ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ВАКУУМНЫЙ ДЕГАЗАТОР С ЗАПАЛЬНОЙ ГОРЕЛКОЙ
CIRCULATION VACUUM DEGASSER WITH PILOT BURNER

Область техники
Изобретение относится к циркуляционному вакуумному дегазатору, включающему в себя вакуумный резервуар с колпаком, подсоединяемым к вакуумному насосу, и с двумя погружными стаканами, погружаемыми в расплав соответствующего ковша, а также с помещенной в вакуумном резервуаре с возможностью перемещения продувочной фурмой, выполняющей комбинированную функцию устройства для продувки кислородом и горелки, причем к продувочной фурме присоединена запальная горелка.
Уровень техники
Применение вакуумной обработки как метода вторичной металлургии для обработки металла, в частности, стального расплава, путем кислородной продувки поверхности находящегося в вакуумном резервуаре расплава, постоянно совершенствуется в ходе последних десятилетий. Вакуумная обработка служит для того, чтобы значительно уменьшать остаточное содержание нежелательных примесных элементов в расплаве, достигать как можно более высокой степени чистоты расплава, а также как можно более точно задавать состав стали и улучшать гомогенность затвердевшей стали. В качестве вакуумной обработки для вакуумного обезуглероживания в числе прочих применяется так называемая циркуляционная дегазация, которую часто также называют методом RH-вакуумирования (Ruhrstahl-Heraeus). При этом способе, помимо прочего, газообразный кислород подается при помощи фурмы с водяным охлаждением на находящийся в вакуумном резервуаре расплав, причем в этом случае в вакууме протекают металлургические процессы, приводящие к улучшению качества обрабатываемой жидкой стали. Основной составной частью такой установки является вакуумный резервуар с колпаком, присоединенным к вакуумному насосу. Вакуумный резервуар посредством двух погружных стаканов погружается в жидкий расплав в ковше, причем после создания вакуума происходит циркуляция расплава из ковша, через один из погружных стаканов в вакуумный резервуар и через другой погружной стакан назад в расплав. Вакуумный резервуар необходимо разогревать каждый раз перед проведением обработки расплава, сохранять в подогретом состоянии в перерывах между циклами обработки и при необходимости очищать после окончания обработки. Чтобы иметь возможность как осуществлять при помощи фурмы дутье кислородом на расплав в вакуумном резервуаре, так и производить при помощи этой фурмы необходимый разогрев и подогревание вакуумного резервуара, в настоящее время используются, как правило, комбинированные продувочные фурмы, выполняющие функцию устройства продувки кислородом и функцию горелки, через которые возможны как выпуск горючего газа с поджиганием его в области сопла продувочной фурмы и получением пламени, так и дутье струей кислорода на расплав. Продувочная фурма расположена в вакуумном резервуаре подвижно в осевом направлении и при этом проведена в колпак через герметичный ввод. Как правило, такая комбинированная продувочная фурма оборудована встроенной запальной горелкой. Начиная с определенной производительности, такие комбинированные фурмы нельзя зажигать непосредственно, они должны зажигаться при помощи запальной горелки, которая после зажигания своего запального пламени и после обнаружения этого запального пламени разблокирует подачу горючего газа и кислорода в комбинированной продувочной фурме для зажигания основного пламени. В известных комбинированных продувочных фурмах эта запальная горелка выполнена непосредственно на конце комбинированной продувочной фурмы, в непосредственной близости от мест выхода газа и кислорода для основного пламени. Поэтому запальная горелка подвергается непосредственному воздействию окружающей ее среды, в которую вводится комбинированная продувочная фурма. При выполнении комбинированной фурмой функции кислородной продувки это приводит к тому, что на запальную горелку или внутрь нее могут попадать брызги стали и/или шлака. Это часто приводит к выходу из строя запальной горелки и тем самым к прекращению действия функции горелки комбинированной фурмы, которую в этом случае приходится чистить с временными затратами и/или заменять, что обходится весьма дорого с учетом соответствующей приостановки производства.
