Установка для перемещения жидкого металла и способ организации ее работы

Номер патента: 774

Опубликовано: 24.04.2000

Авторы: Симо Жозе, Ришар Франсуа-Ноэль

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Установка для перемещения жидкого металла от расположенного выше по течению контейнера (2) через выпускной желоб (28), образованный комплектом огнеупорных блоков, причем каждый огнеупорный блок имеет, по меньшей мере, одну сопряженную поверхность (22), образующую стык с соответствующей сопряженной поверхностью смежного огнеупорного блока, к расположенному ниже по течению контейнеру (10), включающая:

- канал оболочки (18; 40), размещенный вокруг выпускного желоба (28) и находящийся, по меньшей мере, частично на уровне сопряженной поверхности (22), и

- средства (24) ввода герметизирующего состава в канал оболочки (40; 18).

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что текучий носитель обеспечивает доставку герметизирующего состава в канал оболочки (18; 40).

3. Установка для перемещения жидкого металла от расположенного выше по течению контейнера (2) через выпускной желоб (28), образованный комплектом огнеупорных блоков, причем каждый огнеупорный блок имеет, по меньшей мере, одну сопряженную поверхность (22), образующую стык с соответствующей сопряженной поверхностью смежного огнеупорного блока, к расположенному ниже по течению контейнеру (10), включающая:

- канал оболочки (18; 40), размещенный вокруг выпускного желоба (28) и находящийся, по меньшей мере, частично на уровне сопряженной поверхности (22) и имеющий впуск (44), и

- текучий носитель для доставки герметизирующего состава в канал оболочки (40; 18) через впуск (44).

4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что текучий носитель включает инертный газ.

5. Установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что средства (33, 34; 36) ввода герметизирующего состава включают в себя патрон (33), установленный на трубе (24), подключенной к впуску (44) канала оболочки (40; 18).

6. Установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что средства (33, 34) ввода герметизирующего состава включают в себя средство (34), обеспечивающее ввод заданных доз герметизирующего состава в канал оболочки.

7. Установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что канал оболочки (40) имеет выпуск (46), через который могут вытекать материалы.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что канал оболочки (18; 40) имеет первый и второй концы, причем впуск (44) находится на первом конце, а выпуск (46) находится на втором конце.

9. Установка по пп.7 или 8, отличающаяся тем, что канал оболочки (40) является непрерывным.

10. Установка по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что к выпуску (46) канала оболочки (40) подключено средство поддержания давления на выпуске (46) канала оболочки (40), позволяющее вытекать избытку герметизирующего состава.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что средство поддержания давления на выпуске (46) канала оболочки (40), позволяющее вытекать избытку герметизирующего состава, представляет собой калиброванную потерю напора (61), заканчивающуюся вентиляционным отверстием (62).

12. Установка по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что герметизирующий состав включает распыленное вещество.

13. Установка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что распыленное вещество включает порошок.

14. Установка по любому из пп.1-3, 12, 13, отличающаяся тем, что порошок содержит частицы различных размеров.

15. Установка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что порошок включает расплавляемый продукт, способный размягчаться для герметизации утечек в канале оболочки (40; 18).

16. Установка по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что герметизирующий состав представляет собой нелетучий продукт, выбранный из солей и металлов, причем указанный состав является жидким при температуре разливки.

17. Установка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что герметизирующий состав включает огнеупорный материал.

18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что огнеупорный материал включает графит.

19. Установка по любому из пп.1-18, отличающаяся тем, что канал оболочки (18; 40) имеет внутренние стенки, покрытые непроницаемым слоем из герметизирующего состава.

20. Способ защиты потока жидкого металла в выпускном желобе (28), образованном комплектом огнеупорных блоков, и в канале оболочки (18; 40), расположенном вокруг выпускного желоба (28), отличающийся тем, что в выпускной желоб вводят герметизирующий состав.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что герметизирующий состав вводят в виде проволоки, которая расплавляется после ее ввода в канал оболочки (40; 18).

22. Способ по п.20 или 21, отличающийся тем, что герметизирующий состав вводят в виде, по меньшей мере, двух веществ, которые не являются активными при температуре окружающей среды, но которые вступают в реакцию друг с другом при температуре разливки.

23. Способ по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что ввод герметизирующего состава осуществляют непрерывно.

24. Способ по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что ввод герметизирующего состава осуществляют прерывисто.

25. Способ по любому из пп.20-24, отличающийся тем, что текучий носитель обеспечивает ввод герметизирующего состава в канал оболочки (40; 18).

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что

- текучий носитель вводят при постоянном давлении;

- измеряют скорость потока входящего текучего носителя;

- вводят герметизирующий состав, когда значение указанной скорости потока превышает заданную величину.

27. Способ по п.25, отличающийся тем, что

- вводят текучий носитель в канал оболочки (40; 18) с постоянной скоростью потока,

- измеряют давление текучего носителя в канале оболочки,

- вводят герметизирующий состав, когда давление падает ниже заданной величины.

28. Способ по п.25, отличающийся тем, что

- вводят текучий носитель в впуск канала оболочки (40) с постоянной скоростью входящего потока,

- измеряют скорость выходящего потока текучего носителя у выпуска (62) канала оболочки,

- подстраивают скорость входящего потока таким образом, чтобы скорость выходящего потока поддерживать положительной,

- определяют разницу между скоростью входящего потока и скоростью выходящего потока, и

- вводят герметизирующий состав в канал оболочки (40), когда разница превышает допустимое предельное значение.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение имеет отношение к созданию установки для перемещения жидкого(расплавленного) металла, которая включает в себя: расположенный выше по течению контейнер; расположенный ниже по течению контейнер; выпускной желоб; регулятор потока, предназначенный для регулирования потока жидкого металла через летку; комплект огнеупорных блоков, которые установлены между расположенным выше по течению контейнером и расположенным ниже по течению контейнером и ограничивают выпускной желоб, через который металл вытекает из расположенного выше по течению контейнера в расположенный ниже по течению контейнер, причем каждый огнеупорный блок выпускного желоба содержит, по меньшей мере, одну сопряженную поверхность,образующую стык с соответствующей поверхностью смежного огнеупорного блока; и канал,размещенный вокруг выпускного желоба на уровне, по меньшей мере, одной сопряженной поверхности между огнеупорными блоками. Под огнеупорным блоком следует понимать монолитный компонент, состоящий из одного или нескольких огнеупорных материалов, с возможной добавкой других образующих, например металлической оболочки. Под регулятором потока следует понимать устройство любого типа, используемое в этой технической области, такое как стопорный стержень, шибер, а также простое ограничение. В установке данного типа наличие регулятора потока в выпускном желобе означает, что при протекании жидкого металла имеется падение давления. Если нет полной герметизации выпускного желоба, то в него может поступать(всасываться) воздух за счет имеющегося пониженного давления. Это обычно имеет место в особенности у сопряженных поверхностей между различными огнеупорными блоками, которые образуют выпускной желоб, где трудно обеспечивать и поддерживать герметизацию(уплотнение). Поэтому во внутрь поступает воздух, который приводит к ухудшению качества металла. Для разрешения этой проблемы уже предложено создавать за счет канала оболочки избыточное давление инертного газа вокруг выпускного желоба, на уровне каждой критической сопряженной поверхности. Под инертным газом здесь понимают газ, который не ухудшает качество выпускаемого металла. Среди обычно применяемых газов можно указать как редкие газы,такие как аргон, так и обычные газы, такие как азот или диоксид углерода. В соответствии с первым известным вариантом осуществления устройства, образована канавка, по меньшей мере, в одной сопряженной поверхности между двумя смежными огнеупорными блоками. В эту канавку подается инертный газ под давлением, в результате чего она образует закрытый кольцевой канал обо 000774 2 лочки вокруг выпускного желоба. Такое техническое решение известно, например, из патента США 4, 555, 050 или из ЕР 0, 048, 641. Для частного случая, когда последовательные огнеупорные блоки могут иметь перемещение друг относительно друга, также известно применение канала оболочки. В патенте Франции FR 2 227 073 описан шибер, имеющий две пластины, каждая из которых имеет отверстие,через которое проходит жидкий металл, причем сдвиг (перемещение со скольжением) одной пластины относительно другой позволяет регулировать поток жидкого металла. В каждой из указанных пластин, вдоль их общей плоскости сопряжения, выполнена U-образная канавка,причем эти канавки соединены началом с концом друг с другом, так что ветви одной U-образной канавки перекрывают ветви другой Uобразной канавки (совмещены с ними), в результате чего получают закрытый кольцевой канал оболочки при любом относительном положении двух пластин. В соответствии с другим известным вариантом осуществления устройства, предусмотрена закрытая камера, которая охватывает внешнюю часть сопряженных поверхностей, причем в эту камеру подается инертный газ под давлением. Такое техническое решение известно, например, из патента США 4, 949, 885. Все эти известные построения использованы для замены ввода воздуха вводом инертного газа, в результате чего устраняются химические проблемы, связанные с входом жидкого металла в контакт с воздухом. Однако известные технические решения имеют различные недостатки. Поступление (отбор) газа в выпускной желоб не устранено. Оно даже увеличено, так как канавка или камера находятся под избыточным давлением. Этот недостаток особенно проявляется при перемещении металла между промежуточным разливочным устройством и кристаллизатором машины непрерывной разливки стали. Газ, поступивший в выпускной желоб, затем поступает в кристаллизатор и вызывает пертурбации, такие как турбулентность, движение кроющего (покрывающего) порошка и захват этого порошка жидким металлом. Более того,введенный в кристаллизатор газ может растворяться в жидком металле и, в результате, создавать дефекты затвердевшего металла. Кроме того, для снижения скорости металла на входе в кристаллизатор и, следовательно,для уменьшения турбулентности в кристаллизаторе используют множество струйных оболочковых труб, выпускное поперечное сечение которых превышает их впускное поперечное сечение. За счет этого скорость потока жидкого металла снижается постепенно. Присутствие в трубе значительного количества газа может помешать правильной работе трубы такого типа; поток может отделяться от стенок трубы и по 3 этому жидкий металл может затем падать в кристаллизатор струями. В ходе использования выпускного желоба качество сопряженной поверхности между двумя огнеупорными блоками может изменяться неопределенным образом в результате износа,причем могут возникать дефекты. В особенности в случае огнеупорных блоков, которые могут перемещаться друг относительно друга, износ сопряженных поверхностей может приводить к существенной утечке. Среди установок,которые содержат подвижные огнеупорные блоки, имеются установки с регулирующими шиберами и с устройствами для замены струйной оболочковой трубы. Одной из возможностей снижения отбора газа в выпускной желоб является регулирование потока инертного газа, инжектированного (введенного) в канал оболочки. Однако при этом в случае значительных дефектов герметизации может случиться, что скорость потока (расход) инертного газа становится недостаточно высокой даже для ввода инертного газа в выпускной желоб. В этом случае давление в канале оболочки становится отрицательным и в выпускной желоб может всасываться окружающий воздух. С другой стороны, если герметизация хорошая,а постоянный (фиксированный) поток инертного газа, тем не менее, поступает в