Устройство для рафинирования жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (1 И 1 10 ОСУДАРС ТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗ НОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЙСРГйь;,эЦ.",Е ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ПИС НИ АВТОРСКО(71) Институт проблем литья АН УССР (72) Я.Б. Униговский, В.Л. Найдек, А.В. Наривский, Н.С. Ганжа, А.А.Сычевский, Н,Н, Гринченко, Ю,Т. Соколюк, В.Н. Костяков и К.Г. Котиди (53) 621.746.329(0888)(56) Авторское свидетельство СССР 9 835641, кл. В 22 0 41/10, 1979.Выложенная заявка Япониий" 57-85921, кл, В 22 0 41/10, 1982. (54) (57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАфИНИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающее на ружную трубу для подачи инертного газа и расположенный внутри нее графитовый электрод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью.повьппения эффективности рафинирования металла и увеличения стойкости устройства, в верхней части наружной трубы размещен дополнительный электрод, а гра фитовый электрод выполнен с центральным каналом, образующим в верхней части камеру дугового разряда, при этом центральный канал соединен с кольцевым промежутком между графитовым электродом и наружной трубой при помощи смесительнык каналов,причем площади проходных сечений центрального канала, кольцевого промежут ка и смесительных каналов относятся как 1:(Оь 05 Оэ 5)(Оэ 2-0,8).2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оси смеси" тельных каналов наклонены к продольной оси устройства под углом 20-900,3Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что кольцевой промежуток между графитовым электродом и наружной трубой выполнен в виде многозаходного винтового паза или пазов, параллельных оси устройства.1243899 2 50 55 Изобретение относится к чернойметаллургии и литейному производству, в частности к внепечной обработке стали инертным газом.Цель изобретения - повышение эффективности рафинирования металла иповышение стойкости устройства длярафинирования жидкого металла,На фиг. 1 представлено устройстводля рафинирования жидкого металла;на Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,Устройство состоит из наружнойтрубы 1, внутри которой соосно с кольцевым промежутком 2 размещен графитовый электрод 3, Графитовый электрод3 выполнен с центральным каналом 4,который в верхней части образует камеру 5 дугового разряда. Кольцевойпромежуток 2 соединен с центральнымканалом 4 с помощью смесительных каналов 6, В верхней части устройстваразмещен водоохлаждаемый электрод 7с циркониевой вставкой 8. Между электродами 3 и 7 размещена камера 9 стангенциальным подводом газа, Расходинертного газа регулируют при помощидвух вентилей 10. На наружную трубу1 устройства нанесена огнеупорная,обмаэка или укреплены огнеупорныеблоки 11., Устройство работает следующим образом.Графитовый электрод 3 подключаютк положительному полюсу источникапостоянного тока, а водоохлаждаемыйэлектрод 7 к отрицательному полюсу.Инертный газ подают через. регулировочные вентили 10 в камеру 5 дугового разряда и кольцевой промежуток 2.Нагретый газ по центральному каналу4 подают в расплав. Средняя температура газа в центральном канале снижается с 2000-3000 до 700-1200 С засчет поступления холодного газа черезсмесительные каналы 6. Стойкостьустройства повышается при вводе хо,лодного газа в кольцевой промежуток. Отношение площадей проходных сечений центрального канала 4, кольцевого промежутка 2 и смесительныхканалов 6 составляет 1:(0,05-0,5):;(0,2-0,8),При отношении площадей кольцевогопромежутка и центрального канала,меньшем 0,05, количество пропускаемого газа недостаточно для охлаждения наружной трубы, вследствие чегоее стойкость значительно уменьшается. При отношении плоп 1 адей кольцевогопромежутка и центрального канала,большем 0,5, существенно снижаетсяэффективность рафинирования в результаге заметного падения средней температуры инертного газа, Кроме того,при заданном расходе газа, поступающего по кольцевому промежутку дляохлаждения устройства, уменьшается10 стойкость наружной трубы вследствие,снижения эффективности охлаждения,вызванного уменьшением скорости истечения газа с увеличением площадипроходного сечения кольцевого проме 15 жутка,При отношении площадей проходныхсечений смесительных каналов и центрального канала, меньшем 0,2, ухудшается стойкость устройства вследстщ вие недостаточного разбавления горячего газа, нагретого до 2000-3000 С,холоцным.