Спосіб спорожнення металоплавильної ємності від основної частини рідкого металу та металоплавильна ємність для його здійснення

1. Спосіб спорожнення металоплавильної ємності від основної частини рідкого металу через випускний отвір в донній поверхні ємності, що включає опускання потоків металу, що залишає ємність, нижче рівня його входу до випускного отвору, до донної поверхні в цій частині ємності, наступне переміщення вздовж донної поверхні і підйом цих потоків металу до і вище рівня входу до випускного отвору і випуск металу через цей отвір, при цьому потоки металу, що опускаються і підіймаються, розділяють стінкою, між торцем котрої і донною поверхнею ємності передбачають зазор, що з'єднує потоки металу, що опускаються і підіймаються, який відрізняється тим, що перед початком спорожнення ємності піднімають рівень входу металу до випускного отвору над вихідним його положенням в донній поверхні ємності і зберігають підняте положення до закінчення спорожнення ємності від основної частини металу, при цьому потоки металу, що залишають ємність, відділяють від потоків металу, що підіймаються, стінкою, висота якої визначає величину підйому рівня входу металу до випускного отвору, а після випус 2 (19) 1 3 87196 4 робочого простору ємності, в котрій виключено го отвору рівняється величині підйому рівня входу контакт надставки з шихтою. металу до випускного отвору, а всі перелічені 12. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізотвори і зазори окремо, призначені для проходу няється тим, що в центрі дна стаканоподібної пометалу з вмістилища до випускного отвору, мають рожнини стрижня є виступ, від торця якого до верпрохідні перерізи і поверхні щонайменше рівні похньої частини стрижня виконано центральний перечному перерізу випускного отвору. наскрізний отвір, з'єднаний гнучкими шлангами з 7. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізняпристроями для подачі твердих матеріалів різної ється тим, що стрижень на ділянці верхній торець фракції і інертного або нейтрального газу, при - дно стаканоподібної порожнини має наскрізний цьому на рівні дна стаканоподібної ємності цей центральний отвір. отвір має поперечні канали, що додатково з'єдну8. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізняють центральний отвір з цією порожниною. ється тим, що стрижень і його з'єднання з надста13. Металоплавильна ємність за п. 12, яка відрізвкою виконані за наступним співвідношенням: няється тим, що поперечні канали виконані похиpш h2 , h > h1 + лими з пониженням від дна стаканоподібної порорм жнини в бік центрального отвору стрижня. де - h висота надставки, h1 - висота виступу над14. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізняється тим, що вісь стрижня перпендикулярна ставки за межі стрижня, h 2 - передбачувана найповерхні дна ємності в районі випускного отвору. більша висота шару шлаку над металом в кінці 15. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізвипуску металу з ємності; p м і р ш - питома вага няється тим, що вісь стрижня відхилена від вертикалі на кут γ від вертикалі осі випускного отвору, металу і шлаку відповідно. при цьому обидві осі розташовані на одній прямій. 9. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізня16. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізється тим, що в нижньому положенні стрижень няється тим, що наскрізний отвір в надставці щільно без зазорів прилягає виступом надставки складається з конічної і циліндричної частин, при до поверхні дна ємності. цьому конічна частина є вхідною, а циліндрична 10. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізвихідною для металу і діаметр циліндричної часняється тим, що вхід до випускного отвору в донтини щонайменше рівняється діаметру випускного ній поверхні ємності виконано у вигляді отвору з отвору. конічною поверхнею і протилежно надставка об17. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізладнана виступом з дзеркальною конічною поверняється тим, що нижня частина стрижня, що хнею до цього отвору. включає стаканоподібну порожнину і закріплену в 11. Металоплавильна ємність за п. 6, яка відрізній надставку, виконана змінною, при цьому для няється тим, що стрижень, який встановлений з зміни нижньої частини стрижень обладнано можможливістю поздовжнього переміщення, створює ливістю виводу за межі робочого простору ємності. умови для виходу надставки до верхньої частини Винахід відноситься до виробництва металу у чорній та кольоровій металургії і поданий на прикладі виробництва сталі в дугових сталеплавильних печах (ДСП). Заключною стадією виробництва металу в металоплавильній ємності є спорожнення ємності від рідкого металу. Цю операцію виконують різними способами, при цьому широко розповсюджений, особливо в ДСП, вертикальний випуск металу через випускний отвір у дні ємності. Стосовно ДСП в останні роки розповсюдженим прийомом стало спорожнення металоплавильної ємності від основної частини металу із залишенням меншої частини рідкого металу в ємності [Див., наприклад, журнал ."