канал оболочки, то давление в нем возрастает и инертный газ поступает в выпускной желоб, хотя в этом реально нет необходимости. Другой из возможностей является регулирование давления инертного газа при его вводе в канал оболочки. В этом случае при значительных дефектах герметизации существует высокая скорость потока инертного газа, отбираемого в выпускной желоб, что приводит к упомянутым ранее дефектам. На практике, когда скорость утечки высока, необходимо поочередно использовать эти два режима регулирования, даже если это означает всасывание некоторого количества воздуха,а не идти на чрезмерный избыток инертного газа. Таким образом, управление регулированием является сложным и обязательно включает в себя компромиссы между двумя типами недостатков. Обычно в качестве инертного газа используют аргон. Использование аргона связано с высокой стоимостью эксплуатации, принимая во внимание, что в канал оболочки аргон должен поступать непрерывно, а утечка может быть значительной. Это особенно относится к случаю канала оболочки, образованного внешней камерой, которую трудно герметизировать, так как тогда требуется высокий расход газа для поддержания в ней избыточного давления. Этот недостаток особенно важен в таких применениях, в которых имеется непрерывный выпуск(перемещение) металла между ковшом и промежуточным разливочным устройством. 4 Из патента FR 2 529 493 известен плоский затвор скользящего трения, который включает в себя средство ввода смазочной текучей среды между двумя пластинами. Более того, из патента FR 2 560 085 известны огнеупорные расходные детали, которые позволяют вводить в существующие огнеупорные материалы пропитывающее вещество, которое закупоривает поры в этих огнеупорных материалах. Такая технология предотвращает инфильтрацию жидкого металла в поры огнеупорного материала. Однако,несмотря на то, что они позволяют в некоторой степени улучшить воздухонепроницаемость стыка между огнеупорными блоками, ни в одном из указанных выше двух документов не описаны пути предотвращения отбора (входа) воздуха в выпускной желоб. Задачей настоящего изобретения является создание установки для перемещения жидкого металла, которая не имеет упомянутых выше недостатков. Задачей настоящего изобретения является также создание способа улучшения уплотнения(герметизации) сопряженных поверхностей между огнеупорными блоками в ходе использования выпускного желоба. Настоящее изобретение направлено на создание установки для перемещения жидкого металла, в частности стали, между расположенным выше по течению контейнером и расположенным ниже по течению контейнером. Такая установка обычно включает в себя выпускной желоб, через который металл вытекает из расположенного выше по течению контейнера в расположенный ниже по течению контейнер,причем такой выпускной желоб ограничен (образован) комплектом огнеупорных блоков, размещенным между указанными контейнерами. Каждый огнеупорный блок выпускного желоба содержит, по меньшей мере, одну поверхность,образующую сопряженную поверхность с соответствующей поверхностью смежного огнеупорного блока. Регулятор потока предназначен для регулирования потока жидкого металла через выпускной желоб. Канал оболочки размещен вокруг выпускного желоба на уровне, по меньшей мере, одной сопряженной поверхности между огнеупорными блоками. Указанный канал оболочки имеет впуск, обеспечивающий ввод материалов. Отличительной характеристикой настоящего изобретения является то, что установка содержит средство ввода герметизирующего состава в канал оболочки, а также средство инжекции инертного газа в канал оболочки. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения,средство ввода герметизирующего состава представляет собой патрон, установленный на трубе, подключенной к впуску канала оболочки. Преимущественно, указанное средство ввода 5 позволяет вводить в канал оболочки заданные дозы герметизирующего состава. Преимущественно, канал оболочки имеет выпускное отверстие (выпуск), позволяющее избытку герметизирующего состава и/или текучей среды, например инертному газу, вытекать из установки наружу. Канал оболочки преимущественно содержит впуск на одном конце и выпуск на другом конце. Преимущественно,указанный канал оболочки является линейным и непрерывным. Выпуск позволяет любому избытку герметизирующего состава вытекать из установки наружу. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, средство поддержания давления на выпуске канала оболочки подключено к выпуску канала оболочки,однако, при этом избыток герметизирующего состава все еще может вытекать из установки наружу. Указанным средством поддержания давления может быть калиброванная потеря напора. Эта калиброванная потеря напора открыта в атмосферу. Функция калиброванной потери напора будет объяснена позже. Настоящее изобретение связано также с созданием способа организации работы установки для перемещения жидкого металла, описанной выше, который характеризуется вводом герметизирующего состава и инертного газа в канал оболочки. Герметизирующим составом может быть распыленный материал, в частности порошок. Такой порошок преимущественно может быть образован частицами различного размера. Среди порошков, которые могут быть использованы как герметизирующий состав, можно указать графит или другие огнеупорные материалы,которые не ухудшают качество металла. Порошком может быть также расплавляемый продукт, такой как эмаль, вязкость которой в жидком состоянии достаточна для устранения, по меньшей мере частично, утечек в канале оболочки. Герметизирующий состав может быть также выбран среди красок и полимеров (смол). В этом случае такой герметизирующий состав покрывает стенки канала оболочки непроницаемым слоем. Герметизирующим составом может быть также нелетучий продукт, который выбран из солей и металлов и является жидким (расплавленным) при температуре, существующей в канале оболочки. Этот нелетучий продукт может быть преимущественно введен в виде проволоки, которая расплавляется при вводе в канал оболочки. Преимущественно используют алюминиевую проволоку. Наконец, герметизирующий состав может быть получен в результате реакции, по меньшей мере, двух веществ, которые не являются активными при окружающих температурах, но кото 000774 6 рые вступают в реакцию друг с другом при температуре, существующей в канале оболочки. Указанный герметизирующий состав может вводиться непрерывно или прерывисто. Инертный газ может быть использован для транспортирования указанного герметизирующего состава во внутрь канала оболочки. Первый