Установка для вакуумирования жидкого металла в потоке

(19) 01) 7 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ 1 К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ 3590013/22-02 13.05.83 15,08.84. Бюл.Л.И.Данилов, В,лфимов, Б,Г.Гул Г.Н.Сапрунов Норильский ордеТрудового Красн таллургический .П.Завенягина 669. 187, 2 (088. 81. Морозов А.Н.мирование стали я, 1975, с. 1 М 30М е Клочков ревич, М.Г.Васильна Ленина ого Знаме комбинат оргор)и др. ВнеМ., Ме 14, рис. 3(56 вак лур чноелство ССС 1976.(53) ОВКА ДЛЯ ВАКУУМИРОВАТАЛЛА В ПОТОКЕ, содерую камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности непрерывного процесса дегазации жидкого металла, верхняя часть днища выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками, дном которой является выполненный ступенчатым порог, и снабжена двумя направленны" 9Р ми навстречу друг другу газовыми соп лами, подведенными на одном уровне к подающему каналу, который соединен с сливным циркуляционным каналом.В известной установке не предусмотрена возможность направления жид".кого металла на повторную дегаэацию, Если в металле произошла неполная дегазация, то невозможно провести процесс дополнительной дегаэации, что снижает качество получаемого металла.Целью изобретения является повышение эффективности непрерывного процесса дегазации жидкого металла,Указанная цель достигается тем, что в установке для вакуумирования жидкого металла в потоке, содержащей вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумноу камеры, верхняя часть днища выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками, дном которой является выполненный ступенчатым порог, и снабжена двумя направленными навстречу друг другу газовыми соплами, подведенными на одном уровне к питающему каналу, который соединен со сливным каналом циркуляционным каналом. Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной непрерывной циркуляционной вакуумной обработке жидкого металла в потоке.Известна установка для циркуляци,онного вакуумирования жидкого металла ВН, которая содержит вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, и в нижней части (в днище) имеетдва патрубка - подающий и сливной. У подающего патрубка имеется подвод 10газа, Известная вакуумная камерасвоими патрубками погружается нижеуровня шлака в разливочный ковш с металлом. При создании разрежения металл поднимается по патрубкам в дон ную часть камеры. Затем в подъемный патрубок через пористый огнеупор подают аргон, Пузыри аргона, поднимаясь, инжектируют в камеру новые порции металла иэ ковша. Избыток металла из камеры по сливному патрубку стекает обратно в ковш. Создается непрерывное движение металла из ковша в вакуум-камеру и обратно, Достоинством данной установки является довольно высокое качество дегазации металла 1),Однако установки НН не обеспечивают непрерывного процесса дегазации(вакуумирования) ввиду необходимостипериодической замены ковшей. Во время замены ковшей установка стоит,поэтому в ней могут происходить остаточные явления настылеобраэования, попадание внешней среды в камеру, что при проведении затем процесса влияет на качество дегазации.35Кроме того, установка НН требуетпериодического перемещения и поэтомуснабжена или специальными шарнирными устройствами для вакуум-провода, которые ненадежно работают в условиях 40 запыленности металлургического производства, или металлорукавами, которые также имеют небольшой срок службы, При перемещениях происходит нарушение уплотнений, образуются тре щины, в результате может происходитьнатекание внешней среды и снижение вакуума, при этом качество дегазации ухудаается.Наиболее близким к иэобратению по технической сущности и достигаемому результату является установка для вакуумирования жидкого металла в потоке, содержащая вакуумную камеру, днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральной части порог, верхняя поверхность которого выполнена наклон.