Желоб для выпуска, обработки металла и отделения печного шлака Советский патент 1978 года по МПК C21C5/04 

Изобретение отноептся к облаетп металлургии, в маетности к конструкциям устройств, применяемых для вьшуска стали из агрегата в разливочный ковш.

В известном устройстве 1 неснижаемый запас металла создается по всей длнне желоба. Прп этом желоб обеспечивает эффективность обработки металла при присадке в него легких материалов (синтетического шлака, кремнистых сплавов, алюминия). При присадке в желоб более тяжелых материалов, например сплавов железа на основе марганца или хрома, кинетической энергии струи становится недостаточно для придания кругообразного движения металлу в желобе, на поверхности которого находятся материалы с удельным весо.м, близким к металлу.

Эффективность раскисления и легирования при этом енижается н тем в большей степенн, чем длиннее желоб, а в случае использования устройства па малотоннажных агрегатах. При обработке металла, например, синтетическим шлаком, инертными газами, нрн легировании кремнием и алюминием необходимо отделять печной шлак от металла. Указанное устройство пе может эффективно выполнить эти задачи.

Известно устройство 2 для отделения шлака от металла, выполненное в виде желоба с вые.мкой в боковой етенке и подвижным шибером, перед которы.м установлена перегородка с зазором между днишем.

Однако в этом устройстве затруднена регулировка уровня металла в желобе с номощъю шибера для обеспечения слива шлака через выем, так как металл в желобе покрыт шлаком. Поэтому ири излишнем погружении шибера в желоб возможен перелив стали через выем.

При ионижении уровня металла в желобе шлак будет увлекаться струей протекающего металла и проходить ниже перегородки и шибера, а такгке между стенками желоба н торцами шибера, так как шибер в этом положеиии не перекрывает полость желоба.

При прекращеннн поступления металла из печи в желоб необходимо опускание шибера до дппща. При этом шибер не перекроет полностью полость желоба, так как во время движения металла ерабатывается футеровка н его сеченпе етановитея большим, чем сечение шибера.

Образование настылей на стенках желоба не позволяет опустить шибер до дниш,а. Как в первом, так и во втором случае между торцами шибера, стенкамн и днишем желоба будет проходить шлак, перемещаясь в ковш с металлом. Кроме того, после полного схода

шлака из печи устройство не обеспечивает удаления из желоба шлака, оставн1ег()ся ниже выема между шибером и агрегатом.

Таким образом, известные уетройства не обеснечивают полного отделения шлака от металла, енижая тем самым етеиень обработки металла и его качество.

Целью изобретения является увеличение эффективности обработки металла и иовытиеиие степени отделения печного шлака от металла.

Поставленная цель достигается за счет того, что в футерованном желобе с выемом в боковой стенке и расположеикой за ним перегородкой с зазором между днишем выполнен приямок с уклоном стен в продольном направлении 10-45°, отношение длины нриямка к ширине зеркала металла в желобе находится в пределах 5-15, перегородка расположена над приямком и заглублена в него таким образом, что отношение высот от низа перегородки до выема и от низа перегородки до перевала приямка иаходится в пределах 1-2, а в боковой стенке желоба имеется огиеупориая вставка.

С целью удаления и:лака, оставшегося в желобе после выпуска, вставка расположена ниже перевала приямка настолько, что отношение высот от низа перегородки до перевала приямка и от низа перегородки до основания вставки находится в пределах 1,1-2.

Кро.ме того, с целью исключения перелива металла через выем, перегородка по высоте выполнена из двух частей; нижней - стационарной и верхней - съемиой, иричем их стыковка осушествлена не выше зоны металла в желобе.

Согласно изобретения увеличение эффективности обработки металла в желобе достигается за счет сокращения длины и объема неснижаемого запаса металла, который предлагается создать не по всей длине желоба, а только в специальном приямке. В результате при одной и той же кинетической энергии выходящего из агрегата металла резко увеличится скорость его кругоо-бразного движения в приямке желоба, а значит и массообмеи с задаваемыми материалами, в том числе и с близкими по удельному весу к металлу, например ферромарганцем, феррохромом и др. При этом неснижаемый запас металла в приг ямке в комплексе с перегородкой исиользуется также и для создания гидравлического затвора, который исключает проход шлака н ковш вместе с движущимся металлом. Причем в этом случае положение перегородки в приямке ограничивает и регулирует длину зоны кругообразного движения металла, что увеличивает эффективность его обработки.

