Патрубок для формирования баромет-рического столба шлака

Сфез Сфветскик Сфцналнстнческиз Республик(22) Заявлено 12.1079 (21) 2827787/22-02 (51) М. КЛ. С 21 С 7/10 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но дмам изобретений и открытий(54) ПАТРУБОК ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО СТОЛБА ШЛАКАИзобретение 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 111.Недостатком данного устройства является низкая стойкость патрубка в зоне соединения с вакуум-камерой,Известно также устройство для дегазации металла, в котором патрубок выполнен с многократным, изменением сечения по длине 21.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 131Недостатком этой установки является низкая стойкость вставки, обусловленная 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 а, сечением 0,3-0,8 площади внутреннего сечения патрубка;и высотой, равной 0,1-0,4 общей высоты патрубка канала. На чертеже представлено предлагае-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. Внутренняяполость канала 4 имеет переменноесечение (чертеж),Патрубок работает следующимобразом,Часть металла, поступающего сверхув шлак, стекает по стенкам канала,другая часть двигается через шлакбез контакта со стенками канала, Вместе 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 на-.правлению движения металла) суженийканала попадает только небольшая 15часть металла, выносимая конвективными потоками в шлаке, поэтому невся поверхность канала подвергается воздействию потоков металла. Приэтом гидродинамика в столбе шпака 20улучшается, так как поток капельметалла при выходе из канала вставкистановится более организованным,расположенным ближе к оси патрубка.Основные соотношения канала выбраныпо результатам холодного моделирования на прозрачных моделях и экспериментальных исследований на промышленных установках для, обработкиметалла в столбе шлака. Проведенныеисследования показывают, что приугле наклона образующие канала менее 50 не происходит отрыв потоковметаллов от стенок канала, и положительный эффект не наблюдается. Приувеличении угла наклона свыше 45 фв местах максимального сужения образуются острые углы, которые размы-ваются металлом, а сами наклонныестенки сужения начинают тормозитьпотоки металла и испытывают повышенное давление, что нежелательно, Поэтому угол наклона образующей составляет 5-450 Критерием для выборавеличины площади минимального сечения канала является ноРмальное 4протекание технологического процессаобработки металла. При сечении канала в месте максимального суженияменее, чем 0,3 от площади сеченияпатрубка уменьшается количество шлака, принимающего. участие в рафинирозании металла, и это снижает егоэффективность. При сечении каналаболее 0,8 от площади сечения патрубка возникают затруднения при,выполнении огнеупорной вставки, связанные 55с уменьшением ее толщины, и ухудшается ее стойкость. Поэтому максимальное сужение канала составляет 0,30,8 от площади сечения патрубка.Основные гидродинамические процессы, щсопровождающиеся бурным перемешиванием металла и шлака, осуществляютсяв верхней трети патрубка. Именно поэтому огнеупорная вставка расположенав верхней части патрубка, а ниже 65В табл. 1 даны примеры конкретного выполнения патрубков, испытанных на опытно-промышпеннойи промышленной ( П ) установках для обработки металла в столбе шлака. Таблица 1 Характеристики патруб- Установкаков Г 7 Гв м ю ш шш юмю Внутренний диаметр патрубка, м 0,32 0,68 Площадь поперечного сей чения канала патрубка,м0,08 0,36 Минимальный диаметрканала вставки, м 021 0,40 Минимальное сечениеканала, м 0,035 0,125 Максимальный диаметрканала вставки, м 0,26 0,58 0,40 1,202 6 Высота вставки, мКоличество сужений,шт Барометрическая высота столба шлака (Н , м 3,7 3,7 В табл, 2 представлены соотношенияэлементов вставки. Таблица 2 Установка Задано Показатели Угол наклонаобразующей квертикали, град 5-45 24 Минимальное сечение канала по отношению к сечению патрубка, м 0,3-0,8 Ок 44 035 Высота вставкипо отношениюк высоте патрубка, м Ок 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 обеспеБпрчивает защиту верхней части патрубка от размывания. Исхоця из этого, высота вставки составляет 0,1-0,4 от барометрической высоты столба шлака.846570 Формула изобретения 618 Подписное ИИПИ Заказ 5379/3 ул.Проектная,4 фПатентф, г,ужго Филиал 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 15 установке свыше двадцати, а на промипленной - свыше пятидесяти плавок, что позволяет сократить затраты на ремонт и смену патрубка, уменьшить расход огнеупорных материалов на иэготовление 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, содержащийнеохлаждаемую трубу, присоединеннуюк вакуумной камере, имекщую в верхней части огнеупорную вставку.с каналом переменного сечения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения стойкости патрубка, каналвыполнен в виде, по крайней мере;двух соосно установленных друг надруга усеченных конусов или(и) пирамид с сужением книзу с углом междуобразующей и вертикальной осью канала, равным 5-45 ф, сечением 0,3-0,8площади внутреннего сечения патрубкаи высотой равной 01-0,4 общей высоты канала патрубка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 202191, кл. С 21 С 7/10, 1966.2. Авторское свидетельство СССР9 181784, кл. С 21 С 7/10, 1964,3, Авторское свидетельство СССРФ 328177, кл. С 21 С 7/10, 1972.