ПЛАВИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЛАВЛЕНИЯ Российский патент 2020 года по МПК F27B3/18 F27D3/10 F27D13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к плавильному устройству согласно ограничительной части пункта 1 формулы и способу плавления согласно ограничительной части пункта 16 формулы.

Уровень техники

Плавильное устройство, известное из патентного документа DE 3421485 и усовершенствованное изобретателем настоящего изобретения, содержит корпус печи и устройство навалки загружаемого материала, причем устройство навалки загружаемого материала имеет шахту для загружаемого материала, которая выполнена в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала, выполненного с возможностью предварительного нагрева загружаемого материала в навалочной шахте для загружаемого материала печным газом. Плавление загружаемого материала происходит в циклах плавления. Каждый цикл плавления, длящийся до т.н. выпуска (розлива расплава), содержит навалку нескольких порций загружаемого материала. Каждая отдельная порция загружаемого материала попадает через навалочную шахту для загружаемого материала в корпус печи. В то время как первая порция загружаемого материала, например, расплавляется в корпусе печи, вторая порция загружаемого материала наполняет сначала навалочную шахту для загружаемого материала и там предварительно нагревается. Недостаток этого плавильного устройства заключается в том, что первую порцию загружаемого материала, которая относится к следующему циклу плавления, невозможно предварительно нагревать печным газом прежде, чем произошел выпуск в предыдущем цикле плавления, так как первая порция загружаемого материала следующего цикла плавления препятствовала бы этому выпуску. Это приводит к неэффективному использованию энергии.

Чтобы устранить этот недостаток, в новом плавильном устройстве, которое известно из DE 3940558 и также усовершенствовано изобретателем настоящего изобретения, использованы запирающие элементы. При наличии запирающих элементов первая порция загружаемого материала, которая относится к следующему циклу плавления, может наполнять навалочную шахту для загружаемого материала и предварительно нагреваться печным газом прежде, чем в предыдущем цикле плавления произошел выпуск, при этом запирающие элементы предотвращают сползание первой порции загружаемого материала последующего цикла плавления в корпус печи во время выпуска предыдущего цикла и, таким образом, предотвращают возможное препятствование указанному выпуску. Как правило, запирающие элементы являются водоохлаждаемыми. Недостатком этого плавильного устройства является высокое энергопотребление водяного охлаждения. Кроме того, запирающие элементы подвержены термическим напряжениям и могут быть повреждены ударами загружаемого материала. Из патентного документа ЕР 0971193 известны запирающие элементы, которые решают связанные с этим проблемы. Тем не менее, эти запирающие элементы также отличаются высоким энергопотреблением, необходимым для водяного охлаждения.

Из патентного документа DE 202010016851 известно плавильное устройство, содержащее навалочную шахту для загружаемого материала, которая не представляет собой устройство предварительного нагрева загружаемого материала, но имеет бункер для загружаемого материала, выполненный в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала. Это плавильное устройство не требует запирающих элементов, поскольку предварительный нагрев в навалочной шахте для загружаемого материала не происходит. Предварительный нагрев происходит в бункере для загружаемого материала, для чего используют печной газ, который практически не охлаждается по достижении бункера для загружаемого материала, из-за чего бункер для загружаемого материала выполнен водоохлаждаемым. Такое охлаждение энергозатратно.

Кроме того, печной газ сохраняет высокую температуру и на выходе из бункера для загружаемого материала. Чтобы использовать также эту тепловую энергию печного газа для предварительного нагрева загружаемого материала, необходимо дополнительное устройство предварительного нагрева загружаемого материала, требующее дополнительных конструктивных издержек.

Из патентного документа WO 2012/062254 известно плавильное устройство с корпусом печи и устройством навалки загружаемого материала, причем устройство навалки загружаемого материала имеет шахту для загружаемого материала и бункер для загружаемого материала, при этом шахта для загружаемого материала реализована в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала, выполненного с возможностью предварительного нагрева загружаемого материала в навалочной шахте для загружаемого материала печным газом. Кроме того, плавильное устройство выполнено таким образом, чтобы печной газ бесконтрольно не попадал в окружающую среду. Кроме того, указанное плавильное устройство не требует наличия запирающих элементов. Шахта для загружаемого материала выполнена и расположена таким образом, чтобы загружаемый материал попадал в корпус печи через шахту для загружаемого материала не только вследствие силы тяжести. Чтобы загружаемый материал из шахты для загружаемого материала переместить в корпус печи, предусмотрена задвижка. Бункер для загружаемого материала отделен от шахты для загружаемого материала горизонтально перемещаемой перегородкой. Эта перегородка перемещается вместе с горизонтально перемещаемой задвижкой, которая отправляет загружаемый материал из бункера для загружаемого материала в шахту для загружаемого материала. При этом перегородка сама перемещается в шахту для загружаемого материала и может вернуться обратно только тогда, когда колонна загружаемого материала достаточно опустится в шахте для загружаемого материала, только после этого следующая порция загружаемого материала может наполнить бункер для загружаемого материала, а затем быть перемещенной в шахту для загружаемого материала для предварительного нагрева. Поэтому время, необходимое для возвращения перегородки, не может быть использовано для предварительного нагрева следующей порции загружаемого материала. Кроме того, практика показала, что перегородка может быть быстро повреждена, так что печной газ может бесконтрольно удаляться через поврежденную перегородку во время загрузки бункера для загружаемого материала.

Из патентного документа DE 3906653 известно плавильное устройство с поворотным механизмом для перемещения корпуса печи в различные поворотные положения. Корпус печи имеет окно корпуса печи. Навалочная шахта имеет окно шахты. В режиме плавления плавильного устройства загружаемый материал сползает из навалочной шахты через окно шахты и окно корпуса печи в корпус печи. Если необходимо вылить шлак или расплав, корпус печи поворачивают посредством поворотного механизма. Для этого, тем не менее, сначала требуется приподнять навалочную шахту и переместить ее в сторону. Вследствие этого возникает окно, через которое может удаляться печной газ или втягиваться воздух, что ведет к потере тепловой энергии.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание плавильного устройства и способа плавления, которые особенно энергоэффективны.

Задача, лежащая в основе изобретения, решена плавильным устройством с признаками отличительной части пункта 1 формулы и способом плавления с признаками отличительной части пункта 16 формулы.

Настоящее изобретение относится к плавильному устройству, содержащему опрокидывающий механизм для опрокидывания корпуса печи в различные положения опрокидывания, причем корпус печи содержит область уплотнения корпуса печи с поверхностью уплотнения, которая окружает окно корпуса печи, при этом корпус печи снабжен навалочной шахтой, содержащей область уплотнения шахты с комплементарной поверхностью уплотнения, которая окружает окно навалочной шахты, и при этом поверхность уплотнения комплементарной поверхности уплотнения расположена напротив различных положений опрокидывания опрокидывающего механизма. Потерю тепловой энергии сокращают посредством того, что предотвращают, по меньшей мере значительно, нежелательную утечку печного газа посредством плотно прилегающих поверхностей уплотнения. Потерю тепловой энергии также сокращают посредством того, что предотвращают нежелательное втягивание воздуха и связанное с этим нагревание этого воздуха. Вследствие этого повышают энергетическую эффективность плавильного устройства. Кроме того, улучшают качество воздуха в помещении, в котором находится плавильное устройство.

В предпочтительном варианте осуществления поверхность уплотнения области уплотнения корпуса печи выполнена в виде выпуклой цилиндрической поверхности, при этом комплементарная поверхность уплотнения области уплотнения шахты имеет комплементарный вогнутый цилиндрический контур. В контексте настоящего изобретения под цилиндрической поверхностью понимают поверхность, которая лежит на боковой поверхности (условного) цилиндра. Предпочтительно, оси цилиндров, на которых лежат цилиндрическая поверхность или контур, совпадают с осью вращения, относительно которой опрокидывают опрокидывающий механизм, причем на оси вращения преимущественно расположен по меньшей мере один поворотный шарнир. Комплементарная поверхность уплотнения навалочной шахты преимущественно имеет на двух противоположных сторонах два уплотнительных элемента, которые выступают в положении опрокидывания над поверхностью уплотнения области уплотнения корпуса печи.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления, который также может быть реализован независимо от вышеуказанного варианта осуществления изобретения, бункер для загружаемого материала, которым снабжено навалочное устройство, имеет навалочное окно с запорным элементом навалочного окна и загрузочное окно с запорным элементом загрузочного окна. Шахта для загружаемого материала предпочтительно соединена с бункером для загружаемого материала через навалочное окно. Загружаемый материал преимущественно загружают в бункер для загружаемого материала через загрузочное окно. Во время наполнения бункера для загружаемого материала, если открыто загрузочное окно, запорный элемент навалочного окна препятствует утечке печного газа из навалочной шахты в бункер для загружаемого материала и далее через загрузочное окно. После наполнения бункера для загружаемого материала, если открыто навалочное окно, запорный элемент навалочного окна препятствует утечке печного газа из бункера для загружаемого материала через загрузочное окно. Запорный элемент загрузочного окна и запорный элемент навалочного окна предотвращают также втягивание воздуха снаружи. Потерю тепловой энергии сокращают за счет предотвращения нежелательной утечки печного газа. Потерю тепловой энергии также сокращают за счет того, что предотвращают нежелательное втягивание воздуха и связанное с этим нагревание этого воздуха. Вследствие этого дополнительно повышают энергетическую эффективность плавильного устройства. Кроме того, улучшают качество воздуха в помещении, в котором находится плавильное устройство.

