Устройство для обработки жидкого металла сыпучими реагентами

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 21 С 7/О корометал реагента, свойств оснабженоерным зат ения расхо ности улучраб анно а, онии, шивиде локо ором ита,с приводомтрубрпроводомь, газорасв виде элек .выми выключатромаг газа в испарител ор ус мнат ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИ(71 ) Институт проблем литья АН У(56 ) Авторское свидетельство СССРФ 379629, кл. С 21 С .1/02, 1967.Патент США В 3802407,кл. С 21 С 7/00, 1974.(54 )(57 )1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИЖИДКОГО МЕТАЛЛА СЫПУЧИМИ РЕАГЕНТАМИ,содержащее два бункера, объемныйдозатор с блоком управления, состоящим из пневмораспределителя с двумяэлектромагнитами, направляющую трубу, один конец которой соединен собъемным дозатором, а другой - сиспарителем, блок управления подачей под давлением газа, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени усвоения и снижения предедителем с приводом тромагнита, двумя конце телями, причем шиберный новлен перед испарителе соединяющей объемный дозатор с испа- рителем, газараспределитель установлен на трубопроводе подачи газа в испаритель, концевые выключатели установлены на объемном дозатореи соединены с входами блока синхронизации, выходы которого соединены с двумя электромагнитами пневмораспределителя, с электромагнитом привода газораспределителя, с электромагнитом привода шибера и с блоком управления подачей под давлением газа, а направляющая труба на длине, равной 5-15 диаметрам трубопровода, выполнена наклонной под углом на 5-20 меньше угла естественного откоса вводимых реагентов.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит генератор циклов, К Я-триггер, блок входных логических условий, генератор импульсов, распределитель. импульсов и блок усрлителей мощности, при этом выходы двух концевых выключателей соединены с входами блока входных логических условий, генератор циклов с К-входом Р. Я-триггера, выход которого соединен с одним из входов блока входных логических условий, выход блока входных логических условий соединен с генератором импульсов, выход которого соединен с распределителем импульсов, причем последний выход распределителя импульсов соединен с К -входом К Б-триггера.Из ОбретенеЕе О тнасится к металлургии и литейному производству и может быть иеееольэонано при обессеринании и моцифипиранянии жидкого чугунагрянулцроняццыми мягнеле 55 и магнийсодержаЕцими реягентями.1 ель изобретения - повышение степени усвоения реагентя, снижение его расхода улучшение оцнарадности и свойств обрабатываемого металла. ОПя фиг., 1 представлено устройство, исходное положение; ня фцг. 2 - блоксхема ееходнцх логических условий.Ус.трайство состоит из двух бункеровс реягентом 2 газораспределитепя 3 с электромагнитом 4, метательного устройс.тня 5, объемного дозаторя б с пневмацилицдром 7 с электромагнитами 8 р 9 и цвумя каеецеВыми нык 51 ючателями0 и 11, направляющую трубу 20 12 подачи реягентя с дозой 13 реагецта шибера 1 е с электромагнитом привода 5, испарителя 1 б с гязораспределитслем 57 и элеестромягнитом 18 при - вода ванны жидкого металла 19, б 5 лоеса 25 20 синхронизации, который в свою очередь состоит из генератора 21 циклов, М-триггера 22, блока 23 входных логических условий, генератора се импульсон, распределителя 25 импульсов ЗЕ 1 и блока 2 б усилителей мощности.Устройство работает следующим образом.Испаритель 1 б погружают в ванну с жидким металлом 19 ца глубину Н . 35 Затем па ксмяцде с блока 20 синхронизации выдается напряжение ца электро - магнит 8 пненморяспределителя цилиндра 7 и шток доватора б перемещается в крЯЙе 1 ее правое полажение при зтам Еб выдается дазя 13 рсагента, который, перемещаясь тормозится и устянянлеевя ется НЯ коленс; направляющей трубы 12 1"Одачц р Ягсец.