КОНВЕРТЕР Российский патент 1995 года по МПК C21C7/00 C21C5/42 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для осуществления различных металлургических процессов в условиях повышенных ограничений по экономии ресурсов и защите окружающей среды.

Наиболее близким к предлагаемому конвертеру по конструктивной сущности и организации технологического процесса является известный конвертер, который содержит футерованную емкость, колокол (головку), введенный в эту емкость и герметично соединенный с ней, а также шлаковую летку, сообщенную с полостью головки, и металлопровод, расположенный в стенке головки выше шлаковой летки (а.с. СССР, N 1529348, кл. С 12 С 7/00).

Этот конвертер позволяет осуществлять непрерывный металлургический процесс в герметично закрытой емкости в условиях объемного противотока взаимодействующих фаз, использовать жидкую фазу (расплав) для фильтрации газообразной (дыма).

Однако в этом конвертере головка соединена с газоотводящим трактом своим верхним концом, а металлопровод расположен выше шлаковой летки, что приводит к интенсификации пылеобразования, усложняет конструкцию и условия эксплуатации пылеобразования, усложняет конструкцию и условия эксплуатации газоотводящего тракта, снижает эффективность работы утилизирующих тепло- и газоочистных устройств.

Цель изобретения - устранение недостатков известного конвертера, повышение степени очистки дыма от пыли и эффективности осуществляемого в конвертере процесса.

Цель достигается тем, что, в отличие от известного конвертера, содержащего футерованную емкость, головку, введенную в эту емкость и герметично соединенную с ней, а также шлаковую летку, сообщенную с полостью головки, металлопровод и газоотводящий тракт, соединенный с головкой, в предлагаемом конвертере полость головки сверху герметично закрыта крышкой, а газоотводящий тракт введен в полость головки через днище емкости, при этом верхний торец газоотводящего тракта расположен выше шлаковой летки, а снизу к газоотводящему тракту подсоединен шлаковик; металлопровод введен в зазор между головкой и газоотводящим трактом, ниже шлаковой летки.

На чертеже изображена схема предлагаемого конвертера, продольный разрез.

На футерованную емкость 1 установлена головка 2 с вертикальной сквозной полостью 3, которая сверху герметично закрыта огнеупорной (возможно с охлаждаемыми элементами конструкции) крышкой 4. Емкость и головка соединены между собой герметично и образуют кольцевую полость 5, являющуюся рабочим пространством конвертера, не заполняемым расплавом в процессе его работы. Шлаковая летка 6 сообщена с полостью 3 головки выше верхнего среза футерованной емкости. Возможен вариант конвертера с несколькими шлаковыми летками, расположенными на одном уровне. Газоотводящий тракт 7 проходит через днище емкости в полость головки. Этот тракт выполнен из огнеупорного материала, при этом его верхний торец расположен горизонтально и выше шлаковой летки 6. Это превышение должно исключать поступление жидкого шлака в газоотводящий тракт при любых возможных режимах работы конвертера (любой регулируемой интенсивности осуществляемого в нем процесса) и минимальной пропускной способности шлаковой летки. Нижним своим концом тракт 7 соединен со шлаковиком 8, расположенным под футерованной емкостью. Через проем 9 шлаковик сообщен с утилизирующим тепло устройством (рекуператором, регенератором или др.), системой газоочистки, вытяжным устройством. Поперечные размеры емкости, головки, газоотводящего тракта и шлаковика практически ничем не ограничены и выбираются из условия решаемой технологической задачи и конструктивной целесообразности. Для подачи в емкость 1 реагентов (газа, пылегазовой смеси) предусмотрены фурмы 10, которые могут быть установлены и в стенке емкости, в том числе и выше нижнего среза головки 2 (т.е. могут быть выполнены непогружными). Слив металла из конвертера производят через выпускной канал 11. Тепловая работа конвертера обеспечивается плазмотронами 12 (возможно и электродами или горелками, или одновременно несколькими различными нагревателями). Для подачи рафинируемого полупродукта в конвертер предусмотрен металлопровод 13, который введен через стенку головки 2 в зазор между трактом 7 и головкой ниже уровня шлаковой летки, что позволяет подавать металл под уровень шлака в этом зазоре. При необходимости для повышения продолжительности (эффективности) взаимодействия полупродукта со шлаком в условиях объемного противотока на стенках тракта и головки могут быть предусмотрены карнизы 14, способствующие диспергации струи металла в объеме шлака. Карнизы могут быть установлены по периметру соответствующей стенки горизонтально (в виде колец), по винтовой линии (непрерывной или ступенчатой) и т.п. Для перемещения металла по наклонно установленному карнизу на его верхнем торце может быть предусмотрена желобообразная выемка. Крышка 4 предназначена для осуществления строительно-монтажных или эксплуатационных работ и снабжена патрубком 15 для подачи газообразных, жидких или твердых реагентов в газоотводящий тракт и шлаковик (например, для нейтрализации токсичных компонентов дыма или с целью предотвращения образования монолита из оседающей в шлаковике пыли).

