RU42970U1

RU42970U1 - VACUUM BUCKET FOR Pouring Liquid Metal

Info

Publication number: RU42970U1
Application number: RU2003129381/22U
Authority: RU
Inventors: Б.П. Куликов; Л.В. Рагозин; В.И. Горковенко; А.А. Ефимов; В.Е. Железняк; Н.М. Модин; П.Б. Кузьмин
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2004-12-27

Abstract

1. Вакуумный ковш для выливки жидкого металла, содержащий металлический корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, грузоподъемную траверсу, съемную крышку и всасывающую трубу, отличающийся тем, что ковш дополнительно содержит установленную внутри него трубу, верхний конец которой соединен с всасывающей трубой, а нижний расположен у днища ковша.2. Вакуумный ковш по п.1, отличающийся тем, что всасывающая труба вместе с дополнительной трубой выполнены съемными.3. Вакуумный ковш по п.1, отличающийся тем, что всасывающая труба в верхней ее части снабжена дополнительной полостью, которая выполнена с возможностью соединения с вакуумной линией и атмосферой.4. Вакуумный ковш по пп.1-3, отличающийся тем, что узел соединения дополнительной полости всасывающей трубы с вакуумной линией и атмосферой снабжен металлонепроницаемым, но газопроницаемым фильтром.1. A vacuum ladle for pouring liquid metal, comprising a metal casing lined with refractory material inside, a lifting beam, a removable lid and a suction pipe, characterized in that the bucket further comprises a pipe installed inside it, the upper end of which is connected to the suction pipe, and the lower one is located at the bottom of the bucket. 2. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the suction pipe together with the additional pipe are removable. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the suction pipe in its upper part is provided with an additional cavity, which is made with the possibility of connection with the vacuum line and the atmosphere. The vacuum bucket according to claims 1 to 3, characterized in that the connection unit of the additional cavity of the suction pipe with the vacuum line and the atmosphere is equipped with a metal-tight but gas-permeable filter.

Description

Предполагаемое изобретение относятся к цветной металлургии, к электролитическим способам производства цветных металлов, и может быть использовано в производстве алюминия.The alleged invention relates to non-ferrous metallurgy, to electrolytic methods for the production of non-ferrous metals, and can be used in the production of aluminum.

Технологический процесс производства алюминия включает электролитическое восстановление металла из криолит-глиноземного расплава, выливку жидкого алюминия из электролизера, транспортировку его в литейное отделение и разливку в товарную продукцию.The technological process for the production of aluminum includes the electrolytic reduction of metal from cryolite-alumina melt, pouring liquid aluminum from the electrolyzer, transporting it to the foundry, and casting into commercial products.

В настоящее время выливку жидкого металла из электролизеров осуществляют, в основном, вакуумными ковшами. [Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. М., Металлургия, 1971г., с. 276, (1)].Currently, the pouring of liquid metal from electrolyzers is carried out mainly by vacuum ladles. [Handbook of metallurgist on non-ferrous metals. Aluminum production. M., Metallurgy, 1971, p. 276, (1)].

При таком способе выливки значительны потери металла т.к., происходит окисление алюминия в вакуумном ковше за счет:With this casting method, metal losses are significant, because aluminum is oxidized in a vacuum ladle due to:

- большой высоты падения струи металла из всасывющей трубы в ковш;- a large drop height of the metal stream from the suction pipe into the bucket;

- эжекция и замешивание пузырьков воздуха в объем жидкого алюминия;- ejection and kneading of air bubbles in the volume of liquid aluminum;

- разбрызгивание металла.- spraying of metal.

Также значительны потери металла при переливке из вакуумного ковша в транспортный ковш и из транспортного ковша в другую металлургическую емкость (миксер, электролизер и т.п.). При переливах происходит интенсивное перемешивание металла в емкости и эжекция пузырьков Metal losses are also significant during pouring from a vacuum ladle to a transport bucket and from a transport ladle to another metallurgical tank (mixer, electrolyzer, etc.). During overflows, intensive mixing of the metal in the tank and bubble ejection take place.

