УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУИ МЕТАЛЛА Российский патент 2000 года по МПК B22D7/12 

Изобретение относится к металлургии и может использоваться для защиты струи жидкого металла от воздействия атмосферных газов при его разливке.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технологической сущности и достигаемому результату является "Устройство для защиты струи металла от воздействия атмосферных газов" по патенту РФ N 2002556 C 1 кл. B 22 D 7/12. Из описания к патенту следует, что устройство содержит основание, несущий рычаг с защитным стаканом, механизм наклона рычага в вертикальной плоскости, механизм возвратно-поступательного перемещения, содержащий подвижную каретку, смонтированную на платформе, снабженной направляющими, механизм вращения вокруг своей оси и механизм поворота рычага в горизонтальной плоскости, включающий вертикальную ось.

Недостатком известного технического решения является невозможность согласования совпадения направления центральной осевой линии несущего рычага, при условии ее параллельности направляющим платформы, с осью разливочного отверстия ковша. Этот недостаток особенно проявляется при разливке металла из ковша с крана, при которой разливочное отверстие может иметь различное местонахождение как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Для ориентации несущего рычага в направлении разливочного отверстия, его необходимо поворачивать вокруг вертикальной оси, при этом его центральная ось становится непараллельной направляющим платформы. Затем каретку с несущим рычагом перемещают по направляющим до совмещения осей огнеупорного стакана разливочного отверстия. При этом для сохранения согласования направления рычага и оси разливочного отверстия при перемещении каретки необходимо постоянно корректировать направление рычага, на что затрачиваются дополнительные усилия и время, что в конечном итоге приводит к увеличению вспомогательного времени на установку огнеупорного стакана и уменьшению производительности разливки металла.

Кроме того, при открывании и закрывании шиберного затвора защитный стакан перемещается вместе с ним, перемещая за собой и несущий рычаг с подвижной кареткой. При этом усилия, необходимые для перемещения подвижной каретки, воздействуют на зону контакта защитного стакана с шиберным затвором, вызывая разгерметизацию их стыка, подсос воздуха и снижение качества металла.

Задача, на решение которой направлено техническое решение - обеспечение возможности согласования совпадения направления центральной осевой линии несущего рычага, параллельной направляющим платформы, с осью разливочного отверстия ковша, а также снижение величины сдвигающих усилий в зоне контакта защитного стакана с шиберным затвором.

При этом достигается получение такого технического результата, как уменьшение вспомогательного времени на установку защитного стакана и увеличение производительности разливки металла, повышение герметичности стыка защитного стакана с шиберным затвором и повышение качества разливаемого металла.

Указанные недостатки исключаются тем, что в устройстве для защиты струи металла, содержащем основание, несущий рычаг с защитным стаканом, механизм наклона рычага в вертикальной плоскости, механизм возвратно-поступательного перемещения, содержащий подвижную каретку смонтированную на платформе, снабженной направляющими, механизм вращения вокруг своей оси и механизм поворота рычага в горизонтальной плоскости, включающий вертикальную ось, вертикальная ось жестко закреплена на основании, при этом платформа установлена с возможностью поворота относительно оси.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с известным техническим решением показывает, что заявляемое устройство отличается своим конструктивным выполнением, а именно тем, что вертикальная ось жестко закреплена на основании, при этом платформа установлена с возможностью поворота относительно оси.

Отсюда следует, что предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показал, что конструкции с вертикальной осью, жестко закрепленной на основании и платформой, установленной с возможностью поворота относительно оси, широко известны. Однако их введение в устройство для защиты струи металла, их расположение и взаимосвязь с другими элементами конструкции обеспечивает не только возможность согласования совпадения направления центральной осевой линии несущего рычага, параллельной направляющим платформы с осью разливочного отверстия, но также способствует уменьшению вспомогательного времени на установку защитного стакана и увеличению производительности разливки металла, повышению герметичности стыка защитного стакана с шиберным затвором и повышению качества разливаемого металла.

Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что по мнению авторов соответствует критерию изобретения "Изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.

На фиг.1 изображен общий вид устройства для защиты струи металла.

На фиг.2 изображен вид устройства сверху.

Устройство для защиты струи металла содержит основание 1, платформу 2, несущий рычаг 3 с защитным стаканом 4, механизм наклона рычага в вертикальной плоскости 5, подвижную каретку 6, механизм вращения рычага вокруг своей оси 7, механизм поворота рычага в горизонтальной плоскости, включающий вертикальную ось 8.

Подвижная каретка 6 с закрепленным на ней несущим рычагом 3 установлена на направляющих 9 платформы 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Вертикальная ось 8 жестко закреплена на основании 1, а платформа 2 установлена на оси 8 с возможностью поворота относительно нее.

Устройство для защиты струи металла работает следующим образом.

На вилку несущего рычага 3, находящегося в положении установки защитного стакана в зафиксированном от вертикального поворота состоянии навешивается корпус 10 с защитным стаканом 4 и коллектором подачи аргона 11, после чего рычаг расфиксируют. Над промежуточным ковшом 12 устанавливают сталеразливочный ковш 13 с шиберным затвором 14, имеющим сталевыпускное отверстие 15.

Перед установкой защитного стакана 4 шиберный затвор 14 прогревают струей металла путем его кратковременного открывания.

С помощью штурвала управления 16, используя механизм поворота рычага в горизонтальной плоскости 8, несущий рычаг 3 направляют в сторону сталевыпускного отверстия 15.

