ПЛАВИЛЬНО-РАФИНИРОВОЧНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 1999 года по МПК F27B19/00 C21C5/56 

Предлагаемое устройство относится к области металлургии.

Из уровня техники известны конструкции агрегатов для производства металлопродукции, служащие каждый по отдельности для расплавления металла, его рафинирования и подготовки к разливке [1]. Недостатками отдельно расположенных агрегатов являются большие потери тепла, возникающие при передаче металла из одного агрегата в другой, и возможность потерь самого металла вследствие его окисления. Эти недостатки частично устранены при создании комплексов, содержащих последовательно и близко расположенные агрегаты, передача металла между которыми осуществляется без больших тепловых потерь [2].

Дополнительная экономия энергозатрат достигается размещением отдельных устройств различного функционального назначения в одном теплоизолирующем кожухе. Сами устройства могут быть разделены перегородками или порогами [3]. Однако упомянутые выше решения не предусматривают установки в плавильно-рафинировочных агрегатах кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), что приводит к необходимости передачи полученного металла в твердом или расплавленном состоянии на литейный передел, где возможно получение заготовок, пригодных для обработки металлов давлением.

Наиболее близко по совокупности признаков к предлагаемому устройству техническое решение [4], выбранное в качестве прототипа. Известное устройство включает плавильную, рафинировочную и раздаточную секции с крышками, соединенные металлопроводами и снабженные средствами загрузки сырых материалов, газо- и шлакоотвода, герметизации, создания повышенного и пониженного давления и нагрева, а также средство отвода расплава от раздаточной секции. В устройстве по прототипу секции расположены в отдельных корпусах, расположенных друг над другом, металлопроводы выполнены в виде втулок, соединяющих соседние секции. Благодаря наличию на выходе из раздаточной секции кристаллизатора в таком агрегате становится возможным получать заготовки непрерывного литья, а организация передачи металла по операциям в расплавленном состоянии позволяет избежать необходимости больших затрат энергии на его повторное расплавление. Однако такое конструктивное решение не позволяет надежно изолировать отдельные емкости различного функционального назначения друг от друга и создавать в каждой из них свои особые шлаковые и газовые режимы.

В предлагаемом техническом решении плавильная, рафинировочная и раздаточная секции расположены на одном уровне и снабжены единым подвижным теплоизолированным корпусом. Крышки рафинировочной и раздаточной секций выполнены прилегающими к секциям герметично, металлопроводы выполнены внутри разделяющих секции стенок в виде последовательно расположенных нижнего горизонтального, вертикального и верхнего горизонтального участков, причем нижний горизонтальный участок металлопровода соединяет предыдущую секцию с вертикальным участком металлопровода, а верхний горизонтальный участок металлопровода соединяет вертикальный участок с последующей секцией. Такое расположение участков позволяет надежно герметизировать соседние секции и организовать в каждой из них свой шлаковый и газовый режим.

Крышки секций выполнены стационарно установленными, а теплоизолированный корпус снабжен средствами вертикального и горизонтального перемещения. Такое конструктивное решение позволяет достичь высокой ремонтопригодности агрегата, поскольку облегчается доступ к футеровке и вспомогательным устройствам, размещенным в крышках агрегата.

Средство вертикального перемещения теплоизолированного корпуса выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма, снабженного приводом. Это позволяет вывести корпус из соединения с крышкой и при дальнейшем горизонтальном перемещении обеспечить доступ к футеровке и вспомогательным механизмам, установленным в крышках.

Средство горизонтального перемещения выполнено в виде приводных колесных пар, установленных с возможностью движения по направляющим, что позволяет переместить корпус без больших энергетических затрат.

Рафинировочная секция соединена с плавильной секцией каналом отвода отходящих газов с установленным в канале межсекционным клапаном. Наличие канала позволяет дожигать угарный газ в плавильной секции и получить дополнительный источник тепла при расплавлении металла. Наличие клапана позволяет разобщить атмосферы плавильной и рафинировочной секции при отсутствии в рафинировочной секции избыточного давления отходящих газов.

Рафинировочная секция снабжена электромагнитным перемешивателем металла. Это позволяет перемешивать металл и ускорять прохождение реакций.

Средство отвода расплава от раздаточной секции выполнено в виде горизонтальной машины непрерывного литья заготовок. Это позволяет повысить выход годного при производстве слитков.

На фиг. 1 представлен разрез предлагаемого устройства, на фиг.2 изображена кинематическая схема привода средства вертикального перемещения, на фиг.3 изображен межсекционный клапан.