Електрометалургія", №1, 2000, с. 46]. Складовою частиною процесу виробництва рідкого металу є формування шлаку, що відіграє важливу роль в отриманні металу заданого хімічного складу. Шлак, маючи більш низьку щільність у порівнянні із рідким металом, розташовується зверху ванни металу. Важливою технічною задачею є максимальне виключення попадання пічного шлаку до ковша, успішне рішення якої значною мірою залежить від способу спорожнення металоплавильної ємності від металу, що реалізується, від конструктивного виконання самої ємності, особливо в частині забезпечення випуску металу. Відомий спосіб спорожнення металоплавильної ємності від рідкого металу через зливне вікно [див., наприклад, патент РФ №2025499 С21С5/52, F27В3/14, Опубл. в Бюл. №24; 30.12.94]. Основними недоліками відомого способу є, поперше, значні затрати часу на спорожнення ємності, по-друге, неможливість виключення попадання пічного шлаку з металом до ковша. Відомий способі спорожнення металоплавильної ємності від рідкою металу шляхом донного випуску, в тому числі з використанням ексцентрикового випускного отвору в дні ємності [ЕВТ - технологія, див., наприклад, "Металургійний завод і технологія'", МРТ - 11, перекл. на російську 2002р., Стефан Лемке, Петер Майерлінг, Петер Монхайм та ін. "Технічні рішення для виробництва сталі", с. 26]. Цей відомий спосіб спорожнення металоплавильної ємності від рідкою металу отримав широке розповсюдження на ДСП. Відомому способу притаманні наступні недоліки: 5 87196 6 1. Не вирішено технічну задачу утворення шлаку від плавки до плавки в процесі спорожнення VORTEX (закручування потоку металу), що усклаємності, так як конструктивні елементи ємності для днює відсічення шлаку від рідкого металу в процездійснення способу виконані стаціонарними, без сі спорожнення ємності. можливості оперативної заміни, в той час як щіль2. Рідкий метал в районі ексцентрикового виність шлаку залежить від його хімічного складу пуску має знижену температуру, що подовжує три(лив., наприклад, В. І. Явойський та ін., „Металурвалість плавки, оскільки потребує підігрівання мегія сталі", 1983 р., стор. 51). а товщина шару шлаку талу. Відомий спосіб спорожнення - від технології ведення плавки і марки сталі, то металоплавильної ємності від рідкої сталі за довипускається; по-шосте, при реалізації способу помогою системи ИРИС (за інфрачервоним вивідсутній механізм запобігання попаданню пічного промінюванням) [див, наприклад, журнал "Сталь" шлаку у метал на початковій стадії спорожнення №11, 2004р., с. 36]. ємності (що попав в метал і поступив в канали Основним недоліком цього відомого способу є випуску металу на початковій стадії розплавлення потрапляння частини шлаку до рідкого металу шихти). ковша в процесі випуску (цей недолік відмічений Запропонований спосіб спорожнення металотам же). плавильної ємності від основної частини рідкого Відомий спосіб спорожнення металоплавильметалу через випускний отвір в донній поверхні ної ємності від основної частини рідкого металу, ємності є вільним від вказаних недоліків. У ньому що включає опускання потоків металу, що заливипуск рідкого металу здійснюють безпосередньо шає ємність, нижче рівня його входу до випускного із робочого простору печі, що виключає переохоотвору, до донної поверхні в цій частині ємності, лодження металу, що випускається. Відсутня ненаступне переміщення вздовж донної поверхні і обхідність наявності у ємності додаткового випускпідйом цих потоків металу до і вище рівня входу у ного отвору. Передбачене введення до рідкою випускний отвір і випуск металу через цей отвір, металу, що залишає вмістилище, елементів, що при цьому потоки металу, що опускаються і підізмінюють властивості металу при находженні в ймаються, розділені стінкою, між торцем якої і ковші. Забезпечено суттєве зниження висоти продонною поверхнею ємності передбачений проміміжку, необхідної для проходження металу у випужок, що зв'язує потоки металу, що опускаються і скний отвір. Передбачена корекцію в реалізації підіймаються [див., наприклад, міжнародний паспособу в залежності від передбачуваних хімічного тент WO 00/60297 F27D3/14, F27B3/19 від складу (щільності) та товщини шару шлаку. 12.10.2000р. з пріоритетом від 01.04.1999р. В реОтримання вказаних технічних результатів зафераті "Перспективи розвитку технології виплавки безпечено завдяки тому, що у відомому способі сталі в дугових печах до 2010р.", в журналі "Новиспорожнення металоплавильної ємності від рідкони чорної металургії за кордоном" №1, 2001, с. 40 го металу, що включає опускання потоків металу, наведені переваги цього відомого способу і схема що залишає ємність, нижче рівня його входу у вийого реалізації. Абревіатура системи - „FAST"]. За пускний отвір, до донної поверхні в цій частині суттєвими ознаками цей відомий спосіб найбільш ємності, наступне переміщення вздовж донної поблизький до запропонованого, тому прийнятий за верхні і підйом цих потоків металу до і вище рівня прототип. входу до випускного отвору і випуск металу через Відомому способу притаманні наступні суттєві цей отвір, при цьому потоки металу, що опусканедоліки, що виключають його успішне застосуються і підіймаються, розділені стінкою, між торвання для високоефективного спорожнення метацем котрої і донною поверхнею ємності передбалоплавильної ємності від основної частини рідкого чений проміжок, що зв'язує потоки металу, що металу при одночасній обробці металу в ковші, що піднімаються і опускаються, згідно винаходу перед впливає на хімічний склад сталі: початком спорожнення ємності піднімають рівень по-перше, випуск основної частини рідкого мевходу металу у випускний отвір над вихідним його талу винесено за межі робочого простору ємності, положенням у донній поверхні ємності і зберігають що автоматично приводить до охолодження метапідняте положення до закінчення спорожнення лу, що випускається, до необхідності його підігрівмістилища від основної частини металу, при цьовання; по-друге, реалізація способу вимагає наявму потоки металу, що виходить, відділяють від ності у ємності додаткового випускного отвору для потоків металу, що піднімаються, стінкою, висота повного спорожнення вмістилища від рідкого меякої визначає величину підйому рівня входу метаталу і шлаку, що залишилися, необхідного, наприлу до випускного отвору, а після того, як процес клад, при зупинці роботи ємності; по-третє, в споспорожнення зупиниться, відновлюють вихідне собі не передбачене введення у рідкий метал, що положення рівня цього входу, залишаючи у ємносзалишає ємність, елементів, що змінюють його ті меншу частину металу. При цьому у потоки