Способ обработки жидкого металла Советский патент 1982 года по МПК C21C7/10 C21C7/00 

(5) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии, конкретно к внепечному рафиниро ванию жидкого металла. Известен способ обработки металло в вакууме и столбе жидкого шлака, в котором с целью лучшего использования шпака, последний,находящийся в рукаве, периодически выпускают из рукава и смешивают со шлаком, находя щимся в ковше, путем прекращения обработки на 1-2 мин с одновременным увеличением давления в вакуумной камере. Недостатком указанного способа является усложнение процесса обработ ки и ухудшение управле 1Я им fl 7. Известен также способ рафинирования жидких расплавов, отличающийся. тем, что в начале процесса расплав всасывают в рукав до понижения его уровня в емкости до уровня нижнего конца рукава С23.. Недостатком этого способа является низкая эффективность обработки расплава и сложность в управлении. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ обработки жидких металлов в барометрическом столбе шлака, включающий снижениедавления ввакуумной камере, всасывание шлака в патрубок, герметически соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб шлака, регулирование массового расхода металла Гз. Цель изобретения - экономия шлака. Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу обработки жидкого металла в барометрическом столбе шлака, включающему снижение давления в вакуумной камере, всасывание шлака в патрубок,герметически соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб 393 шлака, регулирование массового расхода металла обработку металла начи,нают при давлении в вакуумной камере 50-300 гПа, а с началом обработки снижают давление в вакуумной камере со скоростью 30-1000 гПа/мин до мини мального значения, обеспечиваемого вакуумными средствами, и одновременно увеличивают массовый расход метал ла до величины, обеспечивающей поддержание в течение всего времени обработки столба шлака с высотой, равной его высоте перед началом обработ ки металла, одновременно с окончание обработки повышают давление в вакуум ной камере до начального. Пример. Имеется вакуумная камера с присоединенный к ней снизу патрубком. Нижний конец патрубка погружен в жид кий шлак, налитый в ковш. При снижении в вакуумной камере давления шлак всасывается в патрубок заполняя его на определенную высоту, зависящую от плотности шлака и давления в вакуумной камере. Так формируют столб шлака. Затем в вакуумную камеру свер ху или сбоку подают жидкий металл, предназначенный для обработки. Проходя через вакуумную камеру и столб шлака, металл диспергируется и в таком виде рафинируется. Проходя через шлаковый столб в виде капель, ме талл образует со шлаком шлакометаллическую смесь, средняя плотность которой выше, чем плотность шлака. Поэтому высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла уменьшается по сравнению с первоначальной высотой столба шлака, часть шлака вытесняется в ковш и не принимает участия в процессе обработ ки металла. Сущность способа состоит в том, чтобы перед началом обработки металла сформировать столб шлака такой высоты, как и высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработ ки металла. Этим можно избежать вытеснения шлака из патрубка, если про водить начало обработки таким образом, чтобы одновременно снижать давл ние в вакуумной камере и увеличивать массовый расход металла. При этом первоначально установленная высота столба шлака такая же и при достижении номинальных значений давления и массового расхода, что позволяет использовать для обработки меньшее количество шлака. Способ основывается на следующих закономерностях. Барометрическая высота столба жидкости определяется известным уравнением и РОТ РВ /1 РЖ Яж -« соответственно атмосферное давление и давление над столбом жидкости; их разность, гПа; РУ - плотность жидкости (Р.. шлака, Рр - металла), кг/мЗ„ При РШ 2700 кг/м и наиболее вероятном значении Рот- 1000 гПа 1 кг/см , барометрическая высота столба шлака составляет 3,7 м. Высота столба шлакометаллической смеси в общем случае определяется эмпирическим выражением: , ЛР 5mB svT;;(fM/Furt) где Hg - высота столба смеси, м; массовый расход металла, кг/с; площадь поперечного сечения столба, м ;. средняя скорость движения металла через шлак, м/с. Например, при тех же условиях и значениях Рдд 7000 кг/м, V 0,35 м/с (определено экспериментально), высота столба смеси определяется зависимостью:др 2700 -I- 1-77 М где М удельныйрасход металла на единицу площади поперечного сечения столба, кг/с.м . Таким образом, высота столба шлакометаллической смеси в процессе обработки металла зависит от удельного расхода металла на единицу площади поперечного сечения столба и барометрической разности давлений. Например, при значении М 300 кг/с-м и Р 1000 гПа эта высота составляет Н{. 3,0 м. Учитывая, что в процессе обработки значения s и р неизменны, высота столба смеси определяется веичинами массового, расхода металла и давления в вакуумной камере. Экспериментально установлено, что опти5мальный интервал значений удельных расходов составляет 1 0-350 кг/с-м При этом номинальная высота столба шлакометаллической смеси составляет в рассматриваемых условиях 2,, т.е. на 0,8-0, м ниже, чем барометрическая высота столба чистого шлака. Поэтому,если перед началом обработки сформировать столб шлака, например 3,0 м, снизив для этого давление в вакуумной камере до 190 гПа (при этом др 810 гПа), а затем с началом подачи металла начать снижать давление в вакуумной камере и повышать массовый расход металла до номинальных значений, то мы сможем провести обработку металла, не поднимая шлак в патрубок на высоту более 3,0 м. Этим самым сэкономлено т количество шлака, которое помещается в патрубке длиной 0,7 м. Поэтому по данному способу предусматрива ется начинать перелив металла при давлении а вакуумной камере 50300 гПа с последующим его снижением со скоростью 30-1000 гПа/мии. Указанный -интервал значений выбран с учетом реальных плотностей рафинировочных шлаков, возможных изменений атмосферного давления и указанных нo 1нaльныx значений удельных расходов металла в процессе обработки. При давлении выше 300 гПа уровен шлака значительно понижен (до 2,6 м что ухудшает условия службы рафинировочного агрегата, при давлении ме нее 50 гПа экономия шлака незначительна. Регулирование расхода металла и снижение давления в вакуумной камер должны быть проведены за 0,3-1,5 ми так как первые порции металла вакуу мируются недостаточно эффективно. За время менее 0,3 мин снизить давле ние до номинального (обычно 1-10 гП технически слояшо, а свыше 1,5 мин настраивать ход процесса нецелесооб разно, так как много металла обработано не с полной эффективностью (например, при массовом р асходе 50 кг/с - около ,5 т). После прекращения пода1 1 металла в шлак начнется увеличение высоты столбы шлака, так как капли металла быстро покинут шлак. Если не повысить в этот момент давление в вакуу ной камере, может произойти нарушение барометрического затвора и выброс шлака в вакуумную камеру, что весьма нежелательно. Поэтому сразу после прекращения обработки металла повышают давление в вакуумной камере. Способ опробован на опытно-промышленных установках,.имеющих диаметры шлакового столба 0,38 и 0,65 м (плоцади поперечных сечений столба соответственно 0,1Н и 0,33 м ). Подачу металла начинают при давлении в вакуумной камере порядка 200 гПа. ; Обработку металла производят с мае- совыми расходами, соответственно 20 : и 60 кг/с. При этом фактические знaчения высоты столба шлакометалличес кой смеси находятся в пределах 3м. ; Настройку хода процесса производят- : за 30-60 с. За ходом процесса наблюдают визуально. Заметных отклонений в ходе обработки и в качестве металла не наблюдается. Экономия шлака, приближенно определяемая по формуле Мш sftu(pc,p- е) где Мщ - экономия шлака; Н , Н - соответственно полная барометрическая высота столба шлакэ и номинальная высота столбасмеси. которая составила в первом случае М 0,11 -2700(3,7-3,0) 215 кг, во втором случае - ,33 2700(3,7-3) 590 кг. При расходе ишака на плавку соответственно 1500 и 3500 кг (50 кг/т стали) экономия шлака составляет соответственно 1,3 и 16,8 или 7,2 и 80А кг/т стали. Это позволяет сни/зить затраты на шлаковую обработку (при средней стоимости шлака 125 руб/т) на 0,9-1,05 руб/т стали. Внедрение способа не требует применения капитальных затрат. Формула изобретения Способ обработки жидкого металла в барометрическом столбе шлака, включающий снижение давления в вакуумной камере, всасывание шлака в патрубок, герметически соединенный с ней, перелив металла через вакуумную камеру и столб шлака, регулирование массового расхода металла, от л и чающийся тем, что,- с целью экономии шлака., обрабоку металла начинают при давлении в вакуумной камере 50300 гПа, с началом обработки

79337318

давление в вакуумной камере со ско-повышают давление в вакуумной камеростью 30-1000 гПа/мин до минимально-ре до начального, го значения, обеспечиваемого вакуум- Источники информации,

ными средствами, и одновременно уве-принятые во внимание при экспертизе личивают массовый расход-металла до 5 1 свидетельство СССР

вбличины, обеспечивающей поддержан1 еf kkQk22, кл, С 21 С 7/10, 197. в течение всего времени обработки 2. Авторское свидетельство СССР

столба шлака высотой, равной его вы-« 52603, кл. С 21 С 7/10, 197. соте перед началом обработки металла, 3. Авторское свидетельство СССР

одновременно с окончанием обработки «оtf , кл. С 21 С 7/10, 1966.