UA146518U

UA146518U - METHOD OF TREATMENT OF LIQUID METAL BY GAS MEDIUM IN METALLURGICAL TANK

Info

Publication number: UA146518U
Application number: UAU202006421U
Authority: UA
Inventors: Віталій Михайлович Мельник; Сергій Володимирович Гідлерчук; Лариса Василівна Кардаш; Євгенія Олексіївна Косих; Олексій Павлович Кривощоков
Original assignee: Товариство З Обмеженою Відповідальністю "Іннотех-Сплав"
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2021-02-24

Abstract

Спосіб продувки рідкого металу в металургійній ємності включає введення газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, та формування бульбашкових струменів в розплаві металу. Формують щонайменше два паралельні бульбашкові струменя з діаметром бульбашок 1-5 мм на відстані 20-70 мм один від одного на межі контакту з розплавом металу, сформовані струмені спрямовують з поперечної площини продувного пристрою в розплав металу під прямим кутом від робочої частини за допомогою вогнетривких каналів, які являють собою щілинні капіляри з шириною 50-180 мкм, виконані за одне ціле з робочою частиною продувного пристрою. При цьому площа контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу складає щонайбільше 2-5 % від площі днища металургійної ємності, а сумарна площа поздовжнього перерізу щілинних капілярів складає 0,008-5 % від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою.The method of purging liquid metal in a metallurgical tank includes the introduction of a gaseous medium under pressure through the refractory channels of the working part of the purge device installed in the lining of the bottom of the metallurgical tank, and the formation of bubble jets in the molten metal. Form at least two parallel bubble jets with a diameter of bubbles 1-5 mm at a distance of 20-70 mm from each other at the interface with the molten metal, the formed jets are directed from the transverse plane of the purge device into the molten metal at right angles to the working part by means of refractory channels , which are slit capillaries with a width of 50-180 μm, made integral with the working part of the purge device. The contact area of the working part of the purge device with the molten metal is not more than 2-5% of the bottom area of the metallurgical tank, and the total longitudinal cross-sectional area of the slit capillaries is 0.008-5% of the longitudinal cross-sectional area of the working part of the purge device.

Description

й З Н! т т сх шт т т т т т м о ки и І Н о: Еї І : Н Н о: МН : : 5: ї : Н 24 ї : . 24 їх : : : ще а ИН ним ЗИ : Н нн но и З : Н потр їand Z N! ... 24 of them : : : still a IN nim ZY : N nn no i Z : N three times

ЖК 1: ОВ: і 101: 5 о: : і 1ZhK 1: OV: and 101: 5 o: : and 1

ЩО: 1.4 0100 Н : 4 ЗА Н : І -шйх . Н : ї ї : Н :- 1 : ї ї : : 1 х : і: ГНН : 101: 5 о: : 1WHAT: 1.4 0100 N : 4 ZA N : I -shikh . H : и и : Н :- 1 : и и : : 1 х : и: GNN : 101: 5 o: : 1

Н 1.3 ї ІЗ Н : 4 ЗИ Н : І в. - нена нн м нн з п в пз По а а п а В а п п ПО ВАННУ «- В А. НУ Ох : ни НИ З : НИ ІH 1.3 th IZ H : 4 ZY H : I c. - nena nn m nn z p v pz Po a a p a V a p p PO VANNU «- IN A. NU Oh: we NU Z: NU AND

Н І! с: її 10 Н 101: 5 ЕЕ: : : їі І х ї х М ; ї х М й М хN I! c: her 10 H 101: 5 EE: : : ии I х и х M ; y x M y M x

Ї НИ. УНН ОО: : 101: їЕО: : НИ ІЗWe are. UNN OO: : 101: иEO: : NI ИЗ

Мо: її : ІЗ 41 їх Н НИ ї У и зн и ЗИ ї Н ЛЕ УНН Я ї 5. їMo: her : FROM 41 of them N NI i U i zni i ZI i N LE UNN I i i 5. i

ЕЕ З о на нн нн нн м нн 2 ї ї НУ ІЗ : ї ние НН т Н ї НИ ї с |; ї ІЗ Н ІЗ Н 1 ї : Н їEE Z o na nn nn nn nn m nn 2 i i NU IZ : i nie NN t N i NI i s |; th IZ N IZ N 1 th : N th

НИ | Н КЕ: и Н і ДАНЕ : Н 5. «ж : Ним ЕН : ппротну ЕІ : то 3 з : нин ЗИМ НН и и З ! Н і ЗННННИНЕ ЗН : ! о: І ; : і ш Її Ох : 4:04 ОЇ : 3 їWE | N KE: i N i DANE : N 5. "zh : Nim EN : pprotnu EI : to 3 z : nin ZYM NN i i Z ! N and ZNNNNINE ZN: ! about: And ; : and w Her Oh : 4:04 ОЙ : 3 th

НИ с ї Н Н ІЗ - ї т ЛЕТ ї З ВУ Й ї 5 їWE ARE IN THE 5TH YEAR OF THE YEAR

Я БЕ: Ока : Н пн а : Н ИН їI BE: Oka : N pn a : N YN i

Н 0:10 Ох : 010: 3 ЕО: : 3 т...-КМВ ї ї : 1.4 З : І ; 1: 1: ЗИ Н М НН КЕ. : Н НЕ ї з шк ин чи и о ДН З 3. 0030001 24.43 2.5. ІH 0:10 Okh : 010: 3 EO: : 3 t...-KMV i i i : 1.4 Z : I ; 1: 1: ZY N M NN KE. : НЕ не з шкин и о ДН З 3. 0030001 24.43 2.5. AND

