Устройство для рафинирования металла Советский патент 1990 года по МПК C21C1/02 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для перемешивания жидкого металла и обработки его различными как кусковыми, так и порошкообразными материалами.

Цель изобретения - уменьшение потерь тепла металлом и повышение стойкости футеровки патрубка.

На чертеже изображено предложенное устройство, общий вид.

Устройство состоит из двух покрытых теплоизоляцией бункеров 1 и 2. Бункер 1, герметично закрывающийся крышкой 3 предназначен для порошкообразных, а бункер 2 с крышкой 4 - для кусковых материалов. В нижней части бункеров 1 и 2 установлены теплоизолированные дозаторы 5 и 6 для порошкообразных и кусковых соответственно материалов. Например, в бункере 1 можно использовать лопастел

sj

00

3

ч

ной или винтовой дозатор, а в бунке- пе 2 - вибродозатор. Ниже дозирующих устройств расположена теплоизолированная воронка 7 для концентрации метериалов, поступающих из бункеров 1 и 2 в полость патрубка 8., который погружен в металл, находящийся в ста леразливочном ковше 9.

Погружной патрубок состоит из трех концентрически расположенных металлических труб 10 - 12 с футеровкой 13 образующих две соединенные в нижней части кольцевые полости 14 и 15- Наружная полость 14 соединена через коллектор 16 и впускной клапан 17 с трубопроводом 18 для подвода газа. Внутренняя полость 15 каналами 19 сообщается с плоскостью погружного патрубка 8,

Бункер 1 в нижней части имеет коллектор 20, соединенный с внутренней полостью воронки 7 и, следовательно, погружного патрубка 8. В верхней части бункера 1 выше уровня засыпки материалов расположен коллектор 21 с отверстием 22, соединенный трубами 23 с коллектором 20. Труба 24 соединяет коллектор 21 с выпускным клапаном 25.i

В бункере 2 выше уровня засыпки материалов имеются каналы 26, соединяющие полость бункера с коллектором 27,к которому присоединен выпускной клапан 28.

Выпускные клапаны 25 и 28 могут соединяться с атмосферой или с отсасывающей установкой (вакуумным насосом) .

Устройство работает следующим образом.

После загрузки бункеров 1 и 2 рафинирующими материалами бункеры герметично закрывают крышками 3 и 4 и вводят погружной патрубок 8 устройства в металл, находящийся в стале- разливочном ковше 9, на заданную глубину. При этом выпускные клапаны 25 и 28 открыты, чем обеспечивается равенство давлений внутри и снаружи погружного патрубка и, как следствие заполнение патрубка металлом до уровня, соответствующего уровню металла в сталеразливочном ковше с учетом толщины слоя шлака. Затем клапаны 25 и 28 закрывают и открывают клапан 17, благодаря чему нейтральный газ (аргон, азот) из трубопровода 18 поступает в коллектор 16, проходит

0

5

0

5

0

5

0

5

полости 14 и 15 и через каналы 19 попадает в полость погружного патрубка 8, повышая в нем давление. В результате этого металл из патрубка вытесняется, опускаясь до заданного уровня, находящегося выше нижнего среза патрубка. При прохождении через полости 14 и 15 газ, нагреваясь, охлаждает футеровку 13 патрубка, что приводит к повышению ее стойкости.

В полости патрубка 8 осуществляется дальнейший нагрев газа жидким металлом и футеровкой патрубка,имеющей температуру поверхности, близкую к температуре металла.

По достижении металлом в патрубке заданного нижнего уровня, соответствующего определенному давлению газа в полости патрубка, открывают выпускной клапан 25 или 28 либо оба одновременно, что определяется требованиями технологии рафинирования.

Клапан 25 открывают, если в металл необходимо ввести порошкообразные материалы, например науглероживающие добавки, шлакообразующие рафинирующие смеси и др. При этом нагретый в полости патрубка 8 газ, вытес- няясь металлом, через воронку 7, коллектор 20, трубы 23, коллектор 21, трубу 24 и клапан 25 поступает в атмосферу либо в отсасывающую установ - ку, применение которой позволяет увеличить скорость подъема металла в патрубке, т,е. повысить производительность устройства, а также дает возможность уменьшить глубину погружения патрубка в металл. Проходя по трубам 23. газ отдает им тепло, аккумулированное в погружном патрубке, нагревая тем самым порошкообразные материалы, находящиеся в бункере 1. При этом передача тепла материалу осуществляется через стенки труб, которые для уменьшения потерь тепла и ускорения теплопередачи выполняют из материалов с высокой теплопроводностью (сталь, медь и др„).

i

Температуры газов, покидающих бункер, и находящихся в нем материалов определяются при прочих равных условиях площадью поверхности труб, контактирующей с нагреваемыми материалами. Она должна обеспечивать приближение температуры газов перед выпускным клапаном к температуре окружающей среды, что, с одной стороны обусловливает минимальные потери тепла металлом, а с другой, позволяет не применять специальные теплообмен- ные устройства для охлаждения газов, например, водой перед их поступлением в клапан с целью создания условий для его нормальной работы и повышения стойкости.

Через отверстие 22 в колекторе 21 газ заполняет пространство над материалами в бункере 1. Это обеспечивае равенство давлений в полости патрубк 8 и бункера 1, чем исключается подви сание материалов в бункере и, следовательно, создаются условия для равномерной их подачи в металл внутри патрубка.

