ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОНТЕЙНЕРА, ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША ДЛЯ СИСТЕМЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ Российский патент 2023 года по МПК B22D41/40 

Изобретение относится к шиберному затвору для металлургического контейнера, предпочтительно промежуточного ковша для системы непрерывного литья, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Шиберные затворы такого типа известны, например, из документа ЕР 0891829. Они отличаются тем, что в них ограничение потока или закрытие выпускного отверстия осуществляется путем продольного перемещения подвижной плиты. Таким образом, они служат, в частности, в качестве позиционирующего элемента для регулируемой разливки определенного количества расплава из металлургического контейнера.

Для бесперебойного функционирования шиберного затвора натяжение плиты задают таким образом, чтобы оно обеспечивало как свободное перемещение подвижной плиты, так и плотность посадки подвижной плиты, необходимую для предотвращения всасывания воздуха. Однако, во время работы плита подвергается дополнительным нагрузкам, возникающим, в частности, в результате теплового расширения огнеупорных плит. Кроме того, на нее воздействуют напряжения вследствие теплового расширения или сжатия огнеупорного верхнего внутреннего стакана металлургического ковша.

Задача изобретения заключается в создании шиберного затвора указанного типа, который оптимальным образом поглощает рабочие напряжения, возникающие в плите вследствие теплового расширения запорной плиты и/или расширения или сжатия верхнего внутреннего стакана.

Эта задача решается согласно изобретению за счет совокупности признаков, включенных в пункт 1 формулы изобретения.

Оптимальное поглощение расширения огнеупорных частей может быть достигнуто с помощью первого компенсационного блока с пружинной системой для прижатия запорных плит друг к другу, а также второго компенсационного блока с пружинной системой для прижатия запорных плит к верхнему внутреннему стакану, и с дополнительной вставной рамкой, которая перемещается в корпусе и может быть прижата к нижней запорной плите.

За счет взаимодействия друг с другом двух компенсационных блоков сводятся к минимуму обе перегрузки, возникающие вследствие теплового расширения огнеупорных плит и вследствие расширения или сжатия огнеупорного внутреннего стакана. Таким образом, в отличие от шиберного затвора согласно ЕР 0891829, эти перегрузки не ограничиваются только заданной жесткостью огнеупорных частей и металлического подвижного корпуса. Это благоприятно сказывается на работоспособности и сроке службы огнеупорных частей шиберного затвора.

Изобретением предусмотрено, что пружинная система первого компенсационного блока состоит из тарельчатых пружин, предварительное натяжение которых может быть установлено, предпочтительно, с помощью ограничителя хода крепежных винтов. Таким образом, натяжение плиты может быть адаптировано к широкому диапазону расширения огнеупорных частей, вызываемого тепловыми причинами или производственными причинами, связанными с изменением толщины огнеупорной запорной плиты. Начальное предварительное натяжение пружин также можно точно и многократно регулировать с помощью ограничителя хода.

Целесообразно, чтобы тарельчатые пружины передавали ход пружины через шарнирные пальцы, направляющие которых снабжены вкладышами, благодаря чему износ этих частей сводится к минимуму.

Изобретением также предусмотрено, что вставная рамка второго компенсационного блока закреплена на дне корпуса с помощью крепежных винтов, расположенных попарно по обе стороны от выпускного отверстия, при этом между головкой соответствующего винта и вставной рамкой установлены тарельчатые пружины, которые образуют пружинную систему второго компенсационного блока. Таким образом, с помощью простых конструктивных средств может быть достигнуто равномерное распределение нагрузки на вставную рамку и, как следствие, на нижнюю запорную плиту.

С целью обеспечения достаточно плотного прилегания нижней запорной плиты к вставной рамке, целесообразно предусмотреть уплотнительный элемент, охватывающий выпускное отверстие между вставной рамкой и корпусом, причем этот элемент предпочтительно вставляют в паз в корпусе и/или во вставной рамке.

Шиберный затвор предпочтительно снабжен съемной литниковой трубкой, которая прижата к нижней запорной плите подпружиненными прижимными элементами. Прижимные элементы располагают предпочтительно так, чтобы они действовали независимо от двух компенсационных блоков шиберного затвора. Таким образом, они остаются работоспособными на всех этапах работы, как с литниковой трубкой, так и без нее.

Ниже изобретение поясняется более подробно на примере варианта воплощения со ссылками на чертежи, на которых показано:

- на фиг. 1 - частичный продольный разрез шиберного затвора согласно изобретению;

- на фиг. 2 - вид в перспективе сверху на шиберный затвор согласно фиг. 1, который своей верхней частью может быть прикреплен к контейнеру;

- на фиг. 3 - разрез пружинной системы шиберного затвора с натяжным винтом, который может перемещаться;

- на фиг. 4 - частичный вид шиберного затвора со вставной рамкой;

- на фиг. 5 - пружинный элемент шиберного затвора, представленный в разрезе;

- на фиг. 6 - схематическое изображение компенсационных блоков в шиберном затворе согласно фиг. 1 с разрезом запорных плит и частично внутреннего стакана или литниковой трубки;

- на фиг. 7 - вид в перспективе сверху на зажимное устройство для зажима запорной плиты на металлической раме шиберного затвора согласно фиг. 1.

Шиберный затвор согласно фиг. 1 может быть установлен на носке металлургического контейнера. Контейнер предпочтительно сконструирован как промежуточный ковш системы непрерывного литья, в котором шиберный затвор служит для регулирования количества расплава, подаваемого в процессе литья в кристаллизатор системы непрерывного литья. Литниковая трубка 3, расположенная на дне шиберного затвора, обеспечивает возможность незаметной заливки расплавленного металла в кристаллизатор. Альтернативно, этот шиберный затвор также может использоваться на разливочном ковше, летке конвертера и т.п.

Шиберный затвор согласно фиг. 1 и фиг. 2 содержит корпус 4 с уплотнителем 4', расположенным по периметру всей его верхней торцевой поверхности так, чтобы он был герметично прикреплен своей верхней частью к контейнеру. Неподвижные огнеупорные запