Вакуум-камера с погружными патрубками

Изобретение относится к металлургии и может быть применено при вакуумной обработке жидкой стали. Патрубки погружные для вакуумкамеры в виде впускного патрубка и сливного патрубка, футерованные рабочим слоем огнеупорной футеровки впускного патрубка и рабочим слоем огнеупорной футеровки сливного патрубка, имеют форму колец, наружного рабочего слоя огнеупорной футеровки патрубков. Рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка выполнен в виде нескольких рядов и имеет газоподводящие каналы для установки газоподводящих продувочных трубок системы коллекторов. Толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка определяют по формуле, учитывая толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка и коэффициент толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка в интервале от 1,05 до 1,40. Изобретение направлено на снижение рисков возникновения аварийных ситуаций, увеличение длительности эксплуатации футеровки, снижение удельных расходов огнеупорных материалов и изделий. 6 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству и может быть применено при вакуумной обработки жидкой стали с основной целью - дегазации стали.

Известен погружной патрубок для вакууматора, состоящий из металлической конструкции, футерованной огнеупорными кольцами [1] (патент RU 96574 U1 «Патрубок погружной для вакууматора», МПК C21C 7/10, опубл. 10.08.2010).

Недостатком указанной футеровки является: повышенных трудозатраты, нерационально используемое время технологического персонала, повышенные затраты на расход огнеупоров для футеровки патрубков вакуумкамер вакууматоров, при этом нижнее огнеупорное кольцо имеет Г-образный в сечении профиль, а металлическая конструкция оснащена фиксирующим упором.

Также известен патрубок погружной для циркуляционного вакууматора [2] (патент RU 2 736 127 C1 «Патрубок погружной для циркуляционного вакууматора», МПК C21C 7/10, опубл. 11.11.2020), состоящий из металлической конструкции, футерованной огнеупорными изделиями и облицованной огнеупорным бетоном, при этом между внутренней поверхностью металлической конструкции и наружной поверхностью огнеупорных изделий расположен буферный слой из огнеупорного бетона, отличающийся тем, что огнеупорные изделия выполнены из огнеупорных кирпичей, имеющих в сечении форму прямоугольника, а нижнее огнеупорное изделие выполнено из огнеупорных кирпичей, имеющих в сечении П-образную форму, при этом упомянутые огнеупорные изделия и собраны в виде многоугольника кольцевой формы, а металлическая конструкция патрубка снабжена опорным металлическим изделием, выполненным из сегментов, закрепленных с зазорами по окружности с обеспечением фиксации упомянутого нижнего огнеупорного изделия.

Недостатком этой футеровки является отсутствие оптимального соотношения расхода огнеупоров на одну кампанию футеровки нижней части вакуумкамеры полезного объема внутреннего пространства впускного патрубка, в результате может наблюдаться высокая остаточная величина рабочего слоя огнеупорной футеровки и низкий полезный объем внутреннего пространства впускного патрубка, что приводит к увеличению расхода огнеупорных материалов и изделий, а также снижению производственных показателей сталеплавильного цеха.

Наиболее близким решением к изобретению является патрубок погружной для вакууматора [3] (патент 2557046 C2 «Патрубок погружной для вакууматора», МПК C21C 7/10, опубл. 20.07.2015), состоящий из металлической конструкции, футерованной огнеупорными кольцами и облицованной огнеупорным бетоном, отличающийся тем, что нижнее огнеупорное кольцо выполнено г-образной формы, а патрубок снабжен опорным металлическим кольцом, закрепленным под упомянутым нижним огнеупорным кольцом, при этом между внутренней поверхностью металлической конструкции и наружной поверхностью огнеупорных колец, включая упомянутое нижнее огнеупорное кольцо, размещен компенсирующий температурное расширение буферный слой.

Недостатком этой футеровки является отсутствие оптимального соотношения расхода толщин рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка и диаметра внутреннего пространства металлоконструкций впускного патрубка, в результате чего в результате может наблюдаться повышенный удельный расход огнеупоров, снижение стойкости футеровки увеличение стоимости жизненного цикла футеровок вакууматоров.

