вентиль для металлургических емкостей

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.

Описание изобретения к патенту

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 = 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.