воздуха струёй в объем переливаемого металла (за счет высокой кинетической энергии струи металла),air jet into the volume of poured metal (due to the high kinetic energy of the metal jet),

Известен вакуумный ковш для выливки жидкого алюминия из электролизера, содержащий корпус, всасывающую трубу, крышку и сливную летку, в котором, с целью сокращения потерь металла и повышения его качества, канал сливной летки выполнен конически расходящимся с углом конуса 3-8° при соотношении длины канала к его большему диаметру равном 2,5-3,5.A vacuum ladle for pouring liquid aluminum from an electrolyzer is known, comprising a housing, a suction pipe, a lid and a drain drain, in which, in order to reduce metal losses and improve its quality, the drain drain channel is conically divergent with a cone angle of 3-8 ° with a length ratio channel to its larger diameter equal to 2.5-3.5.

Конически расходящийся канал сливной летки позволяет увеличить сечение струи, снизить скорость истечения, уменьшить интенсивность перемешивания струи и эжекцию воздуха в объем металла. (Решение о выдаче охранного документа от 28.02.92 г. по заявке № 4897641/02-124485 от 29.12.90г, [2]).The conically diverging channel of the drain tap hole allows to increase the jet cross section, reduce the flow rate, reduce the intensity of the jet mixing and ejection of air into the metal volume. (Decision on the issuance of the title of protection dated 02.28.92 by application No. 4897641 / 02-124485 of 12.29.90, [2]).

Однако известное решение не устраняет потери металла при заборе его из электролизера в вакуумный ковш.However, the known solution does not eliminate the loss of metal when it is taken from the electrolyzer into a vacuum ladle.

Известен вакуумный ковш для забора алюминия из электролизера, включающий емкость со сливным носком, траверсой и приводом, съемную крышку с всасывающей трубой и подвеской, в котором съемная крышка снабжена экранирующей обечайкой, к наружной поверхности которой герметично закреплен подвижный фланец с упругим уплотнительным элементом, контактирующий с неподвижным фланцем, закрепленным на корпусе ковша под сливным носком, выполненным в виде желоба и откидной части, смонтированной на оси, на контактирующей с желобом стороне откидной части выполнена канавка с уплотнением. (А. с. СССР № 743783, В 22 Д 41/00, С 25 с 3/10, [3]).A vacuum ladle for collecting aluminum from an electrolyzer is known, including a container with a drain toe, a traverse and a drive, a removable lid with a suction pipe and a suspension, in which the removable lid is provided with a shielding shell, to the outer surface of which a movable flange is tightly fixed with an elastic sealing element in contact with fixed flange mounted on the bucket body under the drain toe, made in the form of a gutter and a hinged part mounted on an axis, on the side of the hinged part in contact with the gutter a groove with seal is made. (A. s. USSR No. 743783, B 22 D 41/00, C 25 s 3/10, [3]).

По технической сущности и достигаемому результату данное решение является наиболее близким к предлагаемому.According to the technical nature and the achieved result, this solution is the closest to the proposed one.

Использование известного вакуумного ковша позволяет частично снизить потери металла при его выливке, поскольку устраняется операция The use of the known vacuum ladle can partially reduce the loss of metal during casting, since the operation is eliminated

перелива металла из вакуумного ковша в транспортный, что уменьшает потери и повышает качество металла.overflow of metal from a vacuum ladle to transport, which reduces losses and improves the quality of metal.

Однако не устраняются потери при заборе металла из электролизера в вакуумный ковш.However, losses are not eliminated during the intake of metal from the electrolyzer into the vacuum ladle.

Задачей предполагаемого изобретения является снижение потерь металла и повышение его качества.The objective of the proposed invention is to reduce metal loss and improve its quality.

