Устройство для десульфурации чугуна в непрерывном режиме

 

Сущность изобретения: устройство, содержащее газлифтную колонну для обработки расплава парами реагента, снабженную каналами для ввода и вывода расплава, и испарительную камеру для ввода испаряющегося реагента, соединенную в нижней части каналом с газлифтной колонной , снабжено дополнительной камерой, соединенной в нижней части горизонтальным каналом с газлифтной колонной. Объем дополнительной камеры, ограниченный уровнями горизонтального и выпускного каналов, составляет 5-10 объемов газлифтной колонны . Площадь сечения горизонтального канала , соединяющего дополнительную камеру с газлифтной колонной, в 1 5-2,0 раза меньше площади сечения газлифтной колонны. 2 ил

,СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИ АЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844389/02 (22) 27.06.90 (46) 23.07.92. Бюл, N 27 (71) Донецкий политехнический институт (72) Н.Т.Лифенко, И,С.Изилов, А.M,Зборщик, Э.И.Завражный, В.Б.Попов и З.В.Поl воротов (56) 1, Авторское свидетельство СССР

¹ 324270, кл. С 21 С 1/02, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР

N 502945, кл. С 21 С 1/00. 1972.

3. Ефименко С.П, и др. Внепечное рафинирование металла в газлифтах. — M.: Металлургия, 1986, с. 23 — 25. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ

ЧУГУНА В НЕПРЕРЫВНОМ РЕЖИМЕ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов, и может быть использовано для десульфурации ваграночного чугуна B непрерывном режиме, Известно устройство для десульфурации чугуна гранулированным магнием в непрерывном режиме при выпуске его из доменной печи, представляющее собой Uобразный реактор, состоящий из трех частей: приемного вертикального стояка с воронкой для расплава, горизонтального колена и вертикального реакционного стояка со сливным носком (1), Десульфуратор— гранулированный магний при помощи воздуха или азота вдувается в расплав через фурму, установленную в горизонтальном колене устройства. Здесь происходит плавление и испарение магния. Пары магния увлекаются потоком чугуна в вертикальчый,. Ы „1749236 А1 (57) Сущность изобретения: устройство, содержащее газлифтную колонну для обработки расплава парами реагента, снабженную каналами для ввода и вывода расплава, и испарительную камеру для ввода испаряющегося реагента, соединенную в нижней части каналом с газлифтной колонной, снабжено дополнительной камерой, соединенной в нижней части горизонтальным каналом с газлифтной колонной. Объем дополнительной камеры, ограниченный уровнями горизонтального и выпускного каналов, составляет 5 — 10 объемов газлифтной колонны. Площадь сечения горизонтального канала, соединяющего дополнительную камеру с газлифтной колонной, в 1.5-2,0 раза меньше площади сечения газлифтной колонны, 2 ил. реакционный стояк, где происходит реакция десульфурации, и обработанный чугун через сливной носок направляется в чугуновозный ковш, Недостатками данного устройства являются низкая стойкость фурмы для ввода магния и ее заваривание, поскольку она омывается расплавом, значительный остаток чугуна в реакторе по окончании обработки, невозможность отделения шлака от металла, Для повышения сгойкости и надежности работы фурмы для ввода магния известно устро Яство сля обработки чугуна магнием с вводом послзднего через испарительную камеру (2). Десульфурация чугуна в устройстве осугцествл ется парами магния в горизонтальном канапе переменного сечения.

1749236

Недостатками данного устройства являются низкая степень использования магния, поскольку в горизонтальном канале происходит расслоение газометаллического потока на фазы; быстрое заростание горизонтального канала шлаком и возможность выброса паров магния в приемный канал для расплава.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является проточный газлифтный реактор для десульфурации расплава чугуна магнием (3). Газлифтный реактор включает вертикальный канал с желобом для приема расплава, испарительную камеру с фурмой для ввода десульфуратора, вертикальную газлифтную колонну для обработки расплава парами магния. горизонтальный канал для передачи расплава, соединяющий В нижней части приемный канал, испарительную камеру и газлифтную колонну.

Основным недостатком данного устройства является низкая степень десульфурации чугуна и значительные колебания содержания серы s расплаве на выходе из реактора,-которые обусловлены работой реактора в проточном режиме. Этот недоста-ov весьма ощутим при последующем модифицировàHèè чугуна Kаi< в ковше, так и

Внутри формы отливки.

Целью изобретения является повышение степени десульфурэции чугуна и стабилизации содержания серы в обработанном расплаве.

Поставленная цель достигается тем. что известное устройство снаб>кено дополнительной камерои для расплава. соединенной в нижней части горизонтальным каналом с газлифтной колонной, причем объем дополнительной камеры. ограниченный уровнями горизонтального и выпускного каналов, составляет 5 — 10 объемов газлифтной колонны, а площадь сечения горизонтального канала. соединяющего дополнительную камеру с газлифтной колонной, в 1.5-2,0 раза меньше площади сечения газлифтной колонны.

