UA124914C2

UA124914C2 - DEVICE FOR INJECTION OF GRAIN AND POWDER REAGENTS IN LIQUID MELT

Info

Publication number: UA124914C2
Application number: UAA202007296A
Authority: UA
Inventors: Анатолій Пилипович Шевченко; Володимир Генадійович Кисляков; Борис Вульфович Двоскін; Іван Олександрович Маначин; Олександр Сергійович Вергун; Сергій Анатолійович Шевченко; Олександр Михайлович Башмаков
Original assignee: Інститут Чорної Металургії Ім. З.І. Некрасова Національної Академії Наук України
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-12-08

Abstract

Винахід належить до галузі чорної металургії, а саме до пристроїв позапічної обробки розплавленого металу інжектуванням диспергованих реагентів. Пристрій включає бункер-дозатор реагенту, матеріалопровід пневмотранспортування реагенту, фурмений пристрій, привід обертання фурменого пристрою, каретку механізму переміщення фурменого пристрою і пневматичну камеру. Пневматична камера виконана в вигляді корпусу з кришкою, в корпусі розміщений верхній і нижній підшипники з ущільненнями, в боковій стінці корпусу виконані два отвори, один - між верхнім підшипником і ущільненням, а інший - між підшипниками, в отвори вмонтовані штуцери, з'єднані через трубопровід з запірною арматурою і фільтром з верхнім днищем бункера-дозатора, причому корпус з кришкою закріплені на каретці механізму переміщення фурменого пристрою.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to devices for out-of-furnace processing of molten metal by injection of dispersed reagents. The device includes a reagent hopper, a material pipe for pneumatic transport of the reagent, a lance device, a drive for rotating the lance device, a carriage for moving the lance device and a pneumatic chamber. The pneumatic chamber is made in the form of a housing with a cover, the housing has upper and lower bearings with seals, two holes are made in the side wall of the housing, one between the upper bearing and the seal, and the other between the bearings. a pipeline with shut-off valves and a filter with the upper bottom of the hopper-dispenser, and the housing with the cover is fixed to the carriage of the mechanism for moving the lance device.

Description

отвори, один - між верхнім підшипником і ущільненням, а інший - між підшипниками, в отвори вмонтовані штуцери, з'єднані через трубопровід з запірною арматурою і фільтром з верхнім днищем бункера-дозатора, причому корпус з кришкою закріплені на каретці механізму переміщення фурменого пристрою. док щі о ав 0416holes, one - between the upper bearing and the seal, and the other - between the bearings, fittings are mounted in the holes, connected through a pipeline with a shut-off valve and a filter to the upper bottom of the hopper-doser, and the case with a lid is fixed on the carriage of the mechanism for moving the nozzle device. dok schi o av 0416

ШИ шШищ ше рик Ше і не пани ШЕ шиї а в вв в жі ск вира і Ї шо ех й о З; . ЕМ ення ;SHY shShysh she rik She and not pany SHE shii a in vv v zhi skvyra and Y sho eh y o Z; . EM eny;

КЕ с. М Е Я и КKE p. ME Ya and K

Ми Я ї 5 і Й що :We, I, 5 and Y that:

У ОЖЕ Я Б 1 і ме ге г То сн нет гIN ОЖЭ I B 1 and me ge g To sn no g

Р Е о; меж ; нс к їз СО ! ще вс й ці ЗАМ ни рок що М ДИ ТТ. ї оон онов і есте вс ку: кине та ши ї х : - хR E about; borders; ns k iz SO! still all these ZAM ni rok that M DY TT. i oon onov i este vs ku: kine ta shi i x : - x

Я Кя їI'm Kya

ХH

Те З ще-Я шо нннунннннния наш ул ше ке і ї і уTe Z sche-I sho nnnunnnnnnia our ul she ke i i i u

В і -4- сов одини !V and -4- owls alone!

Фіг. 7Fig. 7

Винахід належить до галузі чорної металургії, а саме до пристроїв позапічної обробки розплавленого металу інжектуванням диспергованих реагентів через заглиблену в розплав фурму.The invention belongs to the field of ferrous metallurgy, namely to devices for out-of-furnace processing of molten metal by injecting dispersed reagents through a nozzle immersed in the melt.

