ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР ДЛЯ ЕМКОСТИ, СОДЕРЖАЩЕЙ РАСПЛАВЛЕННЫЙ МЕТАЛЛ Российский патент 2013 года по МПК B22D41/24 

Изобретение касается шиберного затвора для емкости, содержащей расплавленный металл, включающего корпусную раму, располагаемую на выпуске емкости, предназначенную для размещения огнеупорной донной плиты, а также запорного узла с герметично прижимаемой к донной плите посредством пружинных элементов огнеупорной шиберной плитой, при этом запорный узел может совершать возвратно-поступательное движение посредством приводного механизма.

Шиберный затвор такого типа раскрыт в документе EP 0819488 B1. Предпочтительно он применяется для открывания и закрывания выпускного отверстия конвертеров. При использовании в литейном производстве его огнеупорные части подвержены сильному износу. Поэтому затвор нуждается в относительно частой замене. Но замена возможна только после демонтажа шиберного затвора. Таким образом, производительность установки вследствие возникающих в результате замены затвора простоев снижается. Это относится, в частности, к применению шиберного затвора в конвертерах, потому что там, как показывает опыт, донная плита быстро изнашивается и поэтому ее относительно часто приходится заменять, во всяком случае, чаще, чем остальные огнеупорные части затвора.

В основу изобретения положена задача устранения указанных недостатков и создания шиберного затвора указанного типа, который позволит осуществлять быструю и удобную замену особенно подверженных износу огнеупорных частей без необходимости прерывания для этого литейного производства.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью того, что предусмотрена кассета, снабженная расположенной рядом с донной плитой второй донной плитой и выполненная с возможностью передвижения в корпусной раме поперек направления движения запорного узла из исходного положения, в котором донная плита находится в рабочем положении, в конечное положение, в котором вторая донная плита принимает рабочее положение.

Таким образом путем передвижения кассеты можно вывести изношенную донную плиту из рабочего положения и заменить ее на вторую донную плиту, без необходимости демонтажа для этого шиберного затвора и связанного с этим прерывания литейного процесса. Благодаря этому сокращается время простоев и повышается экономичность установки в целом.

Чтобы упростить процесс замены, изобретением предусматривается, что кассета, снабженная донной плитой и второй донной плитой, может передвигаться вперед и назад между своим исходным положением и своим конечным положением. При этом участок передвижения расположен либо с одной стороны слева или справа от запорного узла, либо с обеих сторон слева и справа от запорного узла.

Для надежного позиционирования и фиксации плит в их несущей кассете эта кассета в соответствии с изобретением снабжена ступенчатым профилем, в который без зазора вставлены донная плита и вторая донная плита.

Предпочтительно кассета может передвигаться в состоящей из двух частей несущей плите корпусной рамы, которая снабжена ступенчатыми направляющими профилями, служащими для направления кассеты в направлении передвижения. Таким образом, при замене плиты обеспечивается точное позиционирование второй донной плиты в рабочем положении.

Для облегчения процесса замены изобретением предусматривается, что кассета может передвигаться с помощью закрепленного на емкости поперечного привода, снабженного подталкивающей кассету тягой. Предпочтительно тяга может соединяться с кассетой, при этом кассета может передвигаться с помощью поперечного привода вперед и назад.

В отношении возможности легкого передвижения кассеты предпочтительно, если тяга поперечного привода воздействует на кассету на высоте сквозного отверстия донной плиты или, соответственно, второй донной плиты.

Поперечный привод в конструктивно простом варианте выполнен в виде ручного привода, который снабжен рычагом управления для упомянутой тяги.

Во втором варианте поперечный привод выполнен в виде гидравлического линейного привода, тяга которого приводится в действие гидравлическим цилиндром. Этот вариант осуществления обеспечивает более удобное манипулирование.

В обоих вариантах поперечный привод неподвижно смонтирован на плите основания, так что при демонтаже шиберного затвора он остается зафиксированным на емкости.

В соответствии с изобретением корпусная рама шиберного затвора снабжена средствами навешивания и фиксации, служащими для разъемного крепления корпусной рамы к плите основания емкости. Благодаря этому возможно снятие шиберного затвора с емкости простым способом или, соответственно, фиксация на ней, при этом фиксация одновременно обеспечивает герметичность устройства.

