Пристрій газодинамічного відсічення шлаку від рідкого металу

Пристрій газодинамічного відсічення шлаку від рідкого металу, який містить установлений на корпусі металургійного агрегату поруч з випускним отвором льотки і з'єднаний із пневмосистемою опорний блок з приводом, установлений своїм несущим кінцем в опорному блоці важіль, з'єднаний з приводом, виконаним у вигляді щонайменше одного пневмоциліндра, і розташоване на іншому кінці важеля сопло, при цьому важіль виконаний вигнутим і оснащений каналом, вісь сопла перпендикулярна до осі випускного отвору льотки і виконана з можливістю її співвісного розташування з випускним отвором льотки при повороті важеля, і систему керування з індукційним датчиком, який відрізняє ться тим, що сопло з'єднане з льоткою за допомогою порожнистої насадки, установленої співвісно йому так, що її верхній зріз сполучений зі зрізом випускного отвору льотки, відстань між верхнім зрізом насадки і вихідним отвором сопла визначається з виразу U 2 (11) 1 3 36514 4 з можливістю подовжнього переміщення по осі При використанні відомого рішення можлисопла, корпус стопора виконаний з можливістю вість якісного відділення шлаку від металу і надійподовжнього переміщення уздовж кінцевої частине функціонування пристрою обтяжені по наступни трубчастого важеля, крім того, корпуса кульовоним причинам. го шарніра і сопла з'єднані знімною накладкою з Поворот важеля з заглушкою і соплом здійсможливістю переміщення відносно її, при цьому на нюється після заповнення каналу випускного одному кінці вала обертання виконаний центральотвору шлаком, тобто в наступний період до стиний глуходонний отвір із двома поперечними бічкування сопла з отвором льотки шлак буде надхоними отворами, розгорнутими на кут відносно один дити в сталерозливний ківш і змішува тися з метаодного і з'єднаними відповідно з другою частиною лом, знижуючи його якість. При цьому заглушка трубчасто го поворотного важеля і стаціонарним для випускного отвору має фіксовані розміри, що підводящим трубопроводом, по осі якого на повенеминуче приведе до утворення зазору між заглурхні вала обертання виконана кільцева проточка шкою і крайкою отвору в міру прогару каналу ви[Патент РФ №2070578, З21С5/46, F27D3/15, пускного отвору в процесі експлуатації, а отже до 20.12.1996, Бюл. №35]. витікання шлаку навіть при заглушеному отворі. Недоліком відомого пристрою є забивання соПри експлуатації можлива також деформація запла розплавом під час введення сопла в потік виглушки, що також приведе до утворення зазору тікаю чого з конвертера розплаву, що ставить під між отвором і заглушкою і до потрапляння шлаку в сумнів можливість забезпечення швидкісного реківш. жиму струменя газу, який надходить із сопла в В експлуатації відомого пристрою проблемамомент відсічення. Крім того, відомий пристрій тична також нормальна робота сопла, тому що під відрізняється складністю конструкції, яка включає, час підведення сопла до отвору крізь потік розкрім елементів необхідних для повороту сопла і плаву, що випускається, неминуче забивання сопподачі газу, зубчасту передачу, кульовий шарнір, ла розплавом і погіршення швидкісних характеризнімну накладку і голку, що регулює площу прохідстик запираючого газового потоку, необхідних для ного отвору сопла. У момент введення сопла в якісного відсічення шлаку. Крім того, переміщення потік розплаву перелічені елементи конструкції сопла в потоці розплаву до заглушування отвору відомого пристрою, також, як і сопло, опиняються льотки супроводжується безладним впливом під температурним і механічним впливом розпластруменя на розплав, що приведе до розбризкуву, що виключає надійне функціонування привання металу, тобто до втрати металу і