Ківш для продування металу газами

1 Ківш ДЛЯ продування металу газами, що містить металевий кожух, футерівку стін, футерівку днища, що має газопроникний шар, поділений не менше ніж на дві зони з різною газо проникністю, газорозподільний елемент, взаємозв'язаний з патрубком для підведення газу, який відрізняється тим, що зони виконані з співвідношенням газопроникності, рівним 1 (0,2 - 0,5), газорозподільний елемент виконаний у вигляді гранульованого шару, розміщеного між кожухом і газопроникним шаром, а між футерівкою стін і газопроникним шаром розміщений розділовий шар газопроникністю не більш 0,1 максимальної газопроникності газопроникного шару, причому патрубок для підведення газу розміщений між кожухом і футерівкою 2 Ківш ПО П 1, який відрізняється тим, що зони виконані з вогнетривких цеглин з пористими швами Винахід відноситься до галузі металурги, зокрема до конструкцій ковшів для продування металу газами Відомий пристрій для введення інертного газу в ківш з розплавом, який футерований вогнетривким матеріалом, що містить стальну трубу для підводу газу, розміщену у футерівці днища зігнуту у спіраль трубу з рівномірно розташованими направленими догори отворами, причому стальна труба для підводу газу приєднана до цієї труби (Ас СРСР N 1211304, кл С 21 С 7/06, опубл 15 02 8 6 ) Недоліком відомого пристрою є неможливість забезпечення гомогенізації металу в процесі продування, оскільки градієнт швидкісного поля металу наближається до нуля, що виключає процеси масопереносу із-за рівномірного проходження газових пузирків однакового розміру по усьому об'єму металу Найбільш близьким по технічній суттєвості і результату, що досягається, є конструкція днища пристрою розміщений над пристроєм для продування газом у шарі зношуваної футерівки, а частина зношуваної футерівки, що перекриває пристрій для продування газом виконана з маси зернистістю 38 мм, а остання частина зношуваної футеровки виконана з маси з меншою зернистістю (Патент Роси № 2087252, кл В 22 D 41/00, опубл 20 08 97) При продуванні металу в ковші з відомою конструкцією днища або стінок неможливо досягнути необхідного технічного результату В ковші буде відсутня можливість одержання високих рафінуючих і гомогенізуючих характеристик продування, оскільки конструкція не дозволяє змінити умови руху металу для інтенсифікації тепло- і масообміну В відомому пристрої газ безпосередньо підводиться до газопроникної частини зношуваємої футерівки і його нагрів відбувається в основному в ній Оскільки властивості газу, що минає через газопроникну частину футерівки істотно змінюються в результаті його нагріва, стабільність газодинамічних умов проходження газу порушується, що призводить до різкого збільшення (більш ніж в 5 раз) його обсягу в металевому розплаві, переводжуючи режим продування в будь-якому випадку в струминний режим При цьому поверхня тепло- і масообміну зменшується на 2-3 порядку, знижуючи рафінуючі і гомогенізуючі характеристики продування В ВІДОМІЙ конструкції площа продування незначна у порівнянні з площею днища або стінок металургійної МІСТКОСТІ, ЩО МІСТИТЬ ме талеву оболонку з постійною футерівкою і розміщеною на неї зношуваною футерівкою, що має газопроникну частину, яка перекриває пристрій для продування газом з трубопроводом для подавання газу, газонепроникний прийомний пристрій розміщений навкруги пристрою для продування газом по його периметру, і, у випадку необхідності, з боку днища, при цьому верхній край прийомного ю о Ю ГО 43445 металургійної МІСТКОСТІ, оскільки вона обмежена газопроникною частиною, і пристрій для продування газом функціонує на межі пропускної спроможності, що призводить до зниження поверхні теплоі масообміну і низької стабільності газодинамічних умов проходження газу Оскільки газопроникна частина зношуваної футерівки розташована над пристроєм для продування газом, це призводить до того, що продування здійснюється через газопроникну частину, а в суміжних частинах буде відсутня Незначна площа газопроникної частини дозволяє водночас обробляти обсяг рідкого металу не більш 10%, а оскільки тривалість