Устройство для продувки металла, сменный блок для установки в устройство для продувки металла и закрывающий элемент для закрытия канала устройства для продувки металла Советский патент 1992 года по МПК C21C5/48 

ную трубу 2 принудительно перемещают в направлении к дну 17 для отделения его путем разрыва хрупкой части вкладыша от отверстия, через которое вводимое вещество может быть выпущено в расплав. В деталь 9 сопла между дном вкладыша 16 и выпускным концом сопла 1 может быть вставлена выталкиваемая пробка 14.3 с. и 7 э.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям устройств для продувки расплава газо, и/или порошкообразными, и/или твердыми реагентами. Инжекционноесопло 1, устанавливаемое в стенке 5 ковша 6, состоит из комплекта огнеупорных деталей 9-11 и имеет инжекционные каналы 3, выполненные с возможностью размещения в них подвижных в продольном направлении фурменных труб 2, причем до начала введения каналы перекрыты посредством чашеобразных огнеупорных вкладышей, заделанных в одну

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям устройств для продувки расплава металла газо- и/или порошкообразными и/или твердыми реагентами.

Цель изобретения - увеличение срока службы.

На фиг.1 показан сопловой блок, снабженный первым закупоривающим сопло средством, разрез, первый вариант; на фиг.2 - часть блока с вторым закупоривающим сопло средством, разрез; на фиг.З - то же, с третьим закупоривающим средством; на фиг.4 - сопловой блок, разрез, второй вариант; на фиг,5 - часть соплового блока, вертикальный разрез; на фиг.6 - сопловой блок, разрез, третий вариант; на фиг.7 - закрывающее средство, частичный разрез.

Устройство содержит многоканальный инжекционный сопловой блок 1 и подающие фурменные трубы 2 инжекционного устройства. Сопловой блок 1 может иметь, например, четыре канала 3, каждый с соответственной фурменной трубой 2, но может иметь и больше или меньше каналов и фурменных труб. Сконструированы восьми- и пятиадцатиканальные устройства для введения веществ, например, в расплавленный чугун. При необходимости сопловой блок может быть упрощен и может содержать при этом лишь один канал и одну фурменную трубу.

Сопловой блок вставляют в отверстие 4 в боковой или нижней (обычно ъ боковой) стенке 5 сосуда для жидкости, например ковша 6. Отверстие расположено так, что вещества могут быть введены на значительной глубине (например, 1 м и больше) ниже поверхности жидкости или расплава. Ковш б имеет традиционную конструкцию, содержащую корпус 7 и изолирующую футеровку 8.

Блок изготавливают из огнеупорного материала и он может представлять собой комплект из нескольких составных частей (фиг.1) илм цельное (неразъемное) изделие (фиг.4). Огнеупорным материалом может быть подходящий литьевой бетон. Является предпочтительным собирать блок из нескольких составных частей,чтобы облегчить

обращение с ним, поскольку блок будет в противном случае иметь значительный вес, зависящий от его размера. Кроме того, при изготовлении из нескольких частей могут

быть выбраны огнеупорные материалы разного состава и с разными свойствами. Например, для деталей, контактирующих с расплавом, может быть использован материал, стойкий к расплаву и к высокой температуре. Блок 1 (фиг.1) состоит из внутренней 9, наружной 10 и центральной 11 деталей. Внутренняя деталь 9 закреплена посредством цементирующего вещества в отверстии 4, а детали 10 и 11 обычно не прикреплены

цементом ни к внутренней детали 9, ни одна к другой, ни к отверстию 4. Внутренняя деталь 9 имеет на внутренней периферии кольцевое углубление 12, которое обеспечивает создание пространства для вмещения избыточного цемента при установке этой детали в стенке 5 сосуда. Наличие непрерывного пояска цемента в углублении 12 указывает на то, что соединение между внутренней деталью 9 и отверстием 4 имеет достаточную защиту против утечки. Цельный блок 1 (фиг.4) закрепляют в отверстии 4 посредством цемента, нанесенного на блок по окружности его внутреннего конца, (углубление 12 приспособлено для вмещения избыточного

цемента).

