RU2133653C1

RU2133653C1 - Device for removal of slag from melt surface

Info

Publication number: RU2133653C1
Application number: RU98101834/02A
Authority: RU
Inventors: А.С. Беседин; В.А. Беседин
Original assignee: Беседин Адольф Сергеевич; Беседин Вячеслав Адольфович
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: metallurgy; may be used in removal of slag from surface of any melt located in vessel with open surface such as steel casting ladle, crucible-ladle, and especially in ladle treatment of metal. SUBSTANCE: device has member immersed in melt and made in the form of metal structure with integral outer surface coated with protective layer. Located inside of immersed member is collector connected with supplying pipe and holes made in lower part of member immersed in melt. Member immersed in melt has load-handling fixture and members for control of depth of immersion in melt. EFFECT: simplified design of device, higher reliability, lowered cost of process, reduced labor input in process, complete removal of slag from metal surface. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для удаления шлака с поверхности любого расплава (металла, окислов и др.), находящегося в емкости с открытой поверхностью - сталеплавильный ковш, тигель-ковш и особенно актуально при внепечной обработке металла. В этом случае при выпуске из печи металл не доливают до верхнего края ковша на 400 - 1000 мм. Образуется так называемый "свободный борт", заполняемый печным шлаком, который должен быть удален перед внепечной обработкой металла. Данный процесс удаления шлака при наличии "свободного борта" в емкости с расплавленным металлом является сложным и трудоемким процессом. The invention relates to metallurgy and can be used to remove slag from the surface of any melt (metal, oxides, etc.) located in a container with an open surface - a steelmaking ladle, a crucible ladle, and is especially important for out-of-furnace metal processing. In this case, when released from the furnace, the metal is not added to the top edge of the bucket by 400-1000 mm. A so-called "free board" is formed, which is filled with furnace slag, which must be removed before the out-of-furnace treatment of the metal. This process of slag removal in the presence of a "free side" in the vessel with molten metal is a complex and time-consuming process.

Известно устройство для удаления шлака с поверхности расплавленного металла, содержащее скребок, закрепленный на штанге, приводы продольного перемещения и поворота штанги в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Удаление шлака в данном устройстве осуществляется скребком при наклоне ковша (патент N 2060865 РФ, B 22 D 43/00, заяв. 17.12.94, оп. 27.05.96, N 15)
Устройство имеет большие габариты и сложную дорогостоящую конструкцию, требует специальных площадей для размещения в цехе обычно вдали от сталеплавильных агрегатов, что в свою очередь ведет к остыванию шлака при транспортировке ковша и повышению трудоемкости удаления шлака.A device for removing slag from the surface of molten metal, containing a scraper mounted on a rod, drives longitudinal movement and rotation of the rod in vertical and horizontal planes. Slag removal in this device is carried out by a scraper when the bucket is tilted (patent N 2060865 of the Russian Federation, B 22 D 43/00, application. 17.12.94, op. 27.05.96, N 15)
The device has large dimensions and complex expensive construction, requires special areas for placement in the workshop, usually away from steelmaking units, which in turn leads to cooling of slag during transportation of the bucket and increase the complexity of slag removal.

