Днище ковша з подвійним вхідним каналом

Реферат: Металургійний ківш, зокрема днище ковша або блок ковша на днищі ковша, в якому є отвір, крізь який можна виливати метал. На днищі ковша міститься відкритий канал, обмежений як мінімум однією стінкою з головним розміром, перпендикулярним до лінії, що з'єднує центр входу у вихідний отвір з центром цієї стінки. У вибраних конфігураціях направлені одна на одну бічні поверхні стінок, що обмежують відкритий канал, є відповідно опуклою та увігнутою в горизонтальній площині. UA 113965 C2 (12) UA 113965 C2 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ (1) Предмет винаходу Запропонований винахід стосується загалом вогнетривких виробів, а зокрема вогнетривкого виробу певної форми, що застосовується для транспортування розплавленого металу під час неперервного розливання. (2) Опис матеріалів, що застосовувалися при експертизі, зокрема інформація, що повідомляється за умовами 37 CFR 1.97 та 1.98. Ківш - це посудина, що використовується для утримування та транспортування певної порції розплавленого металу під час металургійних операцій. Часто, наприклад, при виробництві сталі поверхня розплавленого металу вкрита шаром шлаку. За необхідності рідкий метал можна зливати з ковша крізь отвір у його дні. Бажано та вигідно, щоб у процесі зливання метал повністю виливався із ковша, не забруднюючись шлаком. Забруднення небажане і може призвести до ускладнень під час операцій лиття та очищення, а також до виникнення дефектів у проміжних та кінцевих металевих виробах. Забруднення може бути викликане як плаваючим, так і зануреним шлаком. Зазвичай шлак відрізняється від металу меншою щільністю та переважно плаває у вигляді окремого шару на поверхні нерухомої порції рідкого металу. Під час виливання рідкого металу шлак може бути захопленим рухомим потоком. Захоплення - це наявність частинок шлаку в розплавленій сталі. Захоплення часто виникає тоді, коли турбулентність збурює межу розділу розплавленого металу та шлаку. Така турбулентність може викликати змішування розплавленого металу зі шлаком. В умовах спокою захоплений шлак через деякий час підплив би до поверхні; однак турбулентність, що виникає під час виливання, може спричинити потрапляння в розплавлений метал значної кількості захопленого шлаку. Під час виливання з ковша шлак, що плаває на поверхні, все більше наближається до вихідного отвору, при цьому зростає імовірність забруднення металу шлаком. Оператор припиняє виливання, коли помічає, що шлак починає виходити з ковша разом з потоком розплавленого металу. Щоб уникнути потрапляння шлаку у вихідний потік ковша, оператор може навіть завчасно припинити виливання. Шлак і залишки металу з ковша викидають. У зв’язку з відбраковуванням металу зменшується його вихід, що дорого та неефективно, однак робити це необхідно, щоб знизити рівень забруднення шлаком. Існують різні методи виявлення шлаку в ковші та у вихідному потоці ковша. Часто для реалізації цих методів потрібні певні дії оператора, також необхідно встановлювати в ковші та біля нього електронні й акустичні детектори. Так, наприклад, встановлений у ковші детектор може виявляти падіння рівня розплавленого металу, вимірюючи зміну питомого електричного опору, коли шлак, що плаває на поверхні, досягає рівня зануреного детектора. Схожим способом можна виявляти наявність шлаку у вихідному потоці ковша за допомогою акустичних імпульсів. Обидві згадані технології дозволяють лише виявляти наявність шлаку, але не можуть активно знизити вміст шлаку у вихідному потоці. Захоплення шлаку у вихідний потік ковша в значній мірі відбувається завдяки явищу завихрення. Завихрення - виникнення руху рідини, переважно у вигляді обертання навколо ізольованої кривої лінії в просторі, як у вирі. У ковші такий рух виникає навколо кривої лінії, що проходить через вихідний отвір ковша. Завихрення, які утворилися, мають тенденцію до тривалого існування. У відомих технічних рішеннях для зменшення завихрення використовуються ковші різної конфігурації. Одна з таких конфігурацій передбачає формування подовжених зубчастих стінок, що наближаються до вихідного отвору. В одному з варіантів реалізації відомого технічного рішення зубчасті стінки симетрично відходять від вихідного отвору і мають вигляд променів. Джерела вказують, що зубчасті стінки зменшують завихрення. Однак така конфігурація не оптимізована для зменшення завихрень. Залишається потреба у конструкції, в якій завихрення та викликане ними захоплення шлаку були б зведені до мінімуму. СТИСЛИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Відповідно до сказаного вище розроблено конфігурацію днища ковша, яка зводить завихрення до мінімуму. Ця конфігурація підвищує ефективність операції зливання, зокрема зменшує частку металу, яку доводиться викидати, дозволяє уникнути передчасного витікання шлаку через вихідний отвір та зменшує забруднення шлаком металу, що витікає. Запропонований винахід стосується металургійного ковша, днища металургійного ковша, та зокрема вихідного блоку, що містить отвір, крізь який може виливатися метал, а також він стосується методу, що дозволяє збільшити об’єм металу, який можна вилити крізь вихідний отвір без забруднення шлаком. 