КОВШ ДЛЯ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА МЕТАЛЛА ГАЗОМ
BUCKET FOR PURGING METAL MELT WITH GAS

Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной обработке жидкого металла в сталеразливочном ковше путем продувки его инертным газом.
Известен металлургический ковш [см. патент Украины, МПК С21С7/06, опубл 26.12.2011 бюл. 24.]., в котором путем создания полости между внутренней поверхностью кожуха и футеровкой, к которой присоединяют газопровод, достигается возможность отказаться от использования отдельного устройства - ресивера, для накопления газа. В предложенном ковше функцию ресивера выполняет полость, позволяющая создать накопитель любого объема и с любым нужным распределением по внутренней поверхности кожуха. Это обуславливает возможность равномерной продувки всей массы металла, а значит, выравнивание его температуры по всему объему. Очень важным в предлагаемом ковше является то, что при расположении полости в его нижней части газ находится постоянно при повышенной температуре, его объем увеличивается и в течение всего времени нахождения металла в ковше газ выходит через отверстия продувочного устройства. Это происходит даже при отключении подачи газа снаружи. Также выход газа усиливается при сливе металла из ковша за счет уменьшения ферростатического давления. Поставленная задача решается тем, что предложен металлургический ковш, состоящий из металлического кожуха, стенка и днище которого оснащены футеровкой, внутри которого расположено продувочное устройство, связанное с системой подачи газа, состоящего из внешнего источника газа, газопровода и накопителя газа и оборудованная запорным устройством, в котором согласно полезной модели система подачи газа по меньшей мере частично расположена внутри ковша между внутренней поверхностью кожуха и футеровкой и по меньшей мере часть которой сформирована внутренней поверхностью кожуха. Основным недостатком данного ковша является тот факт, что накопитель газа - ресивер расположен в футеровке ковша, что приводит к уменьшению её толщины и нарушению тепловой работы ковша, что является недопустимым нарушением безопасной работы ковша. Во-первых - теплопотери, а во-вторых повышенный риск прорыва расплава. Таким образом, использование такого ковша теряет смысл.
Известен металлургический ковш, внутри которого размещено продувочное устройство, связанное с системой подачи газа, оборудованной запорным устройством. На внешней стороне ковша для поддержания избыточного давления установлен ресивер, связанный с продувочным устройством, а на входе газовой системы установлено запорное устройство [см. патент Украины №18703, МПК С21С7/06, опубл. 15.11.2006], (выбран в качестве прототипа). Система работает следующим образом: при подаче газа в расплав под продувочным устройством создают давление выше ферростатического, благодаря чему газ проходит через капилляры и попадает в расплав. После окончания продувки, благодаря запорному устройству, в системе остается давление, равное ферростатическому. По мере слива металла из ковша, ферростатическое давление снижается и газ, проходя через капилляры, продувает их. Таким образом, капилляры продувочного устройства постоянно продуваются, предотвращая проникновение расплава в капилляры. Недостатком данного ковша является тот факт, что накопитель газа - ресивер, расположенный на внешней стороне ковша, а это приводит к увеличению габаритных размеров. В крупнотоннажных сталеразливных ковшах (свыше 120 т), которые оборудованы продувочными устройствами, например, продувочными блоками, состоящими из секций, того количества газа, находящегося в ресивере, недостаточно для эффективной работы всех капилляров, особенно в условиях снижения ферростатического давления. Кроме того, нужно отметить, что сталеразливные ковши из-за большой массы инертны. Поэтому при малейшей неосторожности или халатности крановщика при установке ковша может произойти поломка или разрушение навесного оборудования, например, трубопроводов, подводящих газ к продувочному устройству. И если замена трубы не вызывает технологических задержек, для ремонта ресивера необходимо время и замена под плавку исправного ковша. Немаловажным обстоятельством является то, что для ремонта ковшей предусмотрен стенд, который расположен в колодце. Размеры колодца ограничены габаритами ковша, поэтому нарушение этих габаритов чревато серьёзными технологическими проблемами.
В основу изобретения поставлена задача создания металлургического ковша, в котором ресивер системы подачи газа размещен с наружной стороны ковша без нарушения его габаритов.