способ инжекции (ввода) инертного газа в канал оболочки предусматривает следующие операции:- установку заданной величины давления инертного газа на впуске канала оболочки;- измерение соответствующей скорости потока инертного газа, инжектированного в канал оболочки;- ввод герметизирующего состава в канал оболочки, когда значение указанной скорости потока превышает заданную величину. Второй способ инжекции инертного газа в канал оболочки предусматривает следующие операции:- установку заданного значения скорости потока инертного газа, инжектированного в канал оболочки;- измерение давления инертного газа на впуске канала оболочки;- ввод герметизирующего состава в канал оболочки, когда значение указанного давления падает ниже заданной величины. Третий способ инжекции инертного газа в канал оболочки, который может быть использован, когда канал оболочки имеет выпуск, предусматривает следующие операции:- установку заданного значения скорости потока инертного газа, инжектированного в канал оболочки;- измерение давления инертного газа при его входе в канал оболочки;- определение скорости потока инертного газа у вентиляционного отверстия;- подстройку (регулировку) заданной величины скорости потока инертного газа, введенного в канал оболочки, таким образом, чтобы скорость потока инертного газа у вентиляционного отверстия всегда была положительной;- определение скорости потока инертного газа, поступающего (всасываемого, отбираемого) в выпускной желоб за счет разности между скоростью потока инертного газа, введенного(инжектированного) в канал оболочки, и скоростью потока инертного газа у вентиляционного отверстия;- введение в канал оболочки герметизирующего состава, когда указанная скорость потока инертного газа, поступившего в выпускной желоб, превышает допустимое предельное значение. Скорость потока инертного газа у выпуска канала оболочки преимущественно определяют путем измерения разности давления, возникающей за счет протекания инертного газа через калиброванную потерю напора, подключенную 7 к выпуску канала оболочки. Так как потеря напора в самом канале оболочки является низкой,то давление, измеренное на впуске канала оболочки, практически равно этой разности давления. Указанный способ применим в том случае,когда установка для перемещения жидкого металла содержит на выпуске канала оболочки средство поддержания давления, такое как калиброванная потеря напора. Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 показан общий вид в вертикальном сечении известной установки для перемещения жидкого металла; на фиг. 2 детально показана в вертикальном сечении часть установки в соответствии с настоящим изобретением для перемещения жидкого металла, которая содержит средство ввода герметизирующего состава; на фиг. 3 детально показана в вертикальном сечении часть такой установки в соответствии с настоящим изобретением, в которой средство ввода герметизирующего состава содержит полость, образованную внутри имеющегося огнеупорного блока; на фиг. 4 детально показана в вертикальном сечении часть такой установки в соответствии с настоящим изобретением, в которой линейный канал оболочки образован канавкой,имеющей впуск и выпуск, выполненной в огнеупорном блоке; на фиг. 5 показан вид, аналогичный фиг. 4,однако канал оболочки представляет собой камеру; на фиг. 6 показана структурная схема установки в соответствии с настоящим изобретением и ее вспомогательных узлов, в том числе и средств инжекции инертного газа и герметизирующего состава; на фиг. 7 показан вид сверху части установки в соответствии с настоящим изобретением, где можно видеть огнеупорный блок, в котором линейный канал оболочки образован канавкой, имеющей впуск и выпуск; на фиг. 8 и 9 приведены виды сверху и спереди двух пластин шибера (клапана с плоским затвором скользящего трения) установки для перемещения жидкого металла в соответствии с настоящим изобретением, причем шибер показан в полностью открытом положении; на фиг. 10 и 11 приведены виды сверху и спереди тех же двух пластин, но шибер показан в полностью закрытом положении. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1,на которой показана установка для перемещения жидкого металла в соответствии с известным состоянием техники, которая включает в себя установленный выше по течению контейнер 2. В показанном примере установленный выше по течению контейнер 2 представляет со 000774 8 бой промежуточное разливочное устройство,которое имеет стальную стенку основания 4,покрытую слоем огнеупорного материала 6. В днище промежуточного разливочного устройства предусмотрена летка. Эта летка ограничена внутренним соплом 8, которое введено в толщу огнеупорного материала и проходит через стальную стенку основания 4. Установка также включает в себя установленный ниже по течению контейнер 10. В показанном примере установленный ниже по течению контейнер 10 представляет собой кристаллизатор машины непрерывной разливки стали. Внутреннее сопло 8 заканчивается в своей нижней части пластиной 12. Под внутренним соплом 8 (ниже него) находится струйная оболочковая труба 32, которая заканчивается в своей верхней части пластиной 16, причем эта пластина 16 сопряжена с пластиной 12 внутреннего сопла 8. Пластины 12 и 16 прижаты друг к другу известным образом при помощи известных средств так, чтобы достичь возможно лучшей герметизации между ними. Закрытый канал оболочки 18 образован кольцевой канавкой 20,выполненной в сопряженной поверхности 22 между пластиной 12 и пластиной 16. Труба 24 для подачи инертного газа подведена к этой кольцевой канавке 20. Позицией 26 обозначено средство регулирования потока металла, в данном случае стопорный стержень. Внутреннее сопло 8 и струйная оболочковая труба 32 ограничивают выпускной желоб 28, через который металл вытекает из расположенного выше по течению контейнера 2 в расположенный ниже по течению контейнер 10. В показанном на фиг. 1 варианте установка имеет только два огнеупорных блока (внутреннее сопло 8 и струйная оболочковая труба 32), однако она может иметь и большее их число, например, в случае установки, содержащей шибер с тремя пластинами. Каждый огнеупорный компонент 8, 32, ограничивающий выпускной желоб 28, имеет, по меньшей мере, одну поверхность, образующую поверхность 22, сопряженную с соответствующей поверхностью смежного огнеупорного компонента. На фиг. 2 приведен детальный вид части установки для перемещения жидкого металла в соответствии с настоящим изобретением. Можно видеть собирающее сопло 30, вставленное в струйную оболочковую трубу 