Обычный циркуляционный вакуумный дегазатор известен из патентного документа DE 60008959 Т2, а также из проспекта "Secondary metallurgy solutions" ("Решения для вторичной металлургии") фирмы Siemens VAI Metals Techologies GmbH.
Такие циркуляционные вакуумные дегазаторы, известные из этих источников, имеют показанные выше недостатки.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача создать такое решение, которое позволяет достичь более высокого коэффициента использования продувочных фурм в циркуляционном вакуумном дегазаторе.
Для циркуляционного вакуумного дегазатора того типа, который более подробно описан вначале, эта задача решена согласно изобретению посредством того, что запальная горелка расположена в запальной камере, в которой она приводится в различные положения относительно продувочной фурмы, в частности, путем перемещения продувочной фурмы.
Запальная горелка согласно изобретению располагается в запальной камере, которая предпочтительно выполнена вне собственно пространства для металлургической обработки вакуумного резервуара циркуляционного вакуумного дегазатора и сквозь которую перемещается комбинированная продувочная фурма. Таким образом, имеется возможность приводить запальную горелку в различные положения относительно продувочной фурмы, в частности, путем перемещения продувочной фурмы. Это позволяет располагать запальную горелку в пространстве, защищенном от воздействия среды внутри вакуумного резервуара и умеренно нагретом в сравнении с температурами, возникающими в пределах вакуумного резервуара, - в пространстве, где запальная горелка подвергается действию повышенной температуры только до зажигания основного пламени продувочной фурмы. Для этого продувочная фурма сначала приводится в положение зажигания внутри запальной камеры, в котором она помещена над запальной горелкой. Затем, после обнаружения запального пламени запальной горелки, система контроля пламени разблокирует подачу необходимого минимального потока горючего газа и приток кислорода в продувочную фурму для зажигания основного пламени продувочной фурмы с минимальной нагрузкой. Как только датчик распознает зажигание и горение основного пламени продувочной фурмы, запальное пламя запальной горелки выключается, и продувочная фурма опускается в свою рабочую область в пределах вакуумного резервуара. Затем в этом, опущенном вниз, рабочем положении приток горючего газа и кислорода увеличивается и устанавливается таким образом, что продувочная фурма эксплуатируется в функции горелки с номинальной или максимальной нагрузкой.
Вследствие того, что запальная горелка и продувочная фурма расположены и выполнены отдельно друг от друга, а также приводятся в различные положения относительно друг друга, удается избегать выхода из строя продувочной фурмы, а вместе с ней и установки, из-за брызг стали или шлаков, долетающих до запальной горелки. Благодаря этому повышается коэффициент использования продувочных фурм, а тем самым и установок в целом. Кроме того, время, необходимое для замены запальной горелки или фурмы, получается более коротким, так как для замены фурмы не требуется выводить из вакуумного резервуара встроенную в продувочную фурму запальную горелку, для чего в противном случае ее пришлось бы отсоединять при необходимости от подводящих линий газа и кислорода. С другой стороны, запальная горелка при ее выходе из строя заменяется без необходимости для этого двигать или выводить из вакуумного резервуара продувочную фурму. Наконец, менее значительными получаются расходы при изготовлении продувочной фурмы, так как в ней не нужно предусматривать запальную горелку и соответствующую ей систему охлаждения. Поскольку продувочная фурма больше не оснащена встроенной запальной горелкой, вследствие этого имеется возможность уменьшить диаметр фурмы, что влечет за собой уменьшенную потребность в охлаждающей воде и тем самым меньший расход эксплуатационных материалов. Кроме того, для поднимания и опускания продувочной фурмы требуется меньшая мощность привода, так как она в этом случае имеет также меньший вес.
Особенно целесообразную конструкцию запальной камеры представляет собой ее размещение наверху на колпаке вакуумного резервуара на стороне, противоположной внутреннему пространству вакуумного резервуара. Благодаря этому имеется возможность перемещать продувочную фурму, двигаемую в вакуумном резервуаре вертикально или перпендикулярно, в область запальной горелки без необходимости предпринимать для перемещения фурмы существенные изменения в обыкновенном механизме. Однако возможно также размещение запальной камеры на колпаке или на RH-вакууматоре или на вакуумном резервуаре. Поэтому изобретение предусматривает, что запальная камера выполнена на колпаке или на вакуумном резервуаре.