продування обмежена технологічним циклом, це не дозволяє забезпечити високих рафінуючих і гомогенізуючих характеристик продування Крім того, такий режим роботи пристрою для продування газом призводить до його заметалювання, оголювання дзеркала металу, вторинного окислення, частим вибризкуванням металу і шлаку з металургійної МІСТКОСТІ Крім того, пічний шлак, який потрапляє в ківш з першою порцією випускаємого металу, за рахунок інтенсивного перемішування втягується вглиб металу, там дробиться на дрібні частки, які важко виводяться при наступній обробці металу на установці по доводці до заданого ХІМІЧНОГО складу і температури Розміщення трубопроводу для подавання газу з зовнішньої сторони кожуха ковша із-за механічних пошкоджень його при транспортуванні і пошкоджень при вибризкуванні металу призводить до порушення стабільності продування Крім того, газ, що подається крізь трубопровод, особливо в початковий період процесу продування охолоджує газопроникну частину, наморожуючи метал, порушуючи її газопроникну здібність, що також призводить до порушення стабільності продування, знижуючи рафінуючі і гомогенізуючі характеристики В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення ковша для продування металу газами, в якому за рахунок зміни конструктивних особливостей забезпечується зміна умов руху металу, інтенсифікація тепло- і масообміну, що дозволяє підвищити рафінуючі і гомогенізуючі характеристики продування Поставлена задача вирішується тим, що в ковші для продування металу газами, що містить металевий кожух, футерівку стін, футерівку днища, що має газопроникний шар, поділений не менше ніж на дві зони з різною газопроникністю, газорозподільний елемент, взаємозв'язаний з патрубком для підведення газу, згідно винаходу зони виконані з співвідношенням газопроникності, рівним 1 (0,20,5), газорозподільний елемент виконаний в вигляді гранульованого шару, розміщеного між кожухом і газопроникним шаром, а між футерівкою стін і газопроникним шаром розміщений розділовий шар газопроникністю не більш 0,1 максимальної газопроникності газопроникного шару, причому патрубок для підведення газу розміщений між кожухом і футерівкою Доцільно, щоб зони були виконані з вогнетривких цеглин з пористими швами Газопроникність газопроникного шару неоднакова по площі днища ковша, а складається з зон двох видів, газопроникність одних в 2 - 5 разів нижча, ніж газопроникність інших При продуванні ме талу газом через ці зони змінюються умови руху металу в ковші під час його випуску з сталеплавильного агрегату Газ, що виходить з пор різної газопроникності являє собою пузирки різного розміру - одні з них, підіймаючись в об'ємі металу в пузирковому режимі, сприяють інтенсивному рафінуванню металу від розчинених газів, другі - у вигляді пузирків більш великого розміру сприяють вилученню неметалевих включень, а різниця густини газових потоків призводить до утворення конвективного режиму продування, інтенсивного перемішування металу в його об'ємі, що забезпечує інтенсифікацію тепло- і масообміну Наявність таких пузирків різного розміру забезпечує суміщення режимів рафінування та осереднення металу по хімічному складу і температурі вже під час випуску металу в ківш з сталеплавильного агрегату Запропонований ківш для продування металу газами представлений на рисунку Ківш ДЛЯ продування рідкого металу газами містить металевий кожух 1, футерівку 2 стін, футерівку 3 днища у вигляді газопроникного шару 4, виконаного з вогнетривких цеглин з пористими швами 5 Між кожухом 1 і газопроникним шаром 4 розміщений газорозподільний шар 6, виконаний з гранульованого матеріалу (наприклад, бій шамоту) Газопроникний шар 4 поділений не менше, ніж на дві зони 7 і 8 з співвідношенням газопроникності пористих швів 5 рівним 1 (0,2-0,5) Між футеровкою 2 стін і газопроникним шаром 4 розміщений розділовий шар 9 газопроникністю не більш 0,1 максимальної газопроникності газопроникного шару 4, виконаний, наприклад з мертелю на рідкому склі Між кожухом і футерівкою розміщений патрубок 10 для підведення газу, причому його вертикальна