Для сообщения расплаву в конвертере вращательного движения в горизонтальной плоскости на нижнем торце головки 2 могут быть предусмотрены каналы. Конвертер оснащен запорной арматурой, измерительными и дозирующими устройствами, обеспечивающими контроль и регулирование осуществляемого процесса, а также исключающими неорганизованные выбросы продуктов этого процесса из конвертера.

Предлагаемый конвертер может работать в периодическом и непрерывном режимах.

В процессе, например, непрерывного рафинирования металла непрерывно подают рафинируемый полупродукт по металлопроводу 13 в зазор между головкой 2 и газоотводящим трактом 7, непрерывно выдают через выпускной канал 11 рафинированный металл. Одновременно через фурмы 10 и плазмотроны 12 в конвертер подают реагенты и энергоносители с расходом, обеспечивающим сообщение поступающему в конвертер полупродукту требуемого химсостава и температуры. Образующийся в процессе рафинирования полупродукта жидкий шлак и дым непрерывно поступают из рабочего пространства (полости 5) в полость 3 головки и движутся вверх в противотоке с поступающим в конвертер полупродуктом. Противоток взаимодействующих фаз способствует не только повышению эффективности тепло- и массообмена между этими фазами, но и более полному отделению от дыма содержащихся в нем твердых частиц (т.е. в рассматриваемых условиях расплавов в полости 3 головки работает как фильтрующая пена). Шлак самотеком удаляется через шлаковую летку 6, а дым, изменив направление движения на 180^о, по газоотводящему тракту поступает в шлаковик 8, поперечные размеры полости которого значительно превышают поперечные размеры полости тракта.

Таким образом подача полупродукта под уровень шлака, фильтрация дыма расплавом, изменение направления движения дыма на 180^о сразу после выхода его из расплава, совпадение направления движения дыма в газоотводящем тракте с вектором силы тяжести, резкое уменьшение скорости дыма в шлаковике и повторный поворот к проему 9 способствуют снижению пылесодержания дыма, т.е. более полной очистке его от пыли до поступления в утилизирующие тепло, газоочистные и др. устройства. Кроме того расположение газоотводящего тракта в емкости 1 и головке 2, непосредственный контакт этого тракта с футеровкой емкости снижают потери тепла дымом, способствуют повышению эффективности работы теплоутилизирующих устройств, снижению энергоемкости осуществляемого процесса.

Предлагаемый конвертер позволяет осуществлять различные варианты производства металла и сплавов из малоценного сырья, а также переработку шлаков и мелкодисперсных отходов производства, улавливаемых очистными устройствами. При этом в значительной степени уменьшить отрицательное влияние осуществляемого процесса на обслуживающий персонал и окружающую среду.

Использование: в металлургии, в конструкции конвертеров. Сущность изобретения: на футерованную емкость (Е) 1 установлена головка (Г) 2 со сквозной вертикальной полостью 3, которая сверху закрыта крышкой 4. Е и Г соединены между собой герметично и образуют кольцевую полость 5, не заполняемую в процессе работы конвертера расплавом. Шлаковая летка (ШЛ) 6 сообщена с полостью 3 выше верхнего среза Е. Газоотводящий тракт (ГТ) 7 введен в полость 3 через днище выше уровня, на котором расположена ШЛ 6. К тракту 7 снизу подсоединен шлаковик 8, сообщенный с устройством для утилизации тепла отходящего дыма, газоочисткой и др. через проем 9. В днище Е предусмотрены фурмы 10, а также выпускной канал 11. Тепловая работа конвертера обеспечивается плазмотронами 12 или/и др. нагревателями. Металлопровод 13, по которому подают в конвертер расплав, введен в зазор между Г и ГТ ниже ШЛ, т.е. под уровень расплава в этом зазоре. Конвертер оснащен запорной арматурой, контрольно-измерительными приборами и дозирующими устройствами, обеспечивающими контроль и регулирование осуществляемого процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. КОНВЕРТЕР, содержащий футерованную емкость, введенную в емкость и герметично соединенную с ней головку, сообщенную с полостью головки шлаковую ленту, металлопровод и газоотводящий тракт, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки дыма и эффективности процесса, он снабжен шлаковиком, а газоотводящий тракт введен в полость головки через днище емкости, при этом верхний срез газоотводящего тракта расположен выше шлаковой летки, а снизу к нему подсоединен шлаковик. 2. Конвертер по п.1, отличающийся тем, что металлопровод введен в зазор между головкой и газоотводящим трактом ниже шлаковой летки.