ОПРОКИДЫВАЮЩИЙСЯ КОНВЕРТЕР Российский патент 1997 года по МПК C21C5/50 C21C5/42 

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к конструкциям конверторов.

Известен опрокидывающийся конвертор, в котором опора емкости на окружающее его несущее кольцо осуществляется с помощью приводного рычага, выполненного, по меньшей мере, частично в виде так называемого "трехзвенного рычага", причем под трехзвенным рычагом понимается такой рычаг, который шарнирно прикреплен либо на емкости конвертора, либо на несущем кольце одним концом с помощью двух сферических опор, расположенных на расстоянии друг от друга, а другим концом на несущем кольце или емкости конвертора с помощью единственной сферической опоры.

Вследствие этого выполнения рычагов из-за неизбежных деформаций емкости конвертора возникают непредсказуемые и не поддающиеся расчету силы, которые приводят не только к растяжению или сжатию рычагов, но и к их прогибу. Место приложения сил как к несущему кольцу, так и к емкости конвертора нельзя точно определить, вследствие чего могут возникнуть недопустимо высокие нагрузки на рычаги.

Кроме того, вследствие расположения известных рычагов как на верхней, так и на нижней стороне несущего кольца, рычаги, расположенные на верхней стороне несущего кольца, подвержены высоким термическим нагрузкам. Другие трудности связаны с выбросами шлака или его высокой пенистостью. Поэтому в известных конструкциях необходимо экранировать рычаги, расположенные на верхней стороне несущего кольца, что однако затрудняет их контроль и обслуживание. Кроме того, при расположении рычагов на верхней стороне несущего кольца создаются трудности при конструктивном оформлении средств защиты от шлака.

Технический результат заключается в исключении этих недостатков и сложностей, причем задачей изобретения является создание опрокидывающегося конвертора вышеуказанного типа, в котором прилагаемые усилия точно определены как в отношении несущего кольца, так и емкости конвертора, в особенности тогда, когда они вызывают деформацию емкости конвертора и несущего кольца или приводят к термическим расширениям последних. Определение параметров рычагов, как элементов, передающих усилия между емкостью конвертора и несущим кольцом, должно осуществляться очень просто, рычаги должны передавать усилия только в одном направлении, а именно в направлении движения опрокидывания конвертора. Помимо этого элементы, воспринимающие усилия, должны быть защищены от тяжелых условий работы в металлургическом цехе без применения особых конструктивных мероприятий.

Согласно изобретению, эта задача решается за счет того, что каждый рычаг выполнен в виде качательного стержня, шарнирно закрепленного одним концом на несущем кольце, а другим на емкости конвертора с помощью сферической опоры, причем качательный стержень при вертикально расположенной емкости конвертора размещается исключительно на нижней стороне несущего кольца.

Статически точно определенное положение емкости конвертора на несущем кольце отличается тем, что предусмотрено, по меньшей мере шесть качательных стержней.

При определенных обстоятельствах может быть предпочтительным иметь, по меньшей мере, семь качательных стержней для того, чтобы закрепить емкость конвертора на несущем кольце. За счет этого возникает односторонне-статическая неопределенность опорной системы, которая однако имеет преимущество в том, что при полном выходе из строя опорного элемента опорные усилия все еще надежно могут передаваться во всех положениях при опрокидывании.

Предпочтительно в зоне каждой несущей цапфы, приблизительно, параллельно к плоскости, образованной несущим кольцом, и приблизительно перпендикулярно к оси опрокидывания емкости конвертора, образованной несущими цапфами, имеются качательные стержни, за счет чего усилия, возникающие в наклонном положении конвертора, передаются по возможности непосредственно на несущие цапфы, а несущее кольцо остается в значительной степени разгруженным.

При этом целесообразно расположить качательные стержни в зоне несущих цапф в окружном направлении емкости конвертора друг напротив друга, причем центры сферических опор этих качательных стержней, расположенных на емкости конвертора, лежат в плоскости, образованной осью опрокидывания, образованной несущими цапфами и продольной осью емкости конвертора.

