Устройство для продувки жидкогометалла

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Нов.СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300381 В.Ф. Омельяненко, И.И. Борнацкий, В.й К В.Л. Берестовецкий, В.Н. Николаев.Донецкий ордена Трудового Красного Знаме институт и Донецкий научно-исследовательчерной металлургии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОДУВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛАИзобретение относится к металлургии, в частности к оборудованию для обработки жидкого металла продувкой газом газопорошковой смесью, а также для пневматического перемешивания металла с вводимыми в него тверями реагентами.Известно устройство для продувки жидкого металла газом или газопорошковой смесью, выполненное в виде погружаемой в металл трубы (фурми) с боковыми каналами (соплами) для выхода газа 1 .При продувке через такое устройство жидкого металла газом или газопорошковой смесью последние даже при интенсивной продувке распределя ются в металле в основном в виде струй, пронизывающих локальную зону, прилегающую к фурме, что приводит к 20 образованию малой поверхности контакта фаз и, вследствие небольшой высоты слоя обрабатываемого металла (как правило, не более 1,5-1,8 м) и малой длительности контакта .Фаз,к низкой эффективности обработки.При продувке металла газопорошковой смесью мелкие твердые частицы реагента слипаются в комки, которые при свободном всплывании не успева". ЗО ют полностью прореагировать с метал. лом и выносятся на поверхность,что приводит к низкой степени усвоения реагентов в металле и повышенному их расходу,При продувке через такую фурму движение жидкого металла, вызванное всплыванием газовых образований или гаэопорошковой смеси, наблюдается в основном в радиальном и осевом направлениях, Движение же мзталла вокруг оси Фурмы отсутствует, в связи с чем невозможно достигнуть интенсивного перемешивания металла.Известно также устройство для продувки жидкого металла, выполненное в виде вертикальной полой штанги (трубы),на нижнемконце которой имеются боковые каналы (сопла) для выхода ,газа, Над соплами на штанге установлены направляющие наклонные плоские лопатки (распределители), которые разбивают выходящие из сопел газовые потоки на мелкие пузыри и частично отклоняют их от вертикали 2).Недостатками, указанного устройства является то, что выходящие нэ сопел потоки газа после набегания на плоские направляющие лопатки (распределители) и разбивания их наболее мелкие пузыри сразу же выходят в металл через боковые края лопаток, в связи с чем путь и время взаимодействия их с металлом незначительны, Плоские наклонные лопатки не создают ощутимого принудительного направления газовым или гаэопорошковым потоком,в виде струй, поэтому не удается достигнуть интенсивного перемешивания жидкого металла при продувке.Для повышения интенсивности взаимодействия жидкого металла и газа устройство вращают вокруг вертикальной оси. При этом усложняется подвод газа к вращающейся штанге и обслуживание устройства, а также требуются значительные энергозатраты на механическое перемешивание металла, имеющего значительные плотность и вязкостьЦель изобретения - интенсификация процесса продувки и улучшение перемешивания металла.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем полую штангу с боковыми каналами для выхода газа или газопорошковой смеси и размещенные над ними распределители потоков, указанные рас- пределители выполнены в виде обращенных днищами вверх желобов, каждыйиз которых установлен относительно горизонтальной плоскости под гулом 20-70 о и размещен вокруг штанги с одинаковым направлением наклона.При этом желоб в поперечном сечении выполнен П-образным.На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг,2 - вид А на фиг.1.Устройство содержит полую штангу 1, в стенках нижней части которой выполнены каналы 2 сообщающиеся с патрубками 3 для подвода газа или газопорошковой смеси под нижние концы желобов 4, закрепленных на штанге и размещенных над патрубками 3 Благодаря расположению выходных отверстий патрубков под нижними концами желобов максимально используется их длина, повышается интенсив" ность обработки металла при продувке. Патрубки выполйены криволинейной формы, выходной конец каждого из них размещен под желобом так, что его ось образует с примыкающей к штанге стенкой желоба угол о,рав" .ный 60-90 О, При таком размещении выходных концов патрубков, наряду с компактностью устройства, достигается улучшенное направление струй газа под желобами, при котором ис" ключается выход газа из-под нижнихих концов.Каждый из желобов обращен днищем вверх, установлен относительно горизонтальной плоскости под углом 20-70 О и размещен вокруг штанги с одинаковым направлением наклона (при,обходе штанги вокруг оси). При увеличении углов наклона желобов свыше,70, потоки газа или газопорошковой смеси почти свободно проходятчерез слой металла и выходят на поверхность слабо взаимодействуя с металлом и желобами, в результате чегоуменьшается перемещение жидкого металла эа счет окружной циркуляции(вращения), эффективность продувкиснижается,При углах наклона желобов менее20 перемешивание металла также снижается за счет уменьшения осевойциркуляции (вдоль штанги), При однихи тех же габаритах по ширине устрой 15 ства длина желобов значительно уменьшается, вследствие чего снижается иинтенсивность взаимодействия с нимии металлом газа или газопорошковойсмеси. При увеличении же длины же 20 лобов резко возрастает ширина устройства, что затрудняет условия его погружения в металл и эксплуатации,Форма желоба в поперечном сеченииможет быть различной, но наиболее25 целесообразно выполнять ее П-образной формы, при которой улучшаетсявзаимодействие газа или газопорошковой смеси с плоским днищем желоба и достигается максимальное диспергирование в металле газа или порошковых реагентов.