RU2247156C2 - Method of treatment of metal melt in ladle and device for realization of this method - Google Patents
Method of treatment of metal melt in ladle and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247156C2 RU2247156C2 RU2002110405/02A RU2002110405A RU2247156C2 RU 2247156 C2 RU2247156 C2 RU 2247156C2 RU 2002110405/02 A RU2002110405/02 A RU 2002110405/02A RU 2002110405 A RU2002110405 A RU 2002110405A RU 2247156 C2 RU2247156 C2 RU 2247156C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working fluid
- additives
- melt
- molten metal
- reagents
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к металлургии и могут быть использованы при внепечной обработке расплавов металлов, в частности стали и чугуна.The invention relates to metallurgy and can be used in out-of-furnace processing of metal melts, in particular steel and cast iron.
Известны способ и устройство для введения реагентов в расплав, когда реагент помещают в оболочку из бумаги и погружают в расплав [1]. При сгорании бумаги реагент смешивается с расплавом. Однако этим способом не обеспечивается перемешивание расплава и равномерность распределения реагента.A known method and device for introducing reagents into the melt, when the reagent is placed in a shell of paper and immersed in the melt [1]. When burning paper, the reagent is mixed with the melt. However, this method does not provide melt mixing and uniform distribution of the reagent.
Известен также способ внесения добавок в разливочный ковш с расплавом и устройство для его осуществления [2]. В пустом разливочном ковше размещают футерованный стержень, на котором находятся контейнеры, содержащие реагенты. При заливке жидкого металла контейнеры расплавляются и реагенты попадают в расплав. Данный способ также не обеспечивает равномерного перемешивания и распределения добавок по всему объему. Кроме того, добавки, имеющие меньшую плотность, чем расплав, всплывают.There is also known a method of adding additives to the casting ladle with a melt and a device for its implementation [2]. A lined rod is placed in an empty casting ladle, on which containers containing reagents are located. When pouring liquid metal, the containers melt and the reagents enter the melt. This method also does not provide uniform mixing and distribution of additives throughout the volume. In addition, additives having a lower density than the melt float.
Известны устройства для раскисления стали, выполненные в виде алюминиевых слитка или чушки, то есть изготовленные из реагента для раскисления [3, 4]. Первая конструкция, слиток, имеет глухое осевое продольное отверстие, а в верхнем торце расположены петли крепления. Другая конструкция, чушка, имеет продольные ребра, а в поперечном сечении - лепестковую форму. Такие устройства обеспечивают полное расплавление алюминия на заданной глубине, но не пригодны для перемешивания и равномерного распределения реагента. Кроме того, в расплав вводится только один реагент - раскислитель.Known devices for the deoxidation of steel, made in the form of an aluminum ingot or ingot, that is, made of a reagent for deoxidation [3, 4]. The first design, the ingot, has a blind axial longitudinal hole, and fastening loops are located in the upper end. Another design, ingot, has longitudinal ribs, and in cross section a petal shape. Such devices provide complete melting of aluminum at a given depth, but are not suitable for mixing and uniform distribution of the reagent. In addition, only one reagent, a deoxidizer, is introduced into the melt.