Детали 9 и 10 вместе образуют инжек- ционные каналы 3, в которых установлены фурменные трубы 2 с возможностью перемещения в продольном направлении вфутеровочных трубах 13 (например, из металла), частично образующих каналы. Трубы 14 отливают на месте или закрепляют посредством цемента во внутренней детали 9 блока. К наружной детали 10 трубы 13 не прикрепляют. Сопловой блок имеет закрывающий канал элемент для каждого из его каналов. Такие элементы могут иметь разнообразную форму (фиг. 1-3).

Внутренняя деталь 9 снабжена закрывающими элементами для каналов 3, которые должны препятствовать вхождению расплава в соответственный канал 3 до начала введения и выполнены так, что могут быть оторваны от внутренней детали блока

путем принудительного продвижения фурмы 2, чтобы обеспечить возможность начать введение. Важно, чтобы не дать возможности расплаву войти в пространство S между концом фурменной трубы и закрывающим элементом. Каждый закрывающий канал элемент состоит из двух частей, вокруг которых отлита внутренняя деталь 9. Первая часть представляет собой огнеупорную пробку 14, которая, однако, может быть убрана. Пробка 14 сужена в направлении внутрь от контактирующей с металлом поверхности 55 соплового блока и ее внутренняя поверхность сопряжена с другой частью закрывающего элемента посредством соединения, состоящего из цилиндрического выступа в гнезде для него, благодаря чему две части сохраняют надлежащее положение одна относительно другой при отливке вокруг них внутренней детали 9. Перед отливкой внутренней детали на пробку 14 мо- жет быть нанесена разделительная смесь, чтобы пробку можно было легко вытолкнуть при продвижении фурменной трубы,

Другой существенной частью закрывающего элемента является закрытый на од- ном конце полый элемент 16, выполненный из плотного мелкозернистого огнеупорного материала. В данном варианте элемент 16 имеет форму чаши или стакана. Стакан 16 имеет торцовую стенку (или дно) 17, которая сопряжена с пробкой 14, и боковую стенку 18, внутренняя сторона которой образует часть канала 3. Металлическая футеровоч- ная труба 13 и стакан 16 имеют, например, одинаковый внутренний диаметр. Дно сое- динено с боковой стенкой посредством переходной части 18 стенки, которая заметно тоньше, чем остальная часть боковой стенки 18. Наружная сторона стакана выполнена ступенчатой от дна до уступа 20. Переход- ная часть 19 стенки представляет собой в данном примере прямой цилиндр. Он имеет немного меньший диаметр, чем внутренний конец пробки 14. Выше уступа 20 боковая стенка 18 имеет форму усеченного конуса, расширяющегося в направлении от уступа.

Благодаря ступенчатой форме стакана 16 дно 17 может быть отделено от боковой стенки 18 при ударе фурменной трубой 2 по его внутренней стороне. Когда движущаяся вперед фурма ударяет в дно, тонкая часть 19 стенки разрывается и дно с пробкой 14 выталкиваются в расплав, в результате чего канал 3 открывается и начинается введение вещества.

Стакан выполняют из плотного мелкозернистого огнеупора, причем материал должен быть таким, чтобы через него не мог просочиться расплав. Расплав может проникнуть по стыку между пробкой 14 и деталью 9 блока или даже сквозь саму пробку, но если стакан выполнен надлежащим образом, то расплав не войдет в пространство S. Предпочтительно стакан 16 изготавливают из муллита, но могут быть выбраны и другие огнеупорные материалы. Часто бывает невозможным обеспечить полную непроницаемость изделия и, чтобы избежать возможности проникновения расплава сквозь стакан, последний относят достаточно далеко от поверхности 15. чтобы проникший внутрь блока 1 расплав, достигнув стакана, оказался низким или па ;тообраз- ным. В направлении от поверхности 15 неизбежно происходит падение температуры. Поскольку расплав, проникший вокруг пробки 14 и дна 17, достаточно горяч, чтобы быть вязким, то не должно быть затруднений с отрывом дна от стакана 16 и с выталкиванием его и пробки из блока.

