Способ внепечной обработки жидкого металла

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3 Ц С 21 С 7/10 ЕНИЯ Ж Р 17Н.Смирнов рудовогоехнически етельство ССС)"ОСУДАРСТЕННЦЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Донецкий орденакрасного Знамени полинститут (53) 669.182.71(088.(561 1Авторское св9 9544 Д 9, кл. С 21 С 541 (57 СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИИДКОГО МЕТАЛЛА по авт.св.Р 954439, о т л и ч а ю щ и. й с я тем, что, с целью повьйдения эффективности обработки, в полость камеры в течение 0,025 - 0,045 периода колебаний подают топливно-кислородную смесь, объем которой равен при нормальных , условиях 0,03-0,09% от объема каме,ры, а через 0,20-0,30 периода камеру соединяют с атмосферой до завершения периода колебаний..щИзобретение относится к чернойметаллургии и может быть испольэовано при рафинировании и модифицировании расплавленного металла.По основному авт.св.Р 954439,известен способ внепечной обработкижидкого металла, включающий периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, подачу в металл,реагентов и вытеснение металла вобъем ковша путем изменения давления 10в камере от 1 - 1,2 атм. до 0,82,5 величины гидростатического давления металла на входе в камерус частотой 0,2 - 1,5 Гц и амплитудой 0,3 - 0,9 высоты металла в камере Ц,Недостатком этого способа является охлаждениеметалла при перемешивании и вводе инертных газовЦелью изобретения является повышеОние эффективности обработки.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу внепечнойобработки жидкого металла в полость.камеры в течение 0,025-0,045 периода колебаний подают топливно-кислородную смесь, объем которой равенпри нормальных условиях 0,03-0,09от объема камеры, а через 0,20-0,30периода камеру соединяют с атмосферой до завершения периода колебаний.Рациональное время подачи топливно-кислородной смеси составляет0,05-0,45 периода колебаний. Уменьшение времени подачи топливно-кислородной смеси менее 0,025 периодаколебаний может привести к бурномупротеканию процесса перемешиванияза счет быстрого сгорания смеси иобразования газообразных продуктовсгорания. Кроме того, быстрое сГорание подаваемой смеси приводит крезкому повышению температуры в зоне сгорания до 4000 С, что вызываетопреждевременное разрушение йутеровки. Увеличение времени подачи топливио-кислородной смеси во внутреннюю полость камеры свыше 0,045 периода колебаний может привести к йедостаточно интенсивному выталкиваниюметалла из камеры вследствие медленного сгорания смеси, что повлечет,за собой нарушение резонансного режима работы камеры, так как скоростьдвижения жидкости, необходимая длянормального процесса колебаний, недостигается. При этом эффективностьобработки значительно снижается.Количество топливно-кислородной смеси, подаваемой во внутреннюю полость камеры, равное при нормальных 60 условиях 0,03-0,09 от объема камеры, обеспечивает наиболее эййективную работу, так как при таком количестве,смеси давление газов, образовавшихся при, сгорании над поверх ностью металла в камере, обеспечивает скорость вытеснения металла,соответствующую резонансному режимуколебаний. Уменьшение количества подаваемой смеси менее 0,03 объемаколонны нецелесообразно, так какпри этом не достигается оптимизациярежима колебаний металла а следовательно, и скорость вытесненияструи металла иэ камеры, котораяобеспечивает интенсивность перемещения, невелика.Увеличение количества подаваемойтопливно-кислородной смеси свыше 0,09 объема камеры нецелесообразно из-за бурного протекания процесса перемешивания с возможными выбросами металла из ковша вследствиенеобоснованного большого количестваполучаемых продуктов сгорания,Соединение внутренней полости камеры с атмосйерой через 0,20 - 0,30периода колебаний является нецелесообразным, так как обеспечиваетнормальное протекание процесса безповышенных энергетических затрат.