Вентиль для металлургических емкостей

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разливке металлов и сплавов из металлургических емкостей. Сущность изобретения: в донной футеровке емкости установлен неподвижный блок и сопряженный с ним поворотный блок, в котором размещены огнеупорные пористые вставки. Верхняя часть неподвижного блока расположена над донной футеровкой, а в поворотном блоке выполнен разливочный канал, ось которого перпендикулярна оси каналов, выполненных в верхней части неподвижного и поворотного блоков, причем сливное отверстие разливочного канала и выпускные отверстия каналов неподвижного блока выполнены диффузорно и конфузорно соответственно.. Поворотный блок представляет собой сердечник, внутренний торец которого опирается на верхнюю часть неподвижного блока, а со стороны слива металла на нижнюю часть поворотного блока одеты поддерживающая втулка и приводной рычаг. Использование изобретения позволит повысить надежность устройства, снизить эксплуатационные затраты и расширить технологические возможности. 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии и в частности к разливке металлов и сплавов из металлургических емкостей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является поворотный шиберный затвор для металлургических емкостей (а.с. 1673264), содержащий установленный в донной футеровке емкости корпус, в котором размещен неподвижный блок и сопряженный с ним поворотный блок с различным каналом и огнеупорными пористыми вставками. В верхней части неподвижного и поворотного блоков, расположенной над данной футеровкой, выполнены каналы для слива металла, которые соединены с разливочным каналом.

Однако данный затвор имеет следующие недостатки: 1. Сложность конструкции.

2. Неизбежное образование настылей в каналах неподвижного блока из-за их значительной длины, а также на выходном торце разливочного канала поворотного блока в процессе разливки.

3. Недостаточная надежность конструкции.

В случае поломки поворотного блока затвор будет выведен из строя жидким металлом.

Изобретение направлено на повышение надежности, снижение эксплуатационных затрат и расширение технологических возможностей.

Для этого в вентиле для металлургических емкостей, содержащем неподвижный блок, установленный в донной футеровке емкости и расположенный верхней частью над ней, и сопряженный с ним поворотный блок с огнеупорными пористыми вставками и разливочным каналом, ось которого перпендикулярна оси каналов, выполненных в верхней части неподвижного и поворотного блоков; поворотный блок выполнен в виде сердечника, внутренний торец которого опирается на верхнюю часть неподвижного блока, а сливное отверстие разливочного канала и выпускные отверстия каналов неподвижного блока выполнены диффузорно и конфузорно соответственно.

На фиг. 1 изображен вентиль для металлургических емкостей, общий вид, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Вентиль для металлургических емкостей представляет собой следующее.

В днище металлургической емкости 1 с помощью вставки 2 зафутерован неподвижный блок 3, в котором размещен поворотный блок 4. Со стороны слива металла на блок 4 одеты поддерживающая втулка 5 и приводной рычаг 6. Втулка 5 крепится к металлургической емкости 1 с помощью болтов 7. В верхней части поворотного блока 4 размещены вставки 8 из огнеупорного пористого материала. Гнезда под вставки 8 выполнены вдоль оси, перпендикулярной оси поворотного блока 4, а также перпендикулярной и пересекающей ось отверстий диаметром d₁ в блоке 4.

Диаметр d₁ выбирают таким образом, чтобы S₁ + S₁ ≥ S₂, где S₁ - площадь отверстия диаметром d₁, S₂ - площадь отверстия диаметром d₂.

Диаметр d₂ поворотного блока 4 определяют исходя из напора металла и необходимого весового расхода металла в единицу времени.

Неподвижный блок 3 и поворотный блок 4 изготовлены из огнеупорного материала. Боковая поверхность блока 3 выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине α = 3-7°. В центральной части неподвижного блока 3 выполнено сквозное отверстие. На глубину h₃ отверстие имеет диаметр D. На этом участке блок 4 сопрягается с блоком 3 с зазором 0,15 - 0,18. На остальном участке сопряжение составляет зазор 0,5 - 1,0. Наличие зазоров между неподвижным и поворотным блоками предотвращает заклинивание их относительно друг друга. Так как блок 3 в районе футеровки разогревается значительно меньше, чем блок 4 в процессе слива металла, то и боковой зазор на этом участке выполнен больше, чем на участке размером h₃.