1 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований винахід стосується днища ковша та вихідного блоку з вихідним каналом. Канал сформовано двома стінками, що розташовані на відстані W одна від одної. Стінки можуть підтримуватися блоком, що містить вихідний отвір блоку ковша, або можуть бути продовженням цього блоку. В альтернативному варіанті реалізації запропонованого винаходу перша стінка може підтримуватися блоком, що містить вихідний отвір блоку ковша, або може бути продовженням цього блоку, в той час як блок може розташовуватися так, що під час використання інша частина днища ковша, або окрема конструкція, прикріплена до днища ковша, виконує роль другої стінки каналу на протилежному боці вихідного отвору блоку ковша по відношенню до першої стінки. У певних варіантах реалізації даного винаходу головна лінія першої стінки перпендикулярна до лінії, що з’єднує центр входу вихідного каналу з центром цієї стінки. Вихідний отвір днища ковша розташований між двома стінками. Довжина двох стінок дорівнює L. Головний розмір на вході отвору днища ковша дорівнює D. Було виявлено, що конфігурація, в якій D ≤ L ≤ 5 D, ½ D ≤ W ≤ 3,5 D та 0,8 ≤ L/W ≤ 2,5, забезпечує зниження завихрення. У певних варіантах реалізації даного винаходу D ≤ W ≤ 3,5 D. У певних варіантах реалізації даного винаходу H > D. Було також виявлено, що зменшення завихрення забезпечують конфігурації, в яких одна стінка увігнута чи опукла в горизонтальному перетині, а також конфігурації, в яких протилежні стінки, розділені вихідним отвором, утворюють пару "увігнута/опукла". Опукла й увігнута форма цих стінок може бути проекцією плавної кривої лінії, що утворює плавну криву поверхню, або ця форма може мати вигляд плоских граней, утворених проекцією ланцюжка прямолінійних відрізків, або ж ця форма може бути утворена поверхнею, яка є проекцією комбінації однієї або кількох плавних кривих ліній і одного або кількох відрізків прямої лінії, внаслідок чого утворюється поверхня з поєднанням плавних криволінійних ділянок та плоских граней. Крім того, одна або кожна стінка може містити посередині викривлене заглиблення. КОРОТКИЙ ОПИС КІЛЬКОХ ВИДІВ КРЕСЛЕНЬ На Фіг. 1 схематично показано блок ковша, що є метою даного винаходу. На Фіг. 2 схематично показано вибрані компоненти блоку ковша, що є метою даного винаходу. На Фіг. 3 схематично показано вибрані компоненти блоку ковша, що є метою даного винаходу. На Фіг. 4 показано перспективне креслення блоку ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу A). На Фіг. 5 показано перспективне креслення днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу A). На Фіг. 6 показано перспективне креслення днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу A). На Фіг. 7 показано перспективне креслення днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B). На Фіг. 8 показано перспективне креслення днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B). На Фіг. 9 показано перспективне креслення днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу C). На Фіг. 10 показано перспективне креслення днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу C). На Фіг. 11 показано перспективне креслення вогнетривких компонентів днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу D). На Фіг. 12 показано графічне представлення функціонування днищ ковша прототипів попередніх технічних рішень та варіанту реалізації винаходу A. На Фіг. 13 показано графічне представлення функціонування днищ ковша попередніх технічних рішень та варіантів реалізації винаходу B i C. На Фіг. 14 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу A), з позначенням ліній руху потоку. На Фіг. 15 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даноговинаходу (варіант реалізації винаходу A), з позначенням ліній руху потоку. На Фіг. 16 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), з позначенням ліній руху потоку. На Фіг. 17 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), з позначенням ліній напрямків руху потоку. На Фіг. 18 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), з позначенням ліній руху потоку. 2 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На Фіг. 19 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), з позначенням ліній руху потоку. На Фіг. 20 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), з позначенням ліній руху потоку. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ На Фіг. 1 показано один варіант реалізації блоку 10 ковша, що є метою даного винаходу. Блок 10 ковша складається з корпусу 20 блоку ковша, крізь який у напрямку вниз від верхньої поверхні 23 корпуса блоку ковша проходить вихідний отвір 21. Стінки 25 простягаються вгору від корпусу 20 блоку ковша. Стінки 25 розташовані по різні боки від вихідного отвору 21. Стінки 25 розділені вихідним каналом, що має ширину W. Стінки 25 мають висоту, що позначена буквою h. Стінки 25 мають довжину, що позначена буквою L. Головний розмір вихідного отвору 21 позначено буквою D. Внутрішня поверхня 26 стінки є частиною стінки 25, що направлена на об’єм над вихідним отвором 21. Для вихідного отвору 21 може бути сформований вхід у верхній поверхні 23 корпусу блоку ковша, цей вхід може мати форму круга або овалу. Вхід для вихідного отвору 21 може бути круглим або овальним. Головний розмір D вихідного отвору 21 може бути паралельним лінії довжини L стінок 25. Поверхня вихідного отвору 21, що опускається від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша, може мати ділянку у формі зрізаного конуса. Зазвичай вихідний отвір розташовується у найнижчій точці ковша. У певних варіантах реалізації даного винаходу окрема стінка підіймається вгору від корпусу 20 блоку ковша. При таких конфігураціях вихідний канал формується верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша, стінкою 25 та об’єднаною поверхнею, розташованою по інший бік вихідного отвору, ніж окрема стінка. Для конфігурації з окремою стінкою W/2 - відстань від внутрішньої поверхні стінки до центру