ОГНЕУПОРНАЯ РАЗЛИВОЧНАЯ ТРУБА С ПОРИСТОЙ ВСТАВКОЙ
FIREPROOF CASTING PIPE WITH CELLULAR INSERT

Настоящее изобретение относится в целом к огнеупорной разливочной трубе, предназначенной для розлива расплавленного металла из одной металлургической емкости в другую металлургическую емкость. Изобретение также относится к соответствующей установке, включающей в себя такую разливочную трубу.
Известно, что при непрерывном розливе расплавленных металлов используются разливочные трубы для перемещения расплавленного металла из одной металлургической емкости в другую. Такие металлургические емкости (конвертеры) включают в себя ковши, промежуточные разливочные устройства (промковши), изложницы и т.д. В процессе розлива металла необходимо исключить любой контакт металлургических расплавов с окружающим воздухом.
В WO 01/66284 А1 описывается желобчатая огнеупорная труба для таких целей. Такая труба включает в себя первый конец с первой плоской контактной поверхностью, перпендикулярной продольной оси трубы, и разливочный канал, простирающийся от вышеуказанной первой плоской контактной поверхности до второго конца, где разливочный канал заканчивается одним или более выходным отверстием во втором конце трубы. Для исключения попадания воздуха в расплавленный поток первая плоская контактная поверхность снабжена так называемым инжекционным желобом. Такой желоб в сочетании с первой плоской поверхностью образует жидкостный инжекционный канал, который по меньшей мере частично охватывает собой вышеуказанный разливочный канал.
В соответствии с WO 01/66284 А1 такой канал может закупориваться, т.е. блокироваться в процессе розлива металла. Это явление наблюдается в том случае, если инжекционный желоб выполнен в поверхности огнеупорной разливочной трубы, плотно прилегающей к поверхности другого огнеупорного компонента, предназначенного для замены в процессе разливочных операций, например, когда инжекционный желоб выполнен в нижней поверхности внутреннего сопла, который прилегает к верхней поверхности разливочного кожуха (бандажа) или погружного входного сопла. Следовательно, в WO 01/66284 А1 предлагается выполнять дополнительный желоб вдоль соответствующей контактной поверхности указанных других огнеупорных компонентов так, чтобы по меньшей мере один из вышеуказанных желобов мог правильно функционировать в процессе разливки.
Это предложение не исключает риска блокирования одного или двух вышеуказанных желобов в процессе эксплуатации, что ведет к снижению эффективности газовой защиты и вероятности подсоса воздуха.
Соответственно, целью настоящего изобретения является огнеупорная разливочная труба и соответствующая установка, которая/которые проста в эксплуатации и обеспечивает/обеспечивают эффективные средства защиты расплавленного металла, протекающего по вышеуказанной трубе, от проникновения окружающего воздуха.
В настоящем изобретении исключается применение какого-либо из вышеуказанных инжекционных желобов, однако, применен газопроницаемый элемент, который вмонтирован в поверхностную область разливочной трубы и который прилегает к соответствующему огнеупорному компоненту. Технологический газ, преимущественно инертный газ, подается в вышеуказанный газопроницаемый элемент, находящийся на некотором расстоянии от первой плоской контактной поверхности. Газ проходит через вышеуказанный элемент, а затем выходит из газопроницаемого элемента через его верхнюю (свободную, открытую) поверхность, которая образует часть первой плоской контактной поверхности.
В процессе эксплуатации, когда второй огнеупорный компонент располагается таким образом, что его соответствующая контактная поверхность находится в непосредственном контакте с первой плоской контактной поверхностью трубы, газ, подаваемый под давлением в вышеуказанный газопроницаемый элемент, выходит через щели, имеющиеся между вышеуказанными соответствующими контактными поверхностями, что исключает возможность проникновения нежелательного воздуха.
Подобно газу, поступающему из желоба, газ, поступающий из газопроницаемого элемента, будет создавать завесу вокруг разливочного канала без какого-либо риска его блокирования.
Наиболее общий вариант осуществления изобретения относится к огнеупорной разливочной трубе, включающей в себя первый конец с первой плоской контактной поверхностью, перпендикулярной продольной оси трубы, и разливочный канал, проходящий от вышеуказанной первой плоской контактной поверхности до второго конца трубы, который заканчивается по меньшей мере одним выходным отверстием во втором конце трубы; при этом первый конец трубы включает в себя по меньшей мере один газопроницаемый элемент, установленный таким образом, что одна из его поверхностей образует часть первой плоской контактной поверхности, и при этом в него может подаваться газ.
