RU2651097C2

RU2651097C2 - Device for vacuuming metal

Info

Publication number: RU2651097C2
Application number: RU2016126665A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Углов; Валерий Михайлович Паршин; Александр Дмитриевич Чертов; Николай Михайлович Лебедев; Дмитрий Валентинович Юречко; Амир Галиевич Шакуров
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2018-04-18
Also published as: RU2016126665A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to the structures of equipment for the out-of-furnace vacuum treatment of liquid metal. Device includes a vacuum chamber with a lid, a stand for installing a ladle with liquid steel and a submerged branch pipe, and is provided with cylindrical nozzles for supplying argon, installed along the perimeter of the inner liner of the submerged nozzle, and a common ring resonator, divided internally by partitions into compartments, each of which having ultrasonic gas-dynamic radiators arranged, the ring resonator being installed in front of the cylindrical nozzles and connected thereto. Number of compartments in the ring resonator coincides with the number of ultrasonic gas-dynamic radiators whose nozzles are directed in opposite directions. Invention makes it possible to increase the volume and increase the uniformity of the distribution of cavitation cavities over the volume of the metal, which increases the speed and degree of metal refining from harmful impurities and increases the resistance of the branch pipe lining. Reduction of the diameter of the nozzles reduces the risk of metal leakage into the receiver.

EFFECT: placement of gas-dynamic radiators in the ring resonator improves their service conditions and improves the reliability of operation.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к конструкциям оборудования для внепечной обработки жидкого металла.The invention relates to the metallurgical industry, and in particular to equipment designs for out-of-furnace treatment of liquid metal.

Известно устройство для вакуумирования жидкой стали в ковше, в котором подвод инертного газа во всасывающий патрубок циркуляционной вакуум-камеры осуществляется через кольцевой коллектор с радиально направленными трубками.A device for evacuating liquid steel in a ladle is known, in which inert gas is supplied to the suction pipe of the circulation vacuum chamber through an annular collector with radially directed tubes.

Авторское свидетельство SU 1059008 А, МПК С21С 7/10. Всасывающий патрубок циркуляционной вакуум-камерыCopyright certificate SU 1059008 A, IPC С21С 7/10. Suction nozzle of the circulation vacuum chamber

Недостатками известного устройства являются: 1) сложная многослойная конструкция подводящих трубок, 2) малое количество подводящих трубок (3 штуки), что приводит к неравномерности обработки объема металла ввиду уменьшения площади межфазной реакционной поверхности.The disadvantages of the known device are: 1) the complex multilayer design of the supply tubes, 2) a small number of supply tubes (3 pieces), which leads to uneven processing of the metal volume due to the reduction in the area of the interfacial reaction surface.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вакуумирования жидкой стали в ковше с разделением поверхности стали на центральную и периферийную зоны и последующим созданием разрежения над указанными зонами, включающее вакуумную камеру с крышкой, стенд для установки ковша с жидкой сталью и патрубок, выполненный с возможностью погружения нижнего конца в жидкую сталь.The closest in technical essence and the achieved result is a device for evacuating liquid steel in a ladle with the separation of the steel surface into central and peripheral zones and the subsequent creation of rarefaction over these zones, including a vacuum chamber with a lid, a stand for installing a ladle with liquid steel and a pipe made with the possibility of immersing the lower end in molten steel.

Патент RU 2324744, МПК С21С 7/10. Способ вакуумного рафинирования стали в ковше, устройство (варианты) и патрубок для его осуществленияPatent RU 2324744, IPC С21С 7/10. The method of vacuum refining of steel in a ladle, device (options) and pipe for its implementation

Недостатком этого технического решения является то, что аргон подается только через пористые пробки в футеровке днища ковша, в результате чего возникает неравномерность протекания процесса вакуумирования по всему объему ковша.The disadvantage of this technical solution is that argon is supplied only through porous plugs in the lining of the bottom of the bucket, resulting in a non-uniformity of the process of evacuation throughout the volume of the bucket.

