Патрубок для формирования баромет-рического столба шлака

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцнапнстнческия

Республик

Ф .. ает (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.1079 (21) 2827787/22-02 (51) М. КЛ.

С 21 С 7/10 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по дмам изобретений и открытий

Опубликовано 1507.81. Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 150781 (53) УДК 669 ° 187. 2 (088. 8) I (72) Авторы изобретения

И.Д.Лысенко, Ф.В.Мурин, В.В.Калинин, С.Г.Сметанин и A.Ø.Ðàéòìàí

I украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (71) Заявитель (5 4 ) ПАТРУБОК ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО

СТОЛБА ШЛАКА

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке металла.

Известно устройство для обработки металла шлаком под вакуумом, включающее. вакуумную камеру и присоединенный к ней патрубок — металлическую нефутерованную трубу f1).

Недостатком данного устройства является низкая стойкость патрубка

s зоне соединения с вакуум-камерой.

Известно также устройство для дегазации металла, в котором патрубок выполнен с многократным .изменением сечения по длине (2).

Недостатком указанного устройства является низкая стойкость патрубка, обусловленная возникновением кавитации в движущемся по патрубку потоке металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является установка для обработки металлов в вакууме и столбе шлака, имеющая патрубок с огнеупорной вставкой в его верхней час. ти 131.

Недостатком этой установки является низкая стойкость вставки, обусловJleHHaH размыканием ее потоками металла, возникающими вследствие неорганизованного стекания металла по ее стенкам, и интенсивным перемешиванием . металла со шлаком.

Цель изобретения — повышение стойкости патрубка установки для обработки металла в столбе шлака.

Поставленная цель достигается за счет того, что внутренний канал огнеупорной вставки патрубка выполнен в виде установленных соосно друг на друга двух и более усеченных конусов или (и) пирамид, сужающихся книзу, с углом между образующей и вертикальной осью канала, равным 5-45, сечением 0,3-0,8 площади внутреннего сечения патрубка;и высотой, равной

0,1-0,4 общей высоты патрубка канала.

На чертеже представлено предлагае- I мое устройство.

Патрубок 1 жестко соединен с вакуумной камерой 2 и имеет в верхней части огнеупорную вставку 3 с каналом

4 внутри. Внутренние полости канала и патрубка заполнены жидким шлаком

5, который образует на стенках патрубка защитный шлаковый гарнисаж 6.

Металл 7, пропускаемый через шлак, поступает в копильник 8. Внутренняя

846570 полость канала 4 имеет переменное сечение (чертеж).

Патрубок работает следующим образом.

Часть металла, поступающего сверху в шлак, стекает по стенкам канала, другая часть двигается через шлак без контакта со стенками канала. В месте резкого изменения сечения (сужение и последующее расширение) металл, двигаясь по инерции, отрывается от стенок канала и устремляется к его центру, совершая там свободное падение в шлаке. На поверхность второго и последующих (по направлению движения металла) сужений канала попадает только небольшая 15 часть металла, выносимая конвективными потоками в шлаке, поэтому не вся поверхность канала подвергается воздействию потоков металла. При этом гидродинамика в столбе шлака 20 улучшается, так как поток капель металла при выходе из канала вставки становится более организованным,расположенным ближе к оси патрубка.

Основные соотношения канала выбраны по результатам холодного моделирования на прозрачных моделях и экспериментальных исследований на промышленных установках для, обработки металла в столбе шлака. Проведенные исследования показывают, что при угле наклона образующие канала менее 50 не происходит отрыв потоков металлов от стенок канала, и положительный эффект не наблюдается. При увеличении угла наклона свыше 45 в местах максимального сужения образуются острые углы, которые размы-1 ваются металлом, а сами наклонные стенки сужения начинают тормозить .потоки металла и испытывают повышен- 4Q ное давление, что нежелательно, Поэтому угол наклона образующей составляет 5-450 Критерием для выбора величины площади минимального сечения канала является ноРмальное 4 протекание технологического процесса обработки металла. При сечении канала в месте максимального сужения менее, чем 0,3 от площади сечения патрубка уменьшается количество шлака, принимающего. участие в рафинирозании металла, и это снижает его эффективность. При сечении канала более 0,8 от площади сечения патрубка возникают затруднения при,выполнении огнеупорной вставки, связанные И с уменьшением ее толщины, и ухудшается ее стойкость. Поэтому максимальное сужение канала составляет 0,30,8 от площади сечения патрубка.

Основные гидродинамические процессы, щ сопровождающиеся бурным перемешиванием металла и шлака, осуществляются в верхней трети патрубка. Именно поэтому огнеупорная вставка расположена в верхней части патрубка, а ниже 65

В табл. 1 даны примеры конкретного выполнения патрубков, испытанных на опытно-промышленной (!) и промышленной ((1) установках для обработки металла в столбе шлака.

Таблица 1

Характеристики патруб- Установка ков ((7Г

Внутренний диаметр патрубка, м

0,32 0,68

Площадь поперечного се Ъ чения канала патрубка,м

0,08 0,36

Минимальный диаметр канала вставки, м

0,,21 0,40

Минимальное сечение канала, м

0,035 0,125

Максимальный диаметр канала вставки, м

0,26 0,58

0,40 1,20

2 6

Высота вставки, м

Количество сужений,шт

Барометрическая высота столба шлака (Н „, м

3,7 3,7

В табл. 2 представлены соотношения элементов вставки.

Таблица 2

Установка

Задано

Показатели

Угол наклона образующей к вертикали, град 5-45

Минимальное сечение канала по отношению к сечению патрубка, м О, 3-0,8

0,44 0,35

Высота вставки по отношению к высоте патрубка, м . О, 1-0,4

0,11 0,33 ее футеровкой патрубка служит шлаковый гарнисаж. Максимальная высота вставки, обеспечивающая защиту патрубка и не уменьшающая количество шлака в патрубке до нежелательных пределов не более 0,4 от общей высоты канала патрубка (Н ). Вставка, имеющая высоту менее 0, Н не обеспеБпр чивает защиту верхней части патрубка от размывания. Исхоця из этого, высота вставки составляет 0,1-0,4 от барометрической высоты столба шлака.

846570

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 5379/Зб Тираж 618 Подписное филиал ППП Патент, г,Ужгород, ул.Проектная,4

Опытно-промышленная установка предназначена для обработки 20-тн плавок, а промышленная - плавок массой 70 т.

Как видно иэ таблиц прн увеличении габаритов установки угол наклона обравующей канала и высоту. вставки следуЬт выбирать ближе к верхнему пределу, а минимальное сечение канала — к нижнему пределу из заявляемых соотношении.

Стойкость патрубка, имеющего огнеупорную вставку с каналом постоянного сечения по высоте, не превышает десяти плавок до ремонта. Стойкость патрубка, изготовленного с огнеупорной вставкой, предлагаемой конструкции, сосТавляет на опытно-промышленной установке свиае двадцати, а на промыпленной - свыае пятидесяти плавок, что позволяет сократить затраты на ремонт и смену патрубка, уменьшить расход огнеупорных материалов на иэго-20 товление вставки. Изобретение может быть внедрено в короткий срок при реконструкции известной промышленной установки, при этом не потребуются капитальные затраты.

Патрубок для формирования барометрического столба шлака, содержащий неохлаждаемую трубу, присоединенную к вакуумной камере, имекщую в верхней части огнеупорную вставку с каналом переменного сечения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости патрубка, канал выполнен в виде, по крайней мере; двух соосно установленных друг на друга усеченных конусов или(и) пирамид с сужением книзу с углом между образующей и вертикальной осью канала, равным 5-45, сечением 0,3-0,8 площади внутреннего сечения патрубка и высотой равной 0,1-0,4 общей высоты канала патрубка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 202191, кл. С 21 С 7/10, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 181784, кл. С 21 С 7/10, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР

В 332288117777, кл. С 21 С 7/10, 1972.