Наличие дополнительHoN камеры для расплава, соединенной с гэзлифтной колонной горизонтальным каналом, позволяетсоздать циркуляцию расплава в устройстве (реакторе), способствующую повышению степени десульфурации расплава и стабилизации содержания серы в нем после обработки. Заявляемые пределы отношений объемов камеры по расплаву и газлифтной колонны являются оптимальными, посколь-. ку обеспечивают требуемую интенсивность циркуляции расплава и полное разделение шлака и расплава. При объеме камеры по

5G

55 расплаву меньше 5 объемов газлифтной колонны невозможно разделение шлака и металла из-за интенсивного их перемешивания, что приводит к значительным колебаниям содержания серы в обработанном расплаве. При объеме камеры больше 10 объемов газлифтной колонны в камере образуются застойные зоны, в которых расплав не перемешивается, что приводит к снижению степени десульфрации расплава и колебаниям содержания серы в нем.

Предлагаемый интервал отношений площадей сечений газлифтной колонны и горизонтального канала, соединяющего ее (газлифтную колонну) с камерой для расплава, определен из условий требуемого разбавления необработанного расплава обработанным, т.е. снижения содержания серы в расплаве, поступающем на обработку в газлифтную колонну. При отношении площадей сечения меньше 1,5 массовый расход расплава. поступающего из камеры в газлифтную колонну, недостаточен для требуемого разбавления расплава, что приводит к увеличения содержания серы в обработанном расплаве и снижению степени десульфурации. При увеличении же отношения площадей сечений свыше 2 возможен вь,ход flBpoB реагента из газлифтной колонны в камеру с расплавом, что приводит к перемешиванию расплава со шлаком и увеличению соцер>кания серы в расплаве на выходе из реактора.

В сравнении с прототипом заявляемое техническое решение обеспечивает поло>кительный эффект, заключающийся в повышении степени десульфурации чугуна, снижении расхода реагента на обработку и стабилизации содержания серы в расплаве после обработки.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для десульфурации чугуна в непрерывном режиме; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство включает камеру 1 для расплава, приемный 2 и выпускной 3 каналы для ввода и вывода расплава, испарительную камеру 4 для ввода испаряющегося реагента в струе транспортирующего газа, газлифтную колонну 5 для обработки расплава парами реагентэ Газлифтная колонна 5 соединена в нижней части горизонтальными каналами 6 и 7 с испарительной камерой 4 и камерой 1 для расплава. При этом площадь сечения канала 7 в

1,5 — 2,0 раза меньше площади сечения газлифтной колонны 5, а объем камеры 1 по расплаву в 5 — 10 раз больше объема газлифтной камеры 5.

1749236

Устройство работает следующим образом.

Расплав чугуна по желобу поступает в приемный канал 2 реактора при одновременной подаче в испарительную камеру 4 транспортирующего газа. По мере заполнения камеры 1 реактора расплавом осуществляется подъем его в газлифтной колонне 5 и циркуляция, начало которой соответствует заполнению камеры 1 расплавом на 1/3 ее объема по расплаву. При появлении циркуляции расплава осуществляют подачу десульфуратора в струю транспортирующего газа, который, попадая в испарительную камеру 4, испаряется. Пары десульфуратора совместно с транспортирующим газом через горизонтальный канал 6 направляются в газлифтную колонну 5, где осуществляется обработка расплава, поступающего одновременно из приемного канала 2 и из камеры 1, На выходе из газлифтной колонны 5 происходит разделение газошлакометаллического потока. Газ через патрубок выводится в систему газоочистки, шлак вместе с рэсплавом возвращается в камеру 1, где в свою очередь происходит их разделение. Вывод расплава из реактора осуществляется через выпускной канал 3 и отводящий желоб. Выпускной канал 3 снабжен перегородкой для задержки шлака.

Пример конкретного использования устройства. Для десульфурации ваграночного чугуна в непрерывном режиме с производительностью 20 т/ч используют гэзлифтный реактор с объемом камеры для расплава 0,8 м и объемом газлифз тной колонны 0,1 м . При высоте газлифтз ной колонны 1,4 м площадь сечения колонны составляет 0,071 м, площадь сечег ния канала, соединяющего газлифтную колонну с камерой для расплава, составляет соответственно 0,035 м (отношение площэг дей сечений газлифтной колонны и канала равняется 2).

Десульфурации подвергают расплав чугуна с содержанием серы 0,108 мас. %.

Ввод транспортирующего газа и испаряющегося реагента (гранулированного магния) обеспечивает производительность газлифтной колонны по расплаву на уровне 80 т/ч, что позволяет снизить содержание серы в расплаве, поступающем в газлифтную колонну, в 2,5 раза. При расходе гранулированного магния 0,8 кг/т содержание серы в расплаве на выходе из реактора составляет

0,018%, содержание остаточного магния в расплаве 0,020%. Расчетные величины степени десульфурации и степени использова5 тной колонны и канала, соединяющего газ10

55 ния магния составляют соответственно 82 и

69 7.