частина розміщена між кожухом 1 і футерівкою 2 стін, а горизонтальна частина розміщена між кожухом 1 і футерівкою 3 днища Пристрій працює наступним чином Перед випуском металу з сталеплавильного агрегату ківш продувають газом, наприклад аргоном для утворення в ньому відновної атмосфери, запобігаючи завдяки цьому вторинного окислення струменю металу, що падає в ківш В процесі випуску металу з сталеплавильного агрегату в ківш через патрубок 10 подають газ під тиском, що забезпечує попадання в об'єм металу пузирків усіх розмірів Це необхідно для того, щоб інтенсифікувати процеси попереднього розкислення і одночасного вилучення неметалевих включень Управляючи витратою газу в процесі випуску металу в ківш, підтримують задану гідродинамічну схему руху потоків металу в об'ємі ковша, яка змінюється в залежності від ступеня газонасиченості металу, що приводить до зміни його густини Наявність в газопроникному шарі 4 зон 7 і 8 із різною газопроникністю забезпечує зміну умов руху металу за рахунок того, що при ЗМІНІ витрати подавання газу буде змінюватися площа продування Так, при підвищенні витрати газу продування відбувається через всі зони 7 і 8, а при зниженні його витрати продування йде тільки через зону з більшою газопроникністю Розміщення патрубка 10 для підведення газу між кожухом 1 і футерівкою забезпечує його охорону від механічного впливу при транспортуванні, температурного впливу при вибризкуванні 43445 металу, що призводить до стабільного процесу продування Наявність розділового шару 9 між футерівкою 2 стін і газопроникним шаром 4 газопроникністю не більш 0,1 максимальної газопроникності газопроникного шару 4 перешкоджає проникненню газу у футерівку 2 стін і не порушує стабільності процесу продування Газ проходить лише через пористі шви 5 і потрапляє в метал по всій площі днища ковша Завдяки тому, що патрубок 10 розміщений між кожухом 1 і футерівкою, газ минаючи через нього нагрівається, а влучаючи нагрітим в газорозподільний шар 6 не змінює своїх властивостей Подальше проходження газу через газопроникні шви 5 не змінює газодинамічних умов продування металу газом і не переводить дрібнопузирковий режим в крупнопузирковий або в струминний, а продування в дрібнопузирковому режимі приводить до збільшення поверхні тепло- і масообміну на 2-3 порядку, підвищуючи рафінуючі і гомогенізуючі характеристики При цьому, газовий потік, що минає через пористі шви 5 не викликає вибрискування і оголювання дзеркала металу, а також вторинного окислення Розташування патрубка 9 з внутрішньої сторони металевого кожуха 1 призводить до надійного його захисту від зовнішнього впливу і механічного руйнування Наявність не менше двох зон з співвідношенням газопроникності рівним 1 (0,2-0,5) дозво ляє виробляти продування металу газом в різних режимах, що забезпечує розподіл режимів гомогенізації і рафінування під час знаходження металу в ковші Наявність в днищі ковша зон із різною газопроникністю дозволяє також або виключити позапічну обробку металу на установці по осередненню металу по хімічному складу і температурі, або зменшити час обробки, що сприяє зниженню витрат на виробництво Після закінчення випуску металу та екранування його поверхні від тепловтрат і вторинного окислення подаванням в ківш пічного шлаку, витрату газу збільшують, забезпечуючи завдяки цьому, інтенсифікацію процесів рафінування металевого розплаву після його легування в останній період продування металу газом Таким чином, конструктивні особливості ковша для продування металу газами з наявністю зон із різною газопроникністю дозволяють при випуску металу з сталеплавильного агрегату в ківш змінити умови руху потоків металу, сумістити режими дегазації, рафінування від неметалевих включень і гомогенізації металу, зменшити видаток розкислювачів і легуючих додатків, підвищити якість металу по КІЛЬКОСТІ і складу неметалевих включень у готовій стали, зменшити час доводки металу по хімічному складу і температурі, або виключити додаткову позапічну обробку металу, знизити видатки на виробництво Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3