Техническим результатом является снижение окисляемости металла при заборе из электролизера в вакуумный ковш и при переливе металла из ковша в другую металлургическую емкость.The technical result is to reduce the oxidizability of the metal during the intake from the electrolyzer into the vacuum ladle and when the metal is overflowed from the ladle into another metallurgical tank.

Технический результат достигается тем, что, вакуумный ковш для выливки жидкого металла из электролизера, содержащий металлический футерованный изнутри корпус, грузоподъемную траверсу, съемную крышку и всасывающую трубу, дополнительно содержит, установленную внутри него трубу, верхний конец которой соединен с всасывающей трубой, а нижний расположен у днища ковша. Всасывающая труба может быть выполнена съемной, а в верхней части она снабжена дополнительной полостью, которая с помощью запирающего устройства соединяется с вакуум-линией и атмосферой, причем узел соединения полости с вакуум-линией и атмосферой снабжен металлонепроницаемым, но газопроницаемым фильтром.The technical result is achieved in that the vacuum ladle for pouring liquid metal from the electrolyzer, containing a metal lined inside the housing, a lifting beam, a removable cover and a suction pipe, further comprises a pipe installed inside it, the upper end of which is connected to the suction pipe, and the lower is located at the bottom of the bucket. The suction pipe can be made removable, and in the upper part it is provided with an additional cavity, which is connected to the vacuum line and atmosphere using a locking device, and the connection unit of the cavity with the vacuum line and atmosphere is equipped with a metal-tight but gas-permeable filter.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.

Установка внутри вакуумного ковша дополнительной трубы, соединенной с всасывающей трубой, и расположение конца установленной трубы у днища ковша обеспечивает преимущественно закрытый перелив металла, при котором исключается интенсивное перемешивание и эжекция воздуха в объем металла (т. е. исключается окисление алюминия).The installation inside the vacuum bucket of an additional pipe connected to the suction pipe and the location of the end of the installed pipe at the bottom of the bucket provides a predominantly closed overflow of metal, which excludes intensive mixing and ejection of air into the metal volume (i.e., the oxidation of aluminum is excluded).

В момент начала выливки снижается высота падения струи, а затем подача металла идет под уровень, что снижает окисляемость металла и его At the start of casting, the height of the jet falls, and then the metal supply goes below the level, which reduces the oxidizability of the metal and its

потери, а также повышает качество алюминия-сырца за счет снижения содержания в нем оксидных включений и водорода.losses, and also improves the quality of raw aluminum by reducing the content of oxide inclusions and hydrogen in it.

Наличие полости в верхней части всасывающей трубы, имеющей возможность соединяться с атмосферой, позволяет быстро и эффективно разрывать струю переливаемого в ковш металла для окончания выливки.The presence of a cavity in the upper part of the suction pipe, which is able to connect with the atmosphere, allows you to quickly and efficiently break the stream of metal poured into the bucket to complete the casting.

Для предохранения вакуум-линии от воздействия расплавленного металла (при подключении полости к вакууму) в узле соединения полости с вакуум-линией предусмотрен металлонепроницаемый, но газопроницаемый фильтр.To protect the vacuum line from exposure to molten metal (when the cavity is connected to a vacuum), a metal-tight but gas-permeable filter is provided in the connection node of the cavity with the vacuum line.

Предлагаемый ковш, по сути, является вакуум-транспортным, что дополнительно снижает потери металла, т. к. устраняется операция перелива металла из вакуумного ковша в транспортный, т. е. устраняется окисление металла на переливе и тем самым резко снижаются его потери за счет угара и перехода в шлак.The proposed bucket, in fact, is a vacuum transport, which further reduces metal losses, because the operation of overflowing metal from a vacuum ladle to a transport bucket is eliminated, i.e., the oxidation of the metal at the overflow is eliminated and thereby its losses due to burning are sharply reduced and transition to slag.

