Патрубок с боковым подводом газа Советский патент 1982 года по МПК C21C7/10 

(54) ПАТРУБОК С БОКОВЫМ ПОДВОДОМ ГАЗА

Изобретение огносится к металлургии,) где осуществляют перекачку жицких высокотемпературных агрессивных срец при боковой подаче газов, в особенности для процесса циркуляционного вакуумирования стали. Известна установка для циркуляционного вакуумирования с вводом raaatl. Недостаток устройства заключается в сильном vi3Hoce- футеровки в районе уз- ла подачи цутья. Наиболее близким по технический сущности и достигаемому результату к изобретению является патрубок с боковым подводом газа, преимущественно для уста новки циркуляционного вакуумирования ста ли, содержащий футерованный остов и встроенные в него трубки для ввода газа С2. Однако при подаче газа по трубкам в металл происходит резкое увеличение обьема газометаллической смеси и, следовательно, скачкообразное увеличение горизонтальной составляющей скорости ее овижения в районе ввода газа. Это возрастание скорости приводит к преждевре- менному износу этой части рукава и вььход из строя, например, циркуляционной , установки в делом. При этом основную роль в снижении стойкости футеровки играет процесс размытия первых оплавленных, гладких слоев, далее износ резко возрастаем вследствие простого выкрашивания керамики. Кроме того, цилиндрическая форма внутренней футеровки патрубка является существенным сопротивлением пвижения металла9 так как вводимый газ создает за счет своего расширения силу, которая действует навстречу потоку металла. Это приводит, например, к увеличению времени обработки металла циркуляционным способом. Цель изобретения - повышение стойкости фугерсжки и сокращение времени процесса вакуумирования. Поставленная цель достигается тем, что в патрубке с боковым- подводом газа, преимущественно для установок циркуляiMomioro BaKy Mvrponf.iK.iH стпли;. соаержатем футероьанный tx;Tor и пстросппыс: п него .грубКЖ цля ввода газа, па (тп/т-реппей поверхности патрубка в мосге ввоаи трубок газа выполненя ., виутро1П;яя поверхность которюй иьгеет форк1у тела вращения.

ПричеК поперечтгое сечение DbievsKH может быть опрецелено по формуле

поперечное еечетше выемки м

гда

5д - поперечное сечение патрубка вне района ввоая газа,

Ъ - высота Bbrewifflj м,

К - коэффициент, равный кла части BbieMJa-is расположе ; :; выше уровня авоца газа

и. 1,4,0 для выемкн, расположенной ypoBfiSt ввооа гаааз -i- .

vn

Кроме того, на уровне ввооа газа выемки может быть вьтолияена сферической формы е радиусом в 3-6 раз большим радиуса трубки Рля поцачи газа.

Суть изобретения состоит в том, что сечение патрубка в районе ввода газа цол жно быть таким, чтобь оавлеш о металла и газометаллической смеси во всех сечениях было одинаковым по всей высоте рукава и таким образом обесгтечивалась оои наковая степень из5-:оса футеровки по всей олине патрубка,

Известно, что скорости овиженИя расплава и газометаллической смеси соста&ляет соответственно 1,2 и 2,4 м/с. При этом начальная скорссть ави кения газометаллической смеси точно на уровне ввоЦП газа - 1,2 м/с, а скорость овижет я металла 0,6 м/с,Тогца форма патруб--ка в районе узла яс-аа1и газа цогокна бьггь 1,254. 1 .ttT &-E t i;a ;.- i iBu ;iEifi i p:o i 3 j «,lsr, . d, MM470450416

1 ;гя#1п сратт ;: 11-utt-ejiu(b.t

Расчеты проведены при указанных скорсжтях и при пиаметре патрубка вне района ввоаа газа, равном 330 мм Но па уровне ввода iraepTHoro газа гфи таком профиле, т.е. когца имеется острый угол

измонеи. Hfi 1)Т)езке, г/т нач;- ла цп конца которого скорссть возрастает от 1,2. цо .2x1 м/с. Так как изменение скорости пр liCXomiT зп счет сил тяжести, то цлина этого отрезка вычисляется по фюрмуле

-w

СМ СИ

-- хгаксимал1т.НиЯ скорость цви- ж с-} и я газомета л.гв1Чес кой смеси, i-.f/Cj

iJ

. начальная скорость пвижеСМНЦЯ смеси, м/с;

ускеренис смпы гяжэсти. м/с

%

,1Я газометаллической смеси ( v,/|

/ . ка

Пля того, чтобьг не было аавлония стенки патрубка, его п,о,|(жно из ме)яться по

ч/

См

JU

(2)

гм nojiyd d

(3)

