Установка для ввода порошкообразных материалов в струе несущего газа в жидкий металл

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17861 5)5 С 21 С БРЕТЕНИЯ ИСАНИЕ к 1 1 К АВТО МУ СВИДЕТЕЛ ЬСТ(71) Институт черной металлургии(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВВОДА ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТРУЕ НЕСУЩЕГО ГАЗА В ЖИДКИЙ МЕТАЛЛ(57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталеплавильномупроизводству, и предназначено для обработки жидкого металла порошкообразнымиматериалами в струе несущего газа. Цельизобретения - повышение производительГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ности, уменьшение расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки за счет подбора оптимальных конструктивных параметров, что обеспечивает передвижение порошкообраэного материала по транспортному трубопроводу "плотным" слоем, Для этого использован пневмонасос 1 с системой загрузки 2 и аэрационной камерой 3, выводная труба 4, запорное устройство 5, инжектор 6 с транспортным трубопроводом 7, Транспортный трубопровод 7 подведен к фурме 8 и соединен с каналом 9. Площадь проходного сечения продувочного канала 9 фурмы 8 выполнена равной 2.5-6.25 площади проходного сечения транспортного трубопровода 7, В нижней части продувочного З канала 9 фурмы 8 выполнено сужение с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода 7, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству, предназначено для обработки жидкого металла порошкообразными материалами в струе несущего газа и может быть использовано в других отраслях, где требуется подача порошкообразных материалов с большой производительностью и малым расходом несущего газа,Известны установки для перемещения материала в потоке воздуха, содержащие питающее устройство, транспортный трубопровод и приемный бункер, В укаэанных установках в качестве питающих устройств применяются серийно выпускаемые Красногорским заводом цементного машиностроения насосы типа ТА.К недостаткам известных установок относится нйзкая производительность по порошкообразному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование. При этом максимальная объемная концентрация материала в потоке несущего газа не превышает 50-60 кг/м, что непоззволяет использовать установки данного типа для ввода порошкообразных материалов в жидкий металл, иэ-эа большого барботажа и выплесков металла из ковша или агрегата при продувке,Известна также установка для подачи пылевидных материалов в металлургические агрегаты, содержащиепйевмонасос с аэратораторами и выводной трубой, транспортный трубопровод со смесителем и фурму с продувочным каналом, при этом диаметр канала транспортного трубопровода как правило равен или больше диаметра канала фурмы. На транспортном трубопро-. воде размещен один или несколько смесителей с поддувом дополнительного транспортирующего газа.К недостаткам этой установки следует отнести низкую производительность по пылевидному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование. Максимальная обьемная концентрация материала в потоке несущего газа не превышает 90-100 кг/м, При более высоких концентрациях режим продувки теряет стабильность, становится неустойчивым - в трассах образуются пробки. Наиболее близкой к заявляемому решению по технической сущности и получаемому результату является известная установка, содержащая пневмонасос с системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством,инжектор, транспортный трубопровод ифурму с продувочным каналом, Недостатком известной установки является низкая производительность по порошкообразному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование. Максимальная объемная концентрация материала в потоке несущего газа не превышает 120-130 кг/м . Недостатком известной уста- з новки является также нестабильность процесса обработки, вызванная высокой 10 скоростью транспортирования порошковой смеси, что влечет за собой сильный барботаж и выбросы металла из ковша в результате большого газодинамического напора газопорошковой струи на срезе погружен 15 ной в металл фурмы Цель изобретения - повышение производительности, уменьшение расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки порошками жидкого металла.Поставленная цель достигается тем, что в установке, содержащей пневмонасос с системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством,20 фурму с продувочным каналом, площадьпроходного сечения продувочного канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади проходного сечения транспортного трубоп 30 .ровода, на нижнем срезе продувочного канала фурмы выполнено сужение с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода.На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая установка; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1 (пррдуоочный канал фурмы с сужением, выполненным на нижнем срезе канала); нафиг, 4 - разрез В-В на фиг, 1,Сравнительный анализ известных технических решений и заявляемого не обнаружил в них сходных признаков. Следовательно, заявляемое решение обладает существенными отличиями. Установка содержит пневмонасос 1,снабженный системой 2 загрузки порошкообразными материалами, В, нижней части пневмонасоса 1 размещена аэрационная камера 3, через которую проходит выводная 50 труба 4 с запорным устройством 5, В нижней части выводной трубы 4 после запорного устройства 5 размещен инжектор 6, соединенный с транспортным трубопроводом 7, Транспортный трубопровод 7 подведен к фурме 8 и соединен с ее продувочным каналом 9. Площадь проходного сечения продувочного канала 9 фурме 8 выполнена равной 2,5-6,25 площадей проходного сечения транспортного трубопровода 7,25 инжектор, транспортный трубопровод иВ нижней части продувочного канала 9фурмы 8 выполнено сужение 10 с проходнымсечением, равным проходному сечениютранспортного трубопровода 7. К инжектору 6 подведена магистраль 11 с транспортирующим газом,Установка работает следующим образом.Пневмонасос 1 с помощью загрузочнойсистемы 2 заполняют порошокообразным 10. материалом и герметично закрывают, послечего через аэрационную камеру 3 подаютгаз, аэрирующий порошкообразный материал. При этом давление в пневмонасосерастет. При достижении давлении в камере 15пневмонасоса 1, равного 7-8,5 атм, открывают запорное устройство 5 и аэрированныйпорошкообразный материал по выводнойтрубе 4 поступает в инжектор 6 и далее втранспортный трубопровод 7 и продувочный канал 9 фурмы 8,Для сообщения начальной скорости газопорошковому потоку в инжектор напорного типа 6 через магистраль 11 подаютнесущий газ, Как правило в течение первых 2510-15 с продувки скорость газопорошковогопотока в транспортном трубопроводе 7 стабилизируется, после чего подачу транспортирующего газа в инжектор 6 прекращают ипорошкообразный материал перемещается 30по транспортному трубопроводу 7 только засчет расхода газа на аэрацию в пневмонасосе 1 и разницы давлений в пневмонасосе1 и на срезе фурмы 8,Пройдя с высокой скоростью транспортный трубопровод 7, газопорошковый потокпопадает в продувочный канал 9 фурмы 8,где резко теряет скорость вследствие того,что площадь проходного сечения транспортного трубопровода 7. 40При этом газопорошовый поток про-должает перемещаться по вертикальномупродувочному каналу 9 к нимснему срезуфурмы 8. Фурма при этом находиться надзеркалом металла. Через 5-7 с после поступления порошка на срез фурмы ее начинают погружать в металл со скоростью неболее 0,2 м/с.При движении газопорошковой смесипо продувочному каналу 9 фурмы 8 с пониженной скоростью на нижнем срезе продувочного канала 9 фурмы 8 создаетсяослабленный газодинамический напор. Врезультате этого при погружении фурмыжидкий металл затекает в нижнюю часть 55продувочного канала и застывает на стенках, формируя сужение канала, Площадь поперечного сечения формируетсясамопроизвольно и его величина определяется условием, при котором значение газодинамического напора потока поступающей в металл газопорошковой смеси уравнивается с ферростатическим давлением металла на срезе фурмы, Самопроизвольное формирование сужения на срезе фурмы создает условие, при котором транспорт материала осуществляется в заторможенном плотном слое. При этом эа счет градиентных сил фильтрующего газа материал поджимается к сужению на срезе фурмы, в результате чего предотвращается свободный проскок газа, Порошок поступает в металл плотным слоем с минимальным содержанием газа-носителя, что создает оптимальные условия для повышения производительности, уменьшения расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки, при котором поверхность металла в емкости имеет минимальные колебания практически без барботажа и выплесков.Для получения оптимального режима истечения газопорошковой струи на срезе фурмы минимальная площадь проходного сечения канала фурмы должна быть равна не менее 2,5 площадей проходного сечения транспортного трубопровода. Так, при наиболее распостраненном диаметре транспортного трубопровода на установках доводки стали равном 16 мм, минимальный диаметр продувочного канала фурмы должен бьть равным не менее 25,4 мм, При меньшей площади проходного сечения канала фурмы, скорость газопорошковой струи при попадании в канал фурмы падает незначительно. газодинамический напор на срезе фурмы превышает ферростатическое давление металла, сужение на срезе фурмы практически не формируется, эффект заторможенного плотного слоя отсутствует, уменьшение расхода несущего газа не наблюдается, процесс обработки идет не стабильно с колебаниями поверхности металла в емкости и выплесками.