На фиг. 1 показан предлагаемый желоб в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 1.

Футерованный кожух желоба имеет приямок 1 с уклоном стен к горизонтали и продольном направлении 10-45° м отношением длины приямка к его п ириие в верхней части 5-15, при этом перегородка заглублена в приямок таким образом, что отношение высот от ииза перегородки до выема в боковой стенке и от ииза перегородки до перевала приямка иаходится в пределах 1-2, а в боковой стеике желоба имеется огнеуиорная вставка.

Пределы отношения длины к игирине ограничивают длину приямка независимо от длины желоба, а уклоны стен сокрашают объем металла в приямке и, кроме того, необходимы для слива металла из приямка после выпуска. Оба указанные фактора наилучшим образом обесиечивают массообмеи металла с присаживаемым материалом.

Уровень перевала 2 (Ура) приямка 1 должен быть ниже сталевыпуекного отверстия агрегата иастолько, чтобы уровень металла в желобе во время схода плавки (Урь) не перекрывал струю металла, выходящую из агрегата.

В боковой стенке имеется выем 3 для удаления печиого шлака из желоба. Высота выема 3 над перевалом 2 () должна быть в 1,5-2 раза больше высоты движушегося металла в желобе (hz).

Над приямком 1 размешается перегородка 4. В боковой етенке желоба имеется съемная огнеуиорная вставка 5, которая служит для удаления из желоба оставшегося после выиуска шлака, находящегося ниже выема 3, между агрегатом и перегородкой 4. Вставка 5 располагается в стенке желоба осиован;ем ниже уроьпя перевала 2 па величину (0,09 -0,5) /is. Практически основание вставки будет совпадать с уровнем металла в желобе (Урс), который установится после удаления вставки 5 и шлака из желоба через образовавшееся отверстие в боковой стенке желоба.

Верхняя съемная часть (надставка) 6 отделяется от стационарной части перегородки 4 в случае необходимости при помоши лебедки, например, когда уровеиь движущегося металла в желобе (при аварийной ситуации) приближается к выему 3 или плавку нужно выпускать без отделения печного шлака. Стыковка стационарной части перегородки 4 и верхней съемной части 6 осуществляется не выше уровня зеркала металла в желобе в пе.риод его наибольшей иитенсивности выпуска.

Перегородка 4 обеспечивает проход металла в ковш через зазор 7 между днищем ириямка, ограничивает зону кругообразного движения металла и задерживает печиой шлак в желобе, так как заглублена в приямок 1 таким образом, что /14 (1-2)Лз- Высота гидравлического затвора из имеет прямую зависимость от линейного размера на основе известного принципа выравнивания уровней жидкости в сообщающихся сосудах.

