RU2132524C1

RU2132524C1 - Melting and refining unit

Info

Publication number: RU2132524C1
Application number: RU98118725A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Коршунов; В.Л. Бастриков; С.П. Буркин; Ю.Н. Логинов
Original assignee: Уральский государственный технический университет
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 1999-06-27

Abstract

FIELD: metallurgy; construction of melting and refining units. SUBSTANCE: unit includes melting, refining and dispensing sections interconnected by means lines, raw material loading devices, gas and slag removal devices, devices for sealing-up increasing and decreasing the pressure and heating, as well as with devices for removal of melt from dispensing section. Melting, refining and dispensing sections are located at one level and are provided with single movable heat-insulated housing. Covers of refining and dispensing sections tightly adjoin the sections. Metal lines are laid inside walls dividing the sections; metal lines include lower horizontal run, vertical run and upper horizontal run located in succession. Lower horizontal run of metal line is used to connect previous section with vertical run of metal line. Upper horizontal run of metal line is used to connect vertical run of metal line with subsequent section. Covers of sections may be stationary. Housing is provided with devices for vertical and horizontal motion which are made in form of leverage and drive wheel pairs, respectively. Refining section is connected with melting section by means of waste gas discharge passage fitted with inter-section valve and is provided with electromagnetic metal stirrer. Provision is made for discharge of melt from dispensing section. EFFECT: possibility of forming gas and slag modes in each chamber of unit irrespective of each other and transferring molten metal from chamber to chamber without thermal losses. 7 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области металлургии. The proposed device relates to the field of metallurgy.

Из уровня техники известны конструкции агрегатов для производства металлопродукции, служащие каждый по отдельности для расплавления металла, его рафинирования и подготовки к разливке [1]. Недостатками отдельно расположенных агрегатов являются большие потери тепла, возникающие при передаче металла из одного агрегата в другой, и возможность потерь самого металла вследствие его окисления. Эти недостатки частично устранены при создании комплексов, содержащих последовательно и близко расположенные агрегаты, передача металла между которыми осуществляется без больших тепловых потерь [2]. The prior art design of units for the production of metal products, each serving individually for melting the metal, its refining and preparation for casting [1]. The disadvantages of separately located units are the large heat losses that occur during the transfer of metal from one unit to another, and the possibility of losses of the metal itself due to its oxidation. These shortcomings were partially eliminated when creating complexes containing sequentially and closely spaced aggregates, the transfer of metal between which is carried out without large heat losses [2].

Дополнительная экономия энергозатрат достигается размещением отдельных устройств различного функционального назначения в одном теплоизолирующем кожухе. Сами устройства могут быть разделены перегородками или порогами [3]. Однако упомянутые выше решения не предусматривают установки в плавильно-рафинировочных агрегатах кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), что приводит к необходимости передачи полученного металла в твердом или расплавленном состоянии на литейный передел, где возможно получение заготовок, пригодных для обработки металлов давлением. Additional energy savings are achieved by placing individual devices for various functional purposes in one heat-insulating casing. The devices themselves can be separated by partitions or thresholds [3]. However, the solutions mentioned above do not provide for the installation of continuous molds continuous casting machines (CCMs) in melting and refining units, which leads to the necessity of transferring the obtained metal in a solid or molten state to a foundry where it is possible to obtain blanks suitable for metal forming.

Наиболее близко по совокупности признаков к предлагаемому устройству техническое решение [4], выбранное в качестве прототипа. Известное устройство включает плавильную, рафинировочную и раздаточную секции с крышками, соединенные металлопроводами и снабженные средствами загрузки сырых материалов, газо- и шлакоотвода, герметизации, создания повышенного и пониженного давления и нагрева, а также средство отвода расплава от раздаточной секции. В устройстве по прототипу секции расположены в отдельных корпусах, расположенных друг над другом, металлопроводы выполнены в виде втулок, соединяющих соседние секции. Благодаря наличию на выходе из раздаточной секции кристаллизатора в таком агрегате становится возможным получать заготовки непрерывного литья, а организация передачи металла по операциям в расплавленном состоянии позволяет избежать необходимости больших затрат энергии на его повторное расплавление. Однако такое конструктивное решение не позволяет надежно изолировать отдельные емкости различного функционального назначения друг от друга и создавать в каждой из них свои особые шлаковые и газовые режимы. The closest set of features to the proposed device technical solution [4], selected as a prototype. The known device includes a melting, refining and dispensing section with covers, connected by metal wires and equipped with means for loading raw materials, gas and slag vents, sealing, creating high and low pressure and heating, as well as means for removing the melt from the dispensing section. In the prototype device, sections are located in separate housings located one above the other, metal wires are made in the form of bushings connecting adjacent sections. Due to the presence of a mold at the outlet of the dispensing section in such an aggregate, it becomes possible to obtain billets of continuous casting, and the organization of metal transfer by operations in the molten state avoids the need for large energy expenditures for its re-melting. However, such a constructive solution does not allow to reliably isolate individual containers of various functional purposes from each other and to create their own special slag and gas modes in each of them.

