RU1786100C - Установка дл ввода порошкообразных материалов в струе несущего газа в жидкий металл - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к сталеплавильному производству, и предназначено дл  обработки жидкого металла порошкообразными материалами в струе несущего газа. Цель изобретени  - повышение производительZ: ности, уменьшение расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки за счет подбора оптимальных конструктивных параметров, что обеспечивает передвижение порошкообразного материала по транспортному трубопроводу плотным слоем. Дл  этого использован пневмонасос 1 с системой загрузки 2 и аэрационной камерой 3, выводна  труба 4, запорное устройство 5, инжектор 6 с транспортным трубопроводом 7. Транспортный трубопровод 7 подведен к фурме 8 и соединен с каналом 9. Площадь проходного сечени  продувочного канала 9 фурмы 8 выполнена равной 2,5-6.25 площади проходного сечени  транспортного трубопровода 7. В нижней части продувочного канала 9 фурмы 8 выполнено сужение с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода 7. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. & Ё

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к.сталеплавильному производству, предназначено дл  обработки жидкого металла порошкообразными материалами в струе несущего газа и может быть использовано в других отрасл х, где требуетс  подача порошкообразных материалов с большой производительностью и малым расходом несущего газа.

Известны установки дл  перемещени  материала в потоке воздуха, содержащие питающее устройство, транспортный трубопровод и приемный бункер. В указанных установках в качестве питающих устройств примен ютс  серийно выпускаемые Красногорским заводом цементного машиностроени  насосы типа ТА. .

К недостаткам известных установок относитс  низка  производительность по порошкообразному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование . При этом максимальна  объемна  концентраци  материала в потоке несущего газа не превышает 50-60 кг/м , что не позвол ет использовать установки данного типа дл  ввода порошкообразных материалов в жидкий металл, из-за большого барботажа и выплесков металла из ковша или агрегата при продувке, .,-.,...,

Известна также установка дл  подачи пылевидных материалов в металлургические агрегаты, содержащие пневмонасос с аэратораторами и выводной трубой, транспортный Трубопровод со смесителем и фурму с продувочным каналом, при этом диаметр канала транспортного трубопровода как правилр равен или больше диаметра канала фурмы. На транспортном трубопро-. воде размещен один или несколько смесителей с поддувом дополнительного транспортирующего газа..- ,

К недостаткам, этой установки следует отнести низкую производительность по пылевидному материалу и большой расход несу ще го газа на транспортирование. Максимальна  объемна  концентраци  материала в потоке несущего газа не превышает 90-100 кг/м3. При более высоких концентраци х режим продувки тер ет стабильность , становитс  неустойчивым - в трассах образуютс  пробки.

Наиболее близкой к за вл емому решению по технической сущности и получаемому результату  вл е.тс  известна  установка, содержаща  пневмонасос с системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством, .инжектор, транспортный трубопровод и фурму с продувочным каналом.

Недостатком известной установки  вл етс  низка  производительность по порошкообразному материалу и большой расход несущего газа на транспортирование. Мак5 симальна  объемна  концентраци  материала в потоке несущего газа не превышает 120-130 кг/м3. Недостатком известной установки  вл етс  также нестабильность процесса обработки, вызванна  высокой

0 скоростью транспортировани  порошковой Смеси, что влечет за собой сильный барбо- таж и выбросы металла из ковша в результате большого газодинамического напора гззопорошкрвой струи на срезе погружен5 ной в металл фурмы.

Цель изобретени  - повышение производительности , уменьшение расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки порошка0 ми жидкого металла.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в установке, содержащей пневмонасос с системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством,

5 инжектор, транспортный трубопровод и фурму с продувочным каналом, площадь проходного сечени  продувочного канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади проходного сечени  транспортного трубоп0 .ровода, на нижнем срезе продувочного канала фурмы выполнено сужение с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода. На фиг. 1 схематично изображена пред5 лагаема  установка; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (продувочный канал фурмы с сужением, выполненным на нижнем срезе канала); на фиг, 4-разрез В-В на фиг, 1.