Известен способ введения раскислителя в жидкий металл с помощью устройства в виде слитка, изготовленного из раскислителя [5]. Слиток охватывает по периметру нижнюю часть футерованной фурмы. Фурма соединена со слитком связующим материалом, который может представлять собой один или несколько раскислителей. Этот способ состоит в том, что фурму с растворимым слитком-раскислителем на конце, изготовленным, например, из алюминия с добавками, принудительно погружают в расплав, который одновременно интенсивно перемешивают продувкой аргона сквозь фурму до полного растворения раскислителя. При необходимости корректирования металла другими реагентами их введение в ковш совмещают с продувкой металла. Недостатком этого способа и устройства является то, что они не обеспечивают эффективного перемешивания и однородности расплава по всему объему ковша. Кроме того, из-за применения аргона технологический процесс усложняется.A known method of introducing a deoxidizer into a liquid metal using a device in the form of an ingot made from a deoxidizer [5]. An ingot covers the perimeter of the lower part of the lined lance. The lance is connected to the ingot by a binder material, which may be one or more deoxidizing agents. This method consists in the fact that a lance with a soluble deoxidizing ingot at the end, made, for example, of aluminum with additives, is forcibly immersed in the melt, which is simultaneously intensively mixed by blowing argon through the lance until the deoxidizer is completely dissolved. If necessary, adjust the metal with other reagents, their introduction into the bucket is combined with the purge of the metal. The disadvantage of this method and device is that they do not provide effective mixing and uniformity of the melt throughout the volume of the bucket. In addition, due to the use of argon, the process is complicated.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является технология раскисления и легирования стали и сплавов в ковше, реализованная с помощью перемешивателя, взятого за прототип, который включает диск, выполненный из металла, керамики или другого материала [6]. На диск нанесен методом наплавления, напыления или налива слой легирующего материала или раскислителя. Эта технология состоит в том, что диск перемешивателя опускают в ковш с расплавом на границу металл - шлак и приводят во вращение в горизонтальной плоскости. При этом ускоряется растворение раскислителя или легирующей добавки и одновременно перемешивается расплав. Недостатками этой технологии и устройства является то, что количество нанесенного раскислителя и других реагентов ограничено площадью поверхности диска и поэтому проблематично дозированное введение добавок, не всегда достаточна адгезия между материалом диска перемешивателя и нанесенным реагентом. Кроме того, вращение рабочего тела перемешивателя на границе металл - шлак не обеспечивает однородности расплава по всему объему ковша, это достигается лишь в верхних его слоях.Closest to the technical nature of the claimed invention is the technology of deoxidation and alloying of steel and alloys in the ladle, implemented using a stirrer, taken as a prototype, which includes a disk made of metal, ceramic or other material [6]. A layer of alloying material or deoxidizing agent is applied to the disk by deposition, spraying or pouring. This technology consists in the fact that the agitator disk is lowered into the bucket with the melt at the metal-slag interface and rotated in a horizontal plane. In this case, the dissolution of the deoxidizer or dopant is accelerated and the melt is simultaneously mixed. The disadvantages of this technology and device is that the amount of the applied deoxidizer and other reagents is limited by the surface area of the disk and therefore the dosed introduction of additives is problematic, the adhesion between the material of the stirring disk and the applied reagent is not always sufficient. In addition, the rotation of the working fluid of the stirrer at the metal - slag interface does not ensure melt uniformity over the entire volume of the ladle; this is achieved only in its upper layers.
Задачей, на решение которой направлены изобретения, является разработка эффективной и экономичной технологии обработки расплавов при повышении их качества.The task to which the invention is directed is the development of an effective and economical technology for processing melts while improving their quality.
Заявленные способ обработки расплава металла в ковше и устройство для его осуществления, созданные для решения поставленной задачи, позволяют достичь технического результата, заключающегося в уменьшении расхода реагентов и повышении качества расплава за счет применения новой конструкции рабочего тела устройства, то есть слитка, содержащего реагенты, а также благодаря эффективному перемешиванию расплава.The claimed method of processing molten metal in a ladle and a device for its implementation, designed to solve the problem, allow to achieve a technical result, which consists in reducing the consumption of reagents and improving the quality of the melt through the use of a new design of the working fluid of the device, that is, an ingot containing reagents, and also due to efficient mixing of the melt.
