EA 026002B1 20170228

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000026002b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Огнеупорный блок (10) ковша, содержащий корпус блока ковша (20), имеющий верхнюю поверхность (23) и образующий канал (21) выпускного отверстия, имеющий центр в плоскости верхней поверхности (23) корпуса блока ковша; и стенку (25), имеющую главную горизонтальную ось (27) и внутреннюю поверхность (26), смежную с каналом (21) выпускного отверстия, причем главная горизонтальная ось (27) имеет центральную точку (28), причем линия (29), проходящая через центр (30) канала (21) выпускного отверстия и центральную точку (28) главной горизонтальной оси (27), перпендикулярна главной горизонтальной оси (27); причем главный размер канала (21) выпускного отверстия в плоскости верхней поверхности (23) корпуса блока ковша равен D; причем расстояние от центра канала (21) выпускного отверстия в плоскости верхней поверхности (23) корпуса блока ковша до внутренней поверхности (26) стенки равно W/2; причем 1/2 D ≤W; причем внутренняя поверхность (26) стенки имеет центр и конец; центр внутренней поверхности стенки и конец внутренней поверхности стенки, за исключением скашивания и закругления внутренней стенки, образуют выходной угол (39) канала; и выходной угол (39) канала имеет значение от 5 ° включительно до 30 ° включительно.

2. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором D ≤W.

3. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором 1/2 D ≤W ≤3,5 D.

4. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором выходной угол (39) канала имеет значение от 5 ° включительно до 25 ° включительно.

5. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором выходной угол (39) канала имеет значение от 5 ° включительно до 20 ° включительно.

6. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором расстояние по прямой линии от одного конца каждой стенки до другого конца равно L и D ≤L ≤5 D.

7. Огнеупорный блок ковша по п.1, дополнительно содержащий вторую стенку, имеющую главную горизонтальную ось и внутреннюю поверхность, смежную с каналом выпускного отверстия, где главная горизонтальная ось имеет центральную точку и где стенки расположены на противоположных сторонах канала выпускного отверстия.

8. Огнеупорный блок ковша по п.7, в котором первая стенка выпускного отверстия имеет выпуклую поверхность в горизонтальной плоскости, обращенную к каналу выпускного отверстия, и в котором вторая стенка выпускного отверстия имеет вогнутую поверхность в горизонтальной плоскости, обращенную к каналу выпускного отверстия.

9. Огнеупорный блок ковша по п.7, в котором противоположные концы каждой стенки находятся в непосредственной близости от противоположных концов главной горизонтальной оси; причем диаметр канала на верхней поверхности корпуса блока ковша равен D; расстояние по прямой линии от одного конца каждой стенки до другого конца равно L; и D ≤L ≤5 D.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором D ≤W.

3. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором 1/2 D ≤W ≤3,5 D.

Евразийское ои 026002 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. B22D 41/08 (2006.01)
2017.02.28
(21) Номер заявки 201490488
(22) Дата подачи заявки 2012.07.25
(54) ОГНЕУПОРНЫЙ БЛОК КОВША
(31) 61/537,905
(32) 2011.09.22
(33) US
(43) 2014.07.30
(86) PCT/US2012/048068
(87) WO 2013/043257 2013.03.28
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ВЕЗУВИУС КРУШИБЛ КОМПАНИ
(US)
(72) Изобретатель:
Ричауд Йохан (FR), Чунг Виллиам (CA)
(74) Представитель:
Захарова Н.С. (RU)
(56) US-A1-20070029708 US-A-5382003 US-A-5196051 US-A-5879616 US-A-4746102 US-A1-20090206528 US-A1-20020093128 US-A1-20050127582 US-A-5173198
(57) Ковш для металлургической промышленности, конкретнее днище ковша или блок ковша, в днище ковша имеется выпускное отверстие, через которое можно сливать расплавленный металл. В днище ковша содержится сквозной канал, ограниченный по меньшей мере одной стенкой с главным размером в направлении, перпендикулярном к линии, соединяющей центр входа в выпускное отверстие и центр стенки. В выбранных конфигурациях противоположные поверхности стенок, ограничивающих сквозной канал, являются выпуклыми в горизонтальной плоскости и вогнутыми в горизонтальной плоскости соответственно.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится, по существу, к огнеупорным изделиям, более конкретно, к огнеупорной форме, используемой для передачи расплавленного металла в процессе непрерывного литья.
Описание уровня техники, включая информацию, раскрытую в соответствии с разделом 37 Свода федеральных правил, 1.97 и 1.98
Ковш представляет собой сосуд, используемый для удержания или транспортировки партии жидкого металла в ходе металлургических операций. Часто, например при производстве стали, верхнюю поверхность жидкого металла покрывает слой шлака. При необходимости жидкий металл можно слить из ковша через выпускное отверстие, размещенное в днище ковша. Является преимуществом и желательно, чтобы при сливе металл полностью вышел из ковша, не получив загрязнения шлаком. Загрязнение нежелательно и может создать трудности в процессе литья или очистки, а также привести к появлению дефектов в промежуточных или конечных металлических изделиях.
Загрязнение шлаком может быть вызвано как плавающим на поверхности, так и увлекаемым шлаком. Шлак обычно имеет меньшую плотность, чем жидкий металл, и, по существу, плавает в виде отдельного слоя на поверхности неподвижной партии жидкого металла. В процессе сливания жидкого металла может произойти увлечение шлака в текущий поток. Увлечение представляет собой присутствие частиц шлака в расплавленной стали. Увлечение часто происходит в результате турбулентности, нарушающей поверхность раздела между расплавленным металлом и шлаком. Такая турбулентность может привести к смешиванию расплавленного металла и шлака. В состоянии покоя увлекаемый шлак в конце концов всплывет на поверхность; однако возникающая при литье турбулентность может поддерживать значительное количество увлекаемого шлака в расплавленном металле.
