Всасывающий патрубок циркуляционной вакуум-камеры

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) С 21 С 7 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"" :: .;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3517750/22-02 (22) 03.12.82 (46) 07.12.83. Вюл. Р 45 (72) Э.Х.Абдулхаков, И.С.Мокшаев и С.Н.Сап(хкников (53 ) 669. 187. 2 (088. 8 ) (56) 1. Морозов А.Н. и др. Внепечное вакуумирование стали. М,, "Металлургия 1975, с. 144-149, 2. Авторское свидетельство СССР и 773093, кп. С 21 С 7/10, 1980. (54){.57) 1, ВСАСЫВА(ЯЦИИ ПАТРУБОК

ЦИРКУЛЯЦИОННОИ ВАКУУМ KAMEPbl содержащий кожух, огнеупорную футеровку и узел подачи транспортиру:ющего газа в виде коллектора с радиально направленными трубками, отличающийся тем, что,,с целью уменьшения износа футеровки всасыяающего патрубка, выходные концы радиальных трубок расположены в направлении к центру от поверхности футеровки на 0,03-0,045 внутреннего диаметра патрубка.

2. 1lатрубок по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения долговечности выходных концов радиально направленных трубок узла подачи транспортирующего газа, трубки выполнены трехслойныщ, причем наружный слой - из нержавею-, щей стали, внутренний - из кварца, а промежуточный в виде набивки из алундового порошка.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть Использовано в установках ннепечного циркуляционного накуумиронания жидкой стали.

Известна установка с патрубками для обеспечения циркуляции через вакуум-камеру.при непрерывном вакуумнровании металла после погружения обоих патрубков (всасывающего и сливного) н жидкий металл.

При этом предусмотрена подача во всасывающий патрубок инертного газа (1 .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является всасывающий патрубок циркуляционной вакуум-камеры,,содержащий кожух, огнеупорную футеровку и узел подачи транспортирующего газа в виде коллектора с радиально направленными трубками 2).

Недостатком. известной конструкции является ускоренный износ фу,теронки всасывающего патрубка в зоне выходных отверстий стальных подводящих трубок и несколько выше этой зоны,т.е. в местах выхода га; эа и несколько ньиве мест выхода газа иэ узла (системы ) его подачи.

Причиной ускорения износа футеронки является усиленное барботирующее действие газовых пузырьков, образующихся по мере выхода газа из стальных трубочек в массу расплавленного металла н непосредственной близости к стенке огнеупорной футеровки.

В момент выхода происходит снижение давления в газовых пузырьках, их объем резко увеличивается, часть из них врывается н массу жидкого металла, а часть прижимается расплавом к поверхности футеронки и всплывает вдоль поверхности вверх. Футеронка при этом испытывает попеременно касание пузырьков и удары частиц жидкого металла, оказывающих разрушающее действие.

Кроме того, разрушающее действие и нарушение равномерности подачи транспортирующего газа происходит по причине слипания (заваривания) выходных концов трубочек, а затем после нарастания давления до 25 атм прорыв газа (разваривание закрытого конца) и падения давления. Эта скачкообразность подачи газа во всасывающий патрубок снижает, кроме того, технологичность процесса и затрудняет управление им.

Повышенный износ огнеупорной футеровки приводит к преждевременному выходу иэ строя всасывающего патрубка. Это приводит к преждевременному останову на ремонт и к необходимости замены футеровки самого патрубка и прилегающего участ10 ка вакуум-камеры .. При этом сокращается межремонтный период, увелич;.нается общий расход огнеупоров и трудозатраты на ремонты.

Целью изобретения является уменьшение износа футеронки всасывающего патрубка, повышение долговечности выходных концов радиально направленных трубок узла подачи транспортирующего газа.

Поставленная цель -достигается тем, что но всасывающем патрубке циркуляционной вакуум-камеры, содержащем кожух, огнеупорную футеронку и узел подачи транспортиру15 ющего газа и виде коллектора с радиально напранленнымн трубками (выходные концы радиальных трубок расположены н направлении к центру от поверхности футеровки на

0,03-0,045 внутреннего диаметра патрубка.