Когда возникает необходимость в рафинировании металла кусковыми материалами, находящимися в бункере 2. например гранулированным алюминием, ферротитаном, силикокальцием и др., открывают клапан 28, вследствие чего нагретый газ из полости погружного патрубка 8 через воронку 1, дозатор 6. слой материала в бункере 2, каналы 28 поступает в атмосферу либо в отсасывающее устройство. При движении газа по связанным полостям между кусками материалов он охлаждается, а материалы нагреваются.

В бункере 2 нет необходимости использовать теплообменные трубы, так как размеры полостей между кусковыми материалами значительно больше, чем между порошкообразными, и достаточны для прохождения газа, который в этом случае отдает тепло материалу без посредника.

Размеры кусков материалов должны быть такими, чтобы газ увлекал их за собой. Минимальный размер кусков материалов, исключающий кх вынос из бункера газом и обеспечивающий достаточные размеры полостей для его прохода, при которых потери напооа будут находиться в допустимых пределах, определяют экспериментально.

При одновременном открытии клапанов 25 и 28 отходящие газы нагревают материалы в обоих бункерах. По мере снижения давления газа металл в патрубке поднимается. Когда он дос- тигает заданного уровня, например уровня расплава в сталеразливочном ковше, закрывают клапаны 25 и 28 и открывают клапан 17, что обеспечивает увеличение давления в полости патрубка 8 и, соответственно, пони

5

10

15

20

25

5782076

жение уровня металла с вытеснением его из патрубка в ковш, т.е. повторение цикла пульсации металла.

Подаиу нагретых рафинирующих добавок из бункеров 1 и 2 в металл, находящийся внутри патрубка 8, производят порциями или непрерывно с помощью дозаторов 5 и 6 одновременно с периодическим изменением давления в патрубке. Эти материалы попадают в металл и вместе с ним вытесняются из патрубка в сталеразливочный ковш. Поскольку рафинирующие добавки нагреваются отходящими газами, которые ранее аккумулировали тепло металла, то, попадая в металл, они возвращают ему почти все тепло за вычетом потерь через стены патрубка и бункера, а также с газами, если их температура не снижена до исходной.

Использование тепла в предлагаемом устройстве по сравнению с известным выше, так как, во-первых, прак- тически все тепло, полученное рафинирующими материалами от отходящих газов, нагретых в патрубке металлом, поступает в последний при вводе в него этих материалов. В известном устройстве часть тепла теряется в регенеративной насадке, поскольку оно аккумулируется насадкой и остается неиспользованным во время работы устройства. В предлагаемом уст- ройстве доля этих потерь весьма незначительна вследствие того, что они имеют место лишь в теплообменных трубах, выполненных из материалов с высокой теплопроводностью и с малой толщиной стен, рассчитанной исходя из давления в устройстве, которое находится в пределах 0,02-0,2 МПа. В то же время для изготовления насадок регенераторов используют низкотеплопроводные материалы значительной толщины, позволяющие аккумулировать в насадке достаточное количество тепла. Во-вторых, при равных объемах регенеративных насадок и сыпучих материалов, находящихся в бункерах, поверхность нагрева этих материалов больше, чем регенеративных насадок, что обеспечивает более низкую температуру выходящих газов в предлагаемом устройстве по сравнению с известным.

Благодаря тому, что рафинирующие реагенты поступают в металл нагретыми, эффективность его рафинирования по30

35

40

45

50

55

вышается за счет ускорения их растворения в металле и уменьшения намораживания этих материалов и металла на стенки патрубка. В результате срок службы патрубка возрастает.

По сравнению с известным оборудованием описываемая конструкция устройства позволяет увеличить стойкость футеровки погружного патрубка, использовать тепло отходящих газов для предварительного нагрева рафинирующих материалов, задаваемых в жидкий металл, ускорить растворение рафинирующих материалов в металле, уменьшить потери рафинирующих материалов, сократить потери тепла металлом при рафинировании. Формула изобретения

Устройство для рафинирования металла, содержащее герметичный бункер

157820 8

для кусковых и бункер для порошкообразных материалов с дозаторами, футерованный патрубок с металлическим каркасом и трубопроводы для подвода и отвода газа с клапанами, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь тепла и повышения стойкости футеровки патрубка, оно

«Q снабжено теплообменными трубами, ко торые установлены в бункере для порошкообразных материалов и соединены с трубопроводами для подвода газа и полостью патрубка, а каркас патрубка

15 выполнен из концентрических труб,

образующих внутреннюю и внешнюю сообщающиеся кольцевые полости, при этом внешняя кольцевая полость соединена с трубопроводом для подвода газа,

2о а внутренняя - с полостью патрубка.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для перемешивания жидкого металла и обработки его различными как кусковыми, так и порошкообразными материалами. Цель изобретения - уменьшение потерь тепла и повышение стойкости футеровки патрубка. Устройство, состоящее из бункеров для кусковых и порошкообразных материалов, снабжено теплообменными трубами, установленными в бункере для порошкообразных материалов. Каркас патрубка выполнен из концентрических труб, образующих внешнюю и внутреннюю полости. Внутренняя полость соединена с полостью патрубка, а внешняя полость - с трубопроводом для подвода газа. Снабжение бункера для порошкообразных материалов теплообменными трубами и выполнение газового охлаждения патрубка снижают потери тепла и повышают стойкость патрубка, что приводит к ускорению процессов рафинирования. 1 ил.