Известно устройство для удаления шлака с поверхности расплавленного металла, содержащее элемент, погружаемый в расплав, который снабжен грузозахватным приспособлением и элементами контроля положения погружаемого элемента относительно поверхности металла. Элемент, погружаемый в металл, состоит из конусной юбки, герметично соединенной с горловиной и обечайкой, образующих шлаковую емкость, в которую по мере погружения элемента в ковш с расплавленным металлом переливается шлак через пазы, выполненные в верхней части обечайки. Глубина погружения контролируется путем подачи светового, звукового, электрического сигналов или визуально. После удаления шлака с поверхности расплава погружаемый элемент грузоподъемным механизмом выводят из ковша, шлак выгружают в шлакосборник (а.с. СССР N 1252041, B 22 D 43/00, F 27 D 3/15, заяв. 09.01.85, оп. 23.08.86, N 31). A device is known for removing slag from the surface of molten metal, containing an element immersed in the melt, which is equipped with a load gripping device and elements for controlling the position of the immersed element relative to the metal surface. The element immersed in the metal consists of a conical skirt hermetically connected to the neck and the shell, forming a slag tank, into which, as the element is immersed in the ladle with molten metal, slag is poured through the grooves made in the upper part of the shell. Immersion depth is controlled by the supply of light, sound, electrical signals or visually. After removing slag from the surface of the melt, the immersed element is removed from the ladle by a lifting mechanism, the slag is discharged into a slag collector (AS USSR N 1252041, B 22 D 43/00, F 27 D 3/15, application. 09.01.85, op. 23.08 .86, N 31).

Данная конструкция обладает существенными недостатками. Во-первых, элементы конструкции, будучи без водоохлаждаемой и огнеупорной защиты, оплавляясь, прихватываются друг к другу. Это значит, что при охлаждении шлака удаление его затруднено и, следовательно, можно говорить о конструкции единоразового пользования, что удорожает процесс. This design has significant disadvantages. Firstly, structural elements, being without water-cooled and refractory protection, being fused, are clung to each other. This means that when cooling the slag, its removal is difficult and, therefore, we can talk about the design of one-time use, which increases the cost of the process.

Известно устройство для удаления шлака с поверхности металла в ковше, содержащее пробку для вытеснения металла, механизм подъема и опускания пробки и средство для подачи газа (а.с. N 738765 СССР, B 22 D 43/00, F 27 D 3/15, оп. 05.06.80, N 21). При погружении пробки в расплав, находящийся в ковше, происходит вытеснение металла из ковша, и его уровень в ковше повышается, частицы шлака, захваченные струями газа, истекающими из сопел средства для подачи газа, сбрасываются в шлаковни. Длительность процесса удаления шлака составляет 1 - 3 мин. A device for removing slag from the surface of a metal in a bucket, comprising a plug for displacing metal, a mechanism for raising and lowering the plug and means for supplying gas (A.S. N 738765 USSR, B 22 D 43/00, F 27 D 3/15, Op. 05.06.80, N 21). When the cork is immersed in the melt in the bucket, the metal is forced out of the bucket, and its level in the bucket rises, slag particles trapped by gas jets flowing from the nozzles of the gas supply means are discharged to the slag. The duration of the slag removal process is 1 to 3 minutes.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, необходимость специальных площадей для размещения оборудования (механизм поворота, грейдеры, эстакада) в цехе и осуществления дополнительных строительных работ для выполнения шлаковых ям, а также трудоемкость очистки последних, так как невозможно полное удаление шлака из-за потери им жидкоподвижности. Устройство нельзя разместить рядом с плавильным агрегатом из-за его сложной конструкции и больших габаритов, поэтому удаление шлака начинается по прошествии 5-10 мин после выпуска из печи на путях передачи металла из одного цеха в другой или в миксерных отделениях, или отделениях перелива чугуна сталеплавильных цехов. При этом жидкотекучесть шлака резко падает и на его поверхности появляется корка к моменту начала работы механизма по удалению шлака. Полного удаления шлака с поверхности не происходит, так как затвердевший на поверхности шлак трудно удаляется струей газа. Так как отворотные трубы для подачи газа имеют фиксированные верхнее и нижнее положения, удаление шлака по окружности ковша затруднено и требуется дополнительная механическая очистка с поверхности металла после сдува шлака оставшихся твердых кусков. The disadvantages of the device are the design complexity, the need for special areas for equipment (turning mechanism, graders, overpass) in the workshop and additional construction work to perform slag pits, as well as the complexity of cleaning the latter, since it is impossible to completely remove the slag due to its loss of mobility . The device cannot be placed next to the melting unit because of its complex design and large dimensions, therefore, slag removal begins after 5-10 minutes after being discharged from the furnace on the ways of transferring metal from one workshop to another or in mixing departments or overflow compartments of steelmaking workshops. In this case, the fluidity of the slag drops sharply and a crust appears on its surface by the time the slag removal mechanism begins to work. Complete removal of slag from the surface does not occur, since solidified slag on the surface is difficult to remove with a gas stream. Since the flap pipes for gas supply have fixed upper and lower positions, the removal of slag around the circumference of the bucket is difficult and additional mechanical cleaning from the metal surface after blowing off the slag of the remaining solid pieces is required.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и производительности, удешевление процесса удаления шлака, снижение его трудоемкости, полное удаление шлака с поверхности расплава. The task to which the invention is directed is to simplify the design of the device, increase its reliability and performance, reduce the cost of the process of slag removal, reduce its complexity, completely remove slag from the surface of the melt.