Верхний предел величины площади проходного сечения продувочного канала фурмы долхсен быть не более 6,5 площадей проходного сечениятранспортного трубопровода. При диаметре транспортного трубопровода, равном 16 мм, максимальный диаметр продувочногоканала фурмы дол" жен быть не более 40,5 мм, При большей площади проходного сечения канала фурмы, скорость газопорошковой струи при попадании в канал фурмы резко падает; - газодинамический напор на срезе фурмы падает значительно ниже ферростатического давления металла на срезе фурмы, в результате металл не затекает по стенкам канала фурмы, при ее погружении в жидкий1786100 жидкий металл начинали через 8 с после. 45 проходного сечения транспортного трубоппоявления газопорошковой струи на срезефурмы. ровода, 2, Установка по п,1,отл ич а юща яПри данных переметрах установки про- с я тем, что на нижнем срезе продувочногоиэводительность по вводимому в металл по- . канала фурмы выполнено сужение с проходрошкообразному силикокальцию составила 50160-180 кг/мин, при этом расход газа на ным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода,металл, а заплескивается и закупоривает аэрацию не превышал 20-25 м /ч при ползканал фурмы, ностью отключенном газе на транспорт. ГазКогда площадь проходного сечения ка- на транспорт самопроизвольно отключаетнала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 пло- ся через 20-30 с после начала продувки пощади проходного сечения транспортного 5 рошкообразным силикокальцием,трубопровода, самопроизвольное формиро- Для определения оптимального диапавание сужения на срезе фурмы пои ее погру- зона соотношений площади проходного сежении в жидкий металл происходит при . чения канала фурмы к площади проходногоскорости. погружения не выше 0,2 м/с, Бо- сечения транспортного трубопровода быллее высокие скорости погружения также мо проведен ряд экспериментов,гут привести к эаплескиваниям металла в Использованные в формуле изобретенияканал фурмы и ее эаметаливанию. параметры обеспечивают повышение проЧтобы не ограничивать скорость погру-иэводительности, уменьшение расхода нежения фурми в металл, на срезе фурмы вы- сущего газа при обработке и стабильностьполняется сужение с проходным сечением 15 процесса обработки жидкого металла в ре-.равным сечению транспортного трубопро- жиме минимального барботажа, практиче вода, при этом усиливается газодинамиче- ски без выплесков металла из заполненногоский напор на срезе фурмы, что ковша,препятствует ее закупорке при погружении . Конкретное применение установки дляв жидкий металл со скоростью вьгше 0,2 м/с. 20 модификации, десульфурации и дефосфораПредложенная установка испытана в ции чугуна и стали позволит сократить вреконвертерном цехе металлургического ком- мя обработки, более эффективнобинат "Азовсталь" для обработки стали в использовать порошкообразные реагентыковшах емкостью 350 т порошкообразным, за счет сокращения выбросов материаласиликокальцем,. 25 при усиленном барботаже металла, сокраУстановка имеет следующие парамет- тить расход газа носителя и обеспечить обры:, . работку в ковшах и агрегатах с большимвнутренней диаметр трансйортного наполнением металлом, улучшить экологитрубопровода 16 мм; ческую обстановку в производственном повнутренний диаметр продувочного ка мещении при обработкеналафурмы 37 мм;Формула изобретенияемкость пневмонасоса 1,5 м; . 1. Установка для ввода порошкообразрабочее давление в насосе 0,70- ных материалов в струе несущего газа в0,75 МПа - жидкий металл, содержащая пневмонасоссТаким образом, площадь проходного 35 системой загрузки, аэрационной камерой исечения транспортного трубопровода при выводной трубой с запорным устройством,испытаниях составляла 201 мм, а площадь инжектор, транспортный трубопровод ипроходного сечения канала фурмы состав- фурму с продувочным каналом, о т.л и ч а юляла 1074,6 мм или 5,35 площадей проход-щ а я с я тем, что, с целью повышенияного сечения транспортного трубопровода. 40 производительности, уменьшения расходаСужение проходного сечения на йиж- несущего газаприобработкеиобеспечениянем срезе фурмы формировалось самопро стабильного процесса обработки, площадьизвольно при погружении фурмы со проходного сечения продувочного каналаскоростью 0,2 м/с, Погружение фурмы в фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади1786100 Составитель Н. Маслов ехред М.Моргентал Корректор О. Гу актор изеодстаенно-издательский комоинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Закаэ 229 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственногокомитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5