RU2171298C2

RU2171298C2 - Apparatus for vacuum treatment of liquid metal

Info

Publication number: RU2171298C2
Application number: RU99116919A
Authority: RU
Inventors: С.И. Штейнберг; Н.А. Потаничев; А.М. Сорокин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, namely out-of-furnace vacuum refining of melt metal. SUBSTANCE: all aggregates necessary for realizing process of steel vacuumizing are combined in single technological module mounted on portal having mechanism for vertical and horizontal motions. Common sluice chamber is in the form of cylinder or polygonal prism divided by mutually insulated sections whose number is equal to that of separate technological aggregates. Each section is provided with sealed door; inside section aggregate is arranged in such a way that it is possible to remove it through door port of section. Sealing device is placed in upper portion of cover of vacuum chamber in such a way that portal rests upon it. It provides vacuum sealing without additional mounting attachments. EFFECT: enhanced operational reliability, simplified maintenance and operation, reduced size and metal consumption, enlarged manufacturing possibilities of apparatus. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к внепечному вакуумированию стали. The invention relates to the field of metallurgy, specifically to out-of-furnace degassing of steel.

Известна установка для вакуум-кислородного рафинирования стали, содержащая вакуум-камеру с крышкой, сталеразливочный ковш с защитной крышкой, кислородную фурму с приводом ее перемещения, устройство для замера температуры и отбора проб металла со шлюзовой камерой и механизмом перемещения зонда и устройство для подачи ферросплавов в ковш под вакуумом. A known installation for vacuum-oxygen refining of steel, containing a vacuum chamber with a lid, a steel pouring ladle with a protective cover, an oxygen lance with a drive for moving it, a device for measuring temperature and sampling metal with a lock chamber and a probe moving mechanism and a device for supplying ferroalloys to bucket under vacuum.

Все технологическое оборудование смонтировано на крышке вакуум-камеры. Механизм перемещения кислородной фурмы включает в себя стойку, каретку с цепным приводом и направляющий цилиндр. В верхней съемной крышке цилиндра расположены резиновые уплотнения фурмы, обеспечивающие герметичность вакуум-камеры. All technological equipment is mounted on the lid of the vacuum chamber. The mechanism for moving the oxygen lance includes a rack, a carriage with a chain drive and a guide cylinder. In the upper removable cylinder cover there are rubber tuyere seals ensuring the tightness of the vacuum chamber.

Устройство для замера температуры и отбора проб состоит из шлюзовой камеры, зонда с датчиками и механизмами перемещения зонда, включающего стойку и каретку с цепным приводом. Шлюзовая камера соединяется с вакуум-камерой водоохлаждаемым патрубком, который перекрывается водоохлаждаемым клапаном. Клапан уравновешен контргрузом и открывается с помощью рычага (А.А. Устюгов и др. Реконструкция установки УВС-130 для вакуум-кислородного рафинирования нержавеющей стали. Бюл. "Черная металлургия", 1983, вып. 2, с. 48). The device for measuring temperature and sampling consists of a lock chamber, a probe with sensors and probe movement mechanisms, including a rack and a carriage with a chain drive. The lock chamber is connected to the vacuum chamber by a water-cooled pipe, which is blocked by a water-cooled valve. The valve is balanced by a counterweight and opens with a lever (A.A. Ustyugov et al. Reconstruction of the UVS-130 unit for vacuum-oxygen refining of stainless steel. Bull. Ferrous metallurgy, 1983, issue 2, p. 48).

Недостатком этого устройства является то, что крышка вакуум-камеры испытывает сильные термические и механические нагрузки, усиливаемые весом установленных на ней устройств, что приводит к образованию трещин в крышке вакуум-камеры, нарушению ее футеровки и, как следствие, к нарушению герметичности вакуум-камеры. Кроме того, устранение негерметичности крышки вакуум-камеры и ее футеровки, а также устранение других дефектов и проведение ремонтов из-за громоздкости сооружения должны производиться на месте. При этом затруднен доступ к значительной части крышки вакуум-камеры, снижается качество ремонтов, увеличиваются простои оборудования. The disadvantage of this device is that the lid of the vacuum chamber experiences strong thermal and mechanical stresses, reinforced by the weight of the devices installed on it, which leads to the formation of cracks in the lid of the vacuum chamber, a violation of its lining and, as a result, to a violation of the tightness of the vacuum chamber . In addition, the leakage of the lid of the vacuum chamber and its lining, as well as the elimination of other defects and repairs due to the bulkiness of the structure must be fixed on site. At the same time, access to a significant part of the lid of the vacuum chamber is difficult, the quality of repairs decreases, and downtime increases.