Запорный элемент навалочного окна преимущественным образом выполнен с возможностью смещения, передвижения или перемещения для открытия навалочного окна в область за пределами шахты для загружаемого материала. Тогда загружаемый материал, который находится в шахте для загружаемого материала, не препятствует закрытию навалочного окна запорным элементом навалочного окна, так что навалочное окно может быть закрыто заблаговременно, и, следовательно, бункер для загружаемого материала может быть заблаговременно наполнен следующей порцией загружаемого материала для предварительного нагрева. Предпочтительно, предусмотрена направляющая, вдоль которой можно смещать, передвигать или перемещать запорный элемент навалочного окна. Предпочтительно, запорный элемент навалочного окна выполнен с возможностью вертикального перемещения. Направление движения запорного элемента навалочного окна предпочтительно также имеет вертикальную компоненту, причем вертикальная компонента предпочтительно превышает горизонтальную компоненту направления движения. Предпочтительно, предусмотрено приводное устройство для перемещения запорного элемента навалочного окна вдоль направляющей. Запорный элемент загрузочного окна предпочтительно выполнен с возможностью горизонтального перемещения. Направление движения запорного элемента загрузочного окна также предпочтительно имеет горизонтальную компоненту, причем горизонтальная компонента предпочтительно превышает вертикальную компоненту направления движения. Предпочтительно, предусмотрено приводное устройство для перемещения запорного элемента загрузочного окна вдоль направляющей.

Бункер для загружаемого материала соединен через навалочное окно с навалочной шахтой, которая снабжена в предпочтительном варианте осуществления газовым выпуском. Через это газовое выпускное окно печной газ может быть откачен, например, посредством газового канала. К тому же навалочное окно навалочной шахты должно быть заперто посредством запорного элемента. Печной газ, протекающий через навалочную шахту к газовому выпуску, нагревает необходимый загружаемый материал, размещенный в навалочной шахте, в рамках предварительного нагрева.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления бункер для загружаемого материала имеет дополнительное газовое выпускное окно. В частности, через это выпускное окно из бункера для загружаемого материала отводят печной газ, когда загрузочное окно заперто запорным элементом загрузочного окна, а навалочное окно открыто, так что печной газ через навалочную шахту может протекать в бункер для загружаемого материала. Газовый канал предпочтительно заканчивается в еще одном газовом выпускном окне. Газоотсасывающее устройство отводит печной газ через газовый канал. Это газоотсасывающее устройство может быть идентично вышеупомянутому газоотсасывающему устройству. Указанное еще одно газовое выпускное окно предпочтительно расположено в конце бункера для загружаемого материала, отдаленном от навалочного окна навалочной шахты.

В усовершенствованном варианте вышеупомянутого предпочтительного варианта осуществления газовый канал заканчивается в газовом выпускном окне; газовый канал имеет участок канала, который проходит под дном контейнера бункера для загружаемого материала к трубному шарниру, который лежит на оси вращения контейнера бункера. Таким образом, отведение печного газа через участок канала не ухудшает возможность поворота контейнера бункера. Предпочтительно, еще один участок канала выходит в трубный шарнир для дальнейшей передачи печного газа. Участки канала выполнены преимущественно в виде труб. В контексте данного изобретения трубный шарнир - это устройство, которое осуществляет подвижное соединение по текучей среде по меньшей мере двух труб или подобных элементов. Преимущественным образом в этом варианте осуществления использовано минимальное количество трубных шарниров и отрезков труб.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления, который также может быть реализован независимо от предыдущих вариантов осуществления изобретения, предусмотрено устройство задержки печного газа, содержащее воздуходувный аппарат. Воздуходувный аппарат предусмотрен преимущественно в проходе между двумя областями и прерывает или по меньшей мере препятствует протеканию печного газа из одной области к другой области, продувая газ, преимущественно воздух, вдоль плоскости поперечного сечения указанного прохода. Вследствие этого может улучшиться качество воздуха в помещении, в котором находится плавильное устройство. Устройство задержки печного газа позволяет отказаться от механического запорного элемента, в частности, в области, в которой может произойти повреждение загружаемым материалом. При этом устройство задержки печного газа установлено предпочтительно сверху указанного прохода с возможностью поворота, так что устройство задержки печного газа может быть предпочтительно повернуто как наверх, так и вниз. Предпочтительно, устройство задержки печного газа содержит перегородку. Эта перегородка может блокировать верхнюю часть прохода, так что течение печного газа должно быть задержано посредством продувания газа или воздуха только в нижней части прохода, только в которой, как правило, и находится загружаемый материал. В качестве варианта также может быть предусмотрено устройство перемещения для перемещения устройства задержки печного газа вверх и вниз.

В усовершенствованном варианте вышеупомянутого предпочтительного варианта осуществления устройство задержки печного газа предусмотрено в навалочной шахте для загружаемого материала. Устройство задержки печного газа задерживает течение печного газа от навалочной шахты для загружаемого материала к контейнеру бункера, из которого он мог бы быть удален. Преимущественным образом устройство задержки печного газа предусмотрено снизу по течению от газового выпускного окна в навалочной шахте для загружаемого материала таким образом, чтобы печной газ смог всасываться через газовое выпускное окно в навалочной шахте для загружаемого материала.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления, который также может быть реализован независимо от предыдущих вариантов осуществления изобретения, предусмотрен поворотный механизм для дополнительного контейнера для загружаемого материала, чтобы перемещать дополнительный контейнер для загружаемого материала из положения загрузки в положение разгрузки, и наоборот, при этом поворотный механизм имеет два кронштейна для поддержки дополнительного контейнера для загружаемого материала с двух противоположных сторон. Предпочтительно, запираемое разгрузочное окно находится на дне дополнительного контейнера для загружаемого материала. Поворотный механизм может быть использован, прежде всего, из-за ограниченного пространства.

Настоящее изобретение также относится к плавильному устройству, содержащему корпус печи и устройство навалки загружаемого материала, в котором устройство навалки загружаемого материала содержит шахту для загружаемого материала и бункер для загружаемого материала, причем шахта для загружаемого материала выполнена в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала, выполненного с возможностью предварительного нагрева печным газом загружаемого материала в навалочной шахте для загружаемого материала, причем бункер для загружаемого материала выполнен в виде еще одного устройства предварительного нагрева загружаемого материала, выполненного с возможностью предварительного нагрева печным газом загружаемого материала в бункере. В контексте настоящего изобретения устройство предварительного нагрева загружаемого материала выполнено с возможностью предварительного нагрева загружаемого материала в навалочной шахте печным газом (газом из внутренней части корпуса плавильного устройства), если навалочная шахта загружаемого материала содержит пространство, через которое печной газ устремляется из корпуса печи ввиду наличия разности давлений, которая создана, например, отсасывающим устройством, откачивающим печной газ, причем, кроме того, указанное пространство содержит порцию загружаемого материала во время нормального процесса плавления существенный период времени, составляющий по меньшей мере одну минуту, предпочтительно пять минут, еще предпочтительнее по меньшей мере десять минут. Загружаемый материал может передвигаться в указанном пространстве во время нахождения в нем. Значительное время пребывания загружаемого материала в указанном пространстве во время нормального процесса плавления может быть связано, например, с определением параметров. Например, форма, строение или размеры корпуса плавильного устройства и/или навалочной шахты могут приводить к образованию колонны загружаемого материала в навалочной шахте. В контексте настоящего изобретения указанное еще одно устройство предварительного нагрева загружаемого материала выполнено аналогично с возможностью предварительного нагрева загружаемого материала в бункере для загружаемого материала печным газом (газом из внутренней части корпуса плавильного устройства), если бункер для загружаемого материала содержит дополнительное пространство, через которое печной газ устремляется из корпуса печи ввиду наличия разности давлений, которая создана, например, отсасывающим устройством, откачивающим печной газ, причем указанное дополнительное пространство содержит порцию загружаемого материала во время нормального процесса плавления существенный период времени, составляющий по меньшей мере одну минуту, предпочтительно пять минут, еще предпочтительнее по меньшей мере десять минут. Предпочтительно, шахта для загружаемого материала выполнена таким образом, что загружаемый материал из шахты для загружаемого материала попадает в корпус печи под действием силы тяжести, так что никакое дополнительное устройство не требуется для транспортировки загружаемого материала из шахты для загружаемого материала в корпус печи. Этого можно достичь, в частности, посредством наклонного выполнения смотрящих наверх внутренних поверхностей стенок шахты для загружаемого материала и расположения прохода из шахты для загружаемого материала в корпус печи сверху корпуса печи.

