Способ обработки жидкого металла

 

Союз Советсиик

Социалистическии

Рес ублик

О Il И С А Н И Е 9ЗЗ7З1

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 09.07.80 (21) 2Я4672/22-02 с присоединением заявки М (23) йриоритет

Опубликовано 07. 06- 82- Бюллетень № 21

Дата опубликования опнсания 10.06.82 (Я)м. кл.

С 21 С 7/10

С 21 С 7/00

6N63ecEsaNHMiмввтат

CCCt ао дшштт взабуетеннк в апрытвв (53) УДК 669 .18.27 (088.8}

И.Д. Лысенко, ф.В. Иурин, В.П. Денисенк и C.Ã. Сметанин! (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Э ьйых

Украинский научно-исследовательский инстя ту+сталей, сплавов и ферросплавов (54} СПОСОБ 06PASGTK8 ЖИД О О Н6ТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии, конкретно к внепечному рафйнированию жидкого металла.

Известен способ обработки металлов в вакууме и столбе жидкого шлака, в котором с целью лучшего использова.ния шлака, последний, находящийся в рукаве, периодически выпускают из рукава и смешивают со шлаком, находящимся в ковше,,.путем прекращения обто работки на 1-2 мин с одновременным увеличением давления в вакуумной камере.

4 -т5

Недостатком указанного способа является усложнение процесса обработ" ки и ухудшение управления им t l т.

Известен также способ рафинирования жидких расплавов, отличающийся тем, что в начале процесса расплав всасывают в рукав до понижения его уровня в емкости до уровня нижнего конца рукава (23.

Недостатком этого способа является низкая эффективность обработки расплава и сложность в управлении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ обработки жидких металлов в барометрическом. столбе шлака, включающий снижение. давления в вакуумной камере, всасывание шлака в патрубок, герметически соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб шлака, регулирование массового расхода металла (3$.

Цель изобретения - экономия шлака.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу обра ботки жидкого металла в барометрическом столбе шлака, включающему снижение давления в вакуумной камере, всасывание шлака, в патрубок,герметйчески соединенный с ней, перелив ме-. талла через вакуумную камеру и столб

93373 шлака, регулирование массового расхода металла обработку металла начи. нают при давлении в вакуумной камере 50-300 гПа, а с началом обработки снижают да Вление в Вакуумной камере со скоростью 30-1000 гПа/мин до минимального значения, обеспечиваемого вакуумными средствами, и одновременно увеличивают массовый расход металла до величины, обеспечивающей под- lÎ держание в течение всего времени обработки столба шлака с высотой, равной его высоте перед началом обработки металла, одновременно с окончанием обработки .повышают давление в вакуум- 15 ной камере до начального.

Пример.

Имеется вакуумная камера с присоединенным к ней снизу патрубком. и

Нижний конец патрубка погружен в жидкий шлак, налитый в ковш. При снижении в вакуумной камере .давления шлак всасывается в патрубок„ заполняя его на определенную высоту, зависящую от плотности шлака и давления в вакуумной камере. Так формируют столб шлака. Затем в вакуумную камеру сверху или сбоку подают жидкий металл, предназначенный для обработки. Проза ходя через вакуумную камеру и столб шлака, металл диспергируется и в таком виде рафинируется. Проходя через шлаковый столб в виде капель, металл образует со шлаком шлакометаллическую смесь, средняя плотность которой выше, чем плотность шлака.

Поэтому высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла уменьшается по сравнению с первоначальной высотой столба шлака, 4о часть шлака вытесняется в ковы и не принимает участия в процессе обработки металла.

Сущность способа состоит в том, чтобы перед началом обработки метал- 4S ла сформировать столб шлака такой высоты, как и высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла. Этим можно избежать вытеснения шлака из патрубка, если про- 5о водить начало обработки таким образом, чтобы одновременно снижать давление в вакуумной камере и увеличивать массовый расход металла. При этом первоначально установленная высота ы столба шлака такая же и при достижении номинальных значений давления и массового расхода, что позволяет I 4 испольэовать для обработки меньшее коли че ст во шлака, Способ основывается на следующих закономерностях. Барометрическая высота столба жидкости определяется известным уравнением

Н = - П- (1)

Р 4 Рж где P P - соответственно атмосферOT Э ное давление и давление над столбом жидкости; йР - их разность, гПа; плотность жидкости (Я шлака, P - металла), кг/м

Э ф

При р,,(= 2700 кг/м и наиболее вероятном значении Pe; = 1000 гПа = а1 кг/см = 104кг/м, барометрическая высота столба шлака составляет

3,7 м.

Высота столба шлакометаллической смеси в общем случае определяется эмпирическим выражением: аР 1с щ(" + sv у (м/Рй">) где Не - высота столба смеси, и;

m - массовый расход металла, кг/с;

5 — площадь поперечного сечения столба, м

2.

v - средняя скорость движения металла через шлак, м/с.