По мере слива металла из ковша плавающий на поверхности шлак приближается к выпускному отверстию, и вероятность загрязнения потока металла шлаком возрастает. Оператор останавливает поток при обнаружении шлака в потоке расплавленного металла, выходящем из ковша. Оператор может даже остановить поток заранее, чтобы не допустить попадания шлака в выходящий из ковша поток. Шлак и оставшийся в ковше металл отбраковываются. Отбраковка металла снижает его выход, что увеличивает стоимость и снижает эффективность производства, но в то же время необходимо для снижения загрязнения шлаком.
Существуют различные способы и изделия для обнаружения шлака в ковше или выходящем из ковша потоке. Часто такие способы требуют вмешательства оператора и включают в себя электронные и звуковые устройства обнаружения, размещаемые внутри или снаружи ковша. Например, размещенный в ковше детектор может обнаруживать падение уровня расплавленного металла путем измерения изменения удельного электрического сопротивления, когда плавающий на поверхности шлак пересекает уровень погруженного детектора. Аналогичным образом, звуковые импульсы могут определить присутствие шлака в выходящем из ковша потоке. В обоих способах лишь обнаруживается присутствие шлака и не принимается действий для снижения присутствия шлака в выходящем потоке.
Явление вихреобразования способствует увлечению шлака в выходящий из ковша поток. Вихреоб-разование представляет собой развитие движения текучей среды с преимущественным вращением вокруг выделенной изогнутой линии в пространстве аналогично водовороту. В ковше такое движение развивается вокруг изогнутой линии, проходящей через выпускное отверстие ковша. Однажды возникнув, вихри имеют тенденцию к сохранению.
В известном уровне техники раскрываются различные конфигурации для снижения вихреобразова-ния. Одна такая конфигурация включает в себя удлиненные зубцы, подходящие к выпускному отверстию. В одном варианте осуществления показаны зубцы, отходящие симметрично от выпускного отверстия. Такие симметричные зубцы описываются как снижающие вихреобразование. Однако такая конфигурация не оптимизирована для снижения вихреобразования.
Сохраняется потребность в изделии, в котором вихреобразование и вызванное им увлечение шлака сведены к минимуму.
Сущность изобретения
В связи с этим разработана конфигурация днища ковша, при которой вихреобразование сведено к минимуму. Такая конфигурация повышает эффективность операции слива из ковша, включая снижение количества отбракованного металла, отсутствие преждевременного потока шлака из выпускного отверстия и снижение загрязнения шлаком выходящего потока расплавленного металла.
Настоящее изобретение относится к ковшу для металлургической промышленности, днищу ковша для металлургической промышленности и в особенности к блоку выпускного отверстия, содержащему выпускное отверстие, через которое можно сливать расплавленный металл, и способу повышения доли жидкого металла, которую можно слить из ковша через выпускное отверстие без загрязнения шлаком.
Настоящее изобретение включает в себя днище ковша и блок выпускного отверстия, содержащий выпускной канал. Канал образован двумя стенками, находящимися на расстоянии W. Стенки могут поддерживаться блоком или являться расширением блока, содержащего выпускное отверстие блока ковша. Альтернативно первая стенка может поддерживаться блоком или являться расширением блока, содержащего выпускное отверстие блока ковша, и блок ковша может быть выполнен таким образом, что во
время использования другая часть днища ковша или отдельная структура, закрепленная на днище ковша,
играет роль второй стенки канала на стороне выпускного отверстия блока ковша, противоположной пер-
вой стенке. В конкретных вариантах осуществления первая стенка имеет главный размер в направлении,
перпендикулярном к линии, соединяющей центр входа в выпускной канал и центр стенки. Выпускное
отверстие в днище ковша находится между двумя стенками. Две стенки имеют длину L. Выпускное от-
верстие в днище ковша имеет основной размер D на входе. Выявлено, что конфигурация, в которой
D антах осуществления D конфигурации, в которых стенка является выпуклой или вогнутой в горизонтальном сечении, и конфигу-
рации, в которых противоположные стенки, разделенные выпускным патрубком, образуют выпукло-
вогнутую пару, приводят к снижению вихреобразования. Выпуклость и вогнутость указанных стенок
может иметь форму гладкой кривой, спроектированной для образования гладкой криволинейной поверх-
ности, может принимать форму последовательности линий, спроектированных для образования плоских
граней, или может представлять собой комбинацию из одной или более гладких кривых и одной или бо-
лее линий, спроектированных для образования поверхности, содержащей как гладкие криволинейные
части, так и части плоских граней. Кроме того, одна или каждая из стенок может содержать криволиней-
ный вырез в своей средней точке.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлено схематическое изображение блока ковша по настоящему изобретению. На фиг. 2 представлено схематическое изображение выбранных компонентов блока ковша по настоящему изобретению.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение выбранных компонентов блока ковша по настоящему изобретению.
На фиг. 4 представлен чертеж в перспективе блока ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А).
На фиг. 5 представлен чертеж в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А).
На фиг. 6 представлен чертеж в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А).
На фиг. 7 представлен чертеж в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В).
На фиг. 8 представлен чертеж в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В).
На фиг. 9 представлен чертеж в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления С).
На фиг. 10 представлен чертеж в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления С).
На фиг. 11 представлен чертеж в перспективе огнеупорных компонентов днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления D).
На фиг. 12 графически представлена работа днищ ковшей, представляющих известный уровень техники и вариант осуществления А.
