СПОСОБ И ФОРСУНКА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПАРОВ Российский патент 2017 года по МПК C21B7/14 

Изобретение относится к способу подавления образования железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера для железосодержащего расплавленного металла с помощью снега из углекислоты (СО₂).

В железосодержащих расплавах, например, таких как передельного чугуна, серого чугуна или стали, на поверхности расплава в контакте с атмосферой образуется то, что известно как «бурый дым». Этот бурый дым по большей части состоит из оксида железа. Железо в расплаве реагирует с (атмосферным) кислородом и выделяется с поверхности расплавленного чугуна на молекулярном уровне в форме паров. Поскольку эта очень тонкодисперсная пыль может легко попасть в организм при вдыхании и не только засоряет легкие, но и частично абсорбируется в кровотоке, предпринимались попытки уже на ранней стадии откачивать бурый дым, например, с помощью всасывающего вытяжного оборудования.

Для многих процессов, которые требуют большого производственного пространства или даже выполняются вне помещений, применение всасывающего вытяжного оборудования не может быть осуществлено целесообразным путем или даже в техническом плане, по меньшей мере в отношении стоимости и габаритов оборудования.

Для этих целей оказалось полезным вытеснение атмосферного кислорода в зоне поверхности расплава с помощью инертных газов, например, таких как азот (N₂) и/или диоксид углерода (СО₂), как известно, например, из патентного документа DE 39 04 415.

В конвертерах передельный чушковый чугун и железосодержащий скрап преобразуют в расплавленную сталь с использованием верхнего кислородного дутья, чтобы окислить избыточный углерод. Во время работы конвертер представляет собой контейнер, который открыт сверху, тем не менее в достаточной мере блокирован с помощью всасывающего вытяжного камина, чтобы объем газа, соответствующий объему подаваемого кислорода, полностью откачивался через всасывающий вытяжной камин. Одновременно, благодаря относительно малому и четко определенному объему удаляемых всасываемых газов, очень эффективно удаляются всасыванием пары оксида железа, которые также частично возникают. Однако, когда конвертер заполняют или опорожняют, этот резервуар поворачивают из-под всасывающего вытяжного камина так, что, как минимум, достаточное всасывающее извлечение больше не может быть обеспечено.

В результате постоянно ужесточающихся ограничительных условий, например, таких как в Германии: предписанных законом нормативных документов, касающихся отработавших газов и пыли согласно Федеральному Закону против загрязнения окружающей среды, необходимо откачивать возникающий бурый дым.

Как правило, в сталеплавильной промышленности применяются крупные и дорогостоящие установки, которые эксплуатируются в течение длительных периодов времени, чтобы они были рентабельными. В прошлом такие установки становились даже более крупногабаритными, например, для того, чтобы повысить эффективность использования энергии и экономическую эффективность, хотя размер заводского корпуса обычно, если возможно, не изменялся из соображений стоимости и доступного пространства. От всасывающего вытяжного оборудования для всего заводского корпуса зачастую отказывались, не только по причинам высоких затрат на монтаж, но также вследствие ограниченного доступного места.

Исходя из этого, настоящее изобретение нацелено на преодоление, по меньшей мере частично, известных недостатков прототипа. В частности, представлены способ и устройство, с помощью которых может быть достигнуто подавление железосодержащих паров в компактном и экономичном исполнении в плане как затрат на монтаж, так и эксплуатационных расходов.

Эта цель достигнута с помощью способа и установки для подавления образования железосодержащих паров, и форсунки для получения по существу плоской струи снега из СО₂, как определено в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты исполнения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно настоящему изобретению предложен способ подавления образования железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера для железосодержащего расплавленного металла с помощью снега из СО₂, причем струю снега из СО₂ подают с помощью форсунки, рассеивающей снег из СО₂ по существу плоской струей, на поверхность железосодержащего потока, который разливают в контейнер или из контейнера.

