1 004341 2 Изобретение относится к способу предот

1
Изобретение относится к способу предотвращения вытекания шлака при выпуске металлического расплава из металлургической емкости.
Под такими емкостями подразумеваются,
например, но не обязательно, емкости для получения стали, т.е. емкость конвертера или емкость электропечи.
Ниже изобретение поясняется на примере
электропечи.
Такая емкость имеет в виде сверху приблизительно овальную или грушевидную форму, причем в заостренной передней части дна
предусмотрено выпускное отверстие. В нормальном положении, т.е. перед выпуском, зеркало расплава находится примерно на 1-1,5 м
выше выпускного отверстия.
Это выпускное отверстие закупорено наполнителем и закрыто снизу заслонкой. Наполнитель
образует над выпускным отверстием направленный во внутреннюю полость емкости холмик.
Для выпуска, т.е. для перелива расплава в
ковш, в котором сталь подвергают вторичной металлургической обработке, емкость поворачивают
в положение выпуска, так что выпускное отверстие образует теперь самую низкую часть емкости. В этом положении заслонку открывают и наполнитель в выпускном отверстии удаляют.
Вытекающий расплав над выпускным отверстием закручивается (эффект "Vortex"), при
этом за счет всасывающего действия подхватывается плавающий на расплаве шлак, что нежелательно по металлургическим причинам.
Известные до сих пор способы предотвращения или уменьшения этого эффекта "Vortex"
оказались неэффективными.
Поэтому в основе изобретения лежит задача такого усовершенствования описанного выше способа, чтобы устранить упомянутый эффект закручивания возможно простым образом.
Другая задача изобретения состоит в создании устройства для осуществления способа.
Изобретение решает первую часть задачи с
помощью следующих операций:
a) поворот емкости в положение выпуска;
b) вдувание газа через окружающие выпускное отверстие каналы в находящийся в емкости расплав против направления течения жидкого металла при выпуске;
c) открывание выпускного отверстия;
d) поворот емкости обратно, пока выпускное отверстие не будет больше покрыто расплавом;
е) прекращение вдувания газа.
Вдувание газа в расплав известно.
При вторичной металлургической обработке полученной стали газ вдувают снизу в
расплав через дно ковша для создания процесса
циркуляции расплава для достижения равномерности температуры расплава, а также растворенных в расплаве легирующих компонентов.
В таких газопродувочных системах в дно
ковша заделаны квадратные или круглые стака-
004341
2
ны, в которых сидят продувочные камни конической формы, выполненные с возможностью
протекания через них газа в расплав. Известно
несколько типов продувочных камней, например пористые, щелевые, звездообразные и т.д.
Во избежание выхода газа сбоку из продувочных камней эти продувочные камни окружены металлической оболочкой.
Высота зеркала стали в ковше над продувочными камнями составляет до 4 м.
При вдувании газа снизу в расплав на поверхности расплава наблюдается так называемая "лысина". Как уже говорит само название,
зеркало расплава в этом месте абсолютно свободно от посторонних тел.
Этот эффект использован в изобретении.
Выпускное отверстие в емкости электропечи (аналогичным образом также в конвертере)
образовано так называемыми сменными трубами, из которых несколько образуют друг над
другом сужающееся вниз отверстие. Подобные
сменные трубы выполнены из магнезита, корундобетона или аналогичных огнеупорных
материалов. Эти сменные трубы окружены обрамляющими выпуск камнями, причем между
сменными трубами и обрамляющими выпуск
камнями имеется шов, заполняемый огнеупорным материалом. Внизу эту систему закрывают
так называемым чашечным камнем. Отверстие
чашечного камня выполнено при этом с возможностью запирания заслонкой.
Согласно изобретению предусмотрено, что
аналогично названным продувочным камням в
стенке сменных труб (по меньшей мере, самой
верхней или обеих самых верхних) выполнены
аксиально проходящие каналы, которые заканчиваются внутри емкости. Каналы сообщены с
газоподводящей трубой.
Как только емкость опрокинута в положение
слива, начинают газоподвод. Выходящий из каналов газ удаляет образованный наполнителем холмик над выпускным отверстием. Затем открывают
заслонку под чашечным камнем и удаляют наполнитель внутри выпускного отверстия. Расплав может теперь вытекать в ковш, причем над выпускным отверстием стремится закручиваться. Попадающий в расплав газ аналогично процессу продувки образует в ковше над отверстиями каналов
описанную "лысину", а это означает, что в этой
зоне шлак вытесняется наружу, что препятствует
его затеканию через выпускное отверстие в ковш.