Плавильно-рафинировочный агрегат (фиг. 1) содержит плавильную, рафинировочную и раздаточную секции 1, 2 и 3, расположенных на одном уровне в едином теплоизолированном корпусе 4, и закрытых крышками 5, 6 и 7, причем крышки 6 и 7 прилегают к секциям герметично. Секции соединены металлопроводами, выполненными внутри разделяющих секции стенок, имеющих последовательно расположенные нижний горизонтальный 8, вертикальный 9 и верхний горизонтальный 10 участки. При этом нижний горизонтальный участок 8 соединяет предыдущую плавильную секцию с вертикальным участком 9, а верхний горизонтальный участок 10 соединяет вертикальный участок 9 с последующей рафинировочной секцией.

Аналогично нижний горизонтальный участок 11 соединяет предыдущую рафинировочную секцию с вертикальным участком 12, а верхний горизонтальный участок 13 соединяет вертикальный участок 12 с последующей раздаточной секцией.

Крышки 5, 6 и 7 секций выполнены стационарно установленными, а теплоизолированный корпус 4 снабжен средствами вертикального и горизонтального перемещения.

Средство вертикального перемещения теплоизолированного корпуса 4 выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма 14 (фиг.2), снабженного приводом 15.

Средство горизонтального перемещения выполнено в виде колесных пар 16 (фиг.1), имеющих возможность качения по направляющим 17.

Рафинировочная секция 2 соединена с плавильной секцией 1 каналом 18 (фиг. 3) отвода угарного газа с установленным в канале на водоохлаждаемом седле межсекционным клапаном 19, содержащим затвор 20 с гидроприводом 21.

Рафинировочная секция 2 (фиг. 1) снабжена электромагнитным перемешивателем металла 22, размещенным под днищем секции.

Система создания повышенного и пониженного давления 23 позволяет организовать прокачку жидкого металла по каналам 24 и 25 в стенке раздаточной секции и передать этот металл через втулку 26 в водоохлаждаемый кристаллизатор 27 машины непрерывного литья заготовок. Вместо кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок может быть установлено иное средство отвода расплава, например, для литья в изложницы.

Агрегат работает следующим образом. Шихта в виде подогретого или неподогретого лома подается в плавильную секцию 1 через боковое загрузочное отверстие, примыкающее к крышке 5. В стационарной стадии плавки необходимый тепловой режим создается отъемными канальными индукционными единицами, стационарными газовыми горелками или плазмотронами (не показаны) и за счет сжигания угарного газа, получаемого в рафинировочной секции 2. Расплавленный металл подается по каналам 8, 9, 10 в рафинировочную секцию 2 при создании в последней достаточного вакуума от средства создания пониженного давления в виде вакуум-насоса, присоединенного к крышке 6. При отсутствии такого перепада давления ванны и атмосферы секций 1 и 2 разобщены из-за наличия жидкого металла в горизонтальном канале 8. Такое решение позволяет отказаться от применения специальных затворов, имеющих низкую стойкость и надежность, а благодаря размещению секций в едином корпусе 4 снижены до минимума тепловые потери.

В секции 2, при необходимости, из стали или чугуна выжигается углерод до заданного его содержания путем подачи воздуха или кислорода через крышку 6, а также через герметизируемые отверстия вводятся легирующие добавки и раскислители. При помощи электромагнитного поля перемешивателя 22 перемешивают металл для ускорения прохождения реакций. Выжигание углерода ведут до угарного газа, который отводят через канал 18 (фиг. 3) в рабочее пространство секции 1, для чего открывают межсекционный клапан 19 отведением затвора 20 с помощью привода 21.

После доведения металла до кондиционного состояния расплав передается по каналам 11, 12, 13 (фиг. 1) из секции 2 в секцию 3 созданием давления в секции 2 и вакуумирования секции 3, что возможно, поскольку имеется плотное соединение последней с крышкой 7. Система создания повышенного и пониженного давления 23 позволяет организовать прокачку жидкого металла по каналам 24 и 25 в стенке раздаточной секции и передать этот металл через втулку 26 в водоохлаждаемый кристаллизатор 27 машины непрерывного литья заготовок, как это пояснено в описании к изобретению [5].

Из всех секций накопившийся шлак откачивают подводимым через крышки шлакоотсосом при отсутствии в секциях режима вакуумирования.

Для перефутеровки секций включают привод 15 средства вертикального перемещения теплоизолированного корпуса 4 и с помощью шарнирно-рычажного механизма 14 (фиг. 2) опускают корпус 4 (фиг. 1) до соприкосновения колесных пар 16 с направляющими 17. Включают привод горизонтального перемещения и выдвигают корпус из-под крышек, обеспечивая доступ к элементам, закрепленным на крышках и футеровке.

