Устройство для вакуумирования металла в струе Советский патент 1984 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к внепс.чно обработке стали в черной металлургии и может быть использовано в процессах струйного вакуумирования.

Известно устройство для струйно1го вакуумирования, содержащее вакуум-камеру (кессон), в котором расжлолагается изложница или ковш. На крыпже вакуум-камеры устанавливается промежуточная емкость, при этом обеспечивается полная герметичность соединения. В камере перед вакуумированием предварительно создается разрежение с помощью вакуумных насосов. Вакуумирование осуществляется поднятием стопора над отверстием разливочного стакана, установленного в дне промежуточной емкости. Поднятие стопора осуществляется с помощью механизма вертикального подъема, позволяющего регулировать истечение металла из емкости. Во время заполнения емкости металлом стопор плотно закрывает отверстие разливочного стакана, после достижения металлом определенного уровня 6 емкости поднимают стопор, происходит истечение металла в вакуумное пространство, где он и дегазирует. Отходящие газы, вьоделяющиеся из металла, откачиваются вакуумными насосами 11.

Недостатком этого устройства ,хвляется то, что при таком способе вакуумирования используется лишь действие вакуума и не используются все потенциальные возможности воздействия на струю металла до попада ния ее в пространство вакуум-камеры. Поскольку активность процесса дегазации определяется поверхностью контакта фаз газ-петалл, то структура потока жидкого металла из разливочного отверстия имеет важное значение в процессе вакуумирования, а его степень дегазации определяется наличием источников активной дегазации, которыми являются газовые пузыри, зарождающиеся как в самой струе, так и на стенках разливочного стакана. При струйном вакуумировании в подобном устройстве не обеспечивается полной дисперсной струи, которая и определяет недостаточную степень дегазации вакуумируемого металла.

Наиболее близким к предла -аемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вакуумирования металла в струе, содержащее вакуум-камеру, промежуточную емкость, разливочный стакан, и стопор с механизмом:вертикального перемещения С2 .

Избыточное давление над поверхностью металла в емкости может меняться в пределах 2-6 атм, при этом

разливку металла ведут путем подъема стопора на высоту равную 1-15 диаметрам проходного сечения разливочного стакана в соответствии с иэбыточным давлением. При этих условиях истечение металла происходит в кавитационном режиме вследствие увеличения скорости истечения. На внутренних стенках канала разливочного стаQ кана вследствие кавитации образуются газовые пузырьки, которые увеличивают поверхность контакта фаз газметалл, что способствует увеличению выхода отходящих газов при дегаза Ции металла. Но металл дегазирует неполностью, а лишь частично, поскольку газовые пузырьки образуются лишь на поверхности потока и не оказывают подобного действия на внутреннюю структуру потока.

0 Недостатком известного устройства является сложность управления при эксплуатации, поскольку регулирование высотой подъема стопора в соответствии с избыточным давлением

5 над поверхностью металла, равного 26 атм, является по времени недостаточно оперативным. Для создания активной кавитации необходимо повышать давление над поверхностью ме0 талла, но это связано с трудностями в обеспечении герметизации механизма вертикального подъема стопора из-за высокой температуры внутри промежуточной емкости. Сложность конструк5 ЦИИ, недостаточно гибкое регулирование избыточным давлением внутри емкости в соответствии с высотой подъе ма стопора, образование газовых пузырьков лишь на внешней поверхности

Q потока не позволяет достичь полной дегазации вакуумируемого металла.

Цель изобретения - повышение качества металла.

.Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для

вакуумирования металла в струе, содержащем вакуум-камеру, промежуточную емкость, разливочный стакан и стопор с механизмом вертикального перемещения, стопор в нижней части

0 снабжен конусообразной насадкой, расположенной соосно внутри разливочного стакана, причем отношение длины конусной насадки к длине стакана составляет 3:1.

5, Благодаря введению дополнительной насадки создаются благоприятные условия для активной кавитации струи, возникающей на наружной поверхности конуса. того, вве0 дение конуса оказывает на струю

действие, усиливающее турбулентность потока металла за счет возникновения кавитационных пузырей внутри потока, что еще в большей степени

с разрушает струю металла, т.е.усиливает ее диспергирование, а это приводит к значительному повышению степени дегазации вакуумируемого металла.