Посредством объединения навалочной шахты, выполненной в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала, с бункером для загружаемого материала, выполненным в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала, достигают существенного охлаждения печного газа, который устремляется из навалочной шахты к бункеру для загружаемого материала. Поэтому бункеру для загружаемого материала практически не требуются охладители, расходующие энергию. Когда печной газ выходит из бункера для загружаемого материала, он уже сильно охлажден, так что извлечение тепловой энергии из указанного печного газа для уменьшения потери энергии не имеет смысла, поэтому никакое дополнительное устройство предварительного нагрева не требуется. Благодаря такому объединению достигают синергетического эффекта. Отказ от водоохлаждаемых запирающих элементов позволяет сэкономить примерно 5% необходимой для процесса плавления энергии.

Согласно пункту 10 формулы, который также может быть осуществлен независимо, бункер может быть расположен с возможностью перемещения на платформе так, чтобы он перемещался посредством шасси к опрокидывателю, посредством которого возможно опорожнение контейнера бункера в навалочную шахту плавильного устройства. Преимущество этого состоит в том, что контейнеры бункера с загружаемым материалом, располагаемые в бункере, должны быть подняты только на высоту платформы для помещения в бункер или опорожнения. Другими словами, это значит, что контейнеры бункера вовсе не требуется поднимать на высоту выше навалочного окна навалочной шахты, чтобы можно было загрузить плавильное устройство посредством имеющихся кранов. Поэтому не требуется никаких новых или дополнительных кранов, которые позволили бы поднимать бункеры на высоту выше навалочного окна навалочной шахты. Кроме того, в соответствии с вышесказанным не требуется поднимать уровень пола в имеющихся помещениях для размещения плавильного устройства согласно изобретению, так что плавильное устройство согласно изобретению может быть установлено в имеющемся помещении.

Согласно предпочтительному варианту усовершенствования этого решения, платформа выполнена таким образом, что дополнительно к бункеру, уже подъехавшему к навалочному окну навалочной шахты для опорожнения, на платформе на тех же рельсах может располагаться еще один бункер таким образом, что первый бункер после его опорожнения может быть удален в сторону, а затем следующий бункер на платформе может подъехать посредством шасси к навалочному окну навалочной шахты для опорожнения. Это означает, что в данном варианте осуществления отпадает необходимость поднимать последующий подведенный контейнер бункера над уже опорожненным бункером для того, чтобы наполнить последний через его загрузочное окно загружаемым материалом последующего подведенного контейнера бункера. В этом случае кран должен поднять последующий подведенный контейнер бункера только над платформой, но не над еще одним бункером, уже находящимся на платформе. Таким образом, плавильное устройство согласно изобретению может эксплуатироваться с краном меньшей высоты или также в помещении с меньшей высотой потолка.

В еще одном предпочтительном варианте усовершенствования изобретения платформа дополнительно может быть снабжена собственным подъемником для еще одного контейнера бункера. Также и в этом случае последующий контейнер, подведенный посредством крана, должен быть поднят только на высоту, достаточную для установки на рельсы платформы, причем затем последующий подведенный контейнер бункера поднимают и подводят к уже опорожненному бункеру посредством подъемника, которым снабжена платформа, чтобы затем последующий подведенный контейнер бункера опорожнить в контейнер бункера, уже опорожненного в навалочную шахту бункера. Также в этом решении обеспечена загрузка плавильного устройства имеющимся в наличии краном, и среди прочего для данного плавильного устройства не требуется помещение с высоким потолком.

В следующем предпочтительном варианте осуществления подъемник дополнительно выполнен с возможностью поворота последующего подведенного контейнера бункера. Преимущество данного варианта заключается в том, что последующий подведенный бункер или контейнер бункера может быть установлен на платформу также поперечно к бункеру, уже подведенному к навалочной шахте, т.е. не в продольном, а в поперечном направлении, так что в этом варианте осуществления может быть использована более короткая платформа, поэтому и площадь, необходимая для плавильного устройства, сокращена.

В альтернативном варианте осуществления подъемник интегрирован не в платформу для размещения бункеров или контейнеров бункера, а расположен рядом с этой платформой, так что последующие подведенные бункеры или контейнеры бункера устанавливают не за бункером, уже подведенным к навалочной шахте для опорожнения, а, скорее, рядом с уже установленным бункером, причем также в этом варианте осуществления необходимая площадь сокращена соответствующим образом.

Настоящее изобретение также относится к способу плавления, который осуществляют посредством плавильного устройства, содержащего корпус печи и устройство навалки загружаемого материала, причем устройство навалки загружаемого материала содержит навалочную шахту и бункер для загружаемого материала с контейнером бункера, способ содержит следующие шаги.

Предварительно нагревают загружаемый материал в контейнере бункера печным газом; далее транспортируют загружаемый материал из контейнера бункера в навалочную шахту; предварительно нагревают печным газом загружаемый материал в навалочной шахте.

В контексте данного изобретения под предварительным нагревом загружаемого материала печным газом понимают контактирование загружаемого материала с печным газом во время нормального процесса плавления существенный период времени, составляющий по меньшей мере одну минуту, предпочтительно пять минут, еще предпочтительнее по меньшей мере десять минут. Предварительный нагрев загружаемого материала в бункере для загружаемого материала печным газом продолжается существенный период времени, составляющий по меньшей мере одну минуту, предпочтительно пять минут, еще предпочтительнее по меньшей мере десять минут. Во время предварительного нагрева загружаемого материала печным газом в бункере для загружаемого материала загружаемый материал может передвигаться. Предварительный нагрев загружаемого материала в навалочной шахте печным газом продолжается период времени, составляющий по меньшей мере одну минуту, предпочтительно пять минут, еще предпочтительнее по меньшей мере десять минут. Во время предварительного нагрева загружаемого материала в навалочной шахте печным газом загружаемый материал может передвигаться.

В предпочтительном варианте осуществления способ плавления содержит загрузку нескольких порций загружаемого материала, причем для загрузки одной порции загружаемого материала последовательно выполняют следующие шаги.

Наполняют контейнер бункера порцией загружаемого материала через загрузочное окно; запирают загрузочное окно; открывают навалочное окно; предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в контейнере бункера; далее транспортируют порцию загружаемого материала из контейнера бункера в навалочную шахту и предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в навалочной шахте.

Предварительный нагрев в навалочной шахте необязательно проводят для каждой порции загружаемого материала. Для первой порции загружаемого материала в цикле плавления предварительный нагрев в навалочной шахте может, например, отсутствовать, так как первая порция загружаемого материала сползает насквозь навалочной шахты. При этом отдельные шаги процесса могут отличаться для загрузки различных порций загружаемого материала. Например, транспортировка третьей порции загружаемого материала может продолжаться гораздо дольше, чем транспортировка первой порции загружаемого материала, так как загружаемый материал в навалочной шахте препятствует сползанию третьей порции загружаемого материала в навалочную шахту. Тогда предварительный нагрев в контейнере бункера также продолжается дольше. Навалочное окно открывают и закрывают предпочтительно посредством сдвига, передвижения или перемещения запорного элемента навалочного окна, причем при открытии навалочного окна запорный элемент навалочного окна сдвигают, передвигают или перемещают в область за пределами шахты для загружаемого материала. Загружаемый материал, который находится в шахте для загружаемого материала, тогда не препятствует закрытию навалочного окна запорным элементом навалочного окна, так что навалочное окно может быть заблаговременно закрыто и бункер для загружаемого материала может быть заблаговременно наполнен следующей порцией загружаемого материала для предварительного нагрева.

