Способ циркуляционного вакуумирования стали Советский патент 1982 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано при проведении процесса вакуумирования стали циркуляционным способом. Известны способы циркуляционного вакуумирования, например, для периодической проточной дегазации стали П Однако в известных способах не предусматривается интенсификация процесса дегазации металла путем изменения давления в вакуумной камере в процессе вакуумирования стали. Известно устройство Для более интенсивного и равномерного ввода во всасывающий рукав установки циркуляционного вакуумирования стали, которое обеспечивает более интенсивную дегазацию вакуумируемого металла 2 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ циркуляционного вакуумирования, при котором во всасываюгций рукав установки цирку ляционного вакуумирования стали вводится инертный газ и в результате явления эргазлифта металл из ковша подается в вакуумную камеру и затем после его дегазации по сливному рукаву вновь поступает в ковш. Поступающий из сливного рукава металл перемешивает расплав в козше. Интенсивность перемешивания определяется кинетической энергией, которой обладает металл при выходе из сливного рукава. Кинетическая энергия определяется по формуле . Яп. -т - масса металла в сливном рукаве, / - скорость движения металла в сливном рукаве. Как следует из формулы, кинетическая энергия зависит от массы металла в сливном рукаве и скорости его движения. Масса металла определяетпя только внутренним диаметром сливного рукава, а использование эргазлифта в сливном рукаве можно получить скорость движения металла не более 0,9 м/с |3.

Недостаток известного способа вакуумирования заключается в том, что увеличение кинетической энергии металла в сливном рукаве можно получить только за счет увеличения внутреннего диаметра сливного рукава. Если же увеличить размер сливного рукава, для сохранения скорости циркуляции металла необходимо увеличить и размер всасывающего рукава, но тогда стопорное устройство ковша не позво.гмет погружать рукава установки в расплав, а в связи с этим размеры рукавов и их внутренние диаметры ограничены. Поэтому при вакуумировании стали циркуляционным способом в ковше образуются как бы застойные зоны, из которых металл не может поступать к всасывающему рукаву установки и, следовательно, не дегазируется, что снижает качество вакуумируемого металла и увеличивает время вакуумирования.

Целью изобретения является сокращение времени вакуумирования и повышение качества вакуумируемого металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу циркуляционного вакуумирования стали, включающему ввод во всасывающий рукав установки циркуляционного вакуумирования стали инертного газа, периодически изменяют давление в вакуумной камере со скоростью 1618 мм рт.ст./с от 1-2 мм рт.ст. до 35-58 мм рт.ст. с периодом 10-15 с.

На фиг. 1 представлена схема циркуляционного вакуумирования стали в установкеj на фиг. 2 - кривые изменения скоростей движения металла в рукавах установки при различных скоростях увеличения давления в вакуумной камереj нафиг. 3 - то же, . при различных скоростях снижения давления в вакуумной камере.

Установка циркуляционного вакуумирования стали состоит из вакуумной камеры , всасывающего 2 и сливного 3 рукавов: вакуум-провода 4 и вакуумного затвора 5.

Движение металла во всасывающем рукаве 2 происходит вследствие возникающего в нем перепада давления

APg( . Слив металла из сливного рукава происходит от перепада давления д Р,д , которое создает избыточный слой металла в вакуумной камере 1.

При снижении давления, в вакуумной камере 1 в рукавах установки возникает дополнительный перепад давления 1огда во всасывающем рукаве 2 перепад давления равен iPftc. чи# расход металла снизит0ся, а в сливном рукаве 3 перепад давления равен ДРс + А %иж. расход металла и, соответственно, скорость его движения увеличатся.

При увеличении давления в вакуум$ной камере 1 вновь возникает перепад давления ДРуадд- в рукавах установки, но в этом случае перепад давления во всасывающем рукаве 2 равен

РЬС расход металла в

о нем увеличится. В сливном рукаве 3 йерепад давления равендР д и скорость движения металла в нем снизится.