Известно наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому устройство для внепечного рафинирования металла, содержащее вакуум-камеру с крышкой, механизм перемещения крышки вакуум-камеры, защитную крышку ковша, технологический блок, содержащий, например, кислородную фурму, зонд для замера температуры и отбора проб металла со шлюзовой камерой с узлом уплотнения и приводом перемещения, герметизирующее уплотнение места контакта технологического блока с крышкой вакуум-камеры с приводом перемещения с возможностью регулирования давлением технологического блока на крышку вакуум-камеры, двухкамерный шлюзовой дозатор для подачи ферросплавов в ковш под вакуумом. (патент РФ N 1675371, кл. С 21 С 7/10, 1991 г.)
Недостатки те же, кроме того, узел уплотнения на крышке шлюзовой камеры технологического блока подвижных кислородной фурмы и зонда измерения температуры и отбора проб подвержен быстрому износу и сложности при замене.Known closest in technical essence to the proposed device for secondary furnace refining of metal, containing a vacuum chamber with a lid, a mechanism for moving the lid of the vacuum chamber, a protective cover of the bucket, a process unit containing, for example, an oxygen lance, a probe for measuring temperature and metal sampling with a lock chamber with a seal assembly and a displacement drive, a sealing seal of the contact point of the process unit with the cover of the vacuum chamber with a displacement drive with the possibility of adjusting pressure pouring the technological unit onto the lid of the vacuum chamber, a two-chamber sluice batcher for supplying ferroalloys to the ladle under vacuum. (RF patent N 1675371, class C 21 C 7/10, 1991)
The disadvantages are the same, in addition, the seal assembly on the cover of the lock chamber of the technological unit of the moving oxygen tuyeres and the probe for measuring temperature and sampling is subject to rapid wear and tear to replace.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надежности работы устройства, расширение его технологических возможностей, улучшение условий эксплуатации и обслуживания, уменьшение габаритов. The technical result of the proposed solution is to increase the reliability of the device, expand its technological capabilities, improve operating and maintenance conditions, reduce the size.

Технический результат достигается тем, что устройство для обработки жидкого металла под вакуумом содержит вакуум-камеру с крышкой, на верхней части которой выполнено герметизирующее устройство, ковш с защитной крышкой, технологический блок, включающий кислородную фурму и зонд для замера температуры и отбора проб жидкого металла со шлюзовыми камерами и приводами перемещения, и двухкамерный шлюзовой дозатор для подачи легирующих добавок. Устройство снабжено дополнительными технологическими агрегатами: устройством для замера уровня шлака и металла и устройством для подачи металлической или порошковой проволоки с приводами перемещения, которые совместно с технологическим блоком и двухкамерным шлюзовым дозатором объединены в единый технологический модуль, смонтированный на общем портале, опирающийся на герметизирующее устройство крышки вакуум-камеры. Портал снабжен приводами вертикального и горизонтального перемещения, при этом шлюзовые камеры технологического блока и технологических агрегатов объединены в выполненную в виде цилиндра или многогранной призмы общую шлюзовую камеру, разделенную на изолированные друг от друга секции, количество которых соответствует количеству технологических агрегатов. Каждая секция снабжена герметичной дверью, а внутри ее размещен технологический агрегат с возможностью вывода его через дверной проем секции, причем приводы перемещения каждого технологического агрегата и технологического блока расположены с наружной стороны двери секции. The technical result is achieved by the fact that the device for processing molten metal under vacuum contains a vacuum chamber with a lid, on the top of which a sealing device is made, a bucket with a protective lid, a process unit including an oxygen lance and a probe for measuring temperature and sampling molten metal with lock chambers and displacement drives, and a two-chamber lock dispenser for supplying alloying additives. The device is equipped with additional technological units: a device for measuring the level of slag and metal and a device for feeding metal or flux-cored wire with displacement drives, which, together with the technological unit and the two-chamber gateway batcher, are combined into a single technological module mounted on a common portal, supported by a sealing device of the lid vacuum chambers. The portal is equipped with vertical and horizontal displacement drives, while the lock chambers of the technological unit and technological units are combined into a common lock chamber made in the form of a cylinder or a multifaceted prism, divided into sections isolated from each other, the number of which corresponds to the number of technological units. Each section is equipped with a sealed door, and a technological unit is placed inside it with the possibility of outputting it through the doorway of the section, and the drives for moving each technological unit and technological unit are located on the outside of the section door.