При заполнении сосуда 6, например, расплавленным металлом сопловой блок 1 становится горячим и футеровка 13 расширяется Чтобы избежать проблем, между концом футеровки и стаканом 16 при отливке внутренней детали 9 блока устанавливают прокладку, напримТф7 Ш бумаги. Во время эксплуатации бумага может сгореть, в результате чего останется зазор 21, дающий достаточно места для расширения футеровки 13.

На фиг.2 показан второй вариант состоящего из двух частей закрывающего канал элемента. Обе части сопряжены так, как прежде. Наружной частью закрывающего элемента является пробка 22, которая имеет расширенный передний конец 23, но в других отношениях одинакова с пробкой 14. Стакан 24 отличается от стакана 16, показанного на фиг.1, наличием заметно более толстой донной части 25.

Стакан тоже выполнен ступенчатым, но не имеет тонкой промежуточной части стенки между дном 25 и боковой стенкой 26. Вместо этого имеется относительно тонкое сечение между углом 27, образованным между уступом 28 и дном 25, и углом 29 в том месте, где внутренняя стенка стакана 24 встречается с внутренней поверхностью дна 25. При ударении продвигаемой фурмы в дно 25 оно отрывается от боковой стенки по сечению 30, ослабленному посредством противолежащих углов 27 и 29.

При необходимости стакан 24 может быть модифицирован так; как по казано пунктирными линиями, для получения тонкой части стенки между дном 25 и боковой стенкой 24.

Пробки 14 и 22 могут иметь разную форму и не являются важным элементом. На

фиг.З показана конструкция, при которой сопловой блок содержит только стакан 31, который по существу одинаков со стаканом 24, но может быть использован и стакан такой формы, как стакан 16. В каждом случае, дно может не иметь установочного ци- линдрического выступа. Стакан 31 полностью заделывают в детали 9 соплового блока, расположив торцовую поверхность 32 дна вблизи от контактирующей с расплавом поверхности 15 детали 9. При удавлении продвигаемой фурмы в дно стакана оно оторвется и оторвется та часть детали 9, которая расположена между дном стакана и расплавом Эта часть может быть образована путем нанесения бороздки (зазубрины) 33, которая будет способствовать чистому отрыву указанной части. При использовании пробок 14 и 22 их можно слабо закрепить цементом в детали 9 блока

Обычно дно стаканов 24 и 31 выполняют цилиндрическим или слегка суживающимися в направлении к его торцовой поверхности. Предположительно оно может быть выполнено суживающимися в противоположном направлении, но это сложно в изготовлении, Стаканы 16 и 24 и пробки 14 и 22 соответственно могут быть изготовлены за одно целое один с другим, хотя это усложнит их изготовление. После окончания введения и опорожнения сосуда соНловой блок снимают и заменяют другим или ремонтируют Сначала извлекают наружную 10 и центральную 11 детали (в направлении вверх, если смотреть на фиг.1) Обычно фурменные трубы 2 приваривают застывшим расплавом к внутренней детали 9 блока. Для выта- скизания труб и внутренней детали 9 из отверстия 4 сосуда к трубам могут быть прикреплены съемники с гидравлическим приводом. Если окажется, что фурменные трубы прилипли к внутренней детали 9 слишком слабо для того, чтобы вытаскивание было возможным, то в центре внутренней детали может быть пробито отверстие, через которое может быть вставлен раздвижной сьем- ник для извлечения внутренней детали, В частой замене будет нуждаться лишь внутренняя деталь 9 блока Детали 10 и 11 при хорошем с ними обращении могут быть использованы повторно много раз.

