RU97110068A

RU97110068A - Способ продувки сверху кислородсодержащего газа через расплав металла и трубка для ввода кислорода при обработке жидкого расплава металла

Info

Publication number: RU97110068A
Application number: RU97110068/02A
Authority: RU
Inventors: Шелер Хорст-Дитер; Мейер Ульрих; А.М. Сизов
Original assignee: Маннесманн Аг
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1999-07-10

Claims

1. Способ продувки сверху кислородсодержащего газа через расплав металла, находящийся в металлургической емкости, в частности, через расплав металла, находящийся в вакууме в RH - металлургической емкости, отличающийся тем, что
а) кислород или обогащенный кислородом газ подают кольцеобразно через трубку для ввода кислорода, направленную к расплаву,
б) после заданного участка кольцеобразный поток газа расширяют до сплошного потока с круговым поперечным сечением,
в) при дальнейшем перемещении газовый поток в своей внешней зоне наталкивается на препятствие, выполненное в виде кольцеобразного экрана,
г) поток газа, натолкнувшийся на препятствие, течет обратно, попадая в поток газа, проходящий в направлении к расплаву и возбуждая в нем колебания,
д) поток газа с возбужденными колебаниями, проходящий через отверстие кольцеобразного препятствия, протекает через критическое поперечное сечение выходного отверстия трубки для ввода кислорода, имеющего форму Лаваля, и выходит из него со сверхзвуковой скоростью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания фокального пламени в свободной полости металлургической емкости
е) одновременно с транспортировкой кислорода или кислородсодержащего основного потока газа к выходному отверстию трубки для ввода кислорода, имеющему форму Лаваля, одновременно подводят горючий газ,
ж) горючий газ в зоне выходного отверстия трубки для ввода кислорода делят на несколько сопел,
з) в горючем газе в соплах возбуждают колебания,
и) горючий газ, движущийся отдельными потоками, пропускают через сопла на внутренней стенке выходного отверстия трубки для ввода кислорода, имеющего форму Лаваля, под углом к средней оси трубки для ввода кислорода,
к) пульсирующие отдельные потоки горючего газа смешивают внутри трубки для ввода кислорода с выходным отверстием в форме Лаваля с пульсирующим кислородом или потоком кислородсодержащего газа и
л) смесь горючего газа с кислородом выходит из выходного отверстия трубки для подвода кислорода, имеющего форму Лаваля, со сверхзвуковой скоростью.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что частоту пульсаций кислорода или кислородсодержащего газа регулируют от f = 60-900 Гц при и амплитуде давления в критическом прохождении в пределах р = 3-11 бар при количестве Q = 200-3000 Нм³/ч.

4. Способ по пп.3 и 2, отличающийся тем, что частоту пульсаций горючего газа регулируют в пределах f = 60-900 Гц при давлении р = 4-20 бар.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве горючего газа подают природный газ.

6. Способ по одному из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что для продувки кислородсодержащего газа, обогащенного твердыми веществами, через расплав металла, находящийся в металлургической емкости,
а) кислород или обогащенный кислородом газ подают кольцеобразно через трубку для ввода кислорода, направленную к расплаву,
в) перед достижением критического диаметра выходного отверстия трубки для ввода кислорода, имеющего форму Лаваля, кольцеобразный поток газа в своей внешней зоне наталкивается на препятствие, выполненное в виде кольцевого экрана,
г) поток газа, натолкнувшийся на кольцеобразное препятствие, течет обратно, при этом вступая в остаточный круговой поток, проходящий в направлении расплава, и возбуждает в нем пульсацию,
д) пульсирующий круговой поток протекает, сохраняя свою кольцеобразную форму, минуя препятствие через критическое поперечное сечение выходного отверстия трубки для ввода кислорода,
е) одновременно при транспортировке кислорода или кислородсодержащего газа, коаксиально к нему, к выходному отверстию трубки для ввода кислорода подводят мелкозернистое твердое вещество, перемещаемое транспортирующим газом,
ж) движущийся со сверхзвуковой скоростью кольцеобразный основной поток кислорода или кислородсодержащего газа захватывает медленнее протекающую смесь газа и твердого вещества и смешивается с ней,
з) смесь из кислорода, транспортирующего газа и твердого вещества, пульсируя, выходит из выходного отверстия трубки для ввода кислорода со сверхзвуковой скоростью.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что подводят твердое вещество с зернистостью от 0,1 до 0,3 мм при пропускной способности от М = 60-250 кг/мин.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что подводят металлическое или графитсодержащее твердое вещество, в частности Fe₂O₃, Аl или С.