На фиг. 1 изображен общий вид предложенного устройства (разрез Г- Г). На фиг. 2 - вид устройства сверху (вид И). На фиг. 3 - разрез А-А (поперечный разрез общей шлюзовой камеры). На фиг. 4 - вид К на фиг. 1. На фиг. 5 - разрез Е-Е на фиг. 3
Устройство для обработки жидкого металла под вакуумом содержит вакуум-камеру 1 с крышкой 2, портал 3 с механизмом вертикального 22 и горизонтального 22а перемещения крышки 2 вакуум-камеры, защитную крышку 4, ковш 5, кислородную фурму 6 со шлюзовой секцией 7 и приводом перемещения 8, зонд 9 для замера температуры и отбора проб со шлюзовой секцией 10 и приводом перемещения 11, устройство для подачи проволоки, включающее телескопическую направляющую 12 со шлюзовой секцией 13 и приводом перемещения 14, трайбаппарат 15, контейнера с проволокой 16, устройство для замера уровня шлака и металла 17 со шлюзовой секцией 18 и приводом перемещения 19, двухкамерный шлюзовой дозатор для подачи легирующих добавок 20, которые объединены в технологический модуль 21. Модуль 21 смонтирован на портале 3 и опирается на герметизирующее устройство 23 крышки вакуум-камеры. Шлюзовая камера 24 технологического модуля 21 выполнена в виде цилиндра или многогранной призмы, разделенной на секции по количеству отдельных агрегатов технологического модуля. Двухкамерный дозатор для подачи легирующих добавок имеет свою шлюзовую камеру. Каждая секция снабжена герметичной дверью 25, а внутри секции размещен технологический агрегат с возможностью вывода его через дверной проем секции шлюзовой камеры, причем приводы перемещения каждого технологического агрегата и технологического блока находятся с наружной стороны двери секции.In FIG. 1 shows a General view of the proposed device (section G-G). In FIG. 2 is a top view of the device (AND view). In FIG. 3 - section AA (transverse section of a common lock chamber). In FIG. 4 is a view K of FIG. 1. In FIG. 5 is a section EE in FIG. 3
A device for processing molten metal under vacuum contains a vacuum chamber 1 with a cover 2, a portal 3 with a vertical 22 and horizontal 22a mechanism for moving the cover 2 of the vacuum chamber, a protective cover 4, a bucket 5, an oxygen lance 6 with a lock section 7 and a movement drive 8 , a probe 9 for measuring temperature and sampling with a lock section 10 and a displacement drive 11, a wire feeder including a telescopic guide 12 with a lock section 13 and a displacement drive 14, a tapper 15, a wire container 16, a device To measure the level of the slag and metal 17 with the gateway station 18 and the actuator 19 movement, two-chamber sluice feeder for feeding alloying elements 20, which are combined in the process module 21. The module 21 is mounted on the portal 3 and rests on the sealing device 23 suction box cover. The lock chamber 24 of the technological module 21 is made in the form of a cylinder or a multifaceted prism, divided into sections according to the number of individual units of the technological module. The two-chamber dispenser for the supply of alloying additives has its own lock chamber. Each section is equipped with a sealed door 25, and a technological unit is placed inside the section with the possibility of outputting it through the doorway of the lock chamber section, and the drives for moving each technological unit and technological unit are located on the outside of the section door.

Наблюдение за процессом вакуумирования ведется визуально через гляделку 29 и видеокамерой, установленной на гляделке. Процесс вакуумирования автоматизирован. Monitoring the evacuation process is carried out visually through the peeper 29 and a video camera mounted on the peeper. The vacuum process is automated.