Трубки выполнены трехслойными, причем наружный слой — из нержавеющей стали„ внутренний иэ кварца, а промежуточный — н виде набивки из алундового порошка.

На фиг. 1 показан патрубок в плоскости узла подачи транспортирующего газа, поперечное сечение; на фиг. 2 - сечение A-А на фиг. 1.

Патрубок состоит из трубки 1подвода газа к коллектору иэ простой углерсдистой стали, коллектора 2 из трубки из простой углеродистой стали, радиально направлен-, ных подводящих газ трубок 3, квар- . ценой трубки 4, формирующей внутренний газопронодящий канал, трубки 5 из нержавеющей стали (Х18Н10Т), набивка 6 иэ алундоного порошка, 40 гарнисажа, образуемого расплавленной (обрабатываемой ) сталью н процессе работы.

Всасывающий патрубок циркуляционной вакуум-камеры, благодаря то45 му, что выходные концы подводящих гаэ радиально направленных трубок выведены на расстояние 0,03-0,045 от внутренней поверхности футеровки, позволяет уменьшить барботаж

50 металла и нсплынание пуэытьков газа непосредственно у стенки футеронки. A это, н свою очередь, резко уменьшает износ (разрушение) футеронки. Повышение.стойкости футеровки всасывающего патрубка позволит увеличить соответственно межремонтный период, так как футеровка всасывающего патрубка является лимитирующей (имеет наименьшую стойкость).

Набивная футеровка стыковки (соединения ) всасывающего патрубка с футеровкой днища вакуум-камеры служит соответственно дольше.

Кроме того, наличие с внутрен65 ней стороны радиальных трубок

1059008 4

5

10 кварцевого слоя (кварцевой трубки ) позволяет иэ-эа отсутствия износа иметь в течение всего процесса эксплуатации стабильного размера калиброванное отверстие (5 3 мм) и стабильную длину. Это позволяет исключить слипание (заваривание ) выходных концов трубочек, а затем прорыв газа с разрывом заваренных концов трубок и, соответственно, исключить скачки в подаче транспортирующего газа, стабилизировать его подачу и процесс вакуумирования, повысить технологичность. При этом упрощается подбор необходимого расхода газа для раэличныхмарок вакуумированной стали (с различными физическими своиствами ).

Выведение выходных концов радиальных трубок на расстояние не менее 0,03 внутреннего диаметра патрубка не позволяет снизить в достаточной мере барботаж металла у поверхности футеровжи и не достигается по этой причине полный эффект повышенной стойкости .

Выведение выходных концов подводящих газ радиальных трубок на расстояние от футеровки более 0,045 внутреннего диаметра патрубка не дает дальнейшего повышения стойкости футеровки, но повышает энерговатраты на подачу газа (чем больше длина трубопровода, тем больше падение давления газа от исходного ). Это нецелесообразно.

Пример . Испытания проводят на вакуум-камере, предназначенной для.циркуляционного вакуумирования стали со скоростью

13-31,6 т/мин (проектные характерйстйки ), Диаметр канала всасывающего патрубка 320 мм, сливного ,280 мм (беэ водоохлаждения).

Проводят футеровку патрубков и всей вакуум-камеры из периклазошпинелитных огнеупоров. Набивка прилегающая сверху к патрубку магнезитовая. Ваае слоя магнеэитовой набивки до уровня.подины выполняется магнезитохромитовая набивка для вакуумирования - вакуум-плотная, толщиной 200 мм, внутренний диаметр

45.

50 вакуум-камеры 1200 мм, высота от днища до устья горловины 4450 мм, средний вес плавки мартеновской стали 115 т, время вакуумирования

15-20 мин. 3а это время весь металл проходит через вакуум-камеру не . менее трех раз. Транспортирующий гаэ - аргон, давлением 25 атм.

Проводя испытания известной fl) (выходные концы радиально направленных к центру отводов-трубочек из нержавеющей стали (марки Х18»»10Т ) для подачи газа (аргона) выполнены заподлицо с внутренней поверхностью футеровки, »» е„= З,d как-5 мм, длина трубки 120 мм от коллектора )» известной $2((радиальные трубки тех же размеров и того же материала, но с выведением выходных концов за пределы футеровки на 0,015»

0,03 и 0,045 D по направлению к центру) и предлагаемой конструкций всасывающего партубка (выходные концы радиально направленных отводов-трубочек для подачи газа выведены по направлению к центру от внутренней поверхности футеровки на 0,015; 0,03» 0,0375; 0,045 и

0,06 D, длина трубки 126-140 мм).

