RU2428486C2 - Aggregate for removal of arsenic from iron-carbon melt under vacuum - Google Patents
Aggregate for removal of arsenic from iron-carbon melt under vacuum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2428486C2 RU2428486C2 RU2009137620/02A RU2009137620A RU2428486C2 RU 2428486 C2 RU2428486 C2 RU 2428486C2 RU 2009137620/02 A RU2009137620/02 A RU 2009137620/02A RU 2009137620 A RU2009137620 A RU 2009137620A RU 2428486 C2 RU2428486 C2 RU 2428486C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- arsenic
- iron
- vacuum chamber
- metal
- Prior art date
Links
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 206010033101 Otorrhoea Diseases 0.000 claims description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VETKVGYBAMGARK-UHFFFAOYSA-N arsanylidyneiron Chemical compound [As]#[Fe] VETKVGYBAMGARK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к внепечной обработке жидкого металла.The invention relates to metallurgical production, namely to out-of-furnace treatment of liquid metal.
Известно устройство для вакуумирования жидкого металла, выполненное в виде двух сообщающихся сосудов, один из которых соединен с вакуум-камерой, а другой открытый и оборудованный сливным отверстием и стопором [1].A device for evacuation of liquid metal, made in the form of two communicating vessels, one of which is connected to a vacuum chamber, and the other open and equipped with a drain hole and stopper [1].
Кроме того, известно устройство, в котором промежуточная емкость и дозатор помещены в один корпус, соединенный с вакуум-камерой [1].In addition, a device is known in which an intermediate tank and a dispenser are placed in one housing connected to a vacuum chamber [1].
В известных устройствах не достигается хороший контакт жидкого металла с вакуумной средой и не обеспечивается удаление вредных примесей серы и мышьяка вакуумированием.In the known devices, good contact of the liquid metal with the vacuum medium is not achieved and the removal of harmful impurities of sulfur and arsenic by vacuum is not ensured.
Известно устройство - прототип [2], в котором вакуум-камера оборудована внутренней емкостью с футерованного материала, которая суживается книзу и входит в горловину чугуновозного ковша, а кожух вакуум-камеры герметически соединен с корпусом приемного ковша. Для сокращения времени достижения в устройстве рабочего давления в вакуумной системе используется буферная емкость. При этом для герметизации вакуум-камеры использованы чугунные вставки, расположенные над огнеупорным стаканом приемного ковша.A device is known as a prototype [2], in which the vacuum chamber is equipped with an internal container with lined material, which tapers down and enters the neck of the iron bucket, and the casing of the vacuum chamber is hermetically connected to the housing of the receiving bucket. To reduce the time to reach the working pressure in the device in the vacuum system, a buffer tank is used. At the same time, cast iron inserts located above the refractory cup of the receiving bucket were used to seal the vacuum chamber.
Известное устройство для вакуумирования не позволяет достичь поддержания в вакуум-камере стабильного давления из-за малого объема буферной емкости.The known device for evacuation does not allow to maintain a stable pressure in the vacuum chamber due to the small volume of the buffer tank.
Кроме того, при падении струи жидкого металла из промежуточного ковша не обеспечивается достаточно большая ее межфазная поверхность из-за малой высоты вакуум-камеры и недостаточного раскрытия струи металла, что приводит к удалению всего 30-50% мышьяка от начального содержимого.In addition, when a jet of liquid metal falls from an intermediate ladle, its sufficiently large interfacial surface is not provided due to the low height of the vacuum chamber and insufficient opening of the metal jet, which leads to the removal of only 30-50% of arsenic from the initial content.
В прототипе чугунная вставка, расположенная над огнеупорным стаканом промежуточного ковша, не позволяет достичь достаточной степени уплотнения, а при вакуумировании жидкого металла происходит его охлаждение. Также отсутствует дальнейшая конденсация мышьяка, который выделяется в виде паров при вакуумной обработке.In the prototype, a cast-iron insert located above the refractory cup of the intermediate ladle does not allow to achieve a sufficient degree of compaction, and when the liquid metal is evacuated, it is cooled. There is also no further condensation of arsenic, which is released in the form of vapors during vacuum processing.