л, ПОсле эт 010 Выдает" ся цяпряхсецце из блока 20 снцхрани зации на электромагнит 15 привода шибера 14 и электромагнит ч газораспределителя 3 метательного устройст - ва 5, чта позволяет открыть шибер и создать импульс давления н трубе 5 Ее 12 зя счет избытка давления газа н метательном устройстве 5. За счет создавшегося импульса давления н трубе12 доза 13 реггента вбивается под уровень металла ца глубину 11 После Яэтога выдается напряжение из блока 20 синхронизации ця электромагнит ный прцнод 15 шибера 14 и электромя гни т 9 пиен морас цр еделителя цилиндра 7, Это позволяет перекрыть с. помощью шибера 1 А испаритель 1 б и выдать дозу реагента 2 из второго бункера,3 свою очередь блок 20 сицхроееизации работает следующим образомГенератор 21 циклов выдает узкий импульс н начале каждого цикла обработки металла с частотой, выбранной заранее, и которой можно перес.граивать. Этот узкий импульс взводит,";5-триггер 22, С выхода 18 -триггера высокий потенциал логической 11" поступает на вход блока 23 входной логики,. Назначение блока входной логики - блокировка срабатывянил пцеВмапушеси при ОтсутстВии ГО тонности установки. например, если дозатор не дошел в одесо из крайних голажеций. Блок 23 входньгх логических условий выдает уровень логическаи " " на разрешающий вход генератора 2; ЕлмгЕульсов, Последний вырабатывает импульсы и подает их на вход распределителя 25 импульсов. С выходя распределителя импульсов через блок 2 б усилителей мощности импульсы поступают на электромагнить: пцевмоустройства и те срабатынаЕот В оч ередности, предусмотренной алгоритмам работы устройства. Последний импульс с распределителя 25 пасту 11 ает на Е, -вход КЗ триггера 22 и сбрасывает последний.Таким образом цикл обработки мегалла заканчиваетсяБ 1:езультате попадания под уровень металла реягента оц испаряется и цри подъеме е 5 узьерьков обрабатывает металл. Пары реагентов, которые не прареягираняли в расплане, создают ибытачцое давленее в испарителе 1 б, который и верхней части герметиэцравяц заслонкой шибера 1 и при 11 ревышении металлостатического напора мета 1 елг проникает в расплав, и обрабатынаеот его. Таким образом, из-за г рметизяции испарителя, вводя реагента под уровень металла на значительную глубину создается возможность максимального использования реагента для обработки металла и повышения степени его усвоения, Через расчетное время после герметизации испарителя 16 выдается импульс нз блоеса. 20 синхронизации на электромагнит 8 газораспределителя 17.Длительность импульсов и частота их подачи на электромагнит 18 задается блоком 20 синхронизации. Газ под давлением заполняет свободное пространство испарителя 16 и при создании 5 давления в испарителе выше металло- статического напора РдН выдавливает металл вместе с образовавшимся шлаком в объеме ванны или ковша с металлом. Количество циклов формирования 1 О избыточного давленияЯдН определяется количеством импульсов напряжения, выдаваемых на электромагнит 18. Таким образом, данный процесс, происходящий в испарителе, позволяет удалить 15 из испарителя 16 обработанный металл и сформировавшийся слой шлака и, кроме того, передать энергию возмущения .в испарителе на всю ванну с металлом. Это позволяет исключить запутывание 20 последующих доз реагента в образовавшемся шлаке и повысить степень усвоения реагента и снизить его расход, принудительно перемешивать ванну с металлом и тем самым усреднять состав 15металла.После подачи запрограммированногопоследнего импульса напряжения наэлектромагнит 18 выдается из блока20 синхронизации сигнал на повторное З 0срабатывание схемы устройства.