СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ ПОТОКА РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
NOZZLE-STOPPER EQUIPMENT FOR REGULATION OF FLOW OF MOLTEN METAL

Изобретение относится к стопорному устройству, предназначенному для регулировки потока расплавленного металла из выпускного отверстия металлургической емкости, такой как разливочное устройство.
Хорошо известно, что при розливе стали используется стопорный стержень, который во многих случаях представляет собой моноблочный стопорный стержень, перемещаемый вертикально подъемным механизмом для изменения площади поперечного сечения выпускного отверстия соответствующей металлургической емкости.
Стопорные стержни использовались также для ввода газа, например, инертного газа, такого как аргон, в расплавленную сталь для удаления неметаллических включений из расплава.
Во всех случаях стопорное устройство должно выдерживать часы погружения в расплавленный металл. Оно также должно противостоять сильному тепловому удару, который возникает в начале розлива, а также прилагаемым к нему механическим усилиям.
До настоящего времени предпринимались многочисленные попытки повысить механические и термические свойства данного стопорного устройства, а также улучшить его характеристики в процессе эксплуатации.
Обычно стопорный стержень имеет так называемую головку в своем нижнем конце, который служит для герметизации соответствующего выпускного отверстия металлургической емкости, когда стопорный стержень находится в своем самом нижнем положении, или для открытия выпускного отверстия после того, как стопорный стержень поднят вертикально.
В этой связи неудивительно, что эта головка представляет собой ту часть стопорного устройства, которая подвержена максимальному износу. После определенного срока эксплуатации приходится заменять весь стопорный стержень целиком, хотя только часть его нижнего конца (головка) изнашивается до такой степени, что требуется его замена.
Такая замена влечет за собой соответствующие временные и материальные затраты.
В GB 914534, US 3632026 и DE 2633478 раскрывается стопорное устройство, головка которого выполнена в виде отдельной части, прикрепляемой к остающейся части стопорного устройства резьбовой пробкой.
В GB 1045193 раскрывается использование болта для присоединения отдельной головки к верхней части стопорного устройства.
В FR 2728491 раскрывается стопорное устройство с центральным отверстием, проходящим от верхней поверхности корпуса устройства и заканчивающимся перед нижней частью этого корпуса, в то время как несколько меньших каналов отходит от этого центрального отверстия к внешней поверхности головки.
Предпринимались также попытки снабдить стопорный стержень головкой из керамического материала повышенной износостойкости. Действительно, такой моноблочный стопорный стержень, изготовленный из двух различных керамических материалов, повышает срок его службы, но влечет более высокие затраты на его производство и возникновение технических трудностей, обусловленных различными степенями теплового расширения при разных температурах в процессе эксплуатации.
Целью данного изобретения является создание такого стопорного устройства для потока расплавленного металла из разливочного устройства, которое исключило бы вышеуказанные недостатки и сократило бы расходы при производстве стали.
Изобретение основано на традиционном стопорном стержне, имеющем стержнеобразный корпус (с продольной осью А), изготовленный из огнеупорного керамического материала, который далее включает в себя удлиненное просверленное отверстие, простирающееся от верхней поверхности вышеуказанного корпуса к его нижнему концу. Обычно внутри данного высверленного отверстия располагаются, преимущественно, в первой трети всей его длины (если смотреть сверху вниз), средства для закрепления одного конца соответствующего металлического стержня, другой конец которого прикрепляется к подъемному механизму. Возможные конструкции таких крепежных средств известны и раскрыты, например, в Европейском патенте ЕР 0358535 В2.
Изобретательский замысел направлен на участок нижнего конца стопорного устройства, который подвергается наиболее сильным механическим и термическим воздействиям в процессе эксплуатации.
Изобретение не изменяет поверхность и/или материал участка нижнего конца, но предусматривает внутри (нижнего) участка конца вышеуказанного высверленного отверстия по меньшей мере одно (дополнительное) крепежное средство, предназначенное для закрепления соответствующего крепежного средства той огнеупорной керамической части, которая крепится к нижнему концу корпуса. Признаки предлагаемого моноблочного крепежного устройства раскрыты в прилагаемой формуле изобретения.