В предлагаемом техническом решении плавильная, рафинировочная и раздаточная секции расположены на одном уровне и снабжены единым подвижным теплоизолированным корпусом. Крышки рафинировочной и раздаточной секций выполнены прилегающими к секциям герметично, металлопроводы выполнены внутри разделяющих секции стенок в виде последовательно расположенных нижнего горизонтального, вертикального и верхнего горизонтального участков, причем нижний горизонтальный участок металлопровода соединяет предыдущую секцию с вертикальным участком металлопровода, а верхний горизонтальный участок металлопровода соединяет вертикальный участок с последующей секцией. Такое расположение участков позволяет надежно герметизировать соседние секции и организовать в каждой из них свой шлаковый и газовый режим. In the proposed technical solution, the melting, refining and dispensing sections are located at the same level and are equipped with a single movable heat-insulated casing. The covers of the refining and dispensing sections are made adjacent to the sections hermetically, the metal wires are made inside the separating wall sections in the form of successively located lower horizontal, vertical and upper horizontal sections, the lower horizontal section of the metal connecting the previous section with the vertical section of the metal wire and the upper horizontal section of the metal connecting vertical plot with subsequent section. Such an arrangement of the plots makes it possible to reliably seal adjacent sections and organize their own slag and gas regimes in each of them.

Крышки секций выполнены стационарно установленными, а теплоизолированный корпус снабжен средствами вертикального и горизонтального перемещения. Такое конструктивное решение позволяет достичь высокой ремонтопригодности агрегата, поскольку облегчается доступ к футеровке и вспомогательным устройствам, размещенным в крышках агрегата. The covers of the sections are made permanently installed, and the heat-insulated casing is equipped with means of vertical and horizontal movement. Such a constructive solution allows to achieve high maintainability of the unit, since access to the lining and auxiliary devices located in the lids of the unit is facilitated.

Средство вертикального перемещения теплоизолированного корпуса выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма, снабженного приводом. Это позволяет вывести корпус из соединения с крышкой и при дальнейшем горизонтальном перемещении обеспечить доступ к футеровке и вспомогательным механизмам, установленным в крышках. Means of vertical movement of the insulated body is made in the form of a pivot-lever mechanism equipped with a drive. This allows you to remove the housing from the connection with the cover and with further horizontal movement to provide access to the lining and auxiliary mechanisms installed in the covers.

Средство горизонтального перемещения выполнено в виде приводных колесных пар, установленных с возможностью движения по направляющим, что позволяет переместить корпус без больших энергетических затрат. The means of horizontal movement is made in the form of drive wheelsets installed with the possibility of movement along the guides, which allows you to move the housing without high energy costs.

Рафинировочная секция соединена с плавильной секцией каналом отвода отходящих газов с установленным в канале межсекционным клапаном. Наличие канала позволяет дожигать угарный газ в плавильной секции и получить дополнительный источник тепла при расплавлении металла. Наличие клапана позволяет разобщить атмосферы плавильной и рафинировочной секции при отсутствии в рафинировочной секции избыточного давления отходящих газов. The refining section is connected to the melting section by an exhaust gas channel with an intersection valve installed in the channel. The presence of the channel allows you to burn carbon monoxide in the melting section and get an additional heat source during metal melting. The presence of the valve allows to separate the atmosphere of the melting and refining sections in the absence of excess pressure of the exhaust gases in the refining section.

Рафинировочная секция снабжена электромагнитным перемешивателем металла. Это позволяет перемешивать металл и ускорять прохождение реакций. The refining section is equipped with an electromagnetic metal stirrer. This allows you to mix the metal and accelerate the passage of reactions.

Средство отвода расплава от раздаточной секции выполнено в виде горизонтальной машины непрерывного литья заготовок. Это позволяет повысить выход годного при производстве слитков. The melt away from the dispensing section is made in the form of a horizontal continuous casting machine. This allows you to increase the yield in the production of ingots.