На фиг. 13 графически представлена работа днищ ковшей, представляющих известный уровень техники и варианты осуществления В и С.
На фиг. 14 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А), показывающий линии движения потока.
На фиг. 15 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А), показывающий линии движения потока.
На фиг. 16 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий линии движения потока.
На фиг. 17 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий пути движения потока.
На фиг. 18 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий линии движения потока.
На фиг. 19 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий линии движения потока.
На фиг. 20 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий линии движения потока.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 представлен один вариант осуществления блока ковша 10 по настоящему изобретению. Блок ковша 10 содержит корпус блока ковша 20, через который вниз от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша проходит канал выпускного отверстия 21. Стенки 25 проходят вверх от корпуса блока ков
ша 20. Стенки 25 расположены на противоположных сторонах канала выпускного отверстия 21. Стенки 25 разделены выпускным каналом, имеющим ширину W. Стенки 25 имеют высоту, обозначенную h. Стенки 25 имеют длину, обозначенную L. Канал выпускного отверстия 21 имеет основной размер, обозначенный D. Внутренняя поверхность стенки 26 представляет собой часть стенки 25, обращенную к пространству над каналом выпускного отверстия 21.
Канал выпускного отверстия 21 может иметь вход в верхней поверхности 23 корпуса блока ковша в форме окружности или в форме овала. Вход канала выпускного отверстия 21 может быть круглым или может описывать овал. Основной размер D канала выпускного отверстия 21 может быть параллелен длине L стенок 25. Поверхность канала выпускного отверстия 21, проходящего вниз от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша, может включать в себя часть в форме усеченного конуса. Обычно выпускное отверстие находится в нижней точке ковша.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения единственная стенка проходит вверх от корпуса блока ковша 20. В таких конфигурациях выпускной канал образован верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша, стенкой 25 и вспомогательной поверхностью, размещенной с другой стороны канала выпускного отверстия, напротив единственной стенки. В конфигурации с единственной стенкой W/2 представляет собой расстояние от внутренней поверхности стенки до центральной точки канала. Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения с единственной стенкой или с двумя стенками можно определить как огнеупорный блок ковша, содержащий корпус блока ковша, который имеет верхнюю поверхность и образует канал выпускного отверстия, имеющий центр в плоскости верхней поверхности корпуса блока ковша, где огнеупорный блок ковша дополнительно содержит стенку 25, имеющую главную горизонтальную ось 27 и внутреннюю поверхность 26, смежную с каналом выпускного отверстия, где главная горизонтальная ось имеет центральную точку 28, где линия 29, проходящая через центр 30 канала выпускного отверстия в плоскости верхней поверхности корпуса блока ковша и центральную точку главной горизонтальной оси 28, перпендикулярна главной горизонтальной оси, где расстояние 31 от центра канала выпускного отверстия 30 в плоскости верхней поверхности корпуса блока ковша до внутренней поверхности стенки равно W/2 и где 1/2 D Выявлено, что конфигурация, в которой D При применении корпус блока ковша может быть установлен внутрь днища ковша и окружен днищем ковша. На фиг. 1 не показаны стенки ковша, проходящие вверх от днища ковша с целью удержания жидкого металла и шлака. Канал выпускного отверстия 21 обычно находится в нижней точке ковша.
Открытые поверхности стенок могут включать в себя горизонтальные поверхности, поверхности под некоторым углом к горизонтали и боковые стенки, открытые для жидкого металла. Боковые стенки могут быть вертикальными или, по существу, вертикальными относительно днища ковша. Боковые стенки могут быть криволинейными, закругленными или иметь другую форму для создания давления напора в потоке над выпускным отверстием и снижения загрязнения шлаком.
По мере выхода расплавленного металла из ковша через канал выпускного отверстия уровень расплавленного металла в ковше, включая плавающий на его поверхности шлак, понижается. Стенка или стенки блока ковша предотвращают вихреобразование; считается, что геометрическое отношение элементов блока ковша предотвращает вращение потока вокруг вертикальной оси, которое привело бы к вихреобразованию. Размещение горизонтальных поверхностей днища ковша над уровнем верхней поверхности корпуса блока ковша позволяет использовать меньшую плотность шлака и его большую вязкость по сравнению с жидким металлом для сбора или захвата шлака при одновременном пропускании расплавленного металла к выпускному отверстию.
На фиг. 2 представлено сечение в плоскости выбранных элементов блока ковша по настоящему изобретению. В таком представлении канал выпускного отверстия 21 является смежным с парой стенок 25, одна из которых имеет выпуклую поверхность в горизонтальной плоскости, обращенную к каналу выпускного отверстия 21, а вторая имеет вогнутую поверхность в горизонтальной плоскости, обращенную к каналу выпускного отверстия 21. Каждая стенка имеет прямую центральную часть на виде в данном сечении и обрамляющие ее криволинейные части на виде в данном сечении. Внутренние поверхности 26 стенок представляют собой части стенок 25, обращенные к пространству над каналом выпускного отверстия 21. Канал 32 представляет собой пространство, ограниченное стенками 25, между внутренними поверхностями 26 стенок. Центральная линия 34 канала является центром канала 32, находящимся на равном расстоянии от внутренних поверхностей 26 стенок, за исключением закругления и скашивания у концов внутренних поверхностей 26 стенок. Радиусы 36 центральной линии канала представляют собой линии, перпендикулярные центральной линии 34 канала в ее конечных точках; они пересекаются под описанным центральной линией канала углом 38. Описанный центральной линией канала угол 38 может иметь значения в диапазоне 5-120, 5-110, 5-100 или 5-90°. Выходной угол 39 канала представляет собой угол между центром внутренней поверхности 26 стенки и концом внутренней поверхности 26 стенки и
может иметь значения в диапазоне 0-40, 5-30, 0-30, 5-25, 0-25, 5-20 или 0-20°. Выходной угол 39 канала измеряется без учета закругления или огибания на концах внутренних поверхностей стенок. Выявлено, что выходные углы канала в указанных диапазонах способствуют снижению вихреобразования.