Відомо, що при інжекційному введенні реагентів в рідкий розплав з високою інтенсивністю їх інжектування для рівномірного розподілу реагентів у об'ємі ковша і забезпечення спокійної обробки доцільно здійснювати подачу реагентів у потоці газоносію через фурму, що обертається.It is known that when injecting reagents into a liquid melt with a high intensity of their injection, in order to evenly distribute the reagents in the volume of the ladle and ensure smooth processing, it is advisable to supply the reagents in the flow of the gas carrier through a rotating nozzle.

Відомий пристрій для позапічної обробки рідкого металу (патент України Мо 74969, МПКA well-known device for non-bake processing of liquid metal (patent of Ukraine Mo 74969, IPC

С21С7/00, С21С7/072, опубл. 15.02.2006) що містить фурму з кутовим соплом, механізм підйому фурми, механізм обертання фурми, газопідвідний трубопровід пневматично з'єднаний з фурмою, кришку і телескопічний газовідвід, що складається з нерухомої і з'єднаної з кришкою рухомої частин, пристрій має дві вертикальні тяги і газовий ежектор, встановлений у нерухому частину газовідводу, при цьому тяги з'єднані з механізмом підйому фурми з можливістю вертикального переміщення, а з'єднання рухомої частини газовідводу і тяг із кришкою виконано шарнірним.С21С7/00, С21С7/072, publ. 15.02.2006) containing a tuyere with an angular nozzle, a tuyere lifting mechanism, a tuyere rotation mechanism, a gas supply pipeline pneumatically connected to the tuyere, a lid and a telescopic gas outlet consisting of a fixed and a movable part connected to the lid, the device has two vertical rods and a gas ejector installed in the stationary part of the gas outlet, while the rods are connected to the lifting mechanism of the lance with the possibility of vertical movement, and the connection of the movable part of the gas outlet and the rods with the cover is hinged.

Недоліком відомого пристрою є недовговічність роботи пневматичного з'єднання газопідвідного трубопроводу з каналом фурми в умовах високого тиску газопорошкової суміші, що транспортується. Порушення герметичності пневматичного з'єднання призводить до заклинювання підшипників порошковим реагентом, а через витік газу, що транспортується, сопло фурми заварюється рідким металом.The disadvantage of the known device is the short-term operation of the pneumatic connection of the gas supply pipeline with the nozzle channel under conditions of high pressure of the transported gas-powder mixture. Violation of the tightness of the pneumatic connection leads to the jamming of the bearings with a powder reagent, and due to the leakage of the transported gas, the nozzle of the lance is brewed with liquid metal.

Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, є пристрій для позапічної обробки рідкого металу (Патент України Мо 104946, МПК С21С 1/02,021С 7/072,621С 7/064 опубл. 23.03.2014), який містить бункер-дозатор реагенту, матеріалопровід пневмотранспортування реагенту, фурмений пристрій, привід обертання фурменого пристрою, каретку механізму переміщення фурменого пристрою та пневматичну камеру.The closest in terms of technical essence and the result achieved is a device for non-bake processing of liquid metal (Patent of Ukraine Mo 104946, IPC С21С 1/02,021С 7/072,621С 7/064 publ. 23.03.2014), which contains a reagent hopper-doser , a material pipeline for pneumatic transport of the reagent, a lance device, a lance device rotation drive, a carriage of the lance device movement mechanism and a pneumatic chamber.

