Установка для ввода порошкообразных материалов в струе несущего газа в жидкий металл Советский патент 1993 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к.сталеплавильному производству, предназначено для обработки жидкого металла порошкообразными материалами в струе несущего газа и может быть использовано в других отраслях, где требуется подача порошкообразных материалов с большой производительностью и малым расходом несущего газа.

Известны установки для перемещения материала в потоке воздуха, содержащие питающее устройство, транспортный трубопровод и приемный бункер. В указанных установках в качестве питающих устройств применяются серийно выпускаемые Красногорским заводом цементного машиностроения насосы типа ТА. .

К недостаткам известных установок относится низкая производительность по порошкообразному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование. При этом максимальная объемная концентрация материала в потоке несущего газа не превышает 50-60 кг/м , что не позволяет использовать установки данного типа для ввода порошкообразных материалов в жидкий металл, из-за большого барботажа и выплесков металла из ковша или агрегата при продувке, .,-.,...,

Известна также установка для подачи пылевидных материалов в металлургические агрегаты, содержащие пневмонасос с аэратораторами и выводной трубой, транспортный Трубопровод со смесителем и фурму с продувочным каналом, при этом диаметр канала транспортного трубопровода как правилр равен или больше диаметра канала фурмы. На транспортном трубопро-. воде размещен один или несколько смесителей с поддувом дополнительного транспортирующего газа..- ,

К недостаткам, этой установки следует отнести низкую производительность по пылевидному материалу и большой расход несу ще го газа на транспортирование. Максимальная объемная концентрация материала в потоке несущего газа не превышает 90-100 кг/м3. При более высоких концентрациях режим продувки теряет стабильность, становится неустойчивым - в трассах образуются пробки.

Наиболее близкой к заявляемому решению по технической сущности и получаемому результату являе.тся известная установка, содержащая пневмонасос с системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством, .инжектор, транспортный трубопровод и фурму с продувочным каналом.

Недостатком известной установки является низкая производительность по порошкообразному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование. Мак5 симальная объемная концентрация материала в потоке несущего газа не превышает 120-130 кг/м3. Недостатком известной установки является также нестабильность процесса обработки, вызванная высокой

0 скоростью транспортирования порошковой Смеси, что влечет за собой сильный барбо- таж и выбросы металла из ковша в результате большого газодинамического напора гззопорошкрвой струи на срезе погружен5 ной в металл фурмы.

Цель изобретения - повышение производительности, уменьшение расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки порошка0 ми жидкого металла.

Поставленная цель достигается тем, что в установке, содержащей пневмонасос с системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством,

5 инжектор, транспортный трубопровод и фурму с продувочным каналом, площадь проходного сечения продувочного канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади проходного сечения транспортного трубоп0 .ровода, на нижнем срезе продувочного канала фурмы выполнено сужение с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода. На фиг. 1 схематично изображена пред5 лагаемая установка; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (продувочный канал фурмы с сужением, выполненным на нижнем срезе канала); на фиг, 4-разрез В-В на фиг, 1.

0 Сравнительный анализ известных технических решений и заявляемого не обнаружил в них сходных признаков. Следовательно, заявляемое решение обладает существенными отличиями. 5 .; :-..... .. .. . ,

Установка содержит пневмонасос 1, снабженный системой 2 загрузки порошкообразными материалами. В. нижней части гт,нёвмонасоса 1 размещена аэрационная

0 камера 3, через которую проходит выводная труба 4с запорным устройством 5. В ниж- ней части выводной трубы 4 после запорного устройства 5 размещен инжектор 6, соединенный с транспортным трубопрово5 дом 7, Транспортный трубопровод 7 подведен к фурме 8 и соединен с ее продувочным каналом 9. Площадь проходного сечения продувочного канала 9 фурме 8 выполнена равной 2,5-6,25 площадей проходного сече- ни я транспортного трубопровода 7.

В нижней части продувочного канала 9 фурмы 8 выполнено сужение 10с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода1. К инжектору б подведена магистраль 11 с транспорта- рующим газом.

Установка работает следующим образом.