В основу изобретения поставлена задача разработать агрегат для удаления мышьяка из железоуглеродистого расплава под вакуумом, в котором, за счет изменения конструктивных элементов, достигается повышение степени очистки жидкого металла от мышьяка без нарушения технологического цикла на линии доменный цех - сталеплавильный цех, его извлечение из отходящих газов и стабилизация температуры жидкого металла.The basis of the invention is the task of developing an aggregate for removing arsenic from an iron-carbon melt under vacuum, in which, by changing the structural elements, an increase in the degree of purification of liquid metal from arsenic is achieved without disrupting the technological cycle on the line of the blast-furnace shop - steelmaking shop, its extraction from exhaust gases and stabilization of the temperature of the liquid metal.
Для решения поставленной задачи в агрегате для удаления мышьяка из железоуглеродистого расплава под вакуумом, включающем приемный ковш с фурмой для выпуска металла, над которой расположена вакуум-вставка, герметически соединенная с вакуум-камерой, которая соединена с буферной емкостью, и оснащена внутренней емкостью с футеровочного материала, сужающейся книзу и входящей в горловину чугуновозного ковша, согласно изобретению агрегат дополнительно оборудован емкостью для подачи нейтрального газа, соединенной через вакуумный затвор с вакуум-камерой, в сужающейся части которой расположены фурмы для подачи оксислителя, а в верхней части - канал, соединяющий ее с дополнительной емкостью для осаждения паров мышьяка, а буферная емкость выполнена с объемом, превышающим объем вакуум-камеры в 15-20 раз, при этом фурма для выпуска металла из приемного ковша выполнена многосопловой. Чугунная вакуумная вставка имеет форму усеченного конуса.To solve the problem in the unit for removing arsenic from the iron-carbon melt under vacuum, including a receiving bucket with a lance for the release of metal, above which there is a vacuum insert, hermetically connected to a vacuum chamber, which is connected to a buffer tank, and equipped with an internal tank from the lining According to the invention, the unit is additionally equipped with a container for supplying a neutral gas connected through a vacuum shutter to a Kuom camera, in the tapering part of which there are tuyeres for supplying an oxidizing agent, and in the upper part there is a channel connecting it with an additional tank for the deposition of arsenic vapor, and the buffer tank is made with a volume exceeding the volume of the vacuum chamber by 15-20 times, This lance for the release of metal from the intake bucket is multi-nozzle. The cast iron vacuum insert has the shape of a truncated cone.
Выполненные лабораторные исследования на установке по определению поверхностных свойств расплавов [3], показали, что при малом содержании кислорода мышьяк резко снижает поверхностное натяжение расплавов, которое обусловливает значительную адсорбцию мышьяка на поверхности раздела металл - газ и металл - шлак. Максимум адсорбции мышьяка Гmax достигается при атомной частице его в металле ~6,8% и составляет 6,65·10-10 моль/см2 [4]. Адсорбируясь в поверхностном слое, сера и фосфор вытесняют из него мышьяк, снижая степень его влияния на поверхностную активность всей системы Fe-As-C-S-P. Увеличение концентрации серы и фосфора усиливает их общее влияние и снижает степень использования мышьяком своей поверхностной активности.The laboratory studies performed on the installation for determining the surface properties of melts [3] showed that, with a low oxygen content, arsenic sharply reduces the surface tension of the melts, which leads to significant adsorption of arsenic at the metal – gas and metal – slag interface. The maximum adsorption of arsenic, G max, is achieved when its atomic particle in the metal is ~ 6.8% and is 6.65 · 10-10 mol / cm 2 [4]. Adsorbed in the surface layer, sulfur and phosphorus displace arsenic from it, reducing the degree of its influence on the surface activity of the entire Fe-As-CSP system. An increase in the concentration of sulfur and phosphorus enhances their overall effect and reduces the degree of arsenic use of its surface activity.
В связи с тем, что парциальное давление паров мышьяка выше давления паров фосфора при одинаковых температурах и содержании их в железе, мышьяк легче и в большей степени, чем фосфор, улетучивается при вакуумировании чугуна и стали.Due to the fact that the partial vapor pressure of arsenic is higher than the vapor pressure of phosphorus at the same temperatures and their content in iron, arsenic is more easily and to a greater extent than phosphorus, volatilizes during the evacuation of cast iron and steel.
Полученные экспериментальные данные исследования кинетики испарения мышьяка в вакууме из расплавов с разным содержанием мышьяка приведены в таблице 1.The obtained experimental data on the kinetics of the evaporation of arsenic in a vacuum from melts with different arsenic contents are given in table 1.