При этом ширина днища желоба должна быть достаточной для распределения газа или газопорошковой смесипри движении вверх в виде плоскогопотока небольшой толщины. Для этогоона должна быть выполнена равной 38 диаметрам отверстий патрубков 3,Выполнение ширины днища желобаменее трех диаметров патрубков сни 49 жает эффективность обработки метал"ла, а при выполнении ее более восьмидиаметров патрубков, хотя и улучшаются условия взаимодействия с металлом газа или газопорошковых Реаген 45 тов, но возРастают габариты нижнейчасти устройства, в связи с чем затрудняется погружение его в ковш с металлом.Исходя иэ этих соображений, длина желоба выполненаравной 3-8 диаметрам отверстий патрубхов, что обеспечивает достаточную продолжительность взаимодействия с ним газа илипорошков и в то же время не увеличивает значительно габариты устройства.55Устройство работает следующимобразом.Через полую штангу 1 с закрепленными к ней желобами 4 поперечное сечение каждого из которых выполнено60 П-образной формы, установленными кгоризонтальной плоскости под углом,например 45, под которыми размещеныбоковые каналы 2 для выхода газа,перед погружением в металл и в про 65 цессе обработки подают под давлениемгаз или газопорошковую смесь, который (которая) выходит из отверстийпатрубков 3, поднимается вверх, поступает под днище желоба 4, разбивается на мелкие частицы и в виде турбулентных потоков перемещается подднищами желобов, постоянно, взаимодействуя с их шероховатыми поверхностями. При этом при продувке газом егопузырьки в течение всего времени перемещения интенсивно дробятся наболее мелкие, вследствие образованиязавихрений пронизывают прилегающий кднищу слой металла и интенсивно взаимодействуют с ним, в результате чегоулучшается массообмен между газом ижидким металлом,При вдувании порошков твердыечастицы под наклонными днищами желобов интенсивно перемешиваются с ме.таллом, так как в результате удараструй о днища желобов они распределяются в виде тонких слоев, при этомсовершенно исключается возможностьслипания их в комки между частицами,Кроме тогомежду частицами и поверхностями днйщ желобов возникает трение, в результате чего улучшаетсяраспределение их в жидком металле,значительно увеличивается поверхностьконтакта частиц с металлом, уменьшается толщина диффузионного слояоколо частиц, ускоряется процесс ихрастворения и взаимодействия с металлом.Кроме того, при продувке черезустройство как газа, так и порошковдвижение газовых или газопорошковыхпотоков вызывает движение жидкогометалла под днищами желобов. В связи с тем, что.наклонные желоба размещены вокруг штанги так, что направление наклона каждого из них одинаково при обходе штанги вокруг оси(например, на фиг.1 при виде .сверхупротив часовой стрелки), образующиесянаклонные потоки обуславливают циркуляцию металла не только в радиальноми осевом, но и окружном направлениях,что приводит к дополнительномувращению всей массы металла, значительноулучшает перемешивание металла.с реа"гентами.Устройство может быть использовано также для пневматического перемешивания с металлом твердых реагентов,вводимых не только под уровень металла, но и на его поверхность, Легкиетвердые частицы вследствие интенсивного перемешивания увлекаются в глубь"металла циркуляционными потоками,хорошо распределяются в нем, быстрорастворяются и перемешиваются с металлом.Использование предлагаемого устройства позволяет значительно интенсифицировать процесс продувки металла,газом или газопорошковой смесью эа. счет улучшения распределения газа ипорошков в металле, увеличения по 0 верхности и времени контактированияфаз вследствие движения их под наклонными желобами, а не в результатесвободного вертикального всплыванияулучшения перемешивания с металлом.15 Устройство позволяет также повысить интенсивность обработки металлатвердыми реагентами, вводимыми в металл независимо от продувки, т.е.на поверхность или перед заполнениемщ емкости металлом, Таким образом,интенсивность перемешивания металлас реагентами может быть повышена на15-20, что обеспечивает повышениестепени усвоения реагентов в металле,а, следовательно, и снижение расхода их на 10-15,При введении, например, в жидкийчугун ферросилиция или силикомарганца с последующим перемешиванием продувкой газом степень усвоения их по 30 вышается на 15-20.Формула, изобретения1, Устройство для продувки жидкоЗ 5.го металла, содержащее полую штангус боковыми каналами для выхода газаили газопорошковой смеси и размещенные над ними распределители потоков,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с40 целью интенсификации процесса и улучшения перемешивания металлов, распРеделители потоков выполнены в видеобращенных днищами вверх желобов,каждый из которых установлен относи 45 тельно горизонтальной плоскости подуглом 20-70 о, а вокруг штанги е одинаковым направлением наклона.2. Устройство по п.1, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что желоб в попе 5 О речном сечении выполнен П-образным.ИсТочники информации,принятые во внимание. при экспертизе1. Черметинформация, Бюллетень,1976, В 13 с,12.2. Патент США В 3227547,кл. 75-59,55 1966.