32, которая при этом образует выпускной желоб 28. В стыке между двумя огнеупорными блоками имеется сопряженная поверхность 22. Закрытый канал оболочки 18 образован кольцевой канавкой 20,выполненной в поверхности 22 струйной оболочковой трубы 32, сопряженной с собирающим соплом 30. Труба 24 для подачи инертного газа подведена к этой кольцевой канавке 20. Патрон 33, который содержит герметизирующий состав, и дозирующее устройство 34 используются для ввода герметизирующего со 9 става в трубу подачи инертного газа 24. В качестве дозирующего устройства 34 может быть использован роторный дозатор, имеющий цилиндр, при каждом повороте которого в трубу подачи инертного газа 24 поступает заданное количество герметизирующего состава. Дозирующее устройство 34 может иметь ручное управление, однако его работа также может быть автоматизирована. Поступление герметизирующего состава может быть непрерывным или прерывистым. В этом варианте выполнения устройства герметизирующий состав транспортируется потоком инертного газа,который поэтому действует как газ-носитель. В результате герметизирующий состав поступает в канал оболочки 18 и увлекается потоком инертного газа в пустоты между огнеупорными блоками 30 и 32. Это приводит к тому, что герметизирующий состав закупоривает эти пустоты. Указанное обеспечивает два преимущества: во-первых, уменьшается скорость потока газа,отбираемого в выпускной желоб 28 и нарушающего истечение жидкого металла; и, вовторых, снижается потребление газа, что является важным экономическим фактором. В показанном на фиг. 2 примере герметизирующим составом является порошок, транспортируемый газом-носителем. Преимущественно этот порошок может содержать частицы различного размера. При этом более крупные частицы устраняют крупные утечки, а мелкие частицы завершают процесс закупорки пустот между крупными частицами и процесс устранения мелких утечек. Преимущественно используют плоские частицы, т.е. чешуйки (пластинки). Чешуйки обеспечивают следующие преимущества: они легче переносятся потоком транспортирующего газа; они легко деформируются в соответствии с формой закупориваемых пустот. Порошок может быть образован графитом или другими огнеупорными материалами, которые не ухудшают качество металла. Настоящее изобретение предусматривает также использование других форм герметизирующего состава и других видов (возможностей) его введения. Для введения герметизирующего состава может быть использован в качестве транспортирующей среды инертный газ. Герметизирующий состав может быть также введен в канал оболочки 18 без применения газа-носителя. В качестве герметизирующего состава может быть использована жидкость. В частности, таким составом может быть смазка или масло, ввод которых производится в жидкой или вязкой форме. Указанные продукты образуют при расщеплении твердые вещества,которые обеспечивают устранение утечек, а также отправляемые в отходы летучие продукты. В таком варианте желательно предусматривать в канале оболочки 18, по меньшей мере,одно выпускное отверстие, так, чтобы летучие продукты могли выходить из установки наружу, 000774 10 а не поступать в выпускной желоб 28. Герметиком может быть также твердое изделие, такое как металлическая проволока. Такой герметик является твердым при температурах окружающей среды, но расплавляется при температурах,превалирующих внутри канала оболочки. На фиг. 3 детально показана часть установки для перемещения жидкого металла в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В ней патрон 36, который содержит герметизирующий состав, помещен в полости в пластине 38. Патрон 36 может иметь расплавляемый кожух, который расплавляется при использовании пластины 38 в устройстве, например, в качестве шибера или устройства замены трубы. Труба для подачи инертного газа 24 подключена к верхней части патрона 36 таким образом, что при расплавлении его кожуха герметизирующий состав увлекается в канал оболочки 18. Огнеупорные материалы такого типа легко могут быть использованы в существующих установках без необходимости их модификации. Все, что необходимо для замены - это установить огнеупорную пластину,такую как пластина 38 с встроенным патроном 36, вместо обычной пластины. При этом единичная доза герметизирующего состава будет введена в плоскость сопряженной поверхности 22 между пластинами 38 и 16 для устранения существующих между указанными пластинами утечек. Как в варианте, показанном на фиг. 2, так и в варианте, показанном на фиг. 3, канал оболочки 18 представляет собой закрытый кольцевой канал с подачей инертного газа. Введение в этот канал герметизирующего состава позволяет улучшить герметизацию и, следовательно,улучшить защиту жидкого металла, обеспечиваемую каналом оболочки 18. Однако указанные два варианта не позволяют гарантировать равномерное распределение герметизирующего состава по всей длине канала оболочки. На фиг. 4 детально показана часть установки для перемещения жидкого металла в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В этой установке канал оболочки 40 образован канавкой 42, которая является не кольцевой, а линейной, и имеет впуск 44 на одном конце, подключенный к трубе 24 для подачи инертного газа, и выпуск 46 на другом конце. Такое открытое выполнение канала оболочки 40 позволяет гарантировать равномерное распределение герметизирующего состава по всей длине канала оболочки при помощи потока инертного газа. В любом месте канала оболочки 40 скорость потока инертного газа достаточна для предотвращения закупорки канала 40 герметизирующим составом, в частности, в таких критических частях канала как изгибы, области изменения сечения и области подъема. 