Для облегчения монтажа и демонтажа шиберного затвора, предпочтительно, если приводной механизм запорного узла закреплен на плите основания, и запорный узел может соединяться с приводным механизмом разъемным соединением.

В соответствии с изобретением кассета выполнена с двумя расположенными вплотную друг к другу ограждениями, служащими для размещения без зазора восьмиугольной донной и второй донной плиты, при этом продольные края кассеты снабжены ступенчатым направляющим профилем. Такая кассета может также без больших усилий встраиваться позднее в уже имеющиеся шиберные затворы.

Ниже изобретение поясняется более подробно на одном из примеров осуществления со ссылкой на чертеж, на котором показано:

фиг.1 - предлагаемый изобретением шиберный затвор, изображенный на виде сверху,

фиг.2 - шиберный затвор, показанный на фиг.1, в уменьшенном изображении в перспективе,

фиг.3 - сечение корпусной рамы по линии III-III, показанной на фиг.1,

фиг.4 - сечение шиберного затвора по линии IV-IV, показанной на фиг.1, изображенное в открытом положении,

фиг.5 - сечение шиберного затвора по линии V-V, показанной на фиг.1,

фиг.6 - сечение, показанное на фиг.4, изображенное в закрытом положении,

фиг.7 - сечение шиберного затвора по линии VII-VII, показанной на фиг.1, изображенное в исходном положении кассеты,

фиг.8 - сечение, показанное на фиг.7, изображенное в конечном положении кассеты,

фиг.9 - сечение гидравлического линейного привода кассеты по линии IX-IX, показанной на фиг.1, и

фиг.10 - продольное сечение шиберного устройства при повороте к конвертеру,

фиг.11 - график сила/перемещение пружинных элементов в шиберном затворе, служащих для его натяга.

Шиберный затвор 1, показанный на фиг.1-9, расположен на выпуске конвертера, от которого на фигурах видна только несущая шиберный затвор 1 плита 2 основания.

Шиберный затвор 1 включает в себя корпусную раму 3 с кассетой 4, в которую вставлены огнеупорная донная плита 5, а также огнеупорная вторая донная плита 6. В корпусной раме 3 расположен также запорный узел 7, снабженный огнеупорной шиберной плитой 8 и примыкающим к ней огнеупорным выпускным стаканом 9.

Запорный узел 7 может передвигаться между открытым положением, показанным на фиг.4, и закрытым положением, показанным на фиг.6, по боковым направляющим рельсам 10, которые установлены в корпусной раме 3 и находятся под нагрузкой со стороны пружинных элементов 11. Запорный узел 7 приводится в действие с помощью соединенной с ним тяги 12, которая, в свою очередь, может соединяться разъемным соединением 13 с не изображенным поршневым цилиндрическим приводом. Для ограничения хода на плите 2 основания предусмотрен упорный фланец 15, который взаимодействует с кольцевыми поверхностями 14 тяги 12.

Корпусная рама 3 с кассетой 4 и запорным узлом 7 с торцевой стороны навешена на плиту 2 основания посредством цапф 16, которые входят в держатели 17 плиты основания. Для фиксации корпусной рамы 3 на плите основания в этой плите с противоположной стороны предусмотрены крепежные элементы 18 в виде шпилек, которые могут заходить в пазы 19 двух боковых фланцев 20 корпусной рамы 3. Последняя неподвижно притянута к плите 2 основания за фланцы 20 навинченными на шпильки гайками.

В плите 2 основания предусмотрена выполненная в виде диска огнеупорная головная часть, являющаяся продолжением не изображенного выпуска конвертера. В показанном состоянии под натягом шиберного затвора 1 пружинными элементами 11 создается силовое замыкание, проходящее в поперечном направлении через запорный узел 7 и лежащие друг на друге шиберные и донные плиты 8 или, соответственно, 5 до головной части 21, которое обеспечивает невозможность вытекания расплавленной стали между плитами 8, 5 и головной частью 21 при процессе литья. Выпускной стакан 9, в свою очередь, герметично прижат к шиберной плите 8 подпружиненным несущим кольцом 22.

