устройство для выпуска жидкого расплава из металлургической емкости

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ЖИДКОГО РАСПЛАВА ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, содержащее неподвижную внутреннюю трубу с одним по меньшей мере отверстием на ее стенке и охватывающую ее наружную трубу, размещенную с возможностью перемещения или поворота относительно внутренней трубы и перекрытия отверстия на стенке внутренней трубы, отличающееся тем, что наружная труба выполнена сплошной и установлена с возможностью полного перекрытия отверстия на стенке внутренней трубы торцевой кромкой наружной трубы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что торцевая кромка наружной трубы расположена в плоскости, размещенной перпендикулярно или под углом к оси трубы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торце наружной трубы выполнены трапециевидные вырезы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торце наружной трубы выполнены вырезы в форме треугольника с закругленной вершиной.

5. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что скосы трапециевидного выреза размещены под одинаковым тупым углом к зоне перемычки между вырезами.

6. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что скосы трапециевидного выреза размещены под разными тупыми углами к зоне перемычки между вырезами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается замыкающего и/или регулирующего органа для выпуска жидкого расплавленного металла из металлургической емкости с неподвижной внутренней трубой, которая имеет по крайней мере один проем, и с наружной трубой, которая имеет по окружности внутренней трубы торцовый кант и по отношению к внутренней трубе из положения закрывания, при котором проем перекрывается наружной трубой, может перемещаться в такое положение открывания вокруг продольной оси трубы и/или по направлению продольной оси, при котором расположенный металл поступает через проем во внутреннюю трубу.

Известно устройство [1], в котором в наружной трубе также предусмотрен проем. Для того, чтобы заставить расплав вытекать из емкости, проемы наружной трубы стыкуются с проемами во внутренней трубе. Если сосуд заполнен расплавом, то наружная труба находится в положении замыкания. Температура внутренней и наружной труб, если они перед этим были предварительно подогреты, первоначально будет ниже температуры расплавленного металла, поступающего в сосуд. При этом опыты показали, что расплав может затвердевать в отверстиях наружной трубы и образовывать пробки, которые закупорят проемы в наружной трубе. Эти пробки связаны, с одной стороны, периметром проемов у относительно холодной и плохо теплопроводящей наружной трубы, а с другой стороны, ограничены внутренней трубой, которая также будет сравнительно холодной и плохо теплопроводящей. Пробки будут находиться в соприкосновении с горячим расплавом только своей верхней поверхностью. При опытах наблюдалось, что растворение этих пробок происходит только после продолжительного периода времени. Пока же эти пробки стоят, невозможно осуществить выпуск металла. Пробки в отверстиях наружной трубы не выходят при перемещениях трубы, так как они прихвачены по краям отверстий и перемещаются вместе с наружной трубой.

В заявке ФРГ N 3731600 описан подобный замыкающий и/или регулирующий орган. Там наружная труба смонтирована на сосуде неподвижно (стационарно), а внутренняя труба перемещается. При этом в отверстиях наружной трубы могут также образовываться пробки. Таким образом этот уровень техники не решает поставленных задач.

Целью изобретения является конструирование такой наружной трубы, чтобы не смогли образовываться пробки расплавленного металла в отверстиях трубы.

Цель достигается тем, что взаимное расположение отверстий (проемов) внутренней трубы и торцового канта наружной трубы сконструировано так, что торцовой кант, проходя через отверстия, по отношению к направлению продольной оси находится в положении открытия с одной стороны отверстия и в положении закрытия на противоположной стороне отверстия.

Наружная труба при такой конструкции не имеет отверстия. Сам торцовый кант наружной трубы обуславливает в зависимости от перемещения при вращении или движении по продольному направлению открытие и закрытие отверстия или отверстий во внутренней трубе.

Так как наружная труба не имеет отверстия, то расплав при поступлении в сосуд не может затвердеть на внешней - наружной трубе. В зоне торцового канта расплав не затвердевает, так как имеется обширный контакт с расплавом, находящимся в сосуде. Пробки расплава не могут образовываться на наружной трубе, так как торцовый кант может только с одной стороны примыкать к таким пробкам и, во всяком случае, не смог бы захватить их. Передвижение наружной трубы, кроме того, противодействует образованию твердеющих пробок расплавленного металла.

Следующее преимущество настоящего изобретения заключается в том, что наружная труба не ослабляется наличием отверстий (проемов) в ней.

С помощью конструкции торцового канта создается возможность разработки различных характеристик по количеству расплавленного металла, поступающего в отверстия внутренней трубы, в зависимости от перестановки наружной трубы.

В конструкции согласно изобретению торцовый кант по отношению к продольному направлению оси проходит в радиальной плоскости и при передвижении наружной трубы в продольном направлении проходит через отверстие. При такой конструкции по периметру внутренней трубы могут быть распределены многие отверстия, которые при продольном движении наружной трубы будут открываться или дросселироваться. Отверстия могут быть выполнены на различных радиальных плоскостях для того, чтобы при передвижении наружной трубы они последовательно, одно за другим открывались или закрывались.