Вдувание газа продолжают до тех пор, пока емкость не будет снова повернута назад, а
выпускное отверстие не будет больше покрыто
расплавом.
При этом, само собой, понятно, что применяют газ, не нарушающий металлургических
свойств полученного расплава.
Для того чтобы газ не мог выходить сбоку
из сменных труб, они окружены снаружи стальной оболочкой из нержавеющего материала.
3
Хотя каналы могут пронизывать все расположенные друг над другом сменные трубы,
предпочтительным образом, однако, предусмотрено, что каналами снабжена только самая
верхняя сменная труба или обе самые верхние.
Эти обе самые верхние сменные трубы могут
быть выполнены также за одно целое и образовать, тем самым, блок.
Расположение и геометрическая форма каналов определяются соответствующими требованиями к применению.
При изготовлении и придании каналам
геометрической формы можно привлечь опыт в
области продувочных камней.
Для того чтобы газ можно было равномерно подавать во все газонаправляющие каналы,
самая нижняя каналонаправляющая сменная
труба снабжена на своей нижней стороне кольцевой камерой, в которую входят все каналы и
газоподводящая труба, проходящая, например, в
зоне между сменными трубами и окружающими их, обрамляющими выпуск камнями.
Для этого можно либо использовать уже имеющийся шов между обоими элементами, либо в
наружной стороне не имеющих каналов сменных труб выполняют паз.
Во избежание электрических пробоев на
газоподводящие трубы и их разрушения или
повреждения в пп.10 и 11 формулы изобретения
в качестве альтернативы предложено либо присоединить металлическую оболочку металлургической емкости к тому же электрическому
потенциалу, что и газоподводящие трубы, либо
согласно п.11 изолировать газоподводящие трубы от приложенного к металлургической емкости потенциала.
Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью чертежей.
На фиг. 1 изображена емкость электропечи
в продольном разрезе;
фиг. 2 - в перспективе и в разрезе система
выпуска емкости по п. 1;
фиг. 3 - в разрезе особая форма выполнения сменной трубы;
фиг. 4а-4с - три возможные геометрические формы каналов в сменных трубах.
На фиг. 1 в продольном разрезе изображена
емкость электропечи для получения стали, которая, в целом, обозначена поз. 1. В виде сверху емкость 1 имеет приблизительно грушевидную форму, причем на заостренном конце 2 в дне 3 емкости 1 находится выпускное отверстие 4. Приблизительно в средней части дна 3 расположен анод
5. Катод и крышка емкости не показаны.
Емкость 1 установлена с возможностью
опрокидывания вокруг оси, перпендикулярной
плоскости чертежа. В этой емкости 1 расплавляют преимущественно скрап, причем расплав
по окончании процесса расплавления достигает
высоты 6.
На фиг. 2 система выпуска с выпускным
отверстием 4 изображена в увеличенном мас-
004341
4
штабе. Эта система выпуска выполнена в данном случае из пяти расположенных друг над
другом сменных труб 7, 7' , диаметр отверстий
которых уменьшается в направлении вниз. Эти
сменные трубы 7, 7' окружены выполненными в
форме куба, обрамляющими выпуск камнями 8,
причем шов 9 между сменными трубами 7, 7' и
обрамляющими выпуск камнями 8 заполнен
огнеупорным наполнителем. Систему выпуска
закрывают внизу чашечным камнем 10, отверстие которого выполнено с возможностью запирания заслонкой (не показана).
Обе самые верхние сменные трубы 7' имеют аксиально проходящие, расположенные в
стенке трубы каналы 11, которые создают связь
между внутренней полостью емкости 1 и кольцевой камерой 12, предусмотренной на нижней
стороне нижней сменной трубы 7'. С этой кольцевой камерой 12 сообщается газоподводящий
трубопровод 13, который между сменными трубами 7 и обрамляющими выпуск камнями 8
проходит вниз, а между самым нижним обрамляющим выпуск камнем 8 и чашечным камнем наискось наружу.
На фиг. 3 изображена возможная форма
выполнения сменной трубы 7'. Эта сменная труба 7' выполнена из двух частей, а именно из конической внутренней части 14, причем внешняя
боковая поверхность этого конуса сужается
вверх. Этот внутренний конус 14 вставлен во
внешнюю часть 15, внутренняя поверхность
которой выполнена в соответствии с наружной
поверхностью внутреннего конуса 14.
Вид сверху на подобную сменную трубу 7'
изображен на фиг. 4с. Каналы 11 для газоподвода образованы здесь канавками, выполненными
на наружной поверхности внутреннего конуса
14.
Другие возможные выполнения каналов
изображены на фиг. 4а, 4b.