Сущность предложенного способа состоит в том, что в известном способе обработки расплава металла в ковше, включающем принудительное введение в расплав металла добавок-реагентов с помощью рабочего тела и одновременное вращение рабочего тела в горизонтальной плоскости для перемешивания расплава металла и вводимых добавок-реагентов, согласно заявленному изобретению, рабочее тело выполняют из вводимых добавок-реагентов, при этом создают турбулентные и ламинарные восходящие и нисходящие потоки в расплаве металла путем перемещения рабочего тела по вертикали, а расход вводимых добавок-реагентов осуществляют дозированно.The essence of the proposed method lies in the fact that in the known method of processing a molten metal in a ladle, comprising forcibly introducing reagent additives into the molten metal using a working fluid and simultaneously rotating the working fluid in a horizontal plane to mix the molten metal and introduced reagent additives, according to the claimed According to the invention, the working fluid is made of injected reagent additives, while creating turbulent and laminar upward and downward flows in the molten metal by moving the working of body vertically, and the flow of additives is performed dosed reagents.
Указанный технический результат достигается также заявленным устройством. Сущность его состоит в том, что в известном устройстве для обработки расплава металла в ковше, содержащем рабочее тело, закрепленное на вертикальной опоре, выполненное с возможностью введения в расплав металла в ковше путем вертикального перемещения и с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, и содержащее вводимые в расплав добавки-реагенты, согласно предложенному техническому решению, рабочее тело полностью выполнено из вводимых добавок-реагентов в форме кольца с лопастями, расположенными вдоль горизонтальной линии симметрии на внешней и внутренней поверхностях кольца, причем внешние лопасти выполнены с возможностью формирования нисходящих потоков в расплаве металла, а внутренние лопасти - с возможностью формирования восходящих потоков. Добавки-реагенты рабочего тела могут содержать алюминий и рафинирующие и/или легирующие и/или модифицирующие материалы.The specified technical result is also achieved by the claimed device. Its essence is that in the known device for processing molten metal in a ladle containing a working fluid mounted on a vertical support, made with the possibility of introducing into the molten metal in the ladle by vertical movement and with the possibility of rotation in a horizontal plane, and containing the reagent additive melt, according to the proposed technical solution, the working fluid is completely made of injected reagent additives in the form of a ring with blades located along the horizontal line of symmetry ns on the outer and inner surfaces of the ring, the outer blades are arranged to form descending flows in the molten metal, and the inner blade - to generate ascending flows. The working fluid reagent additives may contain aluminum and refining and / or alloying and / or modifying materials.
Поскольку расплавы, поступающие в ковши из сталеплавильных агрегатов, не всегда имеют одинаковый химический состав при различных плавках, то и соотношения реагентов, вводимых в расплавы, могут быть различными. Чтобы обеспечить более точное дозирование реагентов, рабочее тело может быть выполнено разъемным по горизонтальной оси симметрии методом литья. При этом кольцо и лопасти выполняют полностью или частично пустотелыми. В этих пустотах размещают необходимые реагенты для рафинирования, легирования или модифицирования расплавов. Для более точного корректирования дозы раскислителя в полости можно загружать измельченный алюминий. Для более равномерного распределения реагентов по всему объему расплава и предотвращения интенсивного высыпания добавок-реагентов при образовании проплавленных отверстий в корпусе рабочего тела вышеупомянутые полости имеют ячеистую структуру. После сборки частей рабочего тела их скрепляют между собой точечной сваркой. Наиболее эффективное перемешивание наблюдается тогда, когда лопасти выполнены в форме клиньев, причем более тонкие концы внешних клиньев должны быть ориентированы в направлении вращения рабочего тела, а внутренних - в обратном направлении.Since the melts entering the ladles from steelmaking units do not always have the same chemical composition for different melts, the ratios of the reagents introduced into the melts may be different. In order to provide a more accurate dosing of the reagents, the working fluid can be made cast by a method of releasing along the horizontal axis of symmetry. In this case, the ring and blades are completely or partially hollow. The necessary reagents for refining, alloying or modifying the melts are placed in these voids. For a more accurate dose adjustment of the deoxidizing agent, ground aluminum can be loaded into the cavity. In order to more evenly distribute reagents throughout the entire melt volume and to prevent intensive precipitation of reagent additives during the formation of melted holes in the body of the working fluid, the above-mentioned cavities have a cellular structure. After assembling the parts of the working fluid, they are fastened together by spot welding. The most effective mixing is observed when the blades are made in the form of wedges, and the thinner ends of the outer wedges should be oriented in the direction of rotation of the working fluid, and the inner ones in the opposite direction.
Предложенную обработку расплава металла можно осуществить лишь с помощью заявленного устройства, то есть изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Решений, характеризующихся совокупностью признаков заявленных изобретений, в доступных источниках информации не обнаружено и сравнительный анализ предложенных способа и устройства с прототипами позволяет сделать выводы о том, что они отличаются от известных технологии обработки и конструкции наличием новых существенных признаков, то есть о их соответствии критерию “новизна”. При изучении других технических решений в данной отрасли народного хозяйства не выявлено влияния совокупности отличительных признаков заявленных изобретений на повышение качества расплава и уменьшение затрат реагентов. Это свидетельствует о творческом характере решений, то есть о их соответствии критерию “изобретательский уровень”.The proposed processing of the molten metal can only be carried out using the claimed device, that is, the invention is interconnected by a single inventive concept. Solutions characterized by a combination of features of the claimed inventions were not found in accessible sources of information and a comparative analysis of the proposed method and device with prototypes allows us to conclude that they differ from the known processing technology and design by the presence of new significant features, that is, on their compliance with the criterion “ novelty". When studying other technical solutions in this sector of the national economy, the influence of the totality of the distinctive features of the claimed inventions on improving the quality of the melt and reducing the costs of reagents was not revealed. This indicates the creative nature of the solutions, that is, their compliance with the criterion of "inventive step".
На приведенных чертежах изображен вариант конструкции заявленного устройства: на фиг.1 представлена общая схема устройства в процессе обработки расплава; на фиг.2 показано рабочее тело устройства (вид сверху); на фиг.3 изображен разрез рабочего тела плоскостью А-А (см.фиг.2).The drawings show an embodiment of the claimed device: FIG. 1 shows a general diagram of the device during the processing of the melt; figure 2 shows the working body of the device (top view); figure 3 shows a section of the working fluid by plane AA (see figure 2).
Устройство для обработки расплава металла в ковше (фиг.1) включает в себя рабочее тело (фиг.2), пустотелый корпус которого изготовлен методом литья из алюминия, являющегося раскислителем сплавов на основе железа. Корпус выполнен разъемным по горизонтальной оси симметрии и состоит из двух симметричных частей верхней и нижней. Обе части корпуса имеют форму колец 1, на внешней и внутренней поверхностях которых вдоль горизонтальной линии симметрии расположены клиновидные лопасти 2 и 3 соответственно. Тонкие концы наружных лопастей 2, предназначенных для формирования нисходящих потоков расплава, ориентированы в направлении вращения рабочего тела (на фиг.2 - против часовой стрелки). Тонкие концы внутренних лопастей 3, служащих для создания восходящих потоков, расположены в противоположном направлении. Кольца и лопасти имеют полости ячеистой структуры, в которые загружают рафинирующие, легирующие и модифицирующие добавки-реагенты 4. Кроме того, для дозированного введения в расплав раскислителя в ячейки 5 (фиг.3) может загружаться измельченный алюминий. Рабочее тело устройства расположено в ковше 6 с расплавом металла 7 и закреплено с помощью тяг 8 на вертикальной опоре 9, приводящейся во вращательное движение приводом любого типа (на фиг.1 не показан).A device for processing molten metal in a ladle (Fig. 1) includes a working fluid (Fig. 2), the hollow body of which is made by casting of aluminum, which is a deoxidizer of alloys based on iron. The housing is made detachable along the horizontal axis of symmetry and consists of two symmetrical parts of the upper and lower. Both parts of the body are in the form of