При этом платформа 2 с направляющими 9 также поворачивается относительно оси 8, жестко закрепленной на основании 1, вместе с несущим рычагом 3 в направлении оси сталевыпускного отверстия 15, а центральная ось 17 несущего рычага 3 по прежнему остается параллельной направляющим 9. Для точного совмещения защитного стакана 4 со сталевыпускным отверстием 15, необходимо соблюдать условие согласования совпадения направления центральной оси 17 несущего рычага 3 с осью сталевыпускного отверстия 15 и постоянно поддерживать упомянутое согласование.

При перемещении каретки 6 по направляющим 9 платформы 2 ориентация несущего рычага относительно оси сталевыпускного отверстия 15 не изменяется, так как каретка 6 перемещается в радиальном направлении относительно оси сталевыпускного отверстия 15, а тангенциальная составляющая перемещения отсутствует. Следовательно, ранее выбранное направление, обеспечивающее пересечение центральной оси 17 несущего рычага 3 и оси сталевыпускного отверстия 15, не изменяется, и корректировать его нет необходимости. Это обеспечивает достижение поставленной задачи - согласование совпадения направления центральной осевой линии 17 несущего рычага 3, параллельной направляющим 9 платформы 2, с осью разливочного отверстия 15, и получение такого технического результата, как уменьшение вспомогательного времени на установку защитного стакана 4 и увеличение производительности разливки металла.

Для установки защитного стакана 4 его необходимо ввести между ковшами 12 и 13, в зазор меньший, чем его длина.

Для этого перемещают каретку 6 в направлении сталевыпускного отверстия 15, а несущий рычаг 3 перемещают в вертикальной плоскости и поворачивают его вокруг своей оси, располагая защитный стакан 4 наклонно.

После этого поворачивают защитный стакан 4 до вертикального положения и пристыковывают к сталеразливочному отверстию 15 шиберного затвора 14. Упомянутые действия, в том числе и перемещение рычага в вертикальной плоскости, осуществляются вручную, при отключенном приводе рычага 18. После пристыковки защитного стакана 4 его поджимают к шиберному затвору 14 с помощью привода рычага 18, включают подачу аргона в стык между стаканом и шиберным затвором (с помощью коллектора 11), для защиты струи и металла от подсоса воздуха, и открывают шиберный затвор 14.

Защитный стакан 4 перемещается вместе с шиберным затвором 14, перемещая также несущий рычаг 3 и каретку 6. При этом усилия, необходимые для их перемещения передаются в зону контакта защитного стакана 4 с шиберным затвором 14.

От величины этих усилий зависят условия герметичности стыка защитного стакана 4 и шиберного затвора 14, чем они больше, тем ниже герметичность, больше воздуха подсасывается в стык, что в итоге приводит к ухудшению качества разливаемого металла.

А так как центральная ось 17 несущего рычага 3 параллельна направляющим 9 платформы 2 и направление перемещения каретки 6 совпадает с направлением перемещающей силы (направленной по центральной оси несущего рычага 3), следовательно тангенциальная составляющая силы сопротивления перемещению каретки отсутствует, и суммарная сила перемещения каретки равна радиальной составляющей, минимально необходимой для перемещения каретки 6.

А значит, усилия в зоне стыка защитного стакана 4 и шиберного затвора 14 будут также минимальными. Это позволяет обеспечить стабильную герметичность выше упомянутого стыка при перемещении шиберного затвора 14 и при покачивании разливочного ковша 13 в процессе разливки металла уменьшить подсос воздуха в стыке и повысить качество разливаемого металла.

После этого опускают сталеразливочный ковш 13, погружая защитный стакан 4 под уровень расплава в промежуточном ковше 12. Это снижение отрабатывается перемещением каретки 6 и наклоном рычага 3 при постоянном поджатии защитного стакана 4 к шиберному затвору 14.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется.

При этом достигается получение такого технического результата, как уменьшение вспомогательного времени на установку защитного стакана и увеличение производительности разливки металла, повышение герметичности стыка защитного стакана с шиберным затвором и повышение качества разливаемого металла.

Устройство может использоваться для защиты струи жидкого металла от воздействия атмосферных газов при его разливке. Технический результат, обеспечиваемый устройством, - согласование совпадения центральной осевой линии несущего рычага, параллельной направляющим платформы с осью разливочного отверстия ковша. Для этого в устройстве, содержащем основание 1, несущий рычаг 3 с защитным стаканом 4, механизм наклона рычага в вертикальной плоскости 5, механизм возвратно-поступательного перемещения, содержащий подвижную каретку 6, смонтированную на платформе 2, снабженной направляющими, механизм вращения вокруг своей оси 7 и механизм поворота рычага в горизонтальной плоскости 8, вертикальная ось 8 жестко закреплена на основании 1, а платформа 2 установлена с возможностью поворота относительно оси 8. 2 ил.

Устройство для защиты струи металла, содержащее основание, несущий рычаг с защитным стаканом, механизм наклона рычага в вертикальной плоскости, механизм возвратно-поступательного перемещения, содержащий подвижную каретку, смонтированную на платформе, снабженной направляющими, механизм вращения вокруг своей оси и механизм поворота рычага в горизонтальной плоскости, включающий вертикальную ось, отличающееся тем, что вертикальная ось жестко закреплена на основании, при этом платформа установлена с возможностью поворота относительно оси.