ПЛАВИЛЬНО-РАФИНИРОВОЧНЫЙ АГРЕГАТ

Предлагаемое устройство относится к области металлургии.
Из уровня техники известны конструкции агрегатов для производства металлопродукции, служащие для последовательного плавления, рафинирования и разливки металлов в одном объеме (камере). Известны также агрегаты, служащие по отдельности для расплавления, рафинирования и разливки [1].
Достоинством первых является низкая потеря тепла. Недостатками первых являются разброс качественных показателей продукта при каждой садочной плавке, быстрый износ футеровки вследствие применения кислых и щелочных флюсов во время рафинирования, а также нестабильность температурного режима в зависимости от фазы процесса. Недостатками отдельно расположенных последовательных агрегатов являются большие потери тепла при передаче металла из одного агрегата в другой, и возможность окисления металла. Эти недостатки частично устранены при создании комплексов, содержащих последовательно и близко расположенные агрегаты [2].
Дополнительная экономия энергозатрат достигается размещением отдельных устройств различного функционального назначения в одном теплоизолированном корпусе, разделенным перегородками [3].
Наиболее близко по совокупности признаков к предлагаемому устройству техническое решение, выбранное в качестве прототипа [4].
Известное устройство включает плавильную, рафинировочную и раздаточную секции, расположенные на одном уровне и снабженные единым подвижным теплоизолированным корпусом. Крышки рафинировочной и раздаточной секции выполнены прилегающими к секциям герметично, металлопроводы выполнены внутри разделяющих секции стенок в виде последовательно расположенных нижнего горизонтального, вертикального и верхнего горизонтального участков, причем нижний горизонтальный участок металлопровода соединяет предыдущую секцию с вертикальным участком металлопровода, а верхний горизонтальный участок металлопровода соединяет вертикальный участок с последующей секцией. Такое расположение участков позволяет надежно герметизировать соседние секции и организовать в каждой из них свой шлаковый и газовый режим. Недостатком устройства является отсутствие возможности параллельного проведения необходимых химических реакций рафинирования металла.
Предлагаемое техническое устройство представляет собой плавильно-рафинировочный многосекционный агрегат непрерывного действия для обработки металлических расплавов. Агрегат содержит последовательно, как минимум: секцию предварительного подогрева и загрузки материала, секцию плавления, секцию окислительного рафинирования, секцию шлакоотвода, секцию предвосстановительного рафинирования, секцию восстановительного рафинирования, секцию выдачи готовой продукции со средством отвода металлического расплава с крышками (поз.Б), соединенные металлопроводами и снабженные средствами для ввода реагентов (фурмами), газо- и шлакоотвода, создания газовой среды, средствами поддержания температурного режима, выполненными в виде газовых горелок. Секции расположены горизонтально на одном уровне и снабжены единым подвижным футерованным изнутри корпусом. Межсекционные металлопроводы расположены в виде лабиринта относительно продольной оси печи с подъемом в каждой последующей секции относительно горизонтальной оси печи. Корпус снабжен средствами вертикального перемещения для изменения угла наклона конструкции относительно горизонта. На фиг.1 представлен вид сверху предлагаемого устройства, на фиг.2 представлен общий вид сбоку, фиг.3 - разрез одной из секций, фиг.4 - разрез секции шлакоотвода.
Агрегат работает следующим образом.
Через отверстие в стенке единого подвижного футерованного изнутри корпуса (поз.А) материал попадает в секцию предварительного подогрева и загрузки материала (поз.1), где за счет избытков тепла подогревается. Далее по наклонной футерованной течке (поз.2) материал поступает в секцию плавления (поз.3), снабженную газовой горелкой (поз.12), газоходом (поз.4). Через металлопровод (поз.5) в нижней части футеровки расплавленный материал стекает в секцию окислительного рафинирования (поз.6). Скорость движения сырья выбирается из необходимых параметров по готовому продукту и регулируется наклонным механизмом (поз.7). В секции окислительного рафинирования происходит реагентное связывание окисляющихся примесей в легкоплавкие соединения низкой, относительно основного компонента, плотности (шлакование). Образовавшийся шлак всплывает на поверхность и, по мере накопления, удаляется через переток в верхней части секции в секцию шлакоотвода (поз.8). Секция окислительного рафинирования снабжена газовой горелкой, газоходом, средствами ввода реагентов (фурмами) (поз.9), металлопроводами: в нижней части - из секции предварительного подогрева и загрузки материала, в нижней четверти - в секцию предвосстановительного рафинирования, в верхней части - переливом в секцию шлакоотвода.
Из секции окислительного рафинирования металл через переток попадает в секцию предвосстановительного рафинирования (поз.10), снабженную газовой горелкой, газоходом, средствами ввода реагентов (фурмами), в том числе водяного пара. Режим работы газовой горелки и системы подачи пара подбирается таким образом, чтобы максимально увеличить содержание оксида углерода (II) и водорода в газовом объеме секции. В секции происходит дополнительная очистка металла от примесей за счет образования летучих карбонилов металлов, восстановления неметаллических примесей в гидриды и частичное восстановление металла. Из секции предварительного рафинирования металл через предусмотренный металлопровод в средней части перегородки поступает в секцию восстановительного рафинирования (поз.11).
Секция восстановительного рафинирования, снабженная газовой горелкой, газоходом, средствами ввода реагентов (фурмами) для подачи природного газа, металлопроводами: в средней четверти - из секции предварительного рафинирования, в верхней четверти - в секцию выдачи готовой продукции. В секции восстановительного рафинирования происходит окончательное восстановление металла и удаление остаточных примесей подачей природного газа в объем материала. Из секции восстановления рафинированный металл через металлопровод в верхней части секции попадает в секцию выдачи готовой продукции со средством отвода металлического расплава.
Секция выдачи готовой продукции со средством отвода металлического расплава (поз.13), снабженная газовой горелкой, газоходом, средствами ввода реагентов (фурмами) для корректировки состава продукта, леткой (поз.14) в нижней части для непрерывного литья и аварийного слива, металлопроводом в верхней четверти - из секции восстановительного рафинирования.
Техническим результатом является возможность непрерывной плавки и рафинирования металлов, в том числе, с применением дополнительных газовых сред, управления временем обработки, температурными и газовыми режимами независимо в каждой секции при возможности передачи жидкого металла из секции в секцию без теплопотерь.
Источники информации
1. Металлургические печи / В.М. Миткалинный, В.А. Кривандин, В.А. Морозов и др. М.: Металлургия, 1987. 384 с.
2. Патент СССР N 1743360. Установка для непрерывного получения стали и способ непрерывного производства стали. МКИ C21B 13/14, заявл. 12.08.86, опубл. в БИ N 23, 1992
3. А.с. СССР N 1592342. Устройство для непрерывной обработки металла и шлака реагентами. МКИ C21C 1/00, БИ N 34, 1990.
4. Плавильно-рафинировочный агрегат (патент РФ №2132524). Опубликован 27.06.1999