отвору. Окремі варіанти реалізації даного винаходу з однією або двома стінками можуть містити вогнетривкий блок ковша, до складу якого входить корпус блоку ковша з верхньою поверхнею, з розташуванням центру вихідного отвору в площині верхньої поверхні корпусу блоку ковша, до того ж вогнетривкий блок ковша містить стінку 25 з головною горизонтальною віссю 27 та внутрішньою поверхнею 26, суміжною з вихідним отвором, причому згадана головна горизонтальна вісь містить центральну точку 28, а лінія 29, що проходить крізь центр 30 вихідного отвору в площині верхньої поверхні корпусу блоку ковша, і центральну точку 28 головної горизонтальної осі, перпендикулярна до головної горизонтальної осі, в той же час відстань 31 від центру вихідного отвору 30 в площині верхньої поверхні корпусу блоку ковша до поверхні внутрішньої стінки дорівнює W/2, причому ½ D ≤ W. У певних варіантах реалізації цього винаходу D ≤ W або D ≤ W ≤ 3,5 D. Протилежні кінці згаданої вище стінки розташовуються поблизу протилежних кінців головної горизонтальної осі. Було виявлено, що конфігурація, в якій D ≤ L ≤ 5 D, D ≤ W ≤ 3,5 D та 0,8 ≤ L/W ≤ 2,5, зменшує завихрення. У певних варіантах реалізації цього винаходу 1 ≤ L/W ≤ 1,5. Під час використання корпус блоку ковша може вставлятися в днище ковша та бути оточеним цим днищем. На Фіг. 1 не зображено стінок ковша, що направлені вгору від дна та призначені для утримання рідкого металу та шлаку. Зазвичай вихідний отвір 21 знаходиться в найнижчій точці ковша. Поверхні стінок, що контактують з рідким металом, можуть бути горизонтальними, а також знаходитися під кутом до горизонтальних та бічних стінок, з якими контактує рідкий метал. Бічні стінки можуть бути вертикальними або в основному вертикальними відносно днища ковша. Бічні стінки можуть бути викривленими, заокругленими, чи можуть мати іншу форму, щоб забезпечити дію гідравлічного тиску над отвором та зменшити забруднення шлаком. Коли розплавлений метал виходить з ковша крізь вихідний отвір, рівень розплавленого металу в ковші із шлаком, що плаває зверху, зменшується. Стінка або стінки блоку ковша запобігають утворенню завихрень; вважається, що співвідношення розмірів та форми елементів блоку ковша заважає потоку обертатися навколо вертикальної осі, що могло б призвести до завихрення. Горизонтальні поверхні днища ковша підняті на більшу висоту, ніж верхня поверхня корпусу блоку ковша, що дозволяє, скориставшись нижчою густиною шлаку та його вищою в’язкістю в порівнянні з розплавленим металом, збирати чи уловлювати на них шлак, в той час як розплавлений метал продовжує рухатися до вихідного отвору. На Фіг. 2 показано планарний переріз вибраних елементів блоку ковша, що є метою даного винаходу. У цьому варіанті вихідний отвір 21 розташовується поруч із двома стінками 25, одна з яких має опуклу поверхню в горизонтальній площині, направлену в бік вихідного отвору 21, а друга має увігнуту поверхню в горизонтальній площині, направлену в бік вихідного отвору 21. Кожна стінка має пряму центральну ділянку, як видно на цьому перерізі, та бічні вигнуті ділянки, як видно на цьому перерізі. Внутрішні поверхні 26 стінок є частинами стінок 25, що направлені в 3 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 бік об’єму над вихідним отвором 21. Канал 32 - це об’єм, утворений стінками 25 між внутрішніми поверхнями 26 стінок. Центральна лінія 34 каналу - це центр каналу 32, що знаходиться на однаковій відстані від внутрішніх поверхонь 26 стінок, не враховуючи заокруглення та скоси на кінцях внутрішніх поверхонь 26 стінок. Радіуси 36 середньої лінії каналу - це лінії, перпендикулярні до середньої лінії 34 каналу в своїх кінцевих точках; вони перетинаються під кутом 38, який визначається середньою лінією каналу. Кут 38, який визначається середньою лінією каналу, може мати величину в діапазоні 5-120 градусів, 5-110 градусів, 5-100 градусів або 5-90 градусів. Кут 39 виходу каналу - це кут між центром внутрішньої поверхні 26 стінки і кінцем внутрішньої поверхні 26 стінки, він може мати величину в діапазоні 0-40 градусів, 5-30 градусів, 0-30 градусів, 5-25 градусів, 0-25 градусів, 5-20 градусів або 0-20 градусів. Кут 39 виходу каналу вимірюється без врахування скошування або заокруглення внутрішніх поверхонь стінок. Було виявлено, що зниження рівня завихрення спостерігається при вказаному діапазоні кутів виходу з каналу. На Фіг. 3 показано планарний переріз вибраних елементів блоку ковша, що є предметом даного винаходу. У цьому варіанті реалізації даного винаходу вихідний отвір 21 розташовується поруч із стінкою 25, поверхня якої, направлена в бік вихідного отвору 21, є опуклою. Внутрішня поверхня 26 стінки є частиною стінки 25, направленою в бік об’єму над вихідним отвором 21. Центральна лінія 34 каналу є лінією, що проходить на однаковій відстані від внутрішньої поверхні 26 стінки (не враховуючи заокруглення та скоси на кінцях внутрішньої поверхні 26 стінки), а також проходить крізь центр вихідного отвору 21. Радіуси 36 середньої лінії каналу це лінії, перпендикулярні до середньої лінії 34 каналу в своїх кінцевих точках; вони перетинаються під кутом 38, який визначається середньою лінією каналу. Кут 38, який визначається середньою лінією каналу, може мати величину в діапазоні 5-120 градусів, 5-110 градусів, 5-100 градусів або 5-90 градусів. Кут 39 виходу каналу - це кут між центром внутрішньої поверхні 26 стінки і кінцем внутрішньої поверхні 26 стінки, він може мати величину в діапазоні 0-40 градусів, 5-30 градусів, 0-30 градусів, 5-25 градусів, 0-25 градусів, 5-20 градусів або 0-20 градусів. Кут 39 виходу каналу