Оценку степени испарения мышьяка с железомышьяковистых расплавов при вакуумировании на основании полученных данных выполняли с помощью расчетов коэффициента летучести а, который определяет поведение примесного компонента расплава, находящегося в кинетическом режиме. Используя формулу Ленгмюра для скорости молекулярного испарения компонентов расплава, эта зависимость выражается уравнениемThe degree of evaporation of arsenic from iron-arsenic melts during evacuation was estimated based on the obtained data using the calculation of the volatility coefficient a, which determines the behavior of the impurity component of the melt in the kinetic mode. Using the Langmuir formula for the rate of molecular evaporation of the components of the melt, this dependence is expressed by the equation
где pi и pосн - парциальные давки пар i-ой примеси и растворителя (то есть основного компонента) соответственно при заданной температуре; Мi и Мосн - молекулярные массы.where p i and p main - partial crush pairs of the i-th impurity and solvent (that is, the main component), respectively, at a given temperature; M i and M OOS - molecular weights.
Численное значение αAs при температуре 1600°С и остаточном давлении 6,7·10-3 Па оказалось в пределах от 24 до 27 [5], что свидетельствует о возможности испарения значительного количества мышьяка из расплавов Fe-As (для серы коэффициент летучести равняется 33-37).The numerical value of α As at a temperature of 1600 ° C and a residual pressure of 6.7 · 10 -3 Pa was in the range from 24 to 27 [5], which indicates the possibility of evaporation of a significant amount of arsenic from Fe-As melts (for sulfur, the volatility coefficient is 33-37).
Полученные экспериментальные данные дают возможность приблизительно рассчитать максимальную степень дезарсенации расплавов на основе железа по величине минимальной концентрации мышьяка [% As]min, при которой относительная летучесть его становится равной единице и поэтому его содержание при вакуумировании расплава не будет изменяться. Для расчетов [% As]min преобразуем уравнение (1), применив закон Рауля для основного компонента, то есть железа, и закон Генри для растворенного в нем мышьяка. Тогда, принимая активность железа αFe и коэффициент активности мышьяка fAs в расплаве равными единице, получим:The obtained experimental data make it possible to approximately calculate the maximum degree of de-arsenization of iron-based melts from the value of the minimum concentration of arsenic [% As] min , at which its relative volatility becomes equal to unity and therefore its content will not change upon evacuation of the melt. To calculate [% As] min, we transform equation (1) by applying Raoult's law for the main component, that is, iron, and Henry's law for arsenic dissolved in it. Then, taking the activity of iron α Fe and the activity coefficient of arsenic f As in the melt equal to unity, we obtain:
где KГ,As - величина, обратная константе Генри ГAs;where K G, As - the reciprocal of the constant Henry G As ;
При известном по экспериментальным данным значении αAs по уравнению (2) определяют величину RAs, зная среднее содержание мышьяка в расплаве за время эксперимента, после чего находят [% As]min при таких же самых условиях вакуумирования из соотношения:If α As is known from experimental data, R As is determined by equation (2), knowing the average arsenic content in the melt during the experiment, after which [% As] min is found under the same vacuum conditions from the relation:
При использовании среднеарифметического значения αAs=25 и считая пары мышьяка такими, которые состоят только из молекул As2 (MAs=150 кг/кмоль), рассчитано, что при вакуумировании расплава Fe-C-As с исходной массовой долей мышьяка 0,184% при температуре 1600°С и остаточном давлении 6,7·10-3 Па можно достичь содержание мышьяка в расплаве ~0,005%, то есть удалить из расплава 97,3% As.Using the arithmetic mean value α As = 25 and assuming that the arsenic pairs are such that they consist only of As 2 molecules (M As = 150 kg / kmol), it was calculated that, when the Fe – C – As melt is evacuated with the initial mass fraction of arsenic of 0.184% at at a temperature of 1600 ° C and a residual pressure of 6.7 · 10 -3 Pa, the arsenic content in the melt can be reached ~ 0.005%, that is, 97.3% As can be removed from the melt.