Блок 23 входных логических усло -вий состоит из двух элементов 27 и28 логического "НЕ" и одного элемента 29 2 И-ИЛИ (фиг. 2),Граничные пределы предложенныхконструктивных параметров выбраны йзследующих условий,При угле наклона трубопровода по дачи реагента с разницей менее 5 с углом естественного откоса реагента происходит скатывание частей реагента на шибер и неполное перекрывание сечения трубопровода. Это ведет к 45 снижению эффективной энергии импульса, создаваемого метательным устройством за счет прохождения газа через открытое сечение трубопровода, снижению глубины проникновения реагента под уровень металла, что снижает степень усвоения реагента и увеличивает его расход.При угле наклона трубопровода подачи реагента с разницей более 20 55 снижается скорость движения дозы реагента за счет увеличения потерь скорости на изгибе трубопровода, тем самым снижает степень усвоения реагента и увеличивает его расход,Длина накпонной части трубопровода менее 5 диаметров его не позволяет разместить всю дозу на наклоннойчасти трубопровода и она частичноскатывается на поверхность шибера.Это ведет к заклиниванию шиберногоустройства гранулами реагента и налдежной работе самого устройства.При увеличении длины наклоннойчасти трубопровода свыше 15 его диаметров происходит снижение скоростидвижения дозы реагента за счет увеличения сопротивления движению стенками трубопровода, что ведет к снижению глубины проникновения реагента в жидкий металл и степени усвоения реагента, увеличению его расхода.Экспериментальная проверка устройства путем обессеривания чугунагранулированным магнием.Чугун плавили в индукционнойпечи ИСТ, после расплавления онимел следующий химический состав,мас Е: С 3,4-3,6; Ы 1,8-2,6; Мп0,4 до Р 0,1, Б 0,06. Расплавленныйметалл выдавали в разливочный ковшметаллоемкостью 50 кг, где притемпературе 1200-1720 К подвергалиего обработке гранулированным магнием фракции 3 мм, после чего отбирали пробы металла с верхней, средней и донной части ковша. В качестве инертного газа брали азот, с помощью которого создавали давлениев газораспределителе метательногоустройства и испарителе 0,9-0,4 МПа.Частота подачи газа в испарительсоставляла 3 импульса между подачамх газа в метательное устройство.Изменяемые конструктивные параметры установки и результаты опытовобессеривания чугуна по прототипупредставлены в таблице,Из данных таблицы видно, что применение предлагаемого устройствадля обессеривания жидкого чугунапозволяет повысить степень обессеривания с 41-457 до 48-607. (эксп, 1-5),причем однородность металла по остаточному содержанию серы очевидна(эксп, 3-7),Применение предлагаемого способапозволяет снизить расход реагента124492 Предлагаемь 1 й Параметры Прототип 4 5 6 7 2 3 3, Расход реагентакг на тн обрабатываемого металла 0,45 4, Начальное содержание серы в металле, Х 0,06 5. Конечное среднеесодержание серы вметалле,. 7,0,035 0,033 в среднейчастиковша 0,035 в доннойчасти ковша 0,037 7. Степеньобессеривания 3по сравнению с прототипом на 0-207 (эксп.1, 2 и 5), Уменьшение или увеличение иэменяемых конструктивных параметров установки выше или ниже предлагаемых границ снижает ее эффективность (эксп, 6-7).. Угол наклона направляющейтрубы, град,менее угла ест,откоса реагента 2. Длина наклоннойчасти диам. трубопровода направляющей трубы 6. Конечное содержание серы: в верхней части ковша П1 о предварительным расчетам экономический эффект от реалиэации устройства для обработки жидкого металла грапулированнымиили порошкообразны-ми реагентамидостигается эа счет снижения расхода реагента на 0-207. 1 О 15 4 17 15 20 3 22 045 0,40 0,40 0,35 045 0,45 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,033 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033 0,031 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033 0,033 0,027 0,024 0,031 0,034 0,033 От 035 Оэ 027 01024 07031 Оэ 034 О 033 60 48 42 4524 А 192 г 1 Фиг.ГСоставитель Г, ДемиТехред В. Кадар Корректор М. Демчик актор орват 28 Подписное Зака ическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,роизв венно-пол Тираж 552НИИПИ Государственногопо делам изобретений33035, Москва, Ж, Р омитета С открытий ушская наб