мевластивості в ковші; по-четверте, реалізація споталу, що входять до випускного отвору, подають собу вимагає підвищеної висоти (порядку 200мм) елементи, що впливають на хімічний склад рідкого над рівнем дна ємності каналу для проходження металу, при цьому подачу здійснюють з одночасрідкого металу з ємності в сторону входу у випускною подачею в ці потоки металу інертного чи нейний отвір. Останнє автоматично призводить до трального газу. Подачу елементів до рідкого метанеобхідності додаткового підйом) висоти рівня лу здійснюють нижче піднятого рівня входу у розміщення входу металу у випускний отвір, що випускний отвір. Здійснюють попередній підігрів зменшує обсяг металу, здатного залишити ємінертного чи нейтрального газу. Крім того, до поність; по-п'яте, реалізація способу не дозволяє чатку спорожнення ємності прокачують інертний врахувати вплив зміни щільності і товщини шару або нейтральний газ через метал, розміщений над 7 87196 8 випускним отвором та у проміжках, призначених робочим простором ємності і від приводу стрижень для проходу металу з ємності у випускний отвір, має можливість осьового переміщення в сторону при цьому після закінчення прокачування тиск газу дна ємності, а нижній кінець стрижня закінчується зберігають до початку випуску металу. Окрім цьоскляноподібною порожниною, в якій на перемичках го, перед завантаженням ємності шихтою, прижорстко закріплена по центру стрижня надставка, стрій, що забезпечує підйом рівня входу металу у встановлена з проміжками між відповідними дзервипускний отвір, виводять за межі можливого конкальними поверхнями порожнини і надставки, при такту пристрою з шихтою. цьому надставка виконана із центральним наскрізВідома конструкція металоплавильної ємності, ним отвором, поверхня її торця виступає за межі що дозволяє спорожнювати ємність від основної стрижня і окреслення цієї поверхні повторюють частини рідкого металу через зливне вікно [див., окреслення донної поверхні в районі входу у випунаприклад, вказаний патент РФ №2025499]. скний отвір, висота надставки над поверхнею дна Відомій конструкції притаманні суттєві недоліємності в районі випускного отвору дорівнює веки, вже проаналізовані прианалізі способу. личині підйому рівня входження металу у випускВідома конструкція металоплавильної ємності, ний отвір, а всі перераховані отвори і проміжки що містить пристрої для спорожнення від основної окремо, призначені для проходу металу з ємності частини рідкого металу через випускний отвір з у випускний отвір, мають прохідні перерізи і повевертикальним випуском металу [див., наприклад, рхні щонайменше рівні поперечному перерізу вивже згаданий патент WO 00/60297 F27D3/14, пускного отвору. Стрижень на ділянці верхнього F27B3/19 від 12.10.2000р. від 12.10.2000]. Відома торця - дно скляноподібної порожнини має наконструкція ємності виконана у формі фігурної в скрізний центральний отвір. При цьому для стрижплані чаші, зверху ізольованої від оточуючого сеня і його сполучення з надставкою виконано наредовища будовою рамної конструкції із утворенступне співвідношення ням робочого простору ємності. Будова рамної конструкції печі може утворювати звідний дах ємp h > h1 + m h 2 ності, може забезпечувати подачу в ємність шихти pм у вигляді підігрітого лому. Вказана відома конструкція металоплавильної де h - висота надставки, h1 - висота виступу ємності за суттєвими ознаками найбільш близька надставки за межі стрижня, h2 - передбачена найдо запропонованої, тому прийнята за прототип. більша висота шару шлаку над металом в кінці Відомій конструкції металоплавильного вмісвипуску металу з ємності; рм и рm - питома вага тилища, що реалізує відомий з цього ж патенту металу і шлаку відповідно. При чому, в нижньому спосіб спорожнення ємності від частини рідкого положенні стрижень щільно без зазорів прилягає металу, притаманні суттєві недоліки, детально виступом надставки до поверхні дна ємності. Крім проаналізовані при розгляді способу спорожнення того, вхід до випускного отвору в донній поверхні ємності, оскільки поряд з прийомами реалізації ємності виконаний у вигляді отвору з конічною способу ці недоліки зумовлені конструктивним поверхнею і протилежно надставка обладнана виконанням самої ємності. виступом із дзеркальною конічною поверхнею до Металоплавильна ємність, що пропонується, цього отвору. До того ж, шляхом поздовжнього для здійснення запропонованого способу її споропереміщення стрижня створені умови для виводу жнення від основної частини рідкого металу є вінадставки до верхньої частини робочого простору льною від вказаних недоліків. Конструктивне викоємності, в якому виключений контакт надставки з нання запропонованої металоплавильної ємності шихтою. Також, в центрі дна скляноподібної породозволяє реалізувати перелічені прийоми запрожнини стрижня є виступ, від торця якого до верхпонованого способу з організацією випуску металу ньої частини стрижня виконано центральний набезпосередньо з робочою простору ємності з гаскрізний отвір, з'єднаний гнучкими шлангами до рантованим виключенням попадання пічного шлапристроїв для подачі твердих матеріалів різної ку в ківш; виключає необхідність наявності в печі фракції і інертного або нейтрального газу, при двох випускних отворів; передбачає введення в цьому на рівні дна скляноподібної порожнини цей метал, що залишає ємність, елементів, що змінюотвір має поперечні канали, що додатково з'єднують властивості металу при находженні в ковші; ють центральний отвір з цією порожниною. Попезабезпечує корекцію руху потоків металу в залежречні канали виконані нахильними з пониженням ності від запропонованого хімічного складу (щільвід дна скляноподібної порожнини в бік центральності) і товщини шлаку; виключає появу завихренного отвору стрижня. Вісь стрижня перпендикуляня металу і шлаку. рна поверхні дна ємності в