В прошлом полагали, что железосодержащие пары образуются главным образом в результате замещения атмосферного кислорода. Кроме того, предполагалось, что охлаждение поверхности железосодержащего потока эффективно снижает скорость реакции. Однако в связи с настоящим изобретением было обнаружено, что эти эффекты представляют собой не более чем малозначительные явления, но не являются обоснованием того, почему подавляется образование железосодержащих паров. Вместо этого, нанесением снега из СО₂ на поверхность железосодержащего потока может быть предотвращено возникновение термоконвективного уноса. Поскольку железосодержащий расплав имеет очень высокую температуру, термоконвективный унос возникает вследствие подъема нагретого воздуха, подобно эффекту дымовой трубы. В результате этого движения нагретого воздуха вверх увлекаются частицы оксида железа или молекулы оксида железа, которые возникли. Этот эффект обусловливает то, что парциальное давление парообразного оксида железа вблизи поверхности всегда является предельно низким. Вследствие постоянно повторяющегося стехиометрического дисбаланса вблизи поверхности все время вновь и вновь инициируется образование новых частиц оксида железа или молекул оксида железа. Поэтому является весьма эффективным предотвращение термоконвективного уноса и тем самым поддержание парциального давления оксида железа у поверхности железосодержащего расплава на высоком уровне или же создание стехиометрического равновесия вблизи поверхности.

Струю снега из СО₂ предпочтительно наносят на поверхность таким образом, чтобы сократить термоконвективный унос.

Для этой цели в особенности подходит снег из СО₂. С одной стороны, поверхность эффективно охлаждается компонентами сухого льда, или, кроме того, в результате возгонки сухого льда значительно сокращается количество кислорода вблизи поверхности железосодержащего расплава. Остаточный термоконвективный унос в значительной мере предотвращается твердыми компонентами снега из СО₂ (сухого льда) благодаря относительно высокому удельному весу в сочетании с хорошим сцеплением между «кристаллами снега». Благодаря этому эффекту можно наносить на поверхность железосодержащего потока лишь очень малые количества снега из СО₂. Поэтому эксплуатационные расходы на оборудование для снега из СО₂ заметно снижаются по сравнению с используемым в настоящее время оборудованием. Затем снег из СО₂ испаряется в форме газа и поэтому почти не оказывает какого-нибудь (вредного) влияния на состав железосодержащего расплава.

Для получения такой экономичной струи снега из СО₂ используют форсунку, которая дает факел распыла по существу плоской формы. То, что главным образом достигается с помощью этой форсунки, создающей факел распыла по существу плоской формы, так это нанесение тонкого (когерентного) слоя снега из СО₂ на поверхность железосодержащего потока. Термин «по существу плоский» главным образом имеет отношение к тому факту, что струя снега из СО₂ создается с большей шириной, чем ее высота (или толщина), в частности, во много раз большей, чем ее высота. Железосодержащий поток, разливаемый в контейнер или из контейнера для железосодержащего расплавленного металла, имеет поверхность, которая находится в контакте с атмосферой по всей площади окружности, или элементом окружности в единицу времени разливаемого потока. Снег из СО₂ может быть нанесен на всю эту поверхность железосодержащего потока. Поскольку было найдено, что критически важным для подавления железосодержащих паров являются не вытеснение кислорода или сокращение температуры поверхности, но, скорее, предотвращение термоконвективного уноса, нанесение снега из СО₂ может быть ограничено теми участками поверхности, которые представляют по меньшей мере не направленную вниз нормаль. На участках поверхности с направленной вниз нормалью заметный термоконвективный унос не возникает, и поэтому парциальное давление частиц оксида железа или молекул оксида железа вблизи этих участков поверхности является настолько высоким, что можно наблюдать лишь пренебрежимо малое образование дыма. Это значит, что боковые и нижние участки железосодержащего потока могут быть оставлены открытыми к атмосфере без того, чтобы это приводило к чрезмерному образованию частиц оксида железа или молекул оксида железа. Тем самым достигается дополнительное снижение расхода снега из СО₂ без усиления образования железосодержащих паров.

Такой контейнер для железосодержащего расплавленного металла может представлять собой конвертер, доменную печь, транспортный ковш для передельного чугуна или тому подобные. Железосодержащие металлы предпочтительно представляют собой передельный чугун или сталь. Однако железосодержащие металлы, помимо всего прочего, характеризуются тем, что концентрация железа в них является такой, что на поверхности железосодержащего расплавленного металла в контакте с атмосферой создается парциальное давление оксида железа, достаточное для образования дыма. В особенности предпочтительно способ согласно изобретению может быть использован во время заполнения или опорожнения конвертеров с железосодержащими расплавами, например, такими как передельный чугун или сталь, поскольку в этих процессах железосодержащие пары образуются в значительной степени.