9. Трубка для ввода кислорода при обработке жидкого расплава металла, находящегося в металлургических емкостях, в частности стали, находящейся в вакуумированных, RН-емкостях, которые снабжены в головной части на внутренней направляющей трубке, трубкой для ввода кислорода с выходным отверстием, имеющим форму Лаваля, и имеют по всей своей длине охлаждающую оболочку, а на стороне конца подключены к станции, снабжающей кислородом и хладагентом для выполнения способа по п.1, отличающаяся тем, что на кислородподводящей трубке (11) закреплено отражательное кольцо (13) на расстоянии (1_в) в направлении протекания газа перед сужением (критический диаметр 14), причем 1_в = 0,7-0,9 • D_s, где D_s - диаметр в свету кислородоподводящей трубки (11) и что на конце кислородоподводящей трубки (11) закреплена коаксиально проходящая трубка (41), которая оканчивается перед отражательным кольцом (13) на расстоянии 1_р = 0,1 до 0,3 • D_s в направлении прохождения газа.

10. Трубка для ввода кислорода по п.9, отличающаяся тем, что отражательное кольцо (13) ниже по ходу потока снабжено выходным отверстием, имеющим форму Лаваля, аналогично выполнению (15).

11. Трубка для ввода кислорода по п.9, отличающаяся тем, что сужение (14) имеет элементы (16), с помощью которого регулируется критический диаметр (D_k).

12. Трубка для ввода кислорода, отличающаяся тем, что регулирующие элементы 16 имеют расположенные на одном конце перекидные рычаги.

13. Трубка для ввода кислорода для проведения способа по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в выходном отверстии трубки для ввода кислорода, имеющем форму Лаваля, расположены сопла, которые подсоединены к питающим трубопроводам, имеющие по всей своей длине охлаждающую оболочку, а также соединены на конце со станцией снабжения кислородом, хладагентом и горючим газом, на кислородподводящей трубке (11) закреплено отражательное кольцо (13) на расстоянии 1_в в направлении протекания газа перед сужением (критический диаметр 14), причем 1_в = 0,7-0,9 • D_s, где D_s - диаметр в свету кислородоподводящей трубки (11), причем на конце кислородоподводящей трубки (11) закреплена коаксиально проходящая трубка (41), которая оканчивается перед отражательным кольцом (13) на расстоянии 1_р = 0,1 - 0,3 • D_s в направлении прохождения газа, при этом по меньшей мере шесть сопел (34) в соответствующей горизонтальной плоскости разделены, по меньшей мере, на три группы, и первое сопло (34) находится на расстоянии от сужения (14), где 1_D > 1,4 • D_k, где D_k - критический диаметр, а сопла (34) выполнены в виде генераторов колебаний.

14. Трубка для ввода кислорода по п.13, отличающаяся тем, что количество n сопел (34) составляет n = 9-60.

15. Трубка для ввода кислорода по п.13, отличающаяся тем, что сопла (34) имеют длину L_c = 10-50 мм и диаметр D_D = 3-15 мм и что на стороне выходного отверстия предусмотрено расширение в виде уступа (35), служащее генератором колебаний с D_G/D_D = 1,1-2,0, где D_G - диаметр генератора и L_q/D_D = 0,3-1,8, где L_q - длина генератора.

16. Трубка для ввода кислорода по п.15, отличающаяся тем, что отверстия расположены под углом α₁ между средней осью сопла (34) и образующей поверхностью оболочки сопла Лаваля (17), причем α₁ = 10-30^o и последующие сопла (34) имеют в зависимости от своей последовательности плоский положительный угол α₁₁-α_n в виде показателя.

17. Трубка для ввода кислорода по п.13, отличающаяся тем, что подвод горючего газа к соплам (34) осуществляют через кольцевой зазор, образованный трубкой (31) для подвода горючего газа и кислородоподводящей трубкой (11).

18. Трубка для ввода кислорода по п.13, отличающаяся тем, что сопла (34) соединены со станцией снабжения горючим газом посредством трубопровода (32) для подачи горючего газа.

19. Трубка для ввода кислорода для осуществления способа по п.1 или 6, отличающаяся тем, что она имеет приспособление для транспортировки твердых веществ, включая станцию снабжения транспортирующим газом и твердым веществом, что на кислородподводящей трубке (11) закреплено отражательное кольцо (13) на расстоянии 1_в в направлении протекания газа перед сужением (критический диаметр 14), причем L_в = 0,7-0,9 • D_s, где D_s - диаметр в свету кислородоподводящей трубки (11), что на конце в кислородоподводящую трубку (11) вставляют на глубину проникновения коаксиально проходящую трубку (41) для подвода твердого вещества с возможностью регулируемого перемещения, что в головной части трубка (41) для подвода твердого вещества настолько входит в кислородоподводящую трубку (11), что она проходит ниже по потоку в направлении прохождения газа через отражательное кольцо (13) и сужение (критический диаметр) D_k на расстояние 1_k > 0,1 • D_s, где D_s - диаметр в свету кислородоподводящей трубки (11).

20. Трубка для ввода кислорода по п.18, отличающаяся тем, что трубка (41) для подвода твердого вещества так деформирована в зоне своего выходного отверстия, что при постоянной площади проходного сечения отношение деформированного периметра U_v к периметру R_R трубки составляет U_v/R_R = 1,1-1,3.

21. Трубка для ввода кислорода по п.19, отличающаяся тем, что линия по деформированному периметру U_v выполнена звездообразной.