Способ обработки жидкого металла

(5)М. Кл. С 21 С 7/30 С 21 С 7/00 6 йЕВЕставеВмвктет ИФР аф аелае кзабретенн 13 в апрыткв(73) Заявитель Эьй раинский научно-исследовательский инстяеук. сталей, сплавов и ферросплавов ПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Недостатком этого способа является низкая эффективность обработки расплава и сложность в управлении.Наиболее близким по технической суЩности и достигаемому результату к изобретению является способ обработки жидких металлов в барометрическом столбе шлака, включающий снижение давления ввакуумной камере, всасывание шлака в патрубок, герметичес" ки соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб шлака, регулирование массового рас" хода металла 3.Цель изобретения - экономия шла" а. к Посчто соботки ическомжениевсасывческиталла ч авленная цель достиг ласно известному спо идкого металла в бар столбе шлака, включа авления в вакуумной ние шлака в патрубок оединенный с ней, пе ерез вакуумную камер Изобретение относится к металлургии, конкретно к внепечному рафйниро ванию жидкого металла. Известен способ обработки металлов в вакууме и столбе жидкого шлака, в котором с целью лучшего использования шлака, последний, находящийся в рукаве, периодически выпускают из рукава и смешивают со шлаком, находя" щимся в ковше, .путем прекращения об"3 О работки на 1-2 мин с одновременным увеличением давления в вакуумной камере. 4 -35Недостатком указанного способа является усложнение процесса обработ" ки и ухудшение управления им 3 13.Известен также способ рафинирования жидких расплавов, отлича" ющийся тем, что в начале процесса расплав всасывают в рукав до понижения его уровня в емкости до уровня нижнего конца рукава 3,23. ается тем,собу обраометриющему сникамере,шлака, регулирование массового расхода металла обработку металла начи, нают при давлении в вакуумной камере 50-300 гПа, а с началом обработки снижают давление в вакуумной камере со скоростью 30-1000 гПа/мин до минимального значения, обеспечиваемого вакуумными средствами, и одновременно увеличивают массовый расход металла до величины, обеспечивающей под держание в течение всего времени обработки столба шлака с высотой, равной его высоте перед началом обработки металла, одновременно с окончанием обработки .повышают давление в вакуум ной камере до начального. Пример,Имеется вакуумная камера с присоединеннцм к ней снизу патрубком.20Нижний конец патрубка погружен в жидкий шлак, налитый в ковш. При снижении в вакуумной камере .давления шлаквсасцвается в патрубок заполняя егона определенную вцсоту, зависящуюот плотности шлака и давления в вакуумной камере. Так Формируют столбшлака. Затем в вакуумную камеру сверху или сбоку подают жидкий металл,предназначенный для обработки. Про 30ходя через вакуумную камеру и столбшлака, металл диспергируется и втаком виде раФинируется. Проходя через шлаковый столб в виде капель, металл образует со шлаком шлакометаллическую смесь, средняя плотностькоторой выше, цем плотность шлака.Поэтому высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработкиметалла уменьшается по сравнению спервоначальной высотой столба шлака, 40часть шлака вытесняется в ковш и непринимает участия в процессе обработки металла.Сущность способа состоит в том,чтобц перед началом обработки металла сФормировать столб шлака такойвысотц, как и высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла. Этим можно избежать вытеснения шлака из патрубка, если проводить нацало обработки таким образом, чтобы одновременно снижать давление в вакуумной камере и увеличиватьмассовцй расход металла. При этомпервоначально установленная высота ыстолба шлака такая же и при достижении номинальных значений давленияи массового расхода, что позволяет 1 4испольэовать для обработки меньшееколичество шлака,Способ основывается на следующихзакономерностях. Барометрическая высота столба жидкости определяется известным уравнениемН =-П- ф (1)Ук Ржгде Р Р - соответственно атмосФер 1 Эное давление и давлениенад столбом жидкости;АР - их разность, гПа;плотность жидкости (Яшлака,- металла),кг/мФ фПри Рш = 2700 кг/м и наиболеевероятном значении Рот= 1000 гПа =а1 кг/см = 104 кг/м, барометричес"кая высота столба шлака составляет3,7 м.Высота столба шлакометаллическойсмеси в общем случае определяетсяэмпирицеским вцражением:Р"с арш+ щу. (РмРй 11где Не - высота столба смеси, и;в - массовый расход металла,кг/с;5 - площадь поперечного сечениястолба, мй,ч - средняя скорость движенияметалла через шлак, м/с.Например, при тех же условиях и значениях = 7008 кг/мЗ, ч = 0,35 м/с(определено экспериментально), высота столба смеси определяется зависимостью:Н%где М= в - удельный расход металла5на единицу площади поперечного сечения столба, кг/с,мТаким образом, высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла зависит от удельного расхода металла на единицу площади поперечного сечения столба и барометрической разности давлений. Например, при значении М = 300 кг/с м ий ЬР = 1000 гПа эта высота составляет Н 0 = 3,0 м. Учитывая, цто в процессе обработки значения з и р неизменнь 1,высота столба смеси определяется величинами массового расхода металла и давления в вакуумйой камере, Экспериментально установлено, цто опти5 9337 мальный интервал значений удельных расходов составляет 140-350 кг/с-м При этом номинальная высота столба шлакометаллической смеси составляет в рассматриваемых условиях 2,9-3,4 м, 5 т.