Cln

- пиаметр патрубка вне paftoisa

узла поцачи газа, MS d - циаметр выемки в районе уз-

ла ввооа газа, м,

1 оаобным образом провоцится расчет Шаметров выемки уровня поцачи газа, при этом скорости движения газомеТаблица 2

в футеровке, начршают действовать расклинивающие напряжения за счет сял поверхностного натяжения и за счет увеличения объема пузырьков газа при увеличении температуры. При этом радиус скругления таллической смеси заменяются на таковые цля металла, Резу.ттьтаты расчета Щ{аметров BbfeMки выше и 1-тже уровня ввоаа raaaj напрИ мер при диркуляцио1шом вакуумированииз Гр гвецены соответственно в табл,. 1 и 2„ Таблица 380 ОЛЯ этого случая оолжен подчиняться уравнению pcsyTifiH j. 1 Jfrd. roe р . - плотность металла, г/см ; R - рациус скругления, см; Т - температура металла, К; Т., - температура нормальных услови К; Г - рациус трубки ОЛЯ ввоаа ннертного газа, см; О - поверхностное натяжение металла, эрг/см . При этом радиус скругления ,0 см при рациусе -трубки 3 мм. Соотношение раниусов - увеличивается при уменьшении рациуса трубки, но по технологически причинам не может быть более 6, На фиг, 1 изображено устройство, общий виц; на фиг. 2 - узел Т на фиг, 1, Патрубок 1 с боковым поцвоцом газа содержит металлический остов 2, на внут оенней стороне которого имеется высокоглиноземистая огнеупорная футеровка 3, внешняя часть остова 2 футерована, преа почтительно, малоглиноземистой керамикой 4, Для ввоца газа в металлофутеровках 3 и 4 имеется,по крайней мере, одно отверстие 5 и, по крайней мере, оцна металлическая трубка 6. Патрубок имеет выемку 7 в районе ввооа газа, профиль которой выше и нилш уровня поцачи газа и подчиняется уравнениям от 1 цо 4. Устройство, например, с установкой циркуляциоттого вакуумирования стали ра ботает следующим образом. Ковш со сталью 20ХНЗА емкостью 12О т ггопнимают гидроподъемником, всдадствие чего рукава циркуляционной камеры оказываются в металл на глубине 200 мм. Устанавливают расход аргона, подаваемого во всасывающий рукав, равным 2ОО л/мин. Затем включают пароажекторный насос и создают в камере разряжение 0,5-5 мм рт.ст. ,при этом ме талл из ковша поднимается по патрубкам в вакуумный сосуд. Спустя 1-2 мин увеличивают расход аргона до 500 л/мин и обрабатывают расплав вакуумом в течение 20 мин. Металл при этом поонимается по всасывающему рукаву и поступает снова в ковш по сливному. При этом он проходит и через район поцачи инертного газа. Профиль аргшного узла вьтолнен таким образом, что несмотря н резкие изменения скорости в районе ввода газа давление металла на стенки рука ва остается постоянным по всей высоте рукава. Вследствие этот износ футеровки о всей длине рукава остгасзтся одинаковым. Через 2О мин вакуумировония снижают ра:;хоа аргона по 2ОО л/мин, отключают акуумный насос, давление в Кгамере уве- л чивают до атмосферного. Далее в камере включают нагрев, а ковш со сталью везут на разливку. Благодаря такой форме патрубка в райсме ВВОДИ газа, , при циркуляционном способе обработки металлов стойкость впягывлюшего оУкава увеличивается в 1,5-2 раза и на Ю% сокращается вректя обработки расплава вакуумом. Экономический эффект - около 2О тыс. руб, в год. Формула изобретения 1.Патрубок с боковым подводом газа, преимущественно для установок циркуляцисжного вакуумирования стали, содержащий (футерованный остов и встроенные в него трубки для ввода газа, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости ({утеровки и сокращения времени процесса вакуумирсвания, на внутренней поверхности патрубка в месте ввода трубок газа вьтол11ена выемка, внутренняя поверхность которой имеет форму тела вращения. 2.Патрубок по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение Выемки определяют по формуле ql-si , где 5 - поперечное сечение выемкц м , SQ - поперечное сечение патрубка вне района ввода газа, м h - высота выемки, м; К - коэффициент, равный 3,45 для вькэмки, расположенной вьпие уровня ввода газа и 14,О цля выемки, расположенной ниже уровня ввода газа- - . 3.Патрубок по пп 1 и 2, отличающийся тем, что, на уровне ввоца газа выемка выполнена сферической формы с радиусом в 3-6 раз большим радиуса трубки для поаачи газа. Источники 1шформации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М« 345210, кл. С 21 С 7/10, 1972. 2.Патент ФРГ N 1098971, кл. 18 в 7/06, 1967. .

Фиг. 2