Для решения поставленной задачи устройство для удаления шлака с поверхности расплава, содержащее погружаемый в расплав металлический элемент с цельной наружной поверхностью, снабженный грузозахватными приспособлениями, и средство для подачи газа, соединенное с газоподводящей трубой, согласно изобретению, снабжено средствами контроля глубины погружения в расплав металлического элемента, в нижней части которого выполнены отверстия, при этом средство для подачи газа выполнено в виде установленного внутри металлического элемента, коллектора, подсоединенного к отверстиям погружаемого металлического элемента, наружная поверхность которого имеет защитный слой, выполненный из огнеупорной обмазки, покрытой шлаком. To solve the problem, a device for removing slag from the surface of the melt, containing a metal element immersed in the melt with a solid outer surface, equipped with load gripping devices, and a gas supply means connected to the gas supply pipe, according to the invention, is equipped with means for controlling the depth of immersion of the metal element in the melt , in the lower part of which holes are made, while the means for supplying gas is made in the form of a metal element installed inside anector connected to the holes of the immersed metal element, the outer surface of which has a protective layer made of a refractory coating coated with slag.

Защитный слой наружной поверхности погружаемого в расплав элемента предохраняет его от оплавления и в то же время защищает расплав от остывания при соприкосновении его с массивным металлическим телом во время вытеснения шлака. При этом постоянная разница температур массивной металлической отливки и расплавленного металла позволяет держать защитный слой в виде огнеупорной обмазки покрытой шлаком постоянным, т.е. происходит постоянное обновление защитного шлакового слоя во время каждого погружения в расплав устройства и тем самым достигается многоразовое использование устройства при повышении его надежности. The protective layer of the outer surface of the element immersed in the melt protects it from melting and at the same time protects the melt from cooling when it comes into contact with a massive metal body during slag displacement. Moreover, the constant temperature difference between the massive metal casting and molten metal allows you to keep the protective layer in the form of a refractory coating coated with slag constant, i.e. there is a constant update of the protective slag layer during each immersion in the melt of the device and thereby achieved reusable use of the device while increasing its reliability.

Упрощение конструкции устройства позволяет использовать его непосредственно у печи во время последних минут выпуска металла из печи или сразу после выпуска металла, когда шлак имеет максимальную жидкоподвижность, что облегчает его удаление и снижает трудоемкость процесса. Simplification of the design of the device allows you to use it directly at the furnace during the last minutes of the release of metal from the furnace or immediately after the release of metal, when the slag has maximum fluidity, which facilitates its removal and reduces the complexity of the process.

Отсутствие механизмов, требующих постоянного обслуживания, а также отсутствие необходимости в специальных дополнительных площадках по обслуживанию также удешевляет процесс. The absence of mechanisms requiring constant maintenance, as well as the absence of the need for special additional service sites also makes the process cheaper.