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления способ плавления содержит загрузку нескольких порций загружаемого материала, причем для загрузки одной порции загружаемого материала последовательно выполняют следующие шаги.

Наполняют контейнер бункера порцией загружаемого материала через загрузочное окно, в то время как проникновению печного газа в контейнер бункера препятствует устройство задержки печного газа; запирают загрузочное окно; предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в контейнере бункера; далее транспортируют порцию загружаемого материала из контейнера бункера в навалочную шахту; предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в навалочной шахте.

При дальнейшем усовершенствовании обоих вышеупомянутых предпочтительных вариантов осуществления контейнер бункера опрокидывают для дальнейшей транспортировки порции загружаемого материала в навалочную шахту. В качестве варианта может быть предусмотрена задвижка для дальнейшей транспортировки загружаемого материала из контейнера бункера в навалочную шахту.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение описано подробнее со ссылками на чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - вид в аксонометрии плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении плавления;

фиг. 2А и фиг. 2B - вид в аксонометрии и вид в разрезе, соответственно, плавильного устройства в положении выпуска;

фиг. 3А и фиг. 3B - вид в аксонометрии и вид в разрезе, соответственно, плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении удаления шлака;

фиг. 4А и фиг. 4B - вид в аксонометрии и вид в разрезе, соответственно, плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении обслуживания;

фиг. 5 - вид в аксонометрии плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении обслуживания с опрокинутым бункером;

фиг. 6А, 6B, 6С, 6D, 6Е - вид спереди, вид сбоку, вид сзади, еще один вид сбоку и вид сверху, соответственно, плавильного устройства согласно первому варианту осуществления;

фиг. 7А - первый вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления;

фиг. 7B - второй вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления;

фиг. 7С - третий вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления;

фиг. 7D - четвертый вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления;

фиг. 7Е - пятый вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления;

фиг. 7F - шестой вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления;

фиг. 8А - первый вид в разрезе навалочной шахты плавильного устройства согласно второму варианту осуществления;

фиг. 8B - второй вид в разрезе навалочной шахты плавильного устройства согласно второму варианту осуществления;

фиг. 8С - вид воздуходувного аппарата плавильного устройства согласно второму варианту осуществления;

фиг. 8D - вид устройства задержки печного газа плавильного устройства согласно второму варианту осуществления;

фиг. 9А - фрагмент плавильного устройства согласно третьему варианту осуществления;

фиг. 9B - фрагмент плавильного устройства согласно третьему варианту осуществления с опрокинутым бункером;

фиг. 10А - фрагмент плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления;

фиг. 10B - вид в разрезе бункера плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления;

фиг. 10C - вид снизу бункера плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления;

фиг. 10D - вид запорного элемента плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления в запирающем положении;

фиг. 10Е - вид запорного элемента плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления в отпирающем положении;

фиг. 11А - фрагмент плавильного устройства согласно пятому варианту осуществления с поворотным механизмом для дополнительного контейнера для загружаемого материала в положении загрузки;

фиг. 11B - фрагмент плавильного устройства согласно пятому варианту осуществления с поворотным механизмом для дополнительного контейнера для загружаемого материала в положении разгрузки;

фиг. 12 - плавильное устройство в альтернативном варианте осуществления с платформой на виде в аксонометрии;

фиг. 13 - плавильное устройство, показанное на фиг. 12, с последующим подведенным бункером на виде в аксонометрии;

фиг. 14 - усовершенствованный вариант плавильного устройства, показанного на фиг. 12 и 13, с подъемником на виде в аксонометрии;

фиг. 15 - плавильное устройство, показанное на фиг. 14, на следующем шаге способа плавления на виде в аксонометрии;

фиг. 16 - альтернативный вариант плавильного устройства с подъемником, выполненным с возможностью поворота, на виде в аксонометрии;

фиг. 17 - еще один альтернативный вариант плавильного устройства с подъемником, смещенным в сторону, на виде в аксонометрии; и

фиг. 18 - плавильное устройство, показанное на фиг. 17, на следующем шаге способа плавления на виде в аксонометрии.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан вид в аксонометрии плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении плавления. Под плавильным устройством, содержащим корпус 1 печи и навалочное устройство 2, понимают электродуговую печь для плавления стального лома.

Корпус 1 печи установлен на креплении 3, содержащем два компонента крепления, которые предусмотрены на противоположных концах корпуса 1 печи. Один из этих компонентов крепления на фиг. 1 почти полностью скрыт. Каждый компонент крепления содержит опрокидывающий механизм 4. Опрокидывающий механизм 4 имеет соответственно один поворотный шарнир 5 и гидравлический цилиндр 6, которым управляет управляющее устройство (не показано). Корпус 1 печи содержит нижний бак и верхний бак, на котором расположена крышка 10 корпуса печи. В верхнем баке предусмотрены: с одной стороны - выпуск 7 шлака с дверцей 8 выпуска шлака, а на противоположной стороне - выпуск 9 расплава, выполненный в виде эркерного выхода. Опрокидывающий механизм 4 обеспечивает возможность опрокидывания корпуса 1 печи из положения плавления в положение удаления шлака, в котором шлак выпускают через выпуск 7 шлака в мульду, и в положение выпуска, в котором расплав через выпуск 9 расплава может быть вылит в разливочный ковш. Положение плавления - это положение, в котором, как правило, происходит процесс плавления. Во всех положениях плавления корпус 1 печи и крепление 3 расположены горизонтально. Положение удаления шлака - это соответствующее положение, в котором шлак может быть выпущен через выпуск 7 шлака. Во всех положениях удаления шлака корпус 1 печи и крепление 3 наклонены таким образом, что выпуск 7 шлака опущен вниз. Положение выпуска - это соответствующее положение, в котором расплав может быть вылит через выпуск 9 расплава. Во всех положениях выпуска корпус 1 печи и крепление 3 наклонены таким образом, что выпуск 9 расплава опущен вниз. Крышка 10 корпуса печи имеет три электродных отверстия для введения в каждое из них одного электродугового электрода (не показаны). Кроме того, в корпусе 1 печи дополнительно предусмотрены несколько газовых горелок (не показаны).

Навалочное устройство 2 содержит бункер 12, навалочную шахту 13 и платформу 14. Бункер 12 содержит контейнер 17 бункера, шасси 29 и опрокидыватель 18. Контейнер 17 бункера содержит переднее навалочное окно (не показано), которое выполнено с возможностью запирания запорным элементом в форме полосы (не показано), и верхнее загрузочное окно 15, которое выполнено с возможностью запирания запорным элементом 16 в форме полосы. Запорные элементы в форме полосы приводятся в действие, например, зубчатым реечным механизмом, которым управляет управляющее устройство (не показано). Опрокидыватель 18 содержит поворотный шарнир (68, см. фиг. 4B) и два гидравлических цилиндра 19, которые предусмотрены сзади на противоположных сторонах контейнера 17 бункера, и которыми управляет управляющее устройство (не показано). Сзади контейнера 17 бункера предусмотрено газовое выпускное окно (не показано), в котором заканчивается газовый канал 20, имеющий несколько подвижно соединенных друг с другом отрезков 21 труб. Через эти отрезки 21 труб посредством газоотсасывающего устройства 24 откачивают печной газ. Шасси 29 имеет четыре ролика 28, причем предусмотрено соответственно по два ролика 28 с каждой стороны шасси 29. Сверху на платформе 14 предусмотрены два параллельных рельса 22, на каждом из которых расположены соответственно по два ролика 28, для того чтобы бункер 12 имел возможность перемещаться вдоль рельсов 22. Ролики 28 приводятся в действие двигателем (не показан), которым управляет управляющее устройство (не показано). Каждый из противоположных концов каждого рельса 22 лежит на соответствующем столбе 23. Сверху на навалочной шахте 13 предусмотрено газовое выпускное окно 25. В выпускном окне 25 заканчивается газовый канал (не показан), через который посредством газоотсасывающего устройства 24 также откачивают печной газ. Навалочная шахта 13 жестко соединена с шасси 29 бункера 12 таким образом, что навалочная шахта 13 может перемещаться вместе с бункером 12. Сверху на корпусе 1 печи предусмотрена область 26 уплотнения корпуса 1 печи, в которой выполнено окно корпуса печи (не показано). Снизу на навалочной шахте 13 предусмотрена область уплотнения навалочной шахты 13, в которой выполнено окно шахты (не показано). В показанном положении эксплуатации окно корпуса печи и окно шахты образуют для загружаемого материала проход из навалочной шахты 13 в корпус 1 печи. В окне навалочной шахты 13 с двух сторон сформированы еще одни уплотнительные элементы 27. В окне корпуса 1 печи с двух сторон сформированы комплементарные уплотнительные элементы 26. Область уплотнения корпуса 1 печи содержит выпуклую цилиндрическую поверхность, в то время как область уплотнения навалочной шахты 13 содержит комплементарную вогнутую цилиндрическую поверхность. Обе области уплотнения прилегают настолько плотно друг к другу во время процесса плавления, что между ними практически не образуется щель, во всяком случае, щель по возможности настолько тонкая, что печной газ из плавильного устройства наружу не проникает, и воздух снаружи также не втягивается.