Предлагаемое устройство для вакуумирования металла предназначено для улучшения функциональных характеристик устройства за счет интенсификации рафинирования жидкого металла от водорода, углерода, кислорода, азота и неметаллических включений.The proposed device for the evacuation of metal is intended to improve the functional characteristics of the device due to the intensification of refining of liquid metal from hydrogen, carbon, oxygen, nitrogen and non-metallic inclusions.

Технический результат достигается тем, что устройство для вакуумирования металла, включающее вакуумную камеру с крышкой, стенд для установки ковша с жидкой сталью и погружаемый патрубок, в футеровке которого установлены цилиндрические сопла для подачи аргона, дополнительно оснащают газодинамическими ультразвуковыми излучателями, смонтированными в кольцевом резонаторе перед цилиндрическими соплами.The technical result is achieved in that a device for evacuating metal, including a vacuum chamber with a lid, a stand for installing a ladle with liquid steel and an immersible nozzle, in the lining of which cylindrical nozzles for supplying argon are installed, are additionally equipped with gas-dynamic ultrasonic emitters mounted in a ring resonator in front of the cylindrical nozzles.

Таким образом, кольцевой резонатор усиливает ультразвуковые колебания и дополнительно обеспечивает функции общего коллектора и общей форкамеры для всех сопел. Кольцевой резонатор может быть разделен перегородками на два и более отсеков, причем число отсеков совпадает с количеством газодинамических излучателей, сопла которых направлены в противоположные стороны. Разделение кольцевого резонатора на отсеки позволяет более равномерно распределить потоки аргона, а в отсеках резонатора создавать стоячую волну ультразвукового излучения с увеличением ее амплитуды в режиме резонанса.Thus, the ring resonator enhances ultrasonic vibrations and additionally provides the functions of a common collector and a common prechamber for all nozzles. The ring resonator can be divided by partitions into two or more compartments, and the number of compartments coincides with the number of gas-dynamic emitters, whose nozzles are directed in opposite directions. Dividing the ring resonator into compartments allows you to more evenly distribute argon flows, and create a standing wave of ultrasonic radiation in the cavity compartments with an increase in its amplitude in the resonance mode.

На чертеже показано устройство для вакуумирования металла:The drawing shows a device for vacuum metal:

- на фиг. 1 - общий вид;- in FIG. 1 - general view;

- на фиг. 2 - патрубок с кольцевым резонатором и газодинамическим излучателем;- in FIG. 2 - pipe with a ring resonator and a gas-dynamic emitter;

- на фиг. 3 - то же в разрезе.- in FIG. 3 - the same in the context.

Устройство для вакуумирования металла содержит вакуумную камеру 1 с крышкой 2, стенд для установки ковша с жидкой сталью 3 и погружаемый патрубок 4, во внутренней футеровке патрубка 4 имеются цилиндрические сопла 5, соединенные кольцевым резонатором 6, в котором имеются перегородки 7, разделяющие кольцевой резонатор на отсеки 8 и 9, в каждом из которых установлены газодинамические излучатели 10 и 11. Для подачи аргона в патрубке 4 имеется сопло 12, а в фурмах 13 для подачи кислорода в вакуумную камеру 1 могут быть установлены один или несколько газодинамических излучателей (не показаны).A device for evacuating metal contains a vacuum chamber 1 with a cover 2, a stand for installing a ladle with molten steel 3 and an immersible nozzle 4, in the inner lining of the nozzle 4 there are cylindrical nozzles 5 connected by an annular resonator 6, in which there are partitions 7 that divide the annular resonator into compartments 8 and 9, in each of which gas-dynamic emitters 10 and 11 are installed. For supplying argon, nozzle 12 has a nozzle 12, and one or several gas ducts can be installed in tuyeres 13 for supplying oxygen to vacuum chamber 1 namic emitters (not shown).