Современные вакууматоры циркуляционного типа снабжены вакуумкамерой, выполняющей роль рабочего сосуда с внутренним пространством для циркуляции металла и удаления газов из все вновь и вновь поступающих порций металла. Вакуум-камера состоит из следующих элементов:

- верхняя часть, выполняющая роль передачи отходящих газов к газоходу;

- средняя часть, расположенная между верхней и нижней частями и обеспечивающей расположение горелки во время разогрева футеровки и отжига шлаковых скоплений на поверхности рабочего слоя футеровки, а также подачи легирующих и шлакообразующих материалов в металл;

- нижней части, предназначенной для приема металла - его поступлению во внутрь камеры и отвода в сталеразливочный ковш.

Нижняя часть вакуум-камеры 1 (фиг. 1) состоит из непосредственно цилиндрической части сосуда вакуум-камеры 2, подины 3, впускного патрубка 4 и сливного патрубка 5.

Процесс вакуумирования осуществляется следующим образом. Жидкая сталь, находящаяся в сталеразливочном ковше, который в свою очередь расположен на сталевозе, доставляется на вакууматор циркуляционного типа. Сталевоз размещается под вакуум-камерой в позиции обработки. Вакуум-камера опускается вниз, либо сталевоз с ковшом поднимается вверх, впускной патрубок 4 и сливной патрубок 5 нижней части вакуум-камеры 1 вводятся в металл. Ряд насосов большой мощности осуществляет разряжение внутри пространства вакуум-камеры, стремящееся к абсолютному вакууму - не более 3,0 мбар. За счет создавшегося разряжения внутри нижней части вакуум-камеры 1 металл по впускному патрубку 4 и сливному патрубку 5 устремляется вверх. Во впускной патрубок 4 подается транспортирующий газ через газоподводящие продувочные трубки системы коллекторов 6, проходящую через рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7. При появлении газовой среды транспортирующего газа внутри впускного патрубка 4 повышается его подъемная сила, в результате чего скорость подъема металла увеличивается, металл заполняет нижнюю часть вакуум-камеры 1 и выходит через сливной патрубок 5. Длительность вакуумирования определяется необходимостью получения целевых значений водорода в жидкой стали после обработки.

Вакуум-камера оснащена огнеупорной футеровкой, кладка которой осуществляется по специальной схеме. Впускной патрубок 4 и сливной патрубок 5 нижней части вакуум-камеры 1 также оснащены рабочим слоем огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочим слоем огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 и наружным рабочим слоем огнеупорной футеровки патрубков 9.

При постоянной циркуляции жидкого металла через впускной патрубок 4 и сливной патрубок 5 в период вакуумной обработки стали рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочий слой огнеупорной футеровки сливного патрубка 8, наружного рабочего слоя огнеупорной футеровки патрубков 9 подвергается температурному и химическому воздействию металла и шлака, в результате чего рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочий слой огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 изнашивается от плавки к плавке. При возникновении минимально остаточного значения толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочего слоя огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 вакуум-камера выводится из эксплуатации на ремонт. Требуется технологический простой на демонтаж металлической конструкции патрубков 10 от металлического корпуса вакуум-камеры 11 в точке их стыковки 12, демонтаж футеровки рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочего слоя огнеупорной футеровки сливного патрубка 8, подины 3 и последующий монтаж данных элементов.

Рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 эксплуатируется в более агрессивных условиях в сравнении с рабочим слоем огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 и подвержен более интенсивному износу.

Техническим результатом изобретения является: увеличение ресурса футеровки вакуум-камеры с погружными патрубками путем оптимизации толщины огнеупорной кладки рабочего слоя без изменения полезного объема внутреннего пространства впускного патрубка.