В качестве варианта, в случае наличия в этой области большой щели возможна также работа с воздушным заграждением, которое ограждает щель от внешней среды плавильного устройства. Также, например, сверху щели на навалочной шахте снаружи могут быть расположены воздуходувные аппараты, которые ограждают щель от окружающей среды посредством воздушной завесы. Функция такой воздушной завесы раскрыта ниже при рассмотрении устройства задержки печного газа.

На фиг. 2А и фиг. 2B показан вид в аксонометрии и вид в разрезе, соответственно, плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении выпуска. В положении выпуска корпус 1 печи повернут опрокидывающим механизмом 4 относительно поворотных шарниров 5 по часовой стрелке посредством приведения в действие гидравлических цилиндров 6 таким образом, что выпуск 9 расплава наклонен вниз, и расплав, находящийся во внутреннем пространстве 38 корпуса печи, вынужден выходить из корпуса 1 печи через выпуск 9 расплава.

Область уплотнения корпуса печи вращательно смещена относительно области уплотнения навалочной шахты 13. Тем не менее, обе области уплотнения прилегают друг к другу таким образом, что между ними практически не образуется щель, а печной газ практически не выходит из плавильного устройства наружу через эти области уплотнения.

На фиг. 3A и фиг. 3B показан вид в аксонометрии и вид в разрезе, соответственно, плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении удаления шлака. В положении удаления шлака корпус 1 печи повернут опрокидывающим механизмом 4 относительно оси 5а опрокидывания поворотных шарниров 5 против часовой стрелки посредством приведения в действие гидравлических цилиндров 6 таким образом, что выпуск 7 шлака наклонен вниз, и шлак, находящийся во внутреннем пространстве 38 корпуса печи, вынужден выходить из корпуса 1 печи через выпуск 7 шлака. Область 26 уплотнения корпуса 1 печи вращательно смещена относительно области 27 уплотнения навалочной шахты 13. Тем не менее, части поверхностей уплотнения обеих областей уплотнения прилегают друг к другу таким образом, что между этими частями поверхностей уплотнения образуется только тонкая щель, так что печной газ практически не выходит наружу из плавильного устройства через эти области уплотнения.

На фиг. 4А и фиг. 4B показан вид в аксонометрии и вид в разрезе, соответственно, плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении обслуживания. Положение обслуживания - это положение, в котором, как правило, осуществляют обслуживание. Во всех положениях обслуживания бункер 12 с навалочной шахтой 13 откачены назад. Посредством такого отката бункера 12 по рельсам 22 обеспечивают доступ к окну 32 корпуса печи, так что оказывается доступно внутреннее пространство 38 корпуса печи. Откат назад бункера 12 вместе с навалочной шахтой 13 в направлении, параллельном оси 5а опрокидывания, исключает необходимость поднятия навалочной шахты 13, за счет выполнения области 26 уплотнения крышки 10 корпуса печи в виде выпуклой цилиндрической поверхности и области 27 уплотнения навалочной шахты 13 в виде контура комплементарной вогнутой цилиндрической поверхности, поскольку между выпуклой поверхностью уплотнения области уплотнения и комплементарной вогнутой поверхностью уплотнения (контуром) навалочной шахты 13 образована щель. Дополнительно, шарнирное соединение 42 двух отрезков труб газового канала 20 разомкнуто, чтобы обеспечить доступ к внутренней части отрезков труб. Спереди к контейнеру 17 бункера жестко прикреплен соединительный элемент 33 шахты. Навалочная шахта 13 имеет верхнюю часть 34 с выпуклым цилиндрическим контуром и две противоположные боковые части. Соединительный элемент 33 шахты имеет верхнюю часть 35 с комплементарной вогнутой цилиндрической поверхностью и две противоположные боковые части. Верхняя часть 35 перекрыта верхней частью 34. Обе верхние части 34 и 35 и боковые части соединительного элемента 33 и навалочной шахты во время процесса плавления прилегают друг к другу таки образом, что между ними практически не образуется щель, печной газ практически не выходит наружу через верхние части 34 и 35 и боковые части из плавильного устройства, а воздух снаружи не втягивается, или практически не втягивается.

На фиг. 5 показан вид в аксонометрии плавильного устройства согласно первому варианту осуществления в положении обслуживания с опрокинутым бункером 12. Шарнирное соединение 42 двух отрезков труб газового канала 20 не разомкнуто. Откат назад бункера 12 без размыкания шарнирного соединения 42 возможен благодаря тому, что в газовом канале 20 предусмотрены несколько шарнирных соединений.

На фиг. 6А, фиг. 6B, фиг. 6С, фиг. 6D и фиг. 6Е показаны вид спереди, вид сбоку, вид сзади, еще один вид сбоку и вид сверху плавильного устройства согласно первому варианту осуществления. Плавильное устройство находится, соответственно, в том же положении эксплуатации.

Ниже способ плавления, протекающий в циклах плавления, раскрыт посредством фиг. 7A-7F. Каждый цикл содержит загрузку в плавильное устройство нескольких порций стального лома (обычно трех порций), плавление стального лома, розлив расплава и выпуск шлака. Исходя из состояния отдельных частей плавильного устройства, показанного на Фиг. 7А, для каждой порции загружаемого материала при загрузке выполняют следующие шаги:

i.) загружают соответствующую порцию стального лома через верхнее загрузочное окно 15 контейнера 17 бункера;

ii.) запирают верхнее загрузочное окно 15 посредством перемещения запорного элемента 16;

iii.) открывают переднее навалочное окно 43 посредством перемещения (вверх) запорного элемента 37, причем после открытия переднего навалочного окна 43 печной газ из внутреннего пространства 38 плавильного устройства отводят через заднее газовое выпускное окно 31 в контейнере 17 бункера;

iv.) опрокидывают контейнер 17 бункера из его исходного положения, чтобы соответствующая порция стального лома сползла в навалочную шахту 13;

v.) возвращают контейнер 17 бункера в его исходное положение;

vi.) запирают переднее навалочное окно 43 посредством перемещения (вниз) запорного элемента 37, причем после запирания переднего навалочного окна 43 печной газ из внутреннего пространства 38 плавильного устройства отводят через верхнее газовое выпускное окно в навалочной шахте 13; и

vii.) открывают верхнее загрузочное окно 15 посредством перемещения запорного элемента 16.

Шаги i.)-vii.) выполняют обычно в указанной последовательности, однако не играет никакой роли, выполняют ли шагу), после шага vi.) или vii.).

На фиг. 7А показан первый вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления после наполнения контейнера 17 бункера первой порцией 39 стального лома (после шага i.).

На фиг. 7B показан второй вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления после запирания верхнего загрузочного окна 15 посредством перемещения запорного элемента 16 и после открытия переднего навалочного окна 43 посредством перемещения (вверх) запорного элемента 37 (после шага iii.) для первой порции 39 стального лома. Печной газ отводят из внутреннего пространства 38 плавильного устройства по следующему пути: от окна 32 корпуса плавильного устройства к окну 44 шахты, через навалочную шахту 13, навалочное окно 43, контейнер 17 бункера и, наконец, газовое выпускное окно 31 таким образом, что загружаемый материал 39 в контейнере 17 бункера предварительно нагревают печным газом.

На фиг. 7С показан третий вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления, после того, как контейнер 17 бункера был опрокинут вперед (после шага iv.) для загрузки первой порции 39 стального лома.

На фиг. 7D показан четвертый вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления после наполнения контейнера 17 бункера второй порцией 40 стального лома (после шага i.).

На фиг. 7Е показан второй вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления, после того, как контейнер 17 бункера был опрокинут вперед (после шага iv.) для загрузки второй порции 40 стального лома. В навалочной шахте 13 образована колонна загружаемого материала.