Н п НН І ИН зно С Н пи п ни ЗИ У Н пи не : : її : ІЗ ! : 1 ї Н : І ; й ж ї НИ І ЗЕ По СИ ї І ЕЕ (Я х ї г, х -й ї ПЕ НЕ: ОБ ен 000 7 Шиян нн хі 1 хі : Кінвноо Н 51000: рення Я : пи з НН ОК 1 й : І і пн ни п ноя ванни ан у Ва ЯК. сн Жака нях ще или нях є тру ГІМНУ : - ку КУ ? НИ ї ше нн ие : іо отніоювої 1 дайя : о: їN p NN I IN zno S N pi p ni ZY U N pi ne : : her : IZ ! : 1st H : I ; y zh y NI I ZE Po SY y I EE (Я х и г, х -й и PE NE: OB en 000 7 Shiyan nn kh 1 kh : Kinvnoo H 51000: rennia I : pi z NN OK 1 y : І і pn ni p noya vanny an u Va JAK. sn Zhaka nyah still or nyah ye tru HYMN : - ku KU ? NI yi she nn ie : io otnioyuvoi 1 daya : o: yi

Я пен нина мин ок ие ни М НК В В ск й ВІКНА Мини еф ї Н ї : ї Н : ї й Н й ї : ї Н : ї й І Н ї й ф-т Же: і ше тх Не : : Н їI pen nina min ok ie ny M NK V V sk y WINDOW Mini ef y N і : і N : і і N і і : і N : і і I N і і f-t Jhe: і ше тх Ne : : Н eat

Е. Н ї : ї : З : : 1 ї : ї : : : 1 Н ї у ї Н Н ї ІЗ Є ІЗ Й ї : Н : 1 їх Н : 1. їE. N i : i : Z : : 1 i : i : : : 1 N i u i N N i IZ I IZ I i : N : 1 ih N : 1. i

Е : ВОЮ : и НН З Я и її З Е. 4:13 ИН ; 43: 3 її В ; 4 ІЗ о З дн я зів звик х ; я К: г: гине ЗИ Н 4: КО: Н Н НИ їE: VOYU: and NN Z I and her Z E. 4:13 IN; 43: 3 of her B ; 4 ИЗ o Z дн I ziv used x ; i K: r: gyne ZY N 4: KO: N N NI i

ІЗ ГМК Ї хі меня пе финт фону фани фени нен вон нон сне нн кн м ЕВ ви : 20: о: : 1010: 5 о: : М ї г: : ІЗ 040: їх Н НИ ї ни з ни ни ї НИ УНН Я й І нн нин ин и п о я и п по р о п п в В В шфннтнн|ння ня ї ї Н : ї ї Н . ї І Н : 1 ї : н ї : І ї їі І ї ІЗ і ї їх Н : ни т ни ЗИ : і НИ ЗН : : : ІИЗ ГМК Хи хи меня pe fint фону фаны фаны nen von non sne nn kn m EV you : 20: o: : 1010: 5 o: : M i g: : IZ 040: ih N NI ny ny z ny ny ny ny UNN I and I nnnin iny p o i i p po r o p p v V V shfnntnnnia nya yi yi N: yi yi N . и И N : 1 и : n и : I и ии И и ИЗ and и их Н : ни т ни ЗИ : и НИ ЗН : : : И

Н ї Н Н ї ї Н ІЗ Н Н Н : ї ї Н Н Н Н їN y N N y y N IZ NN N N : y y N NN N y

Н ЕМ і НИ ЯН : ї Н і ЗНЗ Я ї 5:N EM and NI YAN : i N i ZNZ I i i 5:

Ше з КЕ: Н і ДН З : Н : І ї п ни нм За З и УНН ї фут Я : 5 їShe z KE: N i DN Z : N : I i p ni nm Za Z i UNN i ft I : 5 i

Й 3 НН і ИН : 3 Н г НИ ЯН : 1 5: : : 1 ГИ Щи : 431: : : і ІЗ а І ---е мини ин зн нн знання о кн нн нн а нн нн зн - і: Уж, , нн інн зи у й З , нн інн зи у й ан х 2: ДУ 240 ЗИ - І : 00: 3 ГНЕ : 001: 3 їЕО: : : МY 3 NN i YN : 3 N g NI YAN : 1 5: : : 1 HY Shchy : 431: : : i ИZ a И ---e mini yn nn nn knowledge of cn nn nn a nn nn nn - i: Uzh , .

З 1.4 ІЗ ІЗ : 5.4 ї : ІЗFrom 1.4 IZ IZ : 5.4 th : IZ

Я ни а ана за НИ ЗВ Я ми а З а ЗИ Н Н пи вини ї : 0: 1 10 : 00: 1 ОО: : їі І х х є - х ї Е - х - ї - ї ї є х - їI ny a ana za NI ZV I we a Z a ZY N N py viny y : 0: 1 10 : 00: 1 OO: : ii I x x e - x i E - x - i - i i e x - i

Е І НКУ 1 ЗМ ІЗ : Р НИ ЖЕ : спати ЕТ : : я : ї ї Н : ї ї Н ІЗ Й ї : Н : ї ї : Я ї : І їE I NKU 1 ZM IZ : R NI ZHE : sleep ET : : i : і і N : і і N ИЗ І і : Н : і і : I і : I і

НН 1 : ІЗ : Н 3 ї : ННН 1: ИЗ: Н 3 и: Н

ШЕ : М ни нн З НН НН : : І "ше ни НУ ї ї : ни и: їх : я : ї 1 Н ї ї Н ї ї 1 ї ї Н ї Ії їШЕ : M ny nn Z NN NN : : I "she ny NU і і : і і: іх : і : і 1 Nіі Nіі 1іі Nі Iіі

Н ЕН о: Н 5000 : ЕН ; : 2.3 10000 : .310 : : й ї х х Н ї їх ї Н З . х В ї ї ї ї Н х Н Ії ї ; 1 ї Н ї : Е : ТУ : ї Н ї : ї : Н ї Н : їH EN o: H 5000 : EN ; : 2.3 10000 : .310 : : и и х х N и и и Н З . х V и и и и Н х N Ии и ; 1st N : E : TU : nd N : nd : N nd N : nd

НІ ЗИ - Й КУ : - - СУДАН г Й ІЗ й і 2 а а 5 6 ше ни и з В У о у В Я:NI ZY - Y KU : - - SUDAN r Y İZ y i 2 a a 5 6 şe ny y z V U o u V I:

Х х- - - Е їх кя да мХ х- - - E ih kya da m

Д аметр,Diameter,

Корисна модель належить до металургії, а саме до способу обробки металургійних розплавів та/або шлаків шляхом подачі газового середовища в металургійний агрегат та може бути використана для рафінування розплаву, його модифікування, насичення або кінцевого доведення сталі та сплавів при виробництві.The utility model belongs to metallurgy, namely to the method of processing metallurgical melts and/or slags by supplying a gaseous medium to the metallurgical unit and can be used for refining the melt, modifying it, saturating or finalizing steel and alloys during production.