Газопроницаемый элемент может быть выполнен в форме кольца. Такая форма позволят создавать продолжительную круговую газовую завесу вокруг разливочного канала (на радиальном расстоянии от разливочного канала). Газопроницаемый элемент (кольцо) может иметь любую ширину, например 5-25 мм. Его глубина (высота) может быть такого же размера. Вышеуказанное кольцо может быть выполнено с прямоугольным поперечным сечением.
Газопроницаемый элемент может быть самостоятельным элементом, размещенным внутри вышеуказанного первого конца трубы. Газопроницаемый элемент также может быть совмещен с цилиндрическим элементом (трубой) или изготавливаться как самостоятельная деталь, которую затем помещают внутрь трубы в процессе сборки.
Для подачи газа в вышеуказанный газопроницаемый элемент по изобретению предлагаются различные конструкции. По одному варианту осуществления изобретения первый конец трубы дополнительно оборудуется по меньшей мере одним газовым каналом, идущим от по меньшей мере одной поверхности газопроницаемого элемента, иной, чем та, которая образует часть первой плоской контактной поверхности, до по меньшей мере одной дополнительной наружной поверхности первого конца трубы.
Таким образом, канал может простираться от поверхности вышеуказанного газопроницаемого элемента в противоположном направлении от первой плоской контактной поверхности до другого участка первой плоской контактной поверхности и/или любого другого участка внешней окружности трубы.
Для создания постоянного потока газа при постоянном давлении дополнительный вариант осуществления изобретения предлагает газораспределительную камеру (камеру повышенного давления), расположенную между газопроницаемым элементом и газовым каналом. Такая газораспределительная камера повышенного давления может простираться на определенную длину вдоль вышеуказанного газопроницаемого элемента, а также может простираться вдоль всей его длины.
Газопроницаемый элемент может быть установлен в любом месте вдоль первой плоской контактной поверхности. По одному варианту осуществления изобретения, который изображен на чертеже,  газопроницаемый элемент выполнен по принципу газопроницаемого кольца вокруг внешнего периметра первой плоской контактной поверхности. Это позволяет размещать средства для подачи газа отдельно от трубы, например внутри или вдоль соответствующей опоры трубы.
Обычно первый конец разливочной трубы имеет увеличенное поперечное сечение (диаметр), придавая таким образом этому первому концу форму фланца (верхняя часть трубы в своем монтажной положении). Затем труба помещается своей фланцеобразной частью внутрь вышеуказанной опоры. Теперь газ может подаваться в газопроницаемый элемент снаружи. Например, газораспределительная камера может быть установлена радиально относительно газопроницаемого элемента и выходить непосредственно в газопроницаемый элемент. Газ может подаваться в эту камеру по соответствующей линии подачи газа, также находящейся внутри вышеуказанной опоры.
В другом варианте осуществления изобретения газопроницаемый элемент располагается между внутренним и внешним периметром первой плоской контактной поверхности. Внешний периметр может иметь любую форму, например прямоугольную, овальную или круглую. Внутренний периметр имеет, в основном, круговое поперечное сечение. В таком варианте осуществления изобретения газовый канал может проходить от любой поверхности газопроницаемого элемента, иной, чем та, которая образует часть первой плоской контактной поверхности, через огнеупорный корпус разливочной трубы до любой области поверхности трубы, к которой может быть присоединена труба подачи газа.
Другой способ заключается в подаче газа через соответствующий самостоятельный огнеупорный компонент, например через насадку с плоской поверхностью, которая примыкает к первой плоской контактной поверхности трубы. Такой газовый канал может простираться соосно с соответствующим газовым каналом, который расположен внутри трубы и простирается от первой плоской контактной поверхности до газопроницаемого элемента или камеры повышенного давления, окружающей газопроницаемый элемент, по меньшей мере, частично. Преимущество такого варианта осуществления изобретения заключается в том, что средства подачи газа располагаются в неподвижном элементе (насадке), который не требуется снимать при замене трубы. В свою очередь, газораспределительные средства (камера повышенного давления) могут быть расположены вдоль соответствующих газовых каналов.
Множество точек выхода инертного газа из поверхности газопроницаемого огнеупорного элемента обеспечивают двухмерное покрытие поверхности скольжения при минимальном риске того, что какой-либо канал может быть заблокирован и даст проход наружному воздуху.
