ЗАГЛУШКА ДЛЯ ЛЕТКИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2004 года по МПК F27D3/15 C21C5/46 

Изобретение относится к сталеплавильным печам типа "опрокидывающегося конвертера", т.е. конвертера, который можно наклонять для слива из него расплавленного металла через летку. Изобретение относится, в частности, к заглушке, предназначенной для летки сталеплавильной печи и имеющей увеличенную головку, из которой вниз выступает ножка, размещаемая в летке.

Обычно оператору, обслуживающему печь, необходимо точно знать, в какой момент через летку начнет или уже начал вытекать плавающий на поверхности расплавленной стали шлак, чтобы вовремя остановить слив стали из печи. Обычно с этой целью для отсечки шлака во избежание его слива из печи совместно со сталью используют пробку или заглушку (иногда называемую "поплавком"), удельный вес которой меньше удельного веса стали, но больше удельного веса шлака и которая поэтому как бы "плавает" на границе раздела расплавленной стали и шлака. Подобная заглушка имеет снизу ножку, которая свободно размещается в летке. Заглушка имеет также головку большего по сравнению с ее ножкой диаметра, которая (головка) по мере слива стали и снижения ее уровня и соответственно по мере приближения слоя шлака к летке постепенно опускается в положение, в котором она по меньшей мере частично перекрывает отверстие летки. Иными словами, заглушка по мере того, как она, опускаясь, постепенно перекрывает летку или входит в нее, существенно уменьшает расход проходящего через летку потока материала. Благодаря этому из конвертера можно слить большую часть еще остающейся в нем расплавленной стали, давая ей вытекать до тех пор, пока в летку не начнет поступать шлак, после чего оператор может повернуть конвертер обратно в исходное положение для удержания в нем остатка шлака.

Однако по мере вытекания расплавленной стали из печи ее поток приходит в круговое движение, т.е. завихряется, с образованием на входе в летку своего рода воронки, в которую вместе с еще остающейся в печи расплавленной сталью может затягиваться и плавающий на ее поверхности шлак. Для решения подобной проблемы, т.е. для предотвращения завихрения потока расплавленного металла при его сливе из печи, в заявке DE 19821981 А1 была предложена заглушка указанного в начале описания типа, на ножке которой предусмотрено несколько проходящих в ее продольном направлении ребер. Хотя подобные продольные ребра и предотвращают завихрение потока сливаемой из печи расплавленной стали, придавая ему ламинарный характер движения, тем не менее не исключают возможности попадания некоторого количества шлака в летку с поверхности расплавленной стали. Еще один недостаток подобной заглушки состоит в том, что при ее использовании невозможно удалить из летки шлак, уже, возможно, попавший в нее вместе с потоком расплавленной стали.

Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такую заглушку для летки сталеплавильной печи, которая более эффективно предотвращала бы попадание шлака в летку при сливе из печи расплавленного металла.

Для решения указанной задачи в изобретении предлагается заглушка для летки сталеплавильной печи, имеющая увеличенную головку, из которой вниз выступает ножка, размещаемая в летке, при этом верхняя и/или нижняя поверхность головки заглушки и/или ножки заглушки покрыта слоем или оболочкой из реакционноспособного материала, представляющего собой углеродсодержащее вещество, или реакционноспособный металл, или их комбинацию, и испаряющегося либо вступающего в реакцию с жидкой сталью при температуре ее плавления с образованием в жидкой стали пузырьков или завихрений, предотвращающих недопустимое загрязнение стали шлаком.

При создании изобретения неожиданно было установлено, что если к головке или ножке заглушки присоединить или внедрить в нее реакционноспособный материал, такой как углеродсодержащее вещество (например, дерево или картон), или реакционноспособный металл (например, алюминий) либо одновременно и углеродсодержащее вещество, и реакционноспособный металл, то в результате взаимодействия такого реакционноспособного материала с расплавленной сталью будет происходить выделение газов, что в свою очередь приведет к образованию пузырьков в жидком металле или к возникновению в нем направленных вверх вихревых потоков вокруг заглушки и в летке. Следствием подобного эффекта является диспергирование шлака вблизи летки. Благодаря такому диспергированию шлака и тем самым его принудительному выталкиванию вверх снижается вероятность его затягивания в образующуюся на входе в летку воронку и его попадания в ковш. Поскольку назначение заглушки заключается в уменьшении количества шлака, попадающего через летку в ковш, предлагаемое в изобретении решение позволяет повысить эффективность заглушки при выполнении ею предусмотренной для нее функции.

В соответствии с одним из вариантов реакционноспособный материал, приводящий к созданию рассмотренного выше эффекта, предпочтительно добавлять к головке или ножке заглушки в процессе ее изготовления и таким путем внедрять в эту головку или ножку заглушки.

Под "реакционноспособным материалом" в контексте настоящего изобретения подразумевается металл, который, как указано выше, способен испаряться или вступать в реакцию с жидкой сталью при температуре ее плавления с образованием в жидкой стали пузырьков или завихрений, предотвращающих недопустимое загрязнение стали шлаком. В качестве реакционноспособного металла при этом предпочтительно использовать алюминий или магний. В качестве же углеродосодержащего вещества предпочтительно использовать материал, выбранный из группы, включающей бумагу, картон и дерево.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж, изображенная на котором заглушка летки показана в вертикальном разрезе.

