Головка фурми зі знімними компенсаторами

Реферат: Винахід належить до чорної металургії, а зокрема до конструкцій фурмених пристроїв для продувки розплавів газами. Головка фурми має центральне підведення кисню і містить соплові вкладиші або блоки, наконечник (нижню чашу), обойму (проміжну чашу), колектор (верхню чашу), зовнішній патрубок, два телескопічні компенсатори - центральний і периферійний, кожен з яких складається з двох телескопічно зчленованих між собою циліндричних патрубків: внутрішнього - штока і зовнішнього - гільзи зі встановленими ущільнювальними кільцями в канавках, що виконані на штоку центрального компенсатора. Шток і гільза центрального компенсатора з'єднані за допомогою різьбових з'єднань відповідно з колектором головки фурми і з центральною трубою верхньої фурми або навпаки - відповідно з центральною трубою верхньої фурми і з колектором головки фурми. Шток і гільза периферійного компенсатора можуть бути з'єднані за допомогою різьбових з'єднань відповідно з обоймою головки фурми і з проміжною трубою верхньої фурми або навпаки - відповідно з проміжною трубою верхньої фурми і з обоймою головки фурми. Технічний результат: можливість багаторазового повторного використання складових частин на наступних головках фурми та інших верхніх фурмах, що приводить до значного зниження витрат. UA 109795 C2 (12) UA 109795 C2 UA 109795 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до чорної металургії, а зокрема до конструкцій фурмених пристроїв для продувки розплавів газами, і спрямований на подальше удосконалення їх конструкцій. Зазвичай верхня продувальна фурма містить у своїй конструкції один або декілька компенсаторів термічних напружень, що викликано нагрівом і подовженням зовнішньої труби фурми в процесі продувки. Розтягуючись, зовнішня труба, що приварена до головки фурми, "тягне" за собою і, внутрішні (центральну і проміжні) труби, які також приварені до фурменої головки. їх відносне подовження в процесі продувки менше, ніж у зовнішньої труби, що призводить до розриву внутрішніх труб, тріщин зварних з'єднань, у тому числі соплових вкладишів або блоків з іншими складовими фурменої головки і, як наслідок, до виходу верхньої фурми з ладу, а нерідко - до великих аварій в цеху. Щоб уникнути тріщин і розривів місць зварювання, а також самих внутрішніх труб, на останніх встановлюють спеціальні компенсаційні пристрої - у фурмах з центральним підведенням кисню на центральній трубі ставлять сильфонний компенсатор (гнучкий гофрований металевий шланг - металорукав), а на проміжній трубі - телескопічний компенсатор (типу "труба в трубі"); у дуттьових пристроях з центральним підведенням води на центральній і проміжній трубах встановлюють по одному сильфонному компенсатору (Якушев A.M. Справочник конвертерщика, 1990, стор.94, рис. 10). На первісному етапі розвитку конвертерного виробництва застосовували верхні фурми із сальниковим компенсатором, який монтувався на зовнішній трубі верхньої фурми в самій угорі дуттьового пристрою (Металлургия стали / В.И.Явойский, С.Л.Левин, В.И.Баптизманский и др. // Под ред. В.И.Явойского и Г.Н.Ойкса. - М.: Металлургия, 1973, стор. 645, рис. 338). Проте, дані конструкції дуже складні і громіздкі, значно обважнюють конструкцію фурми, в процесі роботи характеризуються низьким ступенем надійності, украй незручні при ремонтах і ревізіях, що зумовило відмову від них і застосування в конструкціях верхніх фурм простіших і легковагих сильфонних металорукавів. Також відома фурма (а.с. СРСР № 204354, С 21 С 5/48, 1967), що складається з трьох труб (фурма з центральною подачею кисню), що вставлені одна в одну з проміжками для подачі кисню і охолоджувача, і наконечника з компенсатором, останній з яких розташований на центральній трубі і виконаний у вигляді сильфона із зовнішнім металевим обплетенням. Недоліком усіх конструкцій верхніх фурм з металошланговими компенсаторами полягає в експлуатаційній ненадійності сильфонних металорукавів, що призводить до низької стійкості компенсаторів і незадовільної роботи дуттьових пристроїв. Це викликано деформацією і перетиранням металорукавів із-за їх частих нерівномірних вигинів і перегинів, що призводить до порушення цілісності сильфонів і виникненню тріщин. Крім того, в результаті пережимів металошлангових рукавів із-за неурівноваженості тисків води і кисню виникають гідравлічні або пневматичні удари по поверхнях сильфона з подальшим виходом з ладу дуттьового пристрою із-за розривів металорукава в місцях удару. Відомі конструкції, в яких металорукави захищені від гідравлічних або пневматичних ударів спеціальним додатковим зовнішнім (фурма для продувки металу, а.