З рівня техніки відоме застосування ежекційних технологій обробки рідких металів газами для підвищення якості розплавів з використанням нижнього дуття за допомогою продувних пристроїв, таких як фурми, пористі або щілинні пробки та продувні моноблоки.From the state of the art, the use of ejection technologies for processing liquid metals with gases to improve the quality of melts using bottom blowing using blowing devices such as lances, porous or slotted plugs and blowing monoblocs is known.

Відомі способи продувки металу, що включають підведення газового середовища через наскрізні канали в робочій частині продувного пристрою, який є складовою частиною футеровки днища металургійної ємності, і формування безлічі бульбашкових потоків або струменевих потоків, або їх комбінації, на кордоні футерування - рідкий метал.There are known methods of blowing metal, which include supplying a gaseous medium through through channels in the working part of the blowing device, which is a component of the lining of the bottom of the metallurgical container, and the formation of many bubble streams or jet streams, or their combination, at the border of the lining - liquid metal.

Частіше за все метою такої продувки є рафінування розплаву шляхом подачі інертних газів для флотації і захвату неметалевих включень бульбашками газу з подальшим видаленням з поверхні розплаву часток, що спливли. Характерним прикладом такої технології є спосіб продувки рідкого металу в ковші, описаний в патенті ЕР 110182581 від 16.07.2003 який включає підведення інертного газу через наскрізні канали в робочій частині продувного пристрою, який є складовою частиною футеровки ковша, з одночасним формуванням струменевих (4 бульбашкових потоків на кордоні футерування - рідкий метал. В даному патенті розкритий вогнетривкий керамічний газовий продувний пристрій, що являє собою конічну пробку, робоча частина якої виконана із керамічного матеріалу зі сформованими в ньому неорієнтованими порами, що проходять зі сторони подачі газу до торцевої поверхні з боку випуску газу в розплав, і газонепроникного керамічного матеріалу, що оточує керамічний пористий матеріал і формує на сполучній площині щілинний круговий канал. Це дозволяє створювати як бульбашки, що утворює газовий потік при проходженні крізь пори, так і струмінь, що проходить крізь круговий щілинний капіляр та сприяє флотації бульбашок в розплаві.Most often, the purpose of such purging is to refine the melt by supplying inert gases for flotation and capture of non-metallic inclusions with gas bubbles, followed by the removal of floating particles from the surface of the melt. A typical example of this technology is the method of blowing liquid metal in a bucket, described in the patent EP 110182581 dated 16.07.2003, which includes the supply of inert gas through through channels in the working part of the blowing device, which is a component of the lining of the bucket, with the simultaneous formation of jet (4 bubble streams on the border of the lining - liquid metal. This patent discloses a refractory ceramic gas blowing device, which is a conical plug, the working part of which is made of a ceramic material with non-oriented pores formed in it, passing from the gas supply side to the end surface on the gas outlet side into the melt, and a gas-impermeable ceramic material surrounding the ceramic porous material and forming a slotted circular channel on the interface plane.This allows for the creation of both bubbles, which form a gas flow when passing through the pores, and a jet that passes through the circular slotted capillary and promotes flotation bubbles in the melt.

Також відомим є спосіб придонної продувки за допомогою щілинної пробки, встановленої в днищі металургійної ємності, для збільшення вмісту азоту при виробництві азотовмісних сталей і сплавів, розкритий в пат ОВ 1282161А від 19.07.1972. Недоліком способів з використанням пробок є локальність ежекції потоків газу, що знижує ефективність процесу масообміну та не дозволяє обробку великого об'єму розплаву, а також висока швидкість зносу продувного вузла за рахунок закупорювання пор або вигоряння щілинних капілярів. Крім того використання пробок не є ефективним для інших цілей продувки розплаву газовим середовищем, як наприклад, газокиснева обробка або додавання реакційних сполук, таких як феросплави та розкислювачі, до рідких розплавів металу.Also known is the method of bottom purging with the help of a slotted plug installed in the bottom of the metallurgical container to increase the nitrogen content in the production of nitrogen-containing steels and alloys, disclosed in patent OV 1282161A dated 19.07.1972. The disadvantage of the methods using plugs is the locality of the ejection of gas flows, which reduces the efficiency of the mass transfer process and does not allow the processing of a large volume of melt, as well as the high rate of wear of the blowing unit due to clogging of pores or burnout of slotted capillaries. In addition, the use of plugs is not effective for other purposes of blowing the melt with a gaseous medium, such as gas-oxygen treatment or the addition of reactive compounds such as ferroalloys and deoxidizers to liquid metal melts.

Технології зазначених обробок розплаву з використанням нижнього дуття проводять зазвичай з використанням придонних фурм з щілинними каналами, розташованими в металевій гільзі, що встановлена в металеву оболонку, як розкрито наприклад в пат. ОЕ 4234974С2 від 22.12.1994.Technologies for the specified processing of the melt using bottom blowing are usually carried out using bottom lances with slotted channels located in a metal sleeve installed in a metal shell, as disclosed, for example, in the patent. OE 4234974С2 dated 12.22.1994.