С целью исключения переполпения желоба металлом и слива его в выем 3 зазор 7- должен иметь площадь еечения в 2-4 раза боль5сталевыпуекиого сечения Шую, чем площадь отверстия. Желоб работает следуюоиьм образом. Перед выпуском плавки вставка 5 и верхпяя съемная часть 6 устанавливаются на своп места (с подмазкой огпеупорными массами п просушкой швов) п запепляются тросамп лебедки. Поступа1ош,ий из агрегата металл наполняет приямок 1, проходит через зазор 7 перегородки 4 и, достигнув уровня перевала 2, начинает сливатьея в ковш. При сливе металла в ковш в приямке 1 создается практически одинаковый уровень неснижаемого запаса металла (Урб) как перед перегородкой 4, так и после нее, а гидравлический затвор увеличивается с АЗ до hzСтруя металла, выходяшая из агрегата, погружается в неенижаемый запас металла в приямке 1 и, встречая дополнительно сопротивление перегородки 4, разделяется на два потока: один из них следует через зазор 7, другой от перегородки 4 - в сторону агрегата, навстречу выходяидей из него струи металла. Таким образом, в приямке 1 до иерегородки 4 создается зона кругообразного движения металла в вертикально-продольной плоскости. Задаваемые на обратный поток металла жидкие или твердые материалы (рафинируюшие, раскисляюшие, легируюш,ие) перемешаются его потоком под выходяпхую струю металла, которая увлекает их в нижние слои приямка, дробит на капли или оплавляет твердые куски и прогоняет в сторону перегородки. У перегородки подавляющая чаеть материалов всплывает на поверхноеть обратного потока и е вновь поступающими порпиями металла участвует в процессе заново. Растворившиеся материалы удаляются из желоба в массе металла, вытекающего в ковш. Для удобства дальнейшего изложения примем, что приямок 1 имеет одинаковые углы наклона стен в продольном направлении и равные объемы металла до п после перегородки 4. С появлением первых порций шлака в приемной части желоба он будет удерживаться от движения в ковш перегородкой 4 с верхней съемной частью (надставкой) б и гидравлическим затвором. В дальнейшем уровень шлака в приемной части желоба будет подниматься, а металла снижаться. Шлак, достигнув выема 3, будет сливаться в шлаковую чашу. При прекращении поступления металла из агрегата в желоб уровень металла в приемной части будет понижаться за счет статического давления слоя шлака. Если учесть, что удельные веса сталеплавильного щлака и металла примерно относятся как 1:2, то уровень металла в приемной части понизится на глубин в 2 раза меньшую высоты столба находящегося над ним шлака. При сходе металла и шлака из агрегата, а также после прекращения стока их из желоба в приямке I создаются разные уровни шлака и металла и не одина овый уровень металла до п после перегородм 4. Так, например, слой шлака высотой /ii ытеснит из приемной части слой металла, по ысоте равный половине h. При этом уровень еталла до перегородки будет находиться близи низа перегородки (Урй), а за перегородкой - на уровне (Ура) Таким образом, глубина погружения перегоодки 4 относительно уровня перевала 2 приямка 1, т. е. глубина гидравлического затвора, ависит от высоты слоя щлака в л елобе и олжна быть равна как минимум половине его высоты. При прекращении стока металла через перевал 2 п шлака через выем 3 производится спуск оставшегося шлака пз желоба, для чего вставка 5 удаляется из боковой стенки желоба лебедкой. Шлак стекает через образовавшееся отверстие в стеике желоба в шлаковую чащу. С понижением уровня шлака в желобе nponjлолит перемещение металла из сливной в приемную чагть приямка до выравнивания их уровней. С подъемо.м металла в приямке перед перегородкой поднимается и находящийся на его поверхпостп щлак, который, достигая основания отверстия вставки 5, сливается через него. При полном выравнивании металла в желобе уровень (Урс) будет находиться у основания отверстия в боковой стенке. При таком положении весь шлак в желобе, находившийся ниже ооювания отверстия, будет вытеснен металлом п стечет через него в шлаковую чашу. Оставшийся металл в приямке желоба сливается в ковш путем подъема приемной части желоба лебедкой. При обработке металла инертными газами в ковше в отдельных случаях вставка 5 и оставшийся в желобе шлак могут не здаляться. По окончании продувки стали в ковше он совместно с остатками металла в желобе переливается Б ковш и создает достаточный теплоизоляционный слой на поверхности металла в ковше, что снижает расход специальных материалов, например вермикулита. Прп большом диаметре сталевыпускного отверстия или при образовании под перегородкой 4 слоя застывщего щлака или металла после неоднократного прожигания кислородом сталевыпускного отверстия зазор 7 перегородки 4 не сможет пропустить весь металл, поступивщий пз агрегата. Поэтому уровень металла в приемной части может подняться до выема 3 п далее переливаться в щлаковую чашу. Для исключения аварийной ситуации при приближении металла квыему Зсъемдая часть надставки 6 отделяется от стационарной части перегородки 4 лебедкой. В конце выпуска в связи с резким сокращением высоты столба металла в агрегате скорость п количество поступающего металла в желоб сократятся и перелив его через верх перегородки будет исключен. После этого верхняя съемная часть (надставка) 6 быть опущена на прелснее место для задерлсания печного щлака.