Відомий пристрій включає заглиблену фурму, що обертається, яка складається з верхньої штанги з каналом та нижньої вогнетривкої фурми з каналом і сопловим наконечником, механізму підйому та опускання фурми, механізму обертання фурми, який включає пневматичну камеру з підшипниковим вузлом і вмонтованою в ньому верхньою штангою фурми,The known device includes a recessed rotating lance, which consists of an upper rod with a channel and a lower refractory lance with a channel and a nozzle tip, a mechanism for raising and lowering the lance, a mechanism for rotating the lance, which includes a pneumatic chamber with a bearing assembly and an upper rod of the lance mounted therein ,

Зо привід обертання фурми із електродвигуна з редуктором, механізм фіксації штанги фурми у нижньому робочому положенні, газо-магнієпідвідний трубопровід, з'єднаний з пневматичною коробкою, при цьому механізм обертання фурми додатково має закріплені на верхній штанзі фурми конічне зубчасте колесо, нижній підшипник і тарілчасту кришку, а привід обертання, встановлений на зведені камери десульфурації, додатково включає закріплений в опорах у підшипникових вузлах вал з ведучим конічним зубчатим колесом, яке при знаходженні фурми в робочому положенні з'єднано з ведучим конічним зубчастим колесом, при цьому обойма нижнього підшипника затиснена в затискачах механізму фіксації штанги фурми, а тарілчаста кришка розташована в отворі зведення камери десульфурації.From the lance rotation drive from an electric motor with a gearbox, the mechanism for fixing the lance rod in the lower working position, the gas-magnesium supply pipeline connected to the pneumatic box, while the lance rotation mechanism additionally has a bevel gear wheel, a lower bearing and a plate mounted on the upper rod of the lance cover, and the rotation drive installed on the assembled desulphurization chambers additionally includes a shaft with a leading bevel gear fixed in supports in the bearing assemblies, which, when the lance is in the working position, is connected to the leading bevel gear, while the lower bearing bracket is clamped in clamps of the lance rod fixing mechanism, and the plate cover is located in the opening of the desulfurization chamber.

До недоліків відомого пристрою можна віднести необхідність використання і складність конструкції пневматичної камери, що включає верхній підшипниковий вузол з вмонтованою в нього верхньою штангою фурми і газо-магнієвим трубопроводом. Конструктивне виконання пневматичної камери, спрямоване на додаткову герметизацію інжекційної системи, не усуває витоків зі сполучного вузла не обертаючого трубопроводу подачі реагенту з обертовим каналом верхньої штанги, особливо в початковий період обробки, у зв'язку з цим порушується цілісність ущільнення, що призводить до проникнення пилоподібної фракції реагенту в підшипниковий вузол і його заклинювання. Часті поломки підшипникового вузла вимагають його ремонту, пов'язаного з виконанням великого обсягу робіт з використанням вантажопідйомного обладнання по монтажу і демонтажу пневматичної камери і штанги з фурмою. Крім того, порушення герметичності сполучного вузла газо-магнієвого трубопроводу з каналом верхньої штанги призводить до витоку газу, що транспортується, в пневматичну камеру, що призводить до заварювання рідким металом сопел фурми.The disadvantages of the known device include the need to use and the complexity of the construction of the pneumatic chamber, which includes the upper bearing unit with the upper rod of the lance mounted in it and the gas-magnesium pipeline. The design of the pneumatic chamber, aimed at additional sealing of the injection system, does not eliminate leaks from the connecting node of the non-rotating reagent supply pipeline with the rotating channel of the upper rod, especially in the initial period of processing, in this regard, the integrity of the seal is violated, which leads to the penetration of dust fractions of the reagent in the bearing unit and its jamming. Frequent breakdowns of the bearing unit require its repair, which is associated with the performance of a large volume of work using lifting equipment for the installation and dismantling of the pneumatic chamber and the rod with the nozzle. In addition, a violation of the tightness of the connecting node of the gas-magnesium pipeline with the channel of the upper rod leads to the leakage of the transported gas into the pneumatic chamber, which leads to the welding of the nozzles of the lance with liquid metal.

Заварювання фурм, ненадійність і недовговічність роботи підшипникових вузлів є основними причинами, що перешкоджають використанню фурм, що обертаються в широкій промисловій практиці.Welding of lances, unreliability and short life of bearing assemblies are the main reasons preventing the use of rotating lances in wide industrial practice.

