Устройство для дегазации металла

О П И С А Н И Е ( 1933242ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспубики(22) Заявлено 04. 06. 80 (21) 29 34447/22-02с присоединением заявки РЙОпубликовано 07.06.82. Бюллетень Юз 21 ео делам изобретений и открытий. 32 (088. 8) Дата опубликования описания 07.06 . 82Украинский ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский институт металлов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ МЕТАЛЛА Изобретение относится к черной металлургии, а именно сталеплавильному производству, и может быть использовано в цехах с агрегатами большой емкости.Для улучшения качества металла, особенно в кислородноконвертерных цехах, в последние годы широко применяют продувку жидкой стали в ковше инертным газом через пористые пробки в дне ковша или через лож 1 О ный стопор 111.Эти устройства эффективны лишь для ковшей небольшой емкости. Для ковшей емкостью 200-400 т такая про 15 дувка эффективна в отношении дегазации металла вокруг стопора или над пробкой, а основная масса остается необработанной. Циркуляция металла в ковше при продувке несколь 20 ко интенсифицирует этот процесс, однако не может существенно уменьшить содержание газов в металле, в особенности ввиду того, что продолжительность продувки резко ограничена из-за снижения температуры металла. На практике при продувке металла инертным газом в больших ковшах обычно ограничиваются усреднением химического состава и температуры металла, а также некоторым удалением неметаллических включений. При этом, как правило, содержание водорода в металле остается неизменным, а азота даже несколько возрастает вследствие оголениями металла иэ-под шлака при продувке.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для .дегаэации металла, где продувка металла инертным газом осуществляется в объеме, ограниченном стенками стакана с 2. Ста кан погружен в металл открытой частью, так что дно его оказывается над металлом и шпаком. Подача инертного газа осуществляется через нижнюю кромку стакана струями под угталле, значительно сокращается путь диффузии водорода из металла к пузырькам окиси углерода, а также флотация пузырями неметаллических включений. В результате при этом же удельном расходе инертного газа значительно повышается его дегазирующий эффект.При известных методах продувки металла через пористые пробки в дне ковша циркуляция металла происходит таким образом, что от каждой пробки продутая струя металла отклоняется к стенке ковша, затем опускается к дну ковша и вновь поступает под продувку, а большая часть металла остается в мертвой непродуваемой зоне. В предложенном устройстве труба исключает отклонение струи. металла, а сравнительно узкое кольцо между трубой и стенами ковша исключает образования мертвых зон.В отличие от известного устройства емкость данного устройства не имеет газопроводов для подачи инертного газа, что существенно упрощает его конструкцию, уменьшает толщину футеровки, упрощает процесс продувки. Оборудование верхнего среза трубы клапаном позволяет поддерживать над металлом в трубе положительное давление инертного газа, что предотвращает окисление металла и насыщение его азотом, а выпуск металла из трубы через отверстия вверху ее под слой шлака также препятствует насыщению металла газами при контакте его с воздухом,Для определения высоты нижнего конца трубы над пористыми трубками исходили из следующих посылок: скорость потока металла, поступающего под трубу, не должна превышать скорости его в трубе, диаметр окружности, в которую вписываются пористые пробки, должен быть меньше внутреннего диаметра трубы, при отклонении потока металла от вертикали при продувке он не должен уходить за пределы трубы.Для выполнения первого условияюЖЬ ъ - , )4 3 933242лом 25-50 С к оси. Через отверстияв стенке стакана на уровне шлакав ковше металл непрерывно выливаетсяиз стакана и новые порции металлапоступают в стакан. 5Недостатком известного устройства является снижение эффективностипродувки вследствие вдувания инертного газа через отдельные каналы.С увеличением емкости ковша для де Огазации всего объема металла долженвозрастать и диаметр стакана, В результате струи даже при подаче инертного газа под повышенным давлениембудут продувать лишь незначительную 5часть металла, находящуюся у стенстакана, основная же масса металлав центре стакана будет продуватьсялишь в результате перемешивания ипоступления к стенам стакана, т.е.эффективность дегазации будет невысокой, Понадобится много временидля обработки металла всего ковша,а это время строго ограничено.Существенным недостатком устройства является сложность его конструкции; вся система разводки инертного газа размещается в стенах стакана.Целью изобретения является повышение интенсивности дегазации металла .и удаления неметаллических включений.Для достижения указанной цели вустройстве содержащем футерованУ35ную емкость, погруженную в ковш сметаллом, со сквозными отверстиями в стенках на уровне шлака и трубопровод подвода инертного газа, емкость выполнена в виде трубы, снабженной регулирующим клапаном на верхнем срезе, и установлена над пористыми огнеупорными пробками на расстоянии 0,25-0,60 внутреннего диаметра трубы при отношении диамет 45ра окружности, описанной вокруг пористых пробок, к внутреннему диаметру трубы О,б 5-0,70,Огнеупорные пробки могут бытьсмонтированы в дне ковша и соединены с трубопроводом подвода инертно 50го газа.