порушенстрою. ню безпеки обслуговування конвертера. Цей неНайбільш близьким по технічній сутності до долік збільшується також і тим, що у відомому пристрою, що заявляється, є пристрій для відсіпристрої в якості газу, який подається через сопло, чення шлаку і закупорки випускного отвору метавикористовується повітря, струмінь якого крім розлургійного агрегату, який містить установлений на бризкування металу приведе до його вигоряння й корпусі металургійного агрегату поруч з випускним у кінцевому рахунку до зниження виходу придатноотвором льотки і з'єднаний із пневмосистемою го. опорний блок із приводом, установлений своїм У відомому пристрої застосування важеля несущим кінцем в опорному блоці з можливістю складної конфігурації, через порожнину якого підповороту навколо своєї осі важіль, з'єднаний із водиться газ до сопла, створює додатковий газоприводом і виконаний з каналом для подачі стисдинамічний опір, що вимагає підвищення тиску неного повітря від пневмосистеми через опорний газу перед соплом, збільшуючи енерговитрати і блок у розташовану на іншому кінці важеля заглузнижуючи надійність експлуатації пристрою. шку із соплом. Крім того, у цьому пристрої вісь В основу корисної моделі поставлена задача повороту несущего кінця важеля розташована в поліпшення технології випуск у металу з металурплощині, що проходить через вісь випускного гійного агрегату шля хом створення пристрою, який отвору льотки, при цьому важіль вигнутий так, що забезпечує підвищення якості відсічення шлаку вісь сопла заглушки перпендикулярна до осі випупри високій надійності функціонування пристрою в скного отвору льотки і виконана з можливістю її процесі експлуатації. співвісного розташування з випускним отвором Поставлена задача розв'язується тим, що у вільотки при повороті важеля і входом сопла у випудомому пристрої для відсічення шлаку і закупорки скний отвір льотки. У даному пристрої привід повипускного отвору металургійного агрегату, який вороту важеля виконаний у виді щонайменше одвключає в себе встановлений на корпусі металурного пневмоциліндра. Пристрій постачений гійного агрегату поруч з випускним отвором льотки з'єднаною зі штоком пневмоциліндра зубчастою і з'єднаний із пневмосистемою опорний блок із рейкою для повороту осі важеля. Пневмосистема приводом, установлений своїм несущим кінцем в пристрою оснащена клапаном, виконаним з можопорному блоці важіль, з'єднаний із приводом, ливістю спрацювання при повороті важеля і підвиконаним у виді щонайменше одного пневмоциключення його каналу для подачі стисненого повіліндра і розташоване на іншому кінці важеля соптря до пневмосистеми. Пристрій постачений ло, при цьому важіль виконаний вигнутим і оснасистемою керування і датчиками, що фіксують щений каналом, вісь сопла перпендикулярна до надходження шлаку у випускний отвір льотки, з осі випускного отвору льотки і виконана з можливіяким через систему керування з'єднаний пневмостю її співвісного розташування з випускним отвоциліндр повороту важеля [Патент РФ №2112046, ром льотки при повороті важеля, і систему керуЗ21С5/46, 5/42, F27D3/15, 27.05.1998, Бюл. №15]. вання з індукційним датчиком, відповідно до пропонованої корисної моделі сопло з'єднане з 5 36514 6 льоткою за допомогою порожньої насадки, устаноé Pст ù вленої співвісно соплу так, що її верхній зріз споê æ öú Pст Рн лучений зі зрізом випускного отвору льотки, відL1 ³ ê + 4 × ç 1 05 × , - 0,1÷ ú × dc , ç ÷ú Pст ê Рн стань між верхнім зрізом насадки і вихідним è ø , ê 1 2 - 0,3 × Р ú отвором сопла визначається з виразу ë н û де L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і é Pст ù вихідним отвором сопла; ê æ öú Рн P Рcт - статичний тиск у потоці на зрізі вихідного L1 ³ ê + 4 × ç105 × ст - 0,1÷ú × dc , , ç ÷ú ê12 - 0,3 × Pст Рн отвору сопла; è ø , ê ú Рн Рн - тиск у порожнині насадки; ë û dс - діаметр вихідного отвору сопла; де L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і при цьому в насадці виконано не менш одного вихідним отвором сопла; радіального чи тангенціального отвору, з'єднаного Рcт - статичний тиск у потоці на зрізі вихідного трубопроводом через регулювальний клапан із отвору сопла; системою подачі нейтрального газу, при цьому Рн - тиск у порожнині насадки; радіальний отвір відстоїть від верхнього зрізу поdс - діаметр вихідного отвору сопла; рожньої насадки на відстані рівній при цьому в насадці виконано не менш одного радіального чи тангенціального отвору, L2£L1-3,75·dc, де L2 - відстань від верхнього зрізу насадки до з'єднаного трубопроводом через регулювальний осі радіального отвору; клапан із системою подачі нейтрального газу, при L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і вихіцьому радіальний отвір віддалений від верхнього зрізу порожнистої насадки на відстань дним отвором сопла; dc - діаметр вихідного отвору сопла; L2£L1- 3,75 d c, а тангенціальний отвір відстоїть від вер хнього зріде L2 - відстань від верхнього зрізу насадки до зу порожньої насадки на відстані осі радіального отвору; L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і вихіL2=(0,2¸1,0)·L 1, дним отвором сопла; де L2 – відстань від верхнього зрізу насадки до dc - діаметр вихідного отвору сопла; осі тангенціального отвору; L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і вихіа тангенціальний отвір віддалений від верхнього дним отвором сопла; зрізу порожньої насадки на відстань система керування постачена додатковим інL2=(0,2¸1,0)·L 1, дукційним датчиком, розташованим у футерівці де L2 - відстань від верхнього зрізунасадки до льотки на рівні її верхнього зрізу. осі тангенціального отвору; Необхідність відмітних ознак обумовлена наL1 - відстань між верхнім зрізом насадки і виступними причинами. хідним отвором сопла; З'єднання сопла з льоткою за допомогою посистема керування оснащена додатковим індукрожньої насадки забезпечить навколо сопла заційним датчиком, розташованим у футерівці льотхи щену корпусом насадки порожнину, що охороки на рівні її верхнього зрізу. нить сопло від впливу на нього потоку розплаву За наявними в авторів відомостями сукупність при повороті важеля із соплом для співвісного ознак, що заявляється не відома з рівня техніки. розташування сопла з випускним отвором. ПорожОтже, корисна модель, що заявляється відповідає ня насадка дистанціює також зріз отвору сопла від критерію "новизна". випускного отвору льотки після співвісного розтаЗагальними ознаками пропонованого пришування сопла, що виключить стикання зрізу отстрою і прототипу є: наявність установленого на вору сопла зі шлаком і забезпечить відстань між корпусі металургійного агрегату поруч з випускним соплом і шлаком, необхідну для стабілізації тиску отвором льотки і з'єднаного з пневмосистемою у витікаючому з сопла струменя до значень, що опорного блоку з приводом, установленого своїм запирають шлак. Крім того, дистанціювання сопла несущим кінцем в опорному блоці важеля, з'єднавід шлаку виключить затікання шлаку в сопло, що ного з приводом, виконаним у виді щонайменше підвищить надійність його роботи. одного пневмоциліндра і розташованого на іншому Відстань між вихідним отвором сопла і верхнім кінці важеля сопла, при цьому важіль виконаний зрізом насадки повинна бути не менш довжини вигнутим і постачений каналом, вісь сопла перпепочаткової газодинамічної ділянки струменя, яка ндикулярна до осі випускного отвору льотки і вихарактеризується нестабільністю газодинамічних конана з можливістю її співвісного