0 Сравнительный анализ известных технических решений и за вл емого не обнаружил в них сходных признаков. Следовательно, за вл емое решение обладает существенными отличи ми. 5 .; :-..... .. .. . ,

Установка содержит пневмонасос 1, снабженный системой 2 загрузки порошкообразными материалами. В. нижней части гт,нёвмонасоса 1 размещена аэрационна 

0 камера 3, через которую проходит выводна  труба 4с запорным устройством 5. В ниж- ней части выводной трубы 4 после запорного устройства 5 размещен инжектор 6, соединенный с транспортным трубопрово5 дом 7, Транспортный трубопровод 7 подведен к фурме 8 и соединен с ее продувочным каналом 9. Площадь проходного сечени  продувочного канала 9 фурме 8 выполнена равной 2,5-6,25 площадей проходного сече- ни   транспортного трубопровода 7.

В нижней части продувочного канала 9 фурмы 8 выполнено сужение 10с проходным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода1. К инжектору б подведена магистраль 11 с транспорта- рующим газом.

Установка работает следующим образом .

Пневмонасос 1 с помощью загрузочной системы 2 заполн ют порошокообразным материалом и герметично закрывают, после чего через аэрационную камеру 3 подают газ, аэрирующий порошкообразный материал . При этом давление в пневмонасосе растет. При достижении давлении в камере пневмонасоса 1, равного 7-8,5 атм, открывают запорное устройство 5 и аэрированный порошкообразный материал по выводной трубе 4 поступает в инжектор 6 и далее в транспортный трубопровод 7 и продувоч- ный канал 9 фурмы 8.

Дл  сообщени  начальной скорости газопорошковому потоку в инжектор напорного типа б через магистраль 11 подают несущий газ. Как правило в течение первых 10-15 с продувки скорость газопорошкового потока в транспортном трубопроводе 7 стабилизируетс , после чего подачу транспортирующего газа в инжектор б прекращают и порошкообразный материал перемещаетс  по транспортному трубопроводу 7 тол ько за счет расхода газа на аэрацию в пневмонасосе 1 и разницы давлений в пневмонасосе 1 и. на срезе фурмы 8.

Пройд  с высокой скоростью транспор- тный трубопровод 7, газопорошковый поток попадает в продувочный канал 9 фурмы 8, где резко тер ет скорость вследствие того, что площадь проходного сечени  транспортного трубопровода 7.

При этом газопорошовый поток продолжает перемещатьс  по вертикальному продувочному каналу 9 к нижнему срезу фурмы 8. Фурма при этом находитьс  над зеркалом металла. Через 5-7 с после по- ступлени  порошка на срез фурмы ее начинают погружать в металл со скоростью не более 0,2 м/с.

При движении газопорошковой смеси по продувочному каналу 9 фурмы 8 с пони- женной скоростью на нижнем срезе продувочного канала 9 фурмы 8 создаётс  ослабленный газодинамический напор. В результате этого при погружении фурмы жидкий металл затекает в нижнюю часть продувочного канала и застывает на стенках , формиру  сужение канала. Площадь поперечного сечени  формируетс  самопроизвольно и его величина определ етс  условием, при котором значение газодинамического напора потока поступающей в металл газопорошковой смеси уравниваетс  с ферростатическим давлением металла на срезе фурмы. Самопроизвольное формирование сужени  на срезе фурмы создает услов ие, при котором транспорт материала осуществл етс  в заторможенном плотном слое. При этом за счет градиентных сил фильтруюи го газа материал поджимаетс  к сужению на срезе фурмы, в результате чего предотвращаетс  свободный проскок газа. Порошок поступает о металл плотным слоем с минимальным содержанием газа-носител , что создает оптимальные услови  дл  повышени  производительности , уменьшени  расхода несущего газа при обработке и обеспечение стабильного процесса обработки, при котором поверхность металла в емкости имеет минимальные колебани  практически без барботажа и выплесков .

Дл  получени  оптимального режима истечени  газопорошковой струи на срезе фурмы минимальна  площадь проходного сечени  канала фурмы должна быть равна не менее 2,5 площадей проходного сечени  транспортного трубопровода. Так, при наиболее распостраненном диаметре транспортного трубопровода на установках доводки стали равном 16 мм, минимальный диаметр продувочного канала фурмы должен быть равным не менее 25,4 мм. При меньшей площади проходного сечени  канала фурмы, скорость газопорошковой струи при попадании в канал фурмы падает незначительно: газодинамический напор на срезе фурмы превышает ферростатическое давление металла, сужение на срезе фурмы практически не формируетс , эффект затор-, можённого плотного сло  отсутствует, уменьшение расхода несущего газа не наблюдаетс , процесс обработки идет не стабильно с колебани ми поверхности металла в емкости и выплесками. ..