Заглушка (см. чертеж) имеет металлический стержень 1, который проходит через ее керамическую фасонную головку 2 и далее через керамическую цилиндрическую ножку 3 заглушки. В рабочем состоянии при выпуске расплавленной стали ножка 3 располагается в летке конвертера. По мере снижения уровня расплавленной стали (на поверхности которой плавает слой шлака) и приближения к летке головка 2 заглушки уменьшает проходное сечение летки, препятствуя попаданию в нее шлака. Вместе с тем на входе в летку поток расплавленной стали завихряется, образуя воронку, в которую может затягиваться шлак, который в этом случае попадет в летку. Подобный нежелательный эффект можно, как более подробно описано ниже, значительно ослабить, заключив ножку 3 заглушки в оболочку 4 из углеродосодержащего вещества или реакционноспособного материала (основное назначение которого состоит в том, чтобы при взаимодействии со сталью образовывать пузырьки, всплывающие через сталь и слой шлака). Дополнительно или альтернативно этому слой указанного материала можно также предусмотреть на нижней поверхности 5 головки 2 заглушки (на границе раздела расплава стали и шлака). С верхней стороны 7 заглушки (в основном окруженной шлаком) также можно предусмотреть блок или насадку 6 из приемлемого реакционноспособного материала.

Картон представляет собой многослойную бумагу, т.е. органический материал. Бумагу обычно изготавливают из целлюлозы, представляющей собой полисахарид. Это вещество отвечает общей формуле C_n(H₂O)m. Не основываясь на какой-либо теории, полагают, что при температуре расплавленной стали/шлака целлюлоза экзотермически распадается на несколько веществ, преимущественно на углерод (С), воду (Н₂О), монооксид углерода (СО) и диоксид углерода (СО₂). При этом углерод высвобождается в твердом виде и адсорбируется сталью/шлаком. В отличие от этого СО, СО₂ и Н₂О выделяются в газообразном виде. Пузырьки таких выделяющихся при распаде целлюлозы газов, поднимаясь вдоль ножки заглушки, создают в стали восходящие потоки. Подобный эффект сопровождается перемещением жидкого материала к его поверхности, т.е. в противоположную от заглушки сторону, и тем самым принудительным вытеснением шлака из зоны, примыкающей к летке. При этом предполагается, что подобный эффект способно создавать большинство углеродосодержащих веществ.

Вместо углеродосодержащих веществ или в дополнение к ним можно использовать и иные реакционноспособные материалы. В качестве примера таких реакционноспособных материалов можно назвать такие металлы, как алюминий или магний. В этом случае такой металл будет непосредственно реагировать с кислородом, присутствующим в шлаке и стали в растворенном в них виде. Подобная реакция является бурной экзотермической реакцией, сопровождающейся испарением металла, приводящим к образованию в стали значительной турбулентности и восходящих потоков.

Несмотря на то, что в каждом из рассмотренных выше случаев протекают различные химические реакции, тем не менее все они приводят к достижению одного и того же результата, проявляющегося в образовании в стали восходящих потоков, принудительно вытесняющих шлак из примыкающей к летке зоны.

Изобретение относится к черной металлургии. Заглушка для летки сталеплавильной печи имеет увеличенную головку и ножку. Верхняя и/или нижняя поверхность головки и/или ножки заглушки покрыта слоем или оболочкой из реакционноспособного материала в виде углеродсодержащего вещества, или реакционноспособного металла, или их комбинации. Реакционноспособный материал испаряется или вступает в реакцию с жидкой сталью при температуре ее плавления, что приводит к образованию в стали пузырьков и завихрений, которые удаляют шлак из области летки. В качестве углеродсодержащего вещества можно использовать бумагу, дерево или картон, а в качестве реакционноспособного металла - алюминий или магний. Технический результат - предотвращение загрязнения металла неметаллическими включениями. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Заглушка для летки сталеплавильной печи, имеющая увеличенную головку, из которой вниз выступает ножка, размещаемая в летке, отличающаяся тем, что верхняя и/или нижняя поверхность головки заглушки и/или ножки заглушки покрыта слоем или оболочкой из реакционноспособного материала, представляющего собой углеродсодержащее вещество, или реакционноспособный металл, либо их комбинацию и испаряющегося или вступающего в реакцию с жидкой сталью при температуре ее плавления с образованием в жидкой стали пузырьков или завихрений, предотвращающих недопустимое загрязнение стали шлаком.2. Заглушка по п.1, отличающаяся тем, что реакционноспособный материал добавлен к головке или ножке заглушки в процессе ее изготовления и таким путем внедрен в головку или ножку заглушки.3. Заглушка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что реакционноспособным металлом является алюминий или магний.4. Заглушка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что углеродсодержащее вещество выбрано из группы, включающей бумагу, картон и дерево.