Более конкретно, изобретение относится к стопорному стержню с центральным высверленным отверстием, которое заканчивается на расстоянии от самой нижней поверхности нижнего конца стопорного стержня (например, нижнего конца головки). Такой стопорный стержень может быть использован следующим образом. При достижении определенной степени износа головки, изношенная головка отрезается на такой осевой длине стопорного стержня, чтобы открыть нижний конец центрального высверленного отверстия. Здесь также линия отреза выбирается таким образом, чтобы высверленное отверстие имело в этой области такие указанные крепежные средства, которые сопрягаются с соответствующими крепежными средствами той огнеупорной керамической части, которая крепится к этому новому образовавшемуся нижнему концу корпуса. При этом стопорный стержень станет короче. Для того чтобы избежать опускания подъемного механизма, что не всегда просто или возможно, следующая сменная головка может, в таком случае, иметь большую длину, чем та, которая заменяется. Такая операция замены может быть выполнена самым лучшим образом, если новая головка будет иметь такую длину, которая вместе с оставшимся отрезанным корпусом стопора окажется равной длине исходного стопорного устройства. Дальнейшие отрезания и замены могут производиться так, как было описано выше.
Весь стопорный стержень может быть изготовлен из одного огнеупорного керамического материала. Можно также использовать различные материалы для изготовления заменяемых частей (головок) и остающегося в использовании корпуса стопора. Также можно предусматривать средства герметизации между нижними поверхностями стопорного стержня и соответствующими поверхностями заменяемых частей. Такие средства герметизации должны выдерживать те высокие температуры, которые достигаются в этой зоне. Для этих целей подходят средства герметизации на основе графита.
Крепежные средства в нижнем конце высверленного отверстия могут простираться на 1/3 всей длины стопорного устройства, но они также могут располагаться по всей длине высверленного отверстия.
Если высверленное отверстие заканчивается невдалеке от нижнего свободного конца корпуса, то стопорный стержень может использоваться без каких-либо дальнейших манипуляций. Закрытая нижняя часть стопорного стержня имеет так называемую головку. Можно предусмотреть в указанной головке по меньшей мере один газовый канал, один конец которого выходит в соответствующий нижний конец высверленного отверстия, а другой конец выходит в самый нижний поверхностный участок нижнего конца корпуса.
Такой газовый канал может присутствовать в любой из вышеуказанных заменяемых частей, что делает возможным продолжительное использование указанного восстановленного стопорного стержня для газового дутья.
Как было описано выше, в настоящем изобретении также предлагается способ восстановления моноблочного стопорного устройства, раскрытого в п.7 прилагаемой формулы изобретения: способ восстановления описанного выше моноблочного стопорного устройства после эксплуатации, при этом стопорное устройство снабжено головкой в его нижнем конце, а способ заключается в том, что:
а) отрезают использованную головку на расстоянии от нижнего свободного конца корпуса так, чтобы по меньшей мере одно крепежное средство оставалось вдоль оставшегося нижнего конца высверленного отверстия,
б) прикрепляют новую головку вдоль по меньшей мере одного крепежного средства в оставшемся нижнем конце высверленного отверстия.
Предпочтительно, чтобы длина этой новой головки была больше, чем длина заменяемой, для сохранения длины всего стопорного стержня постоянной.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, представляющие собой вариант реализации стопорного стержня в соответствии с изобретением:
фиг.1 - готовое к эксплуатации моноблочное стопорное устройство,
фиг.2 - моноблочное стопорное устройство с отрезанной первоначальной головкой и с подготовленной к установке новой головкой.
На фиг.1 моноблочное стопорное устройство, изготовленное в виде моноблочного стопорного стержня 10, показано готовым к эксплуатации, т.е. включает в себя головку 22. На фиг.1 показана нижняя концевая часть (около 20% от общей длины) стопорного стержня с керамическим огнеупорным корпусом 12.
Тем не менее, это совершенно иная конструкция по сравнению с известными стопорными стержнями, поскольку его высверленное отверстие 14 имеет в своем нижнем конце 14l участок 16 стенки с нарезанной резьбой, который простирается до головки 22 или даже заходит в нее.
В соответствии с решениями, описанными в уровне техники, стопорный стержень приходит в негодность и подлежит замене на совершенно новое устройство даже в том случае, когда изношена только головка 22.
В соответствии с настоящим изобретением головка 22 может быть отрезана, как было пояснено на фиг.2, и новая головка 22 как та, что показана на фиг.2, может быть прикреплена к стопорному корпусу 12 посредством вкручивания ее выступающей сверху резьбовой части 20 в высверленное отверстие 14.
Когда головка 22 полностью ввинчена в высверленное отверстие 14, то внешнее плечо 24 головки 22 плотно сопрягается с соответствующей нижней поверхностью 26 корпуса 12. Между этими двумя соответствующими поверхностями 24 и 26 может находиться огнеупорная прокладка, изготовленная, например, из графита.
Как правило, осевая длина головки в соответствии с известными решениями составляет от 80 до 120 мм. Ее наружный диаметр обычно составляет от 100 мм до 150 мм. Крепежные средства могут располагаться на 20% от общей осевой длины высверленного отверстия.