На фиг. 3 представлено сечение в плоскости выбранных элементов блока ковша по настоящему изобретению. В таком представлении канал выпускного отверстия 21 является смежным со стенкой 25, которая представляет собой выпуклую поверхность, обращенную к каналу выпускного отверстия 21. Внутренняя поверхность 26 стенки является частью стенки 25, обращенной к пространству над каналом выпускного отверстия 21. Центральная линия 34 канала представляет собой линию, находящуюся на постоянном расстоянии от внутренней поверхности 26 стенки (за исключением закругления и скашивания у концов внутренней поверхности 26 стенки) и проходящую через центр канала выпускного отверстия 21. Радиусы 36 центральной линии канала представляют собой линии, перпендикулярные центральной линии 34 канала в ее конечных точках; они пересекаются под описанным центральной линией канала углом 38. Описанный центральной линией канала угол 38 может иметь значения в диапазоне 5-120, 5110, 5-100 или 5-90°. Выходной угол 39 канала представляет собой угол между центром внутренней поверхности 26 стенки и концом внутренней поверхности 26 стенки и может иметь значения в диапазоне 040, 5-30, 0-30, 5-25, 0-25, 5-20 или 0-20°. Выходной угол 39 канала измеряется без учета закругления или огибания на концах внутренних поверхностей стенок.
На фиг. 4 представлено изображение блока ковша 40 с единственной стенкой в соответствии с настоящим изобретением, имеющего корпус блока ковша 20, через который вниз от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша проходит канал выпускного отверстия 21. Канал выпускного отверстия 21 является смежным со стенкой 25, выступающей вверх от корпуса блока ковша 20. Внутренняя поверхность 26 стенки представляет собой поверхность стенки 25, смежную с каналом выпускного отверстия 21. Каждый конец внутренней поверхности 26 стенки оканчивается расширяющейся частью стенки 43. На каждом конце корпуса блока ковша 20 имеется выступающий вверх порог 45. Со стороны противоположной стенки 25 корпуса блока ковша 20 имеется сопрягаемая поверхность блока ковша 47; сопрягаемая поверхность блока ковша 47 выполнена с возможностью сопряжения с отдельным огнеупорным элементом, образующим стенку, смежную с верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша, или сопряжения с внутренней цилиндрической поверхностью днища ковша, которая может выполнять функцию стенки.
На фиг. 5 представлено перспективное изображение днища 50 ковша, в котором установлен блок 40 ковша с единственной стенкой (вариант осуществления А). На чертеже не показаны верхние части стенок ковша, проходящие вверх от показанной части днища ковша с целью удержания жидкого металла и шлака. Днище 50 ковша имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 52 днища ковша; пороговый блок 40 ковша с единственной стенкой установлен в днище 50 ковша так, чтобы сопрягаемая поверхность (не показана на этом виде) блока ковша соприкасалась с внутренней цилиндрической поверхностью 52. Зона прихода верхней террасной структуры 54 и смежная зона верхней террасной структуры 56 проходят вверх от нижней внутренней поверхности днища ковша 50. Промежуточная террасная структура 58 имеет меньшую высоту, чем либо зона прихода верхней террасной структуры 54, либо смежная зона верхней террасной структуры 56. Продувочная пробка 60 установлена в днище ковша 50 в месте с той же высотой, что и промежуточная террасная структура 58, или с более низкой высотой; в данном варианте осуществления продувочная пробка 60 установлена в области, смежной с промежуточной террасной структурой 58, и на более низкой высоте, чем промежуточная террасная структура 58. В представленном варианте осуществления блок ковша 40 установлен в днище 50 ковша так, что порог 45 имеет ту же высоту, что и промежуточная террасная структура 58. Канал 32 образован выше верхней поверхности 23 корпуса блока ковша и между стенкой 25 и внутренней цилиндрической поверхностью 52 днища ковша. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Верхняя часть внутренней поверхности канала выпускного отверстия 21 принимает форму поверхности усеченной фигуры или перевернутой усеченной конической поверхности, присоединенной концом с меньшим радиусом к цилиндрической поверхности.
На фиг. 6 представлено перспективное изображение днища 50 ковша, в котором установлен блок 40 ковша с единственной стенкой (вариант осуществления А). Днище 50 ковша имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 52 днища ковша; пороговый блок 40 ковша с единственной стенкой установлен в днище 50 ковша так, чтобы сопрягаемая поверхность (не показана на этом виде) блока ковша соприкасалась с внутренней цилиндрической поверхностью 52. Зона прихода верхней террасной структуры 54 и смежная зона верхней террасной структуры 56 проходят вверх от нижней внутренней поверхности днища ковша 50. Промежуточная террасная структура 58 имеет меньшую высоту, чем либо зона прихода верхней террасной структуры 54, либо смежная зона верхней террасной структуры 56. Продувочная пробка 60 установлена в днище ковша 50 в месте с той же высотой, что и промежуточная террасная структура 58, или с более низкой высотой; в данном варианте осуществления продувочная пробка 60 установлена в области, смежной с промежуточной террасной структурой 58, и на более низкой высоте, чем промежуточная террасная структура 58. В представленном варианте осуществления блок ковша 40 установлен в днище 50 ковша так, что порог 45 имеет ту же высоту, что и промежуточная террасная
структура 58. Канал 32 выполнен выше верхней поверхности 23 корпуса блока ковша и между внутренней поверхностью 26 стенки 25 и внутренней цилиндрической поверхностью 52 днища ковша. Внутренняя поверхность 26 оканчивается расширяющейся частью 43. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Верхняя часть внутренней поверхности канала выпускного отверстия 21 принимает форму поверхности усеченной фигуры или перевернутой усеченной конической поверхности, присоединенной концом с меньшим радиусом к цилиндрической поверхности.