Усилия привода и поворота в направлении оси опрокидывания должны восприниматься, предпочтительно, приблизительно посередине обеих несущих цапф с помощью расположенного приблизительного параллельно плоскости несущего кольца качательного стержня, причем центр сферической опоры этого качательного стержня, расположенной на емкости конвертора, лежит в средней плоскости, проходящей перпендикулярно к оси опрокидывания емкости конвертора или рядом с нею.

При вертикально расположенном конверторе усилия от емкости конвертора целесообразно передавать на несущее кольцо с помощью других качательных стержней, расположенных, приблизительно, параллельно продольной оси емкости конвертора.

Для того, чтобы подводить усилия как можно ближе к несущим цапфам, является предпочтительным при установке семи качательных стержней располагать их приблизительно параллельно продольной оси емкости конвертора как можно ближе к несущим цапфам, предпочтительно в диапазоне углов от 25 до 45^oC.

При установке шести качательных стержней целесообразно расположить один из них, проходящий приблизительно параллельно оси емкости конвертора, приблизительно, посередине между несущими цапфами, т.е. в плоскости, проходящей перпендикулярно оси опрокидывания, через продольную ось емкости конвертора, а два других качательных стержня целесообразно расположить как можно ближе к несущим цапфам, предпочтительно в диапазоне углов от 20 до 45^o.

Предпочтительная форма выполнения отличается тем, что через опоры качательных стержней проходят пальцы, причем каждый палец опирается по обе стороны качательного стержня через опорные накладки на емкость конвертора или несущее кольцо, причем опорные накладки, предпочтительно, привариваются к емкости конвертора, а с несущим кольцом соединяются, предпочтительно, с помощью винтового соединения.

При этом для обеспечения демпфирующего эффекта и для предотвращения экстремальных пиковых нагрузок является предпочтительным выполнить винтовое соединение в виде податливого винтового соединения, причем является целесообразным, если податливые винты проходят по всей высоте податливого кольца.

Если предусматривается охлаждение несущего кольца, то является предпочтительным устанавливать податливые винты во втулках, расположенных в плоскости несущего кольца, уплотненных относительно нее.

Является также предпочтительным установить пальцы в сферических опорных накладках.

На фиг. 1 показан конвертор, вид спереди; на фиг. 2 то же, вид снизу; на фиг. 3 вид в направлении стрелки III по фиг. 1, частично в разрезе; на фиг. 4, 5 и 6 другая форма выполнения в аналогичном фиг. 3 изображении.

Позицией 1 обозначена емкость конвертора, окруженная замкнутым несущим кольцом 2, имеющим коробчатую форму. Несущее кольцо 2 установлено с возможностью опрокидывания в непоказанных на чертежах опорах с помощью двух диаметрально расположенных по одной оси несущих цапф 3, 4. По меньшей мере, одна из цапф 3, 4 соединена с приводом опрокидывания.

Для крепления емкости 1 конвертора на несущем кольце 2 служат качательные стержни 5,6,7, расположенные при вертикально установленном конверторе исключительно на нижней стороне несущего кольца 2. Каждый из качательных стержней 5,6,7 своим концом 8 соединен шарнирно во всех направлениях через сферическую опору 9 с несущим кольцом 2, а другим своим концом 10 точно так же через сферическую опору 9 шарнирно соединен с емкостью 1 конвертора. Каждая из опор 9 имеет палец 11, проходящий через один из качательных стержней 5, 6, 7, причем палец 11 опирается на качательные стержни 5,6,7 через опору 9.

Оба конца 12, выступающие по бокам опоры 9, закреплены в опорных проушинах 13, которые имеются на несущем кольце 2 и на емкости 1 конвертора, предпочтительно, также с помощью сферической опоры 14.

