Спосіб змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом

Реферат: Спосіб змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом включає продування в ковшах через донні продувальні пристрої, що складаються з розрахункового числа моноблоків. Продування включається і вимикається в будь-які необхідні моменти; у ковші продувальні пристрої встановлюються так, щоб будь-яка сторона моноблоків була не ближче 20 см від стінки ковша; після випуску металу в ківш розплав витримується без продувки не менше 5 хвилин, продувка на установці ківш-піч здійснюється не більше 35 хвилин, на вакууматорі не більше 15 хвилин, перед розливанням 5-15 хвилин, а також може здійснюватися під час розливання в виливниці або у форми, або під час випуску металу з ковша в проміжний ківш на машині безперервного лиття заготовок. Загальна площа робочої поверхні продувального пристрою, що складається з площ робочих поверхонь розрахункового числа моноблоків, знаходиться в межах 1-80 % від площі днища між футерівкою стінок ковша. Спосіб застосовується в ливарних ковшах ємністю від 0,1 т до 100 т, в промковшах до 65 т, в сталерозливних ковшах ємністю до 430 т. У ковші продувальні моноблоки з незалежним регульованим підключенням до аргонопроводу встановлюють пообіч від центру днища ковша симетрично або асиметрично відносно центру днища ковша. UA 114569 U (12) UA 114569 U UA 114569 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до чорної металургії, а саме до позапічної обробки рідкого металу продувкою інертними газами для підвищення ефективності рафінування. Відомий "Спосіб донної продувки рідкого металу" [1], який передбачає можливість продування в ковшах через донні продувальні пристрої, що складаються з розрахункового числа моноблоків; продування може вмикатися і вимикатися в будь-які необхідні моменти; у ковші продувальні пристрої встановлюються так, щоб будь-яка сторона моноблоків була не ближче 20 см від стінки ковша; після випуску металу в ківш розплав витримується без продувки не менше 5 хвилин, продувка на установці ківш-піч здійснюється не більше 35 хвилин, на вакууматорі не більше 15 хвилин, перед розливанням 5-15 хвилин, а також може тривати під час розливання в виливниці або у форми, або під час випуску металу з ковша в проміжний ківш на машині безперервного лиття заготовок; загальна площа робочої поверхні продувального пристрою, що складається з площ робочих поверхонь розрахункового числа моноблоків, може знаходитися в межах 1-80 % від площі днища між футеровкою стінок ковша; може застосовуватися в ливарних ковшах ємністю від 0,1 т до 100 т, в промковшах до 65т, в сталерозливних ковшах ємністю до 430 т. Цей спосіб вибраний як найближчий аналог. Він в цілому забезпечує хороший рівень рафінування розплаву, але його недоліком є однакові режими подачі інертного газу для всіх моноблоків, складових продувального пристрою. В найближчому аналогу продування може вмикатися і вимикатися в будь-які необхідні моменти, але вмикаються або вимикаються всі моноблоки разом, що недостатньо повно використовує рафінуючу властивість продувки розплаву інертним газом. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу продувки розплаву шляхом керування змінною подачею інертного газу в рідкий метал через кожен продувальний моноблок, в результаті чого на виході маємо підвищення якості металу. Результат досягається тим, що: - у ковші продувальні моноблоки з незалежним регульованим підключенням до аргонопроводу встановлюються пообіч від центру днища ковша симетрично або асиметрично стосовно центру днища ковша; - в залежності від ємності ковша, в ньому можуть бути встановлені два, три або чотири продувальні моноблоки; - продувка через моноблоки по черзі вмикається і вимикається або збільшується і зменшується. Спільними із найближчим аналогом ознаками способу є: - донні продувальні пристрої складаються з розрахункового числа моноблоків; - продування може вмикатися і вимикатися в будь-які необхідні моменти; - у ковші продувальні пристрої встановлюються так, щоб будь-яка сторона моноблоків була не ближче 20 см від стінки ковша; - після випуску металу в ківш розплав витримується без продувки не менше 5 хвилин, продувка на установці ківш-піч здійснюється не більше 35 хвилин, на вакууматорі не більше 15 хвилин, перед розливанням 5-15 хвилин, а також може тривати під час розливання в виливниці або у форми, або під час випуску металу з ковша в проміжний ківш на машині безперервного лиття заготовок; - загальна площа робочої поверхні продувального пристрою, що складається з площ робочих поверхонь розрахункового числа моноблоків, може знаходитися в межах 1-80 % від площі днища між футеровкою стінок ковша; - може застосовуватися в ливарних ковшах ємністю від 0,1 т до 100 т, в промковшах до 65 т, в сталерозливних ковшах ємністю