На фиг. 1 представлен разрез предлагаемого устройства, на фиг.2 изображена кинематическая схема привода средства вертикального перемещения, на фиг.3 изображен межсекционный клапан. In FIG. 1 shows a section of the proposed device, figure 2 shows a kinematic diagram of the drive means of vertical movement, figure 3 shows an intersection valve.

Плавильно-рафинировочный агрегат (фиг. 1) содержит плавильную, рафинировочную и раздаточную секции 1, 2 и 3, расположенных на одном уровне в едином теплоизолированном корпусе 4, и закрытых крышками 5, 6 и 7, причем крышки 6 и 7 прилегают к секциям герметично. Секции соединены металлопроводами, выполненными внутри разделяющих секции стенок, имеющих последовательно расположенные нижний горизонтальный 8, вертикальный 9 и верхний горизонтальный 10 участки. При этом нижний горизонтальный участок 8 соединяет предыдущую плавильную секцию с вертикальным участком 9, а верхний горизонтальный участок 10 соединяет вертикальный участок 9 с последующей рафинировочной секцией. The smelting and refining unit (Fig. 1) contains the melting, refining and dispensing sections 1, 2 and 3, located at the same level in a single heat-insulated casing 4, and closed with covers 5, 6 and 7, and the covers 6 and 7 are sealed to the sections . The sections are connected by metal wires made inside the separating sections of the walls, having successively located lower horizontal 8, vertical 9 and upper horizontal 10 sections. In this case, the lower horizontal section 8 connects the previous melting section to the vertical section 9, and the upper horizontal section 10 connects the vertical section 9 to the subsequent refining section.

Аналогично нижний горизонтальный участок 11 соединяет предыдущую рафинировочную секцию с вертикальным участком 12, а верхний горизонтальный участок 13 соединяет вертикальный участок 12 с последующей раздаточной секцией. Similarly, the lower horizontal section 11 connects the previous refining section to the vertical section 12, and the upper horizontal section 13 connects the vertical section 12 to the subsequent dispensing section.

Крышки 5, 6 и 7 секций выполнены стационарно установленными, а теплоизолированный корпус 4 снабжен средствами вертикального и горизонтального перемещения. The covers 5, 6 and 7 of the sections are made stationary mounted, and the insulated body 4 is equipped with vertical and horizontal movement means.

Средство вертикального перемещения теплоизолированного корпуса 4 выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма 14 (фиг.2), снабженного приводом 15. Means of vertical movement of the insulated body 4 is made in the form of a pivot-lever mechanism 14 (figure 2), equipped with a drive 15.

Средство горизонтального перемещения выполнено в виде колесных пар 16 (фиг.1), имеющих возможность качения по направляющим 17. The horizontal displacement means is made in the form of wheelsets 16 (Fig. 1) having the possibility of rolling along the guides 17.

Рафинировочная секция 2 соединена с плавильной секцией 1 каналом 18 (фиг. 3) отвода угарного газа с установленным в канале на водоохлаждаемом седле межсекционным клапаном 19, содержащим затвор 20 с гидроприводом 21. The refining section 2 is connected to the melting section 1 by a channel 18 (Fig. 3) of carbon monoxide exhaust with an intersection valve 19 installed in the channel on the water-cooled saddle, containing a valve 20 with a hydraulic actuator 21.

Рафинировочная секция 2 (фиг. 1) снабжена электромагнитным перемешивателем металла 22, размещенным под днищем секции. The refining section 2 (Fig. 1) is equipped with an electromagnetic metal stirrer 22 located under the bottom of the section.

Система создания повышенного и пониженного давления 23 позволяет организовать прокачку жидкого металла по каналам 24 и 25 в стенке раздаточной секции и передать этот металл через втулку 26 в водоохлаждаемый кристаллизатор 27 машины непрерывного литья заготовок. Вместо кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок может быть установлено иное средство отвода расплава, например, для литья в изложницы. The system of creating high and low pressure 23 allows you to organize the pumping of liquid metal through the channels 24 and 25 in the wall of the dispensing section and transfer this metal through the sleeve 26 to the water-cooled mold 27 of the continuous casting machine. Instead of the mold of the continuous casting machine, another means for removing the melt can be installed, for example, for casting into molds.