Указанный технический результат за счет увеличения ресурса эксплуатации футеровки достигается путем оптимизации толщины огнеупорной кладки рабочего слоя без изменения полезного объема внутреннего пространства впускного патрубка 4. Это обеспечивается благодаря тому, что в вакуум-камере с погружными патрубками, представленные в виде впускного патрубка 4 и сливного патрубка 5, футерованный рабочим слоем огнеупорной футеровки 7 впускной патрубок 4 и футерованный рабочим слоем огнеупорной футеровки 8 сливной патрубок 5, имеющие форму колец, наружный рабочий слой огнеупорной футеровки патрубков 9, при этом рабочий слой огнеупорной футеровки 7 впускного патрубка 4 выполнен в виде нескольких рядов и имеет газоподводящие каналы 13 для установки газоподводящих продувочных трубок системы коллекторов 6, согласно изобретению толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 определяют по формуле:

где:

S₁ - толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (фиг. 2);

S₂ - толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону (фиг. 3);

K₁ - коэффициент толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в интервале от 1,05 до 1,40;

диаметр внутреннего пространства впускного патрубка 4 определяют по формуле:

где:

D₂ - диаметр внутреннего пространства металлоконструкций патрубков 10 вакуум-камеры;

D₁ - диаметр внутреннего пространства металлической конструкции патрубков 10 вакуум-камеры;

при этом толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону S₂ составляет 0,5÷500 мм, а газоподводящие каналы 13, расположены на расстоянии Q, величина которого определяется длиной отрезка от центра газоподводящего канала 13 или центра продувочной трубки 6 до торцевой поверхности рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 со стороны погружения в металл и составляет 50÷2000 мм (фиг. 4).

Кроме того, количество газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 составляет от 2 до 50 штук.

Кроме того, газоподводящие каналы 13 расположены в одной плоскости.

Кроме того, газоподводящие каналы 13 расположены в разных плоскостях.

Кроме того, зона рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, имеющая в основании 14 толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (S₁) (фиг. 5) и в основании 15 толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (S₂), величина которых находятся в соотношении по формуле (1), имеющая ребровую поверхность 16, расположенную перпендикулярно к основанию 14, c высотой ребровой поверхности H₁, находящейся в пределах от 0,5 до 3000 мм, и ребровую поверхность 17, расположенную перпендикулярно к основанию 15, c высотой ребровой поверхности H₂, находящейся в пределах от 0,5 до 3000 мм, при этом нижняя точка 18 ребровой поверхности 16 соединена с верхней точкой 19 ребровой поверхности 17 с образованием прямой грани 20 в виде линии, образующей плоскость.

Кроме того, ребровая поверхность 16 расположена под углом α к основанию 14, составляющий от 1° до 179° (фиг. 6), и ребровая поверхность 17, расположена под углом b к основанию 15, составляющий от 1° до 179°.

Кроме того, нижняя точка 18 ребровой поверхности 16 соединена с верхней точкой 19 ребровой поверхности 17 через радиальную грань 21 в виде дуги, образующей радиальную плоскость, с радиусом R, длина которого составляет не менее 1 мм (фиг. 7).

В футеровке впускного патрубка 4 предусмотрены следующие отличия:

- толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону:

S₂ = S₁ × K₁ (1),

- D₂ - диаметр внутреннего пространства металлоконструкций впускного патрубка 4 вакуум-камеры:

D₂ = D₁ + 2 × S₁ × (K₁ - 1) (2),

- радиус P описанной окружности любой геометрической фигуры многоугольника, соответствующей толщине рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону S₂, от 0,5 до 500 мм

- величина Q, определяемая длиной отрезка от центра газоподводящего канала 13 или центра продувочной трубки 6 до торцевой поверхности впускного патрубка 4 со стороны погружения в металл, от 50 до 2000 мм;

- газоподводящие каналы 13 расположены в одной плоскости;

- газоподводящие каналы 13 расположены в разных плоскостях;

- количество газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 составляет от 2 до 50 штук;

- высота ребровой поверхности H₁ в пределах от 0,5 до 3000 мм;

- высота ребровой поверхности H₂ в пределах от 0,5 до 3000 мм;

- ребровая поверхность 16 под углом α к основанию 14 от 1° до 179°;

- ребровая поверхность 17 под углом β к основанию 15 от 1° до 179°;

- радиальная плоскость с радиусом R не менее 1 мм.

Таким образом рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 обладает более совершенным дизайном, что снижает риски возникновения аварийных ситуаций, увеличивает длительность эксплуатации футеровки, снижает удельные расходы огнеупорных материалов и изделий.

Указанные толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, диаметр внутреннего пространства металлоконструкций патрубков 10 вакуум-камеры, высота ребровой поверхности H₁ в пределах от 0,5 до 3000 мм; высота ребровой поверхности H₂ в пределах от 0,5 до 3000 мм; ребровая поверхность 16 под углом α₁ к основанию 14 от 1° до 179°, радиальная плоскость с радиусом R не менее 1 мм позволяют обеспечить увеличение стойкости футеровки впускного патрубка 4 снизить затраты на закуп футеровок.

В процессе эксплуатации вакуум-камеры на рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубков 7 происходит эрозионное воздействие движущегося металла. Время эксплуатации вакуум-камеры зависит от толщины рабочего слоя внутреннего пространства патрубка вакуум-камеры S₁, если повысить данный параметр на коэффициент увеличения толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 K₁, то время эксплуатации вакуум-камеры увеличится. Однако, необходимо учитывать, что увеличение толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки внутреннего пространства патрубков 7 зеркально увеличивает диаметр внутреннего пространства металлической конструкции патрубков 10 вакуум-камеры D₂, что приводит к увеличению наружных габаритных размеров патрубка, при которых процесс обработки стали вакуумом на циркуляционном вакууматоре может быть не возможен по причине того, что патрубки не войдут в сталеразливочный ковш с металлом.

Расчеты показывают, что с учетом зарастания сталеразливочного ковша в зоне шлакового пояса и наружного рабочего слоя огнеупорной футеровки патрубков 9, что при коэффициенте увеличения толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (K₁), находящемся в интервале 1,05 до 1,40, проблемы с опусканием погружных патрубков вакуум-камеры в сталеразливочный ковш с металлом исключаются, при этом технологические параметры обработки стали в вакуум-камере позволяют получать сталь высокого качества.

При величине S₂ менее 1,05×S₁ технического результата не прослеживается.

При величине S₂ более 1,40×S₁ наблюдается отсутствие возможности опускания погружных патрубков вакуум-камеры в сталеразливочный ковш с металлом и, соответственно, проведения процесса обработки вакуумом металла на циркуляционном вакууматоре.

При увеличенном диаметре внутреннего пространства металлоконструкций патрубков 10 вакуум-камеры D₁ + 2 × S₁ × (K₁ - 1) с величиной коэффициента толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (K₁) менее 1,05 обусловлено отсутствием технического результата.

При увеличенном диаметре внутреннего пространства металлоконструкций впускного патрубка 4 вакуум-камеры D₁ + 2 × S₁ × (K₁ - 1) с величиной коэффициента увеличения толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (K₁) более 1,40 обусловлено невозможностью опускания погружных патрубков вакуум-камеры в сталеразливочный ковш с металлом.

При диаметральном расстоянии от газоподводящего канала 13 P описанной окружности любой геометрической фигуры многоугольника, соответствующей толщине рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону S₂, менее 0,5 мм обусловлено отсутствием технического результата.

При диаметральном расстоянии от газоподводящего канала 13 P описанной окружности любой геометрической фигуры многоугольника, соответствующей толщине рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону S₂, более 500 мм обусловлено отсутствием технического результата отсутствием технической и экономической целесообразностью в связи с повышенным расходом огнеупоров.

Значение величины Q, определяемое длиной отрезка от центра газоподводящего канала 13 или центра продувочной трубки 6 до торцевой поверхности впускного патрубка 4 со стороны погружения в металл, менее 50 мм обусловлено отсутствием технического результата.

Значение величины Q, определяемое длиной отрезка от центра газоподводящего канала 13 или центра продувочной трубки 6 до торцевой поверхности впускного патрубка 4 со стороны погружения в металл, более 2000 мм обусловлено невозможностью транспортирования металла по внутреннему пространству впускного патрубка 4 и циркуляции металла в вакуум-камере в целом.

Газоподводящие каналы 13 рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 расположены в одной плоскости в связи с необходимостью равномерной подачи транспортирующего газа, что приводит интенсификации процесса дегазации металла в циркуляционном вакууматоре.

Газоподводящие каналы 13 рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 расположены в одной плоскости в связи с чем обеспечивается равномерный износ футеровки в данной зоне.

При использовании газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в количестве менее 2 штук происходит недостаточное воздействие на транспортирование металла через внутреннее пространство впускного патрубка 4, а также увеличение скорости локального разгара рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в газоподводящем канале 13.

При использовании газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в количестве более 50 штук обусловлено отсутствием технической и экономической целесообразности, а также из-за частого расположения газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 объединению зон локальных износов рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 и выводы вакуум-камеры из эксплуатации.

При высоте неутолщенной ребровой поверхности H₁ и H₂ в пределах менее 0,5 мм обусловлено отсутствием возможности проведения данных замеров, так как габаритные размеры огнеупорных изделий, применяемых для рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, не имеют идеальных плоскостей и зон пересечения границ этих плоскостей.

При высоте неутолщенной ребровой поверхности H₁ и H₂ в пределах более 3000 мм обусловлено отсутствием технической целесообразности применения данной высоты рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в связи с невозможностью транспортирования металла по внутреннему пространству впускного патрубка 4 и циркуляции металла в вакуум-камере в целом.

Значения неутолщенной ребровой поверхности 16 под углом α к неутолщенному основанию 14 менее 1° и более 179° обусловлено отсутствием технической и экономической целесообразности и получения технического результата.

Значения утолщенной ребровой поверхности 17 под углом b к утолщенному основанию 16 менее 1° и более 179° обусловлено отсутствием технической и экономической целесообразности и получения технического результата.

Значение радиальной плоскости с радиусом R менее 1 мм обусловлено отсутствием технической целесообразности.

Значение радиальной плоскости с радиусом R более 1 мм позволяет оптимизировать дизайн рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 и тем самым снизить удельный расход огнеупоров при увеличении стойкости футеровки вакуум-камеры.

Сущность предложенной футеровки сталеразливочного ковша поясняется чертежами, на котором:

Фиг. 1 - компоновочная блок-схема футеровки нижней части вакуумкамеры, (известная);

Фиг. 2 - впускной патрубок 4 (разрез) используемая схема футеровки впускного патрубка 4;

Фиг. 3 - впускной патрубок 4 (разрез) патентуемая схема футеровки впускного патрубка 4;

Фиг. 4 - расположение газоподводящего канала в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, выполненного из огнеупорных изделий, имеющих форму колец;

Фиг. 5 - Утолщенная часть футеровки рабочего слоя впускного патрубка 4 с образованием грани утолщения в виде прямой линии;

Фиг. 6 - Утолщенная часть футеровки рабочего слоя впускного патрубка 4 с ребровыми поверхностями, находящимися под углом;

Фиг. 7 - Утолщенная часть футеровки рабочего слоя впускного патрубка 4 с образованием грани утолщения в виде радиальной дуги.

Описание ссылочных позиционных номеров:

1 нижняя часть вакуум-камеры;

2 цилиндрическая часть сосуда вакуум-камеры;

3 подина;

4 впускной патрубок;

5 сливной патрубок;

6 газоподводящие продувочные трубки системы коллекторов;

7 рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка;

8 рабочий слой огнеупорной футеровки сливного патрубка;

9 наружный рабочий слой огнеупорной футеровки патрубков (для впускного и сливного патрубка);

10 металлическая конструкция патрубков;

11 металлический корпус вакуум-камеры;

12 точка стыковки металлического корпуса вакуум-камеры 11 и металлической конструкции 10;

13 газоподводящий канал;

14 основание;

15 основание;

16 ребровая поверхность;

17 ребровая поверхность;

18 нижняя точка ребровой поверхности 16;

19 верхняя точка ребровой поверхности 17;

20 прямая грань утолщения;

21 радиальная грань утолщения;

S₁ - толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7;

S₂ - увеличенная толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону;

K₁ - коэффициент толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в интервале от 1,05 до 1,40;

D₁ - диаметр внутреннего пространства металлоконструкций впускного патрубка 4 вакуум-камеры;

D₂ - диаметр внутреннего пространства металлической конструкции патрубков 10 вакуум-камеры;

P - диаметральное расстояние от газоподводящего канала 13;

Q - расстояние от центра газоподводящих каналов до торцов впускного патрубка 4 и сливного патрубка 5 со стороны погружения в металл;

H₁ - высота ребровой поверхности;

H₂ - высота ребровой поверхности;

α - угол между основанием 14 и неутолщенной ребровой поверхностью 16;

β - угол между основанием 15 и ребровой поверхностью 17.

На Фиг. 3 представлена предполагаемая футеровка впускного патрубка 4.

На Фиг.5, Фиг. 6 и Фиг.7 приведены различные варианты выполнения участка утолщенной части футеровки рабочего слоя впускного патрубка 4, который контактирует с жидким металлом с внутренней стороны рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 и с огнеупорным бетоном с наружной стороны, различной геометрией наружной боковой поверхности, например, с образованием грани утолщения в виде прямой линии (Фиг.5), с ребровыми поверхностями, находящимися под углом α и b (Фиг.6), с дугообразной боковой поверхностью ( Фиг.7).

Нижняя часть вакуум-камеры 1 на Фиг. 1 имеет цилиндрическую часть сосуда вакуум-камеры 2 и подину 3, погружные впускной патрубок 4 и сливной патрубок 5, при этом металлическая конструкция патрубков 10 соединяется с металлическим корпусом вакуум-камеры 11 в точке стыковки 12 металлического корпуса вакуум-камеры 11 и металлической конструкции патрубков 10. Рабочий слой огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 не имеет изменений, а рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 имеет увеличенную толщину. Рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 имеет газоподводящие каналы 13, в которых располагаются газоподводящие продувочные трубки системы коллекторов 6. Газоподводящие продувочные трубки системы коллекторов 6 выполнены из жаропрочной стали. Количество газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 составляет от 2 до 50 штук. Рабочий слой огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 имеет основание 15 (утолщенное) и основание 14 (неутолщенное), а также ребровую поверхность 17 и ребровую поверхность 16, где в верхней точке ребровой поверхности 17 и нижней точке 18 ребровой поверхности 16 образуют прямую грань утолщения 20 или радиальную грань утолщения 21.

Вакуум-камера с погружными патрубками опробована в условиях конвертерного цеха № 1 АО «ЕВРАЗ Нижнетагильского металлургического комбината». Стойкость комплекта такой футеровки является не менее, чем на 5 % выше стойкости футеровки прототипа.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Осуществление изобретения.

Пример: футеровка нижней части вакуум-камеры 1 осуществляется в два этапа. Сначала производится сборка погружных впускного патрубка 4 и сливного патрубка 5, а далее монтаж патрубков непосредственно к вакуум-камере. Изначально сборка погружных патрубков осуществляется в перевернутом виде. Рабочий слоя футеровки впускного патрубка 7 и рабочий слоя футеровки сливного патрубка 8 устанавливаются на монтажной плите. В газоподводящие каналы 13 рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 вводятся газоподводящие продувочные трубки системы коллекторов 6. Снаружи рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 и рабочего слоя огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 устанавливаются металлической конструкции патрубков 10. Образовавшийся кольцевой зазор между рабочим слоем огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочим слоем огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 и металлической конструкцией патрубков 10 заполняют огнеупорным бетоном, выдерживают до твердого состояния бетона. Далее устанавливают опалубку на монтажную плиту вокруг металлоконструкции патрубков 10, получившийся зазор заполняется огнеупорным бетоном, формируется наружный рабочий слой огнеупорной футеровки патрубков 9, после этого производится сушка футеровки. На втором этапе производится монтаж погружных патрубков к вакуум-камере. Металлическая конструкция патрубков 10 соединяются при помощи электродуговой сварки к металлическому корпусу вакуум-камеры 11 в точке стыковки 12 металлического корпуса вакуум-камеры 11 и металлоконструкций патрубков 10. Далее производится заполнение зазоров между рабочим слоем огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, рабочим слоем огнеупорной футеровки сливного патрубка 8 и металлическим корпусом вакуум-камеры набивной массой. Подина 3 вакуум-камеры выравнивается с применением набивной массы. Далее производится монтаж огнеупорной футеровки цилиндрической части сосуда вакуум-камеры 2.

Источники информации

[1] Патент RU 96 574 U1 «Патрубок погружной для вакууматора», МПК C21C 7/10, опубл. 10.08.2010.

[2] Патент RU 2 736 127 C1 «Патрубок погружной для циркуляционного вакууматора», МПК C21C 7/10, опубл. 11.11.2020.

[3] Патент 2 557 046 C2 «Патрубок погружной для вакууматора», МПК C21C 7/10, опубл. 20.07.2015.

1. Вакуум-камера с погружными патрубками, содержащая футерованный рабочим слоем огнеупорной футеровки 7 впускной патрубок 4 и футерованный рабочим слоем огнеупорной футеровки 8 сливной патрубок 5, имеющие форму колец, наружный рабочий слой огнеупорной футеровки патрубков 9, при этом рабочий слой огнеупорной футеровки 7 впускного патрубка 4 выполнен в виде нескольких рядов и имеет газоподводящие каналы 13 для установки газоподводящих продувочных трубок системы коллекторов 6, отличающаяся тем, что толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 определяют по формуле:

где:

S₁ - толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7;

S₂ - толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону;

K₁ - коэффициент толщины рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в интервале от 1,05 до 1,40;

диаметр внутреннего пространства впускного патрубка 4 определяют по формуле:

где:

D₂ - диаметр внутреннего пространства металлоконструкций патрубков 10 вакуум-камеры;

D₁ - диаметр внутреннего пространства металлоконструкций патрубков 10 вакуум-камеры;

при этом толщина рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 в наружную сторону S₂ составляет 0,5÷500 мм, а газоподводящие каналы 13 расположены на расстоянии Q, величина которого определяется длиной отрезка от центра газоподводящего канала 13 или центра продувочной трубки 6 до торцевой поверхности рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 со стороны погружения в металл и составляет 50÷2000 мм.

2. Вакуум-камера по п.1, отличающаяся тем, что количество газоподводящих каналов 13 в рабочем слое огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 составляет от 2 до 50 штук.

3. Вакуум-камера по п.1, отличающаяся тем, что газоподводящие каналы 13 расположены в одной плоскости.

4. Вакуум-камера по п.1, отличающаяся тем, что газоподводящие каналы 13 расположены в разных плоскостях.

5. Вакуум-камера по п.1, отличающаяся тем, что зона рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7, имеющая в основании 14 толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (S₁) и в основании 15 толщину рабочего слоя огнеупорной футеровки впускного патрубка 7 (S₂), величины которых находятся в соотношении по формуле (1), имеющая ребровую поверхность 16, расположенную перпендикулярно к основанию 14, c высотой ребровой поверхности H₁, находящейся в пределах от 0,5 до 3000 мм, и ребровую поверхность 17, расположенную перпендикулярно к основанию 15, c высотой ребровой поверхности H₂, находящейся в пределах от 0,5 до 3000 мм, при этом нижняя точка 18 ребровой поверхности 16 соединена с верхней точкой 19 ребровой поверхности 17 с образованием прямой грани утолщения 20 в виде линии, образующей плоскость.

6. Вакуум-камера по п.5, отличающаяся тем, что ребровая поверхность 16 расположена под углом α к основанию 14, составляющим от 1° до 179°, и ребровая поверхность 17 расположена под углом b к основанию 15, составляющим от 1° до 179°.

7. Вакуум-камера по п.5, отличающаяся тем, что нижняя точка 18 ребровой поверхности 16 соединена с верхней точкой 19 ребровой поверхности 17 через радиальную грань 21 в виде дуги, образующей радиальную плоскость, с радиусом R, длина которого составляет не менее 1 мм.