Недоліком використання фурм для продувки є недостатня інтенсифікація розплаву газовими потоками за рахунок їх перетину та взаємного поглинання, при якому спостерігається підвищений реакційний знос вогнетривкої футеровки в газовому просторі, а також обмежена можливість їх застосування на практиці, оскільки фурми мають бути конструктивним елементом металургійного обладнання і не можуть бути встановлені та використані в деяких ковшах або печах.The disadvantage of using lances for blowing is the insufficient intensification of the melt by gas flows due to their intersection and mutual absorption, in which increased reactive wear of the refractory lining in the gas space is observed, as well as the limited possibility of their application in practice, since the lances should be a structural element of metallurgical equipment and not may be installed and used in some ladles or furnaces.

Найбільш близьким за універсальністю використання є спосіб обробки розплавів за допомогою продувного пристрою, що складається щонайменше з одного моноблока, придатного для встановлення в нижній частині футеровки металургійної ємності. Основною проблемою використання моноблоків є недостатня площа взаємодії газових потоків з розплавом, оскільки розташування капілярів на робочій площі моноблока, обмеженого корпусом, при цьому збільшення кількості капілярів напряму пов'язана зі зменшенням їх перерізу і зниженням інтенсифікації розплаву, а збільшення призводить до швидкого зносу за рахунок розмивання потоками металу. Це вирішується, як наприклад зазначено у пат.The closest in terms of universality of use is the method of processing melts using a blowing device, consisting of at least one monoblock, suitable for installation in the lower part of the lining of a metallurgical container. The main problem with the use of monoblocs is the insufficient area of interaction of gas flows with the melt, since the location of the capillaries on the working area of the monobloc, limited by the body, while the increase in the number of capillaries is directly related to the decrease in their cross-section and the decrease in the intensification of the melt, and the increase leads to rapid wear due to erosion by streams of metal. This is solved, for example, as specified in pat.

ВИ 2309183С02 від 27.10.2007 шляхом формування струминних потоків під кутом до нормалі робочої частини продувного пристрою, і формування бульбашкових потоків шляхом ділення одиничних струменевих потоків на елементарні. Однак для здійснення даного способу робоча частина моноблоку має бути виконана з використанням спеціального профілювання поперечних перерізів капілярів, що ускладнює як технологію виготовлення моноблоків, так і обрання режимів технології для оптимізації продування.VI 2309183С02 dated 10/27/2007 by forming jet streams at an angle to the normal of the working part of the blowing device, and forming bubble streams by dividing single jet streams into elementary ones. However, to implement this method, the working part of the monobloc must be made using special profiling of the cross-sections of the capillaries, which complicates both the monobloc manufacturing technology and the selection of technology modes to optimize blowing.

Найбільш близькими технічними рішеннями за сукупністю суттєвих ознак і результату, що 60 досягається, є пат. ШАУО9О9ИО від 25.06.2015, який описує комбінований моноблок донної продувки, що містить складений капілярний вогнетривкий модуль з капілярами перерізом в межах 100-330 мкм, встановленим в обойму з газорозподільною колекторною системою, яка містить патрубок для підведення газу. Спосіб використання даного блоку полягає у введенні газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, та формування потоків в розплаві металу, що дозволяє утворювати паралельні струмені та диспергувати в розплаві металу велику кількість бульбашок.The closest technical solutions in terms of the set of essential features and the result that 60 is achieved are pat. ШАУО9О9ИО dated 06/25/2015, which describes a combined monoblock of bottom purging, containing a folded capillary refractory module with capillaries with a cross-section in the range of 100-330 μm, installed in a bracket with a gas distribution collector system, which contains a nozzle for gas supply. The method of using this unit consists in the introduction of a gaseous medium under pressure through the refractory channels of the working part of the blowing device, installed in the lining of the bottom of the metallurgical container, and the formation of flows in the molten metal, which allows forming parallel jets and dispersing a large number of bubbles in the molten metal.

Недоліком даного продувного пристрою та способу його застосування є те, що капіляри виконані з вогнетривкого матеріалу, відмінного від матеріалу модулю, шляхом, наприклад, заповнення заздалегідь пробитих в модулі щілин легкозаймистим вогнетривом з його наступним випалом, або виготовленням їх з вогнетривкого металу з наступним замонолічуванням в модуль. Це призводить до того, що внутрішні канали для проходу газу відносно широкі, що викликає високі втрати тиску та газового середовища і призводить до виникнення бульбашок різноманітних неконтрольованих розмірів, що значно знижує ефективність гомогенізації розплаву.The disadvantage of this blowing device and the method of its application is that the capillaries are made of a refractory material different from the material of the module, by, for example, filling the slots punched in advance in the module with a flammable refractory with its subsequent firing, or by making them of refractory metal with subsequent monolithization in module. This leads to the fact that the internal channels for the passage of gas are relatively wide, which causes high losses of pressure and gas medium and leads to the appearance of bubbles of various uncontrolled sizes, which significantly reduces the efficiency of homogenization of the melt.

Задачею заявленої корисної моделі є створення способу обробляння рідкого металу газовим середовищем з забезпеченням утворення паралельних струменів бульбашок малого діаметру в розплаві металу без їх перетину та взаємного поглинання, та придатного для використання в усіх видах металургійних ємностей як пічної, так і позапічної обробки, шляхом створення умов та параметрів, що задають вихідні розміри бульбашок та їх рівномірне розподілення в усьому об'ємі розплаву.The purpose of the claimed useful model is to create a method of processing liquid metal with a gas medium to ensure the formation of parallel jets of bubbles of small diameter in the molten metal without their crossing and mutual absorption, and suitable for use in all types of metallurgical vessels, both furnace and non-furnace processing, by creating conditions and parameters that determine the initial size of the bubbles and their uniform distribution throughout the volume of the melt.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі, який включає введення газового середовища під тиском крізь вогнетривкі канали робочої частини продувного пристрою, встановленого в футеровці днища металургійної ємності, згідно з корисною моделлю, формують щонайменше два паралельні бульбашкові струменя з діаметром бульбашок 1-5 мм на відстані 20-70 мм один від одного на межі контакту з розплавом металу. Сформовані струмені спрямовують з поперечної площини продувного пристрою в розплав металу під прямим кутом від робочої частини за допомогою вогнетривких каналів, які являють собою щілинні капіляри з шириною 50-180 мкм, виконані за одно ціле з робочою частиною продувногоThe problem is solved by the fact that in the method, which includes the introduction of a gas medium under pressure through the refractory channels of the working part of the blowing device installed in the lining of the bottom of the metallurgical container, according to a useful model, at least two parallel bubble jets are formed with a bubble diameter of 1-5 mm per distances of 20-70 mm from each other at the border of contact with molten metal. The formed jets are directed from the transverse plane of the blowing device into the molten metal at a right angle from the working part with the help of refractory channels, which are slit capillaries with a width of 50-180 μm, made integral with the working part of the blowing device