В основу винаходу поставлено задачу модернізації пристрою для інжектування зернистих і порошкових реагентів у рідкий розплав за рахунок удосконалення пневматичної камери, що забезпечує подачу газопорошкової суміші з матеріалопроводу, що не обертається, в канал фурменого пристрою, що обертається, шляхом з'єднання порожнин пневмокамери трасою з верхнім днищем бункера-дозатора реагенту за рахунок подачі в порожнини пневматичної бо камери чистого газу з бункера-дозатора для вирівнювання тиску всередині і зовні порожнин пневматичної камери. Це дозволить забезпечити надійність роботи ущільнювачів пневматичної камери, а отже, виключить порушення герметичності інжекційної системи і заклинювання підшипників твердою фазою газопорошкового потоку.The invention is based on the task of modernizing the device for injecting granular and powder reagents into a liquid melt due to the improvement of the pneumatic chamber, which ensures the supply of a gas-powder mixture from a non-rotating material pipeline into the channel of a rotating nozzle device by connecting the cavities of the pneumatic chamber with a track with through the upper bottom of the reagent hopper-doser due to the supply of pure gas from the hopper-doser into the cavities of the pneumatic chamber to equalize the pressure inside and outside the cavities of the pneumatic chamber. This will ensure the reliability of the seals of the pneumatic chamber, and therefore, will exclude the violation of the tightness of the injection system and the jamming of the bearings by the solid phase of the gas-powder flow.

Завдання вирішується тим, що в пристрої для інжектування зернистих і порошкових реагентів у рідкий розплав, що включає бункер-дозатор реагенту, матеріалопровід пневмотранспортування реагенту, фурмений пристрій, привід обертання фурменого пристрою, каретку механізму переміщення фурменого пристрою і пневматичну камеру, відповідно до винаходу, пневматична камера виконана у вигляді корпусу з кришкою, в корпусі розміщений верхній і нижній підшипники з ущільненнями, в боковій стінці корпусу зроблено два отвори, один між верхнім підшипником і ущільненням, а інший між підшипниками, в отвори вмонтовані штуцери, з'єднані через запірну арматуру, фільтр і трубопровід з верхнім днищем бункера- дозатора, причому корпус з кришкою закріплені на каретці механізму переміщення фурменого пристрою.The task is solved by the fact that in the device for injecting granular and powder reagents into a liquid melt, which includes a hopper-doser of a reagent, a material pipeline for pneumatic transport of a reagent, a nozzle device, a rotation drive of a nozzle device, a carriage of a movement mechanism of a nozzle device and a pneumatic chamber, according to the invention, a pneumatic the chamber is made in the form of a housing with a cover, the upper and lower bearings with seals are placed in the housing, two holes are made in the side wall of the housing, one between the upper bearing and the seal, and the other between the bearings, fittings are mounted in the holes, connected through shut-off valves, the filter and the pipeline with the upper bottom of the hopper-doser, and the housing with the lid is fixed on the carriage of the movement mechanism of the nozzle device.

Установка додаткового трубопроводу з фільтром і запірною арматурою, що з'єднує пневматичну камеру з верхнім днищем бункера-дозатора реагенту, забезпечить можливість подачі в пневматичну камеру чистого газу з тиском, рівним тиску в матеріалопроводі, що підводить реагент. Подача цього газу через вбудовані в корпус пневматичної камери штуцери, один з яких врізаний в порожнину між верхнім ущільненням і підшипником, а другий штуцер врізаний в порожнину між підшипниками, дозволить вирівняти тиск всередині і зовні порожнин пневматичної камери при пневмотранспортуванні газопорошкового потоку, що забезпечить працездатність ущільнювачів пневматичної камери, а отже, виключить порушення герметичності інжекційної системи і заклинювання підшипників.Installation of an additional pipeline with a filter and a shut-off fitting connecting the pneumatic chamber with the upper bottom of the reagent dispenser hopper will ensure the possibility of supplying clean gas to the pneumatic chamber with a pressure equal to the pressure in the material pipeline supplying the reagent. The supply of this gas through the fittings built into the body of the pneumatic chamber, one of which is cut into the cavity between the upper seal and the bearing, and the second fitting is cut into the cavity between the bearings, will allow to equalize the pressure inside and outside the cavities of the pneumatic chamber during pneumatic transportation of the gas powder flow, which will ensure the operability of the seals of the pneumatic chamber, and therefore will exclude the violation of the tightness of the injection system and the jamming of the bearings.

Пристрій для інжектування зернистих і порошкових реагентів у рідкий розплав дозволяє виключити джерело витоків у сполучному вузлі матеріалопроводу, що не обертається, і каналі фурми, яка обертається, і забезпечити стійке технологічне (без виплесків) введення реагентів в рідкий розплав при високій інтенсивності їх подачі.The device for injecting granular and powder reagents into the liquid melt allows you to eliminate the source of leaks in the connecting node of the material pipeline, which does not rotate, and the channel of the rotating lance, and to ensure stable technological (without splashes) introduction of reagents into the liquid melt at a high intensity of their supply.

Пристрій для інжектування зернистих і порошкових реагентів в рідкий розплав пояснюється кресленням, де представлена принципова схема пристрою для інжектування зернистих і порошкових реагентів у рідкий розплав з пневматичною камерою.The device for injecting granular and powder reagents into the liquid melt is explained by the drawing, which presents the schematic diagram of the device for injecting granular and powder reagents into the liquid melt with a pneumatic chamber.

Зо Пропонований пристрій для інжектування зернистих і порошкових реагентів включає: бункер-дозатор реагенту 1, матеріалопровід 2, фурмений пристрій 3, що складається з фурми 4, штанги 5 і каналу 6, привід обертання фурменого пристрою 7, каретку механізму переміщення фурменого пристрою 8, пневматичну камеру 9, що складається з корпусу 10 з кришкою 11, у корпусі виконані отвори 12 і 13, в які вбудовані штуцери 14, і трубопровід 15 з фільтром 16 і запірною арматурою 17.З The proposed device for injecting granular and powder reagents includes: reagent hopper-doser 1, material pipeline 2, nozzle device 3, consisting of nozzle 4, rod 5 and channel 6, nozzle device rotation drive 7, carriage of nozzle device movement mechanism 8, pneumatic chamber 9, consisting of a body 10 with a cover 11, holes 12 and 13 are made in the body, into which fittings 14 are built, and a pipeline 15 with a filter 16 and a shut-off valve 17.

Робота пристрою для інжектування зернистих і порошкових реагентів у рідкий розплав здійснюється наступним чином.The operation of the device for injecting granular and powder reagents into the liquid melt is carried out as follows.

У бункері-дозаторі реагенту 1 створюється надлишковий тиск, що перевищує опір на зрізі фурми 4 при її зануренні в чавун, далі відкривається подача транспортуючого газу в матеріалопровід 2 і відкривається запірна арматура 17 подачі газу по трасі 15 з бункера- дозатора 1 через фільтр 16 в штуцери 14 в порожнини пневматичної камери 9. За рахунок цього забезпечується подача транспортуючого газу через матеріалопроводи 2, канал 6 в фурму 4, і відбувається вирівнювання тиску всередині і зовні порожнин пневматичної камери 9. Фурмений пристрій З з фурмою 4 занурюється в розплав на необхідну глибину. Включається привід обертання 7 фурменого пристрою 3, потім включається дозуючий пристрій подачі реагенту і реагент пневмотранспортується через матеріалопровід 2, що не обертається, в пневматичну камеру 9 в канал 6 фурменого пристрою З і далі через сопла фурми 4 в розплав чавуну.Excess pressure is created in the hopper-doser of the reagent 1, which exceeds the resistance on the section of the nozzle 4 when it is immersed in the cast iron, then the supply of transporting gas to the material pipe 2 is opened and the shut-off valve 17 opens for the supply of gas along the route 15 from the hopper-doser 1 through the filter 16 in fittings 14 into the cavities of the pneumatic chamber 9. Due to this, the supply of transporting gas through material lines 2, channel 6 into the nozzle 4 is ensured, and the pressure is equalized inside and outside the cavities of the pneumatic chamber 9. The nozzle device C with the nozzle 4 is immersed in the melt to the required depth. The rotation drive 7 of the lance device 3 is turned on, then the dosing device for supplying the reagent is turned on and the reagent is pneumatically transported through the non-rotating material pipe 2 into the pneumatic chamber 9 into channel 6 of the lance device C and further through the nozzle of the lance 4 into the molten iron.

