Устройство для ввода порошкообразных реагентов в жидкий металл

(53) УДК 621. .745 (088.8) . ао делам изобретений и открытийОпубликовано 05.04,80. Бюллетень .% 13 Дата опубликования описания 07.04.80 Н, Н. Днепренко, А. В. Остапенко, И, ф. Горбенко, В. Н. Гуров и, И, Ф. Греченко(71) Заявитель Институт черной металлургии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ПОРОШКООБРАЗНЫХ РЕАГЕНТОВ В ЖИДКИЙ МЕТАЛЛ Изобретение относится к металлургии . черных металлов, точнее к устройствам для внепечной обработки жидких металлов порошкообразными реагентами.В связи с непрерывным повышением требований к качеству металла все более широкое распространение получает внепечная обработка жидких металлов порошкообразными реагентами, вводимыми чере погружаемые в жидкий металл,1 О устройства.Известны устройства для ввода порошкообразных реагентов в жидкий металл, состоящие из металлического каркаса с арматурой, трубки для подачи реагента и огнеупорной футеровки, наносимой в виде обмазки на каркас. 1.Недостатком этих устройств является их низкая эксплуатационная стойкость, вызванная тем, что при нанесении футеровки путем обмазки трудно обеспечить достаточное уплотнение и качество нанесенного огнеупорного слоя, Кроме того, процесс обмазки является трудоемкой 2операцией, выполняемой вручную и трудно поддающейся механизации.Увеличить эксплуатационную стойкость позволяют устройства с секционной огнеупорной футеровкой. Изготовление футеровки из отдельных секций можно производить механизированным путем на серийном оборудовании, обеспечивающем высокую степень уплотнения в качество огнеупорных секций.Известно. устройство, содержащее несущий каркас с испарительной камерой и опорным фланцем, трубку для подачи реагента и огнеупорную секционную футе- . ровку с арматурными кольцами. Несущий каркас выполнен из,стержней, а каждая секция огнеупорной футеровки имеет продольные отверстия, через которые свободно насажена на стержни и трубку для подачи реагента 12.Арматурные кольца футеровки выполнены изолированными. Стержни несущего каркаса жестко прикреплены нижними кон цами к испарительной камере, а верхнимиоси секции,4 ,;н-3 726 концами - к опорному фланцу, на котором подвешено устройство.Известное устройство работает следующим образомПо трубке для подачи реагента подают сжатый газ (воздух), и устройство погружают в расплавленный металл. В испарительной камере поверхность жид кого металла устанавливается на уровне отверстий, выполненных в боковой стенке этой камеры. При подаче реагйтв через трубку он испаряется в йспаритель ной камере, а пары через боковые отверстия попадают в жидкий металл и, поднимаясь вверх, обрабатывают его. После подачи заданного количества реагента прекращают его подачу и извлекают устройство из жидкого металла.Недостатком известного устройства. является его невысокая эксплуатационнаястойкость. Наличие в секциях огйеупорной футеровки продольных отверстий, ,необходимых для прохождения стержней несущего каркаса, ослабляет футеровку и способ ствует образованпо трещин в местах их выполнения. Указанные отверстия увели чйвают также трудоемкость изготовления огнеупорных секцйй.Эксплуатационная стойкость известного устройства снижается также за счет30 жесткого крейления стержней несущего каркаса к упорному фланцу, что затрудняет сборку огнеупорных секций и ухудшает качество собранной футеровки. Это обьясняется следующим. С целью обеспе чения соосности огнеупорных секций с осью устройства и их плотного прилега ния на стыках сборка секций осуществляется при вертикальном положении несущего каркаса. Однако приварка в таком положе.40 нии на большой высоте оюрного фланца к стержням каркаса трудно выполнима.Поэтому после сборки огнеупорных секций устройство кантуется в горизонтальное положение для приварки фланца, при этом происходит смейение секций и на рушение плотности их стыковки. Кроме того, огнеупорные и сварочные работы производят в разных цехах заводов, что приводит к дополнительным транспортнымоперациям. При жестком креплении верхней опоры к стержням каркаса нельзя также осуществить замену вышедшей из строя Огнеупорной секции в процессе эксплуатации устройства. В связи с этим в случае Разрушения одной из секций футеровки устройство выходит из строя, хотя остальные секции еще пригодны к работе.Выполнение в известном устройстве арматурных колец изолированными одно от другого уменьшает образование в огнеупорных секциях только продольных трещин, но не препятствует образованию поперечных трещин. Это также снижает эксплуатационную стойкость устройства.