Конкретный вариант осуществления устройства, показанного на фиг. 5-6, имеет геометрические отношения, описываемые в терминах D (диаметр канала 21 у верхней поверхности 23 корпуса блока ковша), L (расстояние по прямой от одного конца каждой стенки 25 до другого конца), W (расстояние между стенкой канала 25, за исключением расширяющихся частей 43, и сопрягаемой поверхностью 47 блока ковша) и Н (расстояние от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша до верха стенки 25). Для значения D, равного 246 мм, конфигурация, в которой D 1 D (равно или больше 246 мм), приводит к снижению вихреобразования. Значения 675 мм для W, 246 мм для D, 611 мм для L, соотношение L/W 0,9, высота канала 272 мм и угол 20° между центральной линией канала в средней точке стенки 25 и центральной линией канала на конце канала удовлетворяют этим критериям.
На фиг. 7 представлено перспективное изображение днища 50 ковша, в котором установлен двух-стенный блок 70 ковша (вариант осуществления В). Днище 50 ковша имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 52 днища ковша; двухстенный блок 70 ковша установлен в днище 50 ковша так, чтобы сопрягаемая поверхность (не показана на этом виде) блока ковша соприкасалась с внутренней цилиндрической поверхностью 52. Промежуточная террасная структура 58 проходит вверх от внутренней поверхности днища ковша и частично окружает пороговые зоны 72. Пороговые зоны 72 выполнены в днище ковша 50 так, что пороговая зона 72 имеет такую же высоту, что и промежуточная террасная структура 58. Блок 70 ковша устанавливают в днище 50 ковша так, чтобы верхняя поверхность 23 корпуса блока ковша имела меньшую высоту, чем каждая из пороговых зон 72, и была смежна с ними.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, стенки 25 проходят вверх от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша на противоположных сторонах канала выпускного отверстия 21. Канал 32 образован над верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша и между внутренними поверхностями 26 стенок 25. В таком варианте осуществления одна внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями вогнутую поверхность; другая внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями выпуклую поверхность. В этом варианте осуществления внутренняя поверхность 26, представляющая собой образованную гранями вогнутую поверхность, оканчивается расширяющимися частями 43. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Верхняя часть внутренней поверхности канала выпускного отверстия 21 принимает форму поверхности усеченной фигуры или перевернутой усеченной конической поверхности, присоединенной концом с меньшим радиусом к цилиндрической поверхности. Наклонная поверхность 74 блока ковша проходит от боковой стороны стенки 25, имеющей образованную гранями внутреннюю выпуклую поверхность, в направлении от канала выпускного отверстия 21; по мере того как она проходит в сторону от канала выпускного отверстия 21, наклонная поверхность уменьшается в высоте. В вертикальные отверстия промежуточной террасной структуры 58 устанавливаются заглушки 76.
На фиг. 8 представлено перспективное изображение днища 50 ковша, в котором установлен двух-стенный блок 70 ковша (вариант осуществления В). Днище 50 ковша имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 52 днища ковша; двухстенный блок 70 ковша установлен в днище 50 ковша так, чтобы сопрягаемая поверхность (не показана на этом виде) блока ковша соприкасалась с внутренней цилиндрической поверхностью 52. Промежуточная террасная структура 58 проходит вверх от внутренней поверхности днища ковша и частично окружает каждую пороговую зону 72. Пороговые зоны 72 выполнены в днище ковша 50 так, что каждая пороговая зона 72 имеет такую же высоту, что и промежуточная террасная структура 58. Блок 70 ковша устанавливают в днище 50 ковша так, чтобы верхняя поверхность 23 корпуса блока ковша имела меньшую высоту, чем каждая пороговая зона 72, и была смежна с ними.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, стенки 25 проходят вверх от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша на противоположных сторонах канала выпускного отверстия 21. Канал 32 образован над верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша и между внутренними поверхностями 26 стенок 25. В таком варианте осуществления одна внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями вогнутую поверхность; другая внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями выпуклую поверхность. В этом варианте осуществления внутренняя поверхность 26, представляющая собой образованную гранями вогнутую поверхность, оканчивается расширяющимися частями 43. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Верхняя часть внутренней поверхности канала выпускного отверстия 21 принимает форму поверхности усеченной фигуры или перевернутой усеченной конической поверхности, присоединенной концом с меньшим радиусом к цилиндрической поверхности. Наклонная поверхность 74 блока
ковша проходит от боковой стороны стенки 25, имеющей образованную гранями внутреннюю выпуклую поверхность, в направлении от канала выпускного отверстия 21; по мере того как она проходит в сторону от канала выпускного отверстия 21, наклонная поверхность уменьшается в высоте. В вертикальные отверстия промежуточной террасной структуры 58 устанавливаются заглушки 76.