Зо пристрою. При цьому площа контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу складає щонайбільше 2-50 95 від площі днища металургійної ємності, а сумарна площа поздовжнього перерізу щілинних капілярів складає 0,008-5 9о від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою. Тиск введення газового середовища при цьому становить 0.05-0.25 МПа.From the device. At the same time, the contact area of the working part of the blowing device with the molten metal is at most 2-50 95 from the area of the bottom of the metallurgical container, and the total area of the longitudinal section of the slit capillaries is 0.008-5 9o from the area of the longitudinal section of the working part of the blowing device. In this case, the gas medium input pressure is 0.05-0.25 MPa.

При цьому як газове середовище може бути використаний аргон або азот, або кисень. До газового середовища також можуть бути додані дисперсійно-структуровані феросплави та розкислювачі з розміром фракції до 10 мкм.At the same time, argon, nitrogen, or oxygen can be used as a gas medium. Dispersion-structured ferroalloys and deoxidizers with a fraction size of up to 10 μm can also be added to the gas medium.

Таке здійснення способу дозволяє значно підвищити якість отриманого металу за рахунок забезпечення розповсюдження бульбашок по всьому об'єму розплаву і практично уникнути наявності мертвих зон продувки.This implementation of the method allows you to significantly improve the quality of the obtained metal by ensuring the distribution of bubbles throughout the volume of the melt and practically avoiding the presence of dead zones of purging.

При цьому зазначений спосіб може бути застосований для рафінування розплаву в разі використання інертних газів, для азотування, модифікування добавками, насичення киснем тощо та бути придатним для використання в усіх видах металургійних ємностей в поєднані з будь яким футеруванням, а саме в електродугових та індукційних печах, сталерозливному ковші, в промковші, ковші-печі, барабанному ковші тощо.At the same time, the specified method can be used for refining the melt in the case of using inert gases, for nitriding, modification with additives, oxygen saturation, etc., and be suitable for use in all types of metallurgical containers in combination with any lining, namely in electric arc and induction furnaces, in a steel pouring ladle, in a push ladle, a furnace ladle, a drum ladle, etc.

Для забезпечення здійснення способу та вирішення поставленої в основу корисної моделі задачі, було розроблено продувний пристрій, який, згідно з корисною моделлю, являє собою щонайменше один блок з жароміцного бетону, що містить корпус, оснащений у нижній частині газорозподільним колектором з вхідним патрубком, з монолітно встановленою в корпусі над колектором робочою частиною у вигляді вогнетривкого модуля з виконаними в ньому за одне ціле наскрізними вертикальними повздовжніми щілинними капілярами, які паралельні та віддалені один від одного на відстань 20 мм-70 мм, та розташовані в поперечному напрямку відносно корпусу. При цьому ширина кожного капіляра знаходиться в межах 50-180 мкм, а сумарна площа поздовжнього перерізу капілярів складає 0,008-5 905 від площі поздовжнього перерізу робочої частини продувного пристрою.In order to ensure the implementation of the method and the solution of the task based on the useful model, a blowing device was developed, which, according to the useful model, is at least one block of heat-resistant concrete, containing a body equipped in the lower part with a gas distribution manifold with an inlet pipe, with a monolithic a working part installed in the housing above the collector in the form of a fire-resistant module with integrated vertical longitudinal slit capillaries made in it, which are parallel and distant from each other at a distance of 20 mm-70 mm, and are located in the transverse direction relative to the housing. At the same time, the width of each capillary is within 50-180 μm, and the total area of the longitudinal section of the capillaries is 0.008-5,905 of the area of the longitudinal section of the working part of the blowing device.

Таке виконання дозволяє диспергувати газове середовище в розплаві на якомога більшу кількість дрібних бульбашок, що підвищує інтенсифікацію продування з багаторазовим збільшенням площі активної взаємодії без ризику надмірного бурління розплаву, утворення бризок і виплеску металу з ємності.This implementation allows for dispersing the gaseous medium in the melt into as many small bubbles as possible, which increases the intensity of blowing with a multiple increase in the area of active interaction without the risk of excessive bubbling of the melt, the formation of splashes, and the splashing of metal from the container.

Як матеріал вогнетривкого модулю може бути використано жароміцний бетон з табулярного глинозему з додаванням електрокорунду та/або шпінелі та з вмістом АІ2Оз не менше 90 95, що сприяє протистоянню хімічному і термічному впливу металу і шлаку та розмиванню потоками металу, що виникають під час продування.Heat-resistant concrete made of tabular alumina with the addition of electrocorundum and/or spinel and with an AI2Oz content of at least 90 95 can be used as the material of the refractory module, which contributes to resistance to chemical and thermal effects of metal and slag and erosion by metal flows that occur during blowing.

Можливість здійснення корисної моделі, що характеризується наведеною вище сукупністю ознак, а також можливість реалізації її призначення підтверджена описом та проілюстрована графічними матеріалами.The possibility of implementing a useful model characterized by the above set of features, as well as the possibility of realizing its purpose, is confirmed by the description and illustrated by graphic materials.

Фіг. 1 - графік залежності швидкості спливання бульбашки в розплаві металу від його діаметра,Fig. 1 - a graph of the dependence of the speed of the bubble in the molten metal on its diameter,

Фіг. 2 - схематичне зображення продувного блоку.Fig. 2 - a schematic representation of the blowing block.