В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения способа согласно изобретению, форсунку, создающую факел распыла по существу плоской формы, позиционируют на расстоянии по меньшей мере 1 м, в частности, по меньшей мере 3 м, от контейнера, предпочтительно с помощью направляющего устройства.

Железосодержащие расплавы обычно имеют низкую вязкость. Это ведет к исключительно высокой скорости течения вследствие высокого удельного веса. Поэтому разливаемый железосодержащий поток не только испускает много теплоты, но также, поскольку нельзя полностью предотвратить разбрызгивание расплава, создает опасность для персонала вблизи железосодержащего потока. Кроме того, чрезмерное нанесение охлаждающего средства может вести к резкому испарению охлаждающего средства и, следовательно, также к усиленному образованию брызг. Поэтому для повышения безопасности форсунка может быть опосредованно выведена в свое положение с помощью направляющего устройства. На безопасном расстоянии по меньшей мере 1 м, предпочтительно по меньшей мере 3 м, форсункой можно управлять механическим путем с использованием направляющего кронштейна. Форсунка также может быть установлена над потоком металла и переведена в рабочее положение с помощью механизированного приводного устройства с дистанционным управлением. Предпочтительно, чтобы форсунка всегда была непосредственно видна оператору и чтобы она в любой момент могла быть выведена из опасной зоны на безопасное расстояние для защиты ее от повреждения. Кроме того, также является предпочтительным создание такого диапазона перемещения форсунки в опасной зоне железосодержащего потока, чтобы ее можно было использовать в качестве огнетушителя в случае непредвиденных аварийных ситуаций. Если выдерживается расстояние всего 1 м, работник (оператор), который позиционирует форсунку или управляет ею, должен быть надежно отгорожен защитным экраном.

В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения способа согласно изобретению регистрируют температуру поверхности железосодержащего потока, и количество подаваемого снега из СО₂ корректируют согласно определенной температуре.

Чтобы свести к минимуму износ, не создавать препятствий течению железосодержащего потока и избежать разбрызгивания расплава, предпочтительно, в частности, использовать датчики бесконтактного измерения температуры. Они включают, например, тепловизионную камеру, которая преобразует тепловое излучение в видимое цветное изображение или автоматически используемые данные измерений, и делает возможным определение температуры поверхности. Температура также может быть определена в местах поблизости от потока. Также возможно введение измерительного наконечника высокотемпературного резистивного датчика в поток. Корректирование количества подаваемого снега из СО₂ может, с одной стороны, основываться на практическом опыте оператора, и/или, с другой стороны, автоматически управляться непосредственно или косвенно на основе сохраненных в памяти характеристических значений.

В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения способа согласно изобретению железосодержащий поток имеет ширину, и струя снега из СО₂ полностью покрывает указанную ширину.

Таким образом, ширина струи снега из СО₂ может определяться как (а) расстоянием между железосодержащим потоком и форсункой, создающей факел распыла по существу плоской формы, так и (b) веерообразной формой сопла указанной форсунки. Ширина струи снега из СО₂ также может быть постоянной на протяжении дистанции от железосодержащего разливаемого потока. В особенности предпочтительно, чтобы струя снега из СО₂ покрывала железосодержащий поток снегом из СО₂ по всей его ширине, без необходимости для этой цели перемещения форсунки после ее начального позиционирования. Это в особенности является предпочтительным, когда железосодержащий поток, при нормальной технологической операции, требует количества снега из СО₂, которое является постоянным по всей ширине поверхности.

В одном дополнительном предпочтительном варианте способа согласно изобретению струю снега из СО₂ подают с величиной расхода потока менее 500 килограммов СО₂ в минуту, в частности менее 200 килограммов СО₂ в минуту.