с. СРСР № 985060, С 21 С 5/48, 1982; киснева фурма, патент Росії на корисну модель № 62928, С 21 С 5/48, 2006; киснева фурма, патент Росії на корисну модель № 67090, С 21 С 5/48, 2007; киснева фурма, патент Росії на корисну модель № 68697, G 01 N 25/00, С 21 С 5/48, 2007) або внутрішнім (компенсатор фурми, деклараційний патент України № 47733, С 21 С 5/48, 2001) металевими каркасами. Проте, це значно обважнює і дещо ускладнює конструкцію верхньої фурми і призводить, у свою чергу, до необхідності виконання додаткових робіт по виготовленню і установці цих каркасів на верхній фурмі. Відома водоохолоджувана фурма (а.с. СРСР № 1020438, С 21 С 5/48, 1981), в якій головка фурми виконана з роз'ємним патрубком, що містить в місці роз'єму сальникове ущільнення у вигляді кільця з фторопласту. Недоліком цього незнімного компенсаційного пристрою телескопічного типу з сальниковим ущільненням є складність виконання роз'ємного патрубка і необхідність частих підтяжок сальникового ущільнення, що викликані послабленням сальника в процесі експлуатації фурми. Також відома фурма для продувки розплавів металу (патент СРСР № 1813101, С 21 С 5/48, 1990), в якій для компенсації поздовжніх подовжень зовнішньої труби використовуються пристрої телескопічного типу з гумовими ущільнювальними кільцями стандартного виконання і без кілець відповідно на центральній і проміжній трубах, що дозволяє набагато простіше здійснювати заміну фурмених головок, що вийшли з ладу, і легко виконувати профілактичні роботи по обслуговуванню компенсаційних пристроїв. Недоліком даної конструкції фурми є неможливість повторного (тобто на наступних конструкціях фурмених головок та інших верхніх фурмах) використання компенсаторів, що 1 UA 109795 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконані з більш дорожчих матеріалів (нержавіюча сталь, мідь та ін.) і мають високоточну І складну механічну обробку. Найбільш близьким до описуваного винаходу за технічною суттю і досягуваним результатом є компенсатор фурми (деклараційний патент України на корисну модель № 19464, С 21 С 5/48, 2006), який складається з двох телескопічно з'єднаних за допомогою гумових ущільнювальних кілець порожнистих циліндрів, нижній з яких з'єднаний нерознімно з корпусом головки, а верхній нерознімно з'єднаний з нижнім кінцем внутрішньої труби. Недоліком прототипу є повна неможливість повторного використання на наступних головках та інших фурмах компенсаторів, які мають високу вартість в результаті виготовлення їх шляхом високоточної і складної механічної обробки з дорогих нержавіючих матеріалів (легована сталь, мідь та ін.), в результаті нерознімного з'єднання складових компенсаторів з корпусом головки і нижнім кінцем труб фурми. У основу цього винаходу поставлена задача удосконалення конструкції головки фурми, в якій шляхом виконання складових частин компенсатора (штока і гільзи) знімними, досягається їх багаторазове повторне використання на наступних головках фурми та інших верхніх фурмах, що приведе до значного зниження витрат трудових і матеріальних ресурсів. Поставлена задача вирішується тим, що в головці фурми зі знімними компенсаторами, яка має центральне підведення кисню і містить соплові вкладиші або блоки, наконечник (нижню чашу), обойму (проміжну чашу), колектор (верхню чашу), зовнішній патрубок, два телескопічні компенсатори - центральний і периферійний, кожен з яких складається з двох телескопічно зчленованих між собою циліндричних патрубків (внутрішнього - штока і зовнішнього - гільзи) зі встановленими ущільнювальними кільцями в канавках, що виконані на штоку центрального компенсатора, згідно з винаходом, шток і гільза центрального компенсатора з'єднані за допомогою різьбових з'єднань відповідно з колектором головки фурми і з центральною трубою верхньої фурми або навпаки - відповідно з центральною трубою верхньої фурми і з колектором головки фурми. Шток і гільза периферійного компенсатора можуть бути з'єднані за допомогою різьбових з'єднань відповідно з обоймою головки фурми і з проміжною трубою верхньої фурми або навпаки - відповідно з проміжною трубою верхньої фурми і з обоймою головки фурми. Різьбові з'єднання можуть містити герметик та/або ущільнювальні прокладки. Різьбові з'єднання складових частин центрального компенсатора з колектором головки фурми та з центральною трубою фурми дозволяють викручувати складові частини центрального компенсатора з фурмених головок і з верхніх фурм, що вийшли із ладу, багаторазово використовуючи їх в подальшому на інших головках та/або фурмах, замінюючи тільки відпрацьовані ущільнювальні кільця і прокладки, що зробилися непридатними. Невиконання кожної з цих вимог призведе до неможливості викручування складових центрального компенсатора, що зробить неможливим повторне багаторазове використання їх на наступних головках фурм та на інших верхніх фурмах. Найкращий варіант використання винаходу здійснюється при використанні додаткових ознак залежних пунктів формули, а саме: наявність різьбових з'єднань складових частин периферійного компенсатора з обоймою головки фурми та з проміжною трубою фурми дозволить також багаторазово