вимірюється без врахування скошування або заокруглення внутрішніх поверхонь стінок. На Фіг. 4 показано блок 40 ковша з однією стінкою, відповідно до запропонованого винаходу у згаданому блоці є корпус 20 блоку, крізь який від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша проходить у напрямку вниз вихідний отвір 21. Вихідний отвір 21 розташований поруч із стінкою 25, що підіймається вгору від корпусу 20 блоку ковша. Внутрішня поверхня 26 стінки є поверхнею стінки 25, розташованої поруч із вихідним отвором 21. Кожен кінець внутрішньої поверхні 26 стінки закінчується ділянкою 43 стінки, що утворює розширення. На кожному кінці корпусу 20 блоку ковша поріг 45 виступає вгору. На стороні корпусу 20 блоку ковша навпроти стінки 25 розташована контактна поверхня 47 блоку ковша; контактна поверхня 47 блоку ковша має таку форму, щоб контактувати з вогнетривкою деталлю, що утворює стінку, суміжну з верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша, або щоб контактувати з внутрішньою циліндричною поверхнею дна ковша, яка може виконувати функції стінки. На Фіг. 5 показано в перспективі днище 50 ковша, в якому встановлено одношаровий блок 40 ковша (варіант реалізації винаходу A). Не показано верхні частини стінок ковша, що підіймаються вгору з показаної ділянки дна ковша й призначені для утримання рідкого металу та шлаку. Днище 50 ковша містить внутрішню циліндричну поверхню 52 днища ковша; одношаровий пороговий блок 40 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що поверхня приєднання (яку не видно на цьому рисунку) блоку ковша дотикається до внутрішньої циліндричної поверхні 52. З внутрішньої поверхні днища 50 ковша простягаються вгору зона удару 54 верхньої тераси та прилегла зона 56 верхньої тераси. Проміжна тераса 58 має меншу висоту, ніж зона удару 54 верхньої тераси чи прилегла зона 56 верхньої тераси. Продувна пробка 60 встановлена на днищі 50 ковша в місці з однаковою або меншою висотою, ніж висота проміжної тераси 58; у цьому варіанті реалізації даного винаходу продувна пробка 60 встановлена поруч із проміжною терасою 58 та на меншій висоті, ніж проміжна тераса 58. У показаному на рисунку варіанті реалізації даного винаходу блок 40 ковша встановлений на днищі 50 ковша таким чином, що поріг 45 має таку ж висоту, що й проміжна тераса 58. Над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша і між стінкою 25 та внутрішньою радіальною поверхнею 52 днища ковша сформовано канал 32. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Верхня частина внутрішньої поверхні вихідного отвору 21 приймає форму поверхні зрізаного конуса або перевернутої зрізаної конічної поверхні, приєднаної кінцем з меншим радіусом до циліндричної поверхні. На Фіг. 6 показано в перспективі днище 50 ковша, в якому встановлено одношаровий блок 40 ковша (варіант реалізації винаходу A). Днище 50 ковша містить внутрішню циліндричну 4 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поверхню 52 днища ковша; одношаровий пороговий блок 40 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що поверхня приєднання (яку не видно на цьому рисунку) блоку ковша дотикається до внутрішньої циліндричної поверхні 52. З внутрішньої поверхні днища 50 ковша простягаються вгору зона удару 54 верхньої тераси та прилегла зона 56 верхньої тераси. Проміжна тераса 58 має меншу висоту, ніж зона удару 54 верхньої тераси чи прилегла зона 56 верхньої тераси. Продувна пробка 60 встановлена на днищі 50 ковша в місці з однаковою або меншою висотою, ніж висота проміжної тераси 58; у цьому варіанті реалізації даного винаходу продувна пробка 60 встановлена поруч із проміжною терасою 58 та на меншій висоті, ніж проміжна тераса 58. У показаному на рисунку варіанті реалізації даного винаходу блок 40 ковша встановлений на днищі 50 ковша таким чином, що поріг 45 має таку ж висоту, що й проміжна тераса 58. Над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша й між внутрішньою поверхнею 26 стінки 25 та внутрішньою циліндричною поверхнею 52 днища ковша сформовано канал 32. Внутрішня поверхня 26 закінчується ділянкою 43 з розширенням. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Верхня частина внутрішньої поверхні вихідного отвору 21 приймає форму поверхні зрізаного конуса або перевернутої зрізаної конічної поверхні, приєднаної кінцем з меншим радіусом до циліндричної поверхні. В показаних на Фіг. 5-6 варіантах реалізації пристрою згідно з запропонованим винаходом геометричні співвідношення позначені наступним чином: D - діаметр отвору 21 на верхній поверхні 23 корпусу блоку ковша, L - відстань по прямій лінії від одного кінця кожної стінки 25 до другого кінця стінки, W - відстань між стінкою 25 каналу (без врахування ділянок 43 з розширенням) та контактною поверхнею 47 блоку ковша, та H - відстань від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша до верху стінки 25. Для значення D = 246 мм конфігурація, в якій D ≤ W ≤ 3,5 D (W у діапазоні 246–861 мм), D ≤ L ≤ 5 D (L у діапазоні 246–1230 мм), 0,8 ≤ L/W ≤ 2,5 та H ≥ 1 D (дорівнює або більше ніж 246 мм), забезпечує зниження завихрення. Вказаним критеріям відповідають значення 675 мм для W, 246 мм для D, 611 мм для L, відношення L/W, що дорівнює 0,9, висота каналу 272 мм і кут 20 градусів між середньою лінією каналу в середній точці стінки 25 та середньою лінією каналу в кінці каналу. На Фіг. 7 показано в перспективі днище 50 ковша, в якому встановлено двошаровий блок 70 ковша (варіант реалізації винаходу B). Днище 50 ковша містить внутрішню циліндричну поверхню 52 днища ковша; двошаровий блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що