В отличие от известного устройства осуществляется не струйная продувка через отдельные каналы в районе стен стакана, а продувка черезпористые пробки всего объема металлав трубе, при этом пузыри инертногогаза равномерно распределяются в мегде Э - внутренний диаметр трубы,Ь - высота нижнего конца трубынад дном ковша,Левая часть неравенства определяет площадь боковой поверхности ци933242 5линдра, через которую проходит металл между трубой и дном ковша, правая - площадь сечения трубы.Иэ уравнения 11) следует, чтоЬ ), 12)1)т.е. высота трубы над дном ковша должна быть не менее четверти внутреннего диаметра трубы.Второе условие не требует особых 10 пояснений, так как продувка части метапла вне трубы малорационзльна.Из третьего условия определяется максимально допустимая высота трубы над дном: ковша. Но литературным данным угбп расширения круглой затопленной струи под воздействием внешней силы равен 13 . Отсюда максимальная высота нижнего конца трубы над дном ковша определится из следующего уравнения:С 137 и 3) с Ф 1 09)Э 40 . 2 60 2,6 840 720 300 300 0,65 480 400 0 50 0 50 0,75 . 200 0,80 200 30 320 заметно ухудшает эффективнгаэации в трубе, Исходя изных данных отношение сЦП долходиться в пределах 0,65-0да из уравнения (,4 )1 сг(О-О,7 О)5 армс, с 0,6,сть д риведенно на. ОтсюКак видншении д(В =0разница меполня етсяразница раввыполняетсяключением дЖмакин "миТ 28ЯП)=0,6 и О,йц 300 исЗР=0,6 кельиз-за больш овазниц жду "макс" "мин должна обеспечить возможность допустимого колебания высоты нижнего конца трубы над дном пробками) ковша с учетом того обстоятельства, что выпускные отверстия вверху трубы погружены в шлак, а уровень металла в ковше может колебаться в пределах до 300 мм о из таблицы, при отно,75 и 0,80 требуемаядуЮксми 300 мм не вытолько для 0=1200 мм этана 300 мм), Для ц/О =О, 70во всех случаях за исиаметра трубы 800 мм0 мм)., для отношений65 во всех случаях 6 мпкм, Однако соотношениезя признать оптимальнымого различия 0 и д, что 6 Откуда с небольшим округлением получаем Ь с 1 Э-с 7), (4)где 3 - диаметр окружности, описанной вокруг пористых пробок.Для, практических условий можно принять Устройство предназначено для ковшей емкостью 250-350 т металла, внутренний диаметр которых составляет 3-4 м. Для активной циркуляции металла в кольце между трубой и стенами ковша диаметр трубы должен быть близок толщине кольца, т.е. находиться в пределах 0,8-1,2 м. Ниже приводятся зависимость минимальной и максимальной высоты нижнего конца трубы над дном ковша от диаметра трубы 2 и диаметра окружности, описанной вокруг пробок, КЭ т.е. высота трубы над пробками должна быть в пределах от 0,25 О до 0,6 О при соотношениид 0=0,65-0На фиг. 1 изображено устройство продольный разрез; на фиг. 2 - раз реэ А-А на фиг, .Устройство состоит из ковша 1, куда погружена труба 2 с отверстиями 3 для выхода продутого металла 4 и клапаном 5. Труба 2 погружена так, что расстояние от дна ковша до нижнего среза трубы 2 составляет 250-600 мм. В дне ковша устан7 9лены пористые пробки 6, под которымирасположена полая коробка 7, к которой подведен инертный газ черезтрубопровод 8,Устройство работает следующим образом.Через трубопровод 8, полую коробку 7 и пористые пробки 6 инертныйгаз вдувают в металл, пузыри газа,пронизывая слой металла между пробками 6 и трубой 2, полностью посту-пают в трубу 2. Вследствие этогоплотность металла в трубе 2 оказывается значительно ниже плотностиего в остальной части ковша. По этойпричине, а также под влиянием подьемной силы газа металл вытесняетсяиз трубы 2 и через отверстия 3 воз-вращается в ковш, откуда непрерывнов трубу поступают новые порции металла. Активная циркуляция металлабудет продолжаться до окончанияподачи инертного газа,Эффективность продувки велика,так как пузыри инертного газа равномерно распределены в металле ивоздействие их будет осуществлятьсяпо всей высоте металла, так какоттеснению продутого металла в сто(роны от зоны продувки препятствуютстены трубы.Основной зкономический эффектдостигается за счет повышения надежности проката и эксплуатационнойстойкости машин и конструкций, атакже различных металлоизделийвследствие снижения газонасыщЕнноости металла и содержания неметаллических включений в нем. 332428На основании изучения влияниясодержания неметаллических включений в рельсовой стали на эксплуатационную стойкость рельсов при использовании разработанной технологии продувки можно ожидать повышения стойкости рельсов на 177,Формула изобретенияУстройство дпя дегазации металла, содержащее футерованную ем -кость, погруженную в ковш с металлом, со сквозными отверстиями встенке йа уровне зоны шлака и трубопровод подвода инертного газа,о т л и ч а ю щ Е е с я тем, что,с целью интенсификации удаления неметаллических включений и газов изметалла, емкость выполнена в виде,трубы, снабженной регулирующим клапаном на верхнем срезе, и установлена над пористыми огнеупорными пробками на расстоянии 0,25-0,60 внутреннего диаметра трубы при отношениидиаметра окружности, описанной вокруг пористых пробок, к внутреннему диаметру трубы 0,65-0, 70,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что огнеупорные пробки смонтированы в дне ковша30и соединены с трубопроводом подвода инертного газа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 571519, кл. С 21 С 7/00, 1972.2. Авторское свидетельство СССРВ 4017251 кл. С 21 С 7700, 1971