устройство для плавки металлического лома и для внепечной обработки жидкого металла путем продувки газами

Формула изобретения

Устройство для плавки металлического лома и для внепечной обработки жидкого металла путем продувки газами, содержащее емкость в виде футерованного ковша, подвешенную на полых полуосях, в боковых футерованных стенках которой выполнены спиральные каналы, подвод газа в которые осуществляется через полые полуоси, отличающееся тем, что спиральные каналы выполнены многозаходными, а количество их четным с распределением по парам, каждая из которых имеет общий выход в нижнюю часть емкости, при этом один из каналов пары соединен с источником горючего газа, а другой с источником воздуха или кислорода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности, может быть использовано на металлургических заводах, где производят переплав металлического лома и передел жидкого чугуна в сталь. Также оно может быть применено в литейных цехах и мастерских.

Известно устройство [1] для обработки жидкиx металлов путем продувки газами, содержащее футерованную емкость в виде ковша с каналом для подвода газа через пористую пробку в дне емкости.

Недостатки этого устройства невозможность переплавки металлического лома; низкая температура поступающего в расплав газа и большие потери тепла через стенки емкости, что снижает температуру расплава, как следствие этого, требуется более высокая исходная температура расплава и потому более значительный расход энергоресурсов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [2] принятое за прототип, для передела чугуна в сталь в виде традиционного конвертера, в футеровке боковых стенок которого проложена спиральная труба-трубопровод, по которой продувают воздух, кислород или на конечной стадии передела инертный газ, которые через фурмы в днище конвертера поступают в жидкий металл. Проходя через спиральный трубопровод, вдуваемые газы прогреваются, теряемое через боковые стенки тепло частично возвращается с газами в расплав, в результате чего тепловые потери уменьшаются и возможно увеличить количество металлического лома, загружаемого в конвертер при переделе чугуна в сталь.

Недостатками этого устройства являются невозможность переплавки только металлического лома; наличие только одного спирального канала в боковых стенках футеровки, что позволяет через металл одновременно продувать только один газ, что ограничивает возможности устройства.

Целью изобретения является создание устройства, в котором можно осуществлять переплав чугунного и стального лома без заливки жидкого чугуна и затем после расплавления производить внепечную обработку жидкого металла путем продувки различными газами.

Это достигается благодаря тому, что устройство для плавки металлического лома и для внепечной обработки жидкого металла путем продувки газами содержит емкость в виде футерованного ковша, подвешенную на полых полуосях, в боковых футерованных стенках которой выполнены спиральные каналы, подвод газа в которые осуществляется через полые полуоси, спиральные каналы выполнены многозаходными, а количество их четным, с распределением по парам, каждая из которых имеет общий выход в нижнюю часть емкости, при этом один из каналов пары соединен с источником горючего газа, а другой с источником воздуха или кислорода.

Сущность изобретения состоит в следующем.

В один из спиральных каналов каждой пары подают горючий газ (например, природный), а в другой воздух или кислород. На общем выходе, играющем роль газовой горелки, газ поджигают, который расплавляют загружаемую в ковш шихту со шлакообразующими добавками. После расплавления металл продувают газами и производят внепечную обработку металла инертными газами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольное сечение; на фиг. 2 один из вариантов общего выхода для пары спиральных каналов в емкость ковша.

Устройство состоит из стального корпуса ковша 1, внутри которого выполнена футеровка 2 из огнеупорного материала. Внутри футеровки в боковых стенках ковша расположены спиральные многозаходные каналы 3, число которых должно быть четным. Каждая пара каналов имеет общий выход 4 в емкость ковша, в которую загружают лом и шлакообразующие добавки. После расплавления в ковше содержится расплавленный металл 5, покрытый слоем шлака 6.

Спиральные каналы могут быть выполнены из керамических или металлических труб.

Общий выход пары каналов может быть выполнен таким, как показано на фиг. 1, или в виде газовой горелки, для чего в один из каналов вставляют керамический или металлический огнеупорный патрубок 7, а на выходе может быть установлена огнеупорная диафрагма 8, как показано на фиг. 2.

Для удобства газы в спиральные каналы могут подаваться по полым полуосям 9, на которые подвешивают ковш. Полуоси вставляют в опоры 10.

Работа предлагаемого устройства происходит в двух вариантах.

В первом варианте устройство используют первоначально для плавки металлолома, а затем осуществляют продувку жидкого металла газами, как и в устройствах [1, 2]

Во втором дополнительном варианте внутрь ковша устанавливают тигель, устройство превращается в высокотемпературную тигельную печь, в которой горючий газ и воздух или кислород подогреваются отходящими газообразными продуктами горения.

При первом варианте работа устройства происходит следующим образом. В один из каналов каждой пары пускают воздух или кислород, а во второй горючий газ (например, природный) и на общем выходе 4 газ поджигают факелом. Далее загружают металлический лом черных металлов (сталь, чугун, железо) или лом цветных металлов и соответствующие шлакообразующие добавки. Газообразные продукты горения газа прогревают шихту. По мере прогревания шихты за счет тепла, отходящего через боковые стенки ковша, газы в спиральных каналах прогреваются и температура образующихся при горении газов быстро повышается, в результате чего шихта быстро плавится при энергосберегающем режиме.

После расплавления нижней части шихты жидкий металл закрывает выход 4 газов, но горение газа продолжается на выходе 4 и в пузырях газов, поднимающихся в расплавленном металле. Давление газов по мере повышения уровня расплавленного металла можно повышать, и процесс плавления будет продолжаться до полного завершения.

После полного расплавления шихты подачу горючего газа в каналы можно прекратить и начать вдувать газы, которые обычно применяют при внепечной обработке жидкого металла, например стали [1-3] путем продувки газами. Например, для удаления избытка углерода или кремния из стали продувают воздух или кислород. В этом режиме работа устройства подобна работе конвертера. Для удаления из металла вредных растворенных газов металл продувают инертным газом (например, аргоном).

Если первоначально в ковш заливают жидкий чугун, то в этом режиме устройство работает как конвертер по переделу чугуна в сталь.

После завершения продувки с целью получения нужного химического состава, не прекращая продувки, например, инертным газом, ковш наклоняют, первоначально сливают шлак, а затем по изложницам разливают готовый металл. После этого ковш может быть загружен для последующей обработки металла.

Во втором варианте работы предлагаемого устройства первоначально внутрь ковша устанавливают тигель, загружают в тигель шихту, поджигают газ и плавят шихту. После расплавления тигель извлекают и жидкий металл разливают по изложницам.

Первый вариант работы предназначен для крупных металлургических заводов, второй для мелкого литья в мастерских.

Достоинством предлагаемого устройства является простота конструкции. Для изготовления устройства не требуются большие капиталовложения. Оно может быть изготовлено на любом металлургическом заводе и даже в мастерской.

Предлагаемое устройство может конкурировать с мартеновскими печами, используемыми для переплавки металлолома черных металлов и передела чугуна в сталь и с конвертерами, применяемыми для тех же целей. Кроме того, устройство найдет широкое применение в литейных цехах и ремонтных мастерских для ремонта и изготовления запасных деталей из черных и цветных металлов.