В другом варианте блока (фиг.4 и 5) каналы 3 футерованы посредством труб 13, в которые входят с возможностью скользящего движения в продольном направлении фурменные трубы 2. Каждая футеровочная труба 13 изготовлена из огнеупорного материала, не проницаемого для расплава, и препятствует просачиванию жидкости сквозь свою стенку. Таким материалом может быть глиноземистый материал, например муллит.

Кроме футеровки каналов Р, трубы 13 выполняют также функцию закрывающего

канала средства. Для этой цели каждая труба закрыта на ее конце 34, расположенном вблизи от выпускного (обращенного к расплаву) конца 15 соплового блока 1,чтобы не впустить в нее расплав раньше, чем начнет0 ся введение. Конец выполнен с возможностью отрыва его от остальной части трубы 13 посредством фурменной трубы 2 для обеспечения возможности начать введение вещества.

5 Закрытый конец футеровочной трубы 13 (фиг.4) отнесен от выпускного конца 15 соплового блока 1. Как и прежде, в блоке вблизи (и ниже по ходу потока) от конца 34 футеровочной трубы установлена огнеупор0 ная пробка 14, но ее может и не быть Пробка (фиг.4) имеет форму, отличную от пробок, показанных на фиг.1 и 2, и ее внутренняя поверхность сопряжена с закрытым концом трубы 13. Сопрягающиеся поверхности вы5 полняют. например, в виде части сферической поверхности.

Пробка 14 и цемент, удерживающий ее на месте, предотвращают или помогают предотвращать контакт расплавленного ме0 талла с огнеупорной трубой 13 до начала введения вещества, но основное назначение пробки 26 состоит в защите трубы 13 от теплового удара при первоначальном заполнении сосуда, т.е. ковша 6 расплавлен5 ным металлом, имеющим высокую температуру.

Полусферический закрытый конец 34 и боковая стенка 35 соединены взаимно посредством части 36 трубы, более слабой, чем

0 боковая и торцовая стенки. Ослабление обеспечивают, делая эту часть 36 более тонкой, чем боковая и торцовая стенки Уступ 37 в конце боковой стенки, ведущий к ослабленной части 36, тоже оказывает ослабляю5 щее действие.

При принудительном продвижении фурменной трубы посредством гидравлического силового цилиндра (не указан) труба ударяет по внутренней стороне закрытого

0 конца 34, в результате чего ослабленная часть 36 разрушается. При дальнейшем движении фурменная труба выталкивает отделенный конец 34 и пробку 14 из соплового блока в расплавленный металл. После этого

5 из трубы 2 в металл может проходить газ или газ с добавленным к нему веществом для обработки в порошкообразном или твердом виде.

Уступ 37 служит для удержания огнеупорной трубы 13 в блоке 1 при отделении

закрытого конца 34. Труба 13 больше, чем гнездо, в котором закреплена цементом пробка 14. Удержание стаканов 37 в описанных ранее вариантах осуществляют аналогичным образом.

Огнеупорную трубу 13 можно легко и экономично получить из легкодоступных трубок с закрытым концом, предназначенным для термопар. Необходимо лишь срезать или сошлифовать огнеупор на станке для образования ослабленной части 36 трубки.

Между фурменной трубой 2 и внутренней поверхностью огнеупорной трубы обязательно имеется зазор. При продвижении фурменной трубы 2 вперед с целью начать введение расплавленный металл из сосуда может попасть в зазор. Поскольку труба 13 является относительно хорошим теплоизо- лятором, расплавленный металл может не затвердеть раньше, чем он достигнет наружного конца трубы 13, и, следовательно. может выйти наружу. Для защиты от опасности, которая может возникнуть вследствие выхода металла этим путем, фурменную трубу 2 и трубу 13 днабжают взаимодействующими уплотнительными средствами 38. Эти уплотнительные средства включают в себя уплотнительную втулку 39, насаженную на наружный конец трубы 13, и сопря- гающееся с ней кольцо 40, насаженное на фурменную трубу 2. Кольцо 40 может быть металлическим или может быть выполнено из прессуемого материала, например прессуемого материала, например прессуемого вещества на графитовой основе. После перемещения фурменной трубы 2 в продвинутое положение, т.е. положение введения, металлическая втулка и кольцо будут плотно прилегать одна к другой. При прохождении расплавленного металла вплоть до уплотни- тельных средств 38 последние будут предотвращать его выход быстро охлаждать металл и вызывать его затвердевание.

