ЧУГУНОВОЗНЫЙ КОВШ Российский патент 1994 года по МПК B22D41/00 

Изобретение относится к металлургии и предназначено для перевозки, обработки и разливки жидкого чугуна в доменных и сталеплавильных цехах.

Известен чугуновозный ковш, содержащий корпус с огнеупорной футеровкой и открытую горловину со сливными носками.

Недостаток ковша состоит в том, что через открытую горловину расплав и футеровка излучают в атмосферу тепло в соответствии с разностью четвертых степеней их температуры, охлаждаются со скоростью 0,5-1,0^оС/мин и обусловливают повышенный расход кокса на выплавку чугуна, перегрев чугуна над температурой ликвидуса более чем на 300^оС за счет снижения производительности печей и высокий удельный расход жидкого чугуна на выплавку стали.

Наиболее близким техническим решением является чугуновозный ковш, который содержит корпус с огнеупорной футеровкой, горловину со сливными носками и съемной крышкой с вырезами для слива чугуна. В этом ковше уменьшается площадь зеркала расплавов, излучающая тепло в атмосферу, и снижается скорость их охлаждения.

Однако и такая конструкция ковша не лишена недостатков.

Ковши с крышками, имеющие малые размеры вырезов, во время выпуска плавки заливаются чугуном и выходят из строя и потому используются только для слива чугуна. Большие размеры вырезов не существенно уменьшают потери физического тепла жидкого чугуна.

Перед приемом металла крышку с вырезами малых размеров снимают с ковша, а после наполнения ковша снова ставят на ковш. Установка крышки на ковш задерживает доставку чугуна сталеплавильщикам, что увеличивает теплопотери, длительность кругооборота ковшей и их количество в цехе.

Для укладки снятых крышек требуются оборудованные производственные площади, которых нет в действующих плавильных цехах.

Снятые с ковша крышки быстро охлаждаются, а холодные крышки не устраняют образование корки расплавов на зеркале чугуна и его потери в виде скрапа.

От толчков и ударов, неизбежных при снятии и установке крышки с большой площадью футеровки, последняя выпадает, а использование крышки без футеровки не эффективно.

В силу указанных технических недостатков ковши с известной конструкцией крышки не нашли применения в плавильных цехах и потому их теоретические преимущества остаются не реализованными на практике.

Цель изобретения - уменьшение затрат теплоносителей на выплавку чугуна и улучшение его качества, а также снижение расхода жидкого чугуна на выплавку стали без снижения производительности доменных печей и сталеплавильных агрегатов за счет использования теплосберегающей конструкции ковшей с основной футеровкой.

Поставленная цель достигается тем, что в известном чугуновозном ковше, содержащем корпус с огнеупорной футеровкой, горловину со сливными носками и крышку с отверстиями для слива чугуна, крышка выполнена двухъярусной, при этом нижний ярус выполнен стационарным, состоящим из двух расположенных слева и справа от сливных носков сегментов с элементами их крепления к горловине, которые образуют овальное отверстие для налива и слива чугуна на ту и другую сторону длиной, соответствующей расстоянию между внешними окончаниями сливных носков и шириной, равной 20-65% ее длины, по краям которой сверху к сегментам прикреплены Г-образные направляющие балки, рядом с которыми прикреплены регуляторы длины овального отверстия, а верхний ярус, закрывающий овальное отверстие между сегментами, выполнен в виде прямоугольной переносной плиты с длиной, составляющей 75-100%, и шириной 105-115% длины и ширины овального отверстия, снабжен серьгой для крюка грузоподъемного механизма, прикрепленными к длинным сторонам плиты перевернутыми Г-образными ползунами, захватывающими Г-образные направляющие балки и удерживающими плиту верхнего яруса на ковше с открытым овальным отверстием и по углам расположенными и шарнирно прикрепленными конечниками, взаимодействующими с регуляторами длины овального отверстия.

Другое отличие ковша состоит в том, что для уменьшения теплопроводности и надежности двухъярусной крышки сегменты нижнего яруса выполнены с огнеупорной футеровкой, а плита верхнего яруса изготовлена пустотелой коробчатого типа из жаростойкой стали.

Третье отличие ковша заключается в том, что для поддержки плиты верхнего яруса на ковше с максимально открытым овальным отверстием к горловине шарнирно прикреплены снабженные защелками и направленные в сторону сливных носков поворотные консольные балки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый чугуновозный ковш с предложенными отличиями не известен современному уровню техники и потому соответствует критерию изобретения "новизна".