Пневмонасос 1 с помощью загрузочной системы 2 заполняют порошокообразным материалом и герметично закрывают, после чего через аэрационную камеру 3 подают газ, аэрирующий порошкообразный материал. При этом давление в пневмонасосе растет. При достижении давлении в камере пневмонасоса 1, равного 7-8,5 атм, открывают запорное устройство 5 и аэрированный порошкообразный материал по выводной трубе 4 поступает в инжектор 6 и далее в транспортный трубопровод 7 и продувоч- ный канал 9 фурмы 8.

Для сообщения начальной скорости газопорошковому потоку в инжектор напорного типа б через магистраль 11 подают несущий газ. Как правило в течение первых 10-15 с продувки скорость газопорошкового потока в транспортном трубопроводе 7 стабилизируется, после чего подачу транспортирующего газа в инжектор б прекращают и порошкообразный материал перемещается по транспортному трубопроводу 7 тол ько за счет расхода газа на аэрацию в пневмонасосе 1 и разницы давлений в пневмонасосе 1 и. на срезе фурмы 8.

Пройдя с высокой скоростью транспор- тный трубопровод 7, газопорошковый поток попадает в продувочный канал 9 фурмы 8, где резко теряет скорость вследствие того, что площадь проходного сечения транспортного трубопровода 7.

При этом газопорошовый поток продолжает перемещаться по вертикальному продувочному каналу 9 к нижнему срезу фурмы 8. Фурма при этом находиться над зеркалом металла. Через 5-7 с после по- ступления порошка на срез фурмы ее начинают погружать в металл со скоростью не более 0,2 м/с.

При движении газопорошковой смеси по продувочному каналу 9 фурмы 8 с пони- женной скоростью на нижнем срезе продувочного канала 9 фурмы 8 создаётся ослабленный газодинамический напор. В результате этого при погружении фурмы жидкий металл затекает в нижнюю часть продувочного канала и застывает на стенках, формируя сужение канала. Площадь поперечного сечения формируется самопроизвольно и его величина определяется условием, при котором значение газодинамического напора потока поступающей в металл газопорошковой смеси уравнивается с ферростатическим давлением металла на срезе фурмы. Самопроизвольное формирование сужения на срезе фурмы создает услов ие, при котором транспорт материала осуществляется в заторможенном плотном слое. При этом за счет градиентных сил фильтруюи го газа материал поджимается к сужению на срезе фурмы, в результате чего предотвращается свободный проскок газа. Порошок поступает о металл плотным слоем с минимальным содержанием газа-носителя, что создает оптимальные условия для повышения производительности, уменьшения расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки, при котором поверхность металла в емкости имеет минимальные колебания практически без барботажа и выплесков.

Для получения оптимального режима истечения газопорошковой струи на срезе фурмы минимальная площадь проходного сечения канала фурмы должна быть равна не менее 2,5 площадей проходного сечения транспортного трубопровода. Так, при наиболее распостраненном диаметре транспортного трубопровода на установках доводки стали равном 16 мм, минимальный диаметр продувочного канала фурмы должен быть равным не менее 25,4 мм. При меньшей площади проходного сечения канала фурмы, скорость газопорошковой струи при попадании в канал фурмы падает незначительно: газодинамический напор на срезе фурмы превышает ферростатическое давление металла, сужение на срезе фурмы практически не формируется, эффект затор-, можённого плотного слоя отсутствует, уменьшение расхода несущего газа не наблюдается, процесс обработки идет не стабильно с колебаниями поверхности металла в емкости и выплесками. ..

Верхний предел величины площади проходного сечения продувочного канала фурмы должен быть не более 6,5 площадей проходного сечения транспортного трубопровода. При диаметре транспортного трубопровода, равном 16 мм, максимальный диаметр продувочного канала фурмы должен быть не более 40,5 мм. При большей площади.проходного сечения канала фурмы, скорость газопорошковой струи при попадании в канал фурмы резко падает; - газодинамический напор на срезе фурмы падает значительно ниже ферростатич еско- го давления металла на срезе фурмы, в результате металл не затекает по стенкам канала фурмы, при ее погружении в жидкий

металл, э заплескивается и закупоривает канал фурмы.