На фиг. 4а каналы 11 выполнены в виде
радиально расположенных прорезей, тогда как
каналы 11 в примере на фиг.4b образованы
множеством отверстий.
Возможны другие геометрические формы
или формы выполнения каналов, например каналы звездообразной формы и т.п.
Способ согласно изобретению кратко изложен ниже.
По окончании процесса расплавления емкость 1 опрокидывают вперед, так что выпускное отверстие 4 образует самую низкую часть
емкости 1.
Как только емкость 1 окажется в этом положении, по каналам 11 в расплав начинают вдувать
газ. Только после этого открывают систему выпуска, так что расплав может стекать через выпускное отверстие 4 в подставленный под него ковш
(не показан). За счет вдувания газа по каналам 11 в
расплав достигается противодействие образованию закручивания над выпускным отверстием 4,
5
благодаря чему шлак не может захватываться расплавом через выпускное отверстие 4 в ковш.
За счет вдуваемого газа над выпускным
отверстием 4 образуется так называемая "лысина", т.е. участок, на котором шлак оттесняется в
сторону.
Когда уровень в ковше достигнет нужной
высоты, емкость 1 возвращают в исходное положение.
Когда выпускное отверстие 4 больше не
покрыто расплавом, подвод газа прекращают.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ предотвращения вытекания
шлака при выпуске металлического расплава из
металлургической емкости, отличающийся тем,
что он включает в себя следующие операции:
a) поворот емкости (1) в положение выпуска;
b) вдувание газа через окружающие выпускное отверстие (4) каналы (11) в находящийся
в емкости (1) расплав против направления течения жидкого металла при выпуске;
c) открывание выпускного отверстия (4);
d) поворот емкости (1) обратно, пока выпускное отверстие (4) не будет больше покрыто
расплавом;
e) прекращение вдувания газа.
2. Устройство для осуществления способа
по п.1 с металлургической емкостью, у которой
выпускное отверстие образовано выполненными из износостойкого огнеупорного материала,
расположенными друг над другом сменными
трубами, которые окружены обрамляющими
выпуск камнями, причем нижний конец образованной таким образом сменной системы выпуска образован чашечным камнем, к которому
прилегает запирающая отверстие заслонка, отличающееся тем, что в стенке, по меньшей мере, заканчивающейся во внутренней полости
емкости сменной трубы (7') выполнены аксиально проходящие, заканчивающиеся на обоих
торцах трубы (7') каналы (11), которые на обращенном от внутренней полости емкости торце
трубы сообщены с газоподводом (13).
004341
6
3. Устройство по п.2, отличающееся тем,
что сменная труба/трубы (7'), в стенке/стенках
которой/которых расположены газонаправляющие каналы (11), окружена/окружены листовой
оболочкой из нержавеющей стали.
4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся
тем, что каналы (11) представляют собой окружающие отверстие трубы, радиально расположенные прорези.
5. Устройство по п.2 или 3, отличающееся
тем, что каналы (11) представляют собой окружающие отверстие трубы, равномерно распределенные отверстия.
6. Устройство по п.2 или 3, отличающееся
тем, что каналы (11) образованы промежутком,
возникающим тогда, когда сменная труба (7')
составлена из конически выполненной внутренней трубы (14) и соответственно выполненной
внешней трубы (15), при этом либо на наружной
поверхности внутреннего конуса (14), либо на
внутренней поверхности внешнего конуса (15)
предусмотрены каналообразующие канавки.
7. Устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что газоподвод (13) к имеющей/имеющим каналы сменной трубе/сменным
трубам заканчивается в кольцевой камере (12),
расположенной под самой нижней каналонаправляющей сменной трубой и нагружающей
все каналы.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем,
что газоподвод (13) состоит из трубы, которая
над чашечным камнем (10) заканчивается в шве
(9) между сменными трубами (7) и обрамляющими выпуск камнями (8) и проходит оттуда
аксиально к кольцевой камере (12).
9. Устройство по любому из пп.2-8, отличающееся тем, что сменные трубы (7'), имеющие каналы (11), образуют блок.
10. Устройство по любому из пп.2-9, отличающееся тем, что металлическая оболочка металлургической емкости присоединена к тому
же электрическому потенциалу, что и газоподводящие трубы.
11. Устройство по любому из пп.2-9, отличающееся тем, что газоподводящие трубы изолированы от потенциала, к которому присоединена металлургическая емкость.
Фиг. 1
Фиг. 2
7
004341
8
Фиг. 4b
Фиг. 3
Фиг. 4с
Фиг. 4а
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6