Пристрій для запобігання ефекту завихрення в зоні випускного отвору металургійної плавильної ємності

1. Пристрій для запобігання ефекту завихрення в зоні випускного отвору (16) металургійної плавильної ємності, який характеризується наявністю наступних ознак: 1.1. вказаний пристрій виконаний з вогнетривкого керамічного матеріалу та 1.2. складається з основної частини (20b) і циліндричної частини (20w), яка прилягає до основної частини й утворює її продовження як стінка, вказані основна та циліндрична частини пристрою своєю спільною внутрішньою поверхнею утворюють порожнину (20h), при цьому 1.3. у стінці вказаної циліндричної частини (20w) збоку є принаймні один отвір (22), який 1.4. виконаний і розташований таким чином, що він, після встановлення пристрою в зоні випускного отвору (16) плавильної ємності, проходить по C2 2 (19) 1 3 75398 4 обробки розплавленої сталі. При цьому потік розрозплаву до випускного отвору. Тим самим за раплавленої сталі завихрюється при її випуску з хунок застосування запропонованого у винаході проміжного ковша. У результаті рух потоку розппристрою відпадає необхідність у використанні лаву перед випускним отвором і/або в ньому набутруби, яка запобігає затіканню металу в отвір шиває неконтрольованого характеру, внаслідок чого берного затвора до наповнення проміжного ковша. разом з потоком розплаву у випускний отвір моПодібний бар'єр запобігає витіканню розплаву, жуть затягуватися частинки шлаку, які плавають який заповнює плавильну ємність, і/або шлаку, на його поверхні. який знаходиться на його поверхні, через випускЗадача із запобігання потрапляння в розплавний отвір до зниження рівня розплаву до нижньої лений метал неметалевих включень або принаймкромки найближчого до поду ємності отвору. ні із скорочення кількості неметалевих включень, У цілому ж запропонований у винахід пристрій які попадають у розплавлений метал, має першоодночасно забезпечує зміну напрямку і дроблення чергове значення насамперед в галузі ковшевої потоку розплавленого металу на шляху його руху металургії. Тому спроби мінімізувати чи запобігти до випускного отвору. За результатами попередніх за рахунок здійснення різних заходів завихрення експериментів було встановлено, що запропонойого потоку, що відбувається при випуску розплаваний у винаході пристрій дозволяє практично вленого металу, здійснювалися вже досить давно. повністю запобігти вказаному на початку опису До таких заходів належать, наприклад, розміщензавихренню потоку. ня вбудованих вогнетривких деталей або пристоУ найбільш загальному варіанті здійснення сувань у зоні випускного отвору, наприклад у зоні, винаходу в ньому пропонується пристрій для заяка оточує стакан для розливання відкритим струпобігання ефекту завихрення в зоні випускного менем. отвору металургійної плавильної ємності, який У патенті US 5382003 було запропоновано вохарактеризується наявністю наступних ознак: гнетривке пристосування подібного типу, яке вста- вказаний пристрій виконаний з вогнетривкого новлюється на під металургійної плавильної ємнокерамічного матеріалу і сті навколо випускного отвору. Це пристосування - складається з основної частини і має форму "триноги", "ніжки" якої спираються на - циліндричної частини, яка прилягає до неї й під металургійної плавильної ємності. утворює її продовження, у стінці якої збоку є приВ основу даного винаходу була покладена занаймні один отвір, який дача розробити заходи, які принаймні при норма- розташований таким чином, що він після льних умовах роботи дозволяли б ефективно і установлення пристрою в зоні випускного отвору надійно запобігати завихренню потоку розплаву в плавильної ємності розташовується на деякій відзоні випускного отвору металургійної плавильної стані від поду плавильної ємності і забезпечує ємності. з'єднання з зоною, яка оточує випускний отвір Основна ідея винаходу полягає в тому, щоб плавильної ємності. для вирішення вказаної задачі використовувати Запропонований у винаході пристрій, загальні виконаний з вогнетривкого керамічного матеріалу особливості конструкції якого вказані вище, може пристрій, який розташовується у зоні випускного мати найрізноманітніше конкретне конструктивне отвору металургійної плавильної ємності і переквиконання. риває цю зону випускного отвору. Подібне рішення Під поняттям "циліндрична" частина мається дозволяє зменшити феростатичний тиск у зоні на увазі частина, яка має "близьку до циліндричновипускного отвору. го" або "в основному циліндричну" форму і яка з Подібний пристрій повинен мати далі один або урахуванням цього може також мати, наприклад, декілька отворів, через які розплав, який знахобочкоподібну, відповідно опуклу форму, багатокудиться в плавильній ємності, міг би перетікати в тну в перерізі форму або іншу форму, яку у перзону, яка оточує її випускний отвір, тобто безпосешому наближенні можна розглядати як циліндричредньо надходити до цього випускного отвору. ну. Призначення основної частини, яка є в приЗапропонований у винаході пристрій можна строю, полягає в тому, щоб змінювати напрямок виконати у формі свого роду ковпака, який встанопотоку розплаву на шляху його руху до випускного влюється на під металургійної плавильної ємності і отвору. Циліндрична частина, яка прилягає до цієї повністю перекриває зону, яка оточує випускний основної частини й утворює її продовження, слуотвір. Іншими словами, площа горизонтального жить свого роду "переривником потоку", який дропоперечного перерізу порожнини, яка знаходиться бить потік розплаву на декілька незалежних один під ковпаком, принаймні в одному місці вище поду від одного окремих потоків. Вказані вище отвори плавильної ємності має величину, яка принаймні розміщені таким чином, що у змонтованому полодорівнює площі поперечного перерізу випускного женні пристрою (у металургійній плавильній ємноотвору, виміряній в зоні верхньої поверхні поду сті) вони розташовуються на деякій відстані від (тобто на рівні верхньої поверхні поду) плавильної рівня поду плавильної ємності. Ця відстань до рівємності. По периметру така порожнина обмежена ня поду (тобто до рівня, на якому починається вивказаною вище циліндричною частиною пристрою, пускний отвір, який проходить через під) може а зверху обмежена основною його частиною. становити від більше 20 до менше 200мм, наприЗ метою забезпечити безперешкодний припклад від 30 до 60мм, від 60 до 80мм або від 70 до лив розплавленого металу до випускного отвору 100мм. через такий ковпак у його стінці і передбачені вкаУ результаті запропонований у винаході призані вище вікна/отвори. Відповідно до одного з стрій створює свого роду бар'єр на шляху руху варіантів у стінці циліндричної частини передба 5 75398 6 чено декілька таких отворів, рівномірно розподіленаході пристрою доцільно виконувати профільоних по колу. ваною, що дозволяє додатково підвищити надійВиконання запропонованого у винаході приність кріплення цього пристрою його кінцевою дістрою згідно із ще одним варіантом обертальнолянкою у випускному отворі. Приклади виконання симетричним, а саме, обертально-симетричним кінцевої ділянки з профільованою зовнішньою бічвідносно проведеної через його центр ваги уявної ною поверхнею показані на кресленнях. осі (осі симетрії), дозволяє оптимізувати розподіл Важливе значення має далі можливість викопотоку розплавленого металу, тобто дроблення нання запропонованого у винаходи пристрою у цього потоку на окремі потоки. За вісь симетрії вигляді суцільної деталі, яка виготовляється за можна також приймати уявну поздовжню вісь циліодну технологічну операцію, у чому полягає особндричної частини, відповідно всього пристрою. лива відмінна особливість винаходу. Сказане стоБільш докладно особливості можливих варіансується й варіанта виконання запропонованого у тів виконання запропонованого у винаході привинаході пристрою з конічно звужуваною кінцевою строю розглянуті в наступному описі креслень. ділянкою. При цьому пристрій можна виготовляти Основній частини пристрою можна надати такими відомими методами, як шлікерне лиття або опуклої відносно його циліндричної частини, відвипалювання тимчасових вставок для утворення повідно випускного отвору форми, завдяки якій порожнин. вказаний вище ковпак набуває свого роду форму Відстань від основної частини пристрою до купола, у якого до основної частини може знизу входу у випускний отвір, розташованого на рівні прилягати стінка по суті циліндричної частини. поду плавильної ємності, звичайно може досягати Ковпак, у формі якого відповідно до одного з 250мм. Площу поперечного перерізу основної часваріантів може бути виконано запропонований у тини пристрою слід підбирати з таким розрахунвинаході пристрій, може мати вигляд кульового ком, щоб вона з усіх боків перекривала вказаний сегмента, прямокутного паралелепіпеда, піраміди вхід у випускний отвір мінімум на 20мм, при цьому або циліндра. Так само подібний ковпак може мати звичайно цілком достатньо перекривати вхід у несиметричну форму поперечною перерізу або випускний отвір на 100мм. може мати увігнуту (в бік випускного отвору) верхІнші відмінні риси винаходу наведені в залежню поверхню. Отвори в стінці циліндричної частиних пунктах формули й у наступному описі. ни можна виконувати у вигляді похилих каналів з Нижче винахід більш докладно розглянутий на різним кутом їх підйому. прикладі різних варіантів його здійснення з посиУ принципі запропонованому у винаході приланням на додані спрощені креслення, на яких строю і його частинам, і елементам можна надавасхематично показано: ти найрізноманітнішої геометричної форми залежна Фіг.1 - поздовжній розріз частини металурно від конкретних умов роботи такого пристрою. гійної плавильної ємності в зоні виконаного в поді Так, зокрема, отвори (сполучні канали) у стінці випускного отвору з двома альтернативними варіциліндричної частини можуть мати напівкруглий антами виконання запропонованого у винаході або круглий переріз, а також можуть мати прямопристрою і лінійну або криволінійну форму, а в деяких випадна Фіг.2 - аналогічне до показаного на Фіг.1 зоках можуть також проходити по евольвенті в бік браження, але з виконаним за третім варіантом ділянки, яка оточує поздовжню вісь пристрою. Так запропонованим у винаході пристроєм. само такі отвори можна також виконати щілинопоНа всіх кресленнях одні й ті ж елементи або дібними у вигляді прорізів, які проходять в основелементи, які виконують одну й ту ж функцію, позному в осьовому напрямку пристрою (в осьовому начені однаковими позиціями. напрямку випускного отвору). У цілому ж такі На Фіг.1 позицією 10 позначений під металуротвори можуть мати симетричну або несиметричгійної плавильної ємності, у даному випадку прону форму і поперечний переріз. міжного ковша (проміжної ємності). Цей під 10, Згідно із ще одним варіантом виконання заякий виконаний з вогнетривкого матеріалу звичайпропонованого у винаході пристрою сумарна плоного типу, зовні (знизу) обмежений сталевим кожуща поперечних перерізів всіх отворів повинна бути хом 12. У під 10 вбудовані два схематично показабільша за площу поперечного перерізу випускного них фасонних камені 14, кожен з яких має по отвору, виміряну на рівні верхньої поверхні поду одному центральному випускному отвору 16, коплавильної ємності. жен з яких має в їх верхній, повернутій до розплаВідповідно до ще одного варіанта далекій від вленого металу 18 частини лійкоподібну форму. основної частини кінцевій ділянці запропонованого Такою лійкоподібною формою визначається діау винаході пристрою можна надати конічно звужуметр d випускних отворів 16 на рівні верхньої пованої форми. Узгодження форми цієї кінцевої діверхні 10о поду 10. лянки з формою (внутрішньої поверхні) випускного Зона, яка оточує кожен випускний отвір 16, пеотвору, тобто виконання кінцевої ділянки, такою, рекрита окремим пристроєм 20, з яких нижче спощо доповнює за формою випускний отвір, дозвочатку розглянутий пристрій 20, показаний в лівій ляє спростити установку пристрою у випускний частині креслення. отвір і його закріплення в ньому, наприклад залиЦей пристрій має форму ковпака і складається ванням будівельним розчином або приклеюванз опуклої основної частини 20b, вершина якої поням. Одержуване в результаті з'єднання з геометвернута в протилежну від фасонного каменю 14 ричним замиканням відрізняється також особливо сторону, і з по суті циліндричною частиною (стінки високою герметичністю. Крім цього зовнішню бічну 20w), яка прилягає до цієї основної частини й поверхню кінцевої ділянки запропонованого у виутворює її продовження, яка її вільним (нижнім) 7 75398 8 кінцем спирається на верхню поверхню 10о поду металу в отвір шиберного затвора до наповнення 10. проміжного ковша. У стінці 20w передбачено декілька рівномірно Загальним для обох показаних на Фіг.1 варіанрозподілених по колу отворів 22 круглого перерізу. тів є те, що основна частина 20b кожного з приВідстань від нижнього краю таких отворів до верхстроїв 20 розташовується на деякій відстані від ньої поверхні 10о поду позначена буквою h і стаподу 10 зверху нього, а циліндричні частини (стінновить 72мм. ки 20w) з усіх боків охоплюють випускний отвір 16 Потік розплавленого металу 18 на шляху його для зливу розплавленого металу і розташовані на руху до випускного отвору 16 наштовхується на деякій відстані від цього випускного отвору, при основну частину 20b і, обтікаючи її, розділяється цьому така відстань від краю випускного отвору 16 на декілька окремих потоків, кількість яких відповідо внутрішньої бічної поверхні циліндричної часдає кількості отворів 22 (у даному випадку передтини (стінки 20w) більша за діаметр d випускного бачено вісім таких отворів, рівномірно розподілеотвору 16 на рівні верхньої поверхні 10о поду 10. них по колу стінки 20w, і тому потік розплавленого На Фіг.2 показаний інший варіант виконання металу відповідно розділяється на вісім окремих запропонованого у винаході пристрою, який також потоків) і які втікають у загальну порожнину 20h, може використовуватися з плавильною ємністю, яка зверху обмежена основною частиною 20b, показаною на Фіг.1. збоку обмежена стінкою 20w, а знизу частково Показаний на Фіг.2 пристрій 20 в основному обмежена подом 10. аналогічний до пристрою, показаному на Фіг.1 Подібне розділення потоку розплавленого меправоруч, але відрізняється від нього наступним. талу 18 на декілька окремих потоків ефективно і Цей пристрій має в (горизонтальному) поперечнонадійно запобігає виникнення ефекту його завихму перерізі меншу площу, а до циліндричної часрення і тим самим забезпечує його безвихрове тини, тобто до стінки 20w, прилягає кінцева діляннадходження в зону випускного отвору 16. ка 20е, яка відкрита донизу і конічно звужується Ділянки 20s, розташовані між отворами 22 і донизу. Зовнішній контур цієї кінцевої ділянки 20е верхньою поверхнею 10о поду, запобігають неконприблизно відповідає внутрішньому контуру верхтрольованому відтоку розплаву або шлаку, насамньої частини випускного отвору, завдяки чому приперед на початку розливання. стрій 20 можна вставляти в цю верхню частину Пристрій 20, показаний на Фіг.1 праворуч, тавипускного отвору з геометричним замиканням, кож складається з основної частини 20b, виконаної компенсуючи можливі невідповідності розмірів і у вигляді круглої плити, і циліндричної частини форми шаром 50 розчину. Крім цього профілю(стінки 20w), яка відходить від неї у бік поду 10 вання бічної поверхні 20р кінцевої ділянки 20е доплавильної ємності й яка утворює її продовження, зволяє оптимізувати його сполучення зі стінками яка у свою чергу також спирається на верхню поверхньої частини випускного отвору. В основній верхню 10о поду 10. частині 20b передбачений далі невеликий отвір 60 У цій циліндричній частині (у стінці 20w) аналодля відведення газів, які у протилежному випадку гічно до розглянутого вище варіанта виконано демогли б накопичуватися в порожнині 20h. Такий кілька вікон (сполучних отворів 22), які мають фоотвір 60 можна виконати випалюванням вставки, рму каналів круглого перерізу і кожний з яких вкладеної in situ у процесі виготовлення пристрою. проходить похило нагору, піднімаючись у бік поРозглянуті вище пристрої можуть являти собою литі вогнетривкі деталі. Так само такі деталі, рожнини 20h під кутом, позначеним буквою залежно від їх конструктивного виконання, можна ( =35°), і закінчуючись в ній. також виготовляти пресуванням або трамбуванЕфект, який досягається з допомогою такого ням. Вибір конкретного вогнетривкого матеріалу пристрою, по суті відповідає ефекту, який досягавизначається відповідними умовами, у яких повиється за допомогою пристрою, показаного на Фіг.1 нен працювати пристрій. При цьому яких-небудь ліворуч. У цьому випадку потік розплавленого меособливих вимог до вогнетривкого матеріалу не талу 18 також розділяється на декілька окремих пред'являється. Звичайно такий матеріал повинен потоків, які попадають через сполучні отвори 22 у мати термостійкість і максимально можливу еропорожнину 20h і з неї відводяться через випускний зійну стійкість, а також прийнятні властивості плаотвір 16 із плавильної ємності. Завдяки нижнім стичності. ділянкам 20s стінки подібний пристрій додатково виконує функцію труби, яка запобігає затіканню 9 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 75398 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601