Исследование вакуумирования синтетических железоуглеродистых расплавов при различных температурах и давлениях показали, что скорость испарения мышьяка из расплава увеличивается не только с повышением температуры, но и со снижением остаточного давления. Так, если при 1550°С и остаточном давлении 6,7·10-3 Па концентрация мышьяка в расплаве за 3,6·103 с вакуумированием снижается на 80,5%, то при остаточном давлении 0,2·102 Па - только на 45% при практически одинаковом начальном содержании мышьяка в обеих расплавах. Результаты экспериментов приведены в таблице 2.A study of the evacuation of synthetic iron-carbon melts at various temperatures and pressures showed that the rate of arsenic evaporation from the melt increases not only with increasing temperature, but also with a decrease in residual pressure. So, if at 1550 ° С and a residual pressure of 6.7 · 10 -3 Pa, the arsenic concentration in the melt decreases by 80.5% after 3.6 · 10 3 with evacuation, then at a residual pressure of 0.2 · 10 2 Pa - only 45% with almost the same initial arsenic content in both melts. The experimental results are shown in table 2.
Удаление мышьяка из жидкого металла при вакуумировании основано на падении струи в вакууме с ее дроблением и образованием капельной зоны, которая охватывает центральную плотную зону и состоит из капель диаметром (0,3-1,5)·10-3 м, что приводит к увеличению межфазной поверхности тем большей, чем с большей высоты падает струя и, таким образом, большее влияние на нее вакуума. Так, при давлении (1,3-1,7)·102 Па с увеличением высоты падения струи жидкого металла с 2,8 до 6,5 м удельная величина ее межфазной поверхности увеличивается почти в 5 раз: с 56 до 271 м/т стали [7].The removal of arsenic from liquid metal during evacuation is based on the falling of the jet in vacuum with its crushing and the formation of a drop zone, which covers the central dense zone and consists of droplets with a diameter of (0.3-1.5) · 10 -3 m, which leads to an increase the interfacial surface the greater, the more the jet falls from a greater height and, therefore, the greater the influence of the vacuum on it. So, at a pressure of (1.3-1.7) · 10 2 Pa with an increase in the height of incidence of the liquid metal jet from 2.8 to 6.5 m, the specific value of its interphase surface increases almost 5 times: from 56 to 271 m / t of steel [7].
Исследования показали, что использование для герметизации вакуум-камеры алюминиевых вставок не приводит к необходимому результату, из-за высокой скорости их плавления. Было установлено, что наилучшими характеристиками обладают чугунные вставки толщиной 1,5-2,5 см (меньшая толщина не обеспечивает надлежащей герметизации, большая - не эффективна из-за увеличения времени плавления). Предлагаемая вставка имеет конусность с углом зазора около 15-20°. Первые порции жидкого металла, которые попадают в зазор между приемным ковшом и чугунной вставкой, «замораживаются» образовывая при этом герметичность соединения. Расплавление чугунной вставки происходит по (0,9…1,2)·102 с.Studies have shown that the use of aluminum inserts for sealing a vacuum chamber does not lead to the desired result, due to the high melting rate. It was found that cast iron inserts with a thickness of 1.5-2.5 cm have the best characteristics (a smaller thickness does not provide proper sealing, a large one is not effective due to the increase in melting time). The proposed insert has a taper with a clearance angle of about 15-20 °. The first portions of molten metal that fall into the gap between the intake bucket and the cast-iron insert are “frozen”, thereby forming a tight joint. Melting of the cast-iron insert occurs at (0.9 ... 1.2) · 10 2 s.
При сливе из приемного ковша в вакуум-камеру последних порций жидкого металла возникает перепад давления, вследствие чего будет происходить интенсивное засасывание воздуха в вакуум-камеру. С этой целью при окончании выпуска жидкого металла из приемного ковша для недопущения экстремальных ситуаций и резкого окисления жидкого металла, и для выравнивания давления с помощью вакуумного затвора прекращается подача вакуума и вакуум-камера заполняется нейтральным газом, который подается через трубопровод.When draining from the receiving bucket into the vacuum chamber of the last portions of the liquid metal, a pressure drop occurs, as a result of which there will be an intensive suction of air into the vacuum chamber. For this purpose, at the end of the release of liquid metal from the receiving ladle to prevent extreme situations and sharp oxidation of the liquid metal, and to equalize the pressure with a vacuum shutter, the vacuum supply is stopped and the vacuum chamber is filled with neutral gas, which is supplied through the pipeline.