Белью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости устройства для ввода порошкообразных реагентов в жидкий металл.Поставленная цель достигается тем, что в предлагнемом устройстве несущий каркас снабжен хвостовиком с двумя кольцевыми выступами, образующими кольцевой паз, в котором установлены заключенные в коническую обойму два полукольца с расширяющейся кверху конической наружной поверхностью, причем коническая обойма жестко соединена с опорным фланцем, а меньший днаметр внут- ренней конической поверхности обоймы больше на 0,01-0,05 чем наружйые диаметры кольцевых выступов хвостовика и несущего каркаса.Вторым отличительным признаком устройства является то, что коническая по- верхность полуколец имеет конусность в пределах от 1:3 до 1;10 и выполнена двумя конжескими поясками с углублением между ними, а в месте стыка полуколец выполнен зазор.Арматурные кольца огнеупорной секции футеровки соединены между собой металлическими прутками, расположенными наклонно в плоскости, параллельной На фиг. 1 представлено устройство в разрезе по оси; на фиг. 2-разрез А-А фиг. 1Устройство состоит из несущего карка са 1 с исцарительной камерой 2 и опорйым фланцем 3, трубки 4 для подачи реагента и огнеупорной секционной футеровки 5 с арматурными кольцами 6. Несущий Йаркас выполнен из трубы, которая жестко соединена с испарительной камерой 2 и хвостовиком 7, имеющим нанаружной поверхности два кольцевых выступа, образующих кольцевой паз 8, Вкольцевом пазу 8 установлены два полукольца 9 с расширяющейся кверху конической наружной поверхностью. Полукольца 9 заключены в коническую обойму. 10,котораяжестко соединена с опорным фланцем 3, при этом меньший нижний диаметр35 5 . 726 внутренней конической поверхности обоймы больше на 0,01-0,05 его величины, чем наружные диаметры кольцевых выступов хвостовиков и несущего каркаса.Наружная коническая поверхность полуколец имеет конусность в пределах от 1;3 до 1:3.0 и выполнена двумя коническими поясками, расположенными на краях конуса, с углублением между поясками. В месте стыка полухолец вЬ 1- 10полнеи зазор.Арматурные кольца в каждой секции футеровки соединены между собой металлическими прутками 11, расположенныминаклонно в плоскости, параллельной оси 15секции. Арматурные кольца и соединяющие их прутки образуют металлическийкаркас секции.В боковых стенках испарительнойкамеры выполнены отверстия 12 для 20 выхода парой реагентвУстройство работает следующим образом.Устройство подводят к уровню жидкого металла, включают подачу сжатогогаза, например, воздуха. и погружают в жидкий металл. По достижении определенной глубины погружения начинают подавать реагент. В испарительной камере 2 реагент испаряется, а его пары че-,рез отверстия 12 попадают в жидкийметалл и обрабатывают его. После вводанеобходимого количества реагекга пркращают его подачу, устройство извлекают из жидкого металла и выключают , подачу сжатого газаВыполнение в устройстве несущегокаркаса из трубы, снабженной хвостови-ком, дает возможность изготавливатьогнеупорные секции только с однимцентральным отверстием для прохождения трубы и хвостовика, но без от-верстий для стержней каркаса, Это исключит местное ослабление футеровки45указаннь 1 ми отверстиями и устранит об- разование трещин в местах выполненияотверстий.Ввод хвостовика, двух полуколец сконической наружной поверхностью иконической обоймы создает разъемноесоединение опорного фланца с трубойнесущего каркаса, позволяющее быстро демонтировать и монтировать опорныйфланец на устройстве при надежном и55плотном его креплении в условиях интенсивной вибрации.Наличие в хвостовике двух кольцевых выступов, образующих кольцевой 172пю, обеспечивает возможность уставовки в пазе двух полуколец с конической наружной поверхностью. Верхний кольцевой выступ хвостовика служит для опоры хвостовика на полукольцах при его провисании под действием веса устрой-, ства. Нижний кольцевой выступ ограничивает прюдвижение полуколец вниз по хвостовику.Зазор в месте стыка полуколец служит для более плотного зажима хвостовика полуколщами, происходящего под действием веса устройства, и уменьшения за счет этого зажима давления веса устройства на верхний кольцевой выступ хвостовика,То, что меньший диаметр внутренней. конической поверхности обоймы болыце на 0,01-0,05 его величины, чем наруж ные диаметры колщевых выступов хвостовика и несущего каркаса, обеспечивает возможность снятия опорного фланца с устройства путем продвижения фланца с обоймой вначале вниз по трубе до освобождения полуколец, а затем, после извлечения полуколец из паза хвостовика, - вверх до выхода. верхнего кольцевого выступа хвостовика из конуса обоймы. Если меньший диаметр внутренней конической поверхности обоймы будет превышать наружные диаметры несущей трубы и кольцевых выступов хвостовика меньше, чем на 0,03. своей величины, то это может затруднить снятие опорного фланца. Превышение более, чем на 0,08 величины меньшего внутреннего диаметра конуса обоймы, приведет к чрезмерному увеличению размеров и веса обоймы с опорным фланцем.