Фурменная труба 2, показанная на фиг.4 слева, находится в положении до введения, когда огнеупорная труба 13 закрыта и неповреждена. Справа на фиг.4 фурменная труба находится в продвинутом полШе нии, т.е. в положении введения, и огнеупорная труба 13 показа открытой для введения {закрытый конец 34 и пробка 14 вытолкнуты посредством трубы 11).

При обычных условиях работы ковш 6 может содержать расплавленный металл в течение нескольких часов, прежде чем будут начаты циклы введения Огнеупорные трубы 13 вполне способны противостоять длительному воздействию высоких температур расплавленных металлов, таких как чугун

или сталь. Фурменные же трубы 2 могут быть подвержены разрушению вследствие окисления при этих температурах. Для защиты от постепенного окисления фурменных труб, которые могут быть изготовления из стали, они могут быть алитированы В соответствии с другим вариантом они могут быть выполнены в виде составных труб, состоящих из металла и керамики, хотя это обойдется дороже.

В варианте (фиг.4 и 5) блок может быть изменен с целью удешевления путем укорочения трубы 13, в результате чего она будет служить в качестве футеровки только на коротком участке канала 3. При таком укорочении предполагается, что канал выше (по ходу потока) модифицированной трубы 13 будет футерован металлической трубой. Модифицированная труба 13 будет ее концевой частью, т.е. частью расположенной ниже линии XX на фиг.4. В этом случае сопловой блок будет аналогичным показанному на фиг.1, но вместо стакана 16 будет содержать модифицированную трубу 13, являющуюся концевой частью.

В третьем варианте (фиг,6) блок сопла имеет много каналов 3 (например, пятнадцать) дня соответствующего числа фурменных труб 2 Каналы распределены по кольцу выбранного диаметра. Предусмотрены уплотнительные средства, содержащие взаимодействующие кольцо 40 и втулку 39, а в выпускном конце блока заделаны закрывающие каналы средства. Закрывающие средства содержат кольцевой огнеупорный элемент 41 из мелкозернистого, стойкого к расплаву материала, сквозь который расплав не может просо читься в сколько-нибудь значительной степени. Кольцевой элемент 41 имеет нижнюю 42 и верхнюю 43 поверхности, первая из которых расположена в одной плоскости с обращенной к расплаву торцовой поверхностью 15 блока 1,но поверхность 42 может быть отнесена на некоторое расстояние от поверхности 15, при этом элемент 41 полностью заделывают в блок 1. В верхней поверхности 43 имеются углубления 44, совпадающие с каналами 3. В эти углубления входят футеровочные трубы 13. В нижней поверхности 42 выполнены соосные с углублением 44 углубления 45, в которые вставлены пробки 14. Соседние донные поверхности углублений 44 и 45 разнесены посредством тонкой перемычки 46 из материала, составляющего кольцевой элемент. Эта перемычка относительно слаба. Она ослаблена соседними углами двух углублений. Конструкция обеспечивает возможность выбивания перемычек 46 при принудительном продвижении фурменных труб

2, при этом отделенные перемычки 46 и пробки 14 будут вытолкнуты в расплав. Слева на фиг.6 фурменная труба еще должна быть продвинута, а справа труба уже продвинута для введения вещества.