Устройство для обработки металла под вакуумом работает следующим образом. Ковш 5 с жидким металлом помещается в вакуум-камеру 1 и закрывается защитной крышкой 4. Вакуум-камера 1 закрывается герметичной крышкой 2 с помощью приводов 22а и 22 (например, гидроцилиндров), одновременно технологический модуль 21 опускается на крышку 2. Соединение технологического модуля 21 с крышкой 2 осуществляется через герметизирующее устройство 23, выполненное на крышке 2, например, в виде водоохлаждаемой горловины с фланцем и резиновым уплотнением. Вакуумплотность соединения обеспечивается за счет регулирования поджатия технологического модуля 21. Включается вакуумный насос. Набор вакуума в секциях шлюзовой камеры 24 осуществляется через вакуумные клапаны 26 и клапаны 27, а натекание (снятие вакуума) через вакуумные клапаны 28 и клапаны 27. После этого производятся операции, предусмотренные технологией обработки металла в вакууме. По окончании технологического цикла технологический модуль 21 поднимается приводом 22, одновременно поднимая крышку 2, и портал 3 приводом 22а отводится в сторону. Снимается защитная крышка 4 с ковша 5. Ковш 5 с металлом извлекается из вакуум-камеры и подается на следующую технологическую операцию. A device for processing metal under vacuum operates as follows. The ladle 5 with molten metal is placed in the vacuum chamber 1 and closed with a protective cover 4. The vacuum chamber 1 is closed with a sealed cover 2 using actuators 22a and 22 (for example, hydraulic cylinders), at the same time the technological module 21 is lowered onto the cover 2. Connection of the technological module 21 with the cover 2 is carried out through the sealing device 23, made on the cover 2, for example, in the form of a water-cooled neck with a flange and a rubber seal. The vacuum tightness of the connection is ensured by adjusting the preload of the process module 21. The vacuum pump is turned on. A set of vacuum in the sections of the lock chamber 24 is carried out through the vacuum valves 26 and valves 27, and leakage (removal of vacuum) through the vacuum valves 28 and valves 27. After that, the operations provided for by the technology of metal processing in vacuum are performed. At the end of the technological cycle, the technological module 21 is lifted by the drive 22, while lifting the cover 2, and the portal 3 is driven to the side by the drive 22a. The protective cover 4 is removed from the bucket 5. The bucket 5 with metal is removed from the vacuum chamber and fed to the next process step.

Примером конкретного выполнения может служить устройство для обработки металла под вакуумом, предложенное для конвертерного производства ОАО "Северсталь". Устройство содержит вакуум-камеру, выполненную в виде металлической емкости, футерованной внутри огнеупором. В емкости имеется сварной стенд для установки ковша с металлом с защитной крышкой. Вакуум-камера закрывается крышкой с помощью приводов горизонтального и вертикального перемещения. Крышка вакуум-камеры также выполнена металлической и футерованной огнеупором. В защитной крышке ковша и крышке вакуум-камеры выполнены отверстия для ввода в металл технологических агрегатов, наблюдения за процессом вакуумирования и отдачи ферросплавов дозатором. На портале смонтирован технологический модуль, включающий кислородную фурму со шлюзовой секцией и приводом перемещения; зонд для измерения параметров металла с шлюзовой секцией и приводом перемещения; устройство для подачи проволоки (металлической и/или порошковой), включающее телескопическую направляющую со шлюзовой секцией и приводом перемещения, три трайбаппарата и шесть контейнеров (по два на каждый трайбаппарат) с проволокой и приемной воронкой, герметично соединенных со шлюзовой секцией. Кроме этих устройств в технологический модуль входят устройство для замера уровня металла и шлака со шлюзовой секцией и приводом перемещения и двухкамерный дозатор подачи ферросплавов, но имеющий свою отдельную шлюзовую камеру. Шлюзовая камера технологического модуля, состоящая из перечисленных секций, выполнена в виде четырехгранной призмы. Каждая секция шлюзовой камеры снабжена герметичной дверью. Внутри секции расположен технологический агрегат, который может быть выведен через дверной проем секции. Данное условие позволяет производить необходимые ремонты и обслуживание агрегатов независимо от работы других агрегатов. Приводы перемещения технологических агрегатов находятся с наружной стороны дверей секций. An example of a specific implementation is the device for processing metal under vacuum, proposed for the converter production of Severstal. The device comprises a vacuum chamber made in the form of a metal container lined inside with a refractory. The tank has a welded stand for installing a bucket with metal with a protective cover. The vacuum chamber is closed by a cover using horizontal and vertical movement drives. The lid of the vacuum chamber is also made of metal and lined with refractory. In the protective cover of the bucket and the lid of the vacuum chamber, holes are made for introducing technological units into the metal, monitoring the process of evacuation and transfer of ferroalloys by the dispenser. A technological module is mounted on the portal, including an oxygen lance with a lock section and a displacement drive; a probe for measuring metal parameters with a lock section and a displacement drive; a wire feeder (metal and / or powder), including a telescopic guide with a lock section and a displacement drive, three drawers and six containers (two for each drawer) with a wire and a receiving funnel, hermetically connected to the lock section. In addition to these devices, the technological module also includes a device for measuring the level of metal and slag with a lock section and a displacement drive and a two-chamber dispenser for feeding ferroalloys, but with its own separate lock chamber. The lock chamber of the technological module, consisting of the listed sections, is made in the form of a tetrahedral prism. Each section of the airlock is equipped with a sealed door. Inside the section is a technological unit, which can be displayed through the doorway of the section. This condition allows the necessary repairs and maintenance of the units, regardless of the operation of other units. Drives for moving technological units are located on the outside of the section doors.