Кассета 4 с донной плитой 5 и второй донной плитой 6 образована прямоугольной стальной плитой, которая может передвигаться в состоящей из двух частей несущей плите 23, 24 корпусной рамы 3 поперек направлению передвижения запорного узла 7. Кассета 4 по продольным краям снабжена ступенчатыми направляющими профилями, которые взаимодействуют с соответственно выполненными направляющими профилями 25 состоящей из двух частей несущей плиты 23, 24. Благодаря этому кассета 4 надежно перемещается в несущей плите 23, 34 в направлении передвижения. Кроме того, ступенчатое исполнение профилей способствует тому, чтобы кассета не выпадала из корпусной рамы.

Кассета 4 снабжена двумя расположенными вплотную друг к другу ограждениями 26, в которые без зазора вставлены донная плита 5 и вторая донная плита 6. Ограждения 26 выполнены восьмиугольными в соответствии с наружным контуром плит 5 и 6. Благодаря этому обеспечивается позиционирование обеих плит без сдвига. Ограждения 26 снабжены ступенчатым профилем, который сопряжен с наружным контуром плит 5 и 6 и, в свою очередь, препятствует тому, чтобы плиты выпадали из корпусной рамы.

Кассета 4 может передвигаться между показанным на фиг.7 исходным положением, в котором донная плита 5 находится в рабочем положении, и конечным положением, в котором вторая донная плита 6 принимает рабочее положение. Для этого предусмотрен поперечный привод. Этот привод в первом варианте осуществления выполнен в виде ручного привода 27, а во втором варианте в виде гидравлического цилиндрического поршневого привода 28. Поперечный привод 27 смонтирован на плите 2 основания и снабжен тягой 29 или, соответственно, 30, которая действует на кассету 4 на высоте сквозного отверстия донных плит 5 и 6. Но возможна также установка этого соответствующего поперечного привода 27 или, соответственно, 28 независимо от плиты 2 основания, обеспечивающая возможность выполнять передвижение кассеты с донными плитами.

При ручном поперечном приводе 27 тяга 29 приводится в движение действующим на цапфу 31 тяги рычагом 33 управления, который установлен в коробе 32, закрепленном на плите 2 основания, и сбоку выступает из короба, позволяя осуществлять ручное управление.

При гидравлическом поперечном приводе 28 тяга 30 направляется в держателе 34, снабженном фланцем 36, на котором закреплен гидравлический цилиндр 35 гидравлического поперечного привода.

В обоих вариантах привода соответствующая тяга 29 или, соответственно, 30 не соединена с кассетой 4, так что она может передвигать кассету только в одном направлении. Но в рамках изобретения возможно, разумеется, разъемное соединение тяги 29 или, соответственно, 30 с кассетой 4, так чтобы при закрытом соединении кассета 4 могла передвигаться с помощью поперечного привода 27 или, соответственно, 28 в двух направлениях, в то время как при открытом соединении можно было бы демонтировать шиберный затвор 1 с закрепленного на плите 2 основания поперечного привода.

Предлагаемый изобретением шиберный затвор 1 позволяет осуществлять замену донной плиты 5 по достижении ею максимально допустимого износа без необходимости прерывания для этого литейного процесса. Для этого кассета 4 с помощью поперечного привода 27 или, соответственно, 28 передвигается поперек направления движения запорного узла 7 до тех пор, пока изношенная донная плита 5 не освободит показанное на фиг.7 положение и вторая донная плита 6 не займет его. Так как при этом происходит замена плит при поддержании создаваемого пружинными элементами 11 силового замыкания, безупречная герметизация посредством шиберного затвора обеспечивается как во время замены плит, так и после нее.

Так как смена плит осуществляется без демонтажа для этого шиберного затвора, предлагаемый изобретением шиберный затвор в любое время допускает возможность быстрой замены донной плиты путем несложного манипулирования. Это особенно предпочтительно в металлургическом производстве у конвертеров, потому что у них, как показывает опыт, донная плита изнашивается быстрее, чем остальные огнеупорные части устройства. Благодаря этому возможно поддержание литейного производства в течение более долгого времени, пока не потребуется замена и других огнеупорных частей.

Для замены этих частей шиберный затвор 1 известным образом снимается с несущей его плиты 2 основания емкости. Для этого сначала ослабляются средства 18 фиксации, который действуют на фланец 20 корпусной рамы. Благодаря этому уменьшается действующее на огнеупорные части усилие натяжения пружинных элементов 11. Затем вынимаются цапфы 16 из кронштейнов 17 подшипников, и шиберный затвор 1 посредством не изображенного манипулятора транспортируется к станции, на которой происходит замена изношенных огнеупорных частей, включая донную и вторую донную плиту. При этой операции кассета 4 без усилий может быть вынута из корпусной рамы 3, чтобы облегчить доступ к расположенным под ней огнеупорным частям.

В ходе монтажа или, соответственно, демонтажа шиберного затвора с конвертера корпусная рама 3 вместе с находящимися в ней донными плитами, шиберной плитой, а также выпускным стаканом, отворачивается от плиты 2 основания. Тогда, например, возможно извлечение из корпусной рамы и замена огнеупорных частей. Стремятся к тому, чтобы при каждой замене этих огнеупорных частей заменять также остающуюся в плите 2 основания огнеупорную головную часть 21, так чтобы при последующем передвижении донных плит обеспечивалась безупречная герметичность между ними и головной частью.

Перед отворачиванием корпусной рамы 3 расположенная в запорном узле 7 и охватывающая выпускной стакан 9 пружина 9' сжатия оказывает такое давление прижима на расположенные в ней огнеупорные части, чтобы огнеупорные части были слегка прижаты друг к другу и при этом не находились в корпусной раме в ослабленном или, соответственно, подвижном состоянии.

На фиг.10 наглядно поясняется, как корпусная рама 3 со смонтированными в ней огнеупорными частями монтируется на плите 2 основания, при этом эта корпусная рама 3 поворачивается вокруг образуемой цапфой 16 оси A и затем фиксируется крепежными элементами 18 на этой плите 2 основания. С помощью пружинных элементов 11 в корпусной раме огнеупорные части, как пояснялось выше, прижимаются друг к другу с целью герметизации.

Эти пружинные элементы 11 в рамках изобретения имеют такую характеристику пружины, что в отвернутом положении корпусной рамы 3, как изображено, в котором донная плита 5 своей торцевой кромкой 5' приходит в соприкосновение с донной торцевой поверхностью 21' головной части 21, причем действуют очень малые прижимные усилия, благодаря чему должно предотвращаться повреждение этих обычно состоящих из керамического материала огнеупорных частей. Когда донная плита 5 плоско прилегает к этой торцевой поверхности 21', происходит еще одно линейное движение корпусной рамы, до тех пор, пока она не окажется у плиты 2 основания конвертера, после чего усилие пружины пружинных элементов 11 будет действовать полностью.

Это поясняется на графике зависимости силы от перемещения пружинных элементов 11, показанном на фиг.11. На оси абсцисс отмечены два положения хода s перестановки пружины, а именно, положение s_K, при котором происходит соприкосновение торцевой кромки 5' донной плиты с донной торцевой поверхностью 21' головной части 21, затем положение хода s_V, при котором донная плита 5 плоско прилегает к головной части 21 или, соответственно, корпусная рама 3 к плите 2 основания, причем в этом положении заданное усилие прижима K_V соответствует ординате K усилия пружины.

Описанный шиберный затвор 1 оснащен одним единственным поперечным приводом 27 или, соответственно, 28. Но, разумеется, в рамках изобретения можно снабдить шиберный затвор 1 двумя расположенными слева и справа поперечными приводами, которые позволяют оперировать кассетой 4 в двух направлениях, без необходимости соединения тяг поперечных приводов с кассетой.

Кроме того, разумеется, в рамках изобретения можно вместо восьмиугольных донных плит использовать овальные или выполненные иным образом донные плиты, причем в этом случае ограждения кассеты также прижаты к контуру плиты. Разумеется, можно было бы также расположить рядом более двух донных плит.

Предлагаемая изобретением кассета с соответствующим поперечным приводом может также без больших усилий встраиваться дополнительно в уже имеющиеся шиберные затворы вышеуказанного типа.

Изобретение относится к металлургии и к литейному производству и может быть использовано в частности в конвертерах. Шиберный затвора 1 содержит корпусную раму (3), расположенную на выпуске металла из емкости и запорный узел (7). В корпусной раме (3) расположены донная плита (5) и вторая донная плита (6). К донной плите герметично прижата посредством пружинных элементов (11) огнеупорная шиберная плита (8) и примыкающий к ней огнеупорный выпускной стакан (9). Кассета (4) может передвигаться в корпусной раме (3) поперек направления движения запорного узла (7) из исходного положения, в котором донная плита (5) находится в рабочем положении, в конечное положение, в котором вторая донная плита (6) принимает рабочее положение. Благодаря этому обеспечивается быстрая и удобная замена изношенной донной плиты новой донной плитой без прерывания производства. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

1. Шиберный затвор для емкости, содержащей расплавленный металл, включающий в себя корпусную раму (3), располагаемую на выпуске емкости, предназначенную для размещения огнеупорной донной плиты (5), а также запорный узел (7) с герметично прижимаемой к донной плите (5) посредством пружинных элементов (11) огнеупорной шиберной плитой (8), при этом запорный узел (7) выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения посредством приводного механизма, отличающийся тем, что в корпусной раме (3) расположена кассета (4), по меньшей мере, с двумя размещаемыми рядом друг с другом донными плитами (5), при этом кассета (4) выполнена с возможностью перемещения в корпусной раме (3) таким образом, чтобы находящаяся в рабочем положении донная плита (5) заменялась второй донной плитой (6).

2. Шиберный затвор по п.1, отличающийся тем, что кассета (4) выполнена с возможностью перемещения между исходным положением и конечным положением вперед и назад.

3. Шиберный затвор по п.1 или 2, отличающийся тем, что кассета (4) снабжена ограждениями (26), имеющими ступенчатый профиль, в который донная плита и вторая донная плита (6) вставлены без зазора.

4. Шиберный затвор по п.1, отличающийся тем, что кассета (4) выполнена с возможностью перемещения поперек направления движения запорного узла (7) в состоящей из двух частей несущей плите (23, 24) корпусной рамы (3), причем несущая плита снабжена ступенчатыми направляющими профилями (25), служащими для направления кассеты в направлении передвижения.

5. Шиберный затвор по п.1, отличающийся тем, что кассета (4) выполнена с возможностью перемещения с помощью закрепленного на емкости поперечного, ручного или гидравлического привода (27 или, соответственно, 28), снабженного подталкивающей кассету тягой (29 или соответственно 30).

6. Шиберный затвор по п.5, отличающийся тем, что тяга (29 или соответственно 30) выполнена с возможностью соединения с кассетой (4), причем кассета передвигается с помощью поперечного привода (27 или, соответственно, 28) вперед и назад.

7. Шиберный затвор по п.5, отличающийся тем, что тяга (29 или, соответственно, 30) воздействует на кассету (4) на высоте сквозного отверстия донной плиты (5) или соответственно второй донной плиты (6).

8. Шиберный затвор по п.1, отличающийся тем, что его огнеупорные части, а именно донная плита (5), шиберная плита (8) и выпускной стакан (9), находятся в корпусной раме (3).

9. Шиберный затвор по п.8, отличающийся тем, что корпусная рама (3) располагается на плите (2) основания емкости, при этом расположенная в запорном узле (7) пружина (9') сжатия оказывает на расположенные в корпусной раме (3) огнеупорные части (5, 6, 9) такое давление прижима, чтобы огнеупорные части были слегка прижаты друг к другу и при этом не находились в корпусной раме в ослабленном состоянии.

10. Шиберный затвор по п.9, отличающийся тем, что корпусная рама (3) снабжена средствами (16) навешивания и средствами (18) фиксации, служащими для ее разъемного крепления к плите (2) основания.

11. Шиберный затвор по п.10, отличающийся тем, что пружинные элементы (11) имеют такую характеристику пружины, что в отвернутом положении корпусной рамы (3), в котором донная плита (5) своей торцевой кромкой (5') приходит в соприкосновение с донной торцевой поверхностью (21') головной части (21), действуют очень малые прижимные усилия.

12. Шиберный затвор по п.11, отличающийся тем, что приводной механизм запорного узла (7) закреплен на плите (2) основания, и запорный узел (7) выполнен с возможностью соединения с приводным механизмом разъемным соединением (13).

13. Кассета для шиберного затвора по любому из пп.1-12, характеризующаяся тем, что она выполнена с двумя расположенными рядом друг с другом ограждениями (26), служащими для размещения без зазора восьмиугольной донной и второй, и при необходимости других донных плит (5 или, соответственно, 6), при этом продольные края кассеты выполнены со ступенчатым направляющим профилем.