Радиальные трубки для подачи

rasa выполняют трехслойными: внутренний слой из кварцевых трубок 4 .с диаметрами внутреннимид е„3 мм, наружными Икар 5 мм; наружнйй слой из трубочек 5 нержавеющей стали (Х18Н10Т) с внутренним диаметром»

dåH 8 мм, наружньж d 10 вела; между внутренним и наружным слоями выполнена набивка б из алундового порошка - слой сдек5 мми сдкч 8 мм.

Трубка 1, подводящая газ к коллектору, при известной и нредлагаемой конструкциях: d е 10 мм, J„z 14 мм, материал Ст.3, коллек- тор из трубы таких же диаметров и того же материала.

Результаты испытаний всех конструкций по числу вакуумированных плавок в межремонтный период (характеризующий стойкость футеровки всасывающего патрубка ) и числу. готовых ремонтов прн этом приведены в таблице.

1059008

Число ремонтов в течение года

Число вакуумированных плавок до ремонта футеровки всасывающего патрубка (и камеры ) при сменпри Зх сменной работе при плане вакуумирования

1080 пла«вок в год ной работе при плане вакуу- мировани я

360 пла- . вок в год

19 6

Известная (1 J

18,3

54,9

0,015D=5 мм

17,1

19,0

0,030 10 мм

22

0,045Р=15 мм

16,4

Предлагаемая. Ииходные концы выведены по направлению к центру от внутренней поверхности футеровки на

0 015D=5 вее

13,8

41 4

0,030 =10 мм

12,4

37,2

0i0375D=12i5 мм

0,045D=15 мм

10 9

32,7

12,0

11,25

36,0

0,060 =20 мм

33,75 тически не изнашиваются. Образу ется конус гарнисака as обрабатываемого металла. Объясняется это

45 тем, что внутренний слой (кварцевая трубка) обладает жесткостью (не размягчается ), сохраняет ста- бильный раэмер и форму отверстия и стабильную длину радиальных трубок. При некотором эаметаливании выходного конца, трубка не обрывается, а после размягчения налипшего на выходной конец трубки металла, отверстие раскрывается при прохождении. через него аргона.

Стойкость футеровки всасывающего патрубка повыаается в среднем до 30,7 пла вок вакуумирования, т.е. примерно в полтора раза.

Конструкция всасывающего патрубка (2) Выходные концы выведены по направлению к центру эа пределы футеровки на

Испытание и эвестной (2) кон. струкции.

По наблюдениям за состоянием выходйых концов подающих гаэ трубок полностью вплоть до футеровки сплавляются или обрываются после

2-4-х.первых вакуумнрованных плавок. После 2-й, 3-й плавок сплавленные выходные концы большинства трубок закупориваются иэ-эа сплющивания конца трубки или эаметаливания обрабатываемьм металлом. 3акупоренные трубки на последующих вакуумированиях плавок под давлением аргона (до 25 атм) после размягчения расплавом стали обрываются, поэтому расход газа увеличивается скачкообразно. Стойкость футеровки по сравнению с известной конструкцией практически остается на этом ие уровне.

Испытание предлагаемой конструкции.

Радиальные трубки для ввода аргона во всасывающий патрубок пракОкидаемый экономический эффект от эксплуатации укаэанной вакуумкамеры с предлагаемой конструкцией всасывакщего патрубка составит

23029,5 руб. в год при трехсменном

65 реаиме работы.

1059008

Ффеатаьа eg

Составитель А. Щербаков

Редактор. Н.Рогулич ТехредМ.Хостик корректор О. Билак

Закаэ 9719/Я5 ., Тирак 566 Подии снов

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаи иэобретений и открытий

113035, Москва, З-35, Раувскаи иаб., д. 4/5

ЮЮЮ Ю

Филиал ППП Патент, г. Жкгород, ул. Цроектнан, 4