устройство для продувки металла в ковше нейтральным газом

Формула изобретения

Устройство для продувки металла в ковше нейтральным газом, содержащее металлическую трубу с огнеупорной обечайкой и пробкой на торце, отличающееся тем, что по высоте устройства выполнены 1 4 ряда из 3 6 боковых наклонных вниз сквозных отверстий, равномерно распределенных по периметру обечайки и закрытых со стороны выходных торцев затычками из легкоплавкого материала, при этом угол наклона осей отверстий к оси устройства составляет 10 80^o, а суммарная площадь проходных сечений отверстий составляет 0,80 0,95 площади сечения канала трубы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к процессам обработки металла в ковше.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для продувки металла в ковше нейтральным газом, включающее полую металлическую трубу, на которую нанизаны огнеупорные катушки в виде обечайки с огнеупорной пробкой на торце. В пробке выполнено сквозное отверстие соосно металлической трубе. В процессе обработки устройство опускается под уровень металла в ковше и через него подается под давлением инертный газ аргон, что приводит к перемешиванию металла в ковше.

Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность перемешивания металла в ковше. Это объясняется тем, что струя нейтрального газа направлена только вниз. В этих условиях в перемешивании участвуют не все слои металла в ковше, удлиняется время продувки металла, не обеспечивается необходимое усреднение металла по температуре и химсоставу, не происходит необходимое удаление неметаллических включений.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и эффективности продувки металла в ковше нейтральным газом.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для продувки металла в ковше нейтральным газом включает металлическую трубу с огнеупорной обечайкой и пробкой на торце. По высоте устройства выполнены 1-4 ряда из 3-6 боковых наклоненных вниз сквозных отверстий, равномерно распределенных по периметру обечайки и закрытых со стороны выходных торцев затычками из легкоплавкого материала, при этом угол наклона отверстий к оси устройства составляет 10-80^o, а суммарная площадь проходных сечений отверстий составляет 0,8-0,95 площади сечения трубы.

Повышение производительности и эффективности продувки металла в ковше нейтральным газом будет происходить вследствие подачи газа не вниз одной струей, а в стороны по нескольким наклонным к оси устройства струям. При этом обеспечивается интенсивное перемешивание металла в ковше, его усреднение по температуре и химсоставу, интенсифицируется вынос из металла пузырьками газа неметаллических включений. Наличие в устройстве нескольких рядов наклонных отверстий устройства позволяет изменять глубину проникновения струй газа в металл, что обеспечивает необходимую интенсивность продувки в зависимости от изменяющихся технологических требований и емкости ковша.

Диапазон значений числа рядов отверстий в пределах 1-4 объясняется закономерностями перемещения металла в ковшах различной емкости. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от емкости ковша.

Диапазон значений числа отверстий в каждом ряду, равномерно распределенных по периметру огнеупорной обечайки, объясняется закономерностями перемешивания металла по объему ковша. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от емкости ковша.

Диапазон значений угла наклона боковых отверстий в пределах 10-80^o объясняется закономерностями перемешивания металла в объеме ковша. Указанный диапазон устанавливается в обратной зависимости от емкости ковша.

Диапазон значений суммарной площади проходных сечений наклонных отверстий в пределах 0,8-0,95 от площади сечения канала трубы объясняется гидравлическими закономерностями истечения газа из отверстий. При меньших значениях будет затруднено истечение газа из отверстий. При больших значениях возможно проникновение жидкого металла в отверстия. Указанный диапазон устанавливается в обратной зависимости от расхода газа.

Применение затычек из легкоплавкого материала в наклонных отверстиях объясняется необходимостью экономии газа при погружении не всех рядов отверстий устройства под уровень металла в ковше.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявленного устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана схема устройства для продувки металла в ковше нейтральным газом, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 2.

Устройство для продувки металла в ковше нейтральным газом состоит из металлической трубы 1, огнеупорной обечайки 2, пробки 3, отверстий 4, затычек 5. Позицией 6 обозначен уровень металла в ковше.

Устройство для продувки металла в ковше нейтральным газом работает следующим образом.

Пример. В процессе продувки металла в ковше устройство опускается под уровень 6 металла. Устройство состоит из стальной трубы 1, по которой подается под давлением 4-6 кг/см² инертный газ аргон. В нижней части на трубу 1 нанизана огнеупорная обечайка 2, например, из огнеупорного бетона. В общем случае обечайка 2 может быть набрана из отдельных катушек. В нижнем торце трубы 1 установлена глухая огнеупорная пробка 3. По высоте устройства выполнены 1-4 ряда из 3-6 боковых наклонных вниз сквозных отверстий, равномерно распределенных по периметру обечайки, закрытых со стороны выходных торцев затычками 5 из легкоплавкого материала, например, алюминиевых или медных тонкостенных пластин. Угол наклона отверстий 4 к оси устройства составляет 10-80^o. В общем случае угол наклона отверстий 4 по высоте устройства может быть переменным. Суммарная площадь проходных сечений отверстий 4 составляет 0,8-0,95 площади сечения канала трубы 1.

Труба 1 устройства подвешена к подъемно-поворотному рычагу (не показан).

При опускании устройства под уровень 6 металла затычки 5 расплавляются по мере его погружения в металл, и аргон выходит из канала трубы 1 на нужном уровне отверстий по высоте.

В таблице приведены примеры работы устройства с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малого количества наклонных отверстий происходит неравномерное перемешивание металла в ковше и его усреднение по температуре и химсоставу. Вследствие большого диаметра наклонных отверстий в них затекает жидкий металл, что приводит к прекращению процесса продувки металла нейтральным газом.

В пятом примере вследствие малой величины диаметра наклонных отверстий не будет обеспечиваться необходимый расход нейтрального газа, что снизит интенсивность перемешивания металла.

В шестом примере, прототипе, вследствие подачи газа через одно отверстие в пробке только в вертикальном направлении не обеспечивается необходимое перемешивание металла, его усреднение по температуре и химсоставу, а также всплывание неметаллических включений.

В примерах 2-4 вследствие рассредоточенной подачи газа по высоте устройства через наклонные отверстия с оптимальными параметрами и расположением обеспечивается интенсивное перемешивание металла в ковше, достигается его необходимое усреднение по химсоставу и температуре, а также достигается необходимое удаление в шлак неметаллических включений из металла.

Применение устройства позволяет повысить производительность процесса продувки металла в ковше на 20-30% а также увеличить выход годного металла на 6-8%