увеличение отношения площадей смесительных каналов и центрального ка 5 нала более 0,8 нецелесообразно из-зазначительного уменьшения температурынагретого газа и снижения тем самымэффективности рафинирования. Крометого, происходит ослабление механической прочности графитового электрода в месте расположения смесительныхканалов.Для облегчения эжекции холодногогаза горячим и повышения эффективности смешрния оси смесительных каналов наклонены к продольной оси устройства под углом 20-90Изготовление каналов, наклоненныхк оси устройства под углом менее 20 ф,технологически трудно выполнимо.Принаклоне осей смесительных каналовпод углом более 90 ухудшаются условия эжектирования холодного газагорячим, не обеспечивается достаточнобыстрое усреднение температуры газав центральном канале, что снижаетэффективность рафинирования.Кольцевой промежуток между наружной трубой устройства и графитовымэлектродом может быть выполнен в виде многозаходного винтового паза илипазов, параллельных оси устройства,. В таблице представлено влияние параметров устройства для рафинирования жидкого металла на его стойкость и величину снижения содержания неметаллических включений в Ст, 45 Л (1-5) в сравнении с баэовым объектом.1243 Расход газа, кг/с 104 Площадь сечений,7 СтепеньснижеСтой кост Давление газмм вод,ст. устройст нияНВ, 7 кольце- смесицентрального смесительных кольцевого промежутка тельных перед передкамерой дугового вого про- межутка кольцевымпромева,продувок каналов каналов канала жутком разря- да 442 1055 8 105 9 150 8 0,420,30 1,67 18 1 3 2 52 3 50 4 20 5 20 6 100 1,67 18 0,21 0,42 82 30 0,42 10 1,67 0,42 0,23 15 1,67 30 90 9 10 40 0,32 0,42 1,67 80 15 80 П р и м е ч а н и е. Площадь проходного сечения центрального каала1007., угол наклона смесительных каналов 40 . Дав.ление аргона измерено при истечении в атмосферу. Устройство для рафинирования стали запитывали от источника постоянного тока АПРпри напряжении около 300 В, Наружную трубу защищали огнеупорными графитошамотными кольцами. Расхо,", аргона в кольцевом промежутке и в камере дугового разряда составлял соответственно 2,5 и 10 л/мин. Ч .сть холодного газа через 3-5 смесительиых каналов подавали в централь 10 :ный канал диаметром 10 мм для смешения с горячим газом. Отношение площащей центрального канала, кольцевого промежутка и смесительных каналов составляло в большинстве опытов 15 1:0,15:0,2. После зажигания дуги устройство, закрепленное на подвижной консоли, опускали в ковш емкостью ,1000 кг с жидкой Ст, 45 Л на глубину 0,1-0,3 м, продували металл в течение 20 10-15 мин, а затем его заливали в песчаные формы. Сравнительно простое поддержание средней температуры газов на выходе из устройства в пределах 700-1200 С (верхний предел устанавливали для сохранения достаточно вы 899 4сокой стойкости устройства) благодаря наличию смесительных каналов и вентилей раздельной передачи газа способствовало стабильной работе устройства, а также повышению степени рафинирования металла, Подача холодного газа через кольцевой промежуток при отсутствии дугового разряда в нижней, части устройства привела к существенному .увеличению его стойкости.После продувки содержания неметаллических включений, в основном оксидов, уменьшилось на 30-507. по сравнению с 10-157. при рафинировании стали с использованием базового объекта. За счет снижения количества неметаллических включений в литой стали после ее обработки при помощи предлагаемого устройства и повышения стойкости последнего по сравнению с базовым объектом повысились механические свойства отливок, уменьшился брак по газовой пористости на 407, возрос выход годной стали на 0,57.1 243899 Фиг, ЯСоставитель И. ОлесюкТехред О.Сопка орректор В. Бутя едактор М. Банду Тираж 757 ВНИИПИ Государственного комитета СС по дедам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., Подписно аказ 3748/13 4/ роизв нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4