического потока в центре патрубка 3 способствует выбранный угол расположения и попарного подсоединения сопл 5, кроме того, такой угол расположения сопл 5 обеспечивает большую проникающую способность струй аргона в поток металла при меньшей скорости истечения их. Увеличение объема газовой фазы эа счет уменьшения гидростатического давления при движении пузырьков вдоль патрубка 3, а также за счет кинетики газовыделения из движущегося металла приводит к уменьшению в верхней части патрубка 3 объема металла, в то время как объем металла в каналах не претерпевает каких-либо изменений. Увеличение вводимого инертного газа через сопла 5 вызывает увеличение скорости движения газометаллического потока в патрубке 3 и ,в большей мере вызывает вытеснение

1 металла в его верхней части, однако скорость металла в ка.налах изменяется незначительно, остается ламинарной и лишенной пузырьковой фазы. Выбирая с помощью вентилей 10 и 11 соответствующий режим вводимого газа через сопла 5, создают возможность в большом диапазоне регулировать массовый расход металла через камеру за счет обеспечения большой скорости движения металла в патрубке 3 и сохранения постоянного движущегося объема в его каналах 4. Это создает благоприятные условия для широкого выбора вариантов обработки металла в соответствии с различным диапазоном времени пребывания металла внутри камеры I .

Таким о бр а зом, выполненные ка налы

4 обеспечивают целенаправленность в обработке металла, не нарушая технологических требований к режиму вакуумирования, и позволяют рационально расходовать инертный гаэ. Релком вакуумирования проходит при меньших расходах инертного газа, при этом уменьшается вероятность выбросов ме-. талла внутри камеры 1 за счет того, что в статическом слое металла в камере 1 происходит взаимодействие двух спутных потоков: потока металла .

5 i6 из каналов 4 и газометаллического потока из патрубка 3, а их взаимодействие ограничивает высоту фонтанирования выходящего потока и интенсивность разбрызгивания. Следовательно, ув елич ение масс ов or о р ас хода металла через камеру 1 обеспечивает режим эффективного вакуумирования, заключающийся в повышенном газсудалении и интенсивном перемешивании и приводящий к большему освобождению металла от вредных примесей.

Вводимый газ в области истечения из сопл образует мелкопузырьковую фазу, которая по мере подъема вдоль патрубка увеличивается в объеме, вытесняя металл к периферии.

Развитие газометаллического потока происходит с большой интенсивностью и сопровождается увеличением коэффициента проскальзывания между металлом и пузырьковой фазой, а это приводит к уменьшению массовой ско- рости пЬтока. В этих условиях каналы, выполненные внутри патрубка, выполняют роль дополнительных источников жидкого металла, лишенного газо, вой фазы. Следовательно, вытесненный газовой фазой объем металла в патрубке компенсируется объемом металла, заполняющего каналы. Вследствие заглубленности и ограниченного объема каналов, находящийся в них металл

I свободен от газовых пузырьков, а движение — ламинарное, поэтому кинетика массопереноса в этом объеме металла достаточно слабо выражена, Дополнительный объем металла, 1 поступающий по каналам, повышает динамический слой внчтви камеры, который способствует увеличению скорости слива металла из сливного патрубка.

Повьппение массовой скорости слива способствует освобождению металла от неметаллических включений за счет их лучшей коагуляции и флотации к границе шлак — металл в результате интенсивного пер емешивания металла в объеме ac er o ковша. Кр оме т ого, увеличение динамического слоя происходит без интенсивного разбрызгивания, что способствует увеличению продолжительности эксплуатации камеры, а во время последующей обработки исключаются случаи попадания металла, оставшегося ранее в настылях, в расплав, который в период подготовки камеры к вакуумированию по температуре разогрева находился в окислитель17004

6 ной фазе пламени горелки. Попадание такого металла в расплав во время вакуумирова ния нежелат ельно, госкольку является дополнительным источником кислорода. Углы расположения сопл выбраны экспериментальным путем по результатам наблюдения за массовым расходом металла и. за расходом отхо10 дящих газон. При таком расположении сопл истечение струй инертно o газа происходит с большой проникающей способностью, что благоприятствует формированию газометаллического пото15 ка в центре патрубка и вытеснению металла к периферии. Расположение сопл при других углах, в частности при угле 90, по осям расположения сопл такого распространения струй аргона

20 и распределения газометаллического потока получить не удавалось, а при угле меньше 55 наблндается взаимное влияние струй (как при спутных потоках), что увеличивает турбулентность

25 и ограничивает их проникающую способность °

Пример. Режим вакуумной обработки металла проводят в соответствии с приведенным описанием. Средний массовый расход металла в течение всего времени вакуумирования выше по сравнению с прототипом íà 15Х, а газоудаление превышает более чем на 127,. Расход инертного газа сокращен на 10 . Этот режим вакуумирования иллюстрирует графики массового расхода, газоудаления в соответствии с режимом вводимого газа (фиг.2).

Результаты металлографического. анализа проб металла, полученных после

4О вакуумирования на предлагаемом устройстве, показали, что чистота металла по неметаллическим включениям улучшается на 0,5 — 0,7 балла.

Предлагаемое устройство позволяет

45 получить по сравнению с известным следующие технико-экономические преимущества: увеличение газоудаления на 10—

152; сокращение расхода инертного газа на 107.; улу; шение чистоты металла по неметаллическим включениям на О, 5 — О, 7 балла;

55 сокращение времени вакуумирования не менее 3 мин; улучшение пластических и механи,ческих свойств металла вследствие получения лучшей однородности струк

1б 1 7004

Формула из обр ет ения

Qpr Qne Иог

„чи . ngPg мэрии

2, 200

7Q0

79 g, аж

Составитель А.Щербаков

Редактор М.Петрова Техред Л. Сердюкова Корр к ор M. Роши екто М.1

П одпис н се

Тираж 504

Заказ 4098

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПроизВодственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 туры и уменьшения зерна неметаллическнх включений.

Устройство для циркуляционного ваку тмирования жидкого металла, содержа1цее вакуум-камеру, сливной и всасыва1ощий патрубки, аргонное сопло, о т-! личающеесятем,что, с целью сокращения времени вакуумирования и повьлиения качества металла, по вертикальной образующей внутри всасы5 вающего патрубка выполнены симметрично относительно друг друга четыре канала, а аргонные сопла образуют два узла из объединенных между собой попарно сопл, оси симметрии которых при пересечении образуют угол 55