Проведенные лабораторные исследования показали, что при распылении жидкого металла в вакуум-камере его температура снижается. Для решения поставленной задачи предлагаемый агрегат оборудован кольцевыми фурмами, из которых периодически (через 2-3 мин) в вакуум-камеру подается окислитель под струю металла на 15-20 с. В результате происходит окисление примесей чугуна (кремния, углерода) и тепло, которое выделяется, позволяет поддерживать температуру жидкого металла в чугуновозном ковше на заданном уровне, не допуская ее снижения.Laboratory studies have shown that when a liquid metal is sprayed in a vacuum chamber, its temperature decreases. To solve this problem, the proposed unit is equipped with ring tuyeres, of which from time to time (after 2-3 minutes) an oxidizer is fed into the vacuum chamber under a stream of metal for 15-20 seconds. As a result, the impurities of cast iron (silicon, carbon) are oxidized and the heat that is released makes it possible to maintain the temperature of the liquid metal in the iron ladle at a predetermined level, preventing its reduction.
Присоединение вакуум-камеры к вакуумной системе через буферную емкость, которая в 15-20 раз превышает объем вакуум-камеры, позволяет быстро создать в ней рабочее давление перед поступлением в нее чугуна из приемного ковша, смонтированного на крышке вакуум-камеры с надежным уплотнением.The connection of the vacuum chamber to the vacuum system through a buffer tank, which is 15-20 times larger than the volume of the vacuum chamber, allows you to quickly create working pressure in it before entering the cast iron from the intake ladle mounted on the lid of the vacuum chamber with a reliable seal.
С целью увеличения угла раскрытия жидкого металла, который распыляется в вакууме, и его межфазной поверхности чугун из приемного ковша подается не через стакан, а через фурму с 4-5 соплами, расположенными в строго определенном порядке, которая размещена в днище приемного ковша.In order to increase the opening angle of the liquid metal, which is sprayed in a vacuum, and its interfacial surface, pig iron is not supplied from the receiving ladle through a glass, but through a lance with 4-5 nozzles located in a strictly defined order, which is located in the bottom of the receiving ladle.
Для осаждения мышьяка из газов, которые выделяются при вакуумировании чугуна, предусмотрена дополнительная емкость, входящая в систему конденсации мышьяка, включающая в себя несколько ярусов железной губки [8].For the deposition of arsenic from the gases that are released during the evacuation of cast iron, an additional tank is provided, which is part of the arsenic condensation system, which includes several layers of an iron sponge [8].
Время вакуумирования в предложенном агрегате составляет 30-35 минут, которых достаточно для достижения поставленной цели.The evacuation time in the proposed unit is 30-35 minutes, which is enough to achieve the goal.
Агрегат для удаления мышьяка из железоуглеродистого расплава под вакуумом изображен на чертеже (общий вид).A unit for removing arsenic from an iron-carbon melt under vacuum is shown in the drawing (general view).
Вакуум-камера 1 содержит внутреннюю емкость из футеровочного материала 2, которая сужается книзу и входит в горловину чугуновозного ковша 3 (типа Клинг). В днище приемного ковша 4 вставлена фурма 5 для выпуска металла с 4-5 соплами, а над ней выбрано углубление для чугунной вставки конусного типа 6. Герметичность вакуум-камеры 1 достигается за счет уплотнения жидким металлом чугунной вставки 6, которая расплавляется за (0,9…1,2)·102 с и обеспечивает наполнение приемного ковша 4 металлом до начального уровня, а также уплотнением 7 во фланцах 8 вакуум-камеры с рычажным механизмом 9 и чугуновозного ковша 3. Вакуум-камера соединяется с помощью трехпозиционного вакуумного затвора 10 с буферной емкостью 11, которая в 15-20 превышает объем вакуум-камеры 1, и с емкостью для подачи нейтрального газа 12. Кольцевые фурмы 13 для подачи окислителя под струю жидкого металла расположены во внутренней емкости вакуум-камеры, которая сужается. С помощью газопровода 14 вакуум-камера 1 соединена с емкостью для осаждения паров мышьяка 15.The vacuum chamber 1 contains an inner container of lining material 2, which narrows downward and enters the neck of the iron bucket 3 (Kling type). A lance 5 for inserting metal with 4-5 nozzles is inserted in the bottom of the receiving bucket 4, and a recess for the cone-type cast-iron insert 6 is selected above it. The tightness of the vacuum chamber 1 is achieved by sealing the cast-iron insert 6 with molten metal, which melts in (0, 9 ... 1,2) · 10 2 s and ensures filling the receiving bucket 4 with metal to the initial level, as well as sealing 7 in the flanges 8 of the vacuum chamber with the lever mechanism 9 and the cast-iron bucket 3. The vacuum chamber is connected using a three-position vacuum shutter 10 with buffer capacity 11, otorrhea 15-20 exceeds the vacuum chamber 1, and with a container for supply of a neutral gas 12. Annular tuyere 13 for supplying the oxidant under a stream of liquid metal located in the inner container a vacuum chamber which tapers. Using the gas line 14, the vacuum chamber 1 is connected to a tank for vapor deposition of arsenic 15.
