питатель порошковых и пылевых материалов установки инжекционной обработки металлургических расплавов

Формула изобретения

Питатель порошковых и пылевых материалов установки инжекционной обработки металлургических расплавов, содержащий два бункера с устройствами для загрузки материалов и аэрационными камерами, камеру инжектирования материалов с запорно-регулирующим устройством, соединенную с аэрационными камерами бункеров, отличающийся тем, что аэрационные камеры бункеров соединены с камерой инжектирования боковыми загрузочными отверстиями, диаметр каждого бокового загрузочного отверстия составляет 0,05-0,10 диаметров камеры инжектирования, а объем аэрационной камеры каждого бункера равен 3,0-10,0 объемам камеры инжектирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к установкам инжекционной обработки металлургических расплавов порошковыми и пылевыми материалами (реагентами).

Известна конструкция устройства для пневматической подачи порошкообразного материала в металлургии (авторское свидетельство СССР №779213, МКИ ⁶ В 650 53/50, приоритет 26.12.1978). Устройство включает емкость для порошка (бункер) с загрузочным патрубком и аэрационным дном. Внутри емкости расположена разгрузочная труба с выводной воронкой и запорным элементом. Разгрузочная труба соединена с камерой ин-жектирования порошка в пневмотранспортный трубопровод.

Такая конструкция обеспечивает интенсивную выдачу порошка из бункера в пнев-мотранспортный трубопровод с концентрацией 80-120 кг на 1 м³ транспортирующего газа, однако не позволяет выдавать смесь порошков или пыли с регулированием ее состава.

Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: бункер с загрузочным устройством и аэрационным дном, камера инжектирования, соединенная с емкостью бункера, запорно-регулирующее устройство.

Известна также конструкция камерного питателя аэрационного типа для установок инжекционной обработки металлургических расплавов (чугуна, стали) порошковыми и пылевыми реагентами (материалами), которая обеспечивает выдачу материала из бункера в пневмотранспортный трубопровод для дальнейшего введения материала в расплав фурмой или другим продувочным устройством (Кузнецов Ю.М. Камерный питатель для процессов инжекционной металлургии (эксперимент, расчет, конструкция). - М.: "Интермет Инжиниринг", 2000, с.35).

Конструкция такого питателя состоит из бункера с загрузочным устройством, разгрузочной камеры с пористым (аэрационным) дном, внутри которой установлено запорно-регулирующее устройство с пневматическим приводом, соединенное с выводной трубой. Питатель обеспечивает регулируемую выдачу материалов через выводную трубу в пневмотранспортный трубопровод.

Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: бункер с загрузочным устройством и разгрузочной камерой с аэрационным дном, запорно-регулирующее устройство.

Указанный питатель, как и приведенный выше аналог, не обеспечивает выдачу смеси порошков или пыли с регулированием ее состава. Это является существенным недостатком при использовании таких устройств в системах инжектирования порошков (пыли) в металлургические расплавы, когда для обработки расплава необходимо использовать смесь порошков и корректировать состав смеси в процессе обработки расплава.

Как прототип выбрано устройство для подачи смеси порошковых и пылевых материалов в металлургические расплавы (Кузнецов Ю.М. Камерный питатель для процессов инжекционной металлургии (эксперимент, расчет, конструкция). М., "Интермет Инжиниринг", 2000, с.30-35). Устройство включает два параллельно установленных аэрационных питателя, которые подают компоненты смеси в продувочное устройство. Каждый аэрационный питатель имеет бункер с устройством загрузки материала и аэрационную камеру. В аэрационных камерах расположены запорно-смесительные устройства, присоединяемые к пневмотранспортным трубопроводам для подачи материалов в продувочное устройство.

Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: питатель порошковых и пылевых материалов установки инжекционной обработки металлургических расплавов, который содержит бункер с устройством для загрузки материалов в аэрационную камеру с запорно-смесительным устройством.