Чтобы поддерживать эксплуатационные расходы на оборудование для снега из СО₂ на низком уровне, для цели исполнения способа должно использоваться наименьшее возможное количество СО₂. Это также необходимо в отношении сертификатов на выбросы СО₂, которыми уже сейчас нельзя пренебрегать в расчете будущих финансовых издержек сталеплавильной промышленности. Объемы промышленного газа обычно проектируют согласно стандарту DIN (Германский Промышленный Стандарт) 1945. Согласно этому стандарту количество промышленного газа определяется при давлении 1 бар (0,1 МПа), температуре 20ºС и 0%-ной относительной влажности. Дополнительное общеупотребительное обозначение соответствует стандарту DIN 1343, согласно которому количество промышленного газа определяется при давлении 1013,25 гПа (гектопаскалей) и температуре 273,15 К (Кельвин). Количество используемого СО₂ зависит, в частности, от температуры железосодержащего потока, и, кроме того, только линейно, от объема железосодержащего потока, поскольку для способа является значимой только ширина поверхности. Следовательно, в отличие от ситуации, когда используют только всасывающее вытяжное оборудование, объем разливаемого расплавленного металла может быть надлежащим образом доведен до максимума. Расход СО₂ также пропорционален продолжительности операции разливки.

Изобретение также относится к форсунке для создания струи снега из СО₂ по существу плоской формы для подавления образования железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера, причем форсунка имеет впускной канал и выпускной канал, расположенные на расстоянии друг от друга вдоль оси выпускного канала, причем ось выпускного канала ориентирована перпендикулярно вертикальной оси и поперечной оси, причем форсунка сужается вдоль вертикальной оси в сторону выпускного канала до высоты выпускного канала, и расширяется вдоль поперечной оси в сторону выпускного канала до ширины выпускного канала.

В отношении этой форсунки, которая предназначена для описанного выше способа, термин «по существу плоский» также означает, что толщина (или высота) струи снега из СО₂ является заметно меньшей, чем ширина. В частности, отношение толщины к ширине варьирует в диапазоне от 0,01 до 0,8, предпочтительно от 0,05 до 0,5, в особенности предпочтительно от 0,08 до 0,1. В частности, это значит, что создаваемая струя снега из СО₂ покрывает по меньшей мере часть поверхности потока на обширном участке, и это либо зависит, либо не зависит от расстояния от форсунки до поверхности железосодержащего потока. Более конкретно, это означает, что создается струя снега из СО₂, которая после выхода из форсунки либо дополнительно веерообразно расширяется, либо имеет постоянную ширину. В первом случае степень покрытия поверхности железосодержащего потока может быть задана и может варьировать при изменении расстояния от форсунки до потока. В последнем случае степень покрытия остается (практически) одинаковой независимо от расстояния.

В особенности предпочтительным является покрытие такого участка поверхности, который представляет нормаль к поверхности, имеющую компонент вектора, который направлен противоположно направлению силы тяжести, и каковая поверхность тем самым, например, ориентирована по существу горизонтально. Этот участок поверхности является доминирующим в отношении термоконвективного уноса; поскольку только воздух, с учетом его положения, свободно поднимается, будучи нагретым. Вследствие инерции (нагретый) воздух, находящийся под железосодержащим потоком, в частности, остается ниже железосодержащего потока в достаточной степени, чтобы не создавать здесь термоконвективный унос.

После выхода из форсунки струя снега из СО₂ главным образом состоит из сухого льда и холодного газообразного СО₂, со смесевым соотношением около 1 к 1, и только с незначительными количествами жидкого СО₂. Определение «снег» обусловлено тем фактом, что сухой лед присутствует в виде многочисленных мелких кристаллов, находящихся на расстоянии друг от друга. Таким образом, он приобретает беловатый цвет в результате преломления света точно таким же путем, как в снеге из воды. В отличие от спрессованного в блоки твердого вещества с низкой пористостью такая структура снега обусловливает большую площадь поверхности, которая способствует изменению агрегатного состояния от твердой до газообразной фазы (сублимации) без перехода через жидкостную фазу, так что для охлаждения также может быть использована энтальпия сублимации. Тем самым достигается хорошая охлаждающая способность. Кроме того, снегообразная форма сухого льда формирует сцепленную массу, которая эффективно экранирует поверхность железосодержащего потока от окружающей среды, более конкретно, от атмосферы. Более того, через эту снежную массу только с трудом могут проникать поднимающиеся газы, и в еще меньшей степени она может увлекаться вверх этими газами. Таким образом, в отличие от применения газообразных или сжиженных инертных газов является достаточным слой снега такой толщины, которой как раз хватает для необходимого внутреннего сцепления.

