ОТКИДЫВАЮЩИЙСЯ ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР ЛИТЕЙНОГО КОВША Российский патент 2001 года по МПК B22D41/22 

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для разливки стали и других жидких металлов.

Шиберный затвор относится к откидывающимся шиберным затворам, которые при своем перемещении сходят с опор и откидываются для возможности ремонта запорных элементов затвора.

Наиболее близким по технической сущности к указанному затвору является шиберный затвор литейного ковша, см. А.С. 2119406, B 22 D 41/22, включающий неподвижную и подвижную огнеупорные плиты, закрепленные соответственно в монтажной раме и ползуне, перемещающемся по скругленным опорам, закрепленным на боковых подпружиненных балансирах, опирающихся через пружинные блоки на опорные стержни, закрепленные на стойках. Недостатком указанного известного шиберного затвора является неравномерное поджатие и изменение положения шиберных огнеупорных плит относительно друг друга, что обуславливает недостаточную стойкость и долговечность работы затвора. Указанные недостатки шиберного затвора вызваны следующими причинами:
- изменением положения огнеупорных плит из-за температурных расширений металлоконструкций их крепления - монтажной рамы и ползуна,
- изменением жесткости пружинных блоков из-за действия температуры,
- неравнозначным изменением жесткости пружинных блоков при деформации металлоконструкции их крепления - опорного стержня,
- разворотом ползуна совместно с закрепленной в нем плитой от нагрузок трения при перемещении.

Технической задачей изобретения является повышение стойкости шиберного затвора. Указанная техническая задача решается следующим образом: шибер снабжен откидывающимся теплозащитным экраном с отверстием, огнеупорные плиты снабжены подпружиненными фиксаторами, установленными по продольной оси каждой плиты, опоры ползуна на балансирах выполнены неподвижными, в сечении в виде скругленных контуров, стойки опорного стержня располагают по краям и между каждой группы из 2-х пружинных блоков, пружины блоков и фиксаторов снабжены подводами газоводяного охладителя для их обдува. Снабжение шиберного затвора откидывающимся теплозащитным экраном, а пружин пружинных блоков и фиксаторов вводами газоводяного охладителя позволяет исключить влияние температуры на силовые элементы шибера, в частности на пружины, обеспечивающие фиксацию и поджатие огнеупорных плит затвора друг к другу.

Снабжение огнеупорных плит шиберного затвора подпружиненными фиксаторами, расположенными по продольной оси, исключает вибрирующие смещения плит в гнездах монтажной рамы и ползуна (где указанные плиты закреплены) от действия знакопеременных нагрузок при перемещении ползуна. При этом люфт, между огнеупорной плитой и стенкой гнезда, где указанная плита устанавливается, при зажатии пружинным фиксатором полностью устраняется, и более не возникает (в том числе и при деформации гнезд от термомеханических нагрузок).

Выполнение опор ползуна в виде неподвижных скругленных контуров исключает разворот ползуна и закрепленной в нем огнеупорной плиты в продольном направлении. При указанном конструктивном выполнении опор при продольном перемещении ползуна возникают равнозначные силы трения как по плоскости прижатых друг к другу огнеупорных плит, так и по плоскости контакта ползуна с опорами. Указанные силы трения создают относительно тела ползуна моменты, противоположно направленные и одинаковые по величине, что эквивалентно отсутствию результирующего момента, а значит и нежелательного разворота плит. Выполнение закрепления опорных стержней (на которые в свою очередь опираются пружинные блоки) по краям и между каждой группы из двух пружинных блоков, обеспечивает равномерное прижатие огнеупорных плит друг к другу.

При вышеуказанном расположении закрепления стержней опоры пружинных блоков на стержнях располагаются на одинаковом расстоянии от плит в одной (горизонтальной) плоскости, причем, при деформации опорного стержня горизонтальность расположения опор пружинных блоков (а значит и равномерность поджатия плит) не нарушается. (Линия деформации стержня между опорами представляет из себя параболу, а опоры, находящиеся на одинаковом расстоянии от вершины параболы имеют одинаковую ординату (деформацию), то есть лежат в одной горизонтальной плоскости).

