Устройство для циркуляционного вакуумирования жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6170 21 С 7/10 овано,бработконного и в, М.К.Каосов,М,И.Антоменко бой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1(71) Московский институт стал исплавов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИРКУЛПЯОННОГОВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛПА(57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть исполь з в частности, для внепечноио и металла способом цйркуляци вакуумирования. Цель изобретения - сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла. Устройство для циркуляционноговакуумирования жидкого металла содержит вакуум-камеру 1, сливной 2и всасывающий 3 патрубкиПо вертикальной образующей внутри всасывающего патрубка 3 выполнены симметрично относительно друг друга четыреканала 4,Аргонные сопла 5 образуютдва узла из объединенных между сопопарно сопл 5. Оси симм.трии припересечении образуют угол 55 - 65Изобретение обеспечивает увеличениегазовыделения на 10 - 157, сокращается расход инертного газа, 2 ил.10 Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано, в частности, при внепечной обработке металла способом циркуляционного вакуумирования,Цель изобретения - сокращениевремени вакуумирования за счет увеличения массовой скорости и повышение качества металла.На фиг,1 изображено предлагаемоеустройство; на фиг.2 - графики, иллюстрирующие массовый расход, газоудаление в соответствии с режимомвводимого газа. 15В нижней части вакуум-камеры 1 выполнены два патрубка: сливной 2 ивсасывающий 3. Внутри последнего повертикали на всю его длину выполнены симметрично относительно другдруга четыре прямоугольных углубления в виде каналов 4. В нижнейчасти всасывающего патрубка 3 на егобоковой поверхности расположенычетыре сопла 5, расположение которых выбрано так, чтобы при продолжении их осей образовывалисьуглы 55 - 65 , т.е, два любых сопола 5, объединенных попарно, образуВют угол 55 - 65Каждая пара сопл5 объединена стальными патрубками 6,307, которые с помощью трубки 8, 9через вентили 10, 11 подсоединенык аргонному трубопроводу 12.Устройство работает следующимобразом,Перед началом вакуумирования в, аргонном трубопроводе устанавливаютопределенное давление в зависимости,от химического состава металла, подвергаемого вакуумной обработке. Длявакуумирования вакуум-камеру 1 патрубками 2 и 3 опускают в ковш с жидким металлом и включают с помощьювентилей 11 и 12 подачу аргона, пред 45варительный расход которого не превышает 107, от максимального расхода.По достижении максимального разрежения с помощью вентилей 11 и 12 увеличивают расход аргона, который потрубкам 8 и 9 поступает в патрубки6 и 7 и затем на сопла 5. Подсоединение 8 и 9 выполнено строго по середине патрубков б и 7 и обусловленотем, что только такое подсоединениеи при такой длине патрубков 6 и 7,соответствующей углу в 60+5 обеспечивает равномерное распределениеаргона по соплам 5 и определяет одинаковость условий истечения аргона и надежность их работы.Во всасывающем патрубке 3 происходит процесс активного взаимодействия металла с вводимым аргоном. Интенсивному развитию гаэометаллического потока в центре патрубка 3 способствует выбранный угол расположения и попарного подсоединения сопл 5, кроме того, такой угол расположения сопл 5 обеспечивает большую проникающую способность струй аргона в поток металла при меньшей скорости истечения их. Увеличение объема газовой фазы эа счет уменьшения гидростатического давления при движении пузырьков вдоль патрубка 3, а также за счет кинетики газовыделения из движущегося металла приводит к уменьшению в верхней части патрубка 3 объема металла, в то время как объем металла в каналах не претерпевает каких-либо изменений. Увеличение вводимого инертного газа через сопла 5 вызывает увеличение скорости движения газо- металлического потока в патрубке 3 и в большей мере вызывает вытеснение металла в его верхней части, однако скорость металла в каналах изменяется незначительно, остается ламинарной и лишенной пузырьковой фазы. Выбирая с помощью вентилей 10 и 11 соответствующий режим вводимого газа через сопла 5, создают возможность в большом диапазоне регулировать массовый расход металла через камеруза счет обеспечения большой скорости движения металла в патрубке 3 и сохранения постоянного движущегося объема в его каналах 4. Это создает благоприятные условия для широкого выбора вариантов обработки металла в соответствии с различным диапазоном времени пребывания металла внутри камеры 1.