Устройство для обработки расплава реагентом

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энергосталь"(56) Авторское свидетельство СССР У 1186643, кл. С 21 С 1/02, 1983,Авторское свидетельство СССР У 831800, кл. С 21 С 1/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА РЕАГЕНТОМ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для внепечной обработке жидких металлов реагентами, и может быть использовано при выплавке низкоуглеродистого феррохрома. Цель изобретения - повышение эффективности перемешивания расплава с реагентом и повышение эксплуатационной надежности устройства путем минимизации крутящего момента, возникающего на штоке мешалки, Устройство для обработки расплава реагентом содержит футерованную емкость 1 и механическую мешалку, выполненную в виде полого цилиндра, имеющего возможность возвратно-поступательного движения, внутренняя и внешняя поверхность которого снабжены винтовыми ребрами 4,5. Отношение шагов винтовых ребер определяется по формуле Ш /Ш, = (К, /К, 1 -1, где Ш и Ш- шаг винтовых ребер на внутренней и внешней поверхкостях мешалки; К, - радиус мешалкиК 2 - радиус емкости В результатевозвратно-поступательного движениямешалки создаются потоки металлавнутри и вне мешалки, вращающиеся впротивоположных направлениях, чтообеспечивает дополнительное перемешивание расплава за счет образования турбулентных пульсаций на границах потоков. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.,1 табл.Изобретение относится к металлург 1 ии, в частности к устройствам для непечной обработки жидких металлов 1 еагентами, и может быть использоваьо при выплавке низкоуглеродистого еррохрома,Цель изобретения - повьппение эфективности перемешивания расплавареагентом и повьппение эксплуатаионной надежности устройства путем инимизации возникающего на штоке ешалки крутящего момента.На фиг, 1 изображено предлагаемое стройство на фиг. 2 - Разрез -А на фиг. 1.Устройство содержит ковш 1 и меаническую мешалку 2, соединенную со током 3 привода возвратно-поступаельного движения мешалки. Внутреняя и внешняя поверхности мешалки набжены винтовыми ребрами 4 и 5 азнонаправленными для внутренней внешней поверхностей.Устройство работает следующим об аэом,Ковш 1 с расплавом устанавливаютпод ешалкой 2 так, что их вертикальные си совпадают, на поверхность расплаа подают реагент. Мешалку 2 под ействием привода вводят вглубь раслава. Благодаря наличию разнонаправенных для внутренней и внешней поерхностей винтовых ребер 4 и 5 поток расплава внутри и вне мешалки ращаются в противоположнйх направыниях вниз и далее к центру ковша, то способствует интенсификации еремешивания расплава с реагентом. В результате возвратно-поступа 40 Фельного движения мешалки создаются потоки металла внутри и вне мешалки, ращающиеся в противоположных направ" ениях вниз-вверх и далее к центру ковша, что обеспечивает дополнительное перемешивание расплава обусловйенное комбинацией макроперемешивания (в масштабах размеров мешалки) и микроперемешивация (в масштабах размеров турбулентных пульсаций).50 , Угол наклона к горизонтальной плоскости наружных и внутренних винтовых ребер подбирается из условия минимизации крутящего момента сил, приложенных к штоку, осуществляющему возвратно-поступательное движениемешалки,Условие равенства моментов сил,приложенных к штоку, сводится к ра венству моментов импульсов вращающихся частей расплава (внутренней и внешней по отношению к мешалке):1 д 1 г "ггде 1 1- моменты инерции внутренней и внешней частейрасплава, кг мы ыг - их угловые скорости вращения, с .Подставляя значения моментов инер- ции 11, = - 7НК, 1= 2 Гр Н(К г В 4 )(2) где р - плотность Расплава, кг/м; Н - высота ковша, м; К - радиус мешалки, м; Кг - радиус ковша, м,в выражение (.1) и учитывая2 Г К,Ч Ш э где Ч- скорость возвратно-поступательного движения мешалки,и/с;- шаги винтовых ребер, м, получают после некоторых уп" рощений( в ) " 1 Конструкция мешалки в виде полого цилиндра приводит к разделению перемешиваемого объема на 2 части (внутреннюю и внешнюю по отношению к мешалке), что при сопоставимых с прототипом энергозатратах приводит практически к двукратному повышению эффективности перемешивания.При отступлении от формулы (4) при определении шага Ш, на аШ а Условия оптимальности соотношения . радиусов мешалки (К,) и ковша (К,2) заключаются в создании одинаковых условий перемешивания во внешней и внутренней (по отношению к мешалке) частях расплава, что математически выражается в равенстве угловых скоростей вращения соответствующих частей расплава и 1, = ы . Из формулы (3) следует, что это достигается при равенстве шагов винтовых ребер; Ш, = = Ш. Соответственно, связь между К, и Копределяется соотношением, исходя из формулы (4):К = Кг/ 2 0 84 В.5 1 шага Ш- на Л Швозникает результирующий крутящий момент ЛМ (приложенный к штоку), величина которого определяется выражением ЛШ, +йШ 2 ЙМ = М - ---Ш532590 6для каждого радиуса К мешалки в соответствии с формулойЬ = 0,98(К и - К,)Статистически обработанные результа 5ты лабораторных исследований представлены в таблице. В качестве характеристики однородности состава введена величина 6 = С- С/С , определяющая относительную разницу концентраций у поверхности раствора(С ) и у дна цилиндра (С). Экспериментально на модели показано, чтооптимальное соотношение радиусовмешалки (К,) и ковша (К) составляетК /К= 0,85, а соотношение шаговвинтовых ребер на внутренней (Ш ) ивнешней (Ш ) сторонах мешалки составляет Ш,/Ш20 Результаты лабораторных исследований по определению эффективности перемешивания с помощью предлагаемогоустройства и прототипа ( 6 = С -- С /С) приведены в таблице,25 . Предлагаемое устройство пбзволяетна 10-. 15 Х повысить степень использования реагента.Формула изобретения1, Устройство для обработки расплава реагентом, содержащее футерованную емкость и механическую мешалку со штоком, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьппения эффективности перемешивания расплава с реа 35гентом мешалка выполнена в виде поУлого цилиндра, внутренняя и внешняяповерхность которого снабжены винтовыми разнонаправленными ребрами, приэтом полый цилиндр установлен свозмож-.40 ностью возвратно-поступательного дви жения вдоль оси футерованной емкости,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповыпения эксплуатационной надежнос 45 ти устройства путем минимизации возникающего на штоке мешалки крутящегомомента, отношение шагов винтовыхребер на внутренней и внешней поверхности мешалки определяется по формуле( в ) - 1, К,гд Ш 55 шаг винтовых ребер навнутренней и внешнейповерхностях мешалкисоответственно, м;радиус мешалки, м;радиус футерованнойемкости, м,1532590 ототип 8 0 9 оста тель А.КахановЛ.Сердюкова Корректор М.Самборск Редактор Т Лаза ех к Заказ 8072/37 Тираж 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 КНТ СССР