Сталеплавильный агрегат

 

Использование: в металлургии при производстве и рафинировании металла, переработке пылевидных отходов, шлаковых смесей. Сущность изобретения: сталеплавильный агрегат содержит футерованную емкость 1, головку 2, установленную на нее сверху, шлаковую летку 7, сообщающуюся с полостью 3 головки. Агрегат снабжен упругим уплотнением 5, установленным на футерованную емкость 1. Головка соединена с футерованной емкостью 1 упругим уплотне нием 5 с возможностью вертикального перемещения . Шлаковая летка 7 введена в полость 3 головки через днище емкости 1. Упругое уплотнение 5 отделено от рабочего пространства 4 теплозащитным экраном 6, жестко соединенным с головкой 2. и выполнено в виде эластичной оболочки или в виде телескопического соединения. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. : --.--« - ----- .--- ;--

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 21 С 7/00, 5/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

73 5 70

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4774553/02 (22) 27.12,89 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (75) А.В.Гуляев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 632735, кл, С 21 С 7/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 1592348, кл. С 21 С 7/00, 1976. (54) СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ (57) Использование: в металлургии при производстве и рафинировании металла, переработке пылевидных отходов, шлаксвых смесей. Сущность изобретения: сталеплавильный агрегат содержит футерованную. Ж 1786106 А1

2 емкость 1, головку 2, установленную на нее сверху, шлаковую летку 7, сообщающуюся. с полостью 3 головки. Агрегат снабжен упругим уплотнением 5, установленным на футерованную емкость 1. Головка соединена с футерованной емкостью 1 упругим уплотнением 5 с возможностью вертикального rieремещения. Шлаковая летка 7 введена в полость 3 головки через днище емкости 1 °

Упругое уплотнение 5 отделено от рабочего пространства 4 теплозащитным экраном 6, жестко соединенным с головкой 2, и выпол- нено в виде эластичной оболочки или в виде телескопического соединения. 4 з.п. ф-лы, 1 ил, 1786106 летка введена в полость головки через днище емкости.

Упругое уплотнение отделено от рабочего пространства теплозащитным экраном, жестко соединенным с головкой.

Упругое уплотнение выполнено в виде эластичной оболочки, телескопического или

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства и рафинирования металла, переработки пылевидных уносов, шлаковых отвалов, а также для уменьшения отрицательного воздействия этих процессов на обслуживающий персонал и окружающую среду.

Наиболее близким по технологической и конструктивной сущности к предлагаемому устройству является САНД.

САНД состоит из нескольких одинаковых агрегатов, соединенных между собой в технологическую линию. Каждый агрегат содержит футерованную емкость и введенную в нее головку (колокол) со сквозной вертикальной полостью, при этом головка жестко и герметично соединена с футерованной емкостью, а шлаковая летка сообщена с полостью головки йад емкостью.

Конструкция агрегата проста, позволяет вести непрерывный процесс рафинирбвания металла в условиях объемного противотока взаимодействующих фаз, эффективно испольэовать жидкую фазу (расплав) для фильтрации газообразной (дыма)

Однако при необходимости изменеНия давления газа в рабочем пространстве агрегата; герметизируемом расплавом, возникают значительные трудности, связанные с необходимостью изменения объемного веса расплава, находящегося в сообщенной с рабочим пространством- полости головки и выполняющего функции гидравлического затвора для газа в этом пространстве, путем изменения интенсивности продувкй расплава в полости головки или изменения соотношения металл-шлак в этой йОлости, что не всегда осуществимо.

Цель изобретения — обеспечить воэможность оперативного изменения давления газа в рабочем пространстве агрегата и за счет этого повысить производительность агрегата, эффективность осуществляемого в нем процесса.

Поставленная цель достигается тем, чтс! агрегат, содержащий футерованную емкость, головку, установленйу!о на нее свер ху, и шлаковую летку, сообщенную с полостью головки, снабжен упругим уплотнением, установленным на футерованную емкость, при этом гO/loBKB соединена посредством упругого уплотнения, а шлаковая

50 другого газонепроницаемого соединения с изменяемой высотой.

Предлагаемый агрегат схематично изображен на чертеже, где показан его продольный разрез.

На футерованную емкость 1 установлена головка 2 со сквозной полостью 3, образующая с внутренней поверхностью емкости рабочее пространство 4 агрегата.