Верхний предел величины площади проходного сечени  продувочного канала фурмы должен быть не более 6,5 площадей проходного сечени  транспортного трубопровода . При диаметре транспортного трубопровода , равном 16 мм, максимальный диаметр продувочного канала фурмы должен быть не более 40,5 мм. При большей площади.проходного сечени  канала фурмы , скорость газопорошковой струи при попадании в канал фурмы резко падает; - газодинамический напор на срезе фурмы падает значительно ниже ферростатич еско- го давлени  металла на срезе фурмы, в результате металл не затекает по стенкам канала фурмы, при ее погружении в жидкий

металл, э заплескиваетс  и закупоривает канал фурмы.

Когда площадь проходного сечени  канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади проходного сечени  транспортного трубопровода, самопроизвольное формирование сужени  на срезе фурмы при ее погружений в жидкий металл происходит при скоро сти .погружени  не выше 0,2 м/с. Более высокие скорости погружени  также могут привести к заплескивани м металла в канал фурмы и ее заметаливанию.

Чтобы не ограничивать скорость погружени  фурмы в металл, на срезе фурмы выполн етс  сужение с проходным сечением равным сечению транспортного трубопровода , при этом усиливаетс  газодинамический напор на срезе фурмы, что преп тствует ее закупорке при погружении в жидкий металл со скоростью выше 0.2 м/с.

Предложенна  установка испытана в конвертерном цехе металлургического комбинат Азовсталь дл  обработки стали в ковшах емкостью 350 т порошкообразным силикокальцем.

Установка имеет следующие параметры: :: .- ;. - /-,; .; -;. -

внутренней диаметр транспортного трубопровода 16 мм;

внутренний диаметр продувочного канала фурмы 37 мм; ; ./-.;

емкость пневмонасоса 1,5 м3;

рабочее давление в насосе 0,70- 0,75 МПа.: .. . : : V. i У

Таким образом, площадь проходного сечени  транспортного трубопровода при испытани х составл ла 201 мм2, а площадь проходного сечени  канала фурмы составл ла 1074,6 мм2 или 5,35 площадей проходного сечени  транспортного трубопровода.

Сужение проходного сечени  на нижнем срезе фурмы формировалось самопро- извольно при погружении фурмы СО скоростью 0,2 м/с. Погружение фурмы в жидкий металл начинали через 8 с после, по влени  газопорошковой струи на срезе фурмы. .;

При данных переметрах установки производительность по вводимому в металл порошкообразному силикокальцию составила 160-180 кг/мин, при этом расход газа на

аэрацию не превышал 20-25 м /ч при полностью отключенном газе на т0анспорт. Газ на транспорт самопроизвольно отключаетс  через 20-30 с после начала продувки порошкообразным силикокальцием.

Дл  определени  оптимального диапазона соотношений площади проходного сечени  канала фурмы к площади проходного сечени  транспортного трубопровода был

проведен р д экспериментов.

Использованные в формуле изобретени  параметры обеспечивают повышение производительности , уменьшение расхода несущего газа при обработке и стабильность

процесса обработки жидкого металла в режиме минимального барботажа, практически без выплесков металла из заполненного ковша. ;

Конкретное применение установки дл 

модификации, десульфурации и дефосфора- ции чугуна и стали позволит сократить врем  обработки, более эффективно использовать порошкообразные реагенты

за счет сокращени  выбросов материала

при усиленном барботаже металла, сократить расход газа носител  и обеспечить обработку в ковшах и агрегатах с большим наполнением металлом, улучшить экологическую обстановку в производственном помещении при обработке.

ФорМу л а изобретени 1 . Установка дл  ввода порошкообразных материалов в струе несущего газа в жидкий металл, содержаща  пневмонасос с

системой загрузки, аэрационной камерой и выводной трубой с запорным устройством, инжектор, транспортный трубопровод и фурму с продувочным каналом, отличающа с  тем, что, с целью повышени 

производительности, уменьшени  расхода несущего газа при обработке и обеспечени  стабильного процесса обработки, площадь проходного сечени  продувочного канала фурмы выполнена равной 2,5-6,25 площади

проходного сечени  транспортного трубопровода . ;.- .

2. Установка по п. 1,отличающа с  тем, что на нижнем срезе продувочного канала фурмы выполнено сужение с проход- ным сечением, равным проходному сечению транспортного трубопровода.

А-А

б-Б

Фиг. 4