SU1134606A1 - Способ выжига отверсти в материале - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ВЫЖИГА ОТВЕРСТИЯ ;в МАТЕРИАЛЕ, включающий наводку и фокусировку лазерного луча на объект и подачу кислорода в выжигаемое отверстие , отличающийс  тем. что, с целью выжига летки металлургической печи, увеличени  срока службы леточных устройств и исклйчени  расхода пруткового железа, используют непрерывное лазерное излучение , мопность которого поддерживают в пределах 400-600 Вт на 1 кг углеродистой массы пробки, а расход кислорода поддерживают равным 3,5-6г/с на 1 кг, при этом избыточное давление кислорода поддержива.ют в пределах 2-7 атм и подачу его начинают после начала выжига пробки .

Description

Изобретение относитс  к черней и цветной металлургии и может быть использовано дл  открыти  леток ферросплавных печей при выпуске из агрегатов жидкого расплава. Известен способ выжига летки металлургических печей, в котором материалПробки, закрывающий летку расплавл етс  дугой, образованной между огнеупорной пробкой и электро дом. Напр жение на электродах подаетс  от одной из фаз агрегата il. Электродуговой способ характеризуетс  ограниченностью его применени , так как может быть использован только при прожиге летки печей, в к торых можно через материал пробки, футеровку и расплав получить элект ческий контакт с остальными фазами агрегата, При выплавке ферросилици , где печь имеет угольную футеровку, процесс идет без шлака. При выплавке шлаков или расплавов, при производс ве которых образуетс  много шлака, Применение этого способа затруднено и зачастую неприменимо. Неоправдан большой расход металла на электроды, так как рассто ние от плавильщика до места прожига 4-5 м и электрод используетс  не полностью. Его несгоревша  часть  в л етс  отходом производства. Если учесть,что на единичный, случай откр ти  летки используетс  от трех до четырех прутков электродов, то об1ДИЙ расход металла электрода за одну плавку составл ет 84-112 кг, из них 16-20 кг сгорает с выделением газов в атмосферу цеха, а остальна  часть составл ет отходы. Кроме того, вследствие прохождени  по прутку электрода большого тока, а также высокой температуры в зоне дуги происходит нагрев .материала прутка. Он тер ет упругость и изгибаетс , Б результате этого происходит искривление трассы прожигаемого канала в материале пробки. Это приводит к тому, что прожигаетс  не только материал, но захватываетс  также и часть угольной футеровки, т,е, происходит посто нное разрушение формы отверсти  летки печи, При этом исключаетс  возможность механизации и автоматизации, что требует применени  ручного труда. Врем  выжига летки колеблетс  от 10 до 60 мин. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  - способ выжига отверсти  в различных материалах, в частности в металлах, причем выжиг отверсти  осуществл етс  сфбку ированным лучом лазера в импульсном режиме. Способ включает подготовку прибора, наводку, настройку и фокусирование лазерного луча с одновременной подачей кислорода в выжигаемое отверстие 2J . Однако известным способом можно выжечь отверсти , диаметр которых составл ет доли мм и толщина прожигаемого материала до 1-2 мм дл  одного импульса и поэтому не возможен выжиг леток металлургических печей. Целью изобретени   вл етс  выжиг летки металлургической печи, увеличение срока слут:бы леточных устройств и исключение расхода пруткового желе 3 а. Цель достигаетс  тем, что согласно способу выжига отверсти  в материале , включающему наводку и фокусировку лазерного луча на объект и подачу кислорода в выжигаемое отверстие, используют непрерывное лазерно.