Для более рациональной загрузки оборудования используют сменный корпус с упомянутыми выше элементами, подкатывают его под освободившиеся крышки, герметизируют и эксплуатируют, как это было описано выше.

Техническим результатом от применения предлагаемого устройства является возможность создания газовых и шлаковых режимов в каждой из секций агрегата независимо друг от друга при возможности передачи жидкого металла из одной секции в другую без тепловых потерь.

Источники информации
1. Металлургические печи/ В.М.Миткалинный, В.А.Кривандин, В.А.Морозов и др. М.: Металлургия, 1987. 384 с.

2. Патент СССР N 1743360. Установка для непрерывного получения стали и способ непрерывного производства стали. МКИ C 21 B 13/14, заявл. 12.08.86, опубл. в БИ N 23, 1992.

3. А. с. СССР N 1592342. Устройство для непрерывной обработки металла и шлака реагентами. МКИ C 21 C 1/00, БИ N 34, 1990.

4. Шалимов А.Г., Янке Д., Кашин В.И. Перспективные направления научного поиска в черной металлургии. Труды международной конференции "Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке" М.: 6-10 июня 1994 г.: Металлургия, 1994, с.11-18.

5. А. с. СССР N 1109243. Способ горизонтальной непрерывной разливки металлов и установка для его осуществления. /Е.А. Коршунов, А.Н. Кузнецов, М. Б. Оводенко и др., N 2849403/22-02, заявл. 20.12.79, опубл. 23.12.79, БИ N 31.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к конструкции плавильно-рафинированных агрегатов. Агрегат содержит плавильную, рафинировочную и раздаточную секции с крышками, соединенные металлопроводами (МП) и снабженные средствами загрузки сырых материалов, газо- и шлакоотвода, герметизации, создания повышенного и пониженного давления и нагрева, а также средством отвода расплава от раздаточной секции. Плавильная, рафинировочная и раздаточная секции расположены на одном уровне и снабжены единым подвижным теплоизолированным корпусом. Крышки рафинировочной и раздаточной секций выполнены прилегающими к секциям герметично. МП выполнены внутри разделяющих секции стенок в виде последовательно расположенных нижнего горизонтального, вертикального и верхнего горизонтального участков. Нижний горизонтальный участок МП соединяет предыдущую секцию с вертикальным участком МП. Верхний горизонтальный участок МП соединяет вертикальный участок МП с последующей секцией. Крышки секций могут быть выполнены стационарно установленными. Корпус предпочтительно снабжен средствами вертикального и горизонтального перемещения, выполненными в виде шарнирно-рычажного механизма и приводных колесных пар соответственно. Рафинировочная секция соединена с плавильной секцией каналом отвода отходящих газов с установленным в нем межсекционным клапаном и снабжена электромагнитным перемешивателем металла. Предусмотрен отвод расплава от раздаточной секции на ГМНЛЗ. Техническим результатом является возможность создания газовых и шлаковых режимов в каждой из камер агрегата независимо друг от друга при возможности передачи жидкого металла из одной камеры в другую без тепловых потерь. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Плавильно-рафинировочный агрегат, содержащий плавильную, рафинировочную и раздаточную секции с крышками, соединенные металлопроводами и снабженные средствами загрузки сырых материалов, газо- и шлакоотвода, герметизации, создания повышенного и пониженного давления и нагрева, а также средством отвода расплава от раздаточной секции, отличающийся тем, что плавильная, рафинировочная и раздаточная секции расположены на одном уровне и снабжены единым подвижным теплоизолированным корпусом, крышки рафинировочной и раздаточной секции выполнены прилегающими к секциям герметично, металлопроводы выполнены внутри разделяющих секций стенок в виде последовательно расположенных нижнего горизонтального, вертикального и верхнего горизонтального участков, причем нижний горизонтальный участок металлопровода соединяет предыдущую секцию с вертикальным участком металлопровода, а верхний горизонтальный участок металлопровода - вертикальный участок металлопровода с последующей секцией. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что крышки секций выполнены стационарно установленными, а теплоизолированный корпус снабжен средствами вертикального и горизонтального перемещения. 3. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что средство вертикального перемещения теплоизолированного корпуса выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма, снабженного приводом. 4. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что средство горизонтального перемещения выполнено в виде приводных колесных пар, установленных с возможностью движения по направляющим. 5. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что рафинировочная секция соединена с плавильной секцией каналом отвода отходящих газов с установленным в нем межсекционным клапаном. 6. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что рафинировочная секция снабжена электромагнитным перемешивателем металла. 7. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что средство отвода расплава от раздаточной секции выполнено в виде горизонтальной машины непрерывного литья заготовок.