Способ рафинирования жидкого металла

 

ОПИСАНИЕ

H 3 o s p E T E H H s 1973633 .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 223581. (21) 3293673/22-02 (511М К 3

С 21 С 7/10 с присоединением заявки №Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (53) УДК669.046..517(088.8) Опубликовано 15 11.82. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания15.11.82

Ф.В.Мурин, В.П.Денисенко, А.Ф.Вишкарев, И.Д.Лысенко, В.Б.Малоштан,В.В.Москаленко,В.М.Кулик и A.Ø.Райтман (72) Авторы изобретения

Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Московский ордена Октябрьской Революции и .ордена

Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов--(71) Заявители (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ЖИДКОГО METAHJIA

Изобретение относится к .черной металлургии и может быть использовано при получении особокачественных сталей с содержанием водорода

3 с 3 см /100 г, сульфидных включений «< 0,0050%, кислородных включений g 0,0030%, в том числе глобулярных < 0,0010Ъ.

Известен способ вакуумирования жидких металлов с одновременной обработкой их столбом шлака, включающий пропускание жидкого металла через барометрический столб шт:ака (11.

Недостатками указанного способа являются нестабильность хода процесса обработки и низкая эффектив ность рафинирования, связанные со значительными колебаниями уровня шлакового столба.

Известен способ обработки металлов в вакууме и столбе шлака, суть которого в том, что перелив металла через столб. шлака ведут с удельным расходом металла на единицу площади поперечного сечения шлакового столба, равным 140 - 350 .Определен также ногеинальный удельный расход металла, позволяющий поддерживать желательный уровень шлакоме-. таллической эмульсии на постоянной высоте, равный 180 — 200 вЂ,д 2).

Недостатками указанного слособа являются постоянное повышение концентрации металла в шлакометаллической эмульсии, эа счет выноса кап лями металла в шлакометаллической эмульсии, за счет выноса каплями металла части шлака в ванну, ухудшение рафинирувщих способностей шлака эа счет аккумуляции в нем примеси. Все это ведет к снижению эффективности рафинирования.

Наиболее близким к изобоетению по технической сущности и достигаемому результату является способ рафинирования жидкого металла, включающий перелив металла через .столб

2р шлака (3).

Недостатками укаэанного способа являются неэффективное обновление шлака в патрубке эа счет шлакового затвора из-за черезмерного охлаждения последнего в процессе обработки, холостые простои установки в моменты обновления.

Цель изобретения — повышение эффективности рафинирования металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включаю973633 щему перелив металла через столб шлака, расход металла в течение 0,92Ъ от общего времени рафинирования поддерживают в пределах 1,2 - 1,5 от номинального расхода, затем его уменьшают до номинального и в та- 5 ком режиме ведут процесс в течение

15-20Ъ времени рафинирования, после чего расход еще уменьшают до значений 0,5 - 0,8 от номинального и после обработки в течение 0,9-2Ъ времени рафинирования цикл повторяется.

Металл непрерывно поступает в верхнюю часть столба и выводится из нижней ето части. При движении металла через столб шлака в соответствии с законами гидродинамики происходит дробление металла на капли и образо-, вание шлакометаллической эмульсии.В соответствии с законами физики высо- 20 та барометрического столба жидкости определяется барометрической разно: стью давлений и плотностью жидкости.

Поэтому высота столба шлакометаллической эмульсии также зависит от ба-25 рометрической разности давлений и средней плотности эмульсии. Учитывая, что барометрическая разность давлений изменяется незначительно, высота столба в основном зависит от плотнос-30 ти эмульсии, которая определяется массовым расходом

М К

35 где Н - высота столба эмульсии; лр — разность давлений

M - массовый расход;

К вЂ” безразмерный коэффициент. поскольку с точки зрения гидро- 40 динамики основные закономерности всплывания в металле пузырей газа и движения капель металла в шлаке иден. тичны можно заключить, что капля металла среднего размера (d =: 4 мм) оседающая в столбе шлака, покрывается шлаковой пленкой около 0,01 см.

Несложные расчеты показывают,что каждая капля металла может вынести из реакционной зоны количество шлака r в 100 раз меньше своего веса.

Поэтому, если вести процесс рбработки при постоянном массовом расходе, например номинальном, то концентрация металла в шлакометаллической эмулъсии с течением времени воз» растает за счет выноса части шлака оседающими каплями, рафинирующая способность шлака постепенно ухудша- ется за счет аккумуляции экстрагируемой им примеси. 60

В данном изобретении перелив металла организуют с переменным массовым расходом таким образом, чтобы большую часть времени рафинирования рабОтать на номинальном массовом рас-g5 ходе, в процессе рафинирования свежие порции шлака пополняют зону .рафинирования за счет определенного изменения массового расхода, общее время рафинирования равно времени рафинирования при номинальном массовом расходе.

Способ осуществляется следующим образом.

Перелив, металла начинают с массового расхода, равного 1,2-1,5 номинального, и работают на нем в течение 0,9-2Ъ от общего времени рафинирования. Пфи этЬм происходит осе дание шлакометаллической эмульсии на величину, несколько большую, нежели при номинальном массовом расходе, затем снижают массовый расход до номинального и работают на нем 15-20Ъ общего времени рафинирования. Согласно выражению (1 )в это время происходит увеличение высоты уровня шлакометаллической эмульсии за счет вовлечения новых порций шлака (из шлакового затвора ) в процессе обработки.

После того, как происходит насыщение шлакометаллической эмульсии металлом, а шлака удаляемой примесью, массовый расход металла снижают до

0,5 — 0,8 номинального и работают на нем 0,9-2Ъ общего времени рафинирования. Согласно (1 )здесь также происходит пополнение реакционной зоны свежими порциями шлака. Далее возвращаются к начальному расходу и цикл повторяется.

Как показывают визуальные наблюдения на холодных моделях и в промышленных условиях, если начинать обработку с массовым расходом, меньшим 1,2 от номинального, впоследствие эффект вовлечения новых порций шлака в процессе рафинирования не возникает. Превышать массовый расход сверх 1,5 номинального нецелесообразно, так как это значительно насыщает шлакометаллическую эмульсию металлов и снижает эффект рафинирования.

Аналогично объясняются и цифры номинального массового расхода: меньше, чем 0,5 номинального, нельзя-черезмерно увеличивается время обработки, больше, чем 0,8 — не возникает желаемого эффекта.

Вести процесс с пониженным или с повышенным расходом дольше чем

2Ъ от общего времени рафинирования, неэффективно, так как это расход не номинальный, меньше, чем 0,9Ъ от общего времени просто невозможно так как это минимально необходимое время для оседания отдельной порции металла в столбе шлака барометрической высоты

Рафинировать металл с номинальным массовым расходом в течение .времени, 973633

Качество стали шх 15,%

Способ (количество плавок) Сумма кис- Сумма глолородных булярных включений включений

Сумма суль фидных включений

Остальные показатели.Данный способ (5) 0,0020 0 0005

0,0040 Те же

Ранее действующая технология (5) 0,0040 0,0015

0,0050 Те же

Формула изобретения

Составитель Г.Прусс

Редактор И.Митровка Техред С.Мигунова Корректор И.Ватрушкина

Заказ 8619/30 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 большем 0,2Г/ — общее время рафиниРования, нецелесообразно из-за ухудшения рафинировочных способностей

Ьлака, особенно в верхней части шлакового рукава, где удаление примеси. происходит наиболее интенсивно, а в течение времени, меньшем 0,15 С невыгодно, поскольку рафинирование идет в оптимальном режиме с точки зрения насыщения эмульсии металлической фазой.

Исходный металл (сталь шх 17) выплавляют в 60-тонной электродуговой печи. После приведения установки

Способ рафинирования жидкого металла, включающий перелив металла через столб шлака, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения 40 эффективности рафинирования, расход металла в .течение 0,9-2% от общего времени рафинирования поддерживают в пределах 1,2-1,5 от номинального расхода затем его уменьшают до но- 45 минального, ведут процесс в течение

15-20% времени рафинирования, после в рабочее положение (создан столб шлака ) начинают перелив металла в вакууме через шлаковый столб, причем массовый расход металла поддерживают согласно изобретении. Расход металла контролируют при помощи специальных датчиков, фиксирующих положение нижнего конца патрубка, находящегося на границе раздела между металлом со шлаком.

Результаты качества рафинированной стали, обработанной на установке . данным способом и по ранее действующей технологии, приведены в таблице. чего уменьшают расход до значений

0,5-0,8 от номинального и после обработки расплава в течение 0,9-2% времени рафинирования .цикл повторяют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 178843, С 21 С 7/10, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2884622, кл. С 21 С 7/10, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 440422, кл. С 21 С 7/10, 1973.