Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла

4 й4з ч фий те ЬИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскид Социалистических Республик(23) Приоритет С 21 С 7/10 Государствеииый комитет СССР ио дмам изобретеиий и открытий(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Изобретение относится к внепвчной вакуумной обработке жидкого металла.Известно устройство для циркуляцион 5 ного вакуумирования сталй в ковше, включающее вакуумную камеру, всасывающий и сливной металлопроводы цилиндрической формы, на всасывающем металлопроводе имеется узел ввода транспортирующего газа, С целью увеличения энергии перемешивания металла в ковше соотнсшение сеченийвсасывающего металлопровода и сливного принимают больше 1 1.Однако, уменьшение сечения сливно го рукава приводит к увеличению вго гидравлического сопрОтивления, падению общей скорости циркуляции металла .и, в конечном итоге, к уменьшению эффективности вакуумирования.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению являетсяустройство для циркуляционного ваккуми рования, в котором циркуляция металла через вакуумную камеру осуществля- . ется с помощью индукторов, установленных на металлопроводах, С целью управления конструкцией и повыше 3 О ния надежности устройства всасывающий металлопровод выполнен расширяю"щимся, а сливной - сужающимся в сторону вакуумной камеры 2),Однако, это устройство Не обеспечивает высокой энергии перемешиванияметалла в ковше, которая определяетсякинетической энергией струи металлав сливном металлопроводе, равнойР 5 Якин йЕгде Р,- плотность жидкости,В в сечение трубопровода,Ч - линеййая скорость жидкости,В известном устройстве сливнойметаллопровод выполнен расширяющимся в сторону ковша сжидким металлом,следовательно, скорость металла у нижнего среза металлопровода будет меньше, чем у,верхнего, пропорциональноувеличению его сечения, так как в приведенное выше уравнение скорость входит во второй степени, а сечение металлопровода в первой, величина кинетической энергии будет чиже, следовательно, энергия перемешивания будет невысокой, и потребуется многовремени для полного перемешивания ме"талла в ковше,Цель изобретения - обеспечение высокой энергии перемешивания металла - -в ковше и интенсификация процесса.вакуумирования эа счет гарантированного получения высокой линейной"скорости металла в сливном металлопроводе.Укаэанная цель достигается тем, чтосливной металлопровод устройства дляциркуляционного вакуумирования сталивыполнен в Форме двух сопряженных усе ченных конусов, причем входной и выходной диаметры сливного металлопро"вода равны диаметру всасывающего металлопровода, а сопряжение, диаметром 0,5-0,9 от этой величины, расположено в нижней части сливйого метеллопровода на высоте, составляющей0,2-0,4 его длины.Верхняя сужающаяся часть сливногометаллопровода служит для ускоренияструи металла.В то же время известно,что при выходе струи жидкости из цилиндрического или сужающегося насадкаскорость еепадает встречая сопро"тивление среды, пропорционально ско"ростному напору. Для уменьшения сопротивления среды эа счет лучшейорганизации струи применяют на выходе ее расширяющиеся насадки. В дан"ном устройстве роль расширяющегосянасадка выполняет нижняя часть сливного металлопровода.Значения диаметра суженной частии ее высоты над нижним срезом металлопровода выбраны в зависимости размера всасывающего металлопровода,массы обрабатываемого металла, требуемой мощности перемешивания металла в ковше и его длительности. Длялучшей организации гидродинамики потоков металла через вакуумную камеру 40в начальный период вакуумирования,удоб"ства в проведении ремонтных работ уст ройства входные и выходные диаметрыобоих металлопроводов принимаются рав-ными. При обработке стали в ковшах 45малой емкости (20-50 т) и малом диаметре всасывающего металлопровода(150-250 мм) соотношение диаметрасуженной части сливного металлопровода и диаметра всасывающего металлопровода принимают ближе к верхнемупределу 0,8-0,9 и располагают суженную часть на более низком горизонте,соотношение уровня суженной частисливного металлопровода и его длины - 550,2. С увеличением диаметра всасы"вающего металлопровода до 300-330 мм,применяемого на устройствах для.