Установка для вакуумирования жидкого металла в потоке

(19) (11)3(51) С 21 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Норильский ордена Ленинаи ордена Трудового Красного Знаменигорно-металлургический комбинатим, А.П.Завенягина(56) 1. Морозов АН. и др, Внепечноевакуумирование стали. М., "Металлургия". 1975, с. 144, рис. 32.2. Авторское свидетельство СССРУ 517648, кл. С 21 С 7/10, 1976.(54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ .ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПОТОКЕ, содержащая вакуумную камеру, днище, верх-няя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет в центральнойчасти порог, верхняя поверхность которого выполнена наклонной в сторонудвижения металла,с примыкающими к нему подающим и сливным каналами, сообщающимися с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, о т л и ч а ю - щ а я с я .тем, что, с целью повышения надежности установки и удобства ее эксплуатации, днище закреплено своим основанием на опорных рамах, содержащих стойки, и снабжено размещенным между ними, выступающим ниже основания днища кожухом, подающий и сливной каналы выполнены в кожухе днища и соединены между собой циркуляционным каналом, которыйсоедйнев.1 с выполненными с ним на одном уровне сифонными и дополнительными леточными каналами и размещен вместе с ними в корпусе кожуха, в котором расположены также каналы для подвода газа в подающий канал и копипьники, верхняя граница сливного копильника расположена на уровне дна подающего копильника и на расстоянии от сифонных каналов, равном 0,12-0,85 высоты подающего канала.1 109 З 7Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной непрерывной циркуляционной вакуумной обработке жидкого металла.Известна установка для циркуляционного вакуумирования жидкого металла, которая содержит вакуумную камеру,.соединенную с вакуумными насосами. В нижней части камера имеетвсасывающий и сливной патрубки. К вса.10сывающему патрубку подсоединен подводгаза. Описанная вакуумная камера своими патрубками погружается ниже уров"ня,шлака, в разливочный ковш с металлом При создании разрежения металл 15поднимается по патрубкам в доннуючасть камеры. Затем подают аргон вовсасывающий патрубок через пористыйогнеупор. Пузыри газа, поднимаясь,инжектируют в камеру новые порции 20металла. Избыток металла по сливномупатрубку стекает обратно в ковш. Создается непрерывная циркуляция металла из ковша в .вакуум-камеру и обратно. Эта установка дает довольно высо- р 5 кое качество процесса дегазации металла 1.1 .Однако установка не обеспечивает непрерывность процесса дегазации изза необходимости периодической замень 1 ковшей, В ней очень тяжелые усло" вия службы огнеупорных футеровок, особенно во всасывающем и сливном патрубках, внешняя поверхность которых при погружении в ковш окружена35 жидким металлом. Внутренняя поверх" ность также контактирует с расплавом. футеровка быстро выходит из строя, что снижает надежность установки. Установка требует периодического перемещения и поэтому снабжена или специальными шарнирными устройствами для вакуум-провода, которые весьма ненадежно работают в условиях запыленности металлургического производства, или металлорукавами, которые также ненадежны и имеют практически небольшой срок службы, кроме того, происходит нарушение уплотнений, появляются трещины. В результате может11 1150 происходить натекание внешнеи сре- Фды и снижение вакуума, что ухудшит показатели процесса вакуумирования, Подвод транспортирующего аргона осуществляется с помощью кольцевой по 55 ристой огнеупорной вставки во внутренней футеровке всасывающего патрубка. Эта вставка размещается на 100- 400 мм выше уровня металла в ковше. 12 2Такое расположение затрудняет доступк подводящему газовому патрубку,ухудшает условия его эксплуатациив процессе вакуумирования.Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является установка длявакуумирования жидкого металла впотоке, содержащая вакуумную камеру,днище, верхняя часть которого размещена в вакуумной камере и имеет вцентральной части порог, верхняяповерхность которого выполнена наклонной в сторону движения металла,с примыкающими к нему подающим исливным каналами, сообщающимися сподающим и сливным копнльниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами длявакуумной камеры. Для слива остаточного металла в установке предусмотрено приспособление для поворота еекраном. Удаление остаточного металла может производиться также путемсбивания (разламывания) порожка между сливным каналом и сливным копильником. Для запуска установки каналымежду, стенками камеры и днищем закупоривают пробками из алюминия илидругого металла, чтобы создать вакуум и залить металл. Толщина слоя жидкого металла на поверхности порогазависит от уровня металла в подающем копильнике. Вакуум-камера закрывается крышкой и имеет отсоединяющийся вакуум-провод. Известная установка обеспечивает непрерывность процесса дегазации и его стационарность 2Однако в известной установке футеровка стен вакуумной камеры, омываемая с двух сторон жидким металлом, работает в очень тяжелых условиях, а значит, может быстро изнашиваться, что снижает надежность работы установки.,Заливка металла в подающий копильннк не образует гидравлического затвора для вакуумной камеры. Для соз" дания герметичности вакуум-камеры в установке предусмотрены металлические пробки. Создать пробками герметичное соединение внутри установки очень сложно, поэтому возможны не- плотности и вследствие этого "натекание" внешней среды в камеру,.что снижает надежность ее работы. Кроме тогб, в известной установке не предусмотрено свободного доступа к по3 1093 дщу, сливному, сифонным , что ухудшает условия ее эксплуатации. Удаление остаточного металла из установки путем поворота днища с помощью специальных приспособлений не является лоложительным, так как перемещение связано с разъемом установки, нарушением уплотнений, контактом.с внешней средой, настылеобразованием, Все это снижает надежность установки и удобство ее эксплу 1 О атации.Целью изобретения является повышение надежности установки и удобства ее эксплуатации.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 с примыкающими к нему подающим и сливным каналами, сообщающимися с подающим и сливным копильниками посредством сифонных каналов, служащих гидравлическими затворами для вакуумной камеры, днище закрепле-. но своим основанием, на опорных рамах, содержащих стойки, и снабжено разме- ЗО щенным между ними, выступающим ниже основания днища кожухом, подающий и сливной каналы выполнены в кожухе днища и соединены между собой циркуляционным каналом, который соединен З 5 с выполненными с ним на одном уровне сифонными и дополнительными леточными каналами и размещен вместе с ними в корпусе кожуха, в котором расположены также каналы для подвода газа в 40 подающий канал и копильники, верхняя граница сливного копильника расположена на уровне дна подающего копильника и на расстоянии.от сифонных каналов, равном 0,12-0,85 высоты подающего канала. Благодаря тому, что кожух размещен между стойками опорных рам и смещен ниже основания днища, к нему обеспе чен свободный доступ со всех сторон.4 так как в основном все каналы - сифонные циркуляционные, дополнитель 1ные леточные каналы, а также копильники расположены именно в корпусе ко,.55 жуха, это облегчает их обслуживание,. повышает удобство эксплуатации, что увеличивает надежность установки. 712 4Такое расположение особенно существенно для газовыхканалов, к которым газ подводится через газовые сопла.Выполнение газовых каналов в корпусе .кожуха предопределяет воэможность расположения сопел ниже основания днища, т.е. не в футеровке, что значительно улучшает их обслуживание, повышает удобство эксплуатации, а также обеспечивает более оптимальные условия их работы, так как они не подвергаются сильному нагреву от футеровки, а имеют воздушное охлаждение. Кроме того, наличие кожуха, площадь поперечного сечения которого значительно меньше площади основания днища, позволяет улучшить компоновку чстройства. Иначе днище должно быпо бы быть очень большим по объему, громоздким дорогостоящим (из-за большой стоимости футеровки).Выполнение подающего и сливного каналов в корпусе днища значительно улучшает условия работы огнеупоров в установке.В предлагаемой установке отсутствуют поверхности, омываемые жидким металлом с двух сторон, а следовательно, находящиеся в тяжелых эксплуатационныхусловиях. В данном случае жидкий металл контактирует только с внутренними поверхностями каналов и копильников, т.е. улучшаются условия работы футеровки, что очень существенно влияет.на срок ее службы и на надежность работы установки.