до 430 т. Істотними відмітними ознаками способу, що заявляється, є: 1. У ковші продувальні моноблоки з незалежним регульованим підключенням до аргонопроводу встановлюються пообіч від центру днища ковша симетрично або асиметрично відносно центру днища ковша; 2. В залежності від ємності ковша, в ньому можуть бути встановлені два, три або чотири продувальні моноблоки; 3. Продувка через моноблоки по черзі вмикається і вимикається або збільшується і зменшується. Між істотними ознаками корисної моделі і технічнім результатом - підвищенням ефективності способу продувки розплаву шляхом керування подачею інертного газу в рідкий метал через кожен продувальний моноблок, в результаті чого на виході маємо підвищення якості металу - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним. 1 UA 114569 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завдяки тому, що у ковші продувальні моноблоки з незалежним регульованим підключенням до аргонопроводу встановлюються пообіч від центру днища ковша симетрично або асиметрично стосовно центру днища ковша; в залежності від ємності ковша, в ньому можуть бути встановлені два, три або чотири продувальні моноблоки; продувка через моноблоки по черзі вмикається і вимикається або збільшується і зменшується - у ванні рідкого металу виникає змінно-зустрічна гідродинамічна картина, посилюється турбулентність, що збільшує число зіткнень частинок неметалевих включень між собою, а також число зустрічей неметалічних включень і розчинених газів з бульбашками аргону, які своєю поверхнею захоплюють неметалеві включення і втягують в себе розчинені гази, виносячи вгору до покривного шлаку. Для ефективного видалення неметалевих включень з рідкого металу необхідно збільшувати число зіткнень неметалевих включень між собою для їх укрупнення, так як дрібнодисперсні включення набагато гірше захоплюються поверхнею бульбашок інертного газу. А укрупнені неметалеві включення добре захоплюються бульбашками інертного газу і надійно доставляються до покривного шлаку, який їх адсорбує, Також необхідно збільшувати кількість зустрічей бульбашок інертного газу з неметалевими включеннями для збільшення ймовірності їх захоплення. А також для видалення розчинених в розплаві газів дуже важливо збільшувати число їх зустрічей з бульбашками інертного газу, які при цих зустрічах втягують в себе водень, кисень, азот і виносять їх до покривного шлаку. Все це досягається змінно-зустрічною гідродинамікою. На прикладі продувального пристрою, що складається з двох моноблоків: якщо вони розташовані в футерівці днища ковша поруч з одного боку від центру днища, і витрати інертного газу через обидва моноблоки однакові, то потоки інертного газу спочатку піднімаються вгору, під покривним шлаком частково закручуються в одну сторону і вниз спадними потоками, а частково виходять через покривний шлак. Турбуленція і зіткнення неметалевих включень між собою і з бульбашками інертного газу в цьому разі не дуже розвинена і виникає, в основному, в підшлаковій зоні, коли висхідні потоки іноді зустрічаються з спадними. Якщо обидва моноблоки розташовані пообіч від центру днища ковша, а продувка через моноблоки вмикається і вимикається по черзі, або по черзі збільшується і зменшується, то при включенні одного моноблока при відключенні іншого, потім при включенні другого моноблока при відключенні першого - і так циклічно, в ванні утворюються змінні зустрічні потоки, виникає додаткова турбуленція і в результаті зростає число зіткнень неметалевих включень між собою, а також число зустрічей бульбашок інертного газу з неметалевими включеннями і з розчиненими газами, які захоплюються бульбашками інертного газу, доставляються до покривному шлаку і ним адсорбуються. Отже, за той же час, що і при односторонньому розташуванні моноблоків, відбувається більш глибоке рафінування металу. Цей ефект можна ще посилити, якщо деякий час обидва моноблоки до відключення одного з них працюватимуть разом, створюючи зустрічні потоки. Тобто при вмиканні другого моноблока перший моноблок продовжує працювати ще 15-30 секунд разом з другим. На початку обробки вмикаємо продування через обидва моноблоки, щоб скоріше розвинути перемішування металу. Перед закінченням продувки необхідно вмикати зменшену подачу через обидва моноблоки, щоб створити режим флотації для винесення з розплаву бульбашками інертного газу до покривного шлаку залишку неметалічних включень, що знаходяться в розплаві, а також остаточних газів, захоплених бульбашками аргону. Корисна модель пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено вертикальний розріз стопорного ковша з двома моноблоками, розташованими асиметрично і пообіч відносно центру днища ковша, зі схемою потоків інертного газу у ванні рідкого металу від обох моноблоків. На фіг. 2 зображено вигляд днища стопорного ковша по А-А з розташуванням моноблоків. 