розташування з параметрів: тиску, швидкості і щільності струменя. випускним отвором льотки при повороті важеля, і Слідом за початковою ділянкою коливання парасистеми керування з індукційним датчиком. метрів уздовж осі й у поперечних перерізах струВідмітними ознаками пропонованого пристрою меня практично зникають і струмінь здобуває стає з'єднання сопла з льоткою за допомогою порожбільні властивості, необхідні для надійного ньої насадки, установленої співвісно соплу так, що запирання шлаку. її вер хній зріз сполучений зі зрізом випускного Відстань L1 між верхнім зрізом насадки і вихідотвору льотки, відстань між верхнім зрізом насадним отвором сопла залежить від величини статички і вихідним отвором сопла визначається вираного тиску Рст на зрізі вихідного отвору сопла, тисженням ку в порожнині насадки Рн і діаметра вихідного отвору сопла dс. Перелічені параметри зв'язуються експериментальне отриманим рівнянням 7 36514 Pст é ù ê æ öú Рн Pст L1 ³ ê + 4 × ç1,05 × - 0,1÷ ú × d c , ç ÷ú ê Pст Рн è øú , ê 12 - 0,3 × Рн ë û де L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і вихідним отвором сопла; Рcт - статичний тиск у потоці на зрізі вихідного отвору сопла; Рн - тиск у порожнині насадки; dс - діаметр вихідного отвору сопла; Через отвір у насадці забезпечується подача в порожнину насадки нейтрального газу, який створює протитиск розплаву, виключаючи тепловий і механічний вплив потоку розплаву на сопло під час повороту важеля для співвісного розташування сопла з випускним отвором льотки. Крім того, подача нейтрального газу охороняє насадку від перегріву її розплавом, а отже від можливого теплового руйнування. Підведення нейтрального газу до насадки здійснюється через радіальний або тангенціальний отвори. Обидва варіанти подачі нейтрального газу виключають розбризкування металу при повороті важеля для співвісного сполучення верхнього зрізу насадки з випускним отвором. При радіальній подачі струмінь нейтрального газу натікає на внутрішню, протилежну від отвору подачі газу, циліндричну поверхню насадки і потім багаторазово відбивається від циліндричної поверхні усередині порожнини насадки, що виключає спрямований струмінь на метал під час повороту важеля і забезпечує стабільний протитиск у порожнині насадки при наступному отриманому експериментальним шляхом співвідношенні конструктивних параметрів насадки dотв ³ Дн , 9,375 де Дн - внутрішній діаметр порожньої насадки; dотв - діаметр отвору в насадці для подачі нейтрального газу. При цьому відстань від верхнього зрізу насадки до осі радіального отвору L2 визначається також експериментально отриманим співвідношенням L2£L1-2,5·d c, де L2 - відстань від верхнього зрізу насадки до осі радіального отвору; L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і вихідним отвором сопла; Dc - діаметр вихідного отвору сопла. При тангенціальному підведенні газу стабільний протитиск розплаву металу забезпечується при розміщенні отвору для підведення нейтрального газу при наступних конструктивних співвідношеннях: dотв ³ Дн , 9,375 де Дн - внутрішній діаметр порожньої насадки; dотв - діаметр отвору в насадці для подачі нейтрального газу; L2 = (0,2¸1,0).L1, 8 де L2 - відстань від верхнього зрізу насадки до осі радіального отвору; L1 - відстань між верхнім зрізом насадки і вихідним отвором сопла. Створення стабільного протитиску нейтрального газу в порожнині насадки забезпечує. По-перше, відтискування шару шлаку над льоткою. По-друге, підвищує надійність роботи сопла і забезпечує швидкісні характеристики газового потоку, витікаючого із сопла, необхідні для повного гальмування потоку шлаку в льотці. Сутність корисної моделі, що заявляється не випливає явно з відомого авторам рівня