Расположение верхней границы слив- ного копильника на уровне дна подающего копильника, а также наличиециркуляционного канала, соединяющего сифонные каналы, позволяет обеспечить надежный гидрозатвор вакуумной камеры, Причем граница жидкого металла, создающего гидрозатвор, для повышения его надежности должна проходить в подающем и сливном канале на расстоянии от сифонных каналов, равном 0,12-0,85 от высоты подающего канала. Нижний предел 0,12 обусловлентем, что жидкий металл должен закрывать газовые каналы для педачи газа,т.е. быть выше уровня их расположения. Известно, что именно при отношенин высоты жидкого металла (равной высоте расположения дна подающего копильника) к высоте подающегоканала, равном 0,12, наблюдается наи"более стабильная работа газлифта.Если снизить этот уровень, газлифт5 1093 может работать неустойчиво, а также увеличится количество подаваемогогаза. Одновременно снижение границы(менее 0,12) уменьшает надежность , гидрозатвора, что сказывается на5надежности работы всей установки,Верхняя граница расположения жидкого металла в подающем канале (дна подающего копильника) могла бы быть расположена на высоту подающего канала,10 но тогда газлифт работал бы не совсем качественно: образовался бы фонтан брызг и он был бы невысоким, Происходило бы слабое смешивание газа (пузырей) с металлом, т,е. как бы "вдогон- нку . Поэтому опытным путем найден уровень 0,85 высоты подающего канала, обеспечивающий надежный газлифт, который работает устойчиво и качественно. Это повышает надежность работы установки.При таком расположении каналов жидкий металл, заливаемый в подающий копильник, заполняет сначала сифонные каналы (соединенные циркуляционным каналом) и сливной копильник, заходя в подающий и сливной каналы, образуя надежный гидравлический затвор и обеспечивая герметичность вакуумной камеры. Уровень металла в подающем30 копильнике не влияет на надежностьзатвора.Благодаря тому, что установкаснабжена дополнительными леточнымиканалами, которые выполнены на одномуровне с сифонными каналами (т.е. насамом нижнем уровне нахождения жидкого металла в установке), создаетсявозможность быстро и надежно удалитьостаточный металл, предотвратитьнастылеобразование в каналах. Нет40необходимости поворачивать установку,т.е. обеспечивается ее стационарность,неподвижность, что значительно повышает надежность работы ее соедине 45ний, уплотнений и т.д.На фиг. 1 изображена установка,общий вид; на фиг. 2 - разрез А-Ана фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Б-Бна фиг,Установка для вакуумирования жидкого металла в потоке включает вакуумную камеру 1, днище 2, изготовленное из огнеупоров. Верхняя часть днища 2 размещена в вакуумной камере 1и выполнена в виде чаши со ступенчатыми стенками 3 и дном-порогом 4в центральной части. Верхняя поверхность порога 4 выполнена также сту 712 Ьпенчатой и наклонной в сторону движения металла. В корпусе днища 2 выполнены подающий 5 и сливной 6 каналы, примыкающие к порогу 4. Основание 7 днища 2 опирается на опорныерамы 8, содержащие стойки 9.Днище 2 в нижней части имеет кожух 10, выступающий ниже основания 7 днища 2, которьй размещен между стойками 9 опорных рам 8. Подающий канал 5 сообщается с подающим копильником 1 1 посредством сифонного канала 12. Копильник 11 снабжен горелкой 13 и закрыт крышкой 14. К нему подсоединен подающий лоток 15. К подающему каналу 5 подведены два направленных навстречу друг другу газовых канала 16, выполненных на одном уровне. Каналы 16, служащие для подачи газа, расположены в корпусе кожуха 10 и соединены с соплами 17, которые размещены ниже основания 7 днища 2. Попающий канал 5 расширяется кверху.Сливной канал 6 сообщается со сливным копильником 18 через сифонный канал 19. Копильник 18 имеет горелку 20 и соединен с выходным каналом 21.Сливной 6 и подающий 5 каналы соединены между собой циркуляционным каналом 22, сечение которого меньше, чем сечение сифонных каналов 12 и,19 (20-407 от площади поперечного сечения сифонных каналов). Сифонные каналы 12 и 19 соединены с дополнительными леточными каналами 23, которые закрыты керамическими пробками 24 и водоохлаждаемыми плитами 25, Сифонные каналы 12 и 19, выполненный между ними циркуляционный канал 22 и дополнительные леточные каналы 23 расположены на одном уровне в корпусе кожуха 10. Сливной 18 и подающий 11 копильники выполнены также в корпусе кожуха 10, причем верхняя граница сливного копильника 18 расположена на уровне дна подающего копильника 11.Вакуумная камера 1 имеет горелку 26 и соединена вакуум-проводом 27 с вакуумными насосами (не показаны).