Принцип действия устройства для вакуумирования металла следующий. В процессе вакуумирования через сопло 12 подают аргон, в патрубке 4 образующиеся пузырьки вовлекает в вертикальное движение расплавленный металл в объем патрубка 4, где металл рафинируется от водорода, углерода, кислорода, азота и неметаллических включений. Газодинамические излучатели 10 и 11 формируют ультразвуковые колебания в газе, в результате чего в расплавленном металле происходит измельчение газовой фазы и существенное увеличение межфазной реакционной поверхности. Кроме того, ультразвуковые колебания газовой фазы передаются жидкому металлу, вызывая образование кавитационных полостей в расплаве металла, что приводит к дополнительному увеличению межфазной реакционной поверхности.The principle of operation of the device for metal evacuation is as follows. In the process of evacuation, argon is fed through the nozzle 12, in the nozzle 4 the resulting bubbles involve the molten metal in the vertical movement in the volume of the nozzle 4, where the metal is refined from hydrogen, carbon, oxygen, nitrogen and non-metallic inclusions. Gas-dynamic emitters 10 and 11 form ultrasonic vibrations in the gas, resulting in the grinding of the gas phase in the molten metal and a significant increase in the interfacial reaction surface. In addition, the ultrasonic vibrations of the gas phase are transmitted to the liquid metal, causing the formation of cavitation cavities in the molten metal, which leads to an additional increase in the interfacial reaction surface.

Размещение в вакуум-камере сверху или сбоку под углом фурм 13 для подачи кислорода на поверхность металла, в выходном сопле которых установлены газодинамические излучатели, позволяет увеличить скорость окисления углерода, увеличить интенсивность образования кавитационных полостей и степень рафинирования металла.Placing in the vacuum chamber at the top or side at an angle of tuyeres 13 for supplying oxygen to the metal surface, in the outlet nozzle of which gas-dynamic emitters are installed, it allows increasing the rate of carbon oxidation, increasing the rate of cavitation cavity formation and the degree of metal refining.

Кольцевой резонатор 6 с ультразвуковыми излучателями 10 и 11, установленные перед цилиндрическими соплами 5, служат для увеличения объема и равномерности распределения по объему металла кавитационных полостей, что приводит к увеличению степени и скорости рафинирования металла от вредных примесей и увеличивает стойкость футеровки патрубка 4. Также распределение по периметру патрубка 4 цилиндрических сопел 5 и уменьшение их диаметра снижает риск прорыва металла в ресивер. Размещение газодинамических излучателей 10 и 11 в кольцевом резонаторе 6 улучшает условия службы и повышает надежность работы газодинамических излучателей 10 и 11.An annular resonator 6 with ultrasonic emitters 10 and 11 installed in front of the cylindrical nozzles 5 serves to increase the volume and uniformity of the distribution of cavitation cavities throughout the metal, which leads to an increase in the degree and speed of metal refining from harmful impurities and increases the resistance of the lining of the nozzle 4. Also distribution around the perimeter of the pipe 4 of the cylindrical nozzles 5 and a decrease in their diameter reduces the risk of metal breakthrough into the receiver. The placement of the gas-dynamic emitters 10 and 11 in the ring resonator 6 improves the operating conditions and increases the reliability of the gas-dynamic emitters 10 and 11.

Claims

1. A device for evacuating metal, including a vacuum chamber with a lid, a stand for installing a ladle with liquid steel and an immersion nozzle, characterized in that it is equipped with cylindrical nozzles for supplying argon, installed around the perimeter of the inner lining of the immersion nozzle, and a common ring resonator, divided inside the partitions into compartments, in each of which ultrasonic gas-dynamic emitters are placed, and the ring resonator is installed in front of the cylindrical nozzles and connected to them.

2. The device according to claim 1, characterized in that additionally tuyeres are installed at an angle above the vacuum chamber for supplying oxygen to the metal surface, in the output nozzles of which ultrasonic gas-dynamic emitters are placed.

3. The device according to p. 1, characterized in that the number of compartments in the ring resonator coincides with the number of ultrasonic gas-dynamic emitters, the nozzles of which are directed in opposite directions.