На фиг. 9 представлено перспективное изображение днища 50 ковша, в котором установлен двух-стенный блок 70 ковша (вариант осуществления С). Днище 50 ковша имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 52 днища ковша; двухстенный пороговый блок 70 ковша установлен в днище 50 ковша так, чтобы сопрягаемая поверхность (не показана на этом виде) блока ковша соприкасалась с внутренней цилиндрической поверхностью 52. Промежуточная террасная структура 58 проходит вверх от внутренней поверхности днища ковша. Пороговые зоны 72 представляют собой зоны, находящиеся в непосредственной близости от концов стенок 25 и имеющие ту же высоту, что и промежуточная террасная структура 58. Блок 70 ковша устанавливают в днище 50 ковша так, чтобы верхняя поверхность 23 корпуса блока ковша имела меньшую высоту, чем каждая пороговая зона 72, и была смежна с ними. Наклоненные участки 82 изогнуты под углом вниз и в сторону от внутренней цилиндрической поверхности 52 днища ковша; их низшие точки имеют высоту промежуточной террасной структуры 58, относительно которой они расположены смежно.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 9, канал 32 образован над верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша и между внутренними поверхностями 26 стенок 25. В таком варианте осуществления одна внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями вогнутую поверхность; другая внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями выпуклую поверхность. В этом варианте осуществления внутренняя поверхность 26, представляющая собой образованную гранями вогнутую поверхность, оканчивается расширяющимися частями 43. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Верхняя часть внутренней поверхности канала выпускного отверстия 21 принимает форму поверхности усеченной фигуры или перевернутой усеченной конической поверхности, присоединенной концом с меньшим радиусом к цилиндрической поверхности. Наклонная поверхность 74 блока ковша проходит от боковой стороны стенки 25, имеющей образованную гранями внутреннюю выпуклую поверхность; по мере того как она проходит в сторону от канала выпускного отверстия 21, наклонная поверхность уменьшается в высоте. В вертикальные отверстия промежуточной террасной структуры 58 устанавливаются заглушки 76.
На фиг. 10 представлено перспективное изображение днища 50 ковша, в котором установлен двух-стенный блок 70 ковша (вариант осуществления С). Днище 50 ковша имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 52 днища ковша; двухстенный пороговый блок 70 ковша установлен в днище 50 ковша так, чтобы сопрягаемая поверхность (не показана на этом виде) блока ковша соприкасалась с внутренней цилиндрической поверхностью 52. Промежуточная террасная структура 58 проходит вверх от внутренней поверхности днища ковша. Пороговые зоны 72 представляют собой зоны, находящиеся в непосредственной близости от концов стенок 25 и имеющие ту же высоту, что и промежуточная террасная структура 58. Блок 70 ковша устанавливают в днище 50 ковша так, чтобы верхняя поверхность 23 корпуса блока ковша имела меньшую высоту, чем каждая пороговая зона 72, и была смежна с ними. Наклоненные участки 82 изогнуты под углом вниз и в сторону от внутренней цилиндрической поверхности 52 днища ковша; их низшие точки имеют высоту промежуточной террасной структуры 58, относительно которой они расположены смежно.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 10, канал 32 образован над верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша и между внутренними поверхностями 26 стенок 25. В таком варианте осуществления одна внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями вогнутую поверхность; другая внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями выпуклую поверхность. В этом варианте осуществления внутренняя поверхность 26, представляющая собой образованную гранями вогнутую поверхность, оканчивается расширяющимися частями 43. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Верхняя часть внутренней поверхности канала выпускного отверстия 21 принимает форму поверхности усеченной фигуры или перевернутой усеченной конической поверхности, присоединенной концом с меньшим радиусом к цилиндрической поверхности. Наклонная поверхность 74 блока ковша проходит от боковой стороны стенки 25, имеющей образованную гранями внутреннюю выпуклую поверхность; по мере того как она проходит в сторону от канала выпускного отверстия 21, наклонная поверхность уменьшается в высоте. В вертикальные отверстия промежуточной террасной структуры 58 устанавливаются заглушки 76.
Конкретный вариант осуществления устройства, изображенного на фиг. 7-10, имеет геометрические отношения, описываемые в терминах D (диаметр канала 21 на верхней поверхности 23 корпуса блока ковша); L (расстояние по прямой от одного конца каждой стенки 25 до другого конца); W (расстояние между стенками канала 32, за исключением расширяющихся частей 43); и Н (расстояние от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша до верха стенки 25). Для значения D, равного 177 мм, конфигурация, в которой D 1 D (равно или больше 200 мм), приводит к снижению вихреобразования. Значения 483
мм для W, 177 мм для D, 592 мм для L, соотношение L/W 0,9, высота канала 200 мм и угол 13,6° между центральной линией канала в средней точке стенки 25 и центральной линией канала на конце канала удовлетворяют этим критериям.
На фиг. 11 представлено перспективное изображение огнеупорной части днища ковша, в котором установлен двухстенный блок 70 ковша (вариант осуществления D). Промежуточная террасная структура 58 проходит вверх от внутренней поверхности днища ковша. Пороговые зоны 72 представляют собой зоны, находящиеся в непосредственной близости от концов стенок 25 и имеющие ту же высоту, что и промежуточная террасная структура 58. Блок 70 ковша устанавливают в днище ковша так, чтобы верхняя поверхность 23 корпуса блока ковша имела меньшую высоту, чем пороговая зона 72, и была смежна с ними.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 11, канал 32 образован над верхней поверхностью 23 корпуса блока ковша и между внутренними поверхностями 26 стенок 25. Стенки 25 могут поддерживаться блоком или являться расширением блока, содержащего выпускное отверстие блока ковша. В таком варианте осуществления одна внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями вогнутую поверхность; другая внутренняя поверхность 26 представляет собой образованную гранями выпуклую поверхность. В этом варианте осуществления внутренние поверхности 26 оканчиваются расширяющимися частями 43. В показанном варианте осуществления канал выпускного отверстия 21 имеет круговое поперечное сечение. Наклонная поверхность 74 блока ковша проходит от боковой стороны стенки 25, имеющей образованную гранями внутреннюю выпуклую поверхность; по мере того как она проходит в сторону от канала выпускного отверстия 21, наклонная поверхность уменьшается в высоте. Во внутренней поверхности каждой стенки 26 имеется углубление 84; в данном варианте осуществления поверхность каждого углубления 84 принимает форму части цилиндрической поверхности цилиндра, соосного с продолжением оси канала 21.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения размер W (ширина канала) включает в себя размеры углубления 84. В других вариантах осуществления настоящего изобретения размеры углубления 84 исключаются при связи размера W (ширина канала) с другими размерами. W измеряется на высоте верхней поверхности 23 корпуса блока ковша.
