Устройство для порционного вакуумированния расплавленного металла

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик о 1973632 Яф .(23) ПриоритетОпубликовано 15,1182, Бюллетень М 42Дата опубликования описания 1511,82 51)М Кл з С 21 С 7/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий1531 УДК 669,187, .2(088,8) р .тВ,С.Рыбаков, В.В.Аверин, В.А.Попов и,Р.А.СиникС)вФтМагнитогорский дважды ордена Ленина и орден ТрудбвогоКрасного Знамени металлургический комбинат тм, В.-,41.Ленина:(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОР 11 ОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА Изобретение относится к металлургическому оборудованию и может быть использовано в процессах вакуумного рафинирования, в частности для порционного вакуумирования расплавленного металла,Известно устройство для вакууми-. рования расплавленного металла, представляющее собой вакуумную камеру с откачивающей системой, включающей трубопроводы, фильтры, вакуумные насосы и устройства для измерения количества компонентов отходящих газов, в частности оптико-акустический гаэоаналиэатор для определения СО и СО. При вакуумировании расплавленного металла с помощью указанного устройства осуществляется контроль состава отходящих газов, которые откачиваются из магистрального трубопровода, насосом, обслуживающим газоанализатор.и, проходя через Фильтры, поступают в гаэоанализатор. По содержанию окиси углерода в газе судят о степени дегазации расплавленно го металла и на основании этих данных осуществляют управление процессом, например вводят раскислители или прекращают вакуумирование 11,Недостатком данного устройстваявляется сложность конструкции, которая определяется наличием сложной системы трубопроводов, фильтров, насосов и газоанализатора, Сложность конструкции, в частности большая длина трубопроводов, служит причиной инерционности измерений, порядка 10-15 с, что в значительной степени снижает эффективность управления процессом, Несмотря на наличие Фильтров запыленность газа остается большой, что в сумме с повышенной температурой создает тяжелые условия работы насоса, подающего гаэ к газоанализатору. Насос быстро изнашивается и при давлении в магистральном трубопроводе менее 10 мм рт, ст. резко осложняется осуществление контроля состава откачивающего газа, так как гаэоанализатор работает при атмосферной давлении, а изношенный насос поднять давление разряженного газа до атмосферного не в состоянии. Кро ме того, подсос атмосферного воздухачерез соединения в системе трубопроводов искажает точность измерения содержания компонентов газа, а следовательно и эФфективность управле ния вакуумирования.Известно также устройство длявакуумирования расплавленного металла, включающее вакуумную камеру соткачивающей системой, содержащейтрубопроводы, фильтры, вакуумныенасосы, измеритель окислительного 5потенциала отходящим газов в видеэлектрохимической ячейки, помещеннойв нагревательную камеру. При вакуумировании расплавленного металла спомощью данного устройства газ, выделяющийся иэ расплавленного металла, отбирается из магистрального трубопровода и с помощью насоса, обслуживиошего электоохимическую ячейку,прокачивается через нагревательнуюкамеру, в которую ячейка помещена,По вол;1 чине ЭДС, возникающей в цепи электрохимической ячейки, определяют окислительный потенциал отходящих гаэов, а по величине окислительного потенциала судят о степени дегазации расплавленного металла и на основании этих данных подают раскислители, заканчивают вакуумирование ит,п т.е. управляют процессом. Вданном устройстве за счет того, чтоэлектрохимическая ячейка может работать в среде с пониженным давлением,достигается воэможность осуществления контроля за ходом вакуумированияпри давлении в магистральном трубопроводе ниже 10 мм рт.ст., что является основной рабочей областью процесса. Износ насоса не влияет на работу электрохимической ячейки 2 .