Агрегат работает следующим образом. Шихта в виде подогретого или неподогретого лома подается в плавильную секцию 1 через боковое загрузочное отверстие, примыкающее к крышке 5. В стационарной стадии плавки необходимый тепловой режим создается отъемными канальными индукционными единицами, стационарными газовыми горелками или плазмотронами (не показаны) и за счет сжигания угарного газа, получаемого в рафинировочной секции 2. Расплавленный металл подается по каналам 8, 9, 10 в рафинировочную секцию 2 при создании в последней достаточного вакуума от средства создания пониженного давления в виде вакуум-насоса, присоединенного к крышке 6. При отсутствии такого перепада давления ванны и атмосферы секций 1 и 2 разобщены из-за наличия жидкого металла в горизонтальном канале 8. Такое решение позволяет отказаться от применения специальных затворов, имеющих низкую стойкость и надежность, а благодаря размещению секций в едином корпусе 4 снижены до минимума тепловые потери. The unit operates as follows. The mixture in the form of heated or unheated scrap is fed into the melting section 1 through a side loading hole adjacent to the cover 5. In the stationary melting stage, the necessary thermal regime is created by detachable channel induction units, stationary gas burners or plasmatrons (not shown) and due to the burning of carbon monoxide obtained in the refining section 2. The molten metal is fed through channels 8, 9, 10 to the refining section 2 when creating in the last sufficient vacuum from the means of creating a low pressure in the form of a vacuum pump attached to the cover 6. In the absence of such a pressure drop, the baths and the atmosphere of sections 1 and 2 are disconnected due to the presence of liquid metal in the horizontal channel 8. This solution eliminates the use of special valves having low resistance and reliability , and thanks to the placement of sections in a single building 4, heat losses are minimized.

В секции 2, при необходимости, из стали или чугуна выжигается углерод до заданного его содержания путем подачи воздуха или кислорода через крышку 6, а также через герметизируемые отверстия вводятся легирующие добавки и раскислители. При помощи электромагнитного поля перемешивателя 22 перемешивают металл для ускорения прохождения реакций. Выжигание углерода ведут до угарного газа, который отводят через канал 18 (фиг. 3) в рабочее пространство секции 1, для чего открывают межсекционный клапан 19 отведением затвора 20 с помощью привода 21. In section 2, if necessary, carbon is burned from steel or cast iron to its predetermined content by supplying air or oxygen through the lid 6, and also alloying additives and deoxidizers are introduced through the sealed openings. Using the electromagnetic field of the stirrer 22 mix the metal to accelerate the passage of reactions. Carbon burning is carried out to carbon monoxide, which is discharged through the channel 18 (Fig. 3) into the working space of section 1, for which the intersection valve 19 is opened by releasing the shutter 20 using the actuator 21.

После доведения металла до кондиционного состояния расплав передается по каналам 11, 12, 13 (фиг. 1) из секции 2 в секцию 3 созданием давления в секции 2 и вакуумирования секции 3, что возможно, поскольку имеется плотное соединение последней с крышкой 7. Система создания повышенного и пониженного давления 23 позволяет организовать прокачку жидкого металла по каналам 24 и 25 в стенке раздаточной секции и передать этот металл через втулку 26 в водоохлаждаемый кристаллизатор 27 машины непрерывного литья заготовок, как это пояснено в описании к изобретению [5]. After bringing the metal to a condition of a condition, the melt is transferred through channels 11, 12, 13 (Fig. 1) from section 2 to section 3 by creating pressure in section 2 and evacuating section 3, which is possible because there is a tight connection between the latter and the cover 7. System of creation high and low pressure 23 allows you to organize the pumping of liquid metal through channels 24 and 25 in the wall of the dispensing section and transfer this metal through the sleeve 26 to the water-cooled mold 27 of the continuous casting machine, as explained in the description of the invention w [5].

Из всех секций накопившийся шлак откачивают подводимым через крышки шлакоотсосом при отсутствии в секциях режима вакуумирования. Of all the sections, the accumulated slag is pumped out by a slag suction pump supplied through the covers in the absence of a vacuum mode in the sections.

Для перефутеровки секций включают привод 15 средства вертикального перемещения теплоизолированного корпуса 4 и с помощью шарнирно-рычажного механизма 14 (фиг. 2) опускают корпус 4 (фиг. 1) до соприкосновения колесных пар 16 с направляющими 17. Включают привод горизонтального перемещения и выдвигают корпус из-под крышек, обеспечивая доступ к элементам, закрепленным на крышках и футеровке. For re-lining of sections, the drive 15 is turned on for moving the heat-insulated casing 4 vertically and, using the articulated link mechanism 14 (Fig. 2), the casing 4 (Fig. 1) is lowered until the wheelsets 16 come into contact with the guides 17. The horizontal drive is turned on and the casing is pulled out - under covers, providing access to the elements fixed on covers and a lining.