На фиг. 1 показан продольный разрез затвора. На фиг. 2 - вид на опоры ползуна, на фиг. 3 - горизонтальный разрез по боковым балансирам с видом вверх, на фиг. 4 - продольный разрез по пружинным блокам балансира. Откидывающийся шиберный затвора литейного ковша содержит стационарную 1 и откидывающую 2 части, также содержит откидывающийся теплозащитный экран 3 и трубопроводы 4 газообразного охладителя. Стационарная 1 часть шиберного затвора содержит монтажную раму 5, боковые балансиры 6, стойки 7 и опорные стержни 8. В монтажной раме 5 закреплена неподвижная огнеупорная плита 9 с отверстием 10. Крепление огнеупорной плиты 9 осуществляется подпружиненным фиксатором 11, расположенным по продольной оси 12 плиты 9. Боковые балансиры 6 имеют гнезда 13 и подвешены на пружинных блоках 14, установленных в гнездах 13. Пружинные блоки 14 закреплены на стержне 8, их опоры 15 расположены между стойками 7 крепления опорного стержня 8 (причем между соседними стойками 7 крепления располагаются по два пружинных блока 14). Балансиры 6, благодаря подвеске на пружинных блоках 14, могут перемещаться вверх-вниз при сжатии-разжатии пружин.

Откидывающая 2 часть шиберного затвора имеет рычаг 16 привода и ползун 17, который может перемещаться в продольном направлении. В ползуне 17 закреплена посредством подпружиненного фиксатора 11 подвижная огнеупорная плита 18 с отверстием 19. Подвижная и неподвижные огнеупорные плиты 9, 18 стыкуются по горизонтальной плоскости 20 контакта.

В рабочем положении ползун 17 опирается своими линейками 21 на неподвижные опоры 22, расположенные на боковых балансирах 6. (При перемещениях ползуна 17 его линейки 21 скользят по горизонтальной плоскости 23 опор 22, причем при увеличении хода ползуна, его линейки 21 можно вывести из зацепления с опорами 22 на балансирах 6, и часть 2 затвора откинется). Для облегчения перемещения ползуна 17 сечение (профиль) опор 22 выполнено в виде скругленного контура 24. Шиберный затвор имеет также трубопроводы газоводяного охладителя 4, которые имеют сопла-подводы 25 к пружинам блоков 14 и фиксаторов 11, для чего в гнездах 13 пружинных блоков выполнены отверстия 26. Теплозащитный экран 3 выполнен откидывающимся и имеет отверстие 27 для пропуска струи металла.

Работает шиберный затвор следующим образом. В исходном положении ползун 17 установлен на своих линейках 21 на подвижных опорах 22 боковых балансиров 6. Пружинные блоки 14 своими сжатыми пружинами воздействуют через боковые балансиры 6 на ползун 17, стремясь переместить его вверх и создавая усилие прижатия по плоскости 20 контакта подвижной огнеупорной плиты 18 с неподвижной огнеупорной плитой 9 (по плоскости опор 23 действует аналогичное усилие прижатия). Под воздействием усилия от рычага 16 ползун 17 знакопеременно периодически перемещается, преодолевая силы защемления как по плоскости контакта 20 огнеупорных плит 9 и 17, так и по плоскости опор 23. Так как указанная сила защемления значительна (составляет несколько тонн), огнеупорные плиты 9 и 7 должны быть надежно закреплены в гнездах. Указанное закрепление осуществляется посредством подпружиненных фиксаторов 11, установленных по продольной оси 12 плит (рычага 16), соосно прилагаемому к плите усилию. (При установке фиксаторов 11 не соосно происходит разворот плит 9, 7 из-за возникновения моментов, поворачивающих плиты). При этом закрепление должно быть подпружиненным, то есть выбирающим неизбежные люфты между плитами 9, 18 и гнездами, возникающими при смене огнеупорных плит, от теплового воздействия и знакопеременных нагрузок. (Влияние теплового воздействия в данной конструкции сводится к минимуму устройством теплозащиты, а именно откидывающегося теплозащитного экрана 3, и устройством подводов 25 газоводяного охладителя к пружинам фиксаторов 11).