Устройство работает следующим образом. После выпуска расплава из сталеплавильного агрегата в разливной ковш 6 рабочее тело устройства, состоящее из необходимых добавок-реагентов, погружают в расплав 7 на заданную глубину, придают ему вращательное движение в горизонтальной плоскости и перемещают по вертикали с помощью привода. При этом наружные и внутренние лопасти 2 и 3 рабочего тела формируют турбулентно-ламинарные нисходящие и восходящие потоки расплава и таким образом обеспечивается интенсивное перемешивание и ускоренное взаимодействие реагентов с расплавом до полного растворения рабочего тела устройства. Остаточные восходящие в центральной части и нисходящие возле стенки ковша встречные потоки и после растворения реагентов дополнительно гомогенизируют и рафинируют расплав.The device operates as follows. After the melt is discharged from the steelmaking unit into the casting bucket 6, the working fluid of the device, consisting of the necessary reagent additives, is immersed in the melt 7 to a predetermined depth, imparted to it a rotational movement in the horizontal plane and moved vertically by means of a drive. In this case, the outer and
Предложенная технология по сравнению с прототипом позволяет повысить качество расплава за счет улучшения его гомогенизации многократным перемешиванием слоев расплава по всему объему ковша и дозированного растворения реагентов. Кроме того, достигается экономическая эффективность путем уменьшения расхода реагентов, главным образом алюминия. При стандартной технологии введения алюминия в ковш с расплавом стали его усвоение сталью составляет в среднем 20%. Это обусловлено высокой химической активностью алюминия и его малой плотностью. При подаче чушек в ковш они всплывают и окисляются при контакте с атмосферой. При использовании принудительно вращаемых алюминиевых отливок предложенной конструкции под уровнем расплавленного металла усвоение алюминия составляет свыше 50%, обеспечивается равномерное распределение этого реагента в объеме металла и исключается проведение операции доводки по химическому составу.The proposed technology in comparison with the prototype allows to improve the quality of the melt by improving its homogenization by repeatedly mixing the layers of the melt throughout the volume of the ladle and dosed dissolution of the reagents. In addition, economic efficiency is achieved by reducing the consumption of reagents, mainly aluminum. With standard technology for introducing aluminum into a ladle with molten steel, its absorption by steel is on average 20%. This is due to the high chemical activity of aluminum and its low density. When ingots are fed into the bucket, they float and oxidize upon contact with the atmosphere. When using forced-cast aluminum castings of the proposed design under the level of molten metal, the absorption of aluminum is over 50%, uniform distribution of this reagent in the volume of the metal is ensured, and the finishing operation by chemical composition is excluded.
О возможной экономии алюминия в отрасли свидетельствуют следующие расчеты. По данным Минпромполитики Украины, средний объем производства стали в 2000-2005 гг. может составлять около 30 млн. тонн в год. Как минимум 30% этого объема может изготовляться с применением алюминиевых слитков, то есть приблизительно 9 млн. тонн. При использовании предложенной технологии на одной тонне выплавленной стали экономится около 1,5 кг алюминия, а в целом по Украине экономия может составить: 9 000 000 т×1,5 кг=13500 т.The possible calculations for aluminum in the industry are indicated by the following calculations. According to the Ministry of Industrial Policy of Ukraine, the average steel production in 2000-2005. may be about 30 million tons per year. At least 30% of this volume can be produced using aluminum ingots, that is, approximately 9 million tons. Using the proposed technology, about 1.5 kg of aluminum is saved on one ton of smelted steel, and in Ukraine as a whole, the savings can be: 9,000,000 tons × 1.5 kg = 13500 tons.
Промышленная применимость этого технического решения подтверждена изготовлением опытного образца устройства, проходящего в настоящее время испытания на базе профильного научно-исследовательского института.The industrial applicability of this technical solution is confirmed by the manufacture of a prototype device, currently undergoing tests on the basis of a specialized research institute.
Благодаря своей простоте такая технология может быть использована в любом сталеплавильном цеху.Due to its simplicity, this technology can be used in any steelmaking workshop.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Патент США №4200456, кл. С 22 В 9/00, С 21 С 7/00, опубл. в 1980 г., т.993, №5.1. US patent No. 4200456, CL. C 22 V 9/00, C 21 C 7/00, publ. in 1980, vol. 993, No. 5.
2. Патент США №3784177, кл. С 21 С 7/04, опубл. в 1974 г., т.918, №2.2. US patent No. 3784177, CL. C 21 C 7/04, publ. in 1974, T. 918, No. 2.
3. Патент Украины №6104, кл. С 21 С 7/06, опубл. в бюл. №8-1 за 1994 г.3. Patent of Ukraine No. 6104, cl. C 21 C 7/06, publ. in bull. No.8-1 for 1994
4. Патент Украины №6105, кл. С 21 С 7/06, опубл. в бюл. №8-1 за 1994 г.4. Patent of Ukraine No. 6105, cl. C 21 C 7/06, publ. in bull. No.8-1 for 1994
5. Патент Украины №19410, кл. С 21 С 7/06, опубл. в бюл. №6 за 1997 г.5. Patent of Ukraine No. 19410, cl. C 21 C 7/06, publ. in bull. No 6 for 1997
6. А.с. СССР №529227, кл. С 21 С 7/00, опубл. в бюл. №35 за 1976 г. - прототип.6. A.S. USSR No. 529227, cl. C 21 C 7/00, publ. in bull. No. 35 for 1976 - a prototype.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2002020937 | 2002-02-05 | ||
UA2002020937 | 2002-02-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002110405A RU2002110405A (en) | 2003-11-10 |
RU2247156C2 true RU2247156C2 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=35286547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002110405/02A RU2247156C2 (en) | 2002-02-05 | 2002-04-22 | Method of treatment of metal melt in ladle and device for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247156C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486269C2 (en) * | 2011-09-05 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method for ladle modification of aluminium alloys |
-
2002
- 2002-04-22 RU RU2002110405/02A patent/RU2247156C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486269C2 (en) * | 2011-09-05 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Method for ladle modification of aluminium alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4717540A (en) | Method and apparatus for dissolving nickel in molten zinc | |
US4743428A (en) | Method for agitating metals and producing alloys | |
US8281964B2 (en) | Rotary stirring device for treating molten metal | |
Wan et al. | Numerical simulation of a stirring purifying technology for aluminum melt | |
RU2247156C2 (en) | Method of treatment of metal melt in ladle and device for realization of this method | |
KR101403583B1 (en) | Impeller and method for treating molten iron using the same | |
JPH07268437A (en) | Method for removing nonmetallic inclusion in molten metal by ceramic filter plate and device therefor | |
RU2247625C1 (en) | Method for acting upon chemical composition of melt steel before continuous casting process and during such process and crater formation preventing apparatus for performing the method | |
CN102300654B (en) | Tundish impact pad | |
RU2247157C2 (en) | Method of introduction of reagents into melt, mixing melt of metal and device for realization of this method | |
US4139184A (en) | Gas stirrer | |
RU2208054C1 (en) | Method for mixing steel in ladle | |
RU26054U1 (en) | DEVICE FOR INPUT ADDITIVES IN MELT | |
JP2000117401A (en) | Tundish and continuous casting method | |
EP0588266B1 (en) | Method and apparatus for producing metal objects | |
JP2020022976A (en) | Method for producing titanium ingot | |
RU2370547C2 (en) | Movable module for complex treatment of metal in ladle | |
RU2288278C1 (en) | Method of making steel in oxygen converter | |
RU2002110405A (en) | METHOD OF PROCESSING METAL MELT IN THE BUCKET AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
JP3750515B2 (en) | Method of stirring molten metal | |
JP2004098082A (en) | Method for casting molten stainless steel performing electromagnetic stirring | |
CA1292615C (en) | Method and apparatus for agitating metals and producing alloys | |
RU2082765C1 (en) | Method of metal alloying if ladle and device for its embodiment | |
JPH0987729A (en) | Ferro-alloy wire for adjusting molten steel component and tundish for small lot suitable to use it | |
RU41018U1 (en) | DEVICE FOR REFINING ALUMINUM AND ITS ALLOYS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050423 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120423 |