В процессе эксплуатации устройства происходит размывание расплавом газлифлифтную колонну с камерой для расплава, и заростание камеры шлаком. После 6 сут. эксплуатации устройства объем камеры по расплэву составляет 0,6 м, объем газпифтз ной колонны увеличивается до 0,12 м, при этом площадь сечения колонны увеличивается до 0,086 м, а канала, соединяющего ее г с камерой для расплава, — до 0,057 м, т.е. г отношение конструктивных размеров устройства находится еще в предлагаемых пределах. При тех же технологических параметрах процесса десульфурации обеспечиваются требуемые его показатели.

Дальнейшая же эксплуатация устройства приводит к значительному изменению размеров реактора, которые уже не обеспечивают требуемые показатели процесса.

B таблице приведены показатели процесса десупьфурации ваграночного чугуна в непрерывном режиме при предлагаемых соотношениях размеров устройства, а также показатели процесса десульфурации чугуна устройством, выбранным в качестве прототипа, из которых следует, что предлагаемое устройство обеспечивает положительный эффект, заключающийся в повышении степени десульфурэции чугуна и соответственно в снижении расхода реагента на обработку, и в стабильности содержания серы в обработанном расплаве.

Формула изобретения

Устройство для десульфурации чугуна в непрерывном режиме, содержащее газпифтную колонну для обработки расплава парами реагента, снабженную каналами дпя ввода и выпуска расплава, и камеру для испарения реагентэ, соединенную в нижней части каналом с газлифтной колонной. о тл ич а ю ще ес я тем, что, с целью повышения степени десульфурации и стабилизации содержания серы в обработанном расплаве, оно снабжено дополнительной камерой, соединенной в нижней части горизонтальным каналом с газлифтной колонной, причем объем дополнигельнои камеры, ограниченный уровнями горизонтального и выпускного каналов, составляет 5-10 объемов газлифтной колонны, а площадь сечения горизонтального канала, соединяющего дополнительную камеру с газлифтной колонной, в 1,5 — 2,0 раза меньше площади сечения газлифтной колонны.

1749236

1 1

I I

1 I

1 I

1 1 I

1 с0 I

I 3 I

I 6 I

I I

1 Z 6 1

1 CL I

1 0: I

1

1 Ф о

1 3

I Ф

0

I Y M

I

1 Ф о

I О

I

I 3 х ! ? ГЛ а

Ф

,о

S

Z Ф

t0 !О

М !0 а с

Ф 1:

CE О

О 6

<> а

t

I

1

Г!!

1I

Г) !

0 1»

П, >

Ь

Е с

Щ

I !

1 !

t

1

2 I

O. I

6 I

7

I р !

IО

)?? о

CL

1О

О?

1 I

>I 0 0 I

1 О I

I Х л I

Ф C X 1

I C 0ъ X 1

I 6 О I

1 1- Ф 10 I о сна I

1 1

1 I

1 Ш I

I I

I I

I 1

I I

I 1

I I о !

1 о

1 1 о

I

1 I ! (1

1 1

1

<0 1

CQ

1 I ! l

1 I

=Г 6,,1

1 !

О

I !

Гэ- Ф

1 .!! а !

О 1 ! с

О Е !

0 )

О 0

Х 1

6 Х

t0 ьС I !

» t0 Г?; 1

? ! !

О 6

О а, 1 ! 1

:Г 0!

РЕ!

1 а !

6 ()

Г и

6 О?

0 О

I- I

I

m з !

Х ..1.

1 о

Г

Г:

1 1

I I

I Ь ! I

1 (? I

Е

I 1

1 Е

I 0!

I Р I

1 10

1 Ю

1 1

I 1

I 1 !

I 1

I I

1 6 I

I I

1 Б

1 С

1 О 1

1 l

1 Ь;

I 1

1 1

I 1

I I

1 I

I I I

1 I

1 I

I I

I I

1 1

О \ М.4 (4 1

О! О

М -0

О О

О О О

1 !!.Г\

?? О и

Π— ΠI

l0 !

I0 т !

Е 6

6 0 а z

С: 6

Е 1!

0 1

6 1

CC !

6 а I

C 1

1 I

I0: 1

00 I 1

1

1!

СЧ O<ОО

СО ОЗ СО i!0 iО iр I

I

ОСО<Ч CQ с! м дОООО

° °

ОООО

1!

COаО О-0 а

ОООООО I

? э ° °

a i !

ОООСОО

I

О СР I

1 (! 1!

Г»??! О I

LC! С4 ?.Р 1

О О О

О О О I I

1

ОО,Р (!?м 1

З ?О CO LC! !

О О О О О О ь I

ОООООD

I!! (Ч " I

1-Г\ ?- - I 1

I

О 1-Г! О !Г ? !?"! ?! I

О D Г!Щ ГЧ-Т 1

О D I

О О О О О О I

1

О CO I

О I

I

I

СЧ М-1 О! 1!

1 .!

6 I р

О 1

6 1

О) I (0 1

1749236 ИГ о 2

Составитель Н.Лифенко

Техред М,Моргентал Ко р ре кто р Т. Пал и й

Редактор M.Êóçíåöoâà

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2564 Тираж Подписное

ВWÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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