Когда площадь проходного сечения канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади проходного сечения транспортного трубопровода, самопроизвольное формирование сужения на срезе фурмы при ее погружений в жидкий металл происходит при скоро сти .погружения не выше 0,2 м/с. Более высокие скорости погружения также могут привести к заплескиваниям металла в канал фурмы и ее заметаливанию.

Чтобы не ограничивать скорость погружения фурмы в металл, на срезе фурмы выполняется сужение с проходным сечением равным сечению транспортного трубопровода, при этом усиливается газодинамический напор на срезе фурмы, что препятствует ее закупорке при погружении в жидкий металл со скоростью выше 0.2 м/с.

Предложенная установка испытана в конвертерном цехе металлургического комбинат Азовсталь для обработки стали в ковшах емкостью 350 т порошкообразным силикокальцем.

Установка имеет следующие параметры: :: .- ;. - /-,; .; -;. -

внутренней диаметр транспортного трубопровода 16 мм;

внутренний диаметр продувочного канала фурмы 37 мм; ; ./-.;

емкость пневмонасоса 1,5 м3;

рабочее давление в насосе 0,70- 0,75 МПа.: .. . : : V. i У

Таким образом, площадь проходного сечения транспортного трубопровода при испытаниях составляла 201 мм2, а площадь проходного сечения канала фурмы составляла 1074,6 мм2 или 5,35 площадей проходного сечения транспортного трубопровода.

Сужение проходного сечения на нижнем срезе фурмы формировалось самопро- извольно при погружении фурмы СО скоростью 0,2 м/с. Погружение фурмы в жидкий металл начинали через 8 с после, появления газопорошковой струи на срезе фурмы. .;

При данных переметрах установки производительность по вводимому в металл порошкообразному силикокальцию составила 160-180 кг/мин, при этом расход газа на

аэрацию не превышал 20-25 м /ч при полностью отключенном газе на т0анспорт. Газ на транспорт самопроизвольно отключается через 20-30 с после начала продувки порошкообразным силикокальцием.

Для определения оптимального диапазона соотношений площади проходного сечения канала фурмы к площади проходного сечения транспортного трубопровода был

проведен ряд экспериментов.

Использованные в формуле изобретения параметры обеспечивают повышение производительности, уменьшение расхода несущего газа при обработке и стабильность

процесса обработки жидкого металла в режиме минимального барботажа, практически без выплесков металла из заполненного ковша. ;

Конкретное применение установки для

модификации, десульфурации и дефосфора- ции чугуна и стали позволит сократить время обработки, более эффективно использовать порошкообразные реагенты

за счет сокращения выбросов материала

при усиленном барботаже металла, сократить расход газа носителя и обеспечить обработку в ковшах и агрегатах с большим наполнением металлом, улучшить экологическую обстановку в производственном помещении при обработке.

ФорМу л а изобретения1. Установка для ввода порошкообразных материалов в струе несущего газа в жидкий металл, содержащая пневмонасос с

системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством, инжектор, транспортный трубопровод и фурму с продувочным каналом, отличающаяся тем, что, с целью повышения

производительности, уменьшения расхода несущего газа при обработке и обеспечения стабильного процесса обработки, площадь проходного сечения продувочного канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади

проходного сечения транспортного трубопровода. ;.- .

2. Установка по п. 1,отличающаяся тем, что на нижнем срезе продувочного канала фурмы выполнено сужение с проход- ным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода.

А-А

б-Б

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и предназначено для обработки жидкого металла порошкообразными материалами в струе несущего газа. Цель изобретения - повышение производительZ: ности, уменьшение расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки за счет подбора оптимальных конструктивных параметров, что обеспечивает передвижение порошкообразного материала по транспортному трубопроводу плотным слоем. Для этого использован пневмонасос 1 с системой загрузки 2 и аэрационной камерой 3, выводная труба 4, запорное устройство 5, инжектор 6 с транспортным трубопроводом 7. Транспортный трубопровод 7 подведен к фурме 8 и соединен с каналом 9. Площадь проходного сечения продувочного канала 9 фурмы 8 выполнена равной 2,5-6.25 площади проходного сечения транспортного трубопровода 7. В нижней части продувочного канала 9 фурмы 8 выполнено сужение с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода 7. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. & Ё

Фиг. 4