«Заполнение или опорожнение» контейнера более конкретно имеют отношение к состоянию, в котором всасывающая вентиляция контейнера более не способна в достаточной степени удалять железосодержащие пары засасыванием в результате поворотного перемещения контейнера. В частности, они также относятся к состоянию, в котором железосодержащий расплав в форме потока открыт в окружающую среду, более конкретно, в атмосферу.

Во впускной канал форсунки вводят жидкий СО₂. Должно быть создано пространство, которое является подходящим для резкого расширения жидкого СО₂ и тем самым образования сухого льда. Выпускной канал форсунки должен быть конфигурирован так, чтобы по существу плоская и широкая струя снега из СО₂ выходила из выпускного канала с достаточной скоростью, чтобы по существу плоская струя снега из СО₂ сталкивалась с поверхностью потока металла на расстоянии от выпускного канала форсунки, будучи в надлежащей форме. Конструкция между впускным каналом и выпускным каналом должна быть такой, чтобы снег из СО₂, генерированный у впускного канала, транспортировался к выпускному каналу предпочтительно с постоянной скоростью и с постоянным составом. Расстояние между впускным каналом и выпускным каналом вдоль основного направления перемещения снега из СО₂ (оси выпускного канала) должно быть рассчитано в зависимости от ширины сопла и скорости. Вертикальная ось и поперечная ось должны пониматься, в частности, согласно соответствующей системе координат, которая является фиксированной относительно форсунки. Сужение и расширение в сторону выпускного канала, в частности, может быть выбрано так, чтобы площадь сечения была постоянной вдоль оси выпускного канала на всем расстоянии от впускного канала и соответствовала площади, образованной выпускным каналом, соответственно высоте выпускного канала и ширине выпускного канала. Тем самым давление снега из СО₂ в среднем остается постоянным. Однако сужение и расширение также может быть таким, что конечный состав и распределение снега из СО₂ являются фиксированными только на участке выпускного канала, или непосредственно вблизи выпускного канала снаружи форсунки.

В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения форсунки согласно изобретению жидкий СО₂ может нагнетаться в форсунку в область впускного канала форсунки вдоль вертикальной оси.

Тем самым, благодаря геометрической форме форсунки, как описанной выше, достигается резкое падение давления жидкого СО₂ вследствие созданного пониженного давления СО₂, протекающего в сторону выпускного канала. Кроме того, этим путем СО₂ распределяется особенно равномерно и обеспечивает однородность по существу плоской струи снега из СО₂.

В одной дополнительной предпочтительной форме форсунки согласно изобретению ширина выпускного канала соответствует расстоянию между впускным каналом и выпускным каналом. При этих пространственных пропорциях получается особенно однородная струя снега из СО₂ благодаря хорошему выравниванию давления. Кроме того, благодаря этим пропорциям устанавливается оптимальный размер зерен снега, поскольку он определяется временем пребывания и агломерированием частиц СО₂ в треугольной снеговой форсунке. В частности, благодаря геометрической форме форсунки первоначально тонкодисперсные частицы СО₂ сталкиваются между собой и связываются в более крупные хлопья, которые затем ускоряются потоком газа из газообразного СО₂ и затем перемещаются дальше, чем это происходит в случае предшествующих форсунок.

В одной дополнительной предпочтительной форме форсунки согласно изобретению приемный канал для СО₂ сужается на всем протяжении участка впускного канала форсунки.

Приемный канал для СО₂ предназначен выполнять роль переходника между форсункой и системой подачи СО₂ в жидкой или газообразной форме, чтобы при поступлении СО₂ во впускной канал подвергать его воздействию повышенного давления, чтобы обеспечивать то, что он находится в жидкой форме. Кроме того, в частности, этим гарантируется, что постоянная струя снега из СО₂ может быть получена даже в случае колебаний давления в питающем трубопроводе. В частности, участок впускного канала представляет собой участок, на котором такое низкое давление доминирует в результате эффекта увлечения вытекающим наружу СО₂ таким образом, что может быть создана очень высокая скорость сухого льда.

Изобретение также включает установку, включающую контейнер для железосодержащего расплавленного металла и форсунку согласно изобретению, находящуюся на расстоянии от контейнера, причем установка, в частности, приспособлена для осуществления способа согласно изобретению. Кроме того, установка включает устройства управления форсункой для позиционирования форсунки и для регулирования количества снега из СО₂, причем указанные устройства управления размещены снаружи зоны заливки. Форсунка является подвижной или передвижной и может быть введена в зону разливки, например, с помощью передвижного управляемого кронштейна, для чего указанный кронштейн может быть оснащен термостойким устройством для формирования изображений.