Коллектор, размещенный внутри погружаемого в расплав элемента, соединенный с трубой, подводящей газ, и отверстиями в нижней части погружаемого в расплав элемента осуществляет барботаж расплава. Тем самым интенсифицируется процесс всплывания шлака и неметаллических включений. Кроме того, за счет газовых пузырьков и вспенивания расплава происходит интенсивное увеличение объема шлака и более быстрое и качественное его удаление через сливной носок ковша. The collector, located inside the element immersed in the melt, connected to the pipe supplying gas, and the holes in the lower part of the element immersed in the melt carries out sparging of the melt. This intensifies the process of surfacing of slag and non-metallic inclusions. In addition, due to gas bubbles and foaming of the melt, an intensive increase in the volume of slag and its more rapid and high-quality removal through the drain tip of the bucket takes place.

На чертеже представлено устройство, общий вид. The drawing shows a device, General view.

Устройство содержит элемент 1 погружаемый в расплав 2, выполненный в виде массивной металлической конструкции, снабженный грузозахватным приспособлением 3, с помощью которого устройство подвешивается на кране или другом подъемном механизме. В качестве металлической конструкции могут быть использованы специально изготовленные методом литья, сварки или механической обработки конструкции по форме близкие к форме металлургической емкости с расплавом, а также могут быть использованы отливки большого развеса, отработанные шлаковые чаши или литейные "козлы". The device comprises an element 1 immersed in the melt 2, made in the form of a massive metal structure, equipped with a load gripping device 3, with which the device is suspended on a crane or other lifting mechanism. As a metal structure, structures specially made by casting, welding or machining can be used that are similar in shape to the shape of a metallurgical vessel with a melt, and large weight castings, spent slag bowls, or casting "goats" can be used.

Наружная поверхность погружаемого в расплав элемента 1 имеет защитный слой, состоящий из огнеупорной обмазки 4 с нанесенным на нее шлаком 5. Огнеупорной обмазкой может служить, например, огнеупорная масса, применяемая для футеровки ковша или специальная масса, изготовленная из тугоплавких отходов производства. The outer surface of the element 1 immersed in the melt has a protective layer consisting of a refractory coating 4 with slag deposited on it 5. The refractory coating may be, for example, the refractory mass used for lining the ladle or a special mass made from refractory production waste.

Для осуществления покрытия за глубиной погружения в расплав 2 на поверхность элемента 1 мелом или известью нанесены метки 6, соответствующие требуемой глубине погружения, которая, в свою очередь, зависит от объема удаляемого шлака 7, который задается способом дальнейшей внепечной обработки расплавленного металла в ковше или другой емкости, а также состоянием степени износа футеровки ковша. Метки могут быть нанесены и другим способом. Внутри погружаемого в расплав элемента размещен барботажный механизм в виде коллектора 8, соединенного с подводящей трубой 9 и отверстиями 10, выполненными в нижней части погружаемого элемента 1. To carry out the coating beyond the immersion depth in the melt 2, marks 6 are applied to the surface of the element 1 with chalk or lime, corresponding to the required immersion depth, which, in turn, depends on the volume of slag removed 7, which is set by the method of further out-of-furnace treatment of molten metal in a ladle or other capacity, as well as the state of the degree of wear of the lining of the bucket. Labels can be applied in another way. Inside the element immersed in the melt there is a bubbling mechanism in the form of a collector 8 connected to the inlet pipe 9 and holes 10 made in the lower part of the immersed element 1.

При подготовке устройства к работе, на предварительно подготовленную наружную поверхность погружаемого элемента 1 известными методами наносят огнеупорную обмазку. Предварительная подготовка поверхности заключается в придании ей шероховатости для лучшего схватывания с огнеупорной обмазкой. После сушки поверхность ошлаковывается путем погружения в расплав металла со шлаком. На практике ошлаковывание поверхности происходит при первой операции погружения элемента 1 в расплав 2. Ввиду значительной разницы температур погружаемого элемента 1 и расплава 2 на поверхности элемента образуется гарнисаж, который предохраняет элемент от оплавления и служит бесконечно долго, обновляясь при каждом очередном погружении. When preparing the device for operation, a refractory coating is applied to the previously prepared outer surface of the immersed element 1 by known methods. Preliminary preparation of the surface consists in roughening it for better adhesion with refractory coating. After drying, the surface is slagged by immersion in a molten metal with slag. In practice, surface slagging occurs during the first operation of immersing element 1 in melt 2. Due to the significant difference in temperature of the immersed element 1 and melt 2, a skull forms on the surface of the element, which protects the element from melting and lasts indefinitely, being updated with each subsequent immersion.