ной в сторону движения металла и к которому примыкают подающий и сливной каналы, сообщающиеся с подающим и 60 сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры 12,В известной установке сифонный затвор перед порогом расположен вьше, 65 чем затвор после него. Этим достигается самопроизвольное перемещение слоя металла по порогу. В данном техническом решении устраняется главный недостаток предыдушего - прерывность процесса дегазации. Однако известная установка характеризуется низким качеством процесса вакуумирования, обусловленным наличием слаборазвитой поверхности жидкого металла, одновременно участвующего в процессе дегазации, так как он происходит в основном на поверхности порожка, где движется слоем, и в крупных струях сливного канала.Известно, что интенсивность процесса дегазации увеличивается при увеличении поверхности металл-газ.Поэтому чем меньше слой металла на пороге между подающим и сливным каналами, тем выше качество процесса. В идеальном случае слой металла должен быть не больше пузырьков газа в металле, т.е. слой должен быть очень тонкимДля поддержания толщины слоя .(особенно очень тонкого) необходимо точно поддерживать уровень металла в копильнике. Это выполнить сложно, нужны дорогостоящие средства автоматики. Практически слой металла на поверхности порога колеблется в больших пределах, что снижает качество дегаэации.Благодаря тому, что верхняя часть днища выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками, и наклонная поверхность порога также ступенчатая, значительно увеличивается поверхность контакта жидкий металл-гаэ, так как жидкий металл, стекая по ступенькам стенок и порога, дополнительно разбивается на струйки, пленки, капли. Интенсивность процесса дегазации возрастает и, следовательно, повыша- О ется качество металла после вакууми рования. Известна подача газа в подающий канал, обеспечивающая создание газ-лифта, при котором пузыри воздуха инжектируют новые порции метал ла, образуя фонтан жидкого металла в вакуум-камере. Однако важно, что в предложенной установке подвод газа осуществляется с помощью сопел, которые направлены навстречу друг другу 2 О и подведены на однбм уровне. В этом случае происходит разбивание потока на мелкие струи, увеличивая интенсивность процесса дегазации. Подача газа через сопла позволяет увеличить скорость движения жидкого металла, создает больший раэбрыэгивающий фонтан в вакуум-камере, а значит повышается эффективность процесса вакуумирования.Так как между сливным и подающим каналами выполнен дополнительный циркуляционный канал, то это позволяет направлять жидкий металл на дополнительную повторную дегазацию. Тем самым улучшается качество металла, . 35 получаемого после процесса вакуумирования.На фиг; 1 показана вакуумная камера с днищем, разрез; на фиг, 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - 40 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вид В на фиг. 1 (на стенки чаши и по-. рога) .Установка для вакуумирования жидкого металла включает вакуумную ка меру 1, днище 2, изготовленное из огнеупоров, Верхняя часть днища 2 размещена в вакуумной камере 1 и выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками 3 и дном-порогом 4 в центральной 5 Очасти. Верхняя поверхность порога 4 выполненатакже ступенчатой и наклонной в сторону движения металла. В корпусе днища 2 выполнены подающий 5 и сливной 6 каналы, примыкающие к порогу 4. Подающий канал 5 сообщается с подающим копильником 7 посредством сифонного канала 8. Копильник 7 снабжен горелкой 9, закрыт крышкой 10, к нему подсоединен подающий лоток (не показан) . К подающему каналу 60 5 подведены два направленных навстречу друг другу газовых канала 11, соединенных с соплами 12, Установленными на одном уровне. Каналы 11 и сопла 12 служат для подачи газа. Канал 65 5 расширяется кверху. Сливной канал 6 сообщается со сливным копильником 13 через сифонный канал 14, Копильник 13 имеет горелку 15 и соединен с выходным каналом 16, Сливной 6 и подающий 5 каналы соединены один с другим циркуляционным каналом 17, сечение которого меньше, чем сечение сифонных каналов 8 и 14 (20-40 от сечения сифонных каналов 8 и 14), Сифонные каналы 8 и 14 соединены с дополнительными ленточными каналами 18, закрытыми керамическими пробками 19 и водоохлаждаеьыми плитами 20Вакуумная камера 1 имеет горелку 21 и соединена вакуумпроводом с вакуумными насосами (не показаны) .