Методы принудительного перемешивания чугуна

Газлифтное перемешивание чугуна

Газлифтное перемешивание основано на направленной циркуляции чугуна в специальной камере, снабженной всасывающими и сливными патрубками. Газлифтный эффект основан на том, что кажущаяся плотность газожидкостной смеси всегда меньше плотности жидкости, что обеспечивает поднятие газо-жидкостной смеси выше уровня жидкости по закону сообщающихся сосудов. Поэтому при вдувании газа во всасывающий патрубок происходит направленная циркуляция металла, которая зависит от основного металла в ковше. Наивысшая интенсивность газлифтного перемешивания достигается в зоне всасывающего патрубка. Причем удельный расход газа, который можно инжектировать таким образом в металл, значительно больше, чем при барботажном перемешивании. Максимальная скорость же движения металла во всасывающем патрубке может достигать 5 м/с, что делает крайне коротким пребывание в металле инжектируемых порошкообразных материалов. Вместе с тем, при правильном выборе места введения реагентов и создания условий для дополнительного перемешивания металла удается достигать сравнительно высокой степени их усвоения.

При отсутствии необходимости в вакуумировании металла наибольший интерес представляют агрегаты, функционирующие при атмосферном давлении. Различают проточные и циркуляци-онные газлифтные реакторы (рис.2.5).

Рисунок 2.5 – Способы газлифтного перемешивания для окислительного рафинирования чугуна: а – проточный газлифт при заливке чугуна в печь; б – циркуляционный газлифт для обработки в чугуновозном ковше.

Проточный реактор (рис.2.5, а) является непрерывным металлургическим агрегатом и в зависимости от вида вводимых реагентов может иметь различную конструкцию. Основные его достоинства – наличие огнеупорной футеровки только с внутренней (рабочей) поверхности агрегата, наружный подвод реагентов, отсутствие серьезных конструктивных ограничений по высоте реактора, обеспечение высокой нагрузки по количеству вдуваемого газа (приведенная скорость газа внутри реакционной колонны может превышать 30 м/с), полное отделение первичного шлака от основного, возможность использования агрегата в цепи технологических переливов и т.п. Однако серьезные организационно-технологические недостатки, заключающиеся в наличии остатка металла и шлака после окончания цикла обработки и малое время пребывания вводимых реагентов в агрегате, делает затруднительным промышленное использование агрегатов такого типа. Это особенно остро проявляется при циклическом характере работы газлифтного реактора.

Циркуляционный газлифт (рис.2.5, б) во многом конструкционно похож на проточный. Он позволяет устранить основные недостатки проточного газлифта – исключить остатки металла в реакторе после окончания рафинирования и повысить время контакта металла с реагентами за счет неоднократного прохождения чугуна через реактор и шлак на поверхности в ковше. Однако, затраты на обработку в таком реакторе оказываются весьма высокими, поскольку необходимо футеровать газлифт как по внутренней так и по внешней поверхности, что предполагает большой расход огнеупоров. Кроме того, погружение в металл реактора большой массы приводит к значительным потерям тепла.

К настоящему времени практика применения газлифтного перемешивания для создания агрегатов, обеспечивающих параллельное решение нескольких задач, не столь широка, как, например, при использовании барботажного перемешивания. В наибольшей степени агрегаты с газлифтным перемешиванием получили распространение при циркуляционном вакуумировании стали в ковше. Вместе с тем, накопленный теоретический и экспериментальный материал позволяет с достаточной определенностью утверждать, что в будущем можно ожидать использования газлифтных реакторов в литейных цехах для решения задач рафинирования и модифицирования чугуна перед заливкой.