Например, при тех же условиях и значениях „„= 7000 кг/мЗ, ч = 0,35 и/с (определено экспериментально), высота столба смеси определяется зависимостью:

Н

2700+ 1 77 М (3)

Al где М= †- удельный расход металла

S на единицу площади поперечного сечения столба, кг/с.м

Таким образом, высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла зависит от удельного расхода металла на единицу площади поперечного сечения столба и барометрической разности давлений. Например, при значении М = 300 кг/с м и а

hP = 1000 гПа эта высота составляет

Н = 3,0 м. Учитывая, что в процессе обработки значения s и р неизменны, высота столба смеси определяется величинами массового расхода металла и давления в вакуумйой камере, Экспериментально установлено, что опти5 9337 мальный интервал значений удельных расходов составляет 140-350 кг/с-м

При этом номинальная высота столба шлакометаллической смеси составляет в рассматриваемых условиях 2,9-3,4 м, 5 т.е. на 0,8-0,4 м ниже, чем барометрическая высота столба чистого шлака.

Поэтому,"если перед началом обработки сформировать столб шлака, на- 10 пример 3,0 м, снизив для этого давление в вакуумной камере до 190 гПа (при этом др = 810 гПа), а затем с началом подачи металла начать снижать давление в вакуумной камере и 15 повышать массовый расход металла до номинальных значений, то мы сможем провести обработку металла, не поднимая шлак в патрубок на высоту более 3,0 м. Этим самым сэкономлено то 20 количество шлака, которое помещается в патрубке длиной 0,7 м. Поэтому по данному способу предусматривается начинать перелив металла при давлении в вакуумной камере 50- 25

300 гПа с последующим его снижением со скоростью 30-1000 гПа/мин. Указанный.интервал значений выбран с учетом реальных плотностей рафинировочных шлаков, возможных изменений З0 атмосферного давления и указанных номинальных значений удельных расходов металла в процессе обработки.

При давлении выше 300 гПа уровень шлака значительно понижен (до 2,6 м),д что ухудшает условия службы рафинировочного агрегата, при давлении менее 50 гПа экономия шлака незначи.тельна.

Регулирование расхода металла и

40 снижение давления в вакуумной камере должны быть проведены за 0,3-1,5 мин, так как первые порции металла вакуумируются недостаточно эффективно.

3а время менее 0,3 мин снизить давле43 ние до номинального (обычно 1-10 гП@) технически сложно, а свыше 1,5 мин настраивать ход процесса нецелесообразно, так как много металла обработано не с полной эффективностью (например, при массовом р всходе

50 кг/с - около 4,5 т).

После прекращения подачи металла в шлак начнется увеличение высоты столбы шлака, так как капли металла быстро покинут шлак. Если не повысить в этот момент давление в вакуумной камере, может произойти наруше31 6 ние барометрического затвора и выброс шлака в вакуумную камеру, что весьма нежелательно. Поэтому сразу после прекращения обработки металла повышают давление в вакуумной камере.

Способ опробован на опытно-промышленных установках,.имеющих диамет. ры шлакового столба 0,38 и 0,65 м (площади поперечных сечений столба соответственно 0,114 и 0,33 м )..

Подачу металла начинают при давлении в вакуумной камере порядка 200 гПа.

Обработку металла производят с массовыми расходами, соответственно 20 и 60 кг/с. При этом фактические зна-, чения высоты столба шлакометалличес- кой смеси находятся в пределах 3 м.

Настройку хода процесса производятза 30-60 с. За ходом процесса наблюдают визуально. Заметных отклонений в ходе обработки и в качестве металла не наблюдается. Зкономия шлака, приближенно определяемая по формуле

Мш= з|„(Н а "ñ) . где М,„ - экойомия алака;

Н, Н - соответственно полная барометрическая высота столба шлакр и номиналь-. ная высота столба смеси, которая составила в первом случае

M = 0,114 2700(3,7-3,0)= 215 кг, во втором случае - М = 0,33Ш 2700(3,7-3) = 590 кг.

При расходе шлака на плавку соответственно 1500 и 3500 кг (50 кг/т стали) зкономия шлака составляет соответственно 14;3 и 16,83 или 7,2 и 804 кг/т стали. Зто позволяет снизить затраты на шлаковую обработку (при средней стоимости шлака

125 руб/т) на 0,9-1,05 руб/т стали.

Внедрение способа не требует применения капитальных затрат.

Формула изобретения

Способ обработки жидкого металла в барометрическом столбе шлака, включающий снинение давления в вакуумной камере, всасывание шлака в патрубок герметически соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб шлака, регулирование массового расхода металла, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью экономии шлака, обрабоку металла начинают при давлении в вакуумной камере 50300 гПа, с началом обработки снижают

Составитель А. Щербаков

Редактор С. Запесочный Техред М.Рейвес Корректор А. Ференц!

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д 4/5

° В ° В

Заказ 3865/7

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4

7 933731 8 давление в вакуумной камере со ско- повышают давление в вакуумной камеростью 30-1000 гПа/мин до минимально- ре до начального. го значения, обеспечиваемого вакуум- Источники инФормации, ными средствами, и одновременно уве- принятые во внимание при экспертизе личивают массовый расход металла до з 1. Авторское свидетельство СССР величины, обеспечивающей поддержание 440422, кл. С 21 С ..7/l0, 1974. в течение всего времени обработки 2. Авторское свидетельство СССР столба шлака высотой, равной его вы- N 452603, кл. C 21 C 7/10, 197". соте перед началом обработки металла,! 3. Ав орс ое свидетельство СССР одновременно с окончанием обработки 10 И l78843, кл. С 21 С 7/10, 1966.