Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру, расположенную ниже перегородки, и камеру шлакоприемника, расположенную выше перегородки. В перегородке выполнено закрываемое сверху пробкой отверстие сечением 0,01÷0,25 S, где S - площадь поперечного сечения рафинировочной камеры, для выдавливания через него отработанного шлака в камеру шлакоприемника. Огнеупорная перегородка может быть снабжена электропроводным элементом для повышения жидкоподвижности шлака путем электроподогрева. Использование изобретения обеспечивает получение стали повышенной чистоты за счет увеличения степени рафинирования стального расплава. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком в относительно небольших индукционных печах и ковшах с предотвращением взаимодействия этого шлака с воздухом и с футеровкой печи или ковша.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, включающее открытую снизу емкость, частично погружаемую в металлический расплав, и расположенные внутри этой емкости рафинировочную камеру и камеру шлакоприемника для отделения от металлического расплава отработанного шлака, обеспечивающую возможность удаления с поверхности металлического расплава образующегося шлака. (Авторское свидетельство SU №992591).

Недостатком известного устройства, является то, что в нем предусмотрено закрывание камеры шлакоприемника с отработанным шлаком снизу предварительно погруженной в жидкий чугун пробкой, что не позволяет вести аналогичную обработку металлического расплава, например стали, с существенно более высокой температурой (1500-1750°С вместо 1300-1450°С у чугуна). При температурах, характерных для жидкой стали, будет наблюдаться значительный износ заранее погруженной в металлический расплав пробки, что будет препятствовать надежному закрыванию камеры шлакоприемника.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности отделения обогащенного вредными примесями отработанного шлака от металлического расплава с температурой выше 1500°С.

Технический результат при использовании устройства для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком заключается в том, что обеспечивается возможность получения стали повышенной чистоты за счет увеличения степени рафинирования стального расплава от серы, фосфора, кислорода, азота, мышьяка, олова, свинца путем отделения отработанного шлака, обогащенного указанными примесями, от металлического расплава с температурой выше 1500°С.

Это достигается за счет того, что в известном устройстве для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком, включающем открытую снизу емкость, частично погружаемую в металлический расплав, и расположенные внутри этой емкости рафинировочную камеру и камеру шлакоприемника для отделения от металлического расплава отработанного шлака, внутри емкости установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру, расположенную ниже перегородки, и камеру шлакоприемника, расположенную выше перегородки, при этом в перегородке выполнено закрываемое сверху пробкой отверстие сечением 0,01÷0,25 S, где S - площадь поперечного сечения рафинировочной камеры, для выдавливания через него отработанного шлака из рафинировочной камеры в камеру шлакоприемника. Для более полного отделения шлака перегородка может быть выполнена в виде усеченного конуса, параболоида или иной формы с переменным сечением так, что площадь горизонтального сечения рафинировочной камеры в ее верхней части постепенно уменьшается кверху до величины площади сечения шлакоотводящего отверстия на высоте, равной 0,05÷0,7 D, где D - диаметр рафинировочной камеры. Огнеупорная перегородка может быть снабжена электропроводным элементом для повышения жидкоподвижности шлака путем электроподогрева. Подвод электроэнергии может осуществляться контактным способом или в индукционных печах за счет электромагнитного поля.

Диапазон изменения значений величины площади отверстия 0,01÷0,25 S, где S - площадь поперечного сечения рафинировочной камеры, объясняется закономерностями поведения шлака. При слишком малой величине площади отверстия отработанный шлак будет выдавливаться слишком медленно и сильно охлаждаться. При этом высока вероятность застывания отработанного шлака в отверстии до того, как отработанный шлак будет перемещен из рафинировочной камеры в камеру шлакоприемника. При слишком большой величине площади отверстия не будет обеспечено достаточно полное отделение отработанного шлака от металлического расплава, так как при опускании пробки отработанный шлак в отверстии трудно будет заморозить. Это, в свою очередь, приведет к частичному переходу удаленных из металлического расплава вредных примесей из отработанного шлака обратно в металлический расплав, а следовательно, к снижению эффективности рафинирования.

Диапазон изменения значений высоты, на которой уменьшается площадь сечения рафинировочной камеры до площади отверстия, 0,05 D ÷ 0,7 D, где D - внутренний диаметр емкости, также объясняется закономерностями поведения шлака. При слишком малой величине этой высоты будет отсутствовать эффект более полного выдавливания отработанного шлака в камеру шлакоприемника. При слишком большой величине этой высоты потребуется неоправданно сильное заглубление устройства в металлический расплав, что сделает неосуществимым полное выдавливание отработанного шлака из рафинировочной камеры в камеру шлакоприемника.

Предлагаемое устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком показано на фигурах,

где фиг.1 - схема устройства для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком в стадии обработки,

фиг.2 - схема устройства для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком после отделения от металлического расплава отработанного шлака.

На фиг.1 схематично показан вертикальный осевой разрез устройства для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком в стадии обработки в индукционной печи 1. Устройство включает открытую снизу емкость 2, частично погружаемую в металлический расплав 3, и расположенные внутри этой емкости рафинировочную камеру 4 и камеру шлакоприемника 5 для отделения от металлического расплава 3 отработанного шлака 6. Устройство оборудовано системой подвода шлакообразующих материалов и газа 7. Внутри емкости 2 установлена огнеупорная перегородка 8, образующая рафинировочную камеру 4, расположенную ниже перегородки 8, и камеру шлакоприемника 5 для отработанного шлака 6, расположенную выше перегородки 8. В перегородке 8 выполнено закрываемое сверху пробкой 9 отверстие 10 для выдавливания через него отработанного шлака 6 из рафинировочной камеры 4 в камеру шлакоприемника 5.

На фиг.2 показан вертикальный осевой разрез устройства для обработки стального расплава рафинирующим шлаком в индукционной печи 1 в момент выдавливания (отделения от стального расплава отработанного шлака). Устройство включает открытую снизу емкость 2, частично погружаемую в металлический расплав 3, и расположенные внутри этой емкости рафинировочную камеру 4 и камеру шлакоприемника 5 для отделения от металлического расплава 3 отработанного шлака 6. Устройство оборудовано системой подвода шлакообразующих материалов и газа 7. Внутри емкости 2 установлена огнеупорная перегородка 8, образующая рафинировочную камеру 4, расположенную ниже перегородки 8, и камеру шлакоприемника 5 для отработанного шлака 6, расположенную выше перегородки 8. В перегородке 8 выполнено закрываемое сверху пробкой 9 отверстие 10 для выдавливания через него отработанного шлака 6 из рафинировочной камеры 4 в камеру шлакоприемника 5.

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком при выплавке в 150 кг индукционной печи нержавеющей стали для литья марки 12Х18Н9 работает следующим образом.

Погружаемая часть (рафинировочная камера) и камера шлакоприемника объединены в одном устройстве для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком, которое представляет собой емкость в форме полого цилиндра, внутренний диаметр которого 220 мм, из огнеупорного материала (толщина стенки 30 мм), частично погружаемом в металлический расплав одним торцом. Внутри устройства выполнена горизонтальная огнеупорная перегородка из периклазоуглеродистого огнеупорного материала толщиной 20 мм, отделяющая рафинировочную камеру, расположенную ниже перегородки, от камеры шлакоприемника для отработанного шлака, расположенной выше перегородки. При этом в перегородке выполнено закрываемое сверху пробкой круглое отверстие диаметром 40 мм для выдавливания через него отработанного шлака из рафинировочной камеры в камеру шлакоприемника. В нижней части перегородки размещен электропроводный элемент (графитовое кольцо) для дополнительного подогрева рафинировочного шлака в ходе обработки за счет электрического тока, наводимого электромагнитным полем индукционной печи. Перед обработкой устройство нагревают горелкой или отходящими газами и излучением от тигля до температуры 600°С. После расплавления металла в индукционной печи и проведения основных операций плавки на нижний торец устройства крепят расходуемый жестяной конус для отсекания при погружении печного шлака и предотвращения попадания его в рафинировочную камеру. Затем устройство опускают нижним торцом на 15 мм в оголенный от шлака металлический расплав, разогретый до температуры 1600°С. Далее в рафинировочную камеру начинают ввод шлакообразующих материалов и аргона. Расход инертного газа (аргона) для создания инертной атмосферы в рафинировочной камере поддерживают на уровне 3 л/мин, и для подачи шлакообразующих материалов в струе аргона расход увеличивают до 10 л/мин. Количество и состав шлакообразующих материалов зависит от необходимой степени рафинирования стального расплава. При работе на 150 кг индукционной печи для снижения содержания фосфора в расплаве нержавеющей стали с 0,05% до 0,035% необходимо ввести в стальной расплав 0,3-1,5 кг металлического кальция. Ввод шлакообразующих материалов осуществляют на протяжении 10 минут. После окончания ввода и определенной выдержки систему ввода шлакообразующих материалов и аргона поднимают, освобождая отверстие для выдавливания шлака. Далее устройство погружают в металлический расплав 150 мм до полного выдавливания отработанного шлака в камеру шлакоприемника через отверстие в огнеупорной перегородке. Затем, чтобы исключить существенный переход удаленных в шлак примесей обратно в сталь, в отверстие опускают коническую стальную пробку, тем самым отделяя металлический расплав от отработанного шлака и замораживая шлак. При необходимости добавляют охладитель. После этого устройство извлекают из расплава и заканчивают плавку обычным способом. Устройство очищают от застывшего отработанного шлака и металла и готовят к следующей обработке.

1. Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком, содержащее открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав емкость, и расположенные внутри нее рафинировочную камеру и камеру шлакоприемника для отделения от металлического расплава отработанного шлака, отличающееся тем, что оно снабжено огнеупорной перегородкой, установленной внутри емкости с образованием рафинировочной камеры, расположенной ниже перегородки, и камеры шлакоприемника, расположенной выше перегородки, при этом в перегородке для выдавливания отработанного шлака из рафинировочной камеры в камеру шлакоприемника выполнено отверстие, закрываемое сверху пробкой, с площадью 0,01÷0,25 S, где S - площадь поперечного сечения рафинировочной камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что огнеупорная перегородка снабжена электропроводным элементом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к смесям для микролегирования и модифицирования высокопрочных чугунов, работающих в условиях абразивного и фрикционного изнашивания, используемых для изготовления литых деталей механизмов трения.

Изобретение относится к металлургии. .
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для легирования чугуна марганцем. .
Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления катанки электротехнического назначения, деформированных полуфабрикатов, используемых в строительстве, машиностроении и других областях народного хозяйства.
Изобретение относится к металлургии, в частности к модифицирующей смеси для обработки антифрикционного чугуна, используемой в литейном производстве. .
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве для раскисления, модифицирования и рафинирования сталей, сплавов и чугунов.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам модификаторов, используемых в производстве легированного чугуна с шаровидным графитом.

Изобретение относится к способу влияния на свойства чугуна посредством добавки магния к расплаву чугуна и сенсору для измерения содержания кислорода в расплаве чугуна в этом способе.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано в литейном производстве для модифицирования чугуна и силумина. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении при производстве отливок из чугуна с перлитной структурой металлической основы.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении для изготовления деталей повышенной прочности, например коленчатые валы автомобилей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию сплава с цирконием и титаном для рафинирования, микролегирования и раскисления стали и чугуна

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к получению чугуна с высоким содержанием углерода. Способ включает выплавку исходного расплава чугуна в печи, инжекционный ввод науглероживателя и выпуск расплава металла, при этом выплавку исходного расплава чугуна в электродуговых, индукционных печах или в газовых вагранках с копильником осуществляют перегрев расплава при температуре выше температуры ликвидуса на 10…400°С и используют науглероживатель с расположенными на его поверхности наноструктурированными частицами графита с размером 0,00001…0,01 мкм и в количестве 0,0001-0,01%, обеспечивающем образование заданной концентрации центров зарождения графитной фазы. Изобретение обеспечивает получение железоуглеродистого сплава с высокими физико-механическими свойствами, высокой степенью науглероживания, длительным эффектом сохранения степени науглероживания, отсутствием пироэффекта, а также улучшает экологические условия производства чугуна. 1 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при получении высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, температурную обработку расплава при 1300…1650°С, при этом при получении чугуна с шаровидным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное сфероидизирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 5…7% магния, в количестве 1,2…2,0% от массы расплава, а при получении чугуна с вермикулярным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное вермикуляризирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 3…5% магния и 3…6% редкоземельных элементов, в количестве 0,3…0,8% от массы расплава. Изобретение позволяет получить высокопрочный чугун для массового литья изделий с повышенными физико-механическими свойствами. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения наноструктурированного науглероживателя для внепечной обработки высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, используемого в сталеплавильном и литейном производствах. В способе подготавливают углеродсодержащую композицию, содержащую, мас.%: антрацит 50-85, графитовый лом 5-25, электродный бой 5-25, графитовую стружку 5-15, которую дробят до фракции 0,1-3,2 мм, прокаливают при температуре 500-1500°C, формируют графитовые сфероиды в структуре материала при высоком удельном давлении до 20 ГПа и подвергают высокотемпературной выдержке при 1800-2500°C в восстановительной среде с образованием наноструктур графита до 100 нм, представляющими собой нанокластеры графита с гексагональной решеткой. Изобретение обеспечивает производство отливок ответственного назначения из высокопрочных чугунов. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием. Способ включает засыпку в реакционную камеру литниковой системы навески модификатора в виде лигатуры Fe-Si-РЗМ, обеспечивающей начальную концентрацию РЗМ в расплаве чугуна 0,075%, затем после сборки литейной формы укладывают в ее заливочную чашу для графитизирующего предмодифицирования кусок ФС75 массой 0,24-0,46% от металлоемкости формы и заполняют расплавом чугуна из печи. Изобретение обеспечивает стабильное получение в структуре чугуна полностью вермикулярной формы графита по площади всех сечений отливки без образования включений свободного цементита. 6 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области химического аффинажа в цикле производства ядерного топлива и может найти применение в области получения чистых солей и окислов ядерно-активных химических элементов из концентратов. Ядерно-безопасный циркуляционный химический реактор для проведения процессов массообмена в жидких суспензионно-эмульсионных системах, содержащих ядерно-активные вещества, включает замкнутый трубопровод, на котором установлен циркуляционный диафрагменный насос. Трубопровод в верхней своей части соединен с патрубком для подачи жидкости, патрубком для выхода прореагировавшей смеси и патрубком для загрузки твердой фазы. Технический результат - повышение регулируемой турбулентности потока, что дает возможность снизить время контакта в аппарате и избавляет от необходимости периодических зачисток и стабилизирует процесс контакта фаз. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита. В задней части днища ковша, напротив носка, с помощью наклонного желоба располагают в зависимости от массы обрабатываемого чугуна один или несколько расплавляемых сварных, герметично закрытых контейнеров из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм, с плотно упакованным сфероидизирующим модификатором в виде магнийсодержащей лигатуры и насыпным объемом до 10 кг, после чего ковш интенсивно за время не более 40 с заполняют расплавом чугуна с направлением струи в свободную часть днища ковша. Изобретение позволяет улучшить микроструктуру и механические свойства чугуна в отливках, а также обеспечить высокую производительность труда за счет снижения трудоемкости. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов стали, чугуна и цветных металлов. Состав включает материал, содержащий карбонаты кальция, бария и стронция, при этом он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: СаО 16,0-40,0, ВаО 10,0-24,0, SrO 2,5-11,5, СО2 18,0-30,0, SiO2 2,0-15,0. Дополнительно в состав можно вводить углеродсодержащий материал или металлический алюминий в количестве 2-35 мас.%, или титансодержащий материал в количестве 0,01-35 мас.%, или редкоземельные металлы в количестве 2-49,5 мас.%. Изобретение позволяет повысить рафинирующие и модифицирующие свойства состава за счет оптимизации химического состава и добавки в состав новых элементов. 5 н.п. ф-лы, 4 пр., 5 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком

Наверх