Из сравнения предложенной конструкции ковша с другими конструкциями чугуновозных ковшей видно, что рассматриваемое техническое решение явным образом не следует из современного уровня техники и потому оно соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Чугуновозный ковш данной конструкции простой и дешевый в изготовлении, удобный и надежный в эксплуатации и гарантирует достижение поставленной цели изобретения. Отмеченные достоинства обеспечат широкое применение ковша в плавильных цехах и потому предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "промышленное применение".

На фиг.1 изображен ковш с открытым овальным отверстием для налива чугуна; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - габариты и схема крепления сегментов нижнего яруса к горловине и плиты верхнего яруса к сегментам нижнего яруса.

Ковш содержит корпус 1 с монолитной комбинированной или кирпичной основной или кислой футеровкой 2, горловину 3 со сливными носками 4 и 5, сегменты 6 и 7 с элементами их крепления 8 к горловине 3. Сегменты 6 и 7 составляют нижний стационарный ярус крышки и, располагаясь слева и справа от сливных носков 4 и 5, образуют овальное отверстие 9 для налива и слива чугуна со стороны носка 4 и его слива через носок 5 или наоборот, а также для налива и слива чугуна только со стороны и на сторону носка 4 или 5.

Длина отверстия 9 равна расстоянию между внешними окончаниями носков 4 и 5, а ее ширина составляет 20-65% ее же длины. По краям отверстия 9 к сегментам 6 и 7 прикреплены Г-образные направляющие балки 10, а рядом с ними к сегментам 6 и 7 прикреплены регуляторы 11 длины отверстия 9. В зависимости от условий работы цеха и вместимости ковшей на сегментах 6 и 7 закрепляют такое количество регуляторов 11, которое обеспечивает такую длину отверстия 9, которая обеспечивает минимальные потери тепла чугуном и сохранность деталей крышки во время налива и слива чугуна и осмотра горячей футеровки 2. Для снижения теплопотерь сегменты 6 и 7 футеруют.

Брызги чугуна, образующиеся во время наполнения ковша на футеровке сегментов 6 и 7 с уменьшенной в три раза площадью, формируют гарнисаж, повышающий стойкость футеровки и эффективность крышки.

Верхний ярус крышки выполнен переносным в виде прямоугольной плиты 12. Плита 12 закрывает отверстие 9 и открывает его только на время налива и слива чугуна и осмотра футеровки 2. Плита 12 может выполняться пустотелой коробчатого типа из жаростойкого металла без футеровки. Длина плиты 12 верхнего яруса составляет 75-100% длины и 105-115% ширины отверстия 9. Плита 12 снабжена серьгой 13 для крюка грузоподъемного механизма и ее переноски в сторону 4 и 5 сливного носка. К длинным сторонам плиты 12 прикреплены перевернутые Г-оразные ползуны 14, своими полками захватывающие полки балок 10 и поддерживающие плиту 12 на ковше с открытым отверстием 9. По углам плиты 12 шарнирно прикреплены конечники 15. В нерабочем положении конечники 15 лежат сверху плиты 12, а для перевода их в рабочее положение их откидывают на сегмент 6 и 7. Упираясь в регуляторы 11 со стороны 4 или 5 сливного носка, конечники 15 фиксируют оптимальную длину отверстия 9 на наклоняемом ковше во время слива чугуна или осмотра футеровки 2. Для поддержания плиты 12 на ковше с открытым отверстием 9 к горловине 3 шарнирно прикреплены поворотные консольные балки 16, в нерабочем положении удерживаемые защелками 17, а в рабочем положении повернутые в сторону носков 4 и 5.

П р и м е р 1. На ковш с прокаленной футеровкой 2 прикреплением 8 поочередно закрепляют сегменты 6 и 7 нижнего яруса крышки и плитой 12 с лежащими сверху конечниками 15 закрывают отверстие 9 так, чтобы полки ползунов 14 оказались под полками балок 10, и ковш с горячей футеровкой 2 ставят под печь. Перед разделкой летки отверстие 9 перестановкой плиты 12 открывают на 50-65% ее длины. Когда струя чугуна сформируется, перемещением плиты 12 уменьшают длину отверстия 9 до оптимального размера. Сразу же после наполнения ковша плитой 12 закрывают отверстие 9 и ковш - термос отправляют потребителю чугуна.