Контейнер для железосодержащего металла, например конвертер, традиционно имеет грушевидную форму и в нормальном рабочем состоянии накрыт всасывающим вытяжным камином. При заполнении или опорожнении контейнер может быть повернут вперед из-под всасывающего вытяжного камина. Зона заливки определяется дистанцией поворота контейнера и направлением течения потока. Во время технологической операции эту область, которая основывается на температурах и на расстоянии разлета брызг из железосодержащего потока, предпочтительно делают видимой с помощью разметки на полу или ограждений. Устройства управления форсункой смонтированы либо вблизи устройств управления поворотом контейнера, либо в некотором другом положении, из которого обеспечиваются быстрое вмешательство и хороший обзор для оператора. Передвижной регулируемый кронштейн может представлять собой либо устройство, обычно присутствующее на кранах, либо еще один механический кронштейн или роботизированную руку, предназначенную специально для этой цели. В этом случае важно, чтобы форсунка была под постоянным и достаточным контролем со стороны оператора. Термостойкое устройство для формирования изображений предпочтительно представляет собой тепловизионную камеру, которая позволяет оператору определять требуемое количество снега из СО₂. Однако также может быть использовано любое измерительное устройство, детектирующее температуру вокруг потока или погруженное в него. Последнее также может обеспечить возможность прямого регулирования количества снега из СО₂. Устройство формирования изображений в любом случае должно быть размещено так, чтобы оно захватывало достаточную площадь поверхности железосодержащего потока, чтобы выполнять надежное регулирование процесса и тем самым гарантированно сокращать образование железосодержащих паров. В частности, этим подразумевается то, что те участки поверхности потока, которые обусловливают образование железосодержащих паров, находятся в поле зрения устройства формирования изображений. Кроме того, наблюдение может быть ограничено теми участками поверхности, которые уже позволили сделать выводы относительно общего образования железосодержащих паров.

Изобретение и технические основы более подробно разъяснены ниже с помощью фигур. Фигуры показывают в особенности предпочтительные примерные варианты исполнения, хотя изобретение ими не ограничивается. Фигуры являются схематическими, и идентичные компоненты обозначены одинаковыми кодовыми номерами позиций.

Фиг.1 показывает вид сверху примерного варианта исполнения форсунки согласно изобретению,

Фиг.2 показывает форсунку согласно изобретению в разрезе,

Фиг.3 показывает повернутый контейнер во время заполнения и форсунку согласно изобретению во время работы,

Фиг.4 показывает повернутый контейнер во время заполнения в виде спереди и слой снега из СО₂ на железосодержащем потоке.

На Фиг.1 показан вид сверху форсунки 1 согласно изобретению. Форсунка 1 имеет впускной канал 3 и выпускной канал 4 для СО₂ (диоксида углерода), которые находятся на расстоянии 5 друг от друга по направлению оси 6 выпускного канала. Во время работы жидкий СО₂ может быть подведен через впускной участок 11 на впускной канал 3. На Фиг.1 также показан приемный канал 12, который сужается в сторону впускного участка 11. Кроме того, показана поперечная ось 8, по направлению которой форсунка 1 расширяется от впускного канала 3 в сторону выпускного канала 4 вдоль оси 6 выпускного канала вплоть до ширины 10 выпускного канала.

На Фиг.2 форсунка 1 согласно изобретению показана в разрезе. В этом изображении можно видеть переход от приемного канала 12 впускного участка 11 у впускного канала 3 вдоль вертикальной оси 7. Кроме того, можно видеть сужение форсунки 1 вдоль вертикальной оси 7 по направлению к выпускному каналу 4 от впускного канала 3 вдоль оси 6 выпускного канала вплоть до высоты 9 выпускного канала.