На фіг. 1 представлений графік залежності швидкості спливання бульбашки в розплаві металу від його діаметра, побудований з урахуванням експериментальних та розрахункових даних при пропусканні газових струменів крізь щілини різних перерізів. Як відомо, бульбашка занурена в рідину, спливає до поверхні з постійною швидкістю по відношенню до рідини. Цю швидкість називають критичною швидкістю і в розплаві сталі при розмірі бульбашок 9-15 мм ця швидкість складає 0,33-0,43 м/с (см. наприклад Белов И.В. Стационарная скорость вспльівания пузьірей в некоторьїх жидкостях. // И.В.Белов, Г.Н. Еловиков, Б.Е. Окулов. - Сталь. - 1975. - Мо 3.-5.85-92.).In fig. 1 presents a graph of the dependence of the speed of bubble ascent in molten metal on its diameter, constructed taking into account experimental and calculated data when gas jets are passed through slits of various cross-sections. As you know, a bubble immersed in a liquid floats to the surface at a constant speed relative to the liquid. This speed is called the critical speed, and in molten steel with a bubble size of 9-15 mm, this speed is 0.33-0.43 m/s (see, for example, I.V. Belov, Stationary speed of popping bubbles in some liquids. // I. V. Belov, G. N. Elovykov, B. E. Okulov. - Stal. - 1975. - Mo 3.-5.85-92.).

Виконуючи моделювання розміру перерізу щілин робочої частини продувного пристрою, вдалось встановити, що шляхом зменшення перерізу до 50 мкм і при подачі газу під тиском до 2,5 МПа, діаметр бульбашки в розплаві становить не більше 1-2 мм, і при цьому швидкість його підйому збільшується до 0,5 м/с, а при збільшенні перерізу щілини до 180 мкм, і при тиску від 0,05 МПа формується бульбашка розміром до 5 мм зі швидкістю спливання 0,3 м/с. При збільшенні перерізу до більшого розміру бульбашки, в незалежності від збільшення або зменшення тиску, формуються з діаметрами значно більшими і швидкість їх спливання поступово зменшується і вирівнюється до відомих значень. При цьому розміщення бульбашкових шлейфів на відстані 20-70 мм одна від одного забезпечує збереження розміру бульбашок на всьому шляху їх підйому.By modeling the size of the cross-section of the slits of the working part of the blowing device, it was possible to establish that by reducing the cross-section to 50 μm and when supplying gas under a pressure of up to 2.5 MPa, the diameter of the bubble in the melt is no more than 1-2 mm, and at the same time the speed of its rise increases to 0.5 m/s, and when the gap cross-section increases to 180 μm, and at a pressure of 0.05 MPa, a bubble up to 5 mm in size is formed with a rising speed of 0.3 m/s. When the cross-section is increased to a larger size, bubbles, regardless of the increase or decrease in pressure, are formed with much larger diameters, and the speed of their ascent gradually decreases and levels off to known values. At the same time, placing the bubble plumes at a distance of 20-70 mm from each other ensures the preservation of the size of the bubbles along the entire path of their ascent.

Для застосування зазначених шлейфів газу в розплаві металу із забезпеченням максимальної швидкості їх спливання, і як наслідок ефективної флотації, важливою умовою також було забезпечення по-перше їх максимально вертикального спливання, а по-друге, визначення необхідної та достатньої кількості площі щілин відносно об'єму розплаву. Шляхом експериментальних випробувань було встановлено, що найменша достатня площа контакту має становити не менше 2 95 від площі днища металургійної ємності для різних цілей флотації, при цьому при зменшенні площі, контактує з розплавом лише зовнішня поверхня бульбашкового потоку. Як найбільша площа контакту оптимальною була визначена площа 50 95, при збільшенні якої шлейфи починають перетинатись і бульбашки взаємопоглинаються.For the application of the specified gas plumes in molten metal with the provision of the maximum speed of their floating, and as a result of effective flotation, an important condition was also ensuring, firstly, their maximum vertical floating, and secondly, determining the necessary and sufficient number of the area of the cracks relative to the volume melt Through experimental tests, it was established that the smallest sufficient contact area should be at least 2 95 of the area of the bottom of the metallurgical container for various flotation purposes, and when the area is reduced, only the outer surface of the bubbling flow is in contact with the melt. As the largest contact area, the area 50 95 was determined to be optimal, when the area increases, the plumes begin to cross and the bubbles are mutually absorbed.

При цьому забезпечення горизонтального розташування робочої поверхні відносно розплаву та спрямовування шлейфів в поперечному напрямку до робочої поверхні, дозволила реалізувати максимально вертикальний підйом бульбашок.At the same time, ensuring the horizontal location of the working surface relative to the melt and directing the plumes in the transverse direction to the working surface allowed to realize the maximum vertical rise of bubbles.

Для реалізації зазначеної технології було розроблено продувний пристрій, схематично зображений на фіг. 2, який містить корпус 1, оснащений у нижній частині газорозподільним колектором 2 з вхідним патрубком 3, монолітно встановлений в корпусі 1 над колектором 2 модуль 4 з виконаними в ньому за одне ціле наскрізними вертикальними повздовжніми паралельними щілинними капілярами 5, які розташовані в поперечному напрямку відносно корпусу 1.To implement the specified technology, a blowing device was developed, schematically shown in fig. 2, which contains a housing 1, equipped in the lower part with a gas distribution manifold 2 with an inlet nozzle 3, monolithically installed in the housing 1 above the manifold 2, a module 4 with integrated vertical longitudinal parallel slit capillaries 5, which are located in the transverse direction relative to building 1.

Для можливості реалізації способу ширина кожного щілинного капіляра 5 має знаходитись в межах 50-180 мкм, а сумарна площа поздовжнього перерізу капілярів складати 0,008-5 95 від площі поздовжнього перерізу модуля 4.For the possibility of implementing the method, the width of each slit capillary 5 should be within 50-180 μm, and the total area of the longitudinal section of the capillaries should be 0.008-5 95 of the area of the longitudinal section of the module 4.