Кроме того, с использованием предлагаемой конструкции возможен и закрытый перелив из ковша в другую металлургическую емкость, например, в миксер, что также снижает потери металла и повышает его качество.In addition, using the proposed design, a closed overflow from the ladle to another metallurgical tank is also possible, for example, to a mixer, which also reduces metal losses and improves its quality.

От прототипа предлагаемое решение отличается тем, что внутри вакуумного ковша дополнительно установлена труба, верхний конец которой соединен с всасывающей трубой, а нижний конец расположен у днища ковша, причем, всасывающая труба может быть выполнена съемной, а в верхней части она снабжена дополнительной полостью, которая с помощью запирающего устройства может соединяется с атмосферой или вакуум-линией, причем узел соединения полости с атмосферой или вакуум-линией снабжен металлонепроницаемым, но газопроницаемым фильтром, что и обуславливает соответствие предлагаемого решения критерию изобретения "новизна".The proposed solution differs from the prototype in that an additional pipe is installed inside the vacuum bucket, the upper end of which is connected to the suction pipe, and the lower end is located at the bottom of the bucket, moreover, the suction pipe can be removable, and in the upper part it is equipped with an additional cavity, which with the help of a locking device it can be connected to the atmosphere or the vacuum line, and the connection unit of the cavity with the atmosphere or the vacuum line is equipped with a metal-tight but gas-permeable filter, which The compliance of the proposed solution with the criteria of the invention of "novelty."

Сравнительный анализ предлагаемого решения с другими известными в данной области выявил следующее:A comparative analysis of the proposed solution with other well-known in this field revealed the following:

- известен вакуумный ковш, содержащий футерованный металлический корпус, крышку с траверсой, заборную трубу и конически сходящуюся сливную летку [1];- known vacuum bucket containing a lined metal body, a cover with a traverse, an intake pipe and a conically converging drain notch [1];

- известен вакуумный ковш для выливки жидкого металла из электролизера, содержащий футерованный корпус, крышку, всасывающую трубу и сливную летку, канал которой выполнен конически расходящимся с углом конуса 3-8° при соотношении длины канала к его большему диаметру равном 2,5-3,5 [2];- a vacuum ladle for pouring liquid metal from an electrolyzer is known, comprising a lined body, a lid, a suction pipe and a drain notch, the channel of which is made conically diverging with a cone angle of 3-8 ° when the ratio of the channel length to its larger diameter is 2.5-3, 5 [2];

- известен вакуумный ковш для забора алюминия из электролизера, включающий емкость со сливным носком, траверсой и приводом, съемную крышку с всасывающей трубой и подвеской, причем крышка снабжена экранирующей обечайкой, сливной носок выполнен в виде желоба и откидной части [3].- a vacuum ladle for collecting aluminum from an electrolyzer is known, including a container with a drain toe, a traverse and a drive, a removable cover with a suction pipe and suspension, the cover being equipped with a shielding shell, the drain toe is made in the form of a chute and a hinged part [3].

Не выявлено технических решений, конструкций вакуумных ковшей, которые бы характеризовались наличием:No technical solutions, designs of vacuum ladles, which would be characterized by the presence of:

- дополнительной трубы, установленной внутри ковша, один конец которой соединен с всасывающей трубой, а другой конец расположен у днища ковша;- an additional pipe installed inside the bucket, one end of which is connected to the suction pipe, and the other end is located at the bottom of the bucket;

- быстросъемной всасывающей трубы;- quick-release suction pipe;

- наличием на всасывающей трубе полости, которая с помощью запирающего устройства может соединять ковш с атмосферой и вакуумной линией, что обеспечивает возможность вакуумирования ковша при выборе металла, разрыва струи металла по окончании выливки, закрытого перелива металла из ковша в другую емкость без наклона последнего.- the presence on the suction pipe of a cavity that can use a locking device to connect the bucket to the atmosphere and the vacuum line, which makes it possible to evacuate the bucket when choosing metal, break the metal stream at the end of pouring, and close the metal overflow from the bucket to another tank without tilting the latter.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает критерию изобретения "изобретательский уровень".Thus, the proposed solution meets the criteria of the invention "inventive step".