Предпочтительная форма поперечного сечения емкости и головки — круг. Для упорядоченной подачи газа (дыма) из рабочего пространства 4 в полость 3 головки на ее нижнем горизонтально расположенном торце могут быть предусмотрены неглубокие каналы, направленные тангенциально к внутренней поверхности головки, что позволяет сообщать расплаву в емкости вращательное движение в горизонтальной плоскости (не показано). При помощи упругого уплотнения 5 (эластичной оболочки, те- !" лескопического или др. соединения с изменяемой высотой) головка герметично соединена с емкостью с возможностью вертикального перемещения, для чего предусмотрен электрический или др. привод (не показан). Для защиты уплотнения 5 от теплового разрушения к головке жестко присоединен экран 6, выполненный иэ огнеупорного материала, высота которого превышает высоту уплотнения. Высота нижней части головки, введенной s емкость 1, определяет высоту рабочего пространства 4 и выбирается иэ условия обеспечения эффективный тепловой работы агрегата, Шлаковая летка 7 введена в полость 3 головки снизу через днище емкости 1 на установленную высоту с учетом того, что расстояние от нижнего торца головки до верхнего торца шлаковой летки (до порога сливных желобов

8, которые могут. быть установлены у верхнего торца шлаковой летки для организации струи шлака в полости летки) соответствует высоте слоя расплава в полости 3 головки, выполняющего функции гидравлического затвора для таза, находящегося в рабочем пространстве агрегата и определяющего давление газа в этом пространстве, а также функции фильтра для дыма, поступающего из емкости 1 в полость 3 головки, сообщенную с газоотводящим трактом (устройствами для утилизации тепла, газоочисткой).

Такое располОжение шлаковой летки в отличие от аналога позволяет до более низких значений уменьшить давление газа в рабочем пространстве агрегата, улучшить условия шлакоудаления, шлакопереработки, газоочистки утилизации тепла продуктов и роцесса.

1786106

10

20

45 ме

55

Для предотвращения попадания в шлаковую летку компонентов шихты, например расплава, подаваемого в емкость 1 по металлопроводу 9, над шлаковой леткой соосно с ней установлен конус 10, выполненный из огнеупорного материала. Этот конус может быть использован также для диспергирования расплава и перекрытия шлаковой летки (частично или полностью) с целью регулирования расхода шлака в полость 3 головки. С этой целью конус соединен с приводами его горизонтального вращения и вертикального перемещения (не показано).

Для подачи реагентов в емкость в ее днище установлены фурмы 11 (при необходимости, фурмы могут быть установлены в стенке емкости или в головке 2). Металл из емкости сливают через выпускное отверстие 12. Тепловая работа агрегата обеспечивается электродами или/и плазмотронами

13, установленными в головке в герметизируемых отверстиях. Поперечные размеры емкости, головки и шлаковой летки практически ничем неограничены и выбираются из . условия обеспечения наиболее эффективной организации тепломассообменных процессов. Основные элементы агрегата (головка, конус, экран и др.) могут быть выполненными охлаждаемыми, Предлагаемый агрегат может работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах.

Работа агрегата в периодическом режиПо металлопроводу 9 заливают в емкость 1 установленное количество рафинируемого металла (возможно и шлака).

Поскольку в емкость 1 подают через фурмы

11 (плазмотроны 13) гаэ под давлением заведомо большем, чем максимально возможное, создаваемое слоем расплава s полости

3 головки, уровень расплава в емкости 1 никогда не превысит уровня нижнего торца головки 2, при этом граница раздела шлакметалл, в зависимости от условия осуществляемого технологического процесса, может располагаться ниже этого торца (показано на чертеже), на уровне или выше этого торца. Выводят системы агрегата на рабочий режим, обеспечивающий заданную скорость нагрева и рафинирования металла. Подаваемые через фурмы 11 и плазмотроны 13 реагенты взаимодействуют с расплавом. Образующиеся при этом шлак и дым поступают в полость 3 головки. Уровень шлака в этой полости возрастает, пока не достигнет верхнего торца шлаковой летки (порога желобов 8), после чего шлак начинает самотеком поступать в шлаковую летку 7.

Выходящий из емкости 1 дым взаимодействует в полости 3 со шлаком, вспенивая его, при этом твердые частиць|, содержащиеся в дыме, ассимилируются шлаком.

Таким образом, в рассматриваемых условиях расплав в полости 3 выполняет функции фильтра, что позволяет существенно сократить выбросы пыли из агрегата, более полно использовать реакционную способность вдуваемых в него реагентов, При этом, чем больше толщина слоя расплава в полости 3, тем больше степень очистки дыма, тем больше давление газа в рабочем пространстве 4 агрегата. Но повышенное давлейие газа в рабочем пространстве не всегда желательно, так как может отрицательно сказаться на эффективности осуществляемого технологического процесса.

Поэтому возникает необходимость регулировать это давление..