Однако данное устройство сложно 35по конструкции. Большая длина трубопроводов вызывает большую инерционность измерений, а подсос атмосфер-ного воздуха через соединения трубопроводов снижает их точность, что 40делает недостаточно эффективным управление процессом вакуумирования, Данное устройство предназначено дляковшевого вакуумирования расплавленного металла, что и определяет конструкцию вакуумной камеры и откачивающей системы,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является устройстводля порционного вакуумированиярасплавленного металла, содержащеевакуумную камеру, откачивающую систему и измеритель окислитвльногопотенциала отходящих газов в видеэлектрохимической ячейки. При вакуумировании расплавленного металлас помощью данного устройства нижняячасть камеры погружается в расплавленный металл, находящийся в ковше,и производится забор порции расплавленного металла в полости камеры.,.дткачивающая система создает в полости камеры необходимое разряжение,при котором из расплавленного металланачинает выделяться. газ. Этот гаэ по 65 трубопроводам через фильтры поступает к электрохимической ячейке, посредством которой измеряется его окис лительный потенциал, и по величине окислительного потенциала судят о сте. пенн-дегазации расплавленного металла, При осуществлении вакуумирования камера периодически опускаетсяи поднимается для выпуска обработанной и забора новой порции металла,при этом шарнирное соединение магистрального трубопровода с камерой обеспечивает постоянное сообщение откачивающей системы с полостью камеры 3),Недостатками устройства являются наличие сложной системы трубопроводов, нагревательной камерынеобходимой для разогрева уже остывших газов до температуры, соответствующей рабочему инервалу температур электрохимической ячейки, наличие фильтров и специального насоса для обеспечения работы электрохимической ячейки, а также невозможность избежания подсоса атмосферного воздуха через соединения трубопроводов и шарнирное соединение магистрального трубопровода откачивающей системы с вакуум-ной камеры, что снижает точность измерений окислительного потенциала отходящих газов. Кроме того, большая длина трубопроводов служит причинойбольшой инерционности измерений. Невысокая точность и большая инерционность измерений окислительного потенциала отходящих газов в значительной степени снижает эффективность управления процессомвакуумирования.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, а также повышение эффективности управления процессом вакуумирования за счет повышения точности и снижения инерционности измерений окислительного потенциала отходящих газов.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для порционного вакуумирования расплавленного металла, содержащем вакуумную камеру, Откачивающую систему и измеритель окислительного потенциала отходящих газов в виде электрохимической ячейки, электрохимическйя ячейка установлена в канале, выполненном в футеровке стенки вакуумной камеры, причем рабочий конец ячейки расположен в полости вакуумной камеры.Такое расположение ячейки значительно упрощает конструкцию устройства, так как из откачивающей системы исключаются имеющиеся в известномустройстве трубопроводы, отводящиегаз к электрохимической ячейке,фильтры и насос для закачки газа внагревательную камеру с ячейкой. Псключается и сама нагревательная камера, так как надобность в дополнительном разогреве газа и ячейкиотпадает, Рабочий интервал температур, необходимый для нормальногофункционирования электрохимическойячейки, обеспечивается непосредственно газами, выделяющимися иэ,металла.Установка электрохимической ячейки. в канале, выполненном в футеровке стенки вакуумной камеры, обеспечивает надежное закрепление ячейкивнутри камеры и защиту ее от брызграсплавленного металла, а располо жение рабочего конца ячейки в полости вакуумной камеры обеспечиваетсвободный доступ к нему отходящихгазов, т.е. надежную работу ячейки.За счет расположения рабочего концаячейки в полости вакуумной камерыдостигается еще одна цель - повыше" ние точности измерения, окислительного потенциала отходящих газов, таккак газы омывают рабочий конец ячейки сразу после выхода иэ расплавлен-ного металла, Отсутствие. на пути исследуемых газов каких-либо соединений, полностью исключает воэможностьвлияния на точность,измерений подсоса атмосферного воздуха;Кропиле того, расположение ячейкивнутри камеры, а не в линии трубОйроводов откачивающей системы как визвестном устройствел значительносокращает путь газов к электрохимической ячейке, а, оледовательно, ивремя, которое. проходит между выходомгаза иэ металла и контактом его с рабочим концом ячейки, т.