Для более рациональной загрузки оборудования используют сменный корпус с упомянутыми выше элементами, подкатывают его под освободившиеся крышки, герметизируют и эксплуатируют, как это было описано выше. For a more rational loading of equipment, they use a replaceable case with the elements mentioned above, roll it under the released covers, seal and operate, as described above.

Техническим результатом от применения предлагаемого устройства является возможность создания газовых и шлаковых режимов в каждой из секций агрегата независимо друг от друга при возможности передачи жидкого металла из одной секции в другую без тепловых потерь. The technical result from the application of the proposed device is the ability to create gas and slag modes in each of the sections of the unit independently of each other with the possibility of transfer of liquid metal from one section to another without heat loss.

Источники информации
1. Металлургические печи/ В.М.Миткалинный, В.А.Кривандин, В.А.Морозов и др. М.: Металлургия, 1987. 384 с.Sources of information
1. Metallurgical furnaces / V.M. Mitkalinny, V. A. Krivandin, V. A. Morozov and others. M .: Metallurgy, 1987. 384 p.

2. Патент СССР N 1743360. Установка для непрерывного получения стали и способ непрерывного производства стали. МКИ C 21 B 13/14, заявл. 12.08.86, опубл. в БИ N 23, 1992. 2. USSR patent N 1743360. Installation for the continuous production of steel and method for the continuous production of steel. MKI C 21 B 13/14, declared 08/12/86, publ. in BI N 23, 1992.

3. А. с. СССР N 1592342. Устройство для непрерывной обработки металла и шлака реагентами. МКИ C 21 C 1/00, БИ N 34, 1990. 3. A. p. USSR N 1592342. A device for the continuous processing of metal and slag reagents. MKI C 21 C 1/00, BI N 34, 1990.

4. Шалимов А.Г., Янке Д., Кашин В.И. Перспективные направления научного поиска в черной металлургии. Труды международной конференции "Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке" М.: 6-10 июня 1994 г.: Металлургия, 1994, с.11-18. 4. Shalimov A.G., Janke D., Kashin V.I. Promising areas of scientific research in the steel industry. Proceedings of the international conference "Ferrous metallurgy of Russia and the CIS countries in the XXI century" M .: June 6-10, 1994: Metallurgy, 1994, pp. 11-18.

5. А. с. СССР N 1109243. Способ горизонтальной непрерывной разливки металлов и установка для его осуществления. /Е.А. Коршунов, А.Н. Кузнецов, М. Б. Оводенко и др., N 2849403/22-02, заявл. 20.12.79, опубл. 23.12.79, БИ N 31. 5. A. p. USSR N 1109243. Method of horizontal continuous casting of metals and installation for its implementation. / E.A. Korshunov, A.N. Kuznetsov, M. B. Ovodenko et al., N 2849403 / 22-02, decl. 12/20/79, publ. 12/23/79, BI N 31.

Claims

1. A smelting and refining unit comprising a melting, refining and dispensing section with covers, connected by metal wires and equipped with means for loading raw materials, gas and slag vents, sealing, creating high and low pressure and heating, as well as means for removing the melt from the dispensing section, characterized in that the melting, refining and dispensing sections are located at the same level and are equipped with a single movable heat-insulated body, the covers of the refining and dispensing section are made non-adjacent to the sections hermetically, the metal wires are made inside the separating wall sections in the form of successively arranged lower horizontal, vertical and upper horizontal sections, the lower horizontal section of the metal wire connecting the previous section to the vertical section of the metal wire and the upper horizontal section of the metal wire to the vertical section of the metal wire with the subsequent section .

2. The unit according to claim 1, characterized in that the covers of the sections are permanently installed, and the heat-insulated casing is equipped with means of vertical and horizontal movement.

3. The unit according to claim 1 or 2, characterized in that the means of vertical movement of the insulated body is made in the form of a pivot-lever mechanism equipped with a drive.

4. The unit according to claim 1 or 2, characterized in that the means of horizontal movement is made in the form of drive wheelsets installed with the possibility of movement along the guides.

5. The unit according to claim 1, characterized in that the refining section is connected to the melting section by an exhaust gas channel with an intersection valve installed therein.

6. The unit according to claim 1, characterized in that the refining section is equipped with an electromagnetic metal stirrer.

7. The unit according to claim 1, characterized in that the means for removing the melt from the transfer section is made in the form of a horizontal continuous casting machine.