Модифицированный вариант кольцевого элемента 41 может не иметь углублений 45 и пробок 14, при этом нижняя поверхность 42 может находиться в одной плоскости с нижней поверхностью перемычек 46. Такой кольцевой элемент может быть заделан в блоке 1 так, что его нижняя поверхность 41 будет покрыта относительно тонким слоем-огнеупорного материала тела сопла. На этот слой могут быть нанесены бороздки (зазубрины), совпадающие с границами перемычек 46, для образования участков, которые могут быть легко выбиты при продвижении фурменных труб для отделения пергмычек 46 от кольцевого элемента 41, т.е. модифицированный кольцевой элемент 41 может быть расположен так, что конструкция будет похожа на конструкцию, показанную на фиг.З.

Закрывающее средство 41 имеет Н-об- разное вертикальное сечение у каждого канала до начала введения, причем горизонтальная поперечина Н-образного сечения является разрушаемой перемычкой 46. Закрывающими средствами в виде отдельных для каждого канала вкладышей могут быть цилиндрические тела вращения, имеющие Н-образное вертикальное сечение, и для того, чтобы начать введение, в них должны быть выломаны посредством фурменных труб перекрывающие каналы перемычки. Закрывающее средство 47 (фиг.7) установлено в теле 1 сопла на выпускном конце его канала 3 представляет собой цилиндрический полый вкладыш с поперечной перемычкой 48, которая может быть отделена от остальной части вкладыша для открытия канала 3 с целью введения вещества.

Каналы открывают для введения путем приложения к соответствующим закрывающим частям усилий, создаваемых посредством ударяющих в эти части принудительно продвигаемых фурменных труб. Однако необходимые для открытия каналов усилия могут быть создань и другими способами, например путем создания подходящего давления газа в каналах, действующего на закрывающие части.

Формула изобретения

трубу, установленную с возможностью перемещения в канале, трубчатый элемент, размещенный в канале коаксиально фурменной трубе между стенкой канала и фурмениой трубой, закрывающие каналы элементы в виде диска, и/или вкладыша, и/или пробок из мелкозернистого огнеупорного материала, стойкого к прбсачиванию сквозь него металла, средства для переме0 щения фурменной трубы в канале, средства для соединения фурменной трубы с источником сжатого газа или смеси газа с порошкообразным реагентом, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы

5 устройства, закрывающий элемент выполнен в виде пустотелого, глуходонного трубчатого элемента с наружной боковой поверхностью цилиндрической ступенчатой формы, причем цилиндрическая часть размещена со стороны

0 глухого дна элемента в направлении к выпускному торцу канала с образованием уступа между цилиндрической и конической поверхностью и на закрывающем элемент установлен трубчатый огнеупорный.элемент,

5 2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что глуходонный элемент установлен глуходонной частью на пробке.

0 трубки из огнеупорного материала, размещен ной в канале между его внутренней стенкой и фурмой, трубка выполнена со сферическим дном и ст ен- кой, причем сферическое дно расположено со стороны выпускного торца канала.

5 4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что закрывающий элемент выполнен кольцевым, в обеих поверхностях кольцевого элемента выполнены углубления, являющиеся продолжением каналов с пере0 мычками, образующими дно каждого углубления и перекрывающими каналы, причем закрывающий элемент размещен в огнеупорном блоке со стороны выпускных торцов каналов.

5 5. Уст ройство по пп, 1 и 4, о т л и ч a tout е е с я тем,что в углублениях кольцевого элемента со стороны выпускных торцов каналов размещены пробки.

5 7. Сменный блок для установки в устройство для продувки металла газо-, или порошкообразными, или твердыми реагентами, содержащий фурменную трубу, разме- щенную в трубчатом направляющем элементе с возможностью перемещения,

направляющий элемент выполнен глухо- донным со стенками различной толщины с образованием уступа у глуходонной части для обеспечения отделения дна упомянутого элемента при ударе в него.

23

гг Фиг.2

7 15

Приоритет по пунктам:

®иг.З

/

Sf9 $SWfi

ЗЛ /

096CSZI

ts я я

т-frjJ. fV w&-

/

Qtot.6

Редактор А.Козориз

Составитель Л.Гостева Техред М.Моргентал

1753950

ч

(Puz7

Корректор А.Ворович