використовувати їх в подальшому на інших головках фурми та/або фурмах; наявність ущільнювальних прокладок та/або герметика в різьбових з'єднаннях дозволяє герметизувати різьбові з'єднання і проміжки між з'єднуваними деталями, таким чином, усуваючи можливість попадання охолоджувальної води до тракту подання кисню, тим самим значно підвищуючи вибухобезпечність конструкцій верхніх дуттьових пристроїв. На фіг. 1-фіг. 4 зображені головки фурми з центральним підведенням кисню, в яких компенсатори встановлені однотипно (фіг. 1, фіг. 4) і протилежно один одному (фіг. 2, фіг. 3). Головки фурми мають наконечник 1, сопла 2, обойму 3, колектор 4, зовнішній патрубок 5, центральний телескопічний компенсатор, що складається зі: штока 6, з'єднаного з колектором 4 (фіг. 1, фіг. 2) або з центральною трубою фурми 10 (фіг. 3, фіг, 4) за допомогою різьбових з'єднань відповідно 7 або 11, які містять герметик з ущільнювальними прокладками 8, гільзи 9, з'єднаної з центральною трубою фурми 10 (фіг. 1, фіг. 2), або з колектором 4 (фіг. 3, фіг. 4) за допомогою різьбових з'єднань відповідно 11 або 7, які містять герметик з ущільнювальними прокладками 8, ущільнювальних кілець 12, розташованих в канавках штока 6; периферійний телескопічний компенсатор, що складається зі: штока 13, з'єднаного з обоймою 3 (фіг. 1, фіг. 3) або з проміжною трубою фурми 16 (фіг. 2, фіг. 4) за допомогою різьбових з'єднань відповідно 14 або 17, які містять герметик з ущільнювальними прокладками 8, гільзи 15, з'єднаної з проміжною трубою фурми 16 (фіг. 1, фіг. 3), або з обоймою 3 (фіг. 2, фіг. 4) за допомогою різьбових з'єднань відповідно 17 або 14, які містять герметик з ущільнювальними прокладками 8. 2 UA 109795 C2 5 10 15 20 Позитивний ефект досягається наступним чином. При виході з ладу головки фурми та/або самої верхньої фурми, головка зрізується з фурми (обрізується зовнішній шов 18, що з'єднує зовнішній патрубок головки 5 із зовнішньою трубою фурми 19). Головка фурми відділяється від стовбура верхньої фурми шляхом витягування штоків 6, 13 компенсаторів з їх гільз 9, 15 відповідно. Штоки 6, 13 і гільзи 9, 15 компенсаторів від'єднуються (відкручуються) від обойми 3 і колектора 4 відпрацьованої головки та/або від центральної 10 і проміжної 16 труб фурми. Різьби очищуються і покриваються герметиком, замінюються усі ущільнювальні прокладки 8. Штоки 6, 13 і гільзи 9, 15 укручуються в обойму 3 і колектор 4 нової головки та/або у внутрішні труби 10, 16 іншої фурми. Виконується заміна усіх ущільнювальних кілець 12, що розташовані в канавках штока 6. Штоки 6, 13 вводять відповідно у гільзи 9, 15 телескопічних компенсаторів фурми. Головка фурми вдавлюється до зіткнення зовнішнього патрубка головки 5 із зовнішньою трубою фурми 19, потім здійснюється приварювання зовнішнього патрубка головки 5 до зовнішньої труби фурми 19 зовнішнім зварювальним швом 18. Таким чином, здійснюється багаторазове використання одних і тих же компенсаторів термічних напружень при виході з ладу головки фурми і при установці нової головки на верхню фурму, а також при заміні самої верхньої фурми в результаті виходу її з ладу. Застосування запропонованих конструкцій головок фурм зі знімними компенсаторами до верхніх продувальних пристроїв дозволить багаторазово використовувати телескопічні компенсатори термічних напружень на наступних фурмених головках та інших верхніх фурмах, що приведе до зниження витрати матеріалів і затрат людино-годин на виготовлення і заміну компенсаторів, дозволяючи отримати значний економічний ефект. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 1. Головка фурми зі знімними компенсаторами, яка має центральне підведення кисню і містить соплові вкладиші або блоки, наконечник (нижню чашу), обойму (проміжну чашу), колектор (верхню чашу), зовнішній патрубок, два телескопічні компенсатори - центральний і периферійний, кожен з яких складається з двох телескопічно зчленованих між собою циліндричних патрубків (внутрішнього - штока і зовнішнього - гільзи) зі встановленими ущільнювальними кільцями в канавках, що виконані на штоку центрального компенсатора, яка відрізняється тим, що шток і гільза центрального компенсатора з'єднані за допомогою різьбових з'єднань відповідно з колектором головки фурми і з центральною трубою верхньої фурми або навпаки - відповідно з центральною трубою верхньої фурми і з колектором головки фурми. 2. Головка фурми за п. 1, яка відрізняється тим, що шток і гільза периферійного компенсатора з'єднані за допомогою різьбових з'єднань відповідно з обоймою головки фурми і з проміжною трубою верхньої фурми або навпаки - відповідно з проміжною трубою верхньої фурми і з обоймою головки фурми. 3. Головка фурми за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що різьбові з'єднання містять герметик та/або ущільнювальні прокладки. 3 UA 109795 C2 4 UA 109795 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 5