е. на 0,8-0,4 м ниже, чем барометрическая высота столба чистого шлака.Поэтому,"если перед началом обра" ботки сФормировать столб шлака, на пример 3,0 м, снизив для этого давление в вакуумной камере до 190 гПа (при этом лр = 810 гПа), а затем с началом подачи металла начать снижать давление в вакуумной камере и 15 повышать массовый расход металла до номинальных значений, то мы сможем провести обработку металла, не поднимая шлак в патрубок на высоту более 3,0 м. Этим самым сэкономлено то 20 количество шлака, которое помещается в патрубке длиной 0,7 м. Поэтому по данному способу предусматривается начинать перелив металла при давлении в вакуумной камере 50- 25 300 гПа с последующим его снижением со скоростью 30-1000 гПа/мин. Указанный.интервал значений выбран с учетом реальных плотностей рафинировочных шлаков, возможных изменений 30 атмосферного давления и указанных номинальных значений удельных расходов металла в процессе обработки,При давлении выше 300 гПа уровень шлака значительно понижен (до 2,6 м),3 з что ухудшает условия службы рафинировочного агрегата, при давлении менее 50 гПа экономия шлака незначи.тельна.Регулирование расхода металла и40 снижение давления в вакуумной камере должны быть проведены за 0,3-1,5 мин, так как первые порции металла вакуумируются недостаточно эффективно. За время менее 0,3 мин снизить давле 43 ние до номинального (обычно 1"10 гПа) технически сложно, а свыше 1,5 мин настраивать ход процесса нецелесообразно, так как иного металла обработано не с полной эффективностью (например, при массовом р всходе 50 кг/с - около 4,5 т).После прекращения подачи металла в шлак начнется увеличение высоты столбы шлака, так как капли металла фф быстро покинут шлак. Бсли не повысить в этот момент давление в вакуум" ной камере, может произойти наруше 31 6ние барометрического затвора и выброс шлака в вакуумную камеру, что весьма нежелательно. Поэтому сразу после прекращения обработки металла повышают давление в вакуумной камере.Способ опробован на опытно-промышленных установках,.имеющих диамет ры шлакового столба 0,38 и 0,65 м (площади поперечных сечений столба соответственно 0,114 и 0,33 м ). Подачу металла начинают при давлении в вакуумной камере порядка 200 гПа. Обработку металла производят с массовыми расходами, соответственно 20 и 60 кг/с, При этом фактические зна-, чения высоты столба шлакометалличес. кой смеси находятся в пределах 3 м. Настройку хода процесса производятэа 30-60 с, За ходом процесса наблюдают визуально, Заметных отклонений в ходе обработки и в качестве металла не наблюдается, Зкономия шлака, приближенно определяемая по формулеМа = эЯ(Нс 1 Н)где М, - экойомия алака;Н , Н - соответственно полнаябарометрическая высотастолба шлакр и номиналь-.ная высота столба смеси, которая составила в первом случае М = 0,1142700(3,7-3,0)= 215 кг,во втором случае " М = 0,33Ш2700(3,7-3) = 590 кг.При расходе шлака на плавку соответственно 1500 и 3500 кг (50 кг/тстали) зкономия шлака составляет соответственно 14;3 и 16,8 или 7,2и 804 кг/т стали. Зто позволяет снизить затраты на шлаковую обработку(при средней стоимости шлака 125 руб/т) на 0,9-1,05 руб/т стали,Внедрение способа не требует применения капитальных затрат.формула изобретенияСпособ обработки жидкого металлав барометрическом столбе шлака, включающий снинение давления в вакуумной камере, всасывание шлака в патрубок1герметически соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб шлака, регулирование массового расхода металла, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью экономии шлака, обрабоку металла начинают при давлении в вакуумной камере 50- 300 гПа, с началом, обработки снижаютСоставитель А. ЩербаковРедактор С. Запесочный Техред М,Рейвес Корректор А. Ференц Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д 4/5 4 ВВЗаказ 3865/7 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 41 7 933731 8давление в вакуумной камере со ско- повышают давление в вакуумной камеростью 30-1000 гПа/мин до юнимально- ре до начального,го значения, обеспечиваемого вакуум- Источники инФормации,ными средствами, и одновременно уве- принятые во внимание при экспертизеличивают массовый расход металла до ю 1. Авторское свидетельство СССРвеличины, обеспечиваоцей поддержание У 440422, кл. С 21 С .,7/10, 1974.в течение всего времени обработки 2, Авторское свидетельство СССРстолба шлака высотой, равной его вы- И 452603 кл. С 21 С 7/10, 1974.соте перед началом обработки металла, 3. Авторское свидетельство СССРодновременно с окончанием обработки о И 178843, кл. С 21 С 7/10, 1966,