Канал (или каналы) подачи газа может (могут) располагаться в стороне от отверстия на некотором расстоянии от канала, проходящего через плоские поверхности, вдоль которых проходит отверстие трубы в процессе ее замены. В таком варианте осуществления изобретения никакие поверхности, у которых есть риск блокирования в процессе эксплуатации, не будут иметь никаких каналов.
Дополнительные особенности изобретения поясняются в других документах заявки и в формуле настоящего изобретения.
Более подробно изобретение описывается со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображено вертикальное сечение трубы совместно с соответствующей насадкой (форсункой).
На чертеже цифрой 10 обозначена огнеупорная керамическая насадка, цифрой 12 - соответствующая разливочная труба. Оба элемента, насадка 10 и разливочная труба 12, включают в себя разливочный канал 14, расположенный соосно в этих двух элементах, когда они находятся в собранном состоянии (как изображено на чертеже). Такое соосное расположение позволяет использовать разливочные трубы большего диаметра.
Разливочная труба 12 включает в себя первый (увеличенный) конец 16 (верхний конец в собранном положении), который в свою очередь включает в себя первую плоскую контактную поверхность 18. Вдоль внешней поверхности 12p по периметру вышеуказанной трубы 12 внутри первого конца 16 располагается кольцеобразный газопроницаемый элемент 20 таким образом, что его верхняя поверхность 20s образует часть первой плоской контактной поверхности 18, тогда как его внешняя поверхность по периметру образует часть наружной поверхности трубы 12p. Газопроницаемый элемент 20 выполнен из пористого керамического огнеупорного материала и установлен внутри первого конца 16 трубы 12 в процессе сборки.
Разливочная труба 12 жестко закреплена внутри опорной стойки 22, которая включает в себя металлическую наружную оболочку 24 и внутреннюю огнеупорную часть 26.
Нижняя часть разливочной трубы 12 обычной конструкции и не изображена на чертеже.
Насадка 10 также выполнена из керамического огнеупорного материала и имеет вторую плоскую контактную поверхность 28 на своем нижнем конце (как изображено на чертеже).
Как правило, соответствующие плоские контактные поверхности 18, 28 плотно прилегают друг к другу для исключения проникновения воздуха вдоль вышеуказанных контактных областей в расплавленный металл, протекающий по разливочному каналу 14.
Закрепление насадки 10 производится стандартным образом и подробно не изображено на чертеже.
На чертеже изображены два различных примера (вариант осуществления) подачи газа в газопроницаемый элемент 20.
В правой части чертежа кольцеобразная газораспределительная камера повышенного давления 30 выполнена на внутренней поверхности опорной стойки 22 непосредственно напротив газопроницаемого элемента 20. Труба подачи газа 32 простирается от вышеуказанного газораспределительного кольца 30 до газовой станции давления (не изображена). Газ, поступающий по трубе подачи газа 32, подается в газораспределительную камеру повышенного давления 30, а затем в газопроницаемый элемент 20. При идеальных условиях газопроницаемая камера 20 находится под постоянным давлением газа и нет утечки газа (инертного газа) вдоль первой плоской контактной поверхности 18. На практике вышеуказанные первая и/или вторая поверхности 18, 28 всегда имеют щели, прорези, иные дефекты, поэтому часть инертного газа, находящего под давлением, просачивается внутрь, к отверстию 14, или наружу, во внешнюю часть агрегата, тем самым заполняя все имеющиеся промежутки и обеспечивая завесу из инертного газа, которая предотвращает всасывание наружного воздуха в поток расплавленного металла, протекающего по каналу 14.
В левой части чертежа изображен альтернативный вариант. В то время как газораспределительная камера повышенного давления 34 находится прямо под газопроницаемым элементом 20, газовый канал 36 проходит от вышеуказанной газораспределительной камеры повышенного давления 34 (являющейся кольцеобразным элементом) до первой плоской контактной поверхности 18 в промежуточном положении между внутренней окружностью вышеуказанного газораспределительного элемента 20 и каналом 14 разливочной трубы.
Насадка 10 включает в себя соответствующий газовый канал 38, который в свою очередь имеет в своем нижнем конце увеличенное сечение 38е, соединенное с газовым каналом 36 трубопроводным соединением. Своим противоположным концом газовый канал 38 входит в адаптер 40, расположенный внутри насадки 10, который соединяется с трубой подачи газа.
По такому варианту осуществления изобретения любой инертный газ может поступать по газовому каналу 38 (38е) и газовому каналу 36 в газораспределительную камеру повышенного давления 34, а затем в газопроницаемый элемент 20.