11 Выпуск 46 позволяет избежать создания избыточного давления инертного газа в канале оболочки 40. К выпуску канала оболочки 40 может быть подключено устройство, которое позволяет поддерживать небольшое избыточное давление в этом канале, при сохранении возможности вытекания любого избытка герметизирующего состава. Таким устройством может быть, например, простая потеря напора. В показанном на фиг. 4 примере канал оболочки имеет винтовую форму. Такое построение особенно хорошо подходит для конических сопряженных поверхностей. В показанном примере канавка 42, впуск 44 и выпуск 46 выполнены в одном и том же огнеупорном блоке 32, однако, эти три элемента могут быть выполнены и на другом огнеупорном блоке 30,полностью или частично, что не выходит за рамки настоящего изобретения. На фиг. 5 детально показана часть установки для перемещения жидкого металла в соответствии с настоящим изобретением, аналогичная показанным на фиг. 2 и 4. Однако в отличие от каналов оболочки 18, 40, показанных на фиг. 2 и 4, показанный на фиг. 5 канал оболочки представляет собой камеру 48, образованную кожухом (оболочкой) 50, охватывающим периферию сопряженной поверхности между собирающим соплом 30 и струйной оболочковой трубой 32. В соответствии с настоящим изобретением в канал оболочки 48 может быть введен герметизирующий состав. Уплотнение 52 обеспечивает герметизацию камеры 48. В эту камеру может быть подан инертный газ под давлением через трубу 24, аналогично описанному ранее. При этом в выпускной желоб 28 поступает не воздух, а инертный газ, содержащийся в камере 48. Камера 48 может быть выполнена кольцевой и замкнутой, и содержать только один впуск 44. В альтернативном варианте выполнения она может иметь выпуск 46. В этом случае камера преимущественно имеет линейное и непрерывное построение, при расположении впуска 44 на одном конце камеры и выпуска 46 на другом ее конце. Различные способы организации работы установки в соответствии с настоящим изобретением и ее вспомогательных узлов будут рассмотрены далее более подробно со ссылкой на фиг. 6 для случая, когда инертный газ применяется для транспортирования герметизирующего состава. На впуске инертного газа предусмотрен источник газа, например, резервуар, клапан снижения давления 64, расходомер 56 и регулятор 58, который используется для регулирования скорости потока (расхода) или давления. Первый способ инжекции (ввода) инертного газа в канал оболочки предусматривает установку заданной величины давления Рin инертного газа на впуске 44 канала оболочки и измерение соответствующей скорости потока инертно 000774 12 го газа, инжектированного в канал оболочки. Манометр 60 служит для измерения указанного давления, а расходомер 56 служит для измерения указанной скорости потока (расхода). Когда значение указанной скорости потока превышает заданную величину, что свидетельствует об избыточном отборе инертного газа в выпускной желоб 28, тогда производят ввод некоторого количества герметизирующего состава в канал оболочки. Величина давления Рin может составлять около 0,2 бар. Указанный способ может быть преимущественно использован для установок, в которых канал оболочки 40, 18 закрыт,или в которых канал оболочки открыт, однако,на его выпуске 46 предусмотрена потеря напора 61. Второй способ инжекции инертного газа в канал оболочки предусматривает установку заданного значения скорости потока инертного газа на впуске 44 канала оболочки 40, 18 и измерение соответствующего давления инертного газа, инжектированного в указанный канал оболочки. Когда указанное давление падает ниже заданной величины, что свидетельствует об избыточном расходе инертного газа, отбираемого в выпускной желоб 28, тогда осуществляют ввод некоторого количества герметизирующего состава в канал оболочки. Заданную величину расхода (скорости потока) инертного газа выбирают таким образом, что она превышает максимально возможный расход инертного газа, отбираемого в выпускной желоб 28, так что всегда есть избыток инертного газа. Третий способ преимущественно может быть использован в установках, в которых канал оболочки 40, 18 открыт, однако, на его выпуске 46 предусмотрена потеря напора 61. Выпускное отверстие (выпуск) 46 позволяет инертного газа или избытку герметизирующего состава вытекать из установки наружу. Это выпускное отверстие 46 также позволяет поддерживать (сохранять) давление в канале оболочки 40 на низком уровне. Причем, при обеспечении поступления в выпускной желоб 28 только инертного газа, объем инертного газа, введенного в выпускной желоб 28, снижают до минимума, связанного с состоянием сопряженных поверхностей 22, так как давление в канале оболочки снижено. Преимуществом указанного способа является чрезвычайная простота управления и оптимальная эффективность. Ввод герметизирующего состава также может быть непрерывным, так как избыток герметизирующего состава автоматически удаляется наружу через выпуск 40 совместно с избытком инертного газа. Отсутствует риск закупорки газовой трубы 24 или канала оболочки 40 за счет накопления герметизирующего состава. Другим преимуществом данного способа является то, что по причине отсутствия мертвых зон в контуре инертный газ протекает по всей длине канала оболочки 40 со скоростью, достаточной для транспортирования герметизирую 13 щего состава в любое место, где он может быть необходим. Третий способ представляет собой усовершенствование второго способа и позволяет контролировать поступление герметизирующего состава, когда расход инертного газа, отобранного в выпускной желоб 28, превышает допустимое предельное значение. Для осуществления этого способа добавлен второй расходомер на выпуске 46 канала оболочки, что позволяет измерять избыток инертного газа, вытекающего через указанный выпуск. Это позволяет находить расход инертного газа, действительно всасываемого в выпускной желоб 28 за счет отклонения от расхода Qin инертного газа,введенного в канал оболочки 40. Преимущественно, расходомер образован при помощи калиброванной потери напора 61 и манометра 60. Скорость потока Qout инертного газа, проходящего через калиброванную потерю напора 61,создает небольшое избыточное давление Рin в канале оболочки 40, которое считывается манометром 60. Связь между давлением Рin, измеренным манометром 60, и скоростью потока Qout инертного газа, вытекающего через выпуск 62,может быть выражена следующим известным эмпирическим соотношением:Qout = Кf (Pin),в котором К представляет собой калибровочный коэффициент калиброванной потери напора. Так как потеря напора в канале оболочки 40 является малой, то давление Рin, измеренное манометром 60 на впуске канала оболочки 40,приблизительно равно давлению, которое можно было бы измерить на выпуске 46 этого канала. Установка манометра 60 на впуске 44 канала оболочки позволяет избежать трудностей, связанных с его установкой на выпуске. Эти трудности связаны с нахождением в непосредственной близости от выпускного желоба 28 и с засором (забиванием) манометра избытком герметизирующего состава. За счет выполнения калиброванной потери напора в виде трубки диаметром от 3 до 4 мм и длиной от 1 до 4 м создается низкое избыточное давление (от 0,1 до 0,3 бар), что практически не оказывает отрицательного влияния на скорость утечки. Преимуществом указанного варианта выполнения является возможность дистанционного измерения избыточного потока, вытекающего через выпуск канала оболочки 40. Другое преимущество данного варианта выполнения заключается в том, что расходомер является чрезвычайно простым и надежным, причем он может быть установлен непосредственно на выпуске огнеупорного блока, вне зависимости от трудностей, создаваемых тяжелыми окружающими условиями. В результате нет необходимости предусматривать дополнительную трубку для установки расходомера в защищенном месте, доступном для оператора. 