поверхня приєднання (яку не видно на цьому рисунку) блоку ковша дотикається до внутрішньої циліндричної поверхні 52. Із внутрішньої поверхні днища ковша продовжується вгору проміжна тераса 58, яка частково охоплює порогові зони 72. Порогові зони 72 розташовані на днищі 50 ковша таким чином, що кожна порогова зона 72 знаходиться на такій самій висоті, що й проміжна тераса 58. Блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що верхня поверхня 23 блоку ковша розташована на меншій висоті, ніж кожна з порогових зон 72, і суміжна з ними. У варіанті, показаному на Фіг. 7, стінки 25 продовжуються вгору від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша в напрямку, протилежному до вихідного отвору 21. Над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша й між внутрішніми поверхнями 26 стінок 25 сформовано канал 32. У цьому варіанті одна внутрішня поверхня 26 має форму увігнутої багатогранної поверхні; друга внутрішня поверхня 26 має форму опуклої багатогранної поверхні. В цьому варіанті внутрішня поверхня 26, що має вигляд багатогранної увігнутої поверхні, закінчується ділянками 43, які розширюються. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Верхня частина внутрішньої поверхні вихідного отвору 21 приймає форму поверхні зрізаного конуса або перевернутої зрізаної конічної поверхні, приєднаної кінцем з меншим радіусом до циліндричної поверхні. Від бічної частини стінки 25 відходить блокувальне підвищення 74 ковша з багатогранною опуклою внутрішньою поверхнею, що простягається в напрямку від вихідного отвору 21; із збільшенням відстані до вихідного отвору 21 висота цього підвищення зменшується. У вертикальні отвори в проміжній терасі 58 вставляються заглушки 76. На Фіг. 8 показано в перспективі днище 50 ковша, в якому встановлено двошаровий блок 70 ковша (варіант реалізації винаходу B). Днище 50 ковша містить внутрішню циліндричну поверхню 52 днища ковша; двошаровий блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що поверхня приєднання (яку не видно на цьому рисунку) блоку ковша дотикається до внутрішньої циліндричної поверхні 52. Із внутрішньої поверхні днища ковша продовжується вгору проміжна тераса 58, яка частково охоплює кожну з порогових зон 72. Порогові зони 72 розташовані на днищі 50 ковша таким чином, що кожна порогова зона 72 знаходиться на такій самій висоті, що й проміжна тераса 58. Блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що верхня поверхня 23 блоку ковша розташована на меншій висоті, ніж кожна порогова зона 72, і суміжна з ними. 5 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У варіанті, показаному на Фіг. 8, стінки 25 продовжуються вгору від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша в напрямку, протилежному до вихідного отвору 21. Над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша й між внутрішніми поверхнями 26 стінок 25 сформовано канал 32. У цьому варіанті одна внутрішня поверхня 26 має форму увігнутої багатогранної поверхні; друга внутрішня поверхня 26 має форму опуклої багатогранної поверхні. В цьому варіанті внутрішня поверхня 26, що має вигляд багатогранної увігнутої поверхні, закінчується ділянками 43, які розширюються. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Верхня частина внутрішньої поверхні вихідного отвору 21 приймає форму поверхні зрізаного конуса або перевернутої зрізаної конічної поверхні, приєднаної кінцем з меншим радіусом до циліндричної поверхні. Від бічної частини стінки 25 відходить блокувальне підвищення 74 ковша з багатогранною опуклою внутрішньою поверхнею, що простягається в напрямку від вихідного отвору 21; із збільшенням відстані до вихідного отвору 21 висота цього підвищення зменшується. У вертикальні отвори в проміжній терасі 58 вставляються заглушки 76. На Фіг. 9 показано в перспективі днище 50 ковша, в якому встановлено двошаровий блок 70 ковша (варіант реалізації винаходу C). Днище 50 ковша містить внутрішню циліндричну поверхню 52 днища ковша; двошаровий пороговий блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що поверхня приєднання (яку не видно на цьому рисунку) блоку ковша дотикається до внутрішньої циліндричної поверхні 52. Із внутрішньої поверхні днища ковша продовжується вгору проміжна тераса 58. Порогові зони 72 - зони, які поблизу кінців стінок 25, мають таку ж саму висоту, що й проміжна тераса 58. Блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що верхня поверхня 23 блоку ковша розташована на меншій висоті, ніж кожна порогова зона 72, і суміжна з ними. Кутові ділянки 82 зігнуті вниз та в напрямку від внутрішньої циліндричної поверхні 52 дна ковша; у своїх найнижчих точках вони мають висоту проміжної тераси 58, з якою вони суміжні. У варіанті, показаному на Фіг. 9, над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша й між внутрішніми поверхнями 26 стінок 25 сформовано канал 32. У цьому варіанті одна внутрішня поверхня 26 має форму увігнутої багатогранної поверхні; друга внутрішня поверхня 26 має форму опуклої багатогранної поверхні. У цьому варіанті внутрішня поверхня 26, що має вигляд багатогранної увігнутої поверхні, закінчується ділянками 43, які розширюються. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Верхня частина внутрішньої поверхні вихідного отвору 21 приймає форму поверхні зрізаного конуса або перевернутої зрізаної конічної поверхні, приєднаної кінцем з меншим радіусом до циліндричної поверхні. Від бічної частини стінки 25 відходить блокувальне підвищення 74 ковша з багатогранною опуклою внутрішньою поверхнею; із збільшенням відстані до вихідного отвору 21 висота цього підвищення зменшується. У вертикальні отвори в проміжній терасі 58 вставляються заглушки 76. На Фіг. 10 показано в перспективі днище 50 ковша, в якому встановлено двошаровий блок 70 ковша (варіант реалізації винаходу C). Днище 50 ковша містить внутрішню циліндричну поверхню 52 днища ковша; двошаровий пороговий блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що поверхня приєднання (яку не видно на цьому рисунку) блоку ковша дотикається до внутрішньої циліндричної поверхні 52. Із внутрішньої поверхні днища ковша продовжується вгору проміжна тераса 58. Порогові зони 72 - зони, які поблизу кінців стінок 25, мають таку ж висоту, як проміжна тераса 58. Блок 70 ковша встановлено на днищі 50 ковша таким чином, що верхня поверхня 23 блоку ковша розташована на меншій висоті, ніж кожна порогова зона 72, і суміжна з ними. Кутові ділянки 82 зігнуті вниз та в напрямку від внутрішньої циліндричної поверхні 52 дна ковша; в своїх найнижчих точках вони мають висоту проміжної тераси 58, з якою вони суміжні. У варіанті, показаному на Фіг. 10, над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша і між внутрішніми поверхнями 26 стінок 25 сформовано канал 32. У цьому варіанті одна внутрішня поверхня 26 має форму увігнутої багатогранної поверхні; друга внутрішня поверхня 26 має форму опуклої багатогранної поверхні. В цьому варіанті внутрішня поверхня 26, що має вигляд багатогранної увігнутої поверхні, закінчується ділянками 43, які розширюються. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Верхня частина внутрішньої поверхні вихідного отвору 21 приймає форму поверхні зрізаного конуса або перевернутої зрізаної конічної поверхні, приєднаної кінцем з меншим радіусом до циліндричної поверхні. Від бічної частини стінки 25 відходить блокувальне підвищення 74 ковша з багатогранною опуклою внутрішньою поверхнею; із збільшенням відстані до вихідного отвору 21 висота цього підвищення зменшується. У вертикальні отвори в проміжній терасі 58 вставляються заглушки 76. В окремому варіанті реалізації даного винаходу, показаному на Фіг. 7-10, прийнято наступні позначення геометричних розмірів: D - діаметр отвору 21 у верхній поверхні 23 корпусу блоку ковша; L - відстань по прямій лінії від одного кінця кожної стінки 25 до іншого кінця стінки; W 6 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відстань між стінками каналу 32, за винятком загнутих ділянок 43; та H - відстань від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша до верху стінки 25. Для значення D 177 мм конфігурація, в якій D ≤ W ≤ 3,5 D (W знаходиться в діапазоні 177–619 мм), D ≤ L ≤ 5 D (L знаходиться в діапазоні 177–885 мм), 0,8 ≤ L/W ≤ 2,5 та H ≥ 1 D (дорівнює або більше ніж 200 мм), забезпечує зниження рівня завихрення. Вказаним критеріям відповідають значення 483 мм для W, 177 мм для D, 592 мм для L, відношення L/W, що дорівнює 0,9, висота каналу 200 мм і кут 13,6 градуса між середньою лінією каналу в середній точці стінки 25 та середньою лінією каналу в кінці каналу. На Фіг. 11 показано в перспективі вогнетривку ділянку днища ковша, в якому встановлено двошаровий блок 70 ковша (варіант реалізації винаходу D). Із внутрішньої поверхні днища ковша продовжується вгору проміжна тераса 58. Порогові зони 72 - зони, які поблизу кінців стінок 25, мають таку ж висоту, як проміжна тераса 58. Блок 70 ковша встановлено на днищі ковша таким чином, що верхня поверхня 23 блоку ковша розташована на меншій висоті, ніж порогова зона 72, і суміжна з ними. У варіанті, показаному на Фіг. 11, над верхньою поверхнею 23 корпусу блоку ковша і між внутрішніми поверхнями 26 стінок 25 сформовано канал 32. Стінки 25 можуть підтримуватися блоком, що містить вихідний отвір блоку ковша, або можуть бути продовженням цього блоку. У цьому варіанті одна внутрішня поверхня 26 має форму увігнутої багатогранної поверхні; друга внутрішня поверхня 26 має форму опуклої багатогранної поверхні. У цьому варіанті реалізації винаходу внутрішні поверхні 26 закінчуються ділянками 43, що розходяться в боки. У показаному варіанті переріз вихідного отвору 21 є круговим. Від бічної частини стінки 25 відходить блокувальне підвищення 74 ковша з багатогранною опуклою внутрішньою поверхнею; із збільшенням відстані до вихідного отвору 21 висота цього підвищення зменшується. У кожній внутрішній поверхні 26 є заглибина 84; у цьому варіанті реалізації даного винаходу поверхня кожної заглибини 84 має форму частини циліндра, вісь якого збігається з подовженою віссю отвору 21. В окремих варіантах реалізації даного винаходу розмір W, тобто ширина каналу, включає розміри заглибини 84. В інших варіантах реалізації даного винаходу розміри заглибини 84 не входять до цього розміру, тоді як W, тобто ширина каналу, пов’язана з іншими розмірами. W вимірюється на висоті верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша. В окремому варіанті реалізації даного винаходу, показаному на Фіг. 11, прийнято наступні позначення геометричних розмірів: D - діаметр отвору 21 у верхній поверхні 23 корпусу блоку ковша; L - відстань по прямій лінії від одного кінця кожної стінки 25 до іншого кінця стінки; W відстань між стінками каналу 32, за винятком загнутих ділянок 43 або заглибин 84; та H - висота каналу, що визначається як відстань від верхньої поверхні 23 корпусу блоку ковша до верху стінки 25. Для значення D 200 мм конфігурація, в якій D ≤ W ≤ 3,5 D (W знаходиться в діапазоні 200-700 мм), D ≤ L ≤ 5 D (L знаходиться в діапазоні 200–1000 мм), 0,8 ≤ L/W ≤ 2,5 та H ≥ 1,1 D, забезпечує зниження рівня завихрення. Вказаним критеріям відповідають значення 317 мм для W, 200 мм для D, 660 мм для