Для виготовлення щілинних капілярів за одне ціле з робочою частиною продувного пристрою формують фасонні елементи з термопластичного полімеру, наприклад поліпропілену, за розміром, відповідним заданому розміру щілин, які розміщують в формі на необхідній відстані, в форму заливають жароміцний бетон та після застигання спікають. В процесі спікання полімер вигорає під дією надвисоких температур, утворюючи однорідні за формою та розташуванням щілини, що запобігає їх закупорюванню або вигоранню і які не піддаються швидкому зносу при експлуатації. Після чого модуль стикують з газорозподільним колектором та також заливають жароміцним бетоном, який утворює монолітний корпус навколо робочої частини. При цьому лінійні параметри продувного пристрою можуть варіюватись в залежності від потреб та залежать від типу металургійної ємності і виду футеровки. Описана конструкція бо проста в виготовленні та обслуговуванні і може бути легко замінена при виробленні ресурсу.For the production of slotted capillaries, shaped elements are formed from a thermoplastic polymer, for example polypropylene, in a single unit with the working part of the blowing device, according to the size corresponding to the specified size of the slots, which are placed in the mold at the required distance, heat-resistant concrete is poured into the mold and after solidification, it is sintered. In the process of sintering, the polymer burns out under the influence of extremely high temperatures, forming gaps that are homogeneous in shape and location, which prevents them from clogging or burning out and that are not subject to rapid wear during operation. After that, the module is connected to the gas distribution manifold and also filled with heat-resistant concrete, which forms a monolithic body around the working part. At the same time, the linear parameters of the blowing device can vary depending on the needs and depend on the type of metallurgical container and the type of lining. The described design is easy to manufacture and maintain and can be easily replaced during resource production.

При цьому лінійні параметри продувного пристрою залежать від типу ковша і виду футеровки. Заявлена конструкція проста в обслуговуванні і може бути легко замінена при виробленні ресурсу пристрою.At the same time, the linear parameters of the blowing device depend on the type of bucket and the type of lining. The proposed design is easy to maintain and can be easily replaced when the resource of the device is produced.

Приклад 1.Example 1.

Випробування запропонованого способу за допомогою заявленого пристрою було проведено в сталерозливному ковші і в агрегаті "ківш-піч" для аргонової продувки з метою рафінування, дегазації та гомогенізації розплаву при виплавці сталі.Testing of the proposed method using the claimed device was carried out in a steel pouring ladle and in the "ladle-furnace" unit for argon purging for the purpose of refining, degassing and homogenization of the melt during steelmaking.

Випробування показали, що час аргонової продувки із застосуванням зазначених продувних блоків при умові забезпечення площі контакту робочої частини продувного пристрою з розплавом металу в межах 2-50 905, скорочується на 10-20 95 в порівнянні зі стандартною продувкою через щілинні продувні пробки або моноблоки з ширшими капілярами. Застосування заявленої технології та пристрою за відсутності закупорювання капілярів, також дозволило уникнути витрат на використання кисневого спису для очищення продувних елементів після розливання металу з ковшу.The tests showed that the time of argon purging with the use of the specified purging blocks, provided that the contact area of the working part of the purging device with the molten metal is within 2-50 905, is reduced by 10-20 95 in comparison with standard purging through slotted purging plugs or monoblocks with wider capillaries The application of the claimed technology and device in the absence of capillary clogging also allowed avoiding the costs of using an oxygen spear to clean the blowing elements after spilling metal from the ladle.

Дослідно-промислові застосування показали, що дана технологія дозволяє знизити в два рази час знаходження ковша на вакууматорі та значно знизити енерговитрати, скоротити витрати газу і, як наслідок, собівартість сталі, що виплавляється.Research and industrial applications have shown that this technology makes it possible to halve the time the ladle remains on the vacuum cleaner and significantly reduce energy costs, reduce gas consumption and, as a result, the cost of molten steel.

Приклад 2.Example 2.

Випробування запропонованого способу було проведено в дуговій електроплавильній печі.Testing of the proposed method was carried out in an electric arc melting furnace.

Для забезпечення високих екологічних вимог сучасні електроплавильній печі обладнуються системами відведення та очищення газів, що відводяться, потужність яких становить до 15- 20 9о загальних витрат енергії на виплавку сталі в печі.In order to ensure high environmental requirements, modern electric melting furnaces are equipped with exhaust gas removal and purification systems, the capacity of which is up to 15-20 9o of the total energy consumption for steel melting in the furnace.

Установка заявлених блоків в нижній частини печі в районі распара електродів дозволила забезпечити перекриття шлейфами газу зони горіння дуги від надходження повітря, що запобігло горінню заліза і утворенню оксидів азоту. При цьому, при застосуванні способу продувки була відмічена безперервна подача холодних нижніх обсягів розплаву безпосередньо в гарячу зону і відведення перегрітого розплаву на більш холодну периферію, що запобігає перегріванню і випаровуванню заліза. Результати роботи дугових печей з використанням заявленої корисної моделі показали значне зменшення викидів бурого диму і скороченняThe installation of the declared blocks in the lower part of the furnace in the area of the electrode spar allowed to ensure that the arc combustion zone was blocked by gas plumes from air ingress, which prevented the burning of iron and the formation of nitrogen oxides. At the same time, when applying the purging method, it was noted the continuous supply of cold lower volumes of melt directly into the hot zone and the removal of superheated melt to the colder periphery, which prevents overheating and evaporation of iron. The results of the operation of arc furnaces using the declared useful model showed a significant reduction in brown smoke emissions and a reduction

Зо тривалості плавок не менше ніж на 10-20 95 з відповідним скороченням собівартості продукції.From the duration of swimming trunks, not less than 10-20 95 with a corresponding reduction in the cost of production.