обработки стали в ковшах емкостью 100 и более тонн, укаэанные соотношения принимают соответственно 0,5-0,7 и 0,4, Выбор соотношения диаметровсуженной части и всасывающего метал" лопровода эа пределами укаэанного нецелесообразен, так как если оно менее 0,5, резко возрастает гидравлическое сопротивление металлопровода, а при более 0,9 малоэФфективно.Соотношение уровня расположения суженной части сливного металлопро" вода и его длины менее 0,2 и более 0,4 также нецелесообразно, так как при этом не будет выполняться усло" вие сохранения достигнутой скорости струи металлаНа чертеже изображено предложенное устройство, состоящее иэ вакуумной камеры 1, всасывающего металло" провода 2 с узлом 3 ввода транспорти" рующего газа и сливного металлопровода, состоящего иэ верхнего сужающе" гося конуса.4 и нижнего расширяющегося конуса 5.Устройство работает следующим образом.Устройство размещается над ковшом 6 с жидким металлом таким образом, чтобы концй металлопроводов погрузились в металл на 150-200 мм. В ва- куумной камере 1 создаютразрежение, вследствие чего металл по металло- проводам поднимается на барометрическую высоту. В это время через узел 3 подают транпортирующий гаэ, в результате чего металл иэ ковша 6 по всасывающему металлопроводу 2 по" ступает в вакуумную камеру 1, где дегазируется и по сливному металло" проводу поступает обратно в коВш 6, т.е, создается циркуляция металла через вакуумную камеру. Проходя по суживающемуся конусу 4 сливного металлопровода струя металла приобре" тает необходимую скорость, которая благодаря расширяющейся части конуса 5 сливного металлопровода сохра" няется; создавая высокую кинетичес- кую энергию струи, большую мощность перемешивания металла в ковше, в результате. чего достигается быстрое усреднение металла в ковше 6.Устройство опробовано ва гидрав-. лической модели. В качестве рабочей жидкости был выбран водный раствор поваренной соли.Скорость струи жидкости в спивном рукаве и время усреднения жидкости в ковше определяли с помощью солемеров . Результаты экспериментов представлены в таблице.69867 Диаметр всасывающего рукава, мм Уровень сужен- Скорость струи ной части в слнвном рукане, м/с Диаметр суженнойчасти сливного рукава Бремя полного усреднения, госта.ва, с Длина рукава Диаметр всасывающего рукава 40 40 40 0,9 15 12 прямой 1,5 г0,6 0,4 0,3 0,3 25 формула изобретения ЦНИИПИ Заказ 604 Тираж 653 Подписное нт ,Проектная,ал ППП ффП жгород ул Устройство позволяет интенсифицировать процесс вакуужрования металла, сократить на 20-40 его длительность, повысить на 30-50 стоимость футеровки вакуумной камеры и сталеразливоч ного ковша.Ожидаемая экономия от внедрения изобретения составит 100 тыс. руб, в год. Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла, сос" 30 тоящее из вакуумной камеры с встроен- ными в нее всасывающим и сливным металлопроводами, узла .ввода транспортирующего газа или индуктора, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 35 целью увеличения условий перемешива" ния металла в ковше, интенсификациипроцесса вакуумнрования: металла,повьыения стойкости футеровки вакуумной камеры, сливной металлопрбводвыполнен в форме двух сопряженныхусеченных конусов, причем входной ивыходной диаметры сливного металлопровода равны диаметру всасывающегометаллопровода,-а в месте сопряжения конусов диаметр равен 0,5-0,9диаметра всасывающего металлопровода при этом сопряжение конусов расположено от сливного торца на расстоянии 0,2-0,4 его длины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент ФРГ 9 1216904,кл, 18 Ь 7/08, 1966.2. Авторское свидетельство СССР9 434105, кл. С 21 С 7/10, 1974прототип.