Устройство для рафинирования металлашлаком b вакууме

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетсии а

Социалистических

Вестублии щ 836131

1 г

У" (6} ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.08.79 (2) ) 2808999/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5! )М. Кл.

С 21 С 7/10

Геаударатаеняий хамитет

СССР ав аеяам иеебретений и открытий

Опубликовано 07.06.81.Бюллетень ¹ 21 (53) УДК 669.187.. 2(088.8) Дата опубликования описания 10.06.81 (72) Авторы изобретения

И. Д.Лысенко, Ф. В. Мурин, С. Г. Сметанин и Ю. Г. Сметанин

Украинский научно-исслецовательский институт спецйальййх" сталей, сплавов и ферросплавов " (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА

ШЛАКОМ В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к черной металлургии, преимущественно к рафиниро- ванию металлов.

Известны устройства цля обработки металла в вакууме и столбе шлака барометрической высоты.

Известные устройства содержат вакуумную камеру и присоединенную к ней футерованную трубу — шлаковый рукав, слу» жащую цля формирования барометрического столба шлака (11 и (2).

Общим недостатком, присущим всем указанным устройствам, является то,.что внутренняя полость рукава свободно сооб щается с внутренним объемом вакуумной камеры, вследствие чего в процессе об работки металла высота шлакового столба подвержена значительным колебаниям.

При ее уменьшении снижается эффектна ность рафинирования металла за счет уменьшения массы шлака в рукаве и ухудшается стойкость рукава вслецствие его оголения и размывания металла.

Наиболее близким по технической сущ» ности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для рафиниро вания жидкого металла, в котором верхняя часть рукава ввецена в вакуумную каме» ру, а удлиненный сливной стакан опущен в шлак в рукаве (31.

Однако в этом устройстве не испопь зуется энергия падающей струи, так как металл сливается в шлак затотленной струей; металл не нроходит через разреженную газовую фазу в вакуумной камере и вакуумируется только в верхней части шлакового столба. Указанные недостатки снижают эффективность рафинирования ме талла.

Мелью изобретения является повышение эффективности рафинирования метал ла.

Это достигается тем, что площадь по перечного сечения канала составляет

0,01-0,15 площади поперечного сечения рукава, а высота канала - 0,05-0,20 высоты рукава, причем сумма высот ка

3 8361 нала и рукава составляет 0,70-0,90» барометрической высоты nолба шлака.

Устройство состоит из емкости 1 с металлом, прецназначенным цля рафинирования, вакуумной камеры 2 с находящимся в ней объемом шлака 3, соединительного канала 4 и рукава 5, формирующего столб 6 шлака. Рукав погружен в шлак, нахоцящийся в металлоприемнике 7.

Устройство цействует слецующим об- 10 разом.

Металл из емкости 1 поступает в вакуумную камеру 2, где вакуумируется в струе, а затем попацает в объем шлака .3. Наличие соединительного канала 4 15 между вакуумной камерой 2 и рукавом

5 создает цве зоны рафинирования: шлаковый объем в вакуумной камере выше соединительного канала и столб шлака ниже канала.

Из.за того, что сечение соединительного канала намного меньше сечения рукава, обмен шлаком межцу указанными зонами. рафинирования затруднен. Поэтому предварительное рафинирование металла осуществляется в объеме шлака, находящемся в вакуумной камере, а окончательное — в шлаковом столбе, при этом энергия падающей струи металла используется цля перемешивания металла с объемом шлака. Это повышает эффективность взаимоцействия металлической и шлаковой фаз и ведет к повышению эффективности рафинирования. Из-за наличия узкого сое35 динительного канала уровень шлака в вакуумной камере при изменении параметров, процесса изменяется плавно, что создает также лучшие условия цля работы ваку умной камеры и повышает надежность

40 управления процессом.

Основные соотношения устройства найцены эмпирическим путем на основании экспериментальных исследований, провеценных на опытно-промышленной и промыш>5 ленной установках.