Конкретный вариант осуществления устройства, изображенного на фиг. 11, имеет геометрические отношения, описываемые в терминах D (диаметр канала 21 на верхней поверхности 23 корпуса блока ковша); L (расстояние по прямой от одного конца каждой стенки 25 до другого конца); W (расстояние между стенками канала 32, за исключением расширяющихся частей 43 или углублений 84); и Н (высота канала, определяемая как расстояние от верхней поверхности 23 корпуса блока ковша до верха стенки 25). Для значения D, равного 200 мм, конфигурация, в которой D 1.1 D, приводит к снижению вихре-образования. Значения 317 мм для W, 200 мм для D, 660 мм для L, 2,08 для L/W, высота канала 250 мм и угол 10° между центральной линией канала в средней точке стенки 25 и центральной линией канала на конце канала удовлетворяют этим критериям.
На фиг. 12 приведено сравнение результатов, полученных с использованием выложенного кирпичом днища ковша, соответствующего известному уровню техники, и днища ковша, в котором установлен блок ковша с единственной стенкой в соответствии с настоящим изобретением в варианте осуществления А, показанном на фиг. 5-6. В данном варианте осуществления настоящего изобретения канал выпускного отверстия образован верхней поверхностью корпуса блока ковша, стенкой блока ковша и частью внутренней цилиндрической поверхности днища ковша. По оси абсцисс на графике отложен уровень стали над выпускным отверстием в миллиметрах. По оси ординат отложен вес оставшейся стали в тоннах. Точки 110 графика показывают уровень, при котором начинается слабое вихреобразование, который соответствует 4500 кг (5 т) стали, остающейся в емкости известного уровня техники, и 2900 кг (3,2 т) стали, остающейся в емкости настоящего изобретения. Точки 112 графика показывают уровень, при котором начинается сильное вихреобразование, который соответствует 2300 кг (2,5 т) стали, остающейся в емкости известного уровня техники, и 730 кг (0,8 т) стали, остающейся в емкости настоящего изобретения. Точки 114 графика показывают уровень, при котором происходит коллапс поверхности. Для днища ковша известного уровня техники коллапс поверхности начинается, когда высота уровня стали достигает 35 мм. Это соответствует 1300 кг (1,4 т) стали, остающейся в емкости известного уровня техники. В емкости настоящего изобретения на момент коллапса поверхности остается 460 кг (0,5 т) стали. Линией 120 показаны значения, полученные для днища ковша и блока ковша известного уровня техники. Линией 122 показаны значения, полученные для днища ковша и блока ковша (вариант осуществления А) по настоящему изобретению.
На фиг. 13 приведено сравнение результатов, полученных с использованием выложенного кирпичом днища ковша, соответствующего известному уровню техники, и днища ковша, в котором установлен блок ковша в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг. 7-8 и 9-10. В данном варианте осуществления настоящего изобретения канал выпускного отверстия образован верхней поверхностью корпуса блока ковша и двумя стенками блока ковша на противоположных сторонах канала выпуск
ного отверстия. Точки 110 графика показывают уровни, при которых может начаться слабое вихреобра-зование при опорожнении ковша через выпускное отверстие. Для конфигурации известного уровня техники слабое вихреобразование происходит при уровне 4700 кг (5,2 т) остаточной стали. Слабое вихреоб-разование происходит при уровне 3400 кг (3,8 т) остаточной стали для варианта осуществления В согласно фиг. 7-8 и при уровне 3000 кг (3,3 т) остаточной стали для варианта осуществления С согласно фиг. 9-10. Точки 112 графика показывают уровни, при которых может начаться сильное вихреобразова-ние при опорожнении ковша через выпускное отверстие. Для конфигурации известного уровня техники сильное вихреобразование может наступить при уровне стали 85 мм или 2400 кг (2,6 т). Раннее вихреоб-разование наступает при уровне 100 мм или 1700 кг (1,9 т) для варианта осуществления В согласно фиг. 7-8 и при уровне 100 мм или 1400 кг (1,5 т) для варианта осуществления С согласно фиг. 9-10. Точки 114 графика показывают уровни, при которых происходит коллапс поверхности при опорожнении ковша через выпускное отверстие. Для конфигурации известного уровня техники коллапс поверхности начинается, когда высота уровня стали достигает 35 мм, что соответствует 910 кг (1,0 т) стали, остающейся в сосуде. Коллапс поверхности начинается при уровне 45 мм или 360 кг (0,4 т) для варианта осуществления С согласно фиг. 9-10 и при уровне 45 мм или 270 кг (0,3 т) для варианта осуществления В согласно фиг. 7-8. Линией 130 показаны значения, полученные для днища ковша и блока ковша известного уровня техники. Линией 132 показаны значения, полученные для днища ковша и блока ковша (вариант осуществления В) по настоящему изобретению. Линией 134 показаны значения, полученные для днища ковша и блока ковша (вариант осуществления С) по настоящему изобретению.