При другой конструктивной форме изобретения торцовый кант образует первую зону, которая при вращении наружной трубы вокруг продольной оси проходит через отверстие. Далее торцовый кант образует вторую зону, которая в положении открытия наружной трубы находится на одной стороне отверстия, а также третью зону, которая в положении закрытия наружной трубы находится на другой стороне отверстия. Удобно здесь то, что наружная труба для открытия или закрытия отверстия или отверстий внутренней трубы должна вращаться только вокруг общей оси вращения. При этом установлено, что вращательное движение осуществляется очень легко, при этом наружная поверхность внутренней трубы и внутренняя поверхность наружной трубы являются направляющими поверхностями друг для друга и создают плотные поверхности, препятствующие прохождению между ними расплава.

Соответствующая конструкция первой зоны дает возможность дросселировать расплав, поступающий во внутреннюю трубу, в зависимости от положения при вращении наружной трубы желаемым образом.

На фиг. 1 представлено устройство для выпуска жидкого расплава из металлургической емкости; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.3 - то же, вариант; на фиг.4 - схема торцового канта наружной трубы; на фиг.5 - то же, вариант ; на фиг.6 - то же, вариант на фиг.2.

Устройство для выпуска жидкого расплава 1 состоит из внутренней трубы 2 и наружной трубы 3, изготовленных из керамического, жаростойкого материала. Внутренняя труба залита в жаростойкой облицовке 4 промежуточного сосуда 5 герметично для воздуха и расплава, она входит в сопло 6, через которое при открытом замыкающем и/или регулирующем органе расплавленный металл вытекает из внутренней части промежуточного сосуда 5. Внутренняя труба 2 может быть продлена и служит как сливное отверстие.

Наружная труба 3 с помощью пальцев 7 жестко связана с держателем 8, который со своей стороны через кардан 9 соединен с рычагом 10 привода. Последний располагается на стойке 11 промежуточного сосуда 5 и на наружном конце имеет рычаг 12, с помощью которого через приводной рычаг 10 и кардан 9 на держателе 8 создается момент вращения. Благодаря этому наружная труба 3 может поворачиваться относительно внутренней трубы 2 по обоим направлениям вокруг совместной продольной оси 13. В примере исполнения на фиг.3 наружная труба 3 может дополнительно перемещаться по направлению продольной оси. В примере исполнения на фиг.6 наружная труба 3 может перемещаться только по направлению продольной оси 13.

Во внутренней трубе выполнено по крайней мере одно отверстие 14. Наружная труба 3 на своем конце, обращенном от держателя 8, имеет торцовый кант 5. Она не имеет отверстия, соответствующего отверстию 14.

Внутренняя труба 2 и наружная труба 3 образуют по наружному периметру в осевой области 16 уплотнительные поверхности 17 и 18, которые герметично подогнаны друг к другу и не пропускают расплав. Между уплотнительными поверхностями 17, 18 имеется кольцевой зазор 19.

В примере исполнения на фиг.2 во внутренней трубе 2 выполнено только одно отверстие. Торцовый кант 15 имеет одну или две первых зоны 20, одна из которых изображена на фиг.2 штрих-пунктирной линией, а также вторую зону 21 и третью зону 22. Первые зоны 20 проходят наклонно между второй зоной 21 и третьей зоной 22. В целом указанные зоны располагаются наклонно к продольной оси 13.

На фиг.2 наружная труба 3 изображена в положении открытия. Вторая зона 21 находится над отверстием 14, так что оно полностью открыто для расплава.

Если наружная труба 3 из этого положения открытия будет вращаться вокруг продольной оси 13, то в зависимости от направления вращения изображенная штрих-линией первая зона 20 или расположенная над плоскостью сечения фиг. 2 первая зона переходит через отверстие 14. При этом в зависимости от скорости вращения и наклонного прохождения первой зоны отверстие 14 будет постепенно, в большей или меньшей степени, перекрываться наружной трубой 3. Обе первые зоны 20 не требуют одинакового и при этом линейного наклонного прохождения. Они могут быть сформированы таким образом, чтобы при постоянном угле вращения в одном направлении отверстие 14 перекрывалось быстрее, чем при постоянном угле вращения в другом направлении. С помощью соответствующего конструктивного оформления наклонного хода первой зоны 20 можно достигнуть также линейной пропорциональной зависимости между вращением наружной трубы 3 и свободным сечением отверстия 14, то есть установить количество прохода расплава.

Если наружная труба будет повернута на 180^о, то она будет находиться в положении закрытия. Третья зона 22 располагается теперь под отверстием, так что оно будет полностью перекрыто.