На фиг. 7F показан шестой вид в разрезе плавильного устройства согласно первому варианту осуществления во время цикла плавления во время опрокидывания контейнера 17 бункера из его исходного положения (после шага iv.) для загрузки третьей порции 41 стального лома. Промежуток времени между шагами iv.) и v.) может зависеть от порции загружаемого материала. Для третьей порции 41 загружаемого материала промежуток времени между шагами iv.) и v.) существенно больше, чем для первой порции 39 стального лома, поскольку необходимо дождаться, пока колонна загружаемого материала не расплавится настолько, что порция 41 стального лома полностью сползет из контейнера 17 бункера в навалочную шахту 13.

Шаги i.)-iii.) для первой порции загружаемого материала следующего цикла плавления могут быть выполнены прежде, чем осуществлен выпуск в предыдущем цикле плавления. При этом может так случиться, что какой-нибудь стальной лом из первой порции загружаемого материала упадет в навалочную шахту 13. Тем не менее, это не представляет проблемы. Следующий цикл плавления непосредственно следует за предыдущим циклом плавления и даже перекрывается с ним. Выпуск расплава и выпуск шлака осуществляют перед шагом iv.) для первой порции загружаемого материала следующего цикла плавления.

В последующем описании следующих вариантов осуществления настоящего изобретения в качестве ссылочных обозначений (позиций) функционально идентичных элементов использованы те же самые ссылочные обозначения (позиции), что и для первого варианта осуществления, но с добавленной буквой.

Для последующих вариантов осуществления описаны только те признаки, которые существенно отличаются от признаков первого варианта осуществления. Неописанные элементы последующих вариантов осуществления реализованы по меньшей мере по существу идентичными элементами. Признаки различных вариантов осуществления могут сочетаться друг с другом, если это технически выполнимо.

На фиг. 8А показан первый вид в разрезе навалочной шахты 13а плавильного устройства согласно второму варианту осуществления. Соответствующий фрагмент для первого варианта осуществления может быть найден на фиг. 4B. Однако, вместо запорного элемента (37, см. фиг. 7А) в навалочном окне 43а предусмотрено устройство 11а задержки печного газа, которое проходит вдоль всей ширины четырехугольного навалочного окна 43а. Устройство 11а задержки печного газа находится в поднятом вверх положении и содержит охладитель 30а, воздуходувный аппарат 36а и перегородку 45а, и выполнено с возможностью поворота относительно оси поворота посредством привода (не показан), которым управляет управляющее устройство (не показано), и которое может перемещать устройство 11а задержки печного газа между поднятым вверх положением и опущенным вниз положением. Перед устройством 11а задержки печного газа предусмотрена противоударная защита 47а, которая имеет наклонную ударную поверхность и защищает устройство 11а задержки печного газа от повреждения загружаемым материалом, который сползает из контейнера 17а бункера в навалочную шахту 13а.

На фиг. 8B показан второй вид в разрезе навалочной шахты плавильного устройства согласно второму варианту осуществления. Устройство задержки печного газа 11а повернуто относительно оси поворота вниз посредством привода и находится в опущенном вниз положении. Из выпускных окон воздуходувного аппарата 36а вытекает воздух. Вытекающий воздух препятствует протеканию воздушного потока с одной стороны навалочного окна 43а к его другой стороне таким образом, что печной газ из корпуса печи протекает в контейнер 17а бункера и оттуда далее через загрузочное окно наружу.

На фиг. 8С показан вид воздуходувного аппарата 36а плавильного устройства согласно второму варианту осуществления. Воздуходувный аппарат 36а содержит первый конечный отрезок 48а трубы, второй конечный отрезок 49а трубы и центральный отрезок 50а трубы. Центральный отрезок 50а трубы имеет по существу форму четырехугольника, у которого одна сторона находится сверху, если устройство 11а задержки печного газа находится в опущенном вниз положении, а горизонтальная область находится снизу, если устройство 11а задержки печного газа находится в опущенном вниз положении. В горизонтальной области центрального отрезка трубы 50а выполнены несколько выпускных окон 51а, которые направлены вниз, если устройство 11а задержки печного газа находится в опущенном вниз положении. Оба конца центрального отрезка 50а трубы соединены с обоими конечными отрезками 48а, 49а труб с возможностью поворота посредством двух трубных шарниров 52а, 53а. Оси вращения обоих трубных шарниров 52а, 53а обе лежат на одной горизонтальной оси. Поскольку оба конечных отрезка 48а, 49а труб жестко соединены с корпусом навалочной шахты 13а, ось вращения одновременно образует ось поворота, относительно которой можно поворачивать устройство 11а задержки печного газа. В опущенном вниз положении сжатый воздух в обоих конечных отрезках 49а, 50а труб нагнетают в воздуходувный аппарат. Сжатый воздух устремляется к горизонтальной области центрального отрезка 50а трубы и выходит вниз через выпускные окна 51а.

На фиг. 8D показан вид устройства 11 а задержки печного газа плавильного устройства согласно второму варианту осуществления. Охладитель 30а содержит охлаждающие ламели 54а в форме труб и соединен на его противоположных концах посредством двух трубных шарниров 55а с подводящей линией (не показана) и отводящей линией (не показана) охлаждающей жидкости, посредством которых охлаждающую жидкость подводят к охлаждающим ламелям 54а и отводят от них. Оси вращения обоих трубных шарниров 55а охладителя 30а идентичны с осью вращения обоих трубных шарниров 52а, 53а устройства 11а задержки печного газа. Если предусмотрено устройство 11а задержки печного газа, то проводимый процесс плавления идентичен с процессом, разъясненным посредством фиг. 7A-7F, несмотря на то, что шаг iii.) заменен шагом iii.)', а шаг vi.) заменен шагом vi.)',. Согласно шагу iii.)', устройство 11а задержки печного газа поворачивают наверх и выключают воздуходувный аппарат 36а, причем после выключения воздуходувного аппарата 36а печной газ из внутреннего пространства плавильного устройства отводят через заднее газовое выпускное окно в контейнере бункера. Согласно шагу vi.)', устройство 11а задержки печного газа поворачивают вниз и включают воздуходувный аппарат 36а, причем после включения воздуходувного аппарата 36а печной газ из внутреннего пространства плавильного устройства отводят через верхнее газовое выпускное окно в навалочной шахте 13а.

На фиг. 9А показан фрагмент плавильного устройства согласно третьему варианту осуществления. Платформа не показана, чтобы не заслонять существенные элементы. Печной газ откачивают из бункера 12b через газовое выпускное окно на задней стене бункера 12b по газовому каналу 20b с несколькими отрезками 21b труб, которые соединены друг с другом посредством шарнирных соединений 42b.

На фиг. 9B показан фрагмент плавильного устройства согласно третьему варианту осуществления с опрокинутым бункером 12b. Опрокидывание бункера 12b возможно благодаря вращению шарнирного соединения 42b.

На фиг. 10А показан фрагмент плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления.

На фиг. 10B показан вид в разрезе бункера 12с плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления. Печной газ откачивают через газовое выпускное окно 31с на задней стене бункера 12с по газовому каналу 20с. В газовом выпускном окне предусмотрена решетка 60с. Первый участок 57с канала газового канала 20с проходит сначала под дном контейнера 17с бункера и выходит в трубный шарнир 58с. Трубный шарнир 58с лежит на оси вращения контейнера 17с бункера, когда его опрокидывают. Второй участок 59с канала, через который откачивают печной газ, начинается в трубном шарнире 58с.

На фиг. 10C показан вид снизу бункера плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления.

На фиг. 10D показан вид запорного элемента 16с плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления в запирающем положении.

Запорный элемент 16с содержит первую запорную плиту 61с и вторую запорную плиту 62с.

На фиг. 10Е показан вид запорного элемента плавильного устройства согласно четвертому варианту осуществления в отпирающем положении. Две запорные плиты 61с, 62с соединены между собой посредством шарнирной петли 63с. Если первую запорную плиту 61с поворачивают наверх посредством привода (не показан), которым управляет управляющее устройство, то вторая запорная плита 62с откидывается на первую запорную плиту 61 с и загрузочное окно 15с открывается.

На фиг. 11А показан фрагмент плавильного устройства согласно пятому варианту осуществления с поворотным механизмом для дополнительного контейнера 65d для загружаемого материала в положении загрузки. Поворотный механизм содержит два кронштейна 64d, закрепленные на противоположных сторонах платформы 14d. Два кронштейна 64d приводят в действие гидравлическими цилиндрами 67d, которыми управляет управляющее устройство. На верхних концах кронштейнов 64d выполнено по одному креплению, соответственно, для несущей оси 66d, которая удерживает дополнительный контейнер 65d для загружаемого материала. Противоположные концы несущей оси 66d вставлены в соответствующие крепления.