На фиг. 14 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А), показывающий линии движения потока при скорости слива 3600 кг/мин (4 т/мин). Линии движения представляют собой траекторию движения текучей среды в участках с более высокой скоростью жидкости. У входа в канал линии движения находятся на равном расстоянии друг от друга. При применении линии движения не должны отрываться от внутренней поверхности стенки блока ковша. Это достигается за счет сохранения угла между (а) центром внутренней поверхности стенки и (b) концом внутренней поверхности стенки в диапазоне 0-40, 0-30, 0-25, 5-20 или 0-20°. В показанном варианте осуществления линии движения следуют за вертикальной поверхностью стенки; угол недостаточно велик для отрыва линии движения вдоль стенок канала, приводящего к вихреобразованию.
На фиг. 15 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления А), показывающий линии движения потока при скорости слива 3600 кг/мин (4 т/мин). Линии движения представляют собой траекторию движения текучей среды в участках с более высокой скоростью жидкости. На фиг. 15 линии движения потока, следующие за стенкой 26 канала, не отделены от стенки. Больший угол будет способствовать отрыву потока, что приведет к вихреобразованию.
На фиг. 16 представлен каркасный вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий линии движения потока при скорости слива 3600 кг/мин (4 т/мин). Линии движения представляют собой траекторию движения текучей среды в участках с более высокой скоростью жидкости. При применении линии движения не должны отрываться от стенки блока ковша, смежной с внутренней цилиндрической поверхностью днища ковша. Это достигается за счет сохранения угла между (а) центром внутренней поверхности стенки и (b) концом внутренней поверхности
стенки в диапазоне 0-40, 0-30, 0-25, 5-20 или 0-20°.
На фиг. 17 представлен вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий пути движения потока, полученные для высоты текучей среды 120 мм.
На фиг. 18 представлен вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий пути движения потока, полученные для высоты текучей среды 100 мм.
На фиг. 19 представлен вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий пути движения потока, полученные для высоты текучей среды 80 мм.
На фиг. 20 представлен вид в перспективе днища ковша по настоящему изобретению (вариант осуществления В), показывающий пути движения потока, полученные для высоты текучей среды 60 мм.
Огнеупорный блок по настоящему изобретению был описан в отношении его применения в ковше. Он также может использоваться в других емкостях для удержания и передачи расплавленного металла, таких как промежуточные разливочные устройства.
Возможны многочисленные модификации и вариации настоящего изобретения. Поэтому должно быть понятно, что в пределах объема приведенной ниже формулы изобретения настоящее изобретение может осуществляться способами, отличными от конкретно описанных в настоящем документе.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Огнеупорный блок (10) ковша, содержащий
корпус блока ковша (20), имеющий верхнюю поверхность (23) и образующий канал (21) выпускного отверстия, имеющий центр в плоскости верхней поверхности (23) корпуса блока ковша; и
стенку (25), имеющую главную горизонтальную ось (27) и внутреннюю поверхность (26), смежную с каналом (21) выпускного отверстия, причем главная горизонтальная ось (27) имеет центральную точку
причем линия (29), проходящая через центр (30) канала (21) выпускного отверстия и центральную точку (28) главной горизонтальной оси (27), перпендикулярна главной горизонтальной оси (27);
причем главный размер канала (21) выпускного отверстия в плоскости верхней поверхности (23) корпуса блока ковша равен D;
причем расстояние от центра канала (21) выпускного отверстия в плоскости верхней поверхности (23) корпуса блока ковша до внутренней поверхности (26) стенки равно W/2;
причем 1/2 D причем внутренняя поверхность (26) стенки имеет центр и конец;
центр внутренней поверхности стенки и конец внутренней поверхности стенки, за исключением скашивания и закругления внутренней стенки, образуют выходной угол (39) канала; и
выходной угол (39) канала имеет значение от 5° включительно до 30° включительно.
2. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором D 3. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором 1/2 D 4. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором выходной угол (39) канала имеет значение от 5° включительно до 25° включительно.
5. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором выходной угол (39) канала имеет значение от 5° включительно до 20° включительно.
6. Огнеупорный блок ковша по п.1, в котором расстояние по прямой линии от одного конца каждой стенки до другого конца равно L и D 7. Огнеупорный блок ковша по п.1, дополнительно содержащий вторую стенку, имеющую главную горизонтальную ось и внутреннюю поверхность, смежную с каналом выпускного отверстия, где главная горизонтальная ось имеет центральную точку и где стенки расположены на противоположных сторонах канала выпускного отверстия.
8. Огнеупорный блок ковша по п.7, в котором первая стенка выпускного отверстия имеет выпуклую поверхность в горизонтальной плоскости, обращенную к каналу выпускного отверстия, и в котором вторая стенка выпускного отверстия имеет вогнутую поверхность в горизонтальной плоскости, обращенную к каналу выпускного отверстия.
9. Огнеупорный блок ковша по п.7, в котором
противоположные концы каждой стенки находятся в непосредственной близости от противоположных концов главной горизонтальной оси; причем
диаметр канала на верхней поверхности корпуса блока ковша равен D;
расстояние по прямой линии от одного конца каждой стенки до другого конца равно L; и
D Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026002
026002
- 1 -
- 1 -
026002
026002
- 1 -
- 1 -
026002
026002
- 4 -
- 3 -
(28),
026002
026002
- 9 -
- 8 -
(28),
026002
026002
- 9 -
- 10 -
026002
026002
- 11 -
- 11 -