Установка для вакуумирования жидкого металла работает следующим образом.Вначале вакуумную камеру 1 разогревают с помощью горелки 26. Затем жидкий металл от действующего металлургического агрегата (не показан)подают через наклонный лоток 15 в подающий когильник 11. Для поддержания температуры жидкого металла в копильнике 11 включают горелку 13. Из копильника 11 жидкий металл по сифон-ному каналу 12 дводится к подающему каналу 5, заполняя его до уровня металла в коиильнике 11, затем он через циркуляционный канал 22 подается в сливной канал 6 и через сифон ный канал 19 - в сливной копильник 18 до выходного канала 21, который расположен на уровне дна подающего копильника 11. Температуру жидкого металла в сливном копильнике 18 15 поддерживают с помощью горелки 20В сливном канале 6 жидкий металл поднимается также до уровня металла в подающем копильнике 11. Образуется надежний гидравлический затвор для 20 вакуумной камеры 1.После этого включают вакуум-насосы и затем газовые сопла 17, которые через газовые каналы 16 подают газ в подающий канал 5. Струи газа, на правленные на одном уровне навстречу друг другу, попадая в расплав, разбивают его на струи. Газовые пузыри, расширяясь, устремляются вверх, увлекая жидкий металл по подающему кана- Зп лу 5. Столб жидкого металла поднимается также за счет создания вакуума в вакуумной камере 1. Вырываясь иэ подающего канала 5, поток жидкого металла фонтанирует в вакуумной ка мере 1. Образование пузырей газа вподающем канале 5 и затем разбрызгивание его при фонтанировании увеличи" вает поверхность раздела металл - гаэ, что благоприятствует про цессу 4 б . дегазации. Брызги жидкого металла попадают на стенки вакуумной камеры 1 и стека- ют по ступенчатым стенкам 3 в чашу 4 днища 2 и по верхней ступенчатой поверхности порога 4 в сливной канал 6, Обтекая ступеньки стенок 3 и порога 4, жидкий металл растекается тонким слоем, разбивается на струйки, улучшая дегазацию. При определенном гидростатическом давлении в сливном канале 6 металл выдавпивается через сифонный канал 19 в копильник 18, Иэ сливного копильника 18 дегаэированный жидкий металл выдают через выходной канал 21. Часть металла через циркуляционный канал 22 возвращается в подающий канал 5 на повторную дегазацию.Разогрев металла в сифонных каналах 12 и 1.9, а также в циркуляционном канале 22 производят через леточные каналы 23; в которых предварительно прожигают керамические пробки 24. Слив остаточного металла из установки также осуществляют через каналы 23. Обслуживать каналы 23 и сопла 17 легко и удобно вследствие наличия свободного доступа к ним меж" ду стойками 9 опорных рам 8.Технико-экономические показатели эффективности установки РН для вакуумирования жидкого металла, опускаемой в ковш с металлом, и предлагаемой установки сведены в таблицу.Преимуществами предлагаемой установки по сравнению с установкой Р Н являются ее стационарность, обеспечивающая непрерывный процесс дегазации, а также более надежную работу уплотнений, соединений (с вакуум- проводом, например, с подводом газа и т.д.), наличие в установке кожуха, благодаря которому уменьшаются габариты и вес установки в 2 раза, количество огнеупоров, а следовательно, достигается снижение стоимости. Повышение удобства эксплуатации эа счет свободного доступа к каналам (для подачи газа, леточным) позволяет обеспечить постоянный контроль эа состоянием каналов, футеровки, повышает надежность установки. Надежность установки возрастает за счет обеспечения гарантированного герметичного гидрозатвора и улучшения условий ее работы. В предлагаемой установке,с кроме того, значительно улучшены условия работы огнеупоров, которые теперь омываются жидким металлом только с внутренней поверхности каналов.109712 10 Установка ЙН Показатели Предлагаемая установка е. Улучшены Не обеспечена 100 120-150 15-190 20-170 диаметр кожухаВес, 7 Условия работы огнеупоров Условия вакуумированияСтационарность Срок межремонтной эксплуатации, % Скорость циркуляции жидкогометалла, т/мин Неудовлетворительные(контакт с двухсторон)Прерывный процесс НепрерывныйпроцессОбеспечена1093712о б-Б Фиг Составитель А.ЩербаковРедактор Н.Егорова Техред О.Неце Корректор О.Тиг аказ 3379/2 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,П ая, 4 ИИПИ Го по МосквТираж 540 Подписно ударственного комитета СССР елам изобретений и открытий , Ж, Раушская наб., д. 4/5