Опорные проушины 13 емкости 1 конвертора, предпочтительно привариваются к нему, в то время как опорные проушины 13 несущего кольца 2 соединены с ним, предпочтительно, с помощью винтового соединения 15, в частности с помощью податливых винтов, причем податливые винты 16 проходят через плоскости несущего кольца 2 до его наружной стороны. Внутри несущего кольца каждый податливый винт 16 окружен втулкой 17 и проходит через эту втулку, которая одновременно служит для уплотнения относительно охлаждающего средства циркулирующего внутри несущего кольца 2. Концы 18 податливых винтов 16, расположенные напротив опорных накладок 13, опираются на верхний поясок 19 несущего кольца 2.

Согласно форме выполнения, показанной на фиг. 1 3, предусматривается семь качательных стержней 5,6,7. Хотя при этом система является статически неопределенной, но эта резервность поддержки имеет преимущество, заключающееся в том, что при полном отказе одного опорного элемента /качательных стержней 5,6,7/ прикладываемые усилия во всех положениях опрокидывания могут передаваться более надежно. Другим преимуществом является то, что емкость конвертора деформируется, согласно практике, симметрично к оси загрузки /стороны выгрузки/. За счет простой статической неопределенности при расположении качательных стержней в соответствии с фиг. 1 3. При деформации емкости конвертора очень незначительными усилиями путем приложения нагрузки удается исключить имеющиеся в сферических опорах зазоры до минимальных /около 0,3 0,5 мм/.

Четыре качательных стержня 5 из всех семи качательных стержней 5,6,7 служат для восприятия сил от емкости 1 конвертора при его вертикальном положении, показанном на фиг. 1 3. Эти четыре качательных стержня 5 расположены, приблизительно, параллельно к продольной оси 20 емкости конвертора, причем их расположение вдоль периметра емкости 1 конвертора выбирается так, что они размещаются как можно ближе к несущим цапфам 3 и 4. Предпочтительно они располагаются в диапазоне углов между 25 и 45^o, причем угол α определяется на виде сверху, в частности, от оси опрокидывания 21, образованной несущими цапфами, а вершина угла находится в центре емкости 1 конвертора.

Два качательных стержня 6 из комплекта стержней 5,6,7 расположены таким образом, что они служат в первую очередь для восприятия сил, действующих от конвейера, опрокинутого на угол 90^o. Оба качательных стержня 6 расположены непосредственно под несущими цапфами 3, 4, продольные оси 6' качательных стержней проходят приблизительно в плоскости несущего кольца, т.е. при вертикально стоящем конверторе, приблизительно, горизонтально, и кроме того, приблизительно, под прямым углом к оси 21 опрокидывания емкости 1 конвертора и слегка наклонно к емкости 1 конвертора.

Моменты, возникающие вследствие того, что при наклонном положении конвертора центр тяжести конвертора не лежит на опорной линии обоих качательных стержней 6, воспринимаются первыми четырьмя качающимися стержнями 5.

И, наконец, предусмотрен еще один менее важный качательный стержень 7, служащий для восприятия сил привода и поворота конвертора, продольная оси 7' которого проходит, приблизительно, параллельно к плоскости, образованной несущим кольцом и приблизительно параллельно к оси опрокидывания 21 емкости 1 конвертора. Он находится приблизительно посередине между несущими цапфами 3, 4, причем сферическая опора 9 этого качательного стержня на емкости 1 конвертора расположена, приблизительно, рядом с плоскостью 22, проходящей перпендикулярно к оси 21 опрокидывания и через продольную ось 20 емкости.