Соотношение для длины конусной насадки выбрано экспериментально. Оно позволяет полностью открывать проходное сечение канала разливочного стакана при подъеме стопора на 1/3 длины конусной насадки. При это поверхность этоп части насадки, находящаяся над разливочным стаканом, не теряет способности участвовать в кавитационном процессе зарождения газовых пузырьков, а остальная часть насадки остается в наиболее активной зоне зарождения пузырьков внутри канала и начального участка струи, выходящей из разливочного канала . Присутствие нижней части насадки внутри начального участка струи, находящегося в paзpeжeннqм пространстве вакуум-камеры, имеет особенно важное значение, поскольку в условиях вакуума действие насадки наиболее эффективно. Как показали эксперименты, увеличение части насадки, выступающей в струю из разливочного стакана, более чем на длину разливочного канала нецелесообразно из-за ее отгорания в процессе разливки.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство,общий вид; на фиг.2 разрез А-Л на фиг. 1; на фиг. 3 графики выхода отходя1-1их газов по времени.

Устройство состоит из вакуум-камеры 1, на ее крышке установлена промежуточная емкость 2, в нижней части которой установлен разливочный стакан 3, стопор 4, перекрывающий канал в разливочном стакане 3. Механизм вертикального подъема 5 соединен со стопором посредством которого осуществляется подъем или опускание стопора в отверстие разливочного стакана 3. Стопор 4 имеет в нижней части насадку 6 в виде конуса, р асположенного внутри канала разливочного стакана 3 . Расходомер 7 контролирует расход откачиваемых газов и установлен в вакуумопроводе 8.

Устройство работает следующим образом..

Промежуточную емкость 2, установленную, на крышке вакуум-камеры 1, при соблюдении условия гермётичности соединения заполняют металлом из разливочного ковша. Стопор 4 при этом плотно закрывает проходной канал разливочного стакана 3. При f достижении металлом определенного уровня в промежуточной емкости 2 поднимают стопор 4 с помощью механизма вертикального подъема 5, при этом конус остается внутри канала стакана 3. Тогда в нижней части промежуточной емкости 2 в зоне конуса насадки 6 истечение металла происходит в контакте с его поверхностью, которая является источником зарождения газовых пузырей. Поскольку

5 эта поверхность находится внутри потока, то зарождакидиеся газовые пузыри оказывают рыхлящее действие на поток, вследствие этого увеличивается его турбулентность, приводящая

0 к значительной дисперсности движущегося потока металла. Кроме того, с увеличением турбулентности потока в зоне канала разливочного с акана также усиливается действие зарожде5 ния кавитационных пузырей на стенках самого канала.;. Все это приводит к увеличению дисперсности потока металла в целом из отверстия, усиливающее интенсивность дегазации,бла0 одаря увеличению контактной площади фаз газ-металл, что приводит к повыиенному выходу отходящих газе.

На фиг. 3 иллюстрируется выход отходящих газов во времени при ва5 куумировании с конусной насадкой кривая У, без конусной насадки « кривая 10. Кривая 11 показывает выход отходящих газов при соотношении длины насадки к длине канала 2:1. Из

Q сравнения кривых видно, что при вакуумировании в струе с конусной иасадкой 3:1 выход отходящих газовпревышает объем удаляемых газов по сравнению с прототипом на 50%, а при вакуумировании со стопором с насад5 кой 2:1 (кривая 11) выход газов увеличивается по сравнению с прототипом лишь на 25%.

Использование данного устройства по сравнению с существующим.увеличивает выход отходящих газов на 50-60% за счет увеличения диспергирования струи металла в проходном отверстии разливочного стакана, исключает операцию создания избыточного давления в промежуточной емкости, т.е. упрощает процесс вакуумирования.

ог

0.6 0,tt5 0,3 0.15

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМИРОВА НИЯ МЕТАЛЛА В СТРУЕ, содержащее вакуум-камеру промежуточну емкость, разливочный стакан и стопор с механизмом вертикального перемещения, отличающееся тем, что, с целью повьшения качества металла, стопор в нижней части снабпен конусообразной насадкой, расположенной соосно внутри разливочного стакана, причем отношение длины насадки к длине стакана составляет 5

.2 tt 6 в . № 12 t6 f3 20 Фт.З