техніки. Корисна модель пояснюється графічно, де: на Фіг.1 показаний загальний вид пристрою зі схемами пневмосистеми і системи подачі нейтрального газу; на Фіг.2 - пристрій у момент відсічення шлаку; на Фіг.3 показаний укрупнений вид пристрою в момент відсічення шлаку з боку випускного отвору; на Фіг.4 - проекція укрупненого виду пристрою в момент відсічення шлаку, що співпадає з подовжньою віссю випускного отвору; на Фіг.5 і Фіг.6 показане сопло з порожньою насадкою, у якій виконані радіальні отвори для подачі нейтрального газу; на Фіг.7 і Фіг.8 показане сопло з порожньою насадкою, у якій виконані тангенціальні отвори для подачі нейтрального газу; на Фіг.9 - система подачі нейтрального газу і пневмосистема. Пристрій містить опорний блок 1, установлений на корпусі металургійного агрегату 2, наприклад, конвертера, поблизу льотки 3, що має верхній зріз 4 усередині конвертера і нижній зріз 5 зовні конвертера. У конвертері знаходиться розплав сталі 6 з розташованим над ним шаром шлаку 7. Під конвертером розташований сталерозливний ківш 8. Пристрій для відсічення шлаку від рідкого металу постачено приводом у виді пневмоциліндра 9 і важелем 10, який через поворотну вісь 11 зв'язаний із пневмоциліндром 9, що забезпечує можливість повороту важеля 10 при відсіченні шлаку і повернення його у ви хідне положення після відсічення. Пневмоциліндр 9, важіль 10 і поєднуюча їх поворотна вісь 11 встановлені на опорному блоці 1. Важіль 10 має на протилежному від поворотної осі 11 кінці сопло 12, що з'єднується з нижнім зрізом 5 льотки 3 після повороту важеля за допомогою порожньої насадки 13, прикріпленої до сопла 12. Насадка 13 має отвори 14 для подачі в порожнину насадки нейтрального газу. У важелі 10 виконаний канал 15 для подачі нейтрального газу в сопло 12. Система керування пристроєм складається з індукційних датчиків 16 і 17, розташованих у футеровці льотки 3 на рівні її верхнього зрізу 4 і нижнього зрізу 5, відповідно. Індукційний датчик 16 з'єднаний лініями керуючих сигналів (на фігура х не показані) з електромагнітними клапанами 18 і 19. Індукційний датчик 17 з'єднаний лініями керуючих сигналів (на фігурах не показані) з електромагнітними клапанами 19 і 20. Електромагнітний клапан 18 установлений на імпульсній лінії стисненого повітря 21, яка через поворотний клапан 22 зв'язана з живильною лінією стисненого повітря 23. Лінія стисненого повітря 23 обладнана регулювальним клапаном 24 і зв'язана 9 36514 10 з пневмоциліндром 9 для повороту важеля 10 у знаходиться в конвертері 2, до віддуву шлаку 7 від положення відсічення шлаку. воронки металу і гальмуванню потоку шлаку 7. Електромагнітний клапан 19 установлений на При досягненні рівнем розплаву металевої живильній лінії нейтрального газу 25, яка через ванни 6 рівня нижнього зрізу 5 льотки 3 індукційрегулювальний клапан 26 зв'язана з отворами 14. ний датчик 17 передає керуючий сигнал на відЕлектромагнітний клапан 20 установлений на криття електромагнітного клапана 20 і нейтральживильній лінії нейтрального газу 27, яка через ний газ з ресивера 37 через живильну лінію регулювальний клапан 28 і канал 15 у важелі 10 нейтрального газу 27 надходить у сопло 12, тобто зв'язана із соплом 12. здійснюється другий етап вдмухування нейтральЕлектромагнітні клапани 18, 20, 29 і 30 з'єднані ного газу під час випуску плавки, при якому забезлініями керуючих сигналів (на фігурах не показані) печуються швидкісні характеристики газового поіз блоком керування конвертером. току, які забезпечують повне гальмування потоку Електромагнітний клапан 29 установлений на шлаку 7 в льотці 3. Одночасно з подачею керуючоживильній лінії стисненого повітря 31, яка має рего сигналу від індукційного датчика 17 на