Диаметр D и толщину стенок определяют исходя из свойств огнеупорный материалов неподвижного и поворотного блоков, а также сил трения между этими блоками на участке размером h₃. Для снижения сил трения используют известные графитовые смазки.

h₃ = h₁ + h₂ + n, где h₁ - расстояние от днища футеровки до оси выпускных отверстий диаметром d₁. С целью более полного слива металла и шлака из емкости, с целью продления срока службы вентиля и с целью устранения попадания засора в процессе разливки берут h₁ = (1,5 - 2,0) · d₁, h₂ - расстояние от верхнего торца корпуса до оси выпускных отверстий диаметром d₁, h₂ = (1,5 - 2,0) · d₁.

Этот размер является оптимальным с точки зрения прочности и расхода материала на блоки 3 и 4.

n - глубина прогрева футеровки на температуру, близкую к температуре металла.

В верхней части блока 3 для слива металла выполнены два диаметрально противоположных выпускных отверстия диаметром d₁ с конфузорными входными участками радиусом R₁. Радиус R₁ необходимо принимать равным толщине стенки корпуса на участке h₁ - d₁/2.

Поворотный блок 4 выполнен в виде сердечника, внутренний торец которого опирается на верхнюю часть неподвижного блока 3. В поворотном блоке 4 также выполнены отверстия диаметром d₁, которые при сборке совпадают с отверстиями неподвижного блока 3. Кроме этого в поворотном блоке 4 выполнено сливное отверстие диаметром d₂, которое со стороны слива металла заканчивается диффузорным участком радиусом R₂ = d₂ на величину h₄ = (0,7 - 1,0) · d, h₅ = (1,0 - 1,5) · d₁, h₅ - расстояние от днища футеровки до днища емкости.

Вентиль для металлургических печей работает следующим образом.

Перед заполнением емкости металлом вентиль закрыт, а именно поворотный блок 4 расположен в блоке 3 таким образом, что вставки 8 находятся напротив отверстий неподвижного блока 3.

Разогретую до 800 - 900^oC емкость заполняют металлом. При этом верхняя часть вентиля, находящаяся над донной футеровкой, прогревается до температуры жидкого металла.

Для того чтобы выпустить жидкий металл из металлургической емкости, с помощью рычага 6 поворачивают блок 4 до совмещения отверстий диаметром d₁ блока 3 и блока 4. Металл попадает в выпускные отверстия для слива диаметром d₁, а затем в сливное отверстие поворотного блока 4 диаметром d₂. Происходит слив металла.

При выходе металла из отверстия диаметром d₂ блока 4 между радиусом R₂ и струей вытекающего металла образуется воздушный клин, который препятствует намерзанию металла в виде сосулек в процессе разливки, а следовательно и разбрызгиванию металла.

В случае примерзания металла в зоне отверстий диаметром d₁ или по мере необходимости обработки сплава инертным газом, через пористые вставки с помощью дополнительного приспособления подают кислород.

Расход расплава регулируют от 0 до max с помощью перекрытия (частичного или полного) выпускных отверстий диаметром d₁ в неподвижном и поворотном блоках. Количество отверстий диаметром d₁ может быть равным 1, 2, 3, 4. Соответственно количество вставок 8 должно быть таким же.

Для смены вентиля необходимо снять втулку 6, вытолкнуть вентиль из гнезда, установить новый и подправить футеровку гнезда.

Заявляемое техническое решение в сравнении с известными изобретениями имеет следующие преимущества: 1. Более простая конструкция.

2. Меньшая вероятность образования настылей в отверстиях неподвижного блока, выполненных конфузорно.

3. Отсутствие настылей на выходном торце разливочного канала поворотного блока за счет того, что сливное отверстие разливочного канала выполнено диффузорно.

Формула изобретения

Вентиль для металлургических емкостей, содержащий неподвижный блок, установленный в донной футеровке емкости и расположенный верхней частью над ней, и сопряженный с ним поворотный блок с огнеупорными пористыми вставками и разливочным каналом, ось которого перпендикулярна оси каналов, выполненных в верхней части неподвижного и поворотного блоков, отличающийся тем, что поворотный блок выполнен в виде сердечника, внутренний торец которого опирается на верхнюю часть неподвижного блока, а сливное отверстие разливочного канала и выпускные отверстия каналов неподвижного блока выполнены диффузорно и конфузорно соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3