SU931757A1 - Способ рафинировани жидкого металла - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

1

Изобретение относитс  к черной металлургии , конкретно к производству стали с применением внепечного парафинировани .

Известен способ вакуумировани  металла с одновременной обработкой в столбе шлака 1.

Недостатком указанного способа  вл етс  то, что процесс рафинировани  происходит неуправл емо, так как отсутствует возможность вли ть на него извне, поэтому эффективность рафинировани  недостаточно высока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ обработки жидкого металла в столбе жидкого шлака, включающий обработку металла ультразвуковыми колебани ми или (и) выт сокочастотными ударными импульсами, вводимыми под углом к боковой поверхности обрабатываемого столба жидкого металла 2.

Недостаток способа заключаетс  в низкой эффективности металла в св зи с тем, что в колебательный процесс вовлекаетс  весь кристаллизатор, следовательно, энерги  рассеиваетс .

Цель изобретени  - повышение эффективности рафинировани  металла и улучшение стойкости излучателей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе рафинировани  жидкого металла

в столбе жидкого шлака, включающем обработку металла ультразвуковыми колебани ми или (и) высокочастотными ударными импульсами , вводимыми под углом к оси столба шлака, ультразвуковые (УЗ)-колебани 

10 или (и) ударные импульсы подвод т к боковой поверхности шлакового столба под углом 20-160° к его оси.

На фиг. 1 и 2 изображен процесс осуществлени  способа.

Жидкий металл 1, диспергированный

15 одним из известных способов, например за-, куумированием, поступает в столб шлака 2, созданный в емкости, высота которой значительно больше ее ширины, например в стальной трубе, и, проход  через шлаковый

20 столб, рафинируетс  от растворимых примесей и взвешенных неметаллических включений . В процессе движени  через столб шлака на жидкий металл воздействуют высокочастотными ударными импульсами или

(и) УЗ-колебани ми 3, вводимыми через боковую поверхность шлакового столба под углом к его оси и создаваемыми источником (источниками) 4, излучающа  поверхность которого (которых) контактирует только со шлаком и не контактирует с рафинируемым металлом. При этом ударные импульсы или (и) УЗ-колебани  передаютс  к жидкому металлу через шлак. Распростран  сь в шлаке с большой скоростью, ударные импульсы или (и) УЗ-колебани  воздействуют на жидкий металл, проход щий в виде потока капель через шлаковый столб, и вызывают пульсации (встр хивание) капель . Это способствует их диспергированию, увеличению контактной поверхности металла со шлаком, улучшению массопереноса через поверхность раздела металла со шлаком , а в конечном итоге к повышению эффективности рафинировани  металла.

При воздействии ударных импульсов или (и) УЗ-колебаний на мельчайшие пузырьки газа в металле или на межфазной границе могут возникать кавитационные полости, способствующие дегазации металла . Воздействие ударных импульсов или (и) УЗ-колебаний на взвешенные в металле неметаллические включени  способствует их агрегации, укрупнению и удалению в шлак. Таким образом, воздействие высокочастотными ударными импульсами или (и) УЗ-колебани ми способствует рафинированию металла от растворимых и нерастворимых примесей .

Дл  повышени  эффективности рафинировани  возможно совместное применение высокочастотных ударных импульсов и. ультразвуковых колебаний, так, как така  комбинаци  способствует более интенсивному воздействию на металл.

Ввиду того, что в предлагаемом способе ударные импульсы или (и) УЗ-колебани  ввод т в шлаковый столб через боковую поверхность под углом к его оси, они отражаютс  от внутренней поверхности патрубка , в котором находитс  шлак, и создают систему пр мых и отраженных .импульсов или (и) волн. В зависимости от угла ввода колебаний зона суммарного воздействи  пр мых и отраженных ударных волн или (и) УЗ-колебаний захватывает различную по высоте столба область.

Например, при вводе ударных импульсов или (и) УЗ-колебаний под углом 90° к оси шлакового столба отражение минимально и зона воздействи  не превышает 0,1 вьь соты столба. При вводе их в верхнюю часть столба под острым углом к его оси с направлением сверху вниз зона воздействи  расшир етс  и захватывает большую часть вьь соты столба. При использовании, например, двух источников, один из которых установлен в верхней части столба и создает излучение , направленное вниз, а другой - в

нижней части и создает излучение, направленное вверх, металл подвергаетс  воздействию ударным импульсам или (и) УЗ-колебаний практически по всей высоте шлакового столба.

Угол ввода ударных импульсов или (и) УЗ-колебаний может быть острым, пр )иым или тупым и выбираетс  с учетом геометрических параметров шлакового столба, особенностей конструкции излучателей, их мощности и т. д.J

Если угол ввода острый, воздействие ударных импульсов или УЗ-колебаний направлено практически в ту же сторону, что и направление движени  металла, при этом капли как бы «подталкиваютс , что способствует их дроблению. Если этот угол близок к пр мому капли как бы «раскачиваютс  поперек направлени  движени , а если этот угол тупой, то воздействие ультразвуковых колебаний или (и) ударных импульсов осуществл етс  в направлении, противоположном направлению движени  капель , как бы «притормажива  их. Все перечисленные эффекты способствуют развитию массообмена между металлом и щлаком.

Величина угла ввода ограничиваетс  тем, что при угле менее 20° и угле более 160° резко уменьщаетс  число отражений ударных импульсов или (и) ультразвуковых колебаний и эффективность воздействи  на металл уменьщаетс , а также возможностью конструктивного выполнени  излучающих устройств, исключающего их контакт с рафинируемым металлом. Последнее необходимо дл  того, чтобы сохранить высокую стойкость излучающих устройств, так как при контакте с жидким металлом они разрушаютс  значительно быстрее, чем при контакте только со шлаком. Практически угол ввода должен составл ть 20-160°, при этом обеспечиваетс  выполнение вышеназванных условий. Ввод ударных импульсов или УЗ-колебаний может производитьс , как показано на фиг. 1 и 2. При этом исключаетс  контакт излучающих поверхностей с рафинируемым металлом.

В случае применени  одновременно нескольких излучающих устройств углы ввода могут быть в каждом устройстве .различны; что позволит повысить эффективность воздействи  на металл.

Качественное подтверждение наличи  эффекта усилени  степени рафинировани  под воздействием УЗ-колебаний по предлагаемому способу получают на холодной жидкостной модели («металл - раствор КЗ, «шлак - изобутиловый спирт, «примесь - иод, частота 20 кГц, угол ввода 40-60°) по визуальной оценке степени окраски «металла.

Кроме того, по предлагаемому способу обрабатывают стальной расплав (1% С,

1,5% Cr) в столбе жидкого шлака диаметром 75 мм, в верхнюю часть которого сбоку под углом 45° ввод т УЗ-колебани  с частотой 18 кГц (от генератора УЗГ-2-10 через преобразователь ИМС-15А -18 и волноводную систему с излучателем 20 мм). Установлено, что степень десульфурации расплава .на10-13% выше, а размер сульфидных включений в металле на 0,5 балла меньше , чем без применени  ультразвука.

Таким образом, применение способа позвол ет повысить эффективность рафинировани  металла, а следовательно, улучшить его эксплуатационные свойства..

Ожидаемый экономический эффект 50 руб./т подшипников.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 178843, кл. С 21 С 5/56, 1964.

2.Германн Э: Непрерывное литье. Государственное научно-техническое изд-во литературы по черной и цветной металлургии, 1961, с. 468, рис. 1423.