При сечения канала менее 0,01 площади сечения рукава сечение канала соизмеримо с сечением сливного отверстия в емкости 1, что привоцит к созданию ван50 ны жидкого металла в вакуумной камере, нарушению нормального хода процесса и поэтому нежелательно. При сечении канала более 0,15 площади сечения рукава иэюа развития обмена шлаком между ваi5 куумной камерой и шлаковым рукавом утрачивается эффект цвухстацийной обработки. Для гарантированного поццержання шлаковой ванны . в вакуумной камере, 31 4 как показывает опыт, высота канала должна быть не менее 0,05 высоты шлакового рукава. Установлено также, что максимальная высота канала не должна превышать

0,20 высоты рукава, так как ее цальнейшее увеличение приводит к заметному уменьшению количества шлака, находящегося в шлаковом рукаве, и к снижению эффективности рафинирования металла.

Эффективная обработка металла шлаком в вакуумной камере цостигается при глубине шлаковой ванны в прецелах 0,3—

1,0 м. Ванна глубиной менее 0,3 м практически не обеспечивает высокого рафинирования из-за малой массы шлака. Наличие ванны шлака глубиной более 1,0 м нецелесообразно, так как требует повышенного количества шлака и ведет к уцорожанию обработки. Барометрическая высота столба шлака практически состоит из суммы трех высот: шлака в вакуумной камере, соецинительного канала и рукава. При плотности шлака 2,7 г/см, 3 характерной цля рафинировочных шлаков, барометрическая высота составляет

3,7 м. Следовательно, при найденной глубине шлаковой ванны 0,3 — 1,0 м сумма высот канала и рукава составляет

2, 7-3,4 м или О, 70 - 0> 90 ба рометрической высоты столба шлака.

Было испытано в промышленных условиях устройство со следующими параметрами, которые являются оптимальными цля обработки плавок массой 70 т: площаць сечения соецинительного канала

0,022 м (0,07 площади сечения шлако2

coro рукава); высота рукава 2,7 м; высота канала 0,.4 м (0,15 высоты рукава); сумма высот канала и рукава (3, 1 м) составляет 0,83 барометрической высоты столба шлака (3, 7 м) . Указанные параметры обеспечивали наличие в вакуумной камере слоя шлака глубиной цо 0,5 м. Его уровень слабо изменялся при изменении параметров процесса обработки. Сталь ШХ15, обработанная на установке предлагаемой конструкции, имела содержание серы в срецнем на

0,002%, а кислорода на 0,00050,00107о ниже (примерно в 1,3 раза меньше), чем сталь, рафинированная на установке цля обработки в столбе шпака, не имеющей узкого соединительного канала между вакуумной камерой и рукавом.

Устройство позволяет более полно использовать рафинировочный шлак, получать более чистый по соцержанкям кис836131 6 сечения канала составляет 0,01 0,15 площади поперечного сечения рукава, а высота канала - 0,05-0,20 высоты рукава, причем сумма высот канала и рукава составляет 0,70-0,90 барометри- .

:ческой высоты шлакового столба.

Устройство для рафинирования металла шлаком в вакууме, содержащее вакуумную камеру с отходящим вниз рукавом и соединительный канал между ними, отличающееся тем,что,с целью повышения эффективности рафинирования металла, площадь поперечного

4 ф

5 лорода и серы (а значит, и оксидных и сульфидных включений) металл, за счет увеличения чистоты металла повысить его механические и служебные свойства

Формула изобретения

Источники информ&дину . принятые во внимание при экспертизе

10 1. Авторское свидетельство СССР

% 202191, кл. С 21 С 7/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N9 328177, кл. С 21. С 7/10, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

1 N 336622005577,, к л. . С C 221 1 С C 77//1100, 1973.

ВНИИПИ Заказ 2836/12

Тираж 618 Подписное

Фа вал ППП Патент", г.ужгород,ул. Проектная, 4