Устройство для дробления струи расплава сжатым газом Советский патент 1976 года по МПК C21C7/00 

1

Изобретение относится к рафинированию металлов.

Известно устройство для дробления струи расплава, состоящее из корпуса с осевым отверстием для подачи расплава и ряда соил.

Сжатый газ подается через шесть-восемь отдельных цилиндрических сопл под углом к струе металла.

Недостатками известного устройства являются сложность изготовления, обусловленная необходимостью точной центровки сопл по отношению к струе расплава - оси всех сопл для наилучшего распыления должны точно сходиться в вершине конуса дробления. Отклонение их от горизонтали или вертикали приводит к отклонению струи газа от струи расплава и, следовательно, снижает эффективность дробления. Как показывает опыт, точная центровка этих струй весьма затруднительна; соударение струй газа с расплавом носит локальный характер. Это приводит к неравномерному распыливанию струи расплава и уменьшению контактной поверхности между расплавом и газом. Последнее крайне важно в том случае, когда наряду с дроблением расплава происходит взаимодействие его капель с газом, например, в процессе струйного рафинирования чугуиа кислородом (воздухом) или другим окислительным газом; при стационарной установке сопл невозможно ре2

гулировать сечение газовой струи при изменении сечения струи расплава, особенно в том случае, когда вследствие увеличения, например, диаметра струи расплава необходимо (для сохранения той же степени дробления) увеличить кинетическую энергию струи, зависящую от расхода газа, а следовательно, и от сечения сопл; практически полная невозможность изготовления сопл малого диаметра (менее 8-10 мм) в виде сопла Лаваля, а отсюда невозможность получения сверхкритических скоростей истечения газа (свыше 330 м/сек) для наибольшей эффективности дробления.

С целью увеличения контактной поверхности между расплавом и газом в предлагаемом устройстве внутренняя поверхность корпуса выполнена конической и устройство снабжено

вкладышем в виде обратного усеченного конуса, установленным в корпусе так, что образует с ним кольцевую конусную щель с образующей, направленной под углом к вертикали. Щель может иметь в продольном сечении профиль сопла Лаваля. Для регулирования выходного сечения щели вкладыш соединен с верхней частью корпуса резьбовым соединением. На чертеже представлено описываемое устройство в разрезе.

Оно состоит из корпуса 1, в нижней части которого выточена сквозная конусная лунка, и вкладыша 2, выполненного в виде обратного усеченного конуса. Конус и вкладыш в зависимости от условий работы могут быть как с охлаждением, так и без него. В центре вкладыша выполнено осевое отверстие для прохождения струи расплава, в случае необходимости оно изолируется огнеупорной втулкой 3. В частном случае вкладыш может сочленяться с верхней частью корпуса резьбовым соединением и по этому, заворачивая или напротив вывертывая вкладыш, можно менять расстояние между поверхностями вкладыша и лунки. Пространство, ограниченное с одной стороны поверхностью лупки, с другой - поверхностью вкладыша, представляет собой кольцевую конусную щель, образующая которой направлена под углом 20-60° к вертикали. В зависимости от целей назначения можно менять расстояние между поверхностями лунки и вкладыша по высоте щели, изменяя кривизну поверхности лунки и вкладыша. В частности, для достижения, например, сверхкритических скоростей истечения газа из щели, что весьма важно в ряде случаев, например, для обеспечения высоких скоростей обезуглероживания, кривизна поверхности лунки и вкладыша должна быть такой, чтобы продольное сечение щели представляло из себя профиль сонла Л аваля. В простейшем случае, когда лунка и вкладыш конусные, а угол между образующими лунки и вкладыша с горизонталью одинаков, ширина продольного сечения щели по всей ее высоте одна и та же.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый газ по подводящим каналам, расположенным симметрично друг другу, поступает в кольцевую полость А и распространяется затем по кольцевой конусной щели АС. Вследствие этого исходящий из щели ноток газа (напоминающий в пространстве V-образиую фигуру вращения) концентрируется в

точке D - точке встречи потока газа со струей расплава. Расплав подается через осевое отверстие вкладыша.

Таким образом, в устройстве поток сжатого газа соприкасается со струей металла не в отдельных точках, не локально, как это было в известном устройстве, а по всему диаметру струи расплава. Это в свою очередь приводит к равномерному дроблению струи

(увеличению числа капель одного и того же диаметра) и увеличению поверхности контакта расплава с газом. Указанное устройство просто в изготовлении из-за отсутствия необходимости в прецизионном сверлении отверстий или в их вваривании и, кроме того, позволяет менять расход сжатого газа, например, в зависимости от диаметра струи расплава путем перемещения вкладыша. Описаппое устройство для дробления (и

одновременного рафинирования) испытывалось на экспериментальной установке струйного рафинирования и показало свою эффективность в работе.

Формула изобретения

1.Устройство для дробления струи расплава сжатым газом, состоящее из корпуса с осевым отверстием для нодачи расплава и сопла для подвода газа, отличающееся тем, что, с целью увеличения контактной поверхности между расплавом и газом, оно снабжено вкладышем в виде усеченного конуса, установленного в корпусе, с конической внутренней поверхностью, образуя с ним кольцевую конусную щель с образующей, направленной под углом к вертикали.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевая конусная щель имеет в

продольном сечении профиль сопла Лаваля.

3.Устройство по пп. 1, 2, отличающеес я тем, что, с целью регулирования выходного сечекия щели, вкладыщ соединен с верхней частью корпуса резьбовым соединением. /дд SoSa