е. снижаетсяинерционнось измерений,Повышение точности измерений иснижении их инерционности позволяетодновременно получать точные данныеоб окислительном потенциале отходящих газов и в зависимости от его величины управлять процессом вакуумирования, вводить необходимые раскислители, продолжать или прекращатьпроцесс. Своевременное проведениеуказанных операций улучшает качествометалла, снижает энергозатраты и т.п,т.е. повышает эффективность управления процессом вакуумирования.На. фиг. 1 показана схема устройства для порционного вакуумированияметалла; на фиг, 2 - электрохимическая ячейка, служащая в качестве измерителя окислительного потенциалаотходящих газов.Устройство для порционного вакууиирования расплавленного металла состоит иэ вакуумной камеры 1, котораяпосредством магистрального трубопровода 2 соединена с откачивающей системой (не показана). Заборный патру-,бок 3 вакуумной камеры 1 погружен врасплавленный металл 4, находящийсяв ковше 5, В канале б футеровки 7вакуумной камеры 1 установлена электрохимическая ячейка 8, снабженная эа 10 15 2025 30 35 40 формула изобретения 60 65 45 50 55 щитным кожухом 9 с уплотнением 10,микрокомпрессором 11, прибором дляизмерения температуры 12 и приборомдля измерения ЭДС 13,При порционном вакуумировании расплавленного металла с помощью предлагаемого устройства через заборный патрубок 3 вакуумной камеры 1 в полость вакуумной камеры 1 поступает расплавленный металл 4. Через магистральный трубопровод 2 откачивают газы иэ полости вакуумной камеры 1, создавая разряжение порядка 0,2 0,7 мм рт.ст. Металл 4 интенсивнокипит и выделяющиеся из него газыотмывают рабочий конец ячейки 8, расположенной в канале б футеровки 7вакуумной камеры 1, При этом междуэлектродами электрохимической ячейки 8 возникает ЭДС, которая измеряется прибором 13. По величине ЭДСсудят об окислительнол потенциалеотходящих газов, а по нему о степени камеры 1.Длительность цикла вакуумирования 15-20 с. После окончания цикла вакуумированил производят выпускобработанной и забор новой порцииметалла 4. По величине ЭДС, определяемой по прибору 13, выбирают оптимальное время и необходимое количество раскислителей, которые нужноввести в расплавленный металл 4. Кроме того, по показаниям прибора 13определяют момент окончания процессавакуумирования,Вакуумирование всего металла 4,находящегося в ковше 5, производится за 15-20 мин, т.е. примерно.эа60 циклов. Использование устройства позволяет значительно упростить конструкцию существующего оборудования, повысить точность и снизить инерционность измерений окислительного потенциала отходящих газов при порционном вакуумировании металла, а, следовательно, значительно снизить стоимость оборудования, повысить точ-.ность определения момента эавершения процесса вакуумирования и времени ввода раскнслителей в обрабатываемый металл. Экономический эффект от использования изобретения составляет 27760 руб. в год. Устройство для порционного вакуумирования расплавленного металла, содержащее вакуумную камеру, откачгвающую систему и измеритель окислительного потенциала отходящих газов в виде электрохимической ячейки, о 73 б 32о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью прощения конструкции, атакже повышения эффективности управления процессом вакуумирования засчет повышения точности и сниженияинерционности измерений окислительного потенциала отходящих газов,электрохимическая ячейка установленав канале, выполненном в футеровкестенки вакуумной камеры, причем рабочий конец ячейки расположен вполости вакуумной камеры. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Сталь", 1974, 9 5, с. 429.2. Закономерности взаимодействияжидкого металла с газами и шламами.5 Сборник. Институт металлургии им.А.А.Байкова.М.,"Наука",1976 с,31-33.3. Разработка и внедрение быстрыхметодов определения содержания газовв стали. Отчет ЦЗЛ Магнитогорского10 металлургического комбината по те- .ме 9 104-79,973632 Составитель А.Г 4 ербакоТехред С.Мигунова ректор И Ватрушк одписн по дел 4/ 035) филиал ППП "Патентф ) г, ужгород, ул. проектная) 4 Редактор И.Митровк,Заказ 8619/30 Тираж 587 дарственного комитета изобретений и открыт ква, Е) Раушская н