Форма выполнения опрокидывающегося конвертора, представленная на фиг. 4 6, отличается тем, что крепление емкости 1 конвертора на несущем кольце 2 статически определено, так как предусматривается только шесть качательных стержней 5,6,7. При этом только три качательных стержня 5 проходят, приблизительно, параллельно продольной оси 20 емкости 1 конвертора, а один из качательных стержней 5 расположен посередине между несущими цапфами 3, 4, т. е. в плоскости 22, проходящей перпендикулярно к оси опрокидывания 21 и через продольную ось 2 емкости 1 конвертора. Два других качательных стержня 5, проходящих, приблизительно, параллельно к продольной оси 20 емкости 1 конвертора располагаются как можно ближе к несущим цапфам 3, 4. Как видно из фиг. 5, три качательных стержня 5, проходящих, приблизительно, параллельно к продольной оси 20 емкости 1 конвертора, распределены по окружности емкости 1 конвертора, приблизительно, равномерно.

С помощью конструкции согласно изобретению обеспечивается достижение следующих преимуществ:
точно определяемые силы между емкостью 1 конвертора и несущим кольцом 2 в каждом положении опрокидывания, так как статическая определенность /в особенности при трех качательных стержнях 5,6,7/ обеспечивает трехразмерную поддержку в сочетании с симметричной деформацией;
возможность свободного удлинения для практически всех деформаций емкости 1 конвертора и несущего кольца;
предотвращение удлинения за счет расположения сферических опор 9 в том числе и при плохом обслуживании, так как качательный стержень 5,6,7, который перемещается только своим одним концом 8, 10 испытывает противодействие смещению только в опорах 9 относительно скручивания;
точно определяется направление действия силы при подводе усилий к емкости 1 конвертора, которое не изменяется при опрокидывании. Поэтому качательные стержни 5,6,7 должны определяться только в направлении действия силы. В других известных системах установки нагрузка всегда определяется комбинацией горизонтальной и вертикальной нагрузок, которые изменяются при изменении угла опрокидывания;
зазор между емкостью 1 конвертора и несущим кольцом может быть снижен до разумного минимума, определяемого деформациями. Это может иметь решающее значение при перестройке существующих металлургических заводов, где уже задано место расположения и диаметр конвертора;
все элементы навешивания расположены в наиболее холодной зоне конвертора и хорошо защищены против выбросов шлака и пенистого шлака;
так как на верхней стороне несущего кольца не имеется конструктивных элементов, очень просто осуществляется конструктивное выполнение защиты от шлака на поверхности конвертора и на поверхности несущего кольца;
так как все элементы навешивания располагаются с одной стороны несущего кольца 2, такое устройство является более простым с точки зрения монтажа по сравнению с другими системами подвески, имеющими элементы на верхней и нижней стороне несущего кольца, так как в устройстве согласно изобретению несущее кольцо 2 может устанавливаться на емкость 1 конвертора сверху, исключая опасность повреждения элементов навешивания;
элементы навешивания перекрывают лишь сравнительно незначительную область зазора между емкостью 1 конвертора и несущим кольцом 2. За счет этого обеспечивается хорошая циркуляция воздуха при благоприятном эффекте охлаждения конвертора 1;
система навески требует лишь незначительных расходов на обслуживание, не нуждается в дополнительной регулировке и не чувствительна к недостаточности смазки;
за счет закрепления опорных проушин 13 на несущем кольце 2 с помощью длинных податливых винтов обеспечивается достаточно высокий демпфирующий эффект.

Изобретение не ограничивается представленными примерами выполнения и может быть изменено в различных направлениях. Это относиться к выполнению сферических опор, в которых не обязательно применять пальцы, проходящие через качательные стержни. Здесь также могут применяться другие конструктивные выполнения.

Кроме того, количество качательных стержней не обязательно ограничивается шестью или семью. Может иметься и больше качательных стержней, например, каждый качательный стержень 5 и 6 в форме выполнения, показанной на фиг. 4,5,6, может иметь дополнительный качательный стержень, служащий в качестве дополнительного предохранительного средства.

Использование изобретения: в области металлургии, преимущественно в конструкции конвертора. Сущность изобретения: опрокидывающийся конвертор содержит несущее кольцо, охватывающее с зазором емкость конвертора, которая опирается на несущее кольцо с помощью рычагов, каждый из которых выполнен в виде качательного стержня. Один конец каждого стержня соединен с несущим кольцом, а другой - шарнирно во всех направлениях соединен с емкостью конвертора, причем качательные стержни при вертикально установленной емкости конвертора расположены исключительно на нижней стороне несущего кольца. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Опрокидывающийся конвертер, содержащий несущее кольцо, охватывающее с зазором емкость конвертера, имеющее две диаметрально расположенные несущие цапфы, причем емкость конвертера закреплена на несущем кольце исключительно при помощи рычагов, каждый из которых одним своим концом соединен с несущим кольцом, а другим своим концом с помощью шарнирной во всех направлениях сферической опоры соединен с емкостью конвертера, отличающийся тем, что каждый рычаг выполнен в виде качательного стержня, при этом все качательные стержни при вертикально установленной емкости конвертера расположены исключительно на нижней стороне несущего кольца. 2. Конвертер по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено по меньшей мере шесть качательных стержней. 3. Конвертер по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено по меньшей мере семь качательных стержней. 4. Конвертер по пп.1 3, отличающийся тем, что в области каждой несущей цапфы предусмотрен качательный стержень, расположенный по меньшей мере параллельно к плоскости, образованной несущим кольцом, и по меньшей мере перпендикулярно к оси опрокидывания емкости конвертера, образованной несущими цапфами. 5. Конвертер по п.4, отличающийся тем, что качательные стержни в области несущих цапф противорасположены друг другу по окружности емкости конвертера, причем центры сферических опор этих качательных стержней, расположенных на емкости конвертера, лежат в плоскости, проходящей через ось опрокидывания, образованную несущими цапфами и продольной осью емкости конвертера. 6. Конвертер по пп.1 5, отличающийся тем, что по меньшей мере посередине между обеими несущими цапфами расположен качательный стержень, проходящий параллельно к плоскости несущего кольца, причем центр сферической опоры этого качательного стержня расположен на емкости конвертера в средней плоскости, расположенной перпендикулярно к оси опрокидывания емкости конвертера или рядом с нею. 7. Конвертер по пп. 4 и 6 или 5 и 6, отличающийся тем, что остальные качательные стержни расположены по меньшей мере параллельно к продольной оси емкости конвертера. 8. Конвертер по п.7, отличающийся тем, что при установке семи качательных стержней, качательные стержни, расположенные по меньшей мере параллельно продольной оси емкости конвертера, установлены по возможности как можно ближе к несущим цапфам, предпочтительно в диапазоне углов 25 45^o от оси опрокидывания. 9. Конвертер по п.7, отличающийся тем, что при установке шести качательных стержней, один из качательных стержней, установленный по меньшей мере параллельно к продольной оси емкости конвертера, расположен по меньшей мере посередине между несущими цапфами в плоскости, проходящей перпендикулярно к оси опрокидывания через продольную ось емкости конвертера, а другие два качательных стержня расположены как можно ближе к несущим цапфам, предпочтительно в диапазоне углов 25 45^o от оси опрокидывания. 10. Конвертер по пп.1 9, отличающийся тем, что сферические опоры качательных стержней снабжены проходящими через них пальцами, каждый из которых опирается по обе стороны качательного стержня через опорные проушины на емкость конвертера или на несущее кольцо предпочтительно через винтовое соединение. 11. Конвертер по п. 10, отличающийся тем, что винтовое соединение выполнено податливым. 12. Конвертер по п. 11, отличающийся тем, что винтовое соединение содержит податливые винты, установленные по всей высоте несущего кольца. 13. Конвертер по п.12, отличающийся тем, что податливые винты установлены во втулках, расположенных в полости несущего кольца, и уплотнены относительно этой полости. 14. Конвертер по п.10, отличающийся тем, что пальцы установлены в опорных проушинах сферически.