Вставка 6, которая размещена над фурмой с соплами 5 приемного ковша 4, уплотняется жидким металлом и в начальный момент работы агрегата обеспечивает герметизацию вакуум-камеры 1. После ее плавления и до конца выпуска жидкий металл служит затвором, который герметизует вакуум-камеру 1.The insert 6, which is placed above the lance with nozzles 5 of the receiving bucket 4, is sealed with liquid metal and at the initial moment of operation of the unit provides sealing of the vacuum chamber 1. After its melting and until the end of the release, the liquid metal serves as a shutter that seals the vacuum chamber 1.
Во время работы вакуум-камера автоматически с помощью гидродомкратов 16 занимает два положения: подготовительное и рабочее. В подготовительном положении опускается вставка 6 и присоединяется чугуновозный ковш 3. Пароэжекторный насос работает на буферную емкость 11, создавая предельное разрежение в буферной емкости, трехпозиционный вакуумный затвор 10 закрыт.During operation, the vacuum chamber automatically using hydraulic jacks 16 occupies two positions: preparatory and working. In the preparatory position, insert 6 is lowered and the cast-iron bucket 3 is attached. The steam ejection pump operates on the buffer tank 11, creating a maximum vacuum in the buffer tank, the three-position vacuum shutter 10 is closed.
К рабочему положению вакуум-камера 1 переходит автоматически, происходит соединение ее с чугуновозным ковшом 3, при этом перед уплотнением выполняется пневмосдув пыли из наклонного опорного фланца 8. Герметизация достигается за счет уплотнения жаропрочной резины под действием силы веса вакуум-камеры 1. Чугун из доменной печи направляется по желобу 17 к приемному ковшу 4 и заполняет его до начального уровня. Автоматически приоткрывается трехпозиционный вакуумный затвор 10, соединяя буферную емкость 11 с камерой 1. Происходит выравнивание давления. К моменту расплавления вставки 6 в системе устанавливается рабочее давление 1 мм рт.ст. и струя, раскрываясь, подает вниз чугун, энергично распыляется в вакуум-камере. При этом достигается хороший контакт металла с вакуумной средой за счет лучшего распыления и большей высоты падения. С помощью фурм 13 окислительный газ (кислород) порционно через 2-3 мин на 15-20 с подается в вакуум-камеры под струю жидкого металла. В это время трехпозиционный вакуумный затвор 10 отсекает подачу вакуума к вакуум-камере до окончания продувки кислородом. Это позволяет стабилизировать температуру металла и снизить содержимое кремния в чугуне. Газы, выделяющиеся во время вакуумирования, через газопровод 14 попадают в систему конденсации мышьяка 15, в результате чего мышьяк, который содержится в них, оседает в дополнительной емкости, входящей в состав системы.The vacuum chamber 1 automatically switches to the operating position, it is connected to the cast-iron bucket 3, and before compaction, pneumatic blowing of dust is performed from the inclined support flange 8. Sealing is achieved by sealing heat-resistant rubber under the action of the weight of the vacuum chamber 1. Cast iron from blast furnace the furnace is directed along the chute 17 to the receiving bucket 4 and fills it to the initial level. A three-position vacuum shutter 10 is automatically opened, connecting the buffer tank 11 with the chamber 1. The pressure is equalized. By the time the insert 6 is melted, a working pressure of 1 mm Hg is set in the system. and the jet, opening, feeds down the cast iron, is vigorously sprayed in a vacuum chamber. In this case, good contact of the metal with the vacuum medium is achieved due to better atomization and a greater drop height. Using tuyeres 13, oxidizing gas (oxygen) is fed portionwise after 2-3 minutes for 15-20 seconds into a vacuum chamber under a stream of liquid metal. At this time, the three-position vacuum shutter 10 cuts off the vacuum supply to the vacuum chamber until the end of the oxygen purge. This allows you to stabilize the temperature of the metal and reduce the silicon content in cast iron. The gases released during the evacuation through the gas line 14 enter the condensation system of arsenic 15, as a result of which the arsenic contained in them settles in the additional tank that is part of the system.