П р и м е р 2. Опытами установлено, что скорость охлаждения чугуна и футеровки 2 в ковше, закрытом крышкой, в 1,7-1,8 раза ниже, чем в ковше с открытой горловиной 3. Поэтому перед сливом чугуна у потребителя корка на его поверхности отсутствует и через полукруглое отверстие 18, образованное сливными носками 4 и 5, сегментами 6 и 7 и плитой 12 сначала свободно сливается шлак, а затем чугун. Если носки 4 и 5 оказываются заросшими настылями расплавов для ускорения их слива, плиту 12 перемещают так, чтобы из овального отверстия 9 образовалось полуовальное отверстие 9 длиной 0,5-10% его максимальной длины. При этом конечники 15, расположенные у сливного носка, через который будет сливаться чугун, переворачивают и они ложатся на сегменты 6 и 7 и упираются в регуляторы 11. Часть плиты 12, выступающая за пределы носка 4 и 5, не должна задевать за траверсу 19 крана и препятствовать переворачиванию ковша вверх дном. Для принудительного скачивания шлака длину полуовального отверстия 9 можно увеличивать до 50-75% длины овального отверстия 9. После окончания скачивания шлака отверстие 9 необходимо закрыть до минимальных размеров. При наклоне и переворачивании ковша вверх дном крепления 8 удерживают на ковше сегменты 6 и 7, которые удерживают в ковше монолитную футеровку 2, полки балок 10, зацепленные за полки ползунов 14 и конечники 15, упирающиеся в регуляторы 11, надежно удерживают на ковше плиту 12. После слива чугуна при различных углах наклоны ковша, висящего на кране, через открытое полуовальное отверстие 9 осматривают футеровку 2, ставят ковш на лафет, полностью закрывают отверстие 9 и отправляют его доменщикам. Для предотвращения перемещения плиты 12 на стыках рельс конечники 15 опускают на сегменты 6 и 7, где они упираются в регуляторы 11.

П р и м е р 3. Для более тщательного осмотра футеровки 2 плиту 12 перемещают так, чтобы открытой оказалось до 75% длины отверстия 9. Плиту 12 фиксируют конечники 15 и регуляторы 11. Если траверса 19 крана будет захватывать цапфы 20 со стороны носка 5, то плиту 12 перемещают на сторону носка 4 и наоборот. В висячем положении плиту 12 удерживают полки балок 10 и ползунов 14, регуляторы 11 и упирающиеся в них конечники 15. После осмотра футеровки 2 ковш с хорошей футеровкой 2 ставят под печь, а с ковша с плохой футеровкой снимают плиту 12 и сегменты 6 и 7 и ставят их на другой ковш.

П р и м е р 4. На разливочной машине у ковша открывают защелки 17, балки 16 поворачивают в сторону носка 4 или 5, плиту 12 ставят на балки 16. После охлаждения чугуна до оптимальной температуры перестановкой плиты 12 закрывают отверстие 9 и сливают чугун через отверстие 18.

Во время слива чугуна, перевозки ковша к печи и ожидания выпуска плавки остывшая плита 12 подогревается и предотвращает образование корки на поверхности чугуна.

П р и м е р 5. На установке для внепечной обработки чугуна перемещением плиты 12 в сторону 4 или 5 носка открывают отверстие 9, опускают фурму, продувают чугун реагентами, затем фурму поднимают, плитой 12 закрывают отверстие 9 и отправляют чугун сталеплавильщикам или на разливочную машину.

Размеры отверстия 9 обеспечивают заполнение ковша чугуном и его слив без повреждения плиты 12 и сегментов 6 и 7. В авариях обычно повреждается одна или две детали крышки: только плита или только сегмент; плита и сегмент; два сегмента. Поврежденные детали заменяют запасными, а затем ремонтируют и поэтому срок службы деталей крышки составляет больше года. Пустотелая плита 12 pаботает без резких колебаний температуры, обусловливающих ее деформацию, и поэтому она также имеет высокий срок службы.

Результат от снижения скорости охлажедния чугуна в ковше с крышкой в 1,7-1,8 раза складывается из следующего:
Чугун можно выпускать с меньшим перегревом над температурой ликвидус и за счет этого снизить расход кокса и других теплоносителей на выплавку чугуна без снижения производительности печей или, не снижая расхода кокса, повысить производительность печей.