1 - Корпус стопорного ковша. 2 - Футерівка днища ковша. 3 - Продувальний моноблок лівий. Наприклад, по [2] або по [3]. 4 - Розплав металу. 5 - Потоки інертного газу від лівого моноблока, темним кольором. 6 - Покривний шлак. 7 - Потоки інертного газу від правого моноблока, світлим пунктиром. 8 - Продувальний моноблок правий. Наприклад, по [2] або по [3]. 9 - Гніздовий блок розливного стакана. 10 - Бійне місце. Ar1 - Аргонопровід лівого моноблока. 2 UA 114569 U 5 10 15 20 25 30 35 Аr2 - Аргонопровід правого моноблока. а - Відстань лівого моноблока від футерівки стінки ковша, a>20 см. b - Відстань лівого моноблока від центру ковша, bb. d - Відстань лівого моноблока від футерівки стінки ковша, умовно d=20 см. Спосіб змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом виконується наступним чином, наприклад, в стопорному ковші. Лівий моноблок 3 з аргонопроводом Ar1 і правий моноблок 8 з аргонопроводом Аr2 монтуються асиметрично відносно центру днища ковша, але не ближче 20 см від стінки ковша: с>b, a=30 см, d=20 см умовно. В ковші 1 з металом 4 вмикаються обидва моноблоки 3 і 8 на приблизно 1 хвилину. В цей час вже з'являються зустрічні потоки і посилюється турбуленція. Потім правий моноблок 8 вимикається, а на лівому 3 збільшується витрата аргону. Лівий моноблок 3 працює 1 хвилину, після чого вмикається продувка на правий моноблок 8 на півтори хвилини, але лівий 3 не вимикається ще півхвилини. Потім лівий моноблок 8 вимикається (або витрата аргону через нього зменшується), а на правому 3 витрата аргону збільшується. Правий моноблок 8 у такому режимі працює 1 хвилину, після чого вмикається (або збільшується) продувка на лівий моноблок 3 на півтори хвилини, але правий 8 не вимикається ще півхвилини. Цикли повторюються, утворюються змінно-зустрічні потоки 5 від лівого моноблока і 7 від правого моноблока. Зростає число зіткнень і зустрічей між неметалевими включеннями, бульбашками інертного газу і розчиненими газами. Глибина рафінування рідкого металу підвищується. В результаті також відбувається гомогенізація розплаву. Наприкінці вмикаються обидва моноблоки на зниженому режимі подачі газу для флотації залишку неметалевих включень, що знаходяться в розплаві, а також газів, захоплених бульбашками аргону. Таким чином, завдяки зміні способу змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом для підвищення ефективності рафінування, поставлена задача, щодо підвищення ефективності продувки розплаву шляхом керування подачею інертного газу в рідкий метал через кожен продувальний моноблок, в результаті чого на виході маємо підвищення якості металу, повністю вирішена. Джерела інформації: 1. "Спосіб донної продувки рідкого металу". Патент UA 97425. Опубліковано 10.03.2015. Бюл. № 5. 2. "Універсальний моноблок дрібнобульбашкового продування". Патент UA 71798. Опубліковано 25.07.2012. Бюл. № 14. 3. "Моноблок МДП". Патент UA 106940. Опубліковано 10.05.2016. Бюл. № 9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Спосіб змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом, який включає продування в ковшах через донні продувальні пристрої, що складаються з розрахункового числа моноблоків; продування включається і вимикається в будь-які необхідні моменти; у ковші продувальні пристрої встановлюються так, щоб будь-яка сторона моноблоків була не ближче 20 см від стінки ковша; після випуску металу в ківш розплав витримується без продувки не менше 5 хвилин, продувка на установці ківш-піч здійснюється не більше 35 хвилин, на вакууматорі не більше 15 хвилин, перед розливанням 5-15 хвилин, а також може здійснюватися під час розливання в виливниці або у форми, або під час випуску металу з ковша в проміжний ківш на машині безперервного лиття заготовок; загальна площа робочої поверхні продувального пристрою, що складається з площ робочих поверхонь розрахункового числа моноблоків, знаходиться в межах 1-80 % від площі днища між футерівкою стінок ковша; застосовується в ливарних ковшах ємністю від 0,1 т до 100 т, в промковшах до 65 т, в сталерозливних ковшах ємністю до 430 т, який відрізняється тим, що у ковші продувальні моноблоки з незалежним регульованим підключенням до аргонопроводу встановлюють пообіч від центру днища ковша симетрично або асиметрично відносно центру днища ковша. 2. Спосіб змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом за п. 1, який відрізняється тим, що, в залежності від ємності ковша, в ньому встановлюють два, три або чотири продувальні моноблоки. 3. Спосіб змінно-зустрічного продування розплаву інертним газом за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що продувку через моноблоки по черзі вмикають і вимикають або збільшують і зменшують. 3 UA 114569 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4