Ркъемное соединение опорного флан ца с трубой несущего каркаса упрощает сборку огнеупорных секций футеровки, повышаеткачество сборки, обеспечивает возможность замены в процессе эксплуа тации устройства вышедших из строя отдельных огнеупорных секций, что увеличивает срок службы устройства.Конусность наружной поверхности полу- колец в пределах от 1 фЗ до 1:10 обьяоняется тем, что при конусности меньшей, чем 1 10, происходит слишком сильное защемление полуколец коничеокой обоймой, из-аа чего затрудйяется разьем соединения при его разборке. При конусности большей, чем 1:3, слишком увеличиваются габариты и вес конической обоймы и опорного фланца.Выполнение конической поверхности полуколец двумя коническими поясйами726172 8оольшего количества металла, что увеличит производительность установки для об-,работки металла порошкообрвзными реагентами. 7с углублением между ними повышаетплотность и точность зажима полуколецв юничесюй обойме, уменьшает усилиеразъема конусных поверхностей колеци обоймы при снятии опорного фланцаи снижает трудоемюсть механичесюйобработки полуколец, так как углубление между поясками можю обрабатыватьс меньшей точностью либо вообще неподвергать механической обработке, авыполнять например,литьем.Соединение арматурных юлец огнеуюрной секции футеровки метвлличесыми прутками уменьшает обрмювание поперечных трещин в секциях. Наклонноерасположение прутков в плосюсти, параллельной оси огнеупорной секции, препятствует образованию не только поперюных но и продольных радиальных трещин,дополняя действие арматурных колец впромежутках между ними. Накл)щюе расположение прутков увеличивает также податливость металлического каркаса огнеутюрюй секции, твк как при измененииобъекта секции во время ее нагревови охлаждений наклонные прутки легчеподдаются деформации, чем расположенные вертикально. Увеличение пподатлйвости каркаса уменьшит образованиетрещин в футеровке,Таким образом, йовысится эксплуатационная стойкость устройств для ввода порошкообразных реагентов в жидкийметалл за счет исключении в огнеупорных секциях футеровки сквозных отверстий для прохождения стержней каркаса,установки съемного опорного фланцаи улучшения конструкции металлического каркаса огнеупорных секций футеровки.Повь 1 шение эксплуатационной стойкости устройства для ввода порошкообрвз- .ныхреагентов в жидкий металл позволитувеличить длительность обработки мьтвлла и, следовательно, колиЧество вводимого реагентв. Это предоставит возможность обработки данным устройством формула изобретения1 е Устройство для Ввода порошкооб 10 разных реагентов в жидкий металл, содержащее футерованкые огнеупорными секшими с арматурными кольцами несущийкаркас с испарительнай камерой и опорным фланцем и трубку для подачи реа гентв, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, несущий каркас снабжен хвосттовиком с двумя кольцевыми выступами, образующими.кольцевой пвз, в котором уста 20 новлены заключенные в коническую обойму два йолукольцв с расширяющейсякверху конической наружной поверхностью,причем коническая обойма жестко соединена с опорным флвнцем, а меньшийдиаметр внутренней конической поверхности обоймы больше нв 01-0005 наружных диаметров кольцевых выступовхвостовикв и несущего каркаса.2. Устройство по п, 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что полуюльцавыполнены с юнусностью в пределах1:(3-10) и двумя коническими пояскамис углублением между ними с зазоромв месте стыка полуколец.3, Устройство по и. 1. о т л ич а ю щ е е с я тем, что арматурныекольца огнеупорной секции футеровкисоединены между собой металлическимипрутками, расположенными наклонно в 4 О плоскости, парвллельюй оси секцви. Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 45 % 367154 кл. С 21 С 1/00, 1971. 2, Авторское свидетельство СССР й 530903 кл. С 21 С 1/00 1975.. Ст НИИПИ Государственнотв делам иэобретений13035, Москва, Ж 3 иал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная Редактор Е. БратчиковЗаказ 607/23 итель А, Кондратьев С. Мигай Корректор Подписноекомитета СССРи открытийРаушская наб., д. 4/