RU2000333C1 - Капсула дл ввода реагентов в металлический расплав - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  легировани  и модифицировани . Капсула имеет корпус, головку, крышку, в корпус помещен порошкообразный реагент, отделенный от внутренней поверхности корпуса капсулы зазором величиной 0.1-3.0 мм. Зазор заполнен малотеплопроводным материалом.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к доменному и сталеплавильному производствам, и может быть использовано при выплавке металлов дл  их легировани , микролегировани , модифицировани , раскислени  и внесени  добавок с другими цел ми.

Дл  проведени  эффективного раскислени , десульфурации, модифицировани  в жидкий металл, наход щийс  в ковше, внедр ют металлические пули, капсулы и т.д.

Известен ввод реагентов в расплав, заключающийс  в подаче в ковш с жидким металлом путем выстреливани  однородных металлических пуль, состо щих либо из одного высокоактивного элемента типа алюмини  или кальци  (Iron and Steel Inst. 1978. 51. N: 5. 307. 309, 311-312, 315-317. Черна  металлурги , 1979, 3B563). либо из нескольких элементов, например бора или ферробора (РЖ Черна  металлурги . 1988. № 12 реФ В358П, Патент США № 4728361. за вл 23 1086 N 922244; опубл. 01 0388 г МП1 С 21 С 7/02, НКИ 75/53).

Применение указанной технологии в практике ныне действующих цехов влечет повы- шенные расходы на изготовление специального нестандартного оборудовани , на повышение стоимости исходных материалов .

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  капсула дл  ввода реагентов в металлический расплав путем выстреливани  в жидкий расплав с помощью метательного устройства. Капсула содержит головку, крышку, корпус, порошкообразный реагент, помещенный корпус капсулы и соприкасающийс  с ее внутренней поверхностью по всей площади их контакта, т.е. составл ет с наполните- лем-металлическим порошкообразным реагентом одно целое тело (Япони . За вка N 55-31814. Публикаци  1986 г, 21.08 . Nfc 3- 796. За влено 15.07.76 г.. Nfc 51-84806 МКИ С 22 В 9/10. С 21 С 1/02. Рис. 1-прототип)

Недостатком известной капсулы  вл етс  то. что при вводе таких тел в жидкий

О

расплав на поверхность капсулы намерзает слой охлажденного расплава. Вследствие этого, а также больших величин критери  БиО, котора  может быть выражена формулой5

Вг

а д

где а - коэффициент теплоотдачи от жидкого расплава к наружной поверхности капсу- лы; д- радиус капсулы. - средн   теплопроводность материала капсулы и ре- агента, врем  расплавлени  капсул возрастает и может превысить длительность пребывани  капсул в контакте с жидким расплавом. Это вынуждает ограничивать размер капсул, массу отдельной капсулы и массовую скорость ввода капсул. В соответствии с законами теплофизики тела: имею- щие Bi 0,1. относ тс  к массивным, дл  которых характерным  вл етс  больша  длительность нагрева и расплавлени . При увеличении продолжительности расплавлени  материала оболочки капсулы сокращаетс  путь и врем  контакта порошков реагента с расплавом в процессе их всплы- вани  в-толще металла, что снижает степень усвоени  вводимых реагентов, стабильность и точность легировани .

Цель изобретени  - сокращение продолжительности расплавлени  оболочки капсул, повышение степени усвоени  вво- димых реагентов, стабильности и точности легировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе ввода реагентов в металлический расплав, включающем выстре- ливание в жидкий металл с помощью метательного устройства капсул, содержащих головку, крышку, корпус, порошкообразный реагент, помещенный корпус капсулы, отделен от внутренней поверхно- сти корпуса капсулы по всей площади их контакта зазором величиной 0,1-3,0 мм, который заполнен теплоизол ционным материаломскоэффициентом теплопроводности 0,02-0,70 Вт/м град (см. чертеж). Благодар  наличию зазора 1, заполненного малотеплопроводным веществом или материалом, отвод тепла от оболочки вглубь капсулы снижаетс  во много раз. Поэтому тонка  металлическа  оболоч- ка капсул (толщина 0.4-1 мм) в процессе нагрева ведет себ  как отдельное тонкое тело, имеющее малое значение критери  В (менее 0,1). Вследствие этого материал оболочки как тонкое тело быстро прогреваетс ,

0

,- п n

с

п п g

исключаетс  намерзание на ней корочки затвердевшего расплава, резко сокращаетс  врем  расплавлени  оболочки капсулы. Ускоренное расплавление оболочки обеспечивает поступление наход щегос  в корпусе 2 капсулы реагента 3 в жидкий расплав в точке максимального заглублени  капсулы. Это увеличивает до максимума путь, проходимый порошками в металле при их всплывэ- нии, а также врем  контакта порошков реагента с расплавом. Следствием этого  вл етс  повышение степени усвоени  вводимых материалов,