Установка для вакуумирования жидкого металла работает следующим образом.Сначала вакуумную камеру 1 разогревают с помощью горелки 21. Затем жидкий металл от действующего металлургического агрегата (не показан) подают через наклонный лоток (не показан) в подающий копильник 7. Для поддержания температуры жидкого металла в копильнике 7 включают горелку 9. Из копильника 7 жидкий металл поступает в сифонный канал 8, подводится к подающему каналу 5, заполняет его до уровня металла в копильнике 7, а также заполняются циркуляционный канал 17, сифонный канал 6 и сливной копильник 13 до уровня выходного канала 16. Температуру жидкого металла в сливном копильнике 13 поддерживают горелкой 15, В сливном канале б уровень металла также поднимается до уровня металла в подающем копильнике 7. Образуется гидрозатвор для вакуумной камеры 1. После этого включают вакуум-насосы и затем газовые сопла 12, При подаче газа в подающий канал 5 через газовые каналы11 создается газ-лифт жидкого металла. СТруи газа, направленные на одном уровне навстречу друг другу, попадая в расплав, разбивают его на .струи, газовые пузыри в расплаве расширяются, и поток газовых пузырей устремляется вверх. По мере всплывания, ввиду расширения .газа, пузыри увеличиваются в объеме, быстро поднимаются вверх, увлекая жидкий металл по подающему каналу 5. Столб жидкого металла поднимается также эа счет создания вакуума в вакуумной камере 1. Вырываясь иэ подающего канала 5, поток жидкого металла фонтанирует в вакуумной камере 1. Образование пузырей газа в подающем канале 5 и затем разбрызгивание его при фонтанировании увеличивает поверхность раздела металл-газ, что благоприятствует дегаэации, т,е. Удалению из жидкого металла кислорода, водорода, азота, выгоранию серы и т.д,1108111 Брызги жидкого металла попадают на стенки камеры и стекают по ступенчатым стенкам 3 чаши, выполненной в верхней части днища 2, а также по ступенчатой верхней поверхности порога 4. Обтекая ступеньки стенок 3 и по-. рога 4, металл растекается тонким слоем, разбивается на струи, что улучшает процесс дегазации, Затем металл стекает в сливной канал 6 до создания определенного гидростатичес кого давления, иэ него выдавливается в сифонный канал 14 и в копильник 13. Иэ сливного копильника 13 жид- кий металл выдают по выходному каналу 16. Первые порции металла из сливного канала 6 подлежат возврату на вакуумирование, поэтому часть металла, который находился в сливном кана-. ле 6 и не дегазировался, выдавливается через циркуляционный канал 17 и попадает в подающий канал 5. Повторная дегазация части металла улучшает качество получаемого металла.Разогрев металла в сифонных каналах 8 и 14, а также в циркуляционном Показатели Базовый.Предлагаемаяобъектустановка Диаметр подающего канала,мм 200-700 150-700 60-150 80-120 400-1600 180-6500 15-190 20-170 1200-1500 1300-1450 1,5-2,5 1,5 Непрерывныйпроцесс Прерывныйпроцесс Условия работы огнеупоров Значительно улучшеныНеудовлет- ворительные Нет Есть спЕсть100 Нет 50-60 Скорость движения металла в подающем канале,см/с Расход. подаваемого газа,л/мин Скорость циркуляции жидкого металла, т/мин Температура в .вакуумной камере, С Высота фонтанажидкого металла в вакуум-камере, м условия вакуумирования Наличие специальногогрузоподъемногоустройстваНаличие шарнирныхсоединений вакуумпроводаМасса установки, % канале 17 можно производить через леточные каналы 18, в которых предварительно прожигают пробки 19. Через леточные каналы 18 можно произ,водить и слив остаточного металла.За базовый объект приняли установку для вакуумирования жидкого металла, опускаемую в ковш с металлом. Технико-экономические показателибазового и предлагаемого объектовпредставлены в таблице. Преимуществами предлагаемой установки для вакуумирования жидкого металла по сравнению с базовым объектом являются обеспечение непрерывности процесса дегазации, а также высокая эффективность. процесса дегаэации и получение вследствие этого металла лучшего качества. Это достигается увеличением поверхности контакта металл-гаэ. эа счет получения большей высоты фонтанаф жидкого металла и растекания его по ступенькам верхней части днища,