SU1435901A1 - Устройство дл переплава мелкокускового металла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  получени  металлов, в частности, к устройствам дл  переплава металлической стружки в слое шлака с целью получени  жидкой металлической заготовки дл  последующего передела или получени  готового металла и может быть использовано в металлургии и литейном производстве. Целью изобретени   вл етс  уменьшение вредных газовых выбросов, затрат энергии, угара металла и повышение производительности. Предложено трубу 9 дл  загрузки в печь .металлоотходов ввести через отверстие 4 дл  отвода отход щих газов, выходной конец 10 трубы 9 расположить над внутренней образующей футеровки 2 на высоте (0,05-0,5) D от нижней точки и на рассто ни х (9-I9)d от отверсти  4 и (15,0-26,5) do от усть  горелки 7, а ось горелки 7 наклонить к оси вращени  печи на угол 0,1 -15,0° в горизонтальной и вертикальной плоскост х в сторону выходного конца 10. При эТом D - внутренний диаметр печи, d - внутренний диаметр трубы загрузки и do - диаметр горелки. За счет обеспечени  условий полного сжигани  газов и минимального времени нахождени  переплавл емого металла в га- Щ зовом потоке производительность предло- женной установки относительно известной /Л возросла на 30%, выход металла на 6,5% при уменьшении расхода газа и исключении содержани  в отход щих газах токсичных включений. 6 ил., 1 табл.

Description

А-А

4

оо ел

со

Метам

Изобретение относитс  к устройствам дл  получени  металлов, в частности к устройствам дл  переплава металлической стружки в слое шлака с целью получени  жидкой металлической заготовки дл  последующего предела или.получени  готового металла и может быть использовано в металлургии и литейном производстве.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение вредных газовых выбросов, затрат энергии, угара металла и повышение производительности труда.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - зависимость высоты расположени  загрузочной трубы от содержани  масла в шихте и температуры теплоносител ; на фиг. 5 - зависимость относительной длины факела выгораю1дих паров масла от его содержани  в стружке и

10

15

превышает 0,5D, т. е. загрузочную трубу надо располагать в верхней половине печи. При таком положении загрузка металла на внутреннюю поверхность футеровки невозможна .

Рассто ние S определ ют по графику (фиг. 5), на котором представлены результаты исследований длины факела нвыгораю- щих паров масла в снос ш,ем потоке газов в зависимости от замасленности стружки и производительности печи. При этом длина факела выражена в калибрах (диаметрах) потока паров масла, который равен диаметру трубы дл  загрузки стружки. Учитыва  тот факт, что предлагаемое устройство целесообразно устанавливать в местах образовани  стружки, оптимальный диапазон производительности их будет равен 0,5-2 т/ч. Из этого следует, что при замасленности стружки 3% (именно такое предельное содержание масла допускаетс 

производительности устройства; на фиг. (3 - 20 ГОСТом) величина S будет равна 9-19 калибров загрузочной трубы. При содержании масла менее 3% дожигание паров на указанном рассто нии гарантируетс  тем более.

зависимость степени растекани  струи от угла встречи с поверхностью ванны.

Устройство содержит враи1.аюш,уюс  печь 1 с горизонтальной осью враш.ени . Печь имеет футеровку 2 и наружный кожух 3. В торцах печи по ее оси выполнены два отверсти : отверстие 4 дл  отвода через него из печи дымовых газов через дымоход 5 и отверстие б, в котором размещена горелка 7. Печь установлена на роликах 8, обеспечивающих ее вращение при помощи какого- либо привода. В дымоходе 5 и отверстии 4 во вращающейс  печи 1 установлена подвижна  труба 9 дл  подачи металлолома. Выходной конец 10 ее расположен в печи 1 на внутренней образующей футеровки по ходу вращени  печи на высоте Н(0,05-0,5)D от нижней точки внутренней образуюп ей футеровки, на рассто нии 5 (9-19)d от выходного отверсти  внутренней поверхности печи и на рассто нии (15,0-26,5)do от усть  горелки, где D - внутренний диаметр печи; d - внутренний диаметр трубы загрузочного устройства; do - калибр горелки.

Величину Н определ ют временем, которое необходимо затратить на полное испарение .масла из металла после того, он загружен в печь, и до момента попадани  в шлаковую ванну. Экспериментальные данные по вли нию параметра Я на испарение масла из стальной стружки приведены на фиг. 4, откуда следует, что полное испарение масла в зависимости от его содержани  при температуре теплоносител  800-1400°С обеспечиваетс  при , 0,05D и Ямакс 0,5D. В этот же диапазон попадают и все случаи с температурой теплоносител  более 1400°С и содержанием масла менее 3%, так как с повышением температуры Ямакс уменьщаетс . Температуру теплоносител  уменьшать ниже 800°С нецелесообразно , так как в этом случае Ямакс

30

В отверстии 6 по осм печи 1 установ- 5 лена горелка 7с наклоном 0,1 -15° к оси вращени  печи, причем ось горелки пересекает ось трубы 9. Угол наклона горелки определен по данным фиг. 6 из услови  обеспечени  настильности факела к поверхности футеровки и ванны, по степени его расплющивани  при встрече с этими поверхност ми . При увеличении ширины факела из-за расплющивани  более чем в 2 раза от первоначальной величины в нем по вл ютс  поперечные потоки и он отрываетс  от тепло- воспринимающей поверхности, что уменьшает теплоотдачу и увеличивает гидравлическое сопротивление печи. Из фиг. 6 видно, что описанное  вление наступает после угла встречи факела, равном 15 град. Таким образом , угол наклона горелки должен быть не более 15 град.

35

40

Однако дл  того, чтобы обеспечить быстрое испарение масла, стружка должна подаватьс  также и в наиболее гор чую точ- как дс ку факела, т. е. в фокус горени  факела горелки 7. Горение топлива в диффузионном факеле определ етс  процессом перемешивани  топлива с окислителем. Фокус горени  находитс  в том месте, где образуетс  стехиометрическа  смесь. Дл  горелок

50 с принудительной подачей воздуха и природного газа, а именно такоего типа и горелка 7 (зависимость рассто ни  этой точки от усть  горелки дл  различной скорости потока топлива 75-375 м/с), фокус горени  находитс  на рассто нии 15-26,5 калибра от

55 ее усть .

В боковой стенке печи 1 расположено выпускное отверстие 1, закрытое футеро- вочной массой.

0

5

превышает 0,5D, т. е. загрузочную трубу надо располагать в верхней половине печи. При таком положении загрузка металла на внутреннюю поверхность футеровки невозможна .

Рассто ние S определ ют по графику (фиг. 5), на котором представлены результаты исследований длины факела нвыгораю- щих паров масла в снос ш,ем потоке газов в зависимости от замасленности стружки и производительности печи. При этом длина факела выражена в калибрах (диаметрах) потока паров масла, который равен диаметру трубы дл  загрузки стружки. Учитыва  тот факт, что предлагаемое устройство целесообразно устанавливать в местах образовани  стружки, оптимальный диапазон производительности их будет равен 0,5-2 т/ч. Из этого следует, что при замасленности стружки 3% (именно такое предельное содержание масла допускаетс 

0 ГОСТом) величина S будет равна 9-19 калибров загрузочной трубы. При содержании масла менее 3% дожигание паров на указанном рассто нии гарантируетс  тем более.

В отверстии 6 по осм печи 1 установ- лена горелка 7с наклоном 0,1 -15° к оси вращени  печи, причем ось горелки пересекает ось трубы 9. Угол наклона горелки определен по данным фиг. 6 из услови  обеспечени  настильности факела к поверхности футеровки и ванны, по степени его расплющивани  при встрече с этими поверхност ми . При увеличении ширины факела из-за расплющивани  более чем в 2 раза от первоначальной величины в нем по вл ютс  поперечные потоки и он отрываетс  от тепло- воспринимающей поверхности, что уменьшает теплоотдачу и увеличивает гидравлическое сопротивление печи. Из фиг. 6 видно, что описанное  вление наступает после угла встречи факела, равном 15 град. Таким образом , угол наклона горелки должен быть не более 15 град.

Однако дл  того, чтобы обеспечить быстрое испарение масла, стружка должна подаватьс  также и в наиболее гор чую точ- дс ку факела, т. е. в фокус горени  факела горелки 7. Горение топлива в диффузионном факеле определ етс  процессом перемешивани  топлива с окислителем. Фокус горени  находитс  в том месте, где образуетс  стехиометрическа  смесь. Дл  горелок

50 с принудительной подачей воздуха и природного газа, а именно такоего типа и горелка 7 (зависимость рассто ни  этой точки от усть  горелки дл  различной скорости потока топлива 75-375 м/с), фокус горени  находитс  на рассто нии 15-26,5 калибра от

55 ее усть .

В боковой стенке печи 1 расположено выпускное отверстие 1, закрытое футеро- вочной массой.

Устройство работает следующим образом.

Печь 1, вращающуюс  со скоростью 0,5-2,5 об/мин, разогревают. При достижении необходимой температуры (она должна превыщать точку плавлени  шлака) в печь загружают шлакообразующие компоненты и навод т шлаковую ванну. Шлак может быть нейтральным по отношению к переплавл емому материалу или активным при необходимости рафинировани  переплавреплав стружки во вращающейс  печи, футерованный магнезитом, с внутренним диаметром 600 мм. Печь отапливают природным газом с воздухом, расход газа 50 MV4. Печь вращали со скоростью 1,6 об/мин. Шлаковую ванну наводили гранулированным доменным щлаком следующего состава, %: СаО 42; SiOs 27; Л/зОз 8; FeO 3; FezOs 0,5; остальное - MgO, , и др. Количество щлака 8 кг. После

л емого металла от вредных примесей. На- ю расплавлени  и нагрева шлака до 1400°С

пример, при переплаве стальной стружки примен ют шлак на основе СаО и S/02 в равных соотношени х, имеющий нейтральные свойства. При помощи горелки 7 шлаковую ванну разогревают до температуры, превышающей точку плавлени  металла, после чего в печь на боковую поверхность футеровки через трубу 9 подают мелкий металлолом (стружку). Стружку направл ют в поток гор чих газов, выход щих из горелки 7.

15

на внутреннюю поверхность футеровки загружали чугунную стружку, содержащую 3% масла и имеющую состав, %: С 3,85; 5/ 1,45; Мп 0,34; S 0,088; Р 0,14; Fe -остальное. За 90 мин загрузили 560 кг стружки. Учитыва , что со стружкой в печь поступило 16,8 кг масла, расход воздуха в горелку увеличили дл  дожигани  этого масла. В результате получили 532 кг жидкого чугуна следующего состава, %: С 3,6; Si 0,94; Мп

При вращении печи стружка вместе с футе-20 5 0,024; Р 0,11; Fe остальное. Сосровкой перемещаетс  к щлаковой ванне. Втав отход щих газов, %: 18,1; С029,1;

это врем  масло из нее испар етс , пары0 0,3; N остальное.

попадают в поток факела из горелки 7, где

сгорают. Чтобы пары масла сгорали, в горе-Затем провели переплав по известному

лочное устройство подают соответствующееспособу. Дл  этого внутреннюю поверхность

избыточное количество окислител . Теплота25 футеровки вращающейс  печи со стороны

горелки на 1/3 длины выполнили конусной (футеровка начиналась с отверсти  6 и постепенно расшир лась до величины D на 1/3 длины печи). После разогрева печи до 1400°С ее вращали со скоростью 24 об/мин и на конусную часть футеровки загружали чугунную стружку с 3% масла. Вращение с указанной скоростью обеспечивало удержание стружки на боковой поверхности футеровки . После расплавлени  металл стекал в цилиндрическую часть печи, образу  ванну расплава. За 40 мин загружили 465 кг стружки и получили 410 кг жидкого чугуна состава , %: С 0,04; Si 0,03; Мп 0,01; 5 0,08; Р 0,11; Fe остальное. Отход щие газы, %: НгО 17,5; COz 5,8; СО 4,8; С,„Н„ (углеводоот сгорани  паров масла используетс  дл  разогрева ванны и футеровки печи, а отход щие газы, представл ющие собой смесь продуктов полного сгорани  топлива, через отверстие 4 и дымоход 5 выбрасывают в атмосферу.

Полученный жидкий металл скапливаетс  под слоем щлака. При этом снижаетс  уровень окислени  металла продуктами сгорани  топлива, так как в газовой фазе он защищен имеющимс  маслом, а после щлаком . Загрузку металла производ т непрерывно , пока не наберут заданный объем расплава . После этого печь останавливают, открывают выпускное отверстие, выпускают металл, оставл   шлак в печи. Затем возоб30

35

горелки на 1/3 длины выполнили конусной (футеровка начиналась с отверсти  6 и постепенно расшир лась до величины D на 1/3 длины печи). После разогрева печи до 1400°С ее вращали со скоростью 24 об/мин и на конусную часть футеровки загружали чугунную стружку с 3% масла. Вращение с указанной скоростью обеспечивало удержание стружки на боковой поверхности футеровки . После расплавлени  металл стекал в цилиндрическую часть печи, образу  ванну расплава. За 40 мин загружили 465 кг стружки и получили 410 кг жидкого чугуна состава , %: С 0,04; Si 0,03; Мп 0,01; 5 0,08; Р 0,11; Fe остальное. Отход щие газы, %: НгО 17,5; COz 5,8; СО 4,8; С,„Н„ (углеводоновл ют загрузку стружки и повтор ют 40 роды) 3,7; Л 2 остальное, плавку.

Дл  сравнени  показателей предлагаемо-Полученные результаты представлены в

таблице.

го и известного устройства проведен переплав стружки во вращающейс  печи, футерованный магнезитом, с внутренним диаметром 600 мм. Печь отапливают природным газом с воздухом, расход газа 50 MV4. Печь вращали со скоростью 1,6 об/мин. Шлаковую ванну наводили гранулированным доменным щлаком следующего состава, %: СаО 42; SiOs 27; Л/зОз 8; FeO 3; FezOs 0,5; остальное - MgO, , и др. Количество щлака 8 кг. После

расплавлени  и нагрева шлака до 1400°С

на внутреннюю поверхность футеровки загружали чугунную стружку, содержащую 3% масла и имеющую состав, %: С 3,85; 5/ 1,45; Мп 0,34; S 0,088; Р 0,14; Fe -остальное. За 90 мин загрузили 560 кг стружки. Учитыва , что со стружкой в печь поступило 16,8 кг масла, расход воздуха в горелку увеличили дл  дожигани  этого масла. В результате получили 532 кг жидкого чугуна следующего состава, %: С 3,6; Si 0,94; Мп

5 0,024; Р 0,11; Fe остальное. Сосфутеровки вращающейс  печи со стороны

горелки на 1/3 длины выполнили конусной (футеровка начиналась с отверсти  6 и постепенно расшир лась до величины D на 1/3 длины печи). После разогрева печи до 1400°С ее вращали со скоростью 24 об/мин и на конусную часть футеровки загружали чугунную стружку с 3% масла. Вращение с указанной скоростью обеспечивало удержание стружки на боковой поверхности футеровки . После расплавлени  металл стекал в цилиндрическую часть печи, образу  ванну расплава. За 40 мин загружили 465 кг стружки и получили 410 кг жидкого чугуна состава , %: С 0,04; Si 0,03; Мп 0,01; 5 0,08; Р 0,11; Fe остальное. Отход щие газы, %: НгО 17,5; COz 5,8; СО 4,8; С,„Н„ (углеводоПолуч

таблице.

Переплавлено стружки , кг

Замаелейность

стружки, %

Расход природного

газа,

Выход жидкого металла , 7,

Производительность

печи, %

560

130

Предлагаемое устройство позвол ет повысить производительность устаноки на 30%, уменьшить расход природного газа на 42 , повысить выход годного металла на 6,5 абс.% или 14,2 отн.%.

При этом необходимо отметить, что в составе отход щих газов не содержитс  токсичной окиси углерода и продуктов неполного сгорани  углеводородов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство Д1,л  переплава мелкокускового металла, содержащее футерованную вращающуюс  печь, трубу дл  загрузки в печь

   10

   ход щих газов, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  вредных газовых выбросов , затрат энергии, угара металла и повышени  производительности, труба дл  загрузки металла введена в печь через отверстие дл  отвода отход щих газов, выходной конец ее внутри печи расположен над внутренней образующей футеровки на высоте (0,05-0,5)D и на рассто нии (9-19)rf от отверсти  дл  отвода отход щих тазов и на рассто нии (15,0-26,5)do от усть  горелки, при этом ось горелки наклонена к оси вращени  печи на угол 0,1 -15,0° в горизонтальной и вертикальной плоскост х в сторону выходного конца трубы, где D - внутренний диаметр печи, d - внутренний днаметалла , горелку, отверстие дл  отвода от- 15 метр трубы загрузки и cfo - диаметр горелки.

   F-5

   Р

   м

   0

   ход щих газов, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  вредных газовых выбросов , затрат энергии, угара металла и повышени  производительности, труба дл  загрузки металла введена в печь через отверстие дл  отвода отход щих газов, выходной конец ее внутри печи расположен над внутренней образующей футеровки на высоте (0,05-0,5)D и на рассто нии (9-19)rf от отверсти  дл  отвода отход щих тазов и на рассто нии (15,0-26,5)do от усть  горелки, при этом ось горелки наклонена к оси вращени  печи на угол 0,1 -15,0° в горизонтальной и вертикальной плоскост х в сторону выходного конца трубы, где D - внутренний диаметр печи, d - внутренний дна5 метр трубы загрузки и cfo - диаметр горелки.

   9UZ.2

   Содержание ф,

   0,

   1,5 2р 2,5 5 3,5 ,0 4 J,0

   Содержание масла % Фаг.5

   ОW2030

   иг.6 5стречи,;(1Ь