Таким о бр а зом, выполненные ка налы 4 обеспечивают целенаправленность в обработке металла, не нарушая технологических требований к режиму вакуумирования, и позволяют рационально расходовать инертный гаэ. Релком вакуумирования проходит при меньших расходах инертного газа, при этом уменьшается вероятность выбросов ме-. талла внутри камеры 1 за счет того, что в статическом слое металла в камере 1 происходит взаимодействие двух спутных потоков: потока металла5 16 из каналов 4 и газометаллическогопотока из патрубка 3, а их взаимодействие ограничивает высоту фонтанирования выходящего потока и интенсивность разбрызгивания . Следовательно, увеличение массового расхода металла через камеру 1 обеспечивает режим эффективного вакуумирования,заключающийся в повышенном газсудалении и интенсивном перемешивании и приводящий к большему освобождениюметалла от вредных примесей.Вводимый газ в области истечения из сопл образует мелкопузырьковую фазу, которая по мере подъема вдольпатрубка увеличивается в объеме, вытесняя металл к периферии.Развитие газометаллического потока происходит с большой интенсивностью и сопровождается увеличениемкоэффициента проскальзывания междуметаллом и пузырьковой фазой, а этоприводит к уменьшению массовой скорости пЬтока. В этих условиях каналы, выполненные внутри патрубка, выполняют роль дополнительных источников жидкого металла, лишенного газо- , вой фазы. Следовательно, вытесненныйгазовой фазой объем металла в патрубке компенсируется объемом металла, заполняющего каналы. Вследствие заглубленности и ограниченного объемаканалов, находящийся в них металл 1свободен от газовых пузырьков, а движение - ламинарное, поэтомукинетика массопереноса в этом объеме металла достаточно слабо выражена,Дополнительный объем металла, поступающий по каналам, повышает динамический слой внчтои камеры, который способствует увеличению скоростислива металла из сливного патрубка.Повьппение массовой скорости сливаспособствует освобождению металлаот неметаллических включений за счетих лучшей коагуляции и флотации кгранице шпак - металл в результатеинтенсивного перемешивания металлав объеме всего ковша. Кроме того,увеличение динамического слоя происходит без интенсивного разбрызгивания, что способствует увеличениюпродолжительности эксплуатации камеры, а во время последующей обработкиисключаются случаи попадзния металла,оставшегося ранее в настылях, в расплав, который в период подготовкикамеры к вакуумированию по температуре разогрева находился в окислитель 170046ной фазе пламени горелки. Попаданиетакого металла в расплав во времявакуумирова ния нежелат ельно, госкольку является дополнительным источникомкислорода. Углы расположения соплвыбраны экспериментальным путем порезультатам наблюдения за массовымрасходом металла и. за расходом отходящих газон, При таком расположениисопл истечение струй инертно о газапроисходит с большой проникающейспособностью, что благоприятствуетформированию газометаллического потока в центре патрубка и вытеснению металла к периферии. Расположение соплпри других углах, в частности приугле 90 , по осям расположения соплтакого распространения струй аргона 20 и распределения газометаллическогопотока получить не удавалось, а приугле меньше 55 наблюдается взаимноевлияние струй (как при спутных потоках), что увеличивает турбулентность 25 и ограничивает их проникающую способностьП р и м е р. Режим вакуумной обработки металла проводят в соответствии с приведенным описанием. Средниймассовый расход металла в течениевсего времени вакуумирования вышепо сравнению с прототипом на 153, агазоудаление превышает более чемна 127,. Расход инертного газа сокращен на 10 . Этот режим вакуумирования иллюстрирует графики массовогорасхода, газоудаления в соответствиис режимом вводимого газа фиг.2).Результаты металлографического, анализа проб металла, полученных после 4 О вакуумирования на предлагаемом устройстве, показали, что чистота металла по неметаллическим включениямулучшается на 0,5 - 0,7 балла.Предлагаемое устройство позволяетполучить по сравнению с известнымследующие технико-экономическиепреимущества:увеличение газоудаления на 10 -152;сокращение расхода инертного газана 107.;улу;шение чистоты металла по неметаллическим включениям на 0,5 - 0,7балла;55 сокращение времени вакуумированияне менее 3 мин;улучшение пластических и механических свойств металла вследствиеполучения лучшей однородности струк1 б 17004 ЯЯг Яие Оог ,уи (лцзр изгои1 ФЮгпо 0 Составитель А.ЩербаковПетрова Техред Л.Сердюкова Корректор М, ркто М,ак,то Заказ 4098 Тираж 504 Подписи Т ССС НИИПЯ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п 113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 оизЭодственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород Гагарина,10 туры и уменьшения зерна неметаллическнх включений. Формула из обр ет ения Устройство для циркуляционного вакумирования жидкого металла, содержацее вакуум-камеру, сливной и всасываощий патрубки, аргонное сопло, о тличающеесятем, что, с целью сокращения времени вакуумирования и повышения качества металла, по вертикальной образующей внутри всасывающего патрубка выполнены симметрично относительно друг друга четыре канала, а аргонные сопла образуют два узла из объединенных между собой попарно сопл, оси симметрии которых при пересечении образуют угол 55 б 5