Таким чином, за допомогою заявленого способу, можливо реалізувати обробляння рідкого металу газовим середовищем в дрібнобульбашковому режимі паралельними струменями, що дозволяє при скороченні використання газової суміші досягти високих гомогенізаційних процесів по всьому об'єму розплаву і значно підвищити якість одержуваного металу.Thus, with the help of the claimed method, it is possible to implement the processing of liquid metal with a gaseous medium in the fine-bubble mode with parallel jets, which allows, while reducing the use of the gas mixture, to achieve high homogenization processes throughout the volume of the melt and significantly improve the quality of the obtained metal.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of blowing liquid metal in a metallurgical container, which includes the introduction of a gaseous medium under pressure through the refractory channels of the working part of the blowing device installed in the lining of the bottom of the metallurgical container, and the formation of bubble jets in the molten metal, which is characterized by the fact that at least two parallel bubbles are formed a jet with a bubble diameter of 1-5 mm at a distance of 20-70 mm from each other at the border of contact with the molten metal, the formed jets are directed from the transverse plane of the blowing device into the molten metal at a right angle from the working part with the help of refractory channels, which are slotted capillaries with a width of 50-180 μm, made in one piece with the working part of the blowing device, while the contact area of the working part of the blowing device with the molten metal is at most 2-50 95 from the area of the bottom of the metallurgical container, and the total area of the longitudinal section of the slotted capillaries is 0.008 -5 95 from the area of the longitudinal cross cut of the working part of the blowing device.

2. The purging method according to claim 1, which differs in that the gas medium input pressure is 0.05-0.25 MPa.

3. The purging method according to claim 1, which differs in that argon is used as a gas medium.

4. The purging method according to claim 1, which differs in that nitrogen is used as a gas medium.

5. The purging method according to claim 1, which differs in that oxygen or an oxygen-containing gas mixture is used as a gas medium.

b. The purging method according to claim 1, which differs in that dispersed-structured ferroalloys and deoxidizers with a fraction size of up to 10 microns are added to the gas medium.

o U Na NIS UNN DAM IN NO KON HE NN NI NN :-ykh yan nin PK Fefelny u NAU rez : NE N ri NN RR : g: ria N i SHY gy Koru ; ny : pr і In: NISHENU EN : | y : Z Y YN YN NN i Her 1 N ny h i lyny NYM NN fev vnoi : : utri i і NN : і : N HNN 1 N і NI N IZ y : : NI NN U 1 10021 EE: ny NU ka NE NE MAN in» CHEN ZA UNN NN MY o Z UA ZA A 10.10: ka I pi Kosti yi fot about them : - : Н NN i TE : : : - : : Ph N In ny PN N EN SHY : pr ! : 5-3 skh NIMY N ni "IN i N SHE IN 04 : yana DE NN in V Z pane v uh E : і і ИН N і EN N і і ten : і tuya NK ny: і 1 : о вк ИЗ : GSHNSHU 100 B invisknovu ED i 1 shu VO rom MAMO. Vovna, 10020010 : NI SHU NI N i TL: tr

: 1.3 DNU NYM 1014 , WE NI NKU NU her: NYM N ni 1: NI NI : NI them NINI N ni 1: 100104 Y i n i n i Z na Ne i ZI NN I roya NI N i NE SHI N i KO: r yi - : oi yi claim 1 ih YN a kdd for H tsEchechya N : yi nn m NI i YN yi EN V N ih yi y : yi yi NU 1:10 : yi 1. : N yi a akanin p o y v P M MU Z i V You PO VN i : : TI NAMES : N ZM : N 1 N i i ny NN IN 10 : 4 i NO V AN NO ON I MN a i p Z I : ze : : 5 NU NIM N and GO: And Oh! и и ОХ ро 1021 1 : N и : pt of otv nin pom ny a Z NE Z y Z ttrot y Kk: n NO MEN 1 N yi Ii n : NU DOD erf is not nn nn nn nn y in -h nku fnuy E 7? Su 7! 7th? Mk NN i i NN NN NN ni ME BUS I : ni i NIM N i r: : NI i N : 1 i 1 Ko: 0: i r N N i

4. : ke An NN Na CHON PO p A U pe PN SHNNKU : : H 5: NI N i e EN : N : E : V Okh NISHA : і ENN : : і dp - : N NI 11 NISHU EN : N і t B g z I i 7 - Z E b 1.7.shD.545 878 9pypyIyny Diameter, mm y B: ik ik: V | Z "U she ema schem Km Z V Z 7 Vk Z mi y: Z V Z ee : y i ; cha he a: Ba zh y i: s SHY: ey 8 gy ra Х V Z shk Z ko, y -- х 5 u S y Z ry m s h, х V u m ee e s o i Y ra ov ki Z i Z ee Z zh sa IY ry Z V U hy: m Y 8 ksh nai r i I V 5 che I : I Y tse cha y ke V: 5. V kA Ky Z V she V I Z K. y h y V V I ne ch o ha oo z: vi: ne t, Y s x 5. X pk, I, В у З и оо З Я ве ШИ: - З й - Ку У В з "В ще M: Я: ка у ШЭ: nn, З: ny я ne Я: И 8 мк дяжнит х: ve de sia o: ZE Z oo ---tt "7 ra Kk Z zi u ee still V i 8 M om h r or OGk, y r", ky KK u 5 zh Ki S still U V zav, I that hmm u, K u Z Sha SYA KY Sya HU r vish "Z and her. r I Z j o, i Kk et oh i i I Z nya i Z V v sche che: V I Z ne ka koh Z z she B: V I Z sche ra i r E z: esche: "Eh vh a che m U ev I U K 5 TU i he 1 dyan y I not » V I 8 zu Z M; -- y i zh : V I : ve Pr oy : still SHE i V y V ek Ka MK | I VO, a», "She f V y 8 ky is shie a I Yuna Za nya i Z tia V s ak A "y 6 nii i 7 i ppplllttyuiya i x xx sa i i 4 yuyu X ; In Ka xx r ra shk ya p ra U wrote ly ra s Ko shi ly nn y a Ku y Ko Y Ka k Sa Y i Y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y yy counties mine B - NN ) ;:; ..:.:.!.!.!.!))))()):):!!!!))88));::!:)8:Ж-8)8:ШШ: : Ш : 2082 (2: 70: 2. /5ШЗ2ЖКИМБЩМЙ.Й 88:88:88: