Пробка для металургійної плавильної посудини

1. Пробка для металургійної плавильної посудини, що містить стрижнеподібний корпус (10), виготовлений із щонайменше одного вогнетривкого керамічного матеріалу, з першим - верхнім кінцем і другим - нижнім кінцем (14), глухий отвір (12), що проходить від першого кінця вказаного корпусу (10) у напрямку його осі у бік другого його кінця (14), що кінчається дном (16), розташованим з відступом від другого кінця (14) вказаного корпусу (10), газовипускний канал (20), що проходить від отвору (12) у вказаному корпусі пробки до зовнішньої поверхні цього корпусу (10) пробки в зоні його другого кінця (14) і площа поперечного перерізу якого менше площі поперечного перерізу отвору (12) у цьому корпусі пробки, наповнювач (24), що заповнює отвір (12) у вказаному корпусі пробки на частині довжини цього отвору (12) в напрямку осі вказаного корпусу (10), і щонайменше один газовий канал (26), що розташований усередині наповнювача (24) або між наповнювачем (24) і стінкою отвору (12) в цьому корпусі (10) пробки, який ае 2 (19) 1 3 Даний винахід відноситься до пробки для металургійної плавильної посудини. Подібного роду пробки призначені для регулювання витрати розплавленого металу, що виходить через випускний отвір відповідної плавильної посудини, наприклад, проміжного ковша. Подібна пробка звичайно має наступну конструкцію. Вона має стрижнеподібний корпус, виготовлений із щонайменше одного вогнетривкого керамічного матеріалу, відповідно з першим - верхнім - кінцем і другим - нижнім - кінцем. Від першого кінця стрижнеподібного корпуса в напрямку його осі убік другого його кінця проходить глухий отвір, що кінчається дном, розташованим з відступом від другого кінця корпуса. Від отвору в корпусі пробки до зовнішньої поверхні корпуса пробки в зоні його другого кінця проходить газовипускний канал, площа поперечного перерізу якого менше площі поперечного переріза отвору в корпусі пробки. Поруч із першим кінцем корпуса пробки по колу отвору в корпусі пробки передбачені фіксуючі засоби, призначені для закріплення відповідного тримача, звичайно несучої штанги, через яку пробка кріпиться до маніпулятора. Маніпулятор дозволяє піднімати й опускати пробку для відкривання випускного отвору плавильної посудини на певну регульовану ширину, відповідно для герметичного закривання випускного отвору плавильної посудини. В описі даного винаходу всі дані, що стосуються конструктивного виконання й функціональних особливостей пробки, а також її елементів і пристроїв, завжди відносяться до робочого положення пробки, тобто до її вертикального розташування. Пробка зазначеного на початку опису типу відома з публікації ЕР 0358535 В2. Відповідно до цього дана публікація включена в даний опис як посилання. Отвір у корпусі пробки й газовипускний канал, що примикає до цього отвору, слугують (також) для подачі газу через пробку в розплавлений метал. Подібний газ призначений для вторинної металургійної (позапічної) обробки розплаву. Так, наприклад, подача газу в розплавлений метал призначена для видалення з розплавленого металу присутніх у ньому неметалічних включень шляхом флотації. Важливе значення щодо цього має підтримка постійної витрати газу, використовуваного для обробки розплавленого металу. При знаходженні пробки в піднятому положенні на деякій відстані від випускного отвору плавильної посудини розплавлений метал виливається з нього. При цьому в результаті витікання розплавленого металу із плавильної посудини під нижнім кінцем пробки може виникнути розрідження. Подібне розрідження може досягати настільки високого рівня, при якому відбувається зрив газового потоку. Одночасно із цим можливо усмоктування повітря усередину плавильної посудини. Обидва ці явища є небажаними. В ЕР 1401600 В1 описана пробка зазначеного на початку опису типу (назг іізана в зазначеній публікації моноблочною або цільною пробкою), у якій 87754 4 в газовипускний канал убудований калібрувальний пристрій. Такий калібрувальний пристрій складається зі стрижня з одним або декількома осьовими газовими каналами. Подібний калібрувальний пристрій повинний забезпечувати створення певного опору газовому потоку. Відомий пристрій відрізняється складністю його виготовлення. Крім цього за його допомогою досить складно відрегулювати опір газовому потоку на певну величину. В основу винаходу буде покладена задача запропонувати просту в виготовленні пробку, що забезпечувала б можливість ефективної й надійної подачі газу, насамперед інертного газу, у розплавлений метал. Для рішення ці\ї задачі в основу винаходу були покладені наступні міркування. Згаданий вище глухий отвір у корпусі пробки звичайно має круглий поперечний переріз діаметром кілька сантиметрів. Газовипускний канал, що примикає до отвору в корпусі пробки, має набагато менші в порівнянні із цим отвором поперечний переріз, звичайно діаметром усього в кілька міліметрів. Довжина великого отвору в корпусі пробки звичайно набагато більше половини всієї осьової довжини корпуса пробки, тоді як газовипускний канал проходить тільки в другий - нижній - кінцевій частині корпуса пробки й відповідно має невелику довжину. Однак для створення усередині пробки певного опору газовому потоку (гідравлічного опору) газовий канал у нижній кінцевій частині корпуса пробки необхідно виконувати максимально можливої довжини або зменшеного діаметра. З наведених вище пояснень відносно розташування цього газового каналу треба, що обидва його зазначені розміри були обмежені певними границями. Відносно цього основна ідея винаходу полягає в тому, щоб перенести засоби для створення опору газовому потоку із зони газовипускного каналу, розташованого на другому - нижньому - кінці корпуса пробки, в отвір, що знаходиться вище у корпусі пробки. Для цього отвір, що розташований в корпусі пробки, поперечний переріз якого суттєво перевищує поперечний переріз газовипускного каналу, необхідно щонайменше частково заповнити відповідним наповнювачем. Такий наповнювач може займати відповідну частину довжини отвору (у напрямку осі корпуса пробки) і повинен при цьому заповнювати собою весь його поперечний переріз. Перенос засобів для створення опору газовому потоку в отвір у корпусі пробки створює численні можливості щодо індивідуального регулювання опору газовому потоку залежно від місця розташування й довжини наповнювача в отворі в корпусі пробки й від кількості й форми каналів усередині наповнювача. Відповідно до цього в даному винаході в найбільш загальному варіанті його здійснення пропонується пробка для металургійної плавильної посудини, що має стрижнеподібний корпус, виготовлений із щонайменше одного вогнетривкого керамічного матеріалу, з першим - верхнім кінцем і другим - нижнім - кінцем, глухий отвір, що 5 проходить від першого кінця корпуса в напрямку його осі убік другого його кінця, що кінчається дном, розташованим з відступом від другого кінця корпуса, газовипускний канал, що проходить від отвору в корпусі пробки до зовнішньої поверхні корпуса пробки в зоні його другого кінця й площа поперечного перерізу якого менше площі поперечного переріза отвору в корпусі пробки, наповнювач, що заповнює отвір у корпусі пробки на частині довжини цього отвору в напрямку осі корпуса, і щонайменше один, який розташований усередині наповнювача або між наповнювачем і стінкою отвору в корпусі пробки, газовий канал, що аеродинамічно з'єднує отвір у корпусі пробки з газовипускним каналом. Згадане вище дно отвору в корпусі пробки може мати будь-яке виконання й форму. Воно може розташовуватися більш-менш перпендикулярно відносно осі корпуса. Воно може також мати криволінійну, наприклад, увігнуту або опуклу, форму. Так само донну частину отвору в корпусі пробки можна виконувати воронкоподібною в напрямку осі корпуса пробки з безпосереднім переходом у розташований далі газовипускний канал. Наповнювач (з газовими каналами, що проходять в ньому) може мати, як зазначено вище, практично будь-яку довжину. Довжина наповнювача крім іншого буде залежати від того, наскільки більшим повинний бути опір газовому потоку в кожному конкретному випадку. Звичайно довжина наповнювача в напрямку осі корпуса пробки повинна становити не менш 5% від довжини отвору в корпусі пробки. Довжина наповнювача в різних варіантах реалізації винаходу може також перевищувати 10%, 15% і навіть 25% від довжини отвору в корпусі пробки. Розташування наповнювача усередині отвору в корпусі пробки також може бути практично будьяким. Наповнювач може мати щільність аж до газопроникної. Однак з аеродинамічної точки зору наповнювач переважно доцільно розташовувати безпосередньо поблизу дна отвору в корпусі пробки. Для цього розташований до дна отвору в корпусі пробки отвір газового каналу, що проходить усередині наповнювача або в зоні контакту між наповнювачем і стінкою отвору в корпусі пробки, повинний аеродинамічно з'єднуватися з розташованим з боку впуску газу отвором газовипускного каналу на нижньому кінці корпуса пробки (на так званій головці пробки). Звичайно пробки розглянутого вище типу виготовляють шляхом ізостатичного пресування або формування. При цьому отвір у корпусі пробки й газовипускний канал утворюють in situ. Наповнювач у корпус такої пробки можна, наприклад, заливати надалі. Один з можливих способів виготовлення такої пробки із наповнювачем, який заливають в отвір у її корпусі, розглянутий нижче в наступному описі креслень. Наповнювач може також являти собою пресовану деталь, що вставляють в отвір у корпус пробки, який попередньо відформований пресуванням, в процесі її виготовлення або пізніше. 87754 6 Важливою відмінною рисою винаходу є наявність у запропонованій в ньому пробці щонайменше одного газового каналу. Такий газовий канал може проходити в напрямку осі наповнювача, тобто в напрямку осі пробки. Подібний газовий канал може проходити усередині наповнювача. Однак газовий канал може бути також виконаний у вигляді канавки на зовнішній поверхні наповнювача. При цьому з радіально зовнішньої сторони газовий канал обмежений стінкою отвору в корпусі пробки. І навпаки, зазначену канавку можна передбачити в стінці отвору в корпусі пробки, і в цьому випадку таку канавку з її радіально внутрішньої сторони буде обмежувати наповнювач (його бічна поверхня) з утворенням газового каналу. Газовий канал може проходити паралельно середній поздовжньої осі пробки або може проходити по спіралі або по гвинтовій лінії навколо середньої поздовжньої осі пробки. За зазначеними вище причинами може виявитися кращим виконувати газовий канал більшої довжини. Для цього можна збільшити довжину наповнювача. Особлива перевага пропонованого у винаході рішення полягає в тому, що наповнювач розташований усередині великого отвору в корпусі пробки й тим самим має поперечний переріз значної площі, що дозволяє, наприклад, виконати усередині наповнювача або між наповнювачем і стінкою отвору в корпусі пробки газовий канал, що має меандроподібну форму або форму гвинтової лінії. При такій формі газового каналу його довжина стає почасти суттєво більше найкоротшої відстані між його вихідними (нижніми й верхнім) отворами, якими він кінчається. Щоб уникнути, наприклад, влучення в розплавлений метал з потоком газу сторонніх речовин може виявитися доцільним закривати щонайменше верхній отвір газового каналу в наповнювачі і/або розташований з боку впуску газу кінець газовипускного каналу пористим фільтром, наприклад, пористим термостійким фільтрувальним папером або заглушкою з пористого матеріалу. Подібний пористий губчатий елемент можна також виконувати у вигляді компонента наповнювача. З метою забезпечити по можливості безвихровий плин газового потоку в ще одному варіанті здійснення винаходу газовипускний канал повинен виходити з корпуса пробки на другому його кінці співвісно середньої поздовжньої осі корпуса. Інші відмінні риси винаходу представлені в залежних пунктах формули винаходу, а також у подальшому описі. Нижче винахід більш докладно розглянуто на прикладі одного з варіантів його реалізації з посиланням на прикладені спрощені схематичні креслення, на яких показане: на Фіг.1 - нижня кінцева ділянка пробки в поздовжньому розрізі в процесі її виготовлення, на Фіг.2 - аналогічний наведеному на Фіг.1 вид кінцевої ділянки остаточно виготовленої пробки з особливою формою газового каналу в наповнювачі й на Фіг.3 - аналогічний наведеному на Фіг.1 вид кінцевої ділянки пробки з іншим виконанням газового каналу. 7 На всіх кресленнях конструктивно або функціонально ідентичні між собою елементи позначені тими самими позиціями. На Фіг.1 показана нижня ділянка 10 стрижнеподібного корпуса пробки. Цей стрижнеподібний корпус виконаний з вогнетривкого матеріалу звичайного типу. У корпусі 10 передбачений отвір 12, вісь якого збігається із середньою поздовжньою віссю М-М корпуса 10 і який проходить від його (не показаного) верхнього кінця в напрямку другого його - нижнього - кінця 14 і кінчається розташованим з відступом від цього кінця корпуса дном 16. Від цього дна 16, що має подовження 18 у вигляді поглиблення, яке проходить в напрямку середньої поздовжньої осі М-М корпуса, відходить газовипускний канал 20, що проходить співвісно середньої поздовжньої осі М-М корпуса до самого низу другого кінця 14 корпуса пробки. На Фіг.1 пробка показана на одній зі стадій її виготовлення із вже виготовленим раніше за звичайною технологією ізостатичного пресування або формування корпусом 10. На наступній стадії в газовипускний канал 20 вставляють дріт 22, що на своєму вільному нижньому кінці має стовщення 22d, a його ділянка, що розташовується в газовипускному каналі 20, має більший діаметр (практично повністю заповнює собою газовипускний канал 20), ніж її розташована вище ділянка 22а, що проходить через отвір 12 до першого - верхнього кінця пробки, де його тимчасово закріплюють не показаним на кресленні чином. На наступній стадії в отвір 12 заливають вогнетривкий бетон, що проштовхують углиб цього отвору штовхачем доти, поки ще грузлий бетон, що охоплює при цьому дріт 22 на його ділянці 22а, не заповнить собою позначену штрихуванням частину отвору в корпусі пробки вище газовипускного каналу 20. Після затвердіння бетону дріт 22 знову витягають із корпуса пробки, витягаючи з нього дріт у напрямку, зворотному тому, у якому його вставляли в корпус пробки. Для цього дріт 22 можна захо 87754 8 пити за головку або стовщення 22d і витягтися вниз із корпуса пробки. Одночасно з витяганням дроту з корпуса пробки в тій частині 24 отвору в корпусі пробки, що залита бетоном, нижче називаним наповнювачем, утвориться відповідний газовий канал 26, що переходить у газовипускний канал 20. Очевидно, що кількість виконуваних у наповнювачі 24 каналів 26, їхні розміри, а також їхня форма можуть бути будь-якими. Замість одного або декількох дротів, які в кінці кінців витягають із корпуса пробки, можна також використовувати заставні випалювані елементи. При наступному випалі пробки ці заставні елементи вигорають із утворенням у результаті необхідних газових каналів з необхідним їхнім розташуванням і геометричною формою. Замість рідкого наповнювача 24, що заливають в отвір у корпусі пробки, у якості його можна також використовувати попередньо виготовлену, наприклад, пресуванням, деталь, схематично показану на Фіг.2. У показаному на цьому кресленні прикладі пресований вставний наповнювач 24 має спиралеподібний газовий канал 26, нижній, звернений до випускної сторони кінець якого розташований співвісно середньої поздовжньої осі М-М корпуса 10 пробки. Ще один можливий варіант виконання газового каналу в наповнювачі показаний на Фіг.3. У цьому варіанті газовий канал 26 виконаний на перехідній ділянці між наповнювачем 24 і поверхнею отвору в корпусі 10 пробки. Для цього на коловій поверхні наповнювача 24 передбачена канавка 26n, що розташована по спіралі або гвинтовій лінії, що з радіально зовнішньої сторони наповнювача обмежена стінкою 12і отвору 12. Тим самим у розглянутому варіанті наповнювач 24 і корпус 10 пробки спільно утворюють газовий канал 26, що забезпечує аеродинамічне з'єднання отвору 12 з газовипускним каналом 20. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 87754 Підписне 10 Тираж 28 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