Описанная выше схема зажатия ползуна, с симметричным приложением силы между плоскостями скольжения 20 и 23, исключает разворот плиты в направлении перемещения (свойственный схемам, когда одна плоскость скольжения зажата, а другая - свободна).

При этом рациональной формой опор 22 является опора в виде скругленного контура 24, например, в виде эллипса со стороны рычага 16 и полуцилиндра с противоположной стороны. При такой конфигурации профиля 24 силы трения у каждой опоры 22 одинаковы, а значит не возникает моментов, вызывающих нежелательный разворот плит 9, 18.

При работе шиберного затвора ползун 6 с закрепленной в нем огнеупорной плитой 18 совершает продольные перемещения, изменяя перекрытие отверстий 10, 19, тем самым регулируя интенсивность схода металла из ковша. Для работоспособности шиберного затвора решающее значение имеет равномерное прижатие огнеупорных плит 9 и 18 друг к другу по горизонтальной плоскости контакта 20. При неравномерном прижатии плиты 9 и 18 разворачиваются, появляются щели по плоскости контакта 20 и шиберный затвор выходит из строя.

В предлагаемой конструкции равномерность прижатия обеспечивается выполнением опор 15 пружинных блоков 14 на опорных стержнях 8 таким образом, что указанные опоры при деформации стержней 8 от силовых нагрузок остаются в горизонтальной плоскости (параллельной плоскости 20 контакта). Указанное условие достигается тем, что каждые две опоры 15 пружинных блоков 14 располагаются между стойками 7 крепления опорного стержня 8. Тогда при указанном выполнении стоек-опор 7 стержня линия деформации его участков (представляющих параболу) не нарушает горизонтальности плоскости опор 15 пружинных блоков 14 (так как ординаты параболы у опор 15 и соседних пружинных блоков 14 одинаковы).

При этом жесткость пружин пружинных блоков 14 не изменяется благодаря устройству эффективности теплозащиты в виде откидывающегося теплозащитного экрана 3 и подводов 25 газоводяного охладителя к пружинным блокам 14.

При выполнении вышеуказанного охлаждения пружин шиберного затвора температура пружин не поднимается выше 130-150^oC в течение всего цикла разливки. В качестве газа охладителя используется преимущественно увлажненный сжатый воздух, вода которого при обтекании пружин частично испаряется, поддерживая температуру пружин в указанных пределах.

Газоводяной охладитель представляет из себя смесь сжатого воздуха (или пара) и мелкодисперсных частичек воды.

Указанную смесь образуют в самостоятельном устройстве, а затем транспортируют ее пневмотранспортом по шлангам к потребителю - в данном случае к трубопроводам 4 газоводяного охладителя шиберного затвора. При истечении указанной смеси обеспечивается теплосъем, на два порядка превышающий аналогичный при истечении одного сжатого воздуха.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при разливке стали и других металлов. Неподвижная и подвижная огнеупорные плиты шиберного затвора установлены соответственно в монтажной раме и ползуне посредством подпружиненных фиксаторов, каждый из которых установлен по продольной оси каждой плиты. Боковые балансиры подвешены на пружинных блоках, закрепленных на опорном стержне. Снабжение шиберного затвора пружинными блоками и фиксаторами обеспечивает фиксацию плит и поджатие их друг к другу. Опоры ползуна, расположенные на боковых балансирах, выполнены неподвижными, что исключает нежелательный разворот плит. Следовательно, повышается стойкость шиберного затвора. 4 ил.

Откидывающийся шиберный затвор литейного ковша, содержащий ползун, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты, закрепленные, соответственно, в монтажной раме и ползуне, боковые подпружиненные балансиры с закрепленными на них скругленными опорами для перемещения ползуна и пружинными блоками, опирающимися на опорные стержни, закрепленные на стойках-опорах опорного стержня, отличающийся тем, что он снабжен подпружиненными фиксаторами, установленными по продольной оси каждой огнеупорной плиты, откидывающимся теплозащитным экраном с отверстием и трубопроводом для подвода газоводяного охладителя к пружинам блоков и фиксаторов, при этом скругленные опоры ползуна выполнены неподвижными, а стойки-опоры опорного стержня выполнены через каждые два смежных пружинных блока.