Толщину шлакового слоя 5 контролируют временем выдержки в расплаве погружаемого элемента. The thickness of the slag layer 5 is controlled by the exposure time in the melt of the immersed element.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Трубу 9, посредством металлорукава, подсоединяют к трубе, подающей газ (на черт. не показаны). Затем за 1 - 5 мин. до выпуска металла из печи подают газ в трубу 9, который поступает в коллектор 8. В последние минуты выпуска металла из печи или сразу после выпуска металла, когда шлак имеет максимальную жидкоподвижность, погружаемый элемент 1 с помощью мостового литейного крана опускают в ковш с расплавом, на поверхности которого находится шлак. Опускание ведут до необходимой отметки 6 на поверхности элемента 1. По трубе 9 барботажного механизма подают любой неокислительный газ, который захватывает все неметаллические включения, в том числе частицы шлака и ускоряет их всплытие на поверхность. The pipe 9, by means of a metal hose, is connected to a pipe supplying gas (not shown in the drawing). Then for 1 - 5 minutes. before the metal is released from the furnace, gas is supplied to the pipe 9, which enters the manifold 8. In the last minutes of the metal release from the furnace or immediately after the metal is released, when the slag has maximum fluid mobility, the immersed element 1 is lowered into the ladle with a melt using a bridge casting crane, on the surface of which there is slag. Lowering leads to the necessary mark 6 on the surface of element 1. Any non-oxidizing gas that captures all non-metallic inclusions, including slag particles, and accelerates their ascent to the surface, is supplied through the pipe 9 of the bubbler mechanism.

Время погружения в ковш устройства для удаления шлака определяется техническими характеристиками используемого для этих целей подъемного крана или другого механизма и составляет не более 1 мин., как правило, 20 - 40 сек. Шлак 7, вытесненный из ковша через сливной носок переливается в шлаковую чашу, установленную под носком. С появлением на носке ковша первых порций металла дальнейшее погружение элемента 1 в расплав превращают, производят его подъем, прекращают подачу газа, отсоединяют подвод газа, производят транспортировку погружаемого элемента 1 к другому ковшу или к месту хранения. The time of immersion in the bucket of the device for removing slag is determined by the technical characteristics of the crane or other mechanism used for these purposes and is no more than 1 min., Usually 20-40 sec. Slag 7 displaced from the ladle through the drain sock is poured into the slag bowl installed under the toe. With the appearance of the first portions of metal on the toe of the bucket, the further immersion of the element 1 is turned into a melt, it is lifted, the gas supply is stopped, the gas supply is disconnected, the immersed element 1 is transported to another bucket or to a storage place.

Степень удаления шлака составляет 90 - 95% и более, практически до полной очистки поверхности металла от шлака. The degree of slag removal is 90 - 95% or more, almost until the metal surface is completely cleaned of slag.

Claims

1. A device for removing slag from the surface of the melt, containing a metal element immersed in the melt with a solid outer surface, equipped with load gripping devices, and means for supplying gas connected to the gas supply pipe, characterized in that it is equipped with means for controlling the depth of immersion in the melt of the metal element , in the lower part of which holes are made, while the means for supplying gas is made in the form of a collector installed inside a metal element connected to verities of the immersed metal element, the outer surface of which is covered with a protective layer.

2. The device according to claim 1, characterized in that the protective layer is made of a refractory coating coated with slag.