Вакуумный ковш состоит из футерованного изнутри корпуса 1, крышки 2, на которой закреплен трубопровод вакуумной линии 3 жаровая труба), грузоподъемной траверсы 4, всасывающей трубы 5, соединенной с дополнительной трубой 6, размещенной внутри ковша, всасывающая труба 5 в верхней ее части снабжена полостью 9, соединяющейся с атмосферой посредством жаровой трубой 7 и запирающим устройством 8. В полости 9 установлен металлонепроницаемый, но газопроницаемый фильтр 10.The vacuum bucket consists of an inside lined case 1, a cover 2, on which a vacuum line pipe 3 is mounted (a flame tube), a lifting beam 4, a suction pipe 5 connected to an additional pipe 6 located inside the bucket, the suction pipe 5 in its upper part is provided with a cavity 9, which is connected to the atmosphere by means of a flame tube 7 and a locking device 8. A metal-tight but gas-permeable filter 10 is installed in the cavity 9.

Вакуумный ковш работает следующим образом.The vacuum bucket works as follows.

На предварительно прогретый ковш герметично крепят съемную крышку 2, в которую устанавливают всасывающую трубу 5, соединенную с дополнительной внутренней трубой 6.A removable lid 2 is tightly mounted on a preheated bucket, into which a suction pipe 5 is connected, connected to an additional inner pipe 6.

Носок всасывающей трубы 5 погружают в расплав металла, находящегося в электролизере. При этом запорное устройство 8 на жаровой трубе 7 должно быть закрыто для герметизации ковша. Создавая разрежение внутри ковша 1 за счет подключения трубопровод 3 к вакуум-линии, производят набор металла из электролизера в вакуумный ковш. При подъеме уровня жидкого металла в ковше выше нижнего среза сливной трубы б, дальнейший перелив происходит под уровень металла. При необходимости прерывания выливки, (окончании процесса перелива), трубопровод 3 отключают от вакуум-линии, а струю металла во всасывающей трубе 5 и 6 разрывают путем подачи через запирающее устройство 8 в полость 9 атмосферного воздуха.The toe of the suction pipe 5 is immersed in the molten metal located in the electrolyzer. In this case, the locking device 8 on the flame tube 7 must be closed to seal the bucket. Creating a vacuum inside the bucket 1 by connecting the pipe 3 to the vacuum line, produce a set of metal from the electrolyzer to the vacuum ladle. When raising the level of liquid metal in the ladle above the lower cut of the drain pipe b, further overflow occurs under the level of the metal. If it is necessary to interrupt the pouring (at the end of the overflow process), the pipeline 3 is disconnected from the vacuum line, and the metal stream in the suction pipe 5 and 6 is broken by supplying atmospheric air through the locking device 8 into the cavity 9.

После набора металла в ковш, всасывающую трубу 5 и соединенную с ней дополнительную трубу 6, извлекают из наполненного ковша, переставляют в другой пустой ковш и продолжают выливку металла из электролизеров в корпусе.After the metal has been reclaimed into the bucket, the suction pipe 5 and the additional pipe 6 connected to it are removed from the filled bucket, moved to another empty bucket and the metal is poured out of the electrolyzers in the housing.

Предлагаемая конструкция вакуумного ковша позволяет также, осуществлять закрытый перелив металла из ковша в другую металлургическую The proposed design of the vacuum ladle also allows for closed transfer of metal from the ladle to another metallurgical

емкость (миксер, ковш, электролизер). При этом вакуумный ковш работает следующим образом.capacity (mixer, bucket, electrolyzer). In this case, the vacuum bucket works as follows.