стабильности и точности легировани  расплава. Толщина эзора 0,1-3 мм отвечает условию минимального отвода тепла от стенок корпуса капсулы через зазор в объем реагента, наход щегос  внутри капсулы, при использовании в качестве теплоизолирующего материала широкого класса веществ и материалов, начина  от газов и заканчива  твердыми огнеупорными материалами с пористым строением. Нижнее значение зазора относитс  к случаю, когда промежуток между корпусом капсулы и порошкообразным наполнителем заполнен газом, теплопроводность которого по сравнению с жидкостью или твердым материалом на несколько пор дков меньше и лежит в пределах 0,01-0,10 Вт/м град. При меньшем значении величины зазора тепло- отвод от стенок капсулы к реагенту начинает заметно расти, что способствует увеличению продолжительности расплавлени  капсулы . Верхнее значение зазора относитс  к применению теплоизол ционных материалов в виде твердых тел (например, картона, глины, асбеста, ткани и т.д.), теплопроводность которых лежит в пределах 0,02- 0,70 Вт/м град. Это влечет за собой необходимость увеличени  толщины зазора и теплоизол ционного сло . Дальнейшее увеличение толщины сло  сверх 3 мм, хот  несколько снижает интенсивность отвода тепла от поверхности внутрь капсулы,  вл етс  нежелательным, так как уменьшает полезный объем капсулы и количество реагента, содержащегос  в капсуле.

Изложенные положени  были подтверждены результатами экспериментов. Опыты показали, что толщина изол ционного сло  0,1-3,0 мм соответствует достижению наилучших технико-экономических показателей .

Применение в качестве теплоизол ционных материалов различных сред, имеющих коэффициент теплопроводности в пределахО,02-0,70 Вт/м град, охватывает область от газов до материалов обычно примен емых дл  тепловой изол ции. Эти материалы относительно недороги и недефицитны , что имеет важное практическое значение.

Нижнее значение коэффициента теплопроводности 0.02 Вт/м град, принадлежит воздуху. Его использование в качестве сло , замедл ющего перенос тепла от поверхности стенки капсул в объем наход щегос  в ней реагента,  вл етс  наиболее рациональным, поскольку в процессе размещени  реагента капсуле зазор между реагентом и внутренней поверхностью заполн етс  воздухом автоматически, не требу  никаких дополнительных мер. Использование аргона, обладающего несколькоменьшимкоэффициентом теплопроводности (0.014 Вт/м град.) по сравнению с воздухом с позицией сокращени  отвода тепла, предпочтительнее. Однако заполнение зазора аргоном требует герметизации капсулы и наличи  специального оборудовани , что удорожает стоимость изготовлени  капсул. Поэтому применение воздуха более целесообразно, чем аргона, не говор  уже о других газах, обладающих окислительным потенциалом по отношению к материалу наполнител  (диоксиды углерода и водорода).

Верхнее значение коэффициента теплопроводности отвечает условию применени  глин и других огнеупорных материалов, имеющих повышенное значение коэффициента теплопроводности, равное 0,7-1,05 Вт/м град. Эти значени  близки к коэффициенту теплопроводности порошков различных ферросплавов, измен ющемус  в зависимости от марки сплава и пористости в пределах 0,9-2,8 Вт/м град. Поэтому применение в качестве теплоизол ционных материалов твердых тел и веществ с коэффициентом теплопроводности выше 0,7 Вт/м град слабо сказываетс  на уменьшении отвода тепла и не дает положительных результатов.

Пример. Предлагаемый способ ввода реагентов в металлический расплав опробовали на опытах в индукционной печи. Расплав имел температуру 1600-1610°С, химсостав металла отвечал стали 3. Капсулы изготавливали из стали 08КП с толщиной оболочки 0,5 мм на трубосварочном стане.

5 Диаметр капсул составл л 50 мм. длина 650 мм. Величина зазора (от внутренней стенки капсулы до порошкообразною оеагента)составл ет 0.1 мм. В качестве теплоизол ционного вещества использовали воздух с

0 коэффициентом теплопроводности 0,02 Вт/м град. Наполнитель - порошкообразный силикокальций СК-30 фракции 0,5 мм. Капсула введена с помощью пневматиче- ского метательного устройства. Врем  рас5 плавлени  капсулы составл ет 6,3 с. Степень усвоени  кальци  металлом равна 12,8%.

Данные экспериментов (примеры 5-9) и прототипа (1-4) приведены в таблице.

0 Как видно из таблицы, в 3-6 раз сокращаетс  врем  растворени  капсулы в жидком расплаве, повышаетс  на 25-50% степень усвоени  высокореакционных элементов (типа кальци ), а также в 2-3 раза

5 снижаютс  колебани  степени усвоени  элементов и повышаетс  точность легировани  на 30-45%. Применительно к обработке стали силикокальцием экономи  за счет лучшего использовани  кальци  и сокращени 

0 его расхода составл ет 0,3-0,6 руб./т стали. Одновременно с этим улучшаетс  изотропность свойств металла и -повышаетс  стабильность механических свойств металла в пределах плавки и от плавки к плавке.

Claims (1)

1. 5 Формула изобретени 

   Капсула дл  ввода реагентов в металлический расплав, состо ща  из корпуса с помещенным внутрь порошкообразным реагентом, головки и крышки, отличаю0 щ а   с   тем, что, с целью сокращени  времени расплавлени  корпуса, повышени  степени усвоени  вводимых реагентов, ста- бипьности и точности легировани , внутренн   поверхность корпуса капсулы отделена

   5 от порошкообразного реагента по всей площади их контакта зазором, равным 0.1-3,0 мм, заполненным теплоизол ционным материалом .

   /

   2