Для уменьшения давления в рабочем пространстве aгpегаi включатот привод го ловки 2 и выводят ее из полости емкости 1, при этом расстояние между йижнйм ть щъм головки и верхним торцом шлаковой летки уменьшается, а следовательно, уменьшается и высота "запорного" слоя расплава в полости 3 головки, в результате чего умень- шается давление газа в"рабочем простран- стве 4. Таким образом давление газа в рабочем пространстве может быть уменьшено до атмосферного (когда уровни расплава в полостях 3 и 4 совпадут), Но так как слой расплава в полости 3 является фильтром для дыма, то его минимально допустимая толщина определяется из условия" обеспечения выбросов из агрегата в окружающую среду, не превышающих предельно допустимых.

При необходимости повышения давления газа в рабочем пространстве агрегата вводят головку 2 в емкость 1, при этом высота "запорного" слоя расплава в полости 3 (давление в рабочем пространстве 4) увеличивается до установленной величины (или до упора головки s ограничитель, отличающий привод ее перемещения), Когда параметры металла достигнут заданных, переводят системы агрегата на "холостой" ход, разделывают выпускное отверстие 12 и плавку выпускают

Работа агрегата в непрерывном режиме практически ничем не отличается от работы в неп ре ры вном режиме агрегата-аналога.

Отличие заключается только в том, что предлагаемое техническое решение позволяет оперативно регулировать не только давление газа в рабочем пространстве, толщину слоя расплава, фильтрующего дым, но и положение границы раздела шлак-металл относительно нижнего торца головки, что

1786106

Составитель А. Гуляев

Техред М,Моргентал

Корректор Л, Ливринц

Редактор

Заказ 229 Тираж ., Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 также является существенным технологическим параметром. Если эта граница располо>кена ниже нижнего торца головки (см. чертеж), процесс ведут под слоем жидкого шлака, толщина которого определяется только расстоянием от поверхности металла до нижнего торца головки и не зависит от других факторов (скорости шлакообразования, интенсивности продувки, расхода реа- . гентов и др.), т.е. при оптимальной толщине слоя шлака в емкости, что обеспечивает устойчивую работу электронагревательных устройств 13, повышает эффективность осуществляемого технологического процесса.

Если нижний торец головки установлен на . границе раздела шлак-металл, то независимо от условий, отмеченных выше, представляется возможным вести процесс с практически открытым зеркалом металла в емкости 1. Если >ке граница раздела нахо дится в полости 3 головки, то представляется возможным не только вести процесс с открытым зеркалом металла в емкости 1, но и подавать реагенты из полости 4 под уровень металла в полости 3. Такая ситуация . весьма желательная для повышения усвоения металлом раскислителей и легирующих, вводимых в рабочее пространство агрегата, Например, когда возникает необходимость легировать металл азотом, подаваемым через плазмотроны йли фурмы. Усвоению азота в рассматриваемых условиях способствует непосредственный контакт ионизированного газа с жидким металлом, имеющий здесь место эффект газожидкостного трения (при прохождении газа между тОрцом головки и металлом), а также повышенное давление газа в рабочем пространстве агрегата.

Новым свойством предложенного тех.нического решения является также то, что при перемещении головки 2 в вертикальной Г плоскости высота рабочего пространства 4 остается неизменной, что упрощает управление нагревательными устройствами, обеспечивает устойчивую тепловую работу

5 агрегата.

Предложенное техническое решение может быть использовано не только в черной, но и в цветной металлургии. И не только для производства и рафинирования метал10 ла, но и для переработки пылевидных отходов, шлаков по безотходной технологии с максимальной утилизацией тепла продук- . тов переработки и с минимальным отрицательным воздействием этих продуктов на

15 обслуживающий персонал и окружающую среду.

Формула изобретения

1. Сталеплавильный агрегат, содержащий футерованную емкость, головку, уста20 новленную на нее сверху, шлаковую летку, сообщающуюся с полостью головки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности агрегата и эффективности осуществляемого в нем процесса, ста25 леплавильный агрегат дополнительно снабжен упругим уплотнением, установленным на футерованную емкость, при этом головка соединена с футерованной емкость)о упругим уплотнением с возможностью

30 вертикального перемещения, а шлаковая летка введена в полость головки через днище емкости.

2. Агрегат по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что упругое уплотнение отделено от

35 рабочего пространства теплозащитным экраном, жестко соединенным с головкой.

3. Агрегат по п. 1, от л и ч а ю щи и с я тем, что упругое уплотнение выполнено в виде эластичной оболочки, 40 4. Агрегат по п, 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что упругое уплотнение выполнено в виде телескопического соединения.