Привод перемещения технологического модуля, опирающегося на герметизирующее устройство, выполненное на крышке вакуум-камеры, дает возможность регулировать давление модуля на крышку камеры и герметичное их соединение без дополнительного крепления. Общий привод перемещения технологического модуля выполнен в виде гидроцилиндров, установленных на портале. Герметизация стыка между вакуум-камерой и крышкой обеспечивается резиновым уплотнением. The drive for moving the technological module, based on a sealing device made on the lid of the vacuum chamber, makes it possible to adjust the pressure of the module on the lid of the chamber and their tight connection without additional fastening. The general drive for moving the technological module is made in the form of hydraulic cylinders installed on the portal. The joint between the vacuum chamber and the cover is sealed by a rubber seal.

Герметизация стыка между крышкой вакуум-камеры и технологическим модулем обеспечивается также резиновым уплотнением. The joint seal between the vacuum chamber cover and the process module is also provided with a rubber seal.

Движение агрегатов осуществляется цепными механизмами с гидроприводом. Все механизмы вертикального и горизонтального перемещения технологического модуля, открывание дверей, привод трайбаппарата, передвижение технологических агрегатов работают от одной гидроустановки, расположенной на портале. The movement of units is carried out by chain mechanisms with hydraulic drive. All mechanisms of vertical and horizontal movement of the technological module, door opening, drive of the tribapapper, movement of technological units operate from one hydraulic unit located on the portal.

Предлагаемое техническое решение имеет ряд преимуществ по сравнению с известными устройствами для обработки жидкого металла под вакуумом. The proposed technical solution has several advantages compared with the known devices for processing liquid metal under vacuum.

Во-первых, ликвидируются многочисленные уплотнения подвижных соединений. Сохраняются только уплотнения неподвижных соединений устройства, например дверей секций шлюзовой камеры технологического модуля. Это уменьшает трудозатраты на изготовление зондов, фурм и др. Firstly, numerous seals of mobile joints are eliminated. Only seals of fixed connections of the device, for example, doors of sections of the lock chamber of the technological module, are saved. This reduces labor costs for the manufacture of probes, tuyeres, etc.

Во-вторых, предлагаемая конструкция дает возможность быстрой замены и удобство технического обслуживания технологических агрегатов. Secondly, the proposed design enables quick replacement and ease of maintenance of technological units.

В-третьих, значительно уменьшаются габариты и металлоемкость установки, расширяется диапазон технологических операций под вакуумом, существенно экономится расход энерго- и материальных ресурсов. Thirdly, the dimensions and metal consumption of the installation are significantly reduced, the range of technological operations under vacuum is expanded, the consumption of energy and material resources is significantly saved.

Claims

A device for processing molten metal under vacuum, containing a vacuum chamber with a lid, on the upper part of which is made a sealing device, a bucket with a protective lid, a process unit including an oxygen lance and a probe for measuring temperature and sampling molten metal with lock chambers and displacement drives , and a two-chamber airlock dispenser for supplying alloying additives, characterized in that it is equipped with additional technological units: a device for measuring the level of slag and metal and a device for supplying metal or flux-cored wire with displacement drives, which together with the technological unit and two-chamber lock dispenser are combined into a single technological module mounted on a common portal, supported by the sealing device of the vacuum chamber lid and equipped with a vertical and horizontal movement actuator, while the lock chambers the technological unit and technological units are combined into a common lock chamber made in the form of a cylinder or a multifaceted prism, divided separate sections from each other, the number of which corresponds to the number of technological units, each section is equipped with a sealed door, and inside it there is a technological unit with the possibility of its output through the doorway of the section, and the drives for moving the technological unit and technological units are located on the outside of the section door .