Увеличить длительность внепечной обработки чугуна и использовать основную футеровку ковшей, что обеспечит улучшение качества чугуна.

На мариупольском меткомбинате им. Ильича за 3 ч пребывания в 140 т ковшах температура чугуна в среднем снижается с 1450 до 1280^оС или на 170^оС. При работе с крышкой она будет снижаться на 100^оС и сталеплавильщикам чугун будет поступать с температурой 1350^оС. 1 т чугуна с температурой 1280^оС вносит в сталеплавильный агрегат 1766 гДж физического и химического тепла. При температуре 1350^оС такое же количество тепла внесут 972 кг чугуна или на 28 кг меньше.

Крышка, закрывающая горловину ковша, устраняет возможность выплесков чугуна и тем самым создает более безопасные условия труда в плавильных цехах.

Сущность изобретения: крышка чугуновозного ковша выполнена двухярусной, нижний ярус выполнен из двух сегментов, размещенных на горловине симметрично относительно ее центра с образованием отверстия для слива чугуна и закрепленных на горловине посредством элементов крепления, сегменты выполнены с Г-образными направляющими, закрепленными на верхних плоскостях сегментов вдоль продольных сторон отверстия, и регуляторами длины отверстия, закрепленными у сливных носков вдоль продольных сторон отверстия, при этом ширина отверстия равна 20 - 65% его длины, соответствующей расстоянию между внешними кромками сливных носков, верхний ярус выполнен в виде прямоугольной плиты длиной и шириной, равными соответственно 75 - 100% и 105 - 115% длины и ширины отверстия нижнего яруса крышки, при этом плита выполнена с концевыми ограничителями и ползунами и установлена с возможностью перемещения по направляющим нижнего яруса, причем концевые ограничители шарнирно закреплены по углам плиты с возможностью их взаимодействия с регуляторами длины отверстия, а ползуны выполнены в виде перевернутого Г-образного профиля и закреплены на нижней плоскости плиты вдоль ее продольных сторон. Сегменты нижнего яруса крышки могут быть выполнены футерованными, а плита верхнего яруса - пустотелой коробчатого типа из жаростойкой стали. Для поддержания верхнего яруса крышки ковш снабжен поворотными консольными балками, шарнирно закрепленными на горловине со стороны сливных носков, а балки выполнены с защелками. 2 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. ЧУГУНОВОЗНЫЙ КОВШ, содержащий корпус с огнеупорной футеровкой, горловину со сливными носками, крышку с отверстиями для слива чугуна, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затрат энергоносителей на выплавку чугуна и улучшения качества чугуна и снижения его расхода за счет использования теплосберегающей конструкции ковша с основной футеровкой, крышка выполнена двухъярусной, нижний ярус выполнен из двух сегментов, размещенных на горловине симметрично относительно ее центра с образованием отверстия для влива чугуна и закрепленных на горловине посредством элементов крепления, сегменты выполнены с Г-образными направляющими и регуляторами длины отверстия, при этом ширина отверстия равна 20 - 65% его длины и соответствующей расстоянию между внешними кромками сливных носков, направляющие закреплены на верхних плоскостях сегментов вдоль продольных сторон отверстия, а регуляторы длины отверстия закреплены у сливных носков вдоль продольных сторон отверстия, верхний ярус выполнен в виде прямоугольной плиты длиной и шириной, равными соответственно 75 - 100% и 105 - 115% длины и ширины отверстия нижнего яруса крышки, плита выполнена с концевыми ограничителями и ползунами и установлена с возможностью перемещения по направляющим нижнего яруса, причем концевые ограничители шарнирно закреплены по углам плиты с возможностью их взаимодействия с регуляторами длины отверстия, а ползуны выполнены в виде перевернутого Г-образного профиля и закреплены на нижней плоскости плиты вдоль ее продольных сторон. 2. Ковш по п.1, отличающийся тем, что сегменты нижнего яруса крышки выполнены футерованными, а плита верхнего яруса выполнена пустотелой коробчатого типа из жаростойкой стали. 3. Ковш по п.1, отличающийся тем, что для поддержания верхнего яруса крышки он снабжен поворотными консольными балками, шарнирно закрепленным на горловине со стороны сливных носков, при этом бальи выполнены с защелками.