По окончании выпуска металла трехпозиционный вакуумный затвор 10 автоматически переключается и вакуум-камера 1 из емкости для подачи нейтрального газа 12 заполняется им, после чего вакуум-камера 1 занимает подготовительное положение.At the end of the metal release, the three-position vacuum shutter 10 automatically switches and the vacuum chamber 1 from the container for supplying neutral gas 12 is filled with it, after which the vacuum chamber 1 occupies a preparatory position.
Таким образом, использование предложенного агрегата позволяет увеличить степень извлечения мышьяка с жидкого железа, добиться стабильной температуры металла после вакуумирования и сконденсировать мышьяк, который содержится в газах, которые испаряются во время вакуумирования. Конечное содержимое мышьяка в металле снижается на 70-80%.Thus, the use of the proposed unit allows to increase the degree of extraction of arsenic from liquid iron, to achieve a stable metal temperature after evacuation and to condense arsenic, which is contained in gases that evaporate during evacuation. The final content of arsenic in the metal is reduced by 70-80%.
Источники информацииInformation sources
1. Гершгорн М.А., Конкин В.Д., Клемешов Г.А. Извлечение вредных примесей вакуумированием металла // Доменное производство. - М., 1959. - С.130-140.1. Gershhorn M.A., Konkin V.D., Klemeshov G.A. Extraction of harmful impurities by evacuation of metal // Blast furnace production. - M., 1959. - S.130-140.
2. Устройство для вакуумирования жидкого металла. / Г.Д.Молонов, А.А.Шокул, П.С.Харлашин, О.В.Носоченко, А.И.Кириченко. - А.с. СССР №608839, МКИ С21С 5/56. - №2443483/22. Заявл. 17.01.77, Опубл. 30.05.78, Бюл. №20.2. A device for the evacuation of liquid metal. / G.D.Molonov, A.A. Shokul, P.S. Kharlashin, O.V. Nosochenko, A.I. Kirichenko. - A.S. USSR No. 608839, MKI C21C 5/56. - No. 2443483/22. Claim 01/17/77, Publ. 05/30/78, Bull. No. 20.
3. Способ определения поверхностных свойств расплавов и устройство для его осуществления. / П.С.Харлашин - Заявка №4857334/25(87203), МКИ G01N 13/02; Заявл. 13.08.90; Положит. решение 28.06.91.3. A method for determining the surface properties of melts and a device for its implementation. / P.S. Kharlashin - Application No. 4857334/25 (87203), MKI G01N 13/02; Claim 08/13/90; Put it. Decision 28.06.91.
4. Харлашин П.С. Исследование физико-химических свойств расплавов систем Fe-As, Fc-As-C, C-S-P и поведение мышьяка в металлургических процессах // Современные технологии производства и разливки стали. - Варна, 1989. - С.289-302.4. Kharlashin P.S. Investigation of the physicochemical properties of melts of Fe-As, Fc-As-C, C-S-P systems and the behavior of arsenic in metallurgical processes // Modern technologies for the production and casting of steel. - Varna, 1989 .-- S.289-302.
5. Харлашин П.С, Кирюшкин Ю.И. Кинетика испарения мышьяка при вакуумировании ферромышьяковистых расплавов // Изв. АН СССР. Металлы. - 1987. - №4. - С.31-35.5. Kharlashin P.S., Kiryushkin Yu.I. Kinetics of arsenic evaporation during the evacuation of ferro-arsenic melts // Izv. USSR Academy of Sciences. Metals - 1987. - No. 4. - S.31-35.
6. Харлашин П.С., Молонов Г.Д., Кирюшкин Ю.И. Экспериментальное определение термодинамических характеристик расплавов системы Fe-As // Журн. физ. химии. - 1983. - Т.57, №8. - С.1901-1904.6. Kharlashin P.S., Molonov G.D., Kiryushkin Yu.I. Experimental determination of the thermodynamic characteristics of melts of the Fe-As system // Zh. physical chemistry. - 1983. - T. 57, No. 8. - S.1901-1904.
7. К механизму вакуумной дегазации струи жидкой стали. / Г.А.Соколов, В.Д.Завродин, В.Ф.Захаревич и др. // Тепло- и массообменные процессы в ваннах сталеплавильных агрегатов. - М., 1975. - С.342-346.7. To the mechanism of vacuum degassing of a jet of liquid steel. / G.A.Sokolov, V.D. Zavrodin, V.F. Zakharevich and others // Heat and mass transfer processes in bathtubs of steelmaking units. - M., 1975 .-- S.342-346.
8. Харлашин П.С. Миш'як в металургiйних розплавах, процесах, технологiях [Монографiя]. - К.:. Вища шк., 2007. - 538 с.8. Kharlashin P.S. Mish'yak in metallurgical smelting, processes, technologies [Monograph]. - K.:. Vishka school, 2007 .-- 538 p.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137620/02A RU2428486C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Aggregate for removal of arsenic from iron-carbon melt under vacuum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137620/02A RU2428486C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Aggregate for removal of arsenic from iron-carbon melt under vacuum |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009137620A RU2009137620A (en) | 2011-04-20 |
| RU2428486C2 true RU2428486C2 (en) | 2011-09-10 |
Family
ID=44050916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009137620/02A RU2428486C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Aggregate for removal of arsenic from iron-carbon melt under vacuum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2428486C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1082413A (en) * | 1965-02-04 | 1967-09-06 | Krupp Ag Huettenwerke | Vacuum degassing of molten metal |
| SU403766A1 (en) * | 1972-05-22 | 1973-10-26 | ФОНД ооЕРтое | METHOD OF VACUUMING OF LIQUID METAL |
-
2009
- 2009-10-12 RU RU2009137620/02A patent/RU2428486C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1082413A (en) * | 1965-02-04 | 1967-09-06 | Krupp Ag Huettenwerke | Vacuum degassing of molten metal |
| SU403766A1 (en) * | 1972-05-22 | 1973-10-26 | ФОНД ооЕРтое | METHOD OF VACUUMING OF LIQUID METAL |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009137620A (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6190435B1 (en) | Method of vacuum decarburization/refining of molten steel | |
| JP2012255210A (en) | Flexible minimum energy utilization electric arc furnace system and process for making steel product | |
| JPS58187238A (en) | Continuous steel manufacture and casting method and its device | |
| JP2007167863A (en) | Aluminum ingot manufacturing method, aluminum ingot, and protective gas for manufacturing aluminum ingot | |
| ES2825102T3 (en) | Continuous casting method | |
| WO1996017093A1 (en) | Method of refining molten metal | |
| RU2428486C2 (en) | Aggregate for removal of arsenic from iron-carbon melt under vacuum | |
| WO1995032312A1 (en) | Method and apparatus for refining molten metal | |
| US9682422B2 (en) | Continuous casting method | |
| JPS628484B2 (en) | ||
| KR101615039B1 (en) | Method for predicting concentration of hydrogen in molten metal | |
| JP6769428B2 (en) | Method of adding auxiliary materials in RH vacuum degassing equipment | |
| KR101769326B1 (en) | Apparatus and method for dust collecting of blast furnace gas | |
| CN102312046B (en) | Slag discharge method of single-nozzle refining furnace | |
| WO2001098549A1 (en) | Method of producing and supplying aluminum alloy and device for producing aluminum alloy | |
| EP0127430B1 (en) | Metal refining process | |
| KR100825552B1 (en) | How to remove now in vacuum degasser | |
| CN109022681A (en) | A method of being handled by calcium alfer reduces Submerged Nozzle Clogging Course | |
| RU2460606C1 (en) | Kobzar-dernovsky steel combined machine "комкоб" for continuous ladle metallurgy | |
| SU1765195A1 (en) | Unit for extra-furnace treatment of metal | |
| RU2294383C2 (en) | Method of the stream-vacuum refining of the steel | |
| SU608839A1 (en) | Device for vacuum treatment of liquid metal | |
| JPH0421709A (en) | Method of cooling with water pouring for remaining charged material in furnace at the time of blowing down operation in empty blast furnace | |
| SU943298A1 (en) | Apparatus for vacuum treatment of molten steel | |
| SU1535897A1 (en) | Apparatus for treating molten metal with slag under vacuum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130715 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141013 |