При поступлении расплавленного металла в порожний промежуточный сосуд 5 наружная труба 3 должна быть проведена в положение закрытия. Внутренняя труба 2 и наружная труба 3 будет холоднее, чем поступивший расплав. Торцовый кант 15 со своими зонами 20, 21, 22 открыто подходит к расплаву и не замыкает никакого объема расплава, который мог бы привести к затвердеванию у наружной трубы 3 и образованию пробок. Временно возникающие, региональные частичные схватывания исчезают под контактирующим воздействием расплава, что поддерживается перемещением первой зоны 20 при вращении наружной трубы 3. Наружная труба 3 таким образом позволяет, как только будет достигнут желаемый уровень расплава в промежуточном сосуде 5, тотчас же перевести ее в положение открытия, причем выпуску расплава через отверстие 14 не будут препятствовать отвердевшие регионы.

В примере исполнения на фиг.1 торцовый кант 15 проходит отдельные зоны 20, 21, 22 радиально по отношению к продольной оси 13. Однако возможно таким образом сконструировать торцовый кант 15, чтобы он в одной, нескольких или во всех зонах 20, 21, 22 находился с наклоном под углом W₁ или W₂ к продольной оси 13. С помощью углов W₁ или W₂ в зонах 20, 21 можно оказать влияние на условия прохождения расплава в отверстие 14. С помощью угла W₂третьей зоны расплав при вливании в сосуд будет поступать под тупым углом, что еще больше уменьшит опасность отвердевания расплава.

В примере исполнения на фиг.3 внутренняя труба 2 имеет два диаметральных, противоположных отверстия 14. Соответственно этому предусматриваются и первые, вторые и третьи зоны 20, 21, 22 у торцового канта попарно.

На фиг.4 и 5 представлены возможные конструкции торцовых кантов 15. На фиг.4,5 показано положение открытия наружной трубы 3. Зона 21 располагается над отверстиями 14, так что они остаются открытыми.

В исполнении, показанном на фиг.4, зоны 20 подходят под тупым углом к зоне 21, из которой осуществляется переход в зону 22. Они обладают соответственно одинаковым тупым углом к зоне 21 или к зоне 22. Благодаря этому достигается то, что при вращении наружной трубы 3 оба отверстия 14 закрываются одинаково быстро, независимо от того, поворачивается ли наружная труба в направлении стрелки r или по направлению стрелки l относительно внутренней трубы 2. Если наружная труба 3 будет повернута на 90^о по отношению к положению замыкания, то оба отверстия 14 будут закрыты, причем зоны 22 будут располагаться под отверстиями 14. Опережение закрытия одного отверстия 14 по отношению к другому отверстию 14 может достигаться благодаря тому, что отверстия 14 или зоны 21 по периметру смещены на 180^о относительно друг друга. Такое оформление зон 20 по обоим направлениям вращения l и r обладает преимуществом в том, что если после длительного действия наружной трубы 3 должна быть замкнута в одном направлении вращения соответствующая зона 20, расположенная слева от отверстия 14, то могут быть осуществлены действия в другом направлении вращения, так что здесь смогут быть замкнуты также зоны 20, находящиеся справа от отверстия 14, без изменения условий истечения расплава по отношению к соответствующему углу вращения наружной трубы 3.

При исполнении согласно фиг.5 первые зоны 20, которые располагаются в положении открытия с обеих сторон каждого отверстия 14, проходят под различными углами. Благодаря этому при вращении наружной трубы 3 по направлению стрелки l отверстия 14 будут закрываться быстрее, чем при вращении наружной трубы 3 по направлению стрелки r.

В примере исполнения, изображенного на фиг.3, дополнительно предусматривается, что наружная труба 3 могла передвигаться параллельно продольной оси 13 на ход H. Этот ход H установлен так, чтобы наружная труба 3, находящаяся в положении открытия, т.е. вторые зоны 21 лежат над отверстиями 14, была продвинута по направлению стрелки настолько, чтобы вторые зоны 21 торцового канта 15 после этого находились под отверстиями 14. Это более благоприятно в случае нарушений, при которых наружная труба 3 не может поворачиваться вокруг продольной оси 13. Посредством передвижения наружной трубы 3 по направлению стрелки N могут быть в этом случае перекрыты отверстия 14. Можно также предусмотреть, чтобы при этом внутренняя поверхность 23 наружной трубы замыкала открытую сверху внутреннюю трубу 2.

При исполнении согласно фиг.6 торцовой кант 15 проходит со стороны углов W₁, W₂ по радиальной плоскости относительно продольной оси 13. Внутренняя труба имеет четыре отверстия 14, три из которых видны на фиг.6. Можно предусмотреть и еще большее количество отверстий 14, причем они не должны располагаться в одной плоскости, могут быть распределены по высоте, чтобы в зависимости от перемещения наружной трубы 3 управлять количеством вытекающего расплава.

На фиг.6 показана наружная труба 3 в положении закрытия. Если из положения закрытия наружная труба 3 будет перемещаться по направлению стрелки L, то торцовый кант 15 переходит отверстия 14. В положении открытия наружной трубы 3 все отверстия 14 свободны для поступления расплава во внутреннюю трубу 2.