Ковш с металлом подводят к металлургической емкости, в которую планируется осуществить перелив. Наружный конец всасывающей трубы 5 погружают в расплав, содержащийся в металлургической емкости, на глубину 5-10 см. Жаровую трубу 7 подсоединяют к вакуум-линии при открытом запирающем устройстве 8. В этом случае в полости 9 и внутри труб 5 и 6 создается разрежение. Под действием разряжения расплав начинает подниматься с одной стороны по трубе 5, а с другой стороны по трубе 6. Поднимающийся по трубе 6 расплав, быстрее достигнет верхней точки, и перельется во всасывающую трубу 5, тем самым создав направленный поток из ковша в металлургическую емкость. Дальнейший перелив расплава из ковша осуществляется самопроизвольно, поэтому поддержание разряжения в полости 9 необязательно.A metal bucket is brought to the metallurgical tank into which overflow is planned. The outer end of the suction pipe 5 is immersed in the melt contained in the metallurgical vessel to a depth of 5-10 cm. The heat pipe 7 is connected to the vacuum line with the locking device 8 open. In this case, a vacuum is created in the cavity 9 and inside the pipes 5 and 6. Under the action of rarefaction, the melt begins to rise on one side through the pipe 5, and on the other side along the pipe 6. The melt rising through the pipe 6 will quickly reach the top point and will be poured into the suction pipe 5, thereby creating a directed flow from the ladle to the metallurgical tank. Further overflow of the melt from the ladle is carried out spontaneously, therefore, maintaining a vacuum in the cavity 9 is optional.

Пористый фильтр 10, проницаемый для газов, препятствует возможному попаданию расплава в вакуум-линию.The porous filter 10, permeable to gases, prevents the possible ingress of the melt into the vacuum line.

Предлагаемое решение позволяет:The proposed solution allows you to:

1) на 40-60% сократить потери металла при его выливке в вакуумный ковш из электролизера;1) to reduce the loss of metal by 40-60% during its pouring into a vacuum ladle from an electrolyzer;

2) осуществлять подачу металла в ковш под уровень расплава, тем самым снизить содержание в металле неметаллических примесей и водорода на 30-50%;2) to supply metal to the ladle under the melt level, thereby reducing the content of non-metallic impurities and hydrogen in the metal by 30-50%;

3) расширить функциональные технологические возможности оборудования за счет устранения операции перелива металла из вакуумного ковша в транспортный ковш, а также, благодаря возможности осуществления закрытого перелива расплава из вакуум-ковша в другую металлургическую емкость без наклона ковша.3) to expand the technological capabilities of the equipment by eliminating the operation of metal overflow from the vacuum ladle to the transport ladle, and also, due to the possibility of making a closed melt overflow from the vacuum ladle to another metallurgical tank without tilting the ladle.

На ОАО "СУАЛ", филиал "ИркАЗ-СУАЛ" проведены опытно-промышленные испытания предлагаемой конструкции вакуумного ковша, подтвердившие его высокую эффективность.At SUAL OJSC, the IrkAZ-SUAL branch, pilot tests of the proposed design of the vacuum ladle were carried out, confirming its high efficiency.

Claims

1. A vacuum ladle for pouring liquid metal, comprising a metal casing lined with refractory material inside, a lifting beam, a removable lid and a suction pipe, characterized in that the bucket further comprises a pipe installed inside it, the upper end of which is connected to the suction pipe, and the lower one is located at the bottom of the bucket.

2. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the suction pipe together with the additional pipe are removable.

3. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the suction pipe in its upper part is provided with an additional cavity, which is made with the possibility of connection with the vacuum line and the atmosphere.

4. The vacuum bucket according to claims 1 to 3, characterized in that the connection node of the additional cavity of the suction pipe with the vacuum line and the atmosphere is equipped with a metal-tight but gas-permeable filter.