В особенно целесообразном варианте при этом предусматривается также герметичное место ввода продувочной фурмы внутрь вакуумного резервуара в области запальной камеры. Наконец, изобретение отличается также тем, что в запальной камере выполнено герметичное место ввода в нее продувочной фурмы.
Краткий комментарий к фигурам чертежей
Ниже изобретение более подробно разъяснено на примере с использованием чертежа. На нем показаны:
фиг.1 - разрез циркуляционного вакуумного дегазатора с запальной камерой в схематичном изображении; и
фиг.2 - фрагмент разреза запальной камеры с запальной горелкой в схематичном изображении.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан циркуляционный вакуумный дегазатор, в целом обозначенный цифрой 1. Он состоит из вакуумного резервуара 2 или RH-вакууматора, который в своей верхней части переходит в колпак 3, приводящий к вакуумному насосу. Кроме того, вакуумный корпус 2 оборудован двумя погружными стаканами 4, которые погружены в расплав 6, находящийся в ковше 5. Через один из погружных стаканов 4 расплав 6 из открытого ковша 5 поднимается внутрь вакуумного корпуса 2, а через другой погружной стакан 4 расплав 6 течет назад, снова в ковш 5. В вакуумном корпусе 2 расплав 6 в условиях разрежения подвергается металлургической обработке. В частности, в процессе вакуумного обезуглероживания расплав 6 подвергается воздействию потока кислорода, подаваемому продувочной фурмой 7. Под продувочной фурмой 7 подразумевается комбинированная продувочная фурма, которая оборудована для выполнения как функции кислородной продувки для подачи кислорода, так и функции горелки. Продувочная фурма 7 расположена в вакуумном корпусе 2 с возможностью перемещения в вертикальном направлении и проведена через герметичный ввод 8, который в большинстве случаев выполнен в виде надувного уплотнения. Снаружи, вне крышки или колпака 3, на его верхней стороне выполнена запальная камера 9, через которую в ее центре проходит продувочная фурма 7. На фиг.2 в разрезе изображен конец продувочной фурмы 7, причем остальные детали запальной камеры и штуцера колпака, выполненные по существу в форме цилиндра, показаны только по одну сторону от продольной оси 10. Однако они повторяются и на другой стороне, с продольной осью 10 в качестве оси зеркальной симметрии. В положении, представленном на фиг.2, продувочная фурма 7 вместе с отверстием ее устья находится внутри запальной камеры 9. В запальную камеру 9 выходит запальная горелка 11, запальным пламенем 12 которой зажигается смесь кислорода и горючего газа основного пламени, которая выходит из продувочной фурмы 7. При этом горючий газ подается через каналы 13 с выходными отверстиями 14, а кислород подводится центрально через отверстие 15 устья. После зажигания основного пламени продувочная фурма 7 проводится сквозь запальную камеру 9 вертикально вниз, во внутреннее пространство вакуумного резервуара 2, так что после этого там возможно увеличение основного пламени до полной или номинальной нагрузки, и выполнение им функции отдачи тепла. При выполнении продувочной фурмой 7 функции кислородной продувки из отверстия 15 ее устья не подается горючий газ, а выходит исключительно кислород, предназначенный для металлургической обработки расплава 6, и обдувает поверхность расплава 6 металла внутри вакуумного резервуара 2. В области своей внешней боковой стенки продувочная фурма 7 имеет обычные каналы 17 для охлаждающей воды. Благодаря вертикальной подвижности и возможности перемещения продувочной фурмы 7 в вакуумном резервуаре 2 и в запальной камере 9 запальная горелка 11 приводится в различные положения по отношению к продувочной фурме 7. Наряду с кольцеобразным уплотнением, образующим герметичный ввод 8, в запальной камере 9 выполнены также два скребковых сбрасывателя 16, прилегающих к наружной стенке продувочной фурмы 7.