Фиг.3 схематически показывает вариант исполнения способа согласно изобретению. В этом случае форсунка 1 согласно изобретению показана сугубо схематически. Контейнер 2 находится в повернутом положении ниже всасывающего вытяжного камина 19. Ковш 18, будучи в наклонном положении, заливает железосодержащий поток 23 в контейнер 2. Область потока и область ковша 18 входят в зону 17 заливки, в которую протягивается кронштейн 13, оснащенный форсункой 1 и устройством 14 для формирования изображений. Струя 22 снега из СО₂ выходит из форсунки 1 и сталкивается с железосодержащим потоком 23 на участке выпускного отверстия контейнера 2. По другому направлению кронштейн 13 доходит до зоны 16 управления, из которой обеспечивается возможность управления форсункой 1 в зоне 17 разливки с помощью устройств управления форсункой, как схематически показано в форме джойстика 21. Кроме того, в зоне 16 управления размещен блок управления, например, в форме пульта 20 визуального отображения информации, который показывает оператору в зоне 16 управления данные, измеренные устройством 14 для формирования изображений в зоне 17 разливки. В этом случае кронштейн 13 может обеспечивать сугубо электронное соединение, механическое сопряжение, или, альтернативно, может представлять собой роботизированную руку.

На Фиг.4 на виде спереди можно различить наклоненный ковш 18 из зоны 17 разливки (не иллюстрирована), как иллюстрированный в Фиг.3. В этом случае форсунка 1 на кронштейне 13 показана символически. Здесь можно видеть, что форсунка 1 имеет ширину 15. В этой Фиг.4, как в Фиг.3, можно видеть, что вследствие поворота контейнера 2 всасывающий вытяжной камин 19 не способен полностью откачивать железосодержащие пары, которые образуются в ходе технологического процесса. Струя снега из СО₂ на железосодержащем потоке 23 (не иллюстрирован) символически показана в фрагментированном, соответственно неравномерном виде, что может быть отнесено на счет неоднородностей потока железосодержащего металла в отношении температуры и скорости течения. На Фиг.4 также нельзя видеть, достаточный ли слой снега из СО₂ нанесен на железосодержащий поток 23, чтобы сформировать защитный слой на не иллюстрированной поверхности расплавленного чугуна в контейнере 2. Возможны обе ситуации. Кроме того, процедура, подобная иллюстрированной операции заполнения, применима во время опорожнения контейнера 2.

Таким образом, изобретение, по меньшей мере частично, разрешает технические проблемы, в общих чертах намеченные в связи с прототипом. В частности, предложено устройство, которое позволяет экономически выгодно и в компактном исполнении подавлять образование железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера 2 с помощью уменьшенного количества снега из СО₂.

Список условных обозначений

1 Форсунка

2 Контейнер

3 Впускной канал

4 Выпускной канал

5 Расстояние

6 Ось выпускного канала

7 Вертикальная ось

8 Поперечная ось

9 Высота выпускного канала

10 Ширина выпускного канала

11 Впускной участок

12 Приемный канал

13 Кронштейн

14 Устройство для формирования изображений

15 Ширина

16 Зона управления

17 Зона разливки

18 Ковш

19 Всасывающий вытяжной камин

20 Пульт визуального отображения информации

21 Джойстик

22 Струя снега из СО₂

23 Разливаемый железосодержащий поток

Изобретение относится к области металлургии, в частности к подавлению образования железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера (2) для железосодержащего расплава с помощью снега из СО_2. Способ включает нанесение струи (22) снега из СО₂ с помощью форсунки (1), создающей факел распыла по существу плоской формы, на поверхность железосодержащего потока (23), который заливают в контейнер (2) или выливают из него. Устройство для осуществления способа содержит контейнер (2) для железосодержащего расплава, форсунку (1) для создания факела распыла СО₂ по существу плоской формы и устройства управления форсункой. Использование изобретения позволяет экономически выгодно и в компактном исполнении подавлять образование железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера с помощью уменьшенного количества снега из СО₂. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ подавления образования железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера для железосодержащего расплава с помощью снега из СО₂, отличающийся тем, что наносят струю (22) снега из СО₂ с помощью форсунки (1), создающей факел распыла по существу плоской формы, на поверхность железосодержащего потока (23), который заливают в контейнер (2) или выливают из него.

2. Способ по п. 1, в котором регистрируют температуру на поверхности железосодержащего потока (23) или в нем, при этом количество снега из СО₂, наносимого на железосодержащий поток (23), определяют в зависимости от определенной температуры.