L, L/W, що дорівнює 2,08, висота каналу 250 мм, і кут 10 градусів між середньою лінією каналу в середній точці стінки 25 та середньою лінією каналу в кінці каналу. На Фіг. 12 порівнюються результати, отримані для вкритого цеглою днища ковша з попереднього технічного рішення та днища ковша, що є метою даного винаходу, на якому встановлено блок ковша з однією стінкою, згідно варіанту реалізації A, показаного на Фіг. 5–6. У цьому варіанті реалізації даного винаходу канал над вихідним отвором утворений верхньою поверхнею корпусу блоку ковша, стінкою блоку ковша та частиною внутрішньої циліндричної поверхні днища ковша. На абсцисі графіка вказано висоту рівня сталі відносно вихідного отвору, виміряну в міліметрах. По осі ординат відкладено вагу залишку сталі в коротких тоннах. Точки 110 графіка вказують на рівень, при якому починається слабке завихрення, що відповідає залишку 4500 кг (5 корот. тонн) сталі в резервуарі попереднього технічного рішення та 2900 кг (3,2 корот. тонн) сталі в резервуарі, що є предметом даного винаходу. Точки 112 графіка вказують рівень, при якому починається сильне завихрення, що відповідає залишку 2300 кг (2,5 корот. тонн) сталі в резервуарі попереднього технічного рішення та 730 кг (0,8 корот. тонн) сталі в резервуарі, що є предметом даного винаходу. Точки 114 графіка вказують рівень, при якому відбувається руйнування поверхні. Для днища ковша попереднього технічного рішення руйнування поверхні починається тоді, коли висота сталі досягає 35 мм. Це відповідає залишку сталі 1300 кг (1,4 корот. тонн) в резервуарі попереднього технічного рішення. У резервуарі, що є предметом запропонованого винаходу, руйнування поверхні починається тоді, коли в ньому залишається 460 кг (0,5 корот. тонн) сталі. Лінія 120 вказує на значення, отримані для днища ковша та блоку ковша прототипу. Лінія 122 вказує на значення, отримані для днища ковша та блоку ковша (варіант реалізації винаходу A), що пропонуються в даному винаході. 7 UA 113965 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На Фіг. 13 порівнюються результати, отримані для вкритого цеглою днища ковша попереднього технічного рішення та днища ковша, що є метою даного винаходу, на якому встановлено блок ковша згідно з варіантом реалізації, показаним на Фіг. 7-8 та 9-10. У цьому варіанті реалізації даного винаходу канал над вихідним отвором утворений верхньою поверхнею корпусу блоку ковша та двома стінками блоку ковша, розташованими по різні боки від вихідного отвору. Точками 110 на графіку показано рівні, при яких може початися слабке завихрення під час зливання вмісту ковша крізь вихідний отвір. Для конфігурації прототипу слабке завихрення виникає при залишку сталі 4700 кг (5,2 корот. тонн). Слабке завихрення виникає при залишку сталі 3400 кг (3,8 корот. тонн) для варіанту реалізації B даного винаходу, показаного на Фіг. 7-8, та при залишку сталі 3000 кг (3,3 корот. тонн) для варіанту реалізації C даного винаходу, показаного на Фіг. 9-10. Точками 112 на графіку показано рівні, при яких може початися сильне завихрення під час зливання вмісту ковша крізь вихідний отвір. Для конфігурації прототипу сильне завихрення може виникати при залишку сталі 85 мм або 2400 кг (2,6 корот. тонн). Перші ознаки завихрення виникають при залишку сталі 100 мм або 1700 кг (1,9 корот. тонн) для варіанту реалізації B даного винаходу, показаного на Фіг. 7-8, та при залишку сталі 100 мм або 1400 кг (1,5 корот. тонн) для варіанту реалізації C даного винаходу, показаного на Фіг. 9-10. Точками 114 на графіку показано рівні, при яких може початися руйнування поверхні під час зливання вмісту ковша крізь вихідний отвір. Для прототипу руйнування поверхні починається тоді, коли висота рівня сталі досягає 35 мм, що відповідає залишку сталі в резервуарі 910 кг (1,0 корот. тонн). Руйнування поверхні починається при 45 мм або 360 кг (0,4 корот. тонн) для варіанту реалізації C даного винаходу, показаного на Фіг. 9-10, та при 45 мм і 270 кг (0,3 корот. тонн) для варіанту реалізації B даного винаходу, показаного на Фіг. 7-8. Лінія 130 вказує на значення, отримані для днища ковша та блоку ковша прототипу. Лінія 132 вказує на значення, отримані для днища ковша та блоку ковша (варіант реалізації B), що пропонуються в даному винаході. Лінія 134 вказує на значення, отримані для днища ковша та блоку ковша (варіант реалізації C), що пропонуються в даному винаході. На Фіг. 14 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу A), з позначенням ліній руху потоку при швидкості витікання 3600 кг/хв. (4 корот. тонн/хв.). Лінії руху потоку вказують на напрямок руху рідини в місцях, де її швидкість найбільша. Лінії руху потоку на вході в канал розташовані на однаковій відстані одна від одної. Під час використання лінії потоку не повинні від’єднуватися від внутрішньої поверхні стінки блоку ковша. Забезпечення таких умов можливе, коли кут між (a) центром внутрішньої поверхні стінки та (b) кінцем внутрішньої поверхні стінки знаходиться в межах 0-40 градусів, 0-30 градусів, 0-25 градусів, 5-20 градусів або 0-20 градусів. У показаному варіанті застосування даного винаходу лінії потоку повторюють форму вертикальної поверхні стінки; цей кут недостатньо великий для того, щоб призвести до відриву ліній потоку вздовж ліній каналу, що викликало б формування завихрення. На Фіг. 15 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу A), з позначенням ліній руху потоку при швидкості витікання 3600 кг/хв. (4 корот. тонн/хв.). Лінії руху потоку вказують на напрямок руху рідини в місцях, де її швидкість найбільша. На Фіг. 15 показано, що лінії потоку, які проходять вздовж стінки 26 каналу, не відриваються від стінки. При більших кутах спостерігається відрив потоку, що призводить до завихрення. На Фіг. 16 показано вид у перспективі каркасної моделі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), з позначенням ліній руху потоку при швидкості витікання 3600 кг/хв. (4 корот. тонн/хв.). Лінії руху потоку вказують на напрямок руху рідини в місцях, де її швидкість найбільша. Під час використання лінії потоку не повинні від’єднуватися від стінки блоку ковша, суміжної з внутрішньою циліндричною поверхнею дна ковша. Забезпечення таких умов можливе, коли кут між (a) центром внутрішньої поверхні стінки та (b) кінцем внутрішньої поверхні стінки знаходиться в межах 0-40 градусів, 0-30 градусів, 0-25 градусів, 5-20 градусів або 0-20 градусів. На Фіг. 17 показано вид у перспективі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), на якому показано лінії напрямків руху потоку для висоти рівня рідини 120 мм. На Фіг. 18 показано вид у перспективі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), на якому показано лінії напрямків руху потоку для висоти рівня рідини 100 мм. На Фіг. 19 показано вид у перспективі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), на якому показано лінії напрямків руху потоку для висоти рівня рідини 80 мм. 8 UA 113965 C2 5 На Фіг. 20 показано вид у перспективі днища ковша, що є метою даного винаходу (варіант реалізації винаходу B), на якому показано лінії напрямків руху потоку для висоти рівня рідини 60 мм. Вогнетривкий блок, що пропонується в даному винаході, описаний з точки зору його використання в ковші. Його можна також використовувати в інших ємностях для зберігання та транспортування рідкого металу, наприклад, у проміжних жолобах. Можливі численні модифікації та видозміни запропонованого винаходу. Тому слід розуміти, що винахід, викладений у формулі винаходу, що наводиться нижче, можна реалізувати іншим способом, ніж це було вище описано на прикладах. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Вогнетривкий блок ковша, що містить: корпус блока ковша з верхньою поверхнею та границею вихідного отвору, центр якої знаходиться в площині верхньої поверхні корпусу блока ковша; а також стінку з головною горизонтальною центральною лінією, висотою (h) та внутрішньою поверхнею, що знаходиться поруч з вихідним отвором, причому зазначена головна горизонтальна центральна лінія має центральну точку, причому лінія, що проходить через центр вихідного отвору та центральну точку головної горизонтальної центральної лінії, перпендикулярна до головної горизонтальної центральної лінії; до того ж головний розмір вихідного отвору в площині верхньої поверхні корпусу блока ковша позначено як D; відстань від центру вихідного отвору в площині верхньої поверхні корпусу блока ковша до внутрішньої поверхні стінки позначено як W/2; а також в якому ½DW та причому пороги, що виступають вгору від верхньої поверхні корпусу блока ковша на кожному кінці корпусу блока ковша, відповідного кожному кінцеві внутрішньої поверхні стінки в горизонтальному перерізі, мають висоту, меншу, ніж висота (h) стінки. 2. Вогнетривкий блок ковша за п. 1, в якому DW. 3. Вогнетривкий блок ковша за п. 1, в якому ½DW3,5D. 4. Вогнетривкий блок ковша за п. 1, в якому внутрішня поверхня стінки має центр та два кінці в горизонтальному перерізі та необов'язково скоси та заокруглення; центр внутрішньої поверхні стінки та кінець внутрішньої поверхні, за винятком скосів та заокруглень, утворюють кут виходу каналу; а також кут виходу каналу може приймати значення від 0 до 40 градусів, включно з вказаними граничними значеннями. 5. Вогнетривкий блок ковша за п. 4, в якому кут виходу каналу може приймати значення від 0 до 30 градусів, включно з вказаними граничними значеннями. 6. Вогнетривкий блок ковша за п. 4, в якому кут виходу каналу може приймати значення від 0 до 25 градусів, включно з вказаними граничними значеннями. 7. Вогнетривкий блок ковша за п. 4, в якому кут виходу каналу може приймати значення від 0 до 20 градусів, включно з вказаними граничними значеннями. 8. Вогнетривкий блок ковша за п. 4, в якому кут виходу каналу може приймати значення від 5 до 20 градусів, включно з вказаними граничними значеннями. 9. Вогнетривкий блок ковша за п. 1, в якому: літерою L позначено відстань по прямій лінії від одного кінця кожної стінки до іншого кінця в горизонтальному перерізі; а також DL5D. 10. Вогнетривкий блок ковша за п. 1, який додатково містить другу стінку з головною горизонтальною центральною лінією і внутрішньою поверхнею, що розташовується поруч із вихідним отвором, причому зазначена головна горизонтальна центральна лінія містить центральну точку, а стінки розташовані по різні боки від вихідного отвору. 11. Вогнетривкий блок ковша за п. 10, в якому перша вихідна стінка має опуклий горизонтальний переріз, направлений в бік вихідного отвору, а друга вихідна стінка має увігнутий горизонтальний переріз, направлений в бік вихідного отвору. 12. Вогнетривкий блок ковша за п. 10, в якому: протилежні кінці кожної стінки в горизонтальному перерізі розташовані поблизу протилежних кінців головної горизонтальної центральної лінії; літерою D позначено діаметр отвору на верхній поверхні корпусу блока ковша; 9 UA 113965 C2 літерою L позначено відстань по прямій лінії від одного кінця кожної стінки до іншого кінця стінки в горизонтальному перерізі; а також DL5D. 10 UA 113965 C2 11 UA 113965 C2 12 UA 113965 C2 13 UA 113965 C2 14 UA 113965 C2 15 UA 113965 C2 16 UA 113965 C2 17 UA 113965 C2 18 UA 113965 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 19