Таким образом, производя вариацию, давления в вакуумной камере 1, периодически увеличивают скорость движения металла в сливном рукаве 3, чем обеспечивается интенсивное пере-мешивание металла и ликвидация

0 застойных зон расплава в ковше.

При импульсном вакуумировании оптимальным гидродинамическим режимом будет такой режим, при котором скорость увеличения давления в вакуумной камере должна прекращать поступление металла через всасывающий рукав,- а скорость снижения давления должна быть такой, чтобы поступление металла через сливной рукав отсутст0вовало.

Определение необходимых скоростей изменения давления в вакуумной камере, которые бы обеспечили оптимальный гидродинамический режим, про5водилось методом физического моделирования.

Проведенные исследования показали, что при увеличении давления в ваку- умной камере со-скоростью 16018 мм рт.ст,/с поступление металла через всасывающий рукав отсутствует (фиг,2), а при снижении давления : этой скоростью слив металла через сливной рукав не наблюдается. Следо5вательно, скорость изменения давления в вакуумной камере, равная 1618 мм рт.ст./с оптимальна при импульсном вакуумировании металла.

Период полного цикла при этом, в зависимости от конечных величин давления в вакуумной камере, составляет 10-15 с.

Способ циркуляционного вакуумирования стали осуществляется следующим образом.

Установка циркуляционного ваку- умироваиия стали устанавливается над ковшом с расплавом. Рукава установки погружают в ковш с расплавом на глубину 600 мм. Включают вакуумный насос, в вакуумной камере 1 создается разрежение, и металл в результате разности давлений по рукавам 2 и 3 заполняет вакуумную камеру 1 на высоту 0,3 м. Во всасывающий рукав 2 вводится инертный газ, и металл в .результате явления эргазлифта начинает циркулировать по гид равлическому контуру, установка циркуляционного вакуумирования стали ковш.

После окончания пускового режима в вакуумной камере 1 устанавливается давление 1-2 мм рт.ст. Оператор перекрывает вакуумный затвор 5, и в вакуумной камере 1 в результате поступления инертного газа О , 25 м /мин и газовыделегшя из металла за 2-3 с увеличивается давление до 35 мм рт.с При этом через сливной рукав 3 вакуумной камеры 1 уходит 800 кг металла и скорость его движения возрастает от 0,9 до 1,6 м/с, кинематическая энергия при этом увеличивается в 3,2 раза. Как только давление в вакуумной камере достигнет 35 мм рт.ст оператор открывает вакуумный затвор 5, и металл из ковша через всасывающий рукав 2 вновь за 2-3 с заполняет вакуумную камеру 1. Как только давлениев вакуумной камере 1 достигнет 1-2 мм рт.ст., оператор вновь терекрывает вакуумный затвор 5.

Таким образом, производя вариацию давления в вакуумной камере 1, осуществляют интенсификацию перемешивания металла в ковше с целью ликвидации застойных зон.

Время вакуумирования для Jшквидa ции застойных зон металла в ковше по известным способам составляло 10-12 мин, при использовании предлагаемого способа для полной дегазации металла требуется только 8-9 мин, кроме того, в обрабатываемом металле снизилось содержание 0л на 10-15% и неметаллических включений на 5-10% по сравнению с плавками, на которых не использовался данный способ.

Ожидаемый экономический эффект только за счет сокращения времени вакуумирования составит 20000 руб. в год.

Формула изобретения

Способ циркуляционного вакуумирования стали, включающий ввод во всасывающий рукав установки циркуляционного вакуумирования стали инертного газа, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени вакуумирования и повышения качества вакуумированного металла, периодически изменяют давление в вакуумной камере со скоростью-. 16-18 мм рт.ст./ от 1-2 мм рт.ст. до 35-38 мм рт.ст. с периодом 10-15 с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1164447, кл. 186 7/03, 1964.

2.Патент ФРГ № 1111224, кл. 18 в 7/08, 1964.

3.Патент ФРГ № 1098971, кл. С 21 С 7/06, 1961.

КУ/Х// Л///У/ХХХ/Х//ХХХХХ У

ч

Фи9.1