Після введення в розплав необхідної кількості реагенту його подача припиняється, зупиняється привід обертання 7 фурменого пристрою З і витягується фурмений пристрій З з фурмою 4 з металу, а подачу транспортуючого газу в матеріалопровід 2 і подачу газу з бункера- дозатора 1 в пневматичну камеру 9 перекривають запірною арматурою 17.After introducing the necessary amount of reagent into the melt, its supply is stopped, the rotation drive 7 of the tuyere device C is stopped, and the tuyere device Z with the tuyere 4 is pulled out of the metal, and the supply of the transporting gas to the material pipe 2 and the gas supply from the hopper-doser 1 to the pneumatic chamber 9 is closed with a shut-off valve armature 17.

Процес інжектування завершується переводом пристрою в початкове положення.The injection process is completed by returning the device to its initial position.

Таким чином, пропонований пристрій дозволяє: не допустити витік зі сполучного вузла матеріалопроводу, що не обертається, і каналу фурми, який обертається за рахунок вирівнювання тиску всередині і зовні порожнин пневматичної камери за допомогою подачі в них газу з бункера-дозатора по автономній трасі через штуцери, вбудовані в корпус пневматичної камери; забезпечити стійке технологічне (без виплесків) введення реагентів у рідкий розплав при високій інтенсивності їх подачі; бо скоротити цикл обробки за рахунок високої інтенсивності подачі реагентів;Thus, the proposed device allows: to prevent leakage from the connecting node of the material pipeline, which does not rotate, and the lance channel, which rotates due to equalization of pressure inside and outside the cavities of the pneumatic chamber by means of supplying them with gas from the hopper-doser along an autonomous route through the fittings , built into the body of the pneumatic chamber; ensure stable technological (splash-free) introduction of reagents into the liquid melt at a high intensity of their supply; to shorten the processing cycle due to the high intensity of supply of reagents;

збільшити налив ковшів під обробку за рахунок технологічного протікання процесу інжектування реагентів; зменшити динамічні навантаження на устаткування за рахунок зниження вібрацій, що передаються фурменим пристроєм;increase the filling of buckets for processing due to the technological flow of the process of injecting reagents; reduce dynamic loads on the equipment due to the reduction of vibrations transmitted by the tuyere device;

підвищити надійність роботи пневматичної камери, що з'єднує матеріалопроводи і фурмений пристрій, і знизити трудовитрати на ремонт за рахунок спрощення її конструкції; підвищити стійкість вогнетривкої фурми за рахунок скорочення тривалості обробки;increase the reliability of the operation of the pneumatic chamber, which connects the material pipelines and the nozzle device, and reduce the labor costs for repairs due to the simplification of its design; increase the stability of the refractory tuyeres by reducing the processing time;

підвищити ефективність використання реагентів за рахунок рівномірного розподілу десульфурантів в обсязі ковша.increase the efficiency of the use of reagents due to the uniform distribution of desulfurants in the volume of the ladle.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION A device for injecting granular and powder reagents into a liquid melt, which includes a hopper-doser of a reagent, a material pipeline for pneumatic transportation of a reagent, a nozzle device, a rotation drive of a nozzle device, a carriage of a mechanism for moving the nozzle device and a pneumatic chamber, which is characterized by the fact that the pneumatic chamber is made in in the form of a housing with a cover, the upper and lower bearings with seals are placed in the housing, two holes are made in the side wall of the housing, one is between the upper bearing and the seal, and the other is between the bearings, fittings are mounted in the holes, connected through a pipeline with a shut-off valve and a filter with the upper bottom of the hopper-doser, and the case with the lid is fixed on the carriage of the mechanism for moving the nozzle device.