3. Способ по п. 1, в котором на железосодержащий поток (23) струей (22) снега из СО₂ наносят менее 500 килограммов СО₂ в минуту, в частности менее 200 килограммов СО₂ в минуту.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором железосодержащий поток (23) имеет ширину (15), при этом струя (22) снега из СО₂ покрывает поток по ширине (15) полностью.

5. Способ по п. 1, в котором форсунку (1) позиционируют на расстоянии до контейнера (2) по меньшей мере 1 метр, в частности по меньшей мере 3 метра, с помощью направляющего устройства.

6. Способ по любому из пп. 1-3 или 5, в котором железосодержащий расплав выбирают из группы, состоящей из расплавленного передельного чугуна, расплавленного серого чугуна или расплавленной стали.

7. Способ по пп. 1, 3 или 5, в котором плоскую струю (22) снега из CO₂ формируют посредством форсунки (1), имеющей впускной канал (3) и выпускной канал (4), которые находятся на расстоянии (5) друг от друга вдоль оси (6) выпускного канала, причем ось (6) выпускного канала перпендикулярна вертикальной оси (7) и поперечной оси (8), причем форсунка (1) сужается вдоль вертикальной оси (7) в сторону выпускного канала (4) до высоты (9) выпускного канала и расширяется вдоль поперечной оси (8) в сторону выпускного канала (4) до ширины (10) выпускного канала.

8. Способ по п. 7, в котором форсунку (1) выполняют с возможностью нагнетания жидкого CO₂ в форсунку (1) во впускной участок (11) впускного канала (3) вдоль вертикальной оси (7).

9. Способ по п. 7, в котором ширина (10) выпускного канала форсунки соответствует расстоянию (5) между впускным каналом (3) и выпускным каналом (4).

10. Способ по п. 7, в котором форсунка включает приемный канал (12) для CO₂, который сужается на протяжении участка (11) впускного канала (3) форсунки (1).

11. Установка для подавления образования железосодержащих паров во время заполнения или опорожнения контейнера для железосодержащего расплава с помощью снега из CO₂ способом по одному из пп. 1-10, содержащая контейнер (2) для железосодержащего расплава, находящуюся на расстоянии от контейнера (2) форсунку (1), имеющую впускной канал (3) и выпускной канал (4), которые находятся на расстоянии (5) друг от друга вдоль оси (6) выпускного канала (4), причем ось (6) выпускного канала (4) перпендикулярна вертикальной оси (7) и поперечной оси (8), причем форсунка (1) выполнена сужающейся вдоль вертикальной оси (7) в сторону выпускного канала (4) до высоты (9) выпускного канала (4) и расширяющейся вдоль поперечной оси (8) в сторону выпускного канала (4) до ширины (10) выпускного канала, и зону (16) управления, содержащую устройства управления форсункой для позиционирования форсунки (1) и для регулирования количества снега из CO₂, размещенные вне зоны (17) разливки.

12. Установка по п. 11, которая содержит устройство для детектирования температуры на поверхности железосодержащего потока (23) или в потоке (23), заливаемом в контейнер (2) или выливаемом из него.

13. Установка по п. 12, в которой устройство для детектирования температуры содержит термостойкое устройство (14) для формирования изображений.

14. Установка по любому из пп. 11-13, в которой форсунка (1) выполнена с возможностью ввода в зону (17) разливки с помощью передвижного управляемого кронштейна (13), предпочтительно оснащенного термостойким устройством (14) для формирования изображений.

15. Установка по любому из пп. 11-13, в которой в качестве контейнера (2) используют конвертер для выплавки металлов, доменную печь или транспортный ковш.

16. Установка по п. 14, в которой в качестве контейнера (2) используют конвертер для выплавки металлов, доменную печь или транспортный ковш.

17. Установка по любому из пп. 11-13, в которой форсунка (1) выполнена с возможностью нагнетания жидкого CO₂ в форсунку (1) во впускной участок (11) впускного канала (3) вдоль вертикальной оси (7).

18. Установка по любому из пп. 11-13, в которой ширина (10) выпускного канала (4) форсунки соответствует расстоянию (5) между впускным каналом (3) и выпускным каналом (4).

19. Установка по любому из пп. 11-13, в которой форсунка содержит приемный канал (12) для CO₂, выполненный сужающимся на протяжении участка (11) впускного канала (3) форсунки (1).