14 Таким образом, можно видеть, что третий способ позволяет в любой момент времени производить оценку скорости утечки инертного газа, отбираемого в выпускной желоб 28, и вводить вручную или автоматически герметизирующий состав, когда расход превышает допустимую предельную величину. Непрерывный ввод герметизирующего состава является предпочтительным, когда качество сопряженной поверхности может быть нарушено в любой момент. Это особенно относится к случаю нахождения сопряженных поверхностей между пластинами 64, 66 шибера для регулирования выпускной струи, которые подвержены частому перемещению и поэтому создают риск образования новых утечек в любой момент времени. Это также относится к случаю нахождения сопряженных поверхностей между собирающим соплом 30 шибера ковша и струйной оболочковой трубой 32. Перемещение шибера и вибрации трубы 32, которые создаются потоком жидкого металла, могут в любой момент привести к ухудшению качества сопряженной поверхности 22. Другое приложение настоящего изобретения, описанное далее, преимущественно относится к случаю сопряженных поверхностей, которые в большей части являются статическими в ходе выпуска металла, но положение которых может периодически изменяться. Это в особенности относится к случаю механизмов замены трубы, описанных в патенте США 4, 569, 528. В таком механизме замены трубы, в верхней части трубы имеется пластина, которая плотно прижата к стационарной пластине контейнера, расположенного выше по течению. При износе трубы производят ее замену на новую трубу, главным образом осуществляя сдвиг(перемещение со скольжением) новой трубы относительно стационарной верхней пластины. Сопряженная поверхность 22 обычно сильно повреждается в ходе операции замены трубы, в то время как при ее работе повреждения практически отсутствуют, так как тогда сопряженная поверхность 22 является статической. Для такого вида применения преимущественный вариант способа в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что ввод герметизирующего состава начинают только тогда, когда состояние сопряженной поверхности 22 требует этого. Когда скорость утечки возрастает свыше заданного приемлемого уровня, т.е. когда давление, измеренное манометром 60, падает ниже заданного порогового значения, подают команду на ввод герметизирующего состава. Как только скорость утечки снижается до заданного уровня, что означает, что измеренное манометром 60 давление возрастает до порогового значения, то подачу герметизирующего состава прекращают. 15 Указанный способ легко может быть автоматизирован за счет установки двухпорогового датчика давления 63. Другое усовершенствование, применимое для любого из описанных выше способов в соответствии с настоящим изобретением, состоит в применении дополнительной линии подачи инертного газа, образованной клапаном 68, который опционно может быть управляемым, расходомером 70 и регулятором потока 72. Клапан 68 открывается одновременно с переключением(началом) ввода герметизирующего состава, что позволяет подавать дополнительный поток инертного газа в ходе этого ввода. Указанное обеспечивает желательную возможность установки регулятором 58 скорости основного потока инертного газа на относительно низком уровне, например 10 нл/мин, что достаточно при нормальной работе установки, когда сопряженная поверхность 22 герметизирована надлежащим образом, причем относительно высокая скорость потока может быть установлена при повреждении сопряженной поверхности 22, например, после замены трубы, чтобы поддерживать избыток инертного газа для надежного обеспечения транспортирования герметизирующего состава с отводом его избытка через выпуск 46. На фиг. 7 приведен вид сверху огнеупорного блока 74 в соответствии с настоящим изобретением. Впуск 44 и выпуск 46 канала оболочки 40, образованного линейной канавкой 42,выходят на периферию огнеупорного блока через отверстия, просверленные в массе огнеупорного материала. Этот вид сверху огнеупорного блока 74 может представлять собой, например, нижнюю сторону внутреннего сопла,верхнюю сторону струйной оболочковой трубы,пластину механизма замены труб или, в более общем случае, секцию выпускного желоба 28. На фиг. 8, 9, 10 и 11 показан пример построения устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое включает в себя верхнюю пластину 64, в которой просверлено отверстие, образующее выпускной желоб 28,нижнюю пластину 66, в которой также просверлено отверстие, причем эти пластины выполнены с возможностью горизонтального скольжения друг относительно друга, в результате чего появляется возможность регулирования потока жидкого металла за счет изменения просвета(отверстия) выпускного желоба 28. В каждой из пластин имеется U-образная канавка 76. В отличие от канавок, известных, например, из заявки на патент Франции FR 74/14 636, две наложенные друг на друга U-образные канавки совмещены (соединены) только в одной из их ветвей,вдоль участка их длины 78, который может изменяться в зависимости от относительного положения двух пластин 64 и 66. Ветви 80 и 82 не совмещены и на своих соответствующих концах соединены с выпуском 46 и с впуском трубы 24. 16 При этом в установке образуется непрерывный линейный канал оболочки 40, имеющий впуск на одном конце и выпуск на другом конце, размещенный вокруг выпускного желоба 28 (охватывающий его). Такой вариант построения позволяет применить способ регулирования инжекции инертного газа в соответствии с настоящим изобретением, реализуемый за счет применения калиброванной потери напора либо в нижней пластине 66, либо подключенной к ней снаружи. Расстояние между ветвями U верхней пластины 64 отличается от расстояния между ветвями U нижней пластины 66. В результате, по меньшей мере, одно из этих U не симметрично по отношению к отверстию, образующему выпускной желоб 28. Этот вариант особенно хорошо подходит для системы, известной как сопло с шибером. Таким образом, можно видеть, что настоящее изобретение может быть применено для самых различных установок для перемещения жидкого металла. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для перемещения жидкого металла от расположенного выше по течению контейнера (2) через выпускной желоб (28), образованный комплектом огнеупорных блоков,причем каждый огнеупорный блок имеет, по меньшей мере, одну сопряженную поверхность(22), образующую стык с соответствующей сопряженной поверхностью смежного огнеупорного блока, к расположенному ниже по течению контейнеру (10), включающая:- канал оболочки (18; 40), размещенный вокруг выпускного желоба (28) и находящийся,по меньшей мере, частично на уровне сопряженной поверхности (22), и- средства (24) ввода герметизирующего состава в канал оболочки (40; 18). 2. Установка по п.1, отличающаяся тем,что текучий носитель обеспечивает доставку герметизирующего состава в канал оболочки(18; 40). 3. Установка для перемещения жидкого металла от расположенного выше по течению контейнера (2) через выпускной желоб (28), образованный комплектом огнеупорных блоков,причем каждый огнеупорный блок имеет, по меньшей мере, одну сопряженную поверхность(22), образующую стык с соответствующей сопряженной поверхностью смежного огнеупорного блока, к расположенному ниже по течению контейнеру (10), включающая:- канал оболочки (18; 40), размещенный вокруг выпускного желоба (28) и находящийся,по меньшей мере, частично на уровне сопряженной поверхности (22) и имеющий впуск (44),и- текучий носитель для доставки герметизирующего состава в канал оболочки (40; 18) через впуск (44). 4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что текучий носитель включает инертный газ. 5. Установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что средства (33; 34; 36) ввода герметизирующего состава включают в себя патрон (33), установленный на трубе (24), подключенной к впуску (44) канала оболочки (40; 18). 6. Установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что средства (33, 34) ввода герметизирующего состава включают в себя средство (34), обеспечивающее ввод заданных доз герметизирующего состава в канал оболочки. 7. Установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что канал оболочки (40) имеет выпуск (46), через который могут вытекать материалы. 8. Установка по п.7, отличающаяся тем,что канал оболочки (18; 40) имеет первый и второй концы, причем впуск (44) находится на первом конце, а выпуск (46) находится на втором конце. 9. Установка по пп.7 или 8, отличающаяся тем, что канал оболочки (40) является непрерывным. 10. Установка по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что к выпуску (46) канала оболочки (40) подключено средство поддержания давления на выпуске (46) канала оболочки (40),позволяющее вытекать избытку герметизирующего состава. 11. Установка по п.10, отличающаяся тем,что средство поддержания давления на выпуске(46) канала оболочки (40), позволяющее вытекать избытку герметизирующего состава, представляет собой калиброванную потерю напора(61), заканчивающуюся вентиляционным отверстием (62). 12. Установка по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что герметизирующий состав включает распыленное вещество. 13. Установка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что распыленное вещество включает порошок. 14. Установка по любому из пп.1-3, 12, 13,отличающаяся тем, что порошок содержит частицы различных размеров. 15. Установка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что порошок включает расплавляемый продукт, способный размягчаться для герметизации утечек в канале оболочки (40; 18). 16. Установка по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что герметизирующий состав представляет собой нелетучий продукт, выбранный из солей и металлов, причем указанный состав является жидким при температуре разливки. 18 17. Установка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что герметизирующий состав включает огнеупорный материал. 18. Установка по п.17, отличающаяся тем,что огнеупорный материал включает графит. 19. Установка по любому из пп.1-18, отличающаяся тем, что канал оболочки (18; 40) имеет внутренние стенки, покрытые непроницаемым слоем из герметизирующего состава. 20. Способ защиты потока жидкого металла в выпускном желобе (28), образованном комплектом огнеупорных блоков, и в канале оболочки (18; 40), расположенном вокруг выпускного желоба (28), отличающийся тем, что в выпускной желоб вводят герметизирующий состав. 21. Способ по п.20, отличающийся тем, что герметизирующий состав вводят в виде проволоки, которая расплавляется после ее ввода в канал оболочки (40; 18). 22. Способ по п.20 или 21, отличающийся тем, что герметизирующий состав вводят в виде,по меньшей мере, двух веществ, которые не являются активными при температуре окружающей среды, но которые вступают в реакцию друг с другом при температуре разливки. 23. Способ по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что ввод герметизирующего состава осуществляют непрерывно. 24. Способ по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что ввод герметизирующего состава осуществляют прерывисто. 25. Способ по любому из пп.20-24, отличающийся тем, что текучий носитель обеспечивает ввод герметизирующего состава в канал оболочки (40; 18). 26. Способ по п.25, отличающийся тем, что- текучий носитель вводят при постоянном давлении;- измеряют скорость потока входящего текучего носителя;- вводят герметизирующий состав, когда значение указанной скорости потока превышает заданную величину. 27. Способ по п.25, отличающийся тем, что- вводят текучий носитель в канал оболочки (40; 18) с постоянной скоростью потока,- измеряют давление текучего носителя в канале оболочки,- вводят герметизирующий состав, когда давление падает ниже заданной величины. 28. Способ по п.25, отличающийся тем, что- вводят текучий носитель в впуск канала оболочки (40) с постоянной скоростью входящего потока,- измеряют скорость выходящего потока текучего носителя у выпуска (62) канала оболочки,- подстраивают скорость входящего потока таким образом, чтобы скорость выходящего потока поддерживать положительной, 19- определяют разницу между скоростью входящего потока и скоростью выходящего потока, и- вводят герметизирующий состав в канал оболочки (40), когда разница превышает допустимое предельное значение.

МПК / Метки

МПК: B22D 41/42

Метки: металла, способ, жидкого, работы, установка, перемещения, организации

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-774-ustanovka-dlya-peremeshheniya-zhidkogo-metalla-i-sposob-organizacii-ee-raboty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Установка для перемещения жидкого металла и способ организации ее работы</a>

Похожие патенты