районі випускного Отримання вказаних технічних результатів заотвору. Вісь стрижня відхилена від вертикалі на безпечене завдяки тому, що у відомій конструкції кут g відхилення від вертикалі вісі випускного металоплавильної ємності для здійснення способу отвору. При цьому обидві вісі розташовані на одспорожнення ємності від основної частини рідкого ній прямій. Наскрізний отвір в надставці складаметалу, виконаній у формі фігурної в плані чаші, ється із конічної та циліндричної частин, при цьому зверху ізольованої від оточуючого середовища конічна частина є вхідною, а циліндрична - вихідбудовою рамної конструкції з утворенням робочого ною для металу і діаметр циліндричної частини простору ємності, згідно винаходу черев верхню щонайменше рівний діаметру випускного отвору. будову рамної конструкції протилежно випускному Нижня частина стрижня, що включає скляноподіботвору проходить стрижень із вогнетривкого матену порожнину і закріплену в ній надставку, виконаріалу, верхній кінець якого розташований поза 9 87196 10 варіант розташування на стадії перед випуском на змінною, при цьому для зміни нижньої частини металу основних елементів нижньої частини стристрижень обладнаний можливістю виводу за межі жня, що вводиться в метал, які забезпечують реаробочого простору ємності. лізацію способу спорожнення ємності; на Фіг.8 Згідно з винаходом, запропонована певна порозріз А-А на Фіг.7; на Фіг.9 - розріз Б-Б на Фіг.7; на слідовність основних операцій при здійсненні розФіг.10 - варіант розміщення основних елементів робленого способу спорожнення запропонованої нижньої частини стрижня, що вводиться до металу металоплавильної ємності від основної частини ємності з його центруванням відносно вісі випускрідкого металу шляхом переливання у ківш, що ного отвору в дні ємності; на Фіг.11 показаний включає відкриття випускного отвору в дні ємності, складений стрижень із змінною нижньою частизгідно з винаходом, перед відкриттям випускного ною; на Фіг.12 - послідовність основних операцій отвору опускають стрижень з надставкою до щільпри здійсненні способу; на Фіг.13 - схема лабораного без зазорів прилягання торцевої поверхні торної установки (холодної моделі), на котрій винадставки до донної поверхні чаші ємності, протиконано оцінку ефективності прийомів реалізації лежно входу у випускний отвір, в процесі цього запропонованого способу; на Фіг.14 - розріз А-А на опускання стрижня або після закінчення через Фіг.13. центральний отвір прокачують інертний або нейтМеталоплавильна ємність має робочий просральний газ і в момент припинення вказаного протір 1 (Фіг.1), утворений фігурною в плані чашею 2 з качування газу відкривають випускний отвір і здійперемінною глибиною донної поверхні 3 (Фіг.1) і снюють спорожнення ємності, при цьому в процесі обмежене зверху від оточуючого середовища буспорожнення через центральний отвір в стрижні в довою рамної конструкції 4. Вказана будова може метал подають елементи, що впливають на хімічбути склепінним дахом ємності (як показано на ний склад рідкого металу в ковші і цю подачу елеФіг.1) або для шахтних дугових сталеплавильних ментів супроводжують подачею нейтрального або печей, розрахованих на навантаження печі ломом, інертного газу, що має к моменту входу в метал що підігрівається зверху газами, що відходять, яке температуру, близько температурі металу, і тиск відповідну будову рамної конструкції. Для реалізащонайменше рівний атмосферному, а сам процес ції запропонованого способу конструкція верхньої спорожнення автоматично припиняється завдяки будови ємності не має принципового значення. умові Важливо тільки, що в цій будові передбачено місце для проходження стрижня 5 на ділянці будови, pm h > h1 + h 2 + Dh асиметричній вертикальній вісі 6 ємності і розтаpм шованому протилежно випускному отвору 7 в донній поверхні 3 ємності. Необхідна також в конструде h - висота надставки, h1 - висота виступу кції наявність можливості запобігання впливу лому надставки за межі стрижня, h2 найбільша висота (шихти), що завантажується, на стрижень 5. Пошару шлаку над металом в кінці випуску металу; здовжня вісь стрижня 5' може бути співвісною з рм и рm - питома вага металу і шлаку відповідно; Dh віссю випускного 5 отвору 7, який відхилений на - в районі випускного отвору запас товщини шару кут g від вертикальної вісі 6 ємності. Поздовжня металу, що залишається у ємності, закривають вісь стрижня 5" може бути розташована вертикавипускний отвір і меншу частину металу та весь льно, тобто утворювати з віссю випускного отвору шлак залишають у ємності або випускний отвір 7 кут g. Але в обох розглянутих випадках розташузалишають відкритим, надставку продовжують вання стрижня 5 і вісі випускного отвору 7 вказані притискати до дна ємності, і меншу частину метавісі перетинаються у точці "С", в центрі входу до лу випускають через випускний отвір; при відкривипускного отвору 7 на донній поверхні 3 (на Фіг.1тому випускному отворі відводять стрижень від 3). На стадії перед спорожненням ємності у випусдонної поверхні і в окремий ківш випускають весь кному отворі може знаходитись матеріал, що його шлак і метал, що залишився. Запропонований закупорює, наприклад, пісок (Фіг.7). спосіб, металоплавильна ємність для його здійсВісь випускного отвору 7 може бути розташонення і послідовність основних операцій при його вана вертикально, паралельно вертикальній вісі 6 здійсненні пояснені кресленнями на Фіг.1-14. ємності (Фіг.4). В цьому випадку спорожнення меНа Фіг.1 показано металоплавильна ємність з талоплавильної ємності від основної частини рідверхньою будовою рамної конструкції у вигляді кого металу здійснюють без широко розповсюджесклепінного даху до повороту ємності для її споного повороту ємності в бік випускного отвору 7 рожнення; на Фіг.2 наведено положення ємності для надання вісі отвору 7 