Соединение внутренней полости камеры с атмосферой ранее чем через0,20 периода колебаний не обеспечивает эффективность процесса перемешивания, так как при этом энергияпродуктов сгорания не успевает полностью перейти в кинетическую энергию вытесняемой струи. Соединениевнутренней полости камеры с атмосферой после 0,30 периода колебаний нецелесообразно, так как при этом необеспечиваются условия для благоприятного протекания процесса колебани 1металла в ковше, т.е, избыточноедавление во внутренней полости камеры после 0,30 периода колебанийвызывает отклонение формы колебанийот собственных колебаний системы камера-ковш, что вызывает дополнительную диссипацию энергии продуктовсгорания, а следовательно, и пойижение коэфйициента использованиятоплива.еВ дальнейшем, когда давление вовнутренней полости колонны понижается ниже атмосйерного это возможно вследствие недостаточного количества продуктов сгорания для увеличивающегося в этот момент объема колонны), процесс колебаний также тормо- .зится, чего не возникает при соединении с атмосйерой. Кроме того, соединение внутренней полости колонныс атмосйерой в течение оставшегосяпериода колебаний позволяет обеспечить стабильное протекание процессаперемешивания и исключает возможность выбросов металла иэ ковша вслучае неточной дозировки топливнокислородной смеси, что значительноповышает уровень техники безопасности при обработке.1090728 Составитель И.АсееваРедактор В.Данко Техред Л.Микеш, Корректор О.Билак Заказ 3016/23 Тираж . 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная; 4 На чертеже представлена схема устррйства для осуществления предла гаемого способа.В ковш 1 с металлом 2 и шлаком 3 погружают камеру 4 на глубину 0,15- 0,60 общей высоты металла в ковше. Металл заполняет камеру 4, и уровень его устанавливается на уровне металла в ковше. При подаче топливно-кислородной смеси по трубопроводу 5 во внутренней полости колонны происходит ее сгорание, вследствие чего избыточное давление, образовавшееся в камере, вытесняет металл в объем ковша.По мере продвижения металла. избыточное давление газа падает, и через 0,20 - 0,30 периода колебаний колонна соединяется с атмосферой. При этом за счет кислорода воздуха, который подсасывается иэ атмосферы, догорают .остатки топлива, а затем колебание происходит за счет инерции, причем в камере поддерживается давление, близкое к атмосферному на всех оставшихся фазах . колебания. Гаэ, создающий избыточное давление, отводится через клапан б по трубопроводу 7. В заключительной стадии колебания клапан б закрывается, и процесс повторяют вновь.П р и м е р . В 100 т сталеразливочном ковше обрабатывали ШХ 15. После окончания выпуска в стали со держалось 0,023 серы Б, 0,055 кислорода О и 5,2 смЗ/100 г водорода Н. Предварительное раскисление стали проводили кремнием, загружая его на дно ковша.В процессе обработки относительное погружение колонны в металл составляло 0,4 абсолютное - 1 и),Топливно-кислородную смесь во внутреннюю полость колонны подавалис частотой 0,33 Гц в течение 0,1 с) 0,94 периода колебаний) в количест ве 3,1 г керосийа и 400 см кислоро-.да при нормальных условиях, что приобъеме колонны 0,5 м составляет0,08.В процессе обработки металла шла О кообразующей смесью следующего состава СаО, А),О, СаГ фракциейменее 20 мм содержание серы в сталиснизилось до 0,004, при этом снижение температуры металла за времяообработки составило 10 С Обработкадлилась 10 мин.Благодаря проведенной обработкесущественно улучшены механическиехарактеристики стали, в том числе 20повысилась ударная вязкость и относительное сужение. Использование топливно-кислородной смеси для создания избыточного )давлеййя во внутренней полости колонны вместо аргочаили азота, используемых ранее, позволило снизить затраты на обработку. Кроме того, снижение потерь тепла на обработку позволило снизитьсебестоимость стали ИХ 15. Суммарный,экономический эффект эа вычетом затрат на обработку составил 0,26 руб/Предлагаемый способ обработкиобеспечивает интенсивное перемешивание металла в ковше, при этом поверхность металла в ковше не обна,кается, отсутствуют брызги и выбросы металла. Использование топливнокислородной смеси при обработкепозволяет исключить применение дорогостоящих нейтральных газов и сни эить потери тепла на обработку.