На фиг. 11B показан фрагмент плавильного устройства согласно пятому варианту осуществления с поворотным механизмом для дополнительного контейнера 65d загружаемого материала в положении разгрузки. Оба кронштейна 64d отклонены вперед посредством гидравлических цилиндров 67d таким образом, что дополнительный контейнер для загружаемого материала расположен непосредственно над бункером 12d. Для опорожнения дополнительного контейнера 65d для загружаемого материала в его дне открывают окно.

На фиг. 12 показано плавильное устройство на виде в аксонометрии. В этом варианте осуществления корпус 1 печи снабжен платформой 14. Платформа 14 оснащена рельсами 22, на которых расположен выполненный с возможностью перемещения бункер 12 с контейнером 17 бункера. При этом бункер 12 снабжен шасси 29, оснащенным роликами 28, которые установлены на рельсы 22 платформы 14 с возможностью перемещения бункера 12 на платформе 14. В показанном положении контейнер 17 бункера пристыкован к навалочной шахте 13 и может быть опорожнен через навалочное окно 43 в навалочную шахту 13 посредством не показанного здесь опрокидывателя. Преимущество такого варианта осуществления состоит в том, что контейнер 17 бункера должен быть поднят лишь на высоту, достаточную для установки на шасси 29. Таким образом, как кран для установки контейнера 17 бункера, так и помещение, в котором расположено плавильное устройство, могут быть выполнены меньшими по высоте, чем в случае, если бы контейнер 17 бункера должен был быть поднят на высоту, превышающую высоту навалочной шахты 13.

На фиг. 13 показан усовершенствованный вариант плавильного устройства с фиг. 12, в котором на платформу 14 может быть дополнительно установлен еще один бункер 12', так что после опорожнения контейнера 17 бункера 12 этот бункер 12 может быть снят с платформы 14 посредством упомянутого крана и затем последующий подведенный бункер 12' по рельсам 22 платформы 14 может быть подведен к навалочному окну навалочной шахты 13. В этом решении обеспечена непрерывная загрузка навалочной шахты 13, причем преимущество состоит в том, что выполнение и крана, и помещения, в котором расположено плавильное устройство, меньшими по высоте может быть сохранено.

На фиг. 14 показан усовершенствованный вариант плавильного устройства согласно изобретению с платформой 14, дополнительно снабженной подъемником 70, причем подъемник 70 выполнен с возможностью перемещения вдоль платформы 14 посредством дополнительной рельсовой направляющей, встроенной в платформу. Как следует из фиг. 14, подъемник 70 снабжен захватным устройством 71 для еще одного контейнера 17' бункера, который поднимают посредством подъемника 70, и который затем может быть перемещен в направлении бункера 12, уже пристыкованного к навалочной шахте 13, пока, наконец, согласно фиг. 15, следующий контейнер 17' бункера не будет расположен над контейнером 17 бункера, уже пристыкованным к навалочной шахте 13, и опорожнен посредством окна опорожнения контейнера 17' бункера в загрузочное окно 15 контейнера 17 бункера. В этом решении исключительно контейнер 17' бункера, а не дополнительный бункер, должен быть поднят над платформой 14 таким образом, что этот дополнительный контейнер 17' бункера может быть захвачен захватным устройством 71 подъемника 70, причем тогда следующее передвижение этого последующего подведенного контейнера 17' бункера осуществляют посредством подъемника 70. Здесь также сохранено преимущество незначительной высоты помещения и крана.

В следующем усовершенствованном варианте осуществления согласно фиг. 16 подъемник 70 дополнительно снабжен поворотным механизмом, таким что последующий подведенный контейнер 17' бункера устанавливают также поперек, т.е. разворачивают на 90°, относительно расположения бункера 17, уже подведенного к навалочной шахте 13, на платформе 14 так, что подведенный контейнер 17' может быть захвачен захватным устройством 71 подъемника 70. Посредством поворотного подъемника 70 последующий подведенный контейнер 17' бункера может быть затем повернут так, что он, согласно изображению на фиг. 15, будет расположен над загрузочным окном 15 бункера 17 а, затем, загружаемый материал, содержащийся в контейнере 17' бункера, будет опорожнен в контейнер 17 бункера 12. Преимущество данного решения наряду с уже упомянутыми преимуществами состоит в том, что ввиду возможности поперечного расположения последующего подведенного контейнера 17' бункера на платформе 14, платформа 14 может быть выполнена короче, так что площадь, необходимая для размещения плавильного устройства согласно изобретению, может быть дополнительно уменьшена.

В еще одном варианте осуществления согласно фиг. 17 подъемник 70 может быть также не встроенным в платформу 14, а расположенным, скорее, отдельно рядом с одной из сторон платформы 14, так что длина платформы 14 может быть уменьшена на длину, соответствующую площади, необходимой для подъемника 70. Преимущество, состоящее в необходимости поднятия последующего подведенного контейнера 17' бункера только на высоту захватного устройства 71 подъемника 70 для захвата последующего подведенного контейнера 17' бункера захватным устройством 71 подъемника 70, также сохранено. Также, в данном варианте осуществления, согласно фиг. 18, подъемник 70 снабжают поворотным механизмом, который позволяет поднимать последующий подведенный контейнер 17' бункера, развернутый на 90° и захваченный захватным устройством 71 подъемника 70, и затем поворачивать последующий подведенный контейнер 17' бункера, чтобы расположить его над загрузочным окном 15 бункера 12 с возможностью опорожнения в контейнер 17 бункера 12.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Корпус печи

2 Навалочное устройство

3 Крепление

4 Опрокидывающий механизм

5 Поворотный шарнир

5а Ось опрокидывания

6 Гидравлический цилиндр

7 Выпуск шлака

8 Дверца выпуска шлака

9 Выпуск расплава

10 Крышка корпуса печи

11 Устройство задержки печного газа

12, 12', 12а, 12b, 12с, 12d Бункер

13, 13а Навалочная шахта

14, 14d Платформа

15,15с Загрузочное окно

16,16с Запорный элемент

17, 17', 17а, 17с Контейнер бункера

18 Опрокидыватель

19 Цилиндр

20, 20b, 20с Газовый канал

21, 21b Участок трубы

22 Рельсы

23 Колонна

24 Газоотвод

25 Газовое выпускное окно

26 Уплотнительный элемент

27 Следующий уплотнительный элемент

28 Ролики

29 Шасси

30, 30а Охладитель

31, 31с Еще одно газовое выпускное окно

32 Окно корпуса печи (окно корпуса плавильного устройства)

33 Соединительный элемент шахты

34 Верхняя часть навалочной шахты (13)

35 Верхняя часть соединительного элемента шахты (33)

36, 36а Воздуходувный аппарат

37 Запорный элемент

38 Внутреннее пространство корпуса печи (внутренне пространство плавильного устройства)

39 Первая порция загружаемого стального лома (загружаемого материала)

40 Вторая порция загружаемого стального лома (загружаемого материала)

41 Третья порция загружаемого стального лома (загружаемого материала)

42, 42b Шарнирное соединение

43, 43а Навалочное окно

44 Окно шахты

45а Перегородка

47а Противоударная защита

48, 48а Первый конечный отрезок трубы

49, 49а Второй конечный отрезок трубы

50, 50а Центральный отрезок трубы

51, 51а Выпускные окна

52, 52а Трубные шарниры

53, 53а Следующие трубные шарниры

54, 54а Охлаждающие ламели

55, 55а Трубные шарниры охладителя (30, 30а)