е излучение, мощность которого поддерживают в пределах 400-600 Вт на 1 кг углеродистой массы пробки , а расход кислорода поддерживают равным 3,5-6 г/с на I кг, при этом избыточное давление кислорода поддерживают в пределах 2-7 атм и подачу его начинают после начала выжига пробки. Выжиг летки предложено осуществл ть в режиме непрерывного инфракрасного излучени , обеспечивающего посто нный высокотемпературный нагрев в фокусе лазерного излучени . Необходимым условием эффективного осуществлени  выжига  в-л етс  поддержание оптимальных соотношений мощности лазер- ного излучени  и расхода кислорода на единицу массы пробки из углеродной массы. Исследовани ми установ-. лено, что при мощности лазерного излучени  менее 400 Вт на 1 кг электродной массы пробки при избыточном давлении кислорода менее 2 атм выжиг не эффективен. При мощности лазерного излучени  от 400 до 600 Вт при избыточном давлении 27 атм гэффективность выжига наиболее благопри тна. При увеличении мощности лазера более 600 Вт и дав лении более 7 атм происходит сильный выброс шлака из отверсти  летки , что создает опасность повреждени  оборудовани . Лазерный луч прожигает отверстие в пределах 1 мм за счет продува кис лородом, размеры отверсти  регулируютс , при этом оно точно расположено на оси летки, за счет чего не происходит разрушивание леточйого узла. . . Пример. Прожиг ведут оптическим квантовым генератором типа Кардамон. Лазер работает на смеси газов СОл- N2 Не с давлением окол 5 мм рт.ст., режим - непрерывный. Выходна  мощность луча 800 Вт (400-600)Вт на поверхности пробки. ;Длина волны лазерного излучени  10,6 мкм, потребл ема  мощность от сети 18 кВт. Лазер оснащен инфракрасной фокусирующей системой. Диаметр фокусир щего луча в месте прожига 1 мм. Плотность мощности при п tL . 1гч т --, 2,6 10 Вт . см Наиболее распространенным матери лом в черной металлургии.дл  закры ти  летки ферросплавных печей  вл е с  электродна  масса. Поэтому в эк рименте использовались материалы из электродной массы. Состав электродной массы, %t термоантрацит 27; каменный кокс - 35; графитированные возвраты - 15%; каменноугольный пек 23. Результаты испытаний представл ны в таблице. , В таблице приведены оптимальные параметры осуществлени  выжига лет ки. При мощности 400 Вт и избыточном давлении кислорода 2 атм сгорание массы весом 900 гр происходит за 450 с, при этом в несколько раз увеличиваетс  расход электроэнергии, а с уменьшением избыточного давлени  наблюдаетс  резкое уменьшение сгораемой массы. Стандартна  электрЪдна  масса весом 1 кг при поддуве кислородом с избыточным давлением 6 атм сгорела в течение 60 с, расход кислорода составил 360 г. Учитыва  тот факт, что температура пробки в фурме печи в рабочем режиме достигает , скорость выжига летки в промышленных печах значительно увеличитс . Таким образом согласно предлагаемому способу ускор етс  прожиг летки в 10-20 раз; исключаетс  загр знение выплавл емого продукта материала электрода; экономитс  дорогосто щий материал электрода (расход которого на одну плавку, составл ет 84-142 кг); расход электроэнергии уменьшаетс  в дес тки раз; исключаетс  применение ручного труда, что позвол ет автоматизировать процесс открыти  летки; сохран етс - форма канала летки. Кроме того, способ универсален и применим дл  использовани  при выплавке любых сплавов и шлаков, позвол ет производить более, надежное закрытие летки после выпуска расплава пробкой, материалом которой  вл етс  электродна  масса, а не огнеупорна  глина При этом возможна замена конической формы летки на цилиндрическую. С помощью одного лазера можно осуществл ть прожиг летки В печей поочередно, име  светопровод щий тракт. Экономическа  эффективность способа на одном прожиге летки составл ет в среднем 16 руб.

Claims (2)

1. СПОСОБ ВЫЖИГА ОТВЕРСТИЯ ;в МАТЕРИАЛЕ, включающий наводку и фокусировку лазерного луча на объект и подачу кислорода в выжигаемое отверстие, отличающийся тем. что, с целью выжига летки металлургической печи, увеличения срока службы неточных устройств и исключения расхода пруткового железа, используют непрерывное лазерное излучение, мощность которого поддерживают в пределах 400-600 Вт на 1 кг углеродистой массы пробки, а расход кислорода поддерживают равным
2. 3,5-6г/с на 1 кг, при этом избыточное давление кислорода подцержива- © ют в пределах 2-7 атм и подачу его начинают после начала выжига пробки.