Недостатком прототипа является сложность управления работой питателями при их совместной работе, поскольку для обеспечения стабильного (беспульсационного) режима регулируемой подачи гомогенной смеси порошков или пыли в продувочное устройство питатели необходимо располагать на значительном расстоянии от продувочного устройства. При этом необходимо выполнение следующего условия - максимальное приращение давления в узле смешения порошков при подключении второго питателя не должно превышать 0,25 наименьшего из перепадов давления между питателем и узлом смешения. Кроме этого, при прекращении выдачи порошка одним из питателей расход транспортирующего газа в него нельзя прекращать, так как это приведет к изменению интенсивности выдачи порошка другим питателем и отрицательно повлияет на работу продувочного устройства (возможна закупорка его металлом).

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования питателя порошковых и пылевых материалов установки инжекционной обработки металлургических расплавов, в котором за счет конструктивных особенностей повышается стабильность режима регулированной подачи гомогенной смеси порошков или пыли в пневмотранспортный трубопровод без дополнительных затрат транспортирующего газа.

Поставленная задача решается тем, что в питателе порошковых и пылевых материалов установки инжекционной обработки металлургических расплавов, который включает два бункера с устройствами для загрузки материалов и аэрационными камерами, камеру инжектирования материалов с запорно-регулирующим устройством, соединенную с аэрационными камерами бункеров, в соответствии с изобретением аэрационные камеры бункеров соединены с камерой инжектирования боковыми загрузочными отверстиями, диаметр каждого бокового загрузочного отверстия составляет 0,05-0,10 диаметров камеры инжектирования, а объем аэрационной камеры каждого бункера равняется 3,0-10,0 объемов камеры инжектирования.

Использование в конструкции питателя двух бункеров позволяет получить смесь из материалов разной плотности и одновременно инжектировать их в пневмотранспортный трубопровод. Благодаря этому расход газа на транспортирование смеси в трубопроводе практически постоянный при разной интенсивности подачи каждого материала или даже при прекращении подачи. Это благоприятно сказывается на процессе обработки расплава порошковыми и пылевидными материалами (реагентами) благодаря тому, что перемешивание реагентов и расплава будет стабильным на протяжении всего процесса обработки.

Соотношение объемов аэрационных камер и камеры инжектирования материалов, которое равняется 3-10, установлено расчетом и зависит от степени подвижности материалов и интенсивности выдачи их питателем. Для легкоподвижных сыпучих материалов, в которых коэффициент внутреннего трения в движении не превышает 0,3, соотношение объемов камер должно составлять 0,1. Для малоподвижных и недостаточно сыпучих материалов, которые имеют коэффициент внутреннего трения и сцепления в движении более 0,3, необходимое соотношение объемов камер должно составлять 0,2-0,3. Несоблюдение этих условий приводит к нарушению стабильности поступления материала из аэрационной камеры в камеру инжектирования через боковое загрузочное отверстие,

Диапазон соотношения между диаметром бокового загрузочного отверстия и диаметром камеры инжектирования, который составляет 0,05-0,10, обеспечивает необходимую интенсивность выдачи материалов в пневмотранспортный трубопровод и точность их дозирования. Если диаметр бокового загрузочного отверстия будет меньшей 0,05 диаметра камеры, то возникает влияние отверстий друг на друга, то есть изменение интенсивности загрузки материала с одного отверстия влияет на интенсивность загрузки материала с другого отверстия, что приводит к снижению точности дозирования материалов в смеси. При диаметре бокового загрузочного отверстия больше 0,10 диаметра камеры нарушается стабильность инжектирования смеси материалов транспортирующим газом из камеры в пневмотранспортный трубопровод. При этом выдача смеси из инжекционной камеры в пневмотранспортный трубопровод и ее дальнейшее движение приобретают пульсирующий характер, который приводит к залеганию материала в трубопроводе и его закупориванию.

Ниже приводится подробное описание питателя порошковых и пылевых материалов установки инжекционной обработки металлургических расплавов со ссылками на чертежи, на которых показаны:

Фиг.1 - схематическое изображение питателя, общий вид.

Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Питатель включает два бункера 1 для порошковых и пылевых материалов, снабженных устройствами для пневматической загрузки 2 и аэрационными камерами 3 с газораспределительными решетками 4, которые соединены с источником аэрационного газа (не показан). Питатель также включает камеру инжектирования материалов 5, внутри которой расположен запорно-регулирующий элемент 6, соединенный с источником транспортирующего газа (не показан), выводной патрубок 7, соединенный с пневмотранспортным трубопроводом 8. Аэрационные камеры 3 бункеров 1 соединены с камерой инжектирования материалов 5 боковыми загрузочными отверстиями 9, которые перекрываются поворотом запорно-регулирующего элемента 6. Объем аэрационной камеры 3 составляет 3-10 объемов камеры инжектирования 5, а диаметр бокового загрузочного отверстия d составляет 0,05-0,10 диаметра камеры инжектирования D. Для подачи газа в газораспределительные решетки 4 и в камеру инжектирования 5 на подающих трубопроводах установлены клапаны 10 и 11. Для уплотнения бункеров 1 на их загрузочных устройствах 2 установлены отсечной 13 и разгрузочный 14 клапаны, а для контроля давления газа - датчики давления 12.

Питатель работает следующим образом. После загрузки бункеров 1 порошковыми или пылевыми материалами на загрузочных устройствах 2 закрывают отсечные 13 и разгрузочные 14 клапаны, после чего открывают клапаны 10 и подают газ в газораспределительные решетки 4 для аэрации материалов в камерах 3 бункеров 1. Клапан 11, через который подают транспортирующий газ в камеру инжектирования порошков 5, в это время закрыт, а боковые загрузочные отверстия 9 перекрыты запорно-регулирующим элементом 6. После достижения заданного давления газа в бункерах 1 (контроль давления осуществляется датчиками давления 12) открывают клапан 11 и в камеру инжектирования 5 подают транспортирующий газ. После этого поворотом (с помощью ручки или специального привода) запорно-регулирующего элемента 6 отрывают боковые загрузочные отверстия 9, через которые аэрированные материалы поступают в камеру инжектирования 5 и нагнетаются транспортирующим газом в выводной патрубок 7 и дальше в пневмотранспортный трубопровод 8. Интенсивность поступления материалов через боковые загрузочные отверстия 9 в камеру инжектирования 5 регулируют расходом газа, который подается в газораспределительные решетки 4 аэрационных камер 3 при постоянном расходе транспортирующего газа. Поскольку расход газа на аэрацию материалов незначительный и составляет всего 3-5% от расхода газа на транспортирование материалов в трубопроводе 8, то подача материалов с разной интенсивностью из бункеров 1 к продувочному устройству (не показано), которое вводит материалы в расплав, осуществляется практически при постоянном расходе газа. Отключение питателя осуществляют таким образом. Закрывают клапаны 10 и прекращают подачу газа на аэрацию материалов в бункерах 1. Поворотом запорно-регулирующего элемента 6 перекрывают боковые загрузочные отверстия 9 камеры инжектирования 5. После продувки пневмотранспортного трубопровода 8 транспортирующим газом закрывают клапан 11, а открытием разгрузочных клапанов 14 сбрасывают давление газа в бункерах 1.

Промышленные испытания питателя такой конструкции показали, что он обеспечивает стабильную и регулируемую подачу двухкомпонентной смеси из порошковой серы и пылевой соды, которая применялась в технологии извлечения меди из расплава чугуна. При массовом расходе смеси до 10 кг/мин диапазон регулирования компонентов в смеси составлял 0-10. При этом расход газа (аргона) на аэрацию материалов составлял 0,01-0,05 кг/мин, а на их транспортировку - 0,25-1,00 кг/мин. Несмотря на высокую интенсивность введения смеси в чугун, которая достигала 25 кг/т·мин, процесс обработки чугуна протекал спокойно, без выплесков металла и образования пламени над поверхностью металла, что свидетельствует о высокой степени усвоения материалов.