відкриття гулювальний клапан 32 і зв'язана з пневмоцилінделектромагнітного клапана 20 індукційний датчик ром 9 для повернення важеля 10 у вихідне поло17 передає керуючі сигнали на поворот конвертеження після відсічення шлаку. ра 2 у вертикальне вихідне положення і на переЕлектромагнітний клапан 30 зв'язує з атмоскриття електромагнітного клапана 19, що припиняє ферою живильну лінію стисненого повітря 23 при подачу газу через живильну лінію 25 і завершує поверненні важеля 10 у ви хідне положення. перший етап подачі газу. Після повернення конвеЖивильні лінії стисненого повітря 23 і 31 через ртера 2 у вертикальне вихідне положення від блоресивер стисненого повітря 33, зворотний клапан ку керування конвертером (на фігурах не показа34 і компресор 35 зв'язані з повітропроводом 36. ний) надходять сигнали на закриття клапанів 18 і Живильні лінії нейтрального газу 25 і 27 через 22 і відкриття клапанів 29 і 30, що, з одного боку, ресивер нейтрального газу 37, зворотний клапан забезпечує витиснення повітря з пневмоциліндра 38 і компресор 39 зв'язані з трубопроводом нейт9 через живильну лінію стисненого повітря 23 в рального газу 40. атмосферу, а, з іншого боку, наповнення пневмоРобота пристрою здійснюється в такий спосіб. циліндра 9 стисненим повітрям через живильну У період випуску плавки з конвертера 2 шлялінію 31. У результаті відбувається повернення хом його повороту з вертикального в горизонтальважеля 10 у вихідне положення з наступним перене положення при досягненні рівнем металевої криттям клапанів 20, 29 і 30. Сигнали на закриття ванни 6 рівня верхнього зрізу льотки 4 спрацьовує клапанів 20, 29 і 30 надходять від блоку керування індукційний датчик 16, що передає керуючий сигконвертером. нал на відкриття електромагнітного клапана 18. У Одночасно з поворотом конвертера 2 у вихідрезультаті відкриття клапана 18 стиснене повітря з не вертикальне положення здійснюють поступове ресивера 33 надходить в імпульсну лінію стиснезниження подачі нейтрального газу через сопло 12 ного повітря 21 і відкриває поворотний клапан 22. регулювальним клапаном 28, а закриття клапана Це забезпечує подачу стисненого повітря через 20 завершує др угий етап подачі нейтрального гаживильну лінію 23 у пневмоциліндр 9. Відбуваєтьзу. Регулювальні клапани 24, 26 і 32 призначені ся поворот важеля 10 у положення відсічення для налагодження пристрою перед експлуатацією шлаку. Одночасно з подачею керуючого сигналу і в процесі відсічення шлаку характеристики газона відкриття клапана 18 індукційний датчик 16 певих потоків не змінюють. редає також керуючий сигнал на відкриття електПропонована корисна модель забезпечує поромагнітного клапана 19, що приводить до подачі ліпшення технологічних показників відсічення нейтрального газу з ресивера 37 через живильну шлаку в порівнянні з прототипами: зокрема, трилінію нейтрального газу 25 і отвори 14 у порожнивалість безаварійної служби пристрою збільшуну насадки 13, тобто здійснюється перший етап ється в 2 - 3 рази, а ви хід придатного збільшується вдмухування нейтрального газу в метал під час на 0,15-0,17%. випуску плавки. Це забезпечує, після сполучення Корисна модель, що заявляється, може бути верхнього зрізу насадки 13 із зовнішнім (нижнім) багаторазово відтворена у виробництві для відсізрізом 5 льотки 3, відтискування шару шлаку 7 над чення шлаку, що попадає в ківш при випуску метальоткою 3, що приводить до відриву потоку витілу зі сталеплавильних агрегатів. Отже, вона відпокаючого з конвертера металу 6, від шлаку 7, який відає критерію "промислова застосовність". 11 36514 12 13 36514 14 15 36514 16 17 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 36514 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601