Технический результат - оборудование сталеразливочного ковша наружным ресивером без нарушения его габаритов, а также упрощение и повышение надежности системы подачи газа.
Технический результат достигается тем, что ковш для продувки расплава металла газом состоит из металлического кожуха, стенка и днища которого оснащены футеровкой, внутри кожуха расположено продувочное устройство, связанное с ресивером, установленным на внешней стороне ковша, при этом ресивер выполнен в полости, образованной внешней стенкой корпуса, ребрами жесткости цапфового пояса и перегородкой и соединен с продувочным блоком с помощью трубопровода.
Поставленная цель достигается, благодарю тому что, ковш оборудован ресивером, расположенным в свободном пространстве между элементами цапфового пояса и кольцевой перегородкой и снабжён подводящим штуцером с обратным клапаном.
Изобретение иллюстрируется чертежами:
Фиг.1 - общий вид сталеразливочного ковша в разрезе;
Фиг.2 - вид сталеразливочного ковша сверху.
Сталеразливочный ковш включает кожух 1, стенка и днища которого оснащены футеровкой 2. На внешней стороне кожуха 1 выполнены элементы цапфового пояса, включающие кольцевые верхнее и нижнее ребра жесткости 3, две цапфовые коробки 4, расположенные диаметрально и соединенные с цапфами 5. Между верхним и нижним ребрами жёсткости 3 цапфового пояса выполнена кольцевая перегородка 6. Ресивер 7 образован в свободном пространстве между элементами цапфового пояса и кольцевой перегородкой 6, и конструктивно состоит из двух полостей, разделенных цапфовыми коробками 4. Указанные полости ресивера 7 соединены через цапфовые коробки 4 патрубком 8. Ресивер 7 снабжен подводящим штуцером 9 для подачи газа с обратным клапаном 10. В донной части кожуха 1 выполнен продувочный блок с коллектором 11, снабженным продувочными секциями 12 с капиллярами для прохождения газа и соединенным трубопроводом 13 с ресивером 7.
Устройство работает следующим образом:
Газ из ресивера 7 поступает в распределительный коллектор 11 по трубопроводу 13, в коллекторе 11 газ равномерно распределяется по продувочным секциям 12 и по капиллярам поступает в расплав. Движение газа в обратную сторону невозможно благодаря обратному клапану 10, что позволяет сохранить давление газа в ресивере 7 и производить продувку при разливке расплава.
Пример осуществления изобретения
2
3
3
3
Сталеразливочный ковш емкостью 160 т имеет высоту наливки жидкого металла 3,3 м, диаметр в районе цапф порядка 3,5м, между цапфовыми поясами установлена кольцевая перегородка, разделённая цапфами на две половины, соединённые патрубком диаметром 1,5”. Площадь поперечного сечения ресивера составляет 0,3 м, общий объём ресивера составляет около 2.5 м. При высоте налива ковша 3 м, ферростатическое давление расплава составит 2,16 атм. Объём газа состоит из объёма коллектора и ресивера и составит 2,57м. С учетом давления 2,16 атм общий объем газа составит около 5,55 м. Избыток этого объёма газа поступает в расплав. При времени разливки 40минут расход газа на продувку составит около 140л/мин. При этом режим продувки ламинарный, мелкопузырьковый, при котором максимально развит процесс флотации мелких неметаллических включений.
По окончании продувки устанавливается равновесие между ферростатическим давлением расплава и давлением газа. С началом разливки ферростатическое давление снижается, газ выдавливается из объёма ресивера и поступает в расплав в течение всей разливки. По окончании разливки, остатки газа продувают капилляры, предотвращая их зашлаковывание и заметалливание.
Преимущества изобретения
Размещение ресивера в полости между существующими ребрами жесткости цапфового пояса ковша и дополнительной перегородкой позволяет, не увеличивая габаритов ковша, обеспечить подвод газа в достаточном количестве к продувочному блоку. При этом ресивер, снабженный обратным клапаном на входе газового потока, позволяет обеспечить эффективную продувку капилляров после разлива металла и тем самым увеличить срок службы продувочных секций.