Устройство для дробления струи расплава сжатым газом

 

йатен! н - . -:о суз би. онc

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пи 514022

Союз Советских

Сокиалистнчвских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 01.04.70 (21) 1419721/02 с присоединением заявки № (51) 1. Кл."- С 21С 7/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.365.3 (088.8) Опубликовано 15.05.76. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 23.06.76 (72) Авторы изобретения

1О. С. 1Иекалев, Б. И. Ярихин и Л. А. Смирнов

Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ СТРУИ РАСПЛАВА

СЖАТЫМ ГАЗОМ

ГосУдаРственный комитет (32) Приоритет

Изобретение относится к рафинированию металлов.

Известно устройство для дробления струи расплава, состоящее из корпуса с осевым отверстием для подачи расплава и ряда сопл.

Сжатый газ подается через шесть — восемь отдельных цилиндрических сопл под углом к струе металла.

Недостатками известного устройства являются сложность изготовления, обусловленная необходимостью точной центровки сопл по отношению к струе расплава — оси всех сопл для наилучшего распыления должны точно сходиться в вершине конуса дробления. Отклонение их от горизонтали или вертикали приводит к отклонению струи газа от струи расплава и, следовательно, снижает эффективность дробления, Как показывает опыт, точная центровка этих струй весьма затруднительна; соударение струй газа с расплавом носит локальный характер. Это приводит к неравномерному распыливанию струи расплава и уменьшению контактной поверхности между расплавом и газом. Последнее крайне важно в том случае, когда наряду с дроблением расплава происходит взаимодействие его капель с газом, например, в процессе струйного рафинирования чугуна кислородом (воздухом) или другим окислительным газом; при стационарной установке сопл невозможно регулировать сечение газовой струи при изменении сечения струи расплава, особенно в том случае, когда вследствие увеличения, например, диаметра струи расплава необходимо (для сохранения той же степени дробления) увеличить кинетическую энергию струи, зависящую от расхода газа, а следовательно, и от сечения сопл; практически полная невозможность изготовления соп.ч малого диаметра (менее 8 — 10 мм) в виде сопла Лаваля, а отсюда невозможность получения сверхкритических скоростей истечения газа (свыше

330 м/сек) для наибольшей эффективности дробления.

С целью увеличения контактной поверхности между расплавом и газом в предлагаемом устройстве внутренняя поверхность корпуса выполнена конической и устройство снабжено вкладышем в виде обратного усеченного конуса, установленным в корпусе так, что образует с ним кольцевую конусную щель с образующей, направленной под углом к вертикали.

Щель может иметь в продольном сечении про25 филь сопла Лаваля. Для регулирования выходного сечения щели вкладыш соединен с верхней частью корпуса резьбовым соединением.

На чертеже представлено описываемое уст30 ройство в разрезе.

514022

15

25

Оно состоит из корпуса 1, в нижней части которого выточена сквозная конусная лунка, и вкладыша 2, выполненного в ви де обратного усеченного конуса. Конус и вкладыш в зависимости от условий работы могут быть как с охлаждением, так и без него. В центре вкладыша выполнено осевое отверстие для прохождения струи расплава, в случае необходимости оно изолируется огнеупорной втулко" 3.

В частном случае вкладыш может сочленяться с верхней частью корпуса резьбовым соединением и по этому, заворачивая или напротив вывертывая вкладыш, можно менять расстояние между поверхностями вкладыша и лунки. Пространство, ограниченное с одной стороны поверхностью лупки, с другой — поверхностью вкладыша, представляет собой кольцевую конусную щель, образующая которой направлена под углом 20 — бО к вертикали. В зависимости от целей назначения можно менять расстояние между поверхностями лунки и вкладыша по высоте щели, изменяя кривизну поверхности лунки и вкладыша. В частности, для достижения, например, сверхкритических скоростей истечения газа из щели, что весьма важно в ряде случаев, например, для обеспечения высоких скоростей обезуглероживания, кривизна поверхности лунки и вкладыша должна быть такой, чтобы продольное сечение щели представляло из себя профиль сопла Лаваля. B простейшем случае, когда лунка и вкладыш конусные, а угол между образующими лунки и вкладыша с горизонталью одинаков, ширина продольного сечения щели по всей ее высоте одна и та же.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый газ по подводящим каналам, расположенным симметрично друг другу, поступает в кольцевую полость А и распространяется затем по кольцевой конусной щели АС.

Вследствие этого исходящий из щели поток газа (напоминающий в пространстве V-образную фигуру вращения) концентрируется в точке D — точке встречи потока газа со струей расплава. Расплав подается через осевое отверстие вкладыша.

Таким образом, в устройстве поток сжатого газа соприкасается со струей металла не в отдельных точках, не локально, какэто было в известном устройстве, а по всему диаметру струи расплава, Это в свою очередь приводит к равномерному дроблению струи (увеличению числа капель одного и того же диаметра) и увеличению поверхности контакта расплава с газом. Указанное устройство просто в изготовлении из-за отсутствия необходимости в прецизионном сверлении отверстий или в их вваривании и, кроме того, позволяет менять расход сжатого газа, например, в зависимости от диаметра струи расплава путем перемещения вкладыша.

Описанное устройство для дробления (и одновременного рафинирования) испытывалось на экспериментальной установке струйного рафинирования и показало свою эффективность в работе.

Формула изобретения

1. Устройство для дробления струи расплава сжатым газом, состоящее из корпуса с осевым отверстием для подачи расплава и сопла для подвода газа, отл ич а ющееся тем, что, с целью увеличения контактной поверхности между расплавом и газом, оно снабжено вкладышем в виде усеченного конуса, установленного в корпусе, с конической внутренней поверхностью, образуя с ним кольцевую конусную щель с образующей, направленной под углом к вертикали.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевая конусная щель имеет в продольном сечении профиль сопла Лаваля.

3. Устройство по пп. 1, 2, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью регулирования выходного сечения щели, вкладыш соединен с верхней частью корпуса резьбовым соединением. б14022

Вода

/аз

Вода

Составитель P. Зельцер

Редактор Г. Мозжечкова Техред 3. Тараненко

Корректор Н. Аук

Заказ 1410/20 Изд. Ко 1365 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2