57с Первый участок канала

58с Трубный шарнир

59с Второй участок канала

60с Решетка

61с Первая запорная плита

62с Вторая запорная плита

63с Шарнирная петля

64d Кронштейны

65d Дополнительный контейнер для загружаемого материала

66d Несущая ось

67d Гидравлический цилиндр

68 Поворотный шарнир

70, 70' Подъемник

71 Захватное устройство

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для плавления в электродуговой печи загружаемого стального лома. Плавильное устройство содержит навалочную шахту и опрокидывающий механизм, посредством которого корпус печи, содержащий крышку корпуса печи, может быть опрокинут относительно оси опрокидывания в различные положения опрокидывания, причем область уплотнения корпуса печи выполнена в виде выпуклой цилиндрической поверхности, а область уплотнения навалочной шахты выполнена в виде комплементарной вогнутой цилиндрической поверхности уплотнения, так что участки поверхностей уплотнения обеих областей уплотнения в различных положениях опрокидывания опрокидывающего механизма расположены друг напротив друга таким образом, что переходная область между навалочной шахтой и корпусом печи во всех положениях опрокидывания корпуса печи по меньшей мере значительно уплотнена. В способе предварительно нагревают печным газом загружаемый материал в контейнере бункера и после дальнейшей транспортировки загружаемого материала из контейнера бункера в навалочную шахту, в которой указанный загружаемый материал предварительно нагревают печным газом. Изобретение позволяет предотвратить потерю тепловой энергии. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Плавильное устройство, содержащее навалочную шахту (13, 13a) и опрокидывающий механизм (4), посредством которого корпус (1) печи, содержащий крышку (10) корпуса печи, может быть опрокинут относительно оси (5a) опрокидывания в различные положения опрокидывания, причем крышка (10) корпуса печи имеет окно (32) для загружаемого материала, к которому с каждой из двух сторон прилегает плоский уплотнительный элемент (26), так что наружные габариты этих уплотнительных элементов (26) и наружные габариты окна (32) для загружаемого материала определяют область уплотнения корпуса печи с поверхностью уплотнения, которая окружает окно (32) для загружаемого материала, причем указанная область уплотнения корпуса печи выполнена в виде выпуклой цилиндрической поверхности, при этом к окну навалочной шахты (13, 13а), расположенному напротив окна (32) для загружаемого материала, с каждой из двух сторон присоединен дополнительный уплотнительный элемент (27) таким образом, что наружные габариты этих дополнительных уплотнительных элементов (27) и наружные габариты указанного окна навалочной шахты (13, 13a) определяют область уплотнения шахты, содержащую комплементарную вогнутую цилиндрическую поверхность уплотнения, причем участки поверхностей уплотнения обеих областей уплотнения в различных положениях опрокидывания опрокидывающего механизма (4) расположены друг напротив друга, причем крышка (10) корпуса печи также имеет по меньшей мере одно отверстие для ввода электрода, а в корпусе (1) печи также предусмотрена по меньшей мере одна горелка.

2. Плавильное устройство по п.1, отличающееся тем, что область уплотнения корпуса печи и область уплотнения шахты образуют участки боковых поверхностей круговых цилиндров и оси круговых цилиндров этих боковых поверхностей совпадают с осью опрокидывания (5a) опрокидывающего механизма (4).

3. Плавильное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что бункер (12) для загружаемого материала, установленный перед навалочной шахтой (13, 13a), имеет навалочное окно (43) с запорным элементом (37) навалочного окна и загрузочное окно (15) с запорным элементом (16) загрузочного окна.

4. Плавильное устройство по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что навалочная шахта (13) имеет газовое выпускное окно (25).

5. Плавильное устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что бункер (12, 12c) для загружаемого материала имеет еще одно газовое выпускное окно (31, 31c).

6. Плавильное устройство по п. 5, отличающееся тем, что газовый канал (20c) заканчивается в газовом выпускном окне (31c), причем газовый канал (20c) имеет участок (57c) канала, проходящий под дном контейнера (17c) бункера (12c) для загружаемого материала к трубному шарниру (58c), который расположен на оси вращения контейнера (17c) бункера.

7. Плавильное устройство по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что оно содержит устройство (11a) задержки печного газа, выполненное с возможностью поворота и снабженное воздуходувным аппаратом (36a).

8. Плавильное устройство по п. 7, отличающееся тем, что в навалочной шахте (13a) предусмотрено устройство (11a) задержки печного газа.

9. Плавильное устройство по одному из пп. 1-8, отличающееся тем, что для дополнительного контейнера (65d) для загружаемого материала предусмотрен поворотный механизм для перемещения дополнительного контейнера (65d) для загружаемого материала из положения загрузки в положение разгрузки и наоборот, при этом поворотное устройство содержит два кронштейна (64d), по одному кронштейну на каждой из противоположных сторон контейнера (65d) для загружаемого материала для поддержания контейнера (65d) для загружаемого материала с двух противоположных сторон контейнера (65d) для загружаемого материала.

10. Плавильное устройство по одному из пп. 1-9, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одним бункером (12) для загружаемого материала и платформой (14), которые с навалочной шахтой (13) образуют навалочное устройство (2), причем по меньшей мере один бункер (12) для загружаемого материала содержит контейнер (17) бункера, шасси (29) с роликами (28) и опрокидыватель (18), при этом по меньшей мере один бункер (12) для загружаемого материала может быть опрокинут посредством опрокидывателя (18) таким образом, что загружаемый материал через навалочное окно (43, 43a), расположенное напротив навалочной шахты (13) и выполненное с возможностью запирания посредством запорного элемента (37), может наполнять навалочную шахту (13).

11. Плавильное устройство по п. 10, отличающееся тем, что на платформе (14) может быть установлен по меньшей мере еще один бункер (12’), контейнер (17’) которого выполнен с возможностью поменяться местами с контейнером (17) бункера (12) для загружаемого материала посредством крана после опорожнения контейнера (17) бункера (12) для загружаемого материала в навалочную шахту (13).

12. Плавильное устройство по п. 10 или 11, отличающееся тем, что платформа (14) снабжена перемещаемым по платформе подъемником для следующего контейнера (17') бункера, выполненного с возможностью поднятия следующего контейнера (17') бункера над запираемым загрузочным окном (15, 15c) контейнера (17) бункера после его опорожнения в навалочную шахту (13) и опорожнения указанного следующего контейнера (17’) бункера в открытое загрузочное окно (15, 15c) контейнера (17) бункера, причем следующий контейнер (17’) бункера выполнен с возможностью его установки в подъемник и изъятия из подъемника посредством крана.

13. Плавильное устройство по одному из пп. 10-12, отличающееся тем, что следующий контейнер (17’) бункера выполнен с возможностью поворота посредством подъемника.

14. Плавильное устройство по п. 13, отличающееся тем, что подъемник расположен рядом с одной из сторон платформы (14).

15. Плавильное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит корпус (1) печи и снабжено бункером (12) для загружаемого материала, образующим с навалочной шахтой (13) навалочное устройство (2), при этом навалочная шахта (13) выполнена в виде устройства предварительного нагрева загружаемого материала, которое выполнено с возможностью предварительного нагрева печным газом загружаемого материала (39, 40, 41) в навалочной шахте (13), причем бункер (12) для загружаемого материала выполнен в виде еще одного устройства предварительного нагрева загружаемого материала, при этом указанное еще одно устройство предварительного нагрева загружаемого материала выполнено с возможностью предварительного нагрева печным газом загружаемого материала (39, 40, 41) в бункере для загружаемого материала.

16. Способ плавления загружаемого материала посредством плавильного устройства, содержащего корпус (1) печи и навалочное устройство (2), причем навалочное устройство (2) содержит навалочную шахту (13, 13a) и бункер (12) для загружаемого материала с контейнером (17, 17a) бункера, включающий следующие шаги:

- предварительно нагревают печным газом загружаемый материал (39, 40, 41) в контейнере (17) бункера и

- далее транспортируют загружаемый материал (39, 40, 41) из контейнера (17, 17a) бункера в навалочную шахту (13),

- предварительно нагревают печным газом загружаемый материал (39, 40, 41) в навалочной шахте (13), причем плавление протекает в циклах плавления, каждый из которых включает в себя загрузку нескольких порций загружаемого материала, розлив расплава и выпуск шлака, отличающийся тем, что для загрузки одной порции загружаемого материала последовательно выполняют следующие шаги:

- наполняют контейнер (17) бункера порцией загружаемого материала через загрузочное окно (15);

- запирают загрузочное окно (15);

- открывают навалочное окно (43);

- предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в контейнере (17) бункера;

- далее транспортируют порцию загружаемого материала из контейнера бункера в навалочную шахту (13) и

- предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в навалочной шахте (13).

17. Способ плавления по п. 16, отличающийся тем, что он содержит загрузку нескольких порций загружаемого материала, причем для одной порции загружаемого материала последовательно выполняют следующие шаги:

- наполняют контейнер (17a) бункера порцией загружаемого материала через загрузочное окно, в то время как проникновению печного газа в контейнер бункера препятствует устройство (13a) задержки печного газа;

- запирают загрузочное окно (15);

- предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в контейнере (17a) бункера;

- далее транспортируют порцию загружаемого материала из контейнера бункера в навалочную шахту (13a) и

- предварительно нагревают печным газом порцию загружаемого материала в навалочной шахте (13a).