практично вертикально(без верхньої будови) після її повороту для спорого положення. жнення і в процесі спорожнення від основної часСтрижень 5 обладнаний механізмом осьового тини металу; на Фіг.3 показана металоплавильна переміщення у/від напрямку дна 1 ємності, який ємність (без верхньої будови) з еркерним розміз'єднаний з верхньою частиною стрижня. Конструщенням випускного отвору; на Фіг.4 наведено поктивне виконання цього механізму переміщення ложення металоплавильної ємності шахтного типу стрижня 5 не визначає сутності виконання опера(без верхньої будови) перед і в процесі спорожцій запропонованого способу, тому весь цей механення ємності від основної частини рідкого металу; нізм не розглядається. Зокрема, цей механізм мона Фіг.5 - основні елементи нижньої частини стриже бути розташований поза конструкцією жня, що вводиться у рідкий метал ємності стрижметалоплавильної ємності. ня, що забезпечує реалізацію способу спорожненДля виконання прийомів запропонованого ня ємності; на Фіг.6 - розріз А-А на Фіг.5; на Фіг.7 способу важливим є наявність вказаного механіз 11 87196 12 Передбачено два варіанти виконання скляному осьового переміщення стрижня 5, забезпеченподібної порожнини 8 и плоским дном (Фіг.5) і з ня цим механізмом переміщення стрижня 5 до виступом 13 по центру дна (Фіг.7, 10, 11 і 13), котщільного контакту з дном 3 ємності, забезпечення рий із зазором входить до отвору 11 наскрізного цим механізмом положення "Д" (Фіг.1) стрижня, отвору надставки 10 і торець виступу 13 розташоколи він знаходиться в робочому просторі ємності, ваний нижче верхнього торця надставки 10 так, що але не контактує з завантаженою до ємності шихпо суті виступ 13 входить до конічного отвору 11 тою, і забезпечення цим механізмом виводу всього надставки 10 і може входити у циліндричний отвір стрижня 5 за межі ємності. Напрямки переміщення 12 надставки 10, при цьому так, що поперечний стрижня 5 за допомогою цього механізму на Фіг.1 переріз зазору, що утворюється, між відповідними вказані стрілками "Е". поверхнями отвору 11 і виступу 13 (отвору 12 і Нижня частина стрижня 5 має скляноподібну виступу 13) перевищує поперечний переріз випуспорожнину 8 (Фіг.5), в котрій по центру стрижня 5 кного отвору 7. на перемичках 9 жорстко закріплено надставку 10, Від торця виступу 13 і до верхньої частини яка є складовою частиною стрижня. При цьому в стрижня 5, по його центру, виконаний наскрізний залежності від параметрів випускного отвору 7 отвір 14 (Фіг.7, 10, 11 і 13). Аналогічно виконаний перемички 9 можуть бути розміщені по боках надстрижень 5 з плоским дном скляноподібної порожставки 10 (Фіг.5 і 6) або на верхній торцевій повенини 8 (Фіг.5). В верхній частині стрижня 5 до рхні надставки 10 (Фіг.7-9). Можливі й інші варіанотвору 14 підведений гнучкий шланг 15 (Фіг.1) для ти розміщення перемичок 9. При цьому слід мати подачі до металу, що залишає ємність, елементів, на у вазі, що варіант виконання і місце розміщення змінюючих хімічний склад сталі в ковші. Цю подачу перемичок 9 впливають на розмір прохідного песупроводжують подачею інертного або нейтральрерізу для металу, що випускається, хоча цей ного газу через шланг 15. Шланги 15 і 16 з'єднані з вплив є незначним і ним можна знехтувати. пристроями для подачі відповідно твердих матеріНадставка 10 на величину h1 (Фіг.5, 7, 10 і 11) алів різної фракції та інертного або нейтрального виступає за межі торця стрижня 5 і має висоту h газу. Передбачають також сумісне виконання (Фіг.5, 7, 10 і 11). Нижня поверхня "Ж" торця надшлангів 15 і 16, тобто елементи, що подаються до ставки 10 має окреслення поверхні, ідентичні до рідкого металу, поступають сумісно з газом із відокреслення донної поверхні ї ємності в районі вхоповідною контейнеру по єдиному шлангу 15. ду 15 до випускного отвору 7. Між дзеркальними Передбачено попередній підігрів газу, при поверхнями скляноподібної порожнини 8 і надстацьому наприкінці забезпечують до моменту входу вки 10 (тобто внутрішньою поверхнею порожнини газу до рідкого металу рівність (або дещо нижче) 8 і зовнішньою поверхнею надставки 10, а також температури газу температурі рідкого металу. Для поверхнею дна порожнини 8 і зовнішнім торцем цього використовують або індукційний підігрів станадставки 10) є зазори, площа перерізу кожного з левої труби в верхній частині 5, або кінцеву частияких щонайменше дорівнює pd2/4, де d - діаметр ну шлангу 16 виконують металевою з індукційним випускного отвору (Фіг.5, 6, 7, 8 і 10). або іншим підігрівом, або металічну кінцеву частиНадставка 10 виконана з центральним нану шлангу 16 обвивають декілька разів навколо скрізним отвором, до того ж цей отвір виконано із верхньої частини стрижня 5 і тільки після цього двох частин: конічної 11 і циліндричної 12. Діаметр шланг 16 входить до отвору 14. Для випадку подациліндричної частини d1³d, де d - діаметр випускчі елементів, що вводяться до рідкого металу. суного отвору 7 ємності, при цьому переважно d1>d. місно з інертним або нейтральним газом з контейДля спрощення операції забезпечення щільнонеру по єдиному шлангу 15. відігрів газу можуть го прилягання нижнього торця надставки 10 і донздійснювати до об'єднання елементів і газу, що ної поверхні 3 в районі входу до випускного отвору подаються, в єдиний потік. 7 нижню частину надставки 10 виконують з конічВідмітимо, що для реалізації запропонованого ним виступом, відповідно вхід до випускного отвоспособу не має принципового значення прийнятий ру 7 ємності виконаний у вигляді отвору з конічною прийом підігріву газу, що подається, важливо, щоб поверхнею (Фіг.10). в момент входу до потоку металу, що залишає Для стрижня 5, його жорсткого з'єднання з ємність, температура газу була близькою до темнадставкою 10 і їх сумісного сполучення з входом ператури металу, але не перевищувала її. до випускного отвору 7 ємності характерне співВажливо також мати можливість подачі газу до відношення металу без попереднього підігріву, не враховуючи нагріву газу в процесі проходження отвору 14 в p h > h1 + m h 2 стрижні 5. В цьому випадку може бути передбаче(1) pм но окрему гілку для вводу газу до отвору 14. Переде h - висота надставки 10 (Фіг.5, 7 і 10), h1 висота виступу надставки 1 0 за межі стрижня 5 (Фіг.1, 4, 5, 7 і 10); h2 - передбачувана найбільша висота шару шлаку над металом в кінці випуску металу з ємності (Фіг.5, 7 і 10); рm і рм - питома вага металу і шлаку відповідно (для шлаку - передбачувана) важно стрижень 5 виконують складаним так. щоб нижня частина стрижня, що включає скляноподібну порожнину 8 і закріплену в ній надставку 10. виконані змінними (Фіг.11). Однак можливо використання суцільних стрижнем 5, з'єднаних жорстко з надставками 10. В цьому випадку експлуатації ємності 15 використовують набір стрижнів 5 і організують їх систематичний ремонт. Перед і в процесі спорожнення в робочому просторі 1 ємності знаходиться рідкий метал 17, 13 87196 14 ступному, до початку спорожнення ємності, знахонад котрим розташований шлак 18. До початку дженню нижньої частини 5 в рідкому металі 17 спорожнення ємності від основної частини рідкого виключають охолоджуючу дію елементів стрижня металу випускний отвір 7 закрито перекриваючим 5 на метал 17 в районі випускного отвору 7. пристроєм (пробкою) 19, а також заповнено, наВ процесі описаного опускання стрижня 5 до приклад, піском (Фіг.1-4, 7). ванни металу 17 в отвори 11 і 12 надставки 10 і В конструкції виступу 13 стрижня 5 передбастрижня 5, а також до зазорів, утворені різністю чено наявність поперечних каналів 20, що зв'язудіаметрів d3 порожнини і d2 надставки і дном поють додатково центральний отвір 14 з порожнирожнини 8 і верхнім торцем надставки 10 постуною 8 на рівні дна цієї порожнини (Фіг.7, 10, 11 і пить метал 17 і шлак 18. Для видалення шлаку 18 13). Канали 20 можуть бути виконані нахильними (разом з металом) через отвір 14 в стрижні 5, (Фіг.10) з пониженням від дна порожнини 8 в бік отвори 11 і 12 в надставці 10 і вказані зазори інтецентрального отвору 14 стрижня 5. нсивно прокачують нейтральний або інертний газ. Спосіб спорожнення металоплавильної ємносНагріваючись від зіткнення з гарячим стрижнем 5 і ті від основної частини рідкого металу здійснюють потрапляючи до рідкого металу 17, газ, що поданаступним чином. сться, розширюється і швидко витісняє разом меРобочий простір 1 ємності до певного рівня тал 17 і шлак 18. що потрапили до цих отворів і заповнено рідким металом 17 і шаром шлаку 18 зазорів. над ним (на Фіг.1-4 умовно не показано, оскільки ці Для прискорення операції спорожнення ємнофігури не визначають основні положення пропонусті інтенсивне прокачування нейтрального або ємого способу спорожнення ємності від частини інертного газу через отвір 14 в стрижні 5 здійснюрідкого металу). Метал 17 і шар шлаку 18 товщиють в процесі опускання стрижня 5, чим виключаною h2 показані на Фіг.5, 7 і 10. ють потрапляння шлаку до вказаних отворів і заРеалізацію способу починають після того, як зорів. В обох випадках газ попередньо не шихта в ємності повністю розплавлена, частину підігрівають і забезпечують тиск газу на рівні, що шлаку скачано і ємність з рідким металом і шлане перевищує тиск рідкого металу на пробку 19 ком, що залишився, готується до спорожнення. випускного отвору 7. Для спрощення операції інтеВ цей момен стрижень 5 із положення "Д" на нсивного прокачування газу 2 і видалення шлаку Фіг.1 приводом переміщення опускають (див. стріможливо застосування системи подачі газу до лку Ε на Фіг.1) вниз до щільного без зазорів контаотвору 14 стрижня 5, окремої від системи подачі кту нижнього торця "Ж" надставки 10 з донною цього ж газу з елементами, що вводяться до меповерхнею 3 ємності в районі випускного отвору 7 талу для зміни його хімічного складу. (Фіг.1, 2, 5, 7 і 10). В обох випадках прокачування інертного газу Завдяки суттєвому (наприклад, в 2 і більше тиск газу підтримують на заданому рівні до початразів) перевищенню діаметру d1 отвору 12 надстаку спорожнення ємності. Тим самим виключають вки 10 над діаметром d випускного отвору (d1>d на потрапляння металу до центрального отвору 14 і Фіг.5 і 7) і щільному приляганню нижнього торця можливе "коління" металу в цьому отворі. "Ж" надставки 10 до донної поверхні 3 ємності В цей момент відкривають перекриваючий забезпечують гарантоване (безперешкодне) протіпристрій (видаляють пробку) 19, тим самим відкання металу через отвір 12 до випускного отвору кривають випускний отвір 7 і починають спорож7. Вказаним суттєвим перевищенням діаметру d1 над d, до того ж, усуває вплив неточностей (змінення ємності. В процесі спорожнення потоки рідщень) в процесі установлення стрижня 5 на прокого металу 17 опускаються до донної поверхні 3 цес спорожнення ємності від рідкого металу ємності, потім переміщуються вздовж донної поЦю ж задачу вирішують шляхом виконання коверхні в зазорі висотою h1, після чого піднімаються нічним входу до випускного отвору 7 в донній попо зазору (d3-d2) на висоту до і вище h, до дна верхні 3 ємності. Відповідну поверхню надставки скляноподібної порожнини 8 і остаточно направ10 обладнують виступом із дзеркальною конічною ляються до отвору 11 і 12 надставки 10 та з них до поверхнею "Ж" ю цього конічного входу (Фіг.10). випускного отвору 7 (описане показано на Фіг.5, 7 і Металоплавильну ємність для спорожнення 10 пунктирами зі стрілками, що вказують напрямки повертають, надаючи їй положення, наведене на руху потоків рідкого металу в процесі спорожнення Фіг.2. Спорожнення ємності при виконанні донної ємності). Важливо, що при описаній організації поверхні 3, що відрізняється від Фіг.1-3, здійснюрухів потоків металу виключають появу завихренють без повороту ємності (Фіг.4). ня металу на вході до випускного отвору, оскільки В обох випадках реалізації способу спорожвідсутнє довге горизонтальне переміщення потоків нення ємності від основної частини рідкого металу металу при підході до входу у випускний отвір 7. взаємне розташування металу 17, шлаку 18, стриВільне витікання рідкого металу 17 з чаші 2 жня 5. надставки 10 і випускного отвору 7 в донній ємності забезпечують завдяки тому, що всі переліповерхні 3 ємності забезпечують таким, як показачені отвори і зазори окремо, в тому числі утворені но на Фіг.5, 7 і 10. При цьому, у випадку повороту виступом h1 надставки 10 за межі стрижня 5, через ємності, товщина шару шлаку 18 змінюється до котрі проходять потоки металу на шляху із чаші 2 величини h2 на Фіг.5, 7 і 10 і цю товщину приймаємності до випускного отвору 7, мають площу проють за основу при призначенні моменту автоматихідних перерізів і поверхнею щонайменше рівною, чної зупинки спорожнення ємності і установленню але в основному більше величини поперечного кількості металу, що залишається в чаші 2 ємності. перерізу отвору 7. Таким чином, при реалізації Завдяки первинному знаходженню стрижня 5 в способу в конструкції передбачено виконання положенні "Д" робочого простору 1 ємності і наумови (Фіг.5, 7 і 10): 15 pd3h1 > pæ 2 2ö ç d4 - d3 ÷ > ø 4è p pd2 > pd4h3 > æ d12 - d132 ö ç ÷ ø 4 4è 87196 (2) де d13 - діаметр поперечного перерізу виступу 13 на відповідній відстані віл його торця. При реалізації умови (2) в останній нерівності зіставляємих площ прохідних поверхонь і поперечних перерізів забезпечують щонайменше 4-х разове перевищення порівнюваних площ. Цим виключається вплив розряджуючої дії струменю металу, що залишає отвір 7 ємності, на стійкість процесу спорожнення. При необхідності враховують вплив на виконання умови (2) перемичок 9. Однак в конструкції передбачають такий вибір розмірів перемичок 9, що вони незначним чином впливають на виконання умови (2) По мірі спорожнення чаші 2 ємності рівень металу 17 і шлаку 18 безперервно опускається до дна ємності до досягнення моменту, коли у відповідності з умовою (1) наступить рівність: p h = h1 + m h 2 × Dh pм (3) де - Dh - в районі випускного отвору запас товщини шару металу, що залишається, у ємності, що гарантує виключення потрапляння шлаку до випускного отвору 7. Як тільки наступить рівність (3), автоматично припиняться спорожнення чаші 2 ємності від основної частини рідкого металу 17 із залишенням в чаші 2 ємності всього шлаку товщиною гь і меншої частини металу 17, висота шару якого над рівнем донної поверхні в районі входу до випускного отвору 7 складає p hм = h - m h 2h1 + Dh pм (4) Вплив на значення hм здійснюють шляхом зміни висоти h і надставки 10 і її виступу h1 за межі стрижня 5. Цими змінами компенсують вплив щільності рm, шлаку 18, що формується, і висоти його шару h2 на виконання умов (3) і (4) При цьому прогнозують значення рm і h2 чергової (чергових) плавки, виходячи з хімічного складу шлаку, необхідного для ведення плавки і отримання необхідного хімічного складу і температури рідкого металу 17. Зміна висоти h і значення h1 (у випадку необхідності) здійснюють між плавками, при цьому використовують виконання стрижня 5 складеним, зі змінною нижньою частиною, що включає скляноподібну порожнину 8 і закріплену в ній надставку 10 (Фіг.11). Заміну нижньої частини стрижня 5 виконують поза робочим простором 1 ємності протягом часу, коли в робочому просторі 1 ємності здійснюють розплавлення шихти (лому). Таким чином, описаний процес заміни нижньої частини стрижня 5 не впливає на тривалість плавки. 16 Складовою частиною сучасної металургії стала позапічкова обробка рідкого металу, зокрема в ковші, в котрий метал потрапляє з металоправильної ємності у відповідності із викладеним вище описом. Пропонуємий спосіб спорожнення металоплавильної ємності від рідкого металу включає також виконання прийомів впливу на хімічний склад металу в ковші шляхом введення відповідних елементів в потоки рідкого металу, що залишає ємність, конкретно, до потоків металу, що входять до випускного отвору 7. Для подачі елементів використовують шланг 15 і центральний отвір 14 в стрижні 5. Подачу елементів супроводжують подачею інертного або нейтрального газу через шланг 16. При цьому газ попередньо підігрівають одним із вже розглянутих прийомів. При призначенні температури підігріву враховують його розігрівання в процесі проходження отвору 14 в стрижні 5. В будь-якому випадку температуру газу на виході з отвору 14 до потоку металу забезпечують рівною, але в основному нижче (на 100...200...град) температури цього металу. Підігрівом газу виключають явище можливого розбризкування струменю рідкого металу на шляху його руху між виходом з випускного отвору 7 і входом в ківш. У випадку подачі непрогрітого газу відбувається розбризкування вказаного струменю через різке збільшення розмірів бульбашок газу, що нагрівається рідким металом. В той же час підігрівом газу не передбачають підйому температури металу, тому температуру газу забезпечують на вже вказаному рівні. Наявність поперечних каналів 20 дозволяє мати над металом у скляноподібній порожнині 8 тиск газу щонайменше рівний атмосферному. Виконання поперечних каналів 20 нахильними з пониженням від дна скляноподібної порожнини 8 в бік центрального отвору 14 стрижня 5 (Фіг.10) полегшує поступання частини газу з отвору 14 в порожнину 8, в район дна порожнини. Найкращі результати спорожнення ємності забезпечують, варіюючи цей тиск з урахуванням опускання рівня металу 17 і шлаку 18 по мірі спорожнення ємності, при цьому до кінця спорожнення ємності тиск газу приймають на 0,1...0,2бара вище атмосферного. Причому під найкращими результатами розуміють мінімальний вплив газів на процес спорожнення ємності (на розмір перерізу струменю металу, що залишає отвір 7) при виключенні заповнення металом центрального отвору 14 і можливого "козління" металу в цьому отворі. Описаним найкращим результатом спорожнення ємності повною мірою відповідає умова, коли тиск газу на вході до центрального отвору 14 стрижня рівний значенню, що забезпечує (з урахуванням розігріву в процесі проходження стрижня 5) тиск газу на виході з отвору 14 дещо більшим (на 0,1...0,2бара) або рівним тиску металу на торець виступу 13 стрижня 5. Виконання цієї умови є необхідним для виключення підйому металу 17 дo отвору 14. Цей підйом має місце при тиску газу, що подається, меншому за тиск металу на торець виступу 13. 17 87196 18 При реалізації описаного способу використочими матеріалами, використанням і дотриманням вують пристрої і способи, що запобігають контакту яких гарантують безпеку здійснення способу. металу, що залишає ємність, з оточуючим повітМеншу частину рідкого металу 17, що його рям до виходу з випускного отвору 7; забезпечузалишають в чаші 2 металоплавильної ємності, ють безпеку ведення процесів підготовки, зберівикористовують для прискорення реалізації настугання і транспортування сипучих матеріалів, яких пної плавки, перед початком якої ємність повервводять до сталі. тають до вихідного положення (якщо здійснювали Реалізація дійсного способу при виробництві в обертання ємності для його спорожнення), закриякості рідкого металу сталі передбачає вирішення вають випускний отвір пробкою 19 (в ряді випадків задач десульфурації сталі, її дефосфорації, безокзасипають основну частину випускного отвору 7 сідації, азотування (або видалення азоту), навугсухим піском), підіймають стрижень 5 у безпечне лецювання, легування різними елементами, видаположення від шихти (лому), що завантажується лення неметалевих включень тощо, тобто до чаші 2, (на Фіг.1 положення "Д"), завантажують сукупність дій, що забезпечують зміни хімічного чашу 2 шихтою і здійснюють нову плавку. складу сталі в процесі її розливання поряд із поУ випадку зупинення роботи металоплавильліпшенням якості. ної положення, наприклад, на ремонт чашу 2 звіВажливою економічною стороною запропонольняють також від меншої частини металу 17 і ваного способу є зниження витрати легуючих елевсього шлаку 18. залишених в чаші 2. Для реаліментів при його реалізації, особливо схильних до зації цієї операції ємність додатково повертають і підвищеного окислення (наприклад, А1 тощо). збільшують шар металу в районі випускного отвоРеалізація дійсного способу стосовно рідкої ру. Далі використовують уже описані умови викосталі передбачає роботу із наступними елементанання рівності (3). Тому на початку при збереженні ми в основному в порошкоподібному вигляді: стрижня 5 в притиснутому до дна 3 стані надстав1) для десульфурації: CaSi, CaC2, CaCN2, ки 10 і відкритому випускному отворі 7 спорожнюCaAl, CaMg, CaSiMg, Mg та ін. При цьому для реають ємність від металу, що залишається. Потім кції ошлакування можливі комбінації: СаО-СаF2, при відкритому випускному отворі 7 відводять СаО-Аl2О3,-CaF2, СаО-Аl, СаО-CaF2-ΑΙ, СаО-CaF2стрижень 5 від донної поверхні 3 ємності і в окреCaSi, СаО-Mg, СаО-CaF2-Mg, СаО та ін. му 25 посудину (ківш) випускають з ємності весь 2) для дезоксидації (розкислення): CaSi, шлак 18 і метал 17, товщина шару якого дорівнює CaSiBa, CaSiMn. CaSiMnAl, CaSiMgFe, Al та ін.; h+Dh. При цьому завдяки додатковому повороту 3) для модифікації сірки: CaSi, SiZr та ін.; ємності суттєво зменшують обсяг металу 1 7. що 4) для дефосфорації: СаО-CaF2-Fe2Oi у виглявипускається разом із шлаком 18. Тим самим мініді суміші; мізують попадання до металу шлаку з металопла5) для дезазотирування : FeZr, SiZr та ін.; вильної ємності, тобто мінімізують втрати металу. 6) для легування: Si з FeSi75, N з CaCN2 В процесі реалізації запропонованого способу (»55% CaCN2, 33% СаО. 12% С) спорожнення металоплавильної ємності від осноЗ графітовим порошком: вної частини рідкого металу шляхом переливання В з B2O5, металу в ківш з використанням ємності, що пропоNi з оксидами нікелю; нується, для здійснення цього способу здійснюють Mo з оксидами молібдену. Для ряду порошків з наступну послідовність основних операцій (Фіг.12, економічних міркувань використовують фракції: де подвійною лінією позначено альтернативні CaSi - до 0,6мм прийоми виконання способу): СаС2 - 0,1...0,6мм - перед відкриттям випускного отвору і початCaMg - 0,1...1,5мм. ком спорожнення ємності від основної частини При реалізації дійсного способу дотримуються металу опускають стрижень з надставкою до відомих рекомендацій по техніці безпеки при робощільного без зазорів прилягання торцевої поверхні ті з сипучими матеріалами: надставки до донної поверхні чаші ємності, проти- не допускають можливості місцевої концентлежно входу у випускний отвір в цій частині донної рації мілких фракцій: поверхні, через центральний отвір в стрижні про- виключають доступ відкритого вогню, іскор чи качують інертний або нейтральний газ через мебризок рідкого металу; тал і шлак, що заповнили зазори і отвори скляно - виключають вірогідність електростатичних подібної порожнини стрижня і надставки при вкарозрядів; заному їх опусканні, відкривають випускний отвір і - не допускають зволоження під час зберігання здійснюють спорожнення ємності, при цьому в і при транспортуванні сипучих матеріалів газом та процесі спорожнення через центральний отвір в ін. стрижні в потік металу, що проходить через отвір в Особливу увагу цим рекомендаціям приділянадставці, подають елементи, що впливають на ють при подачі АІ, Mg, CaSi, СаС2; в цих випадках хімічний склад рідкого металу в ковші і цю подачу в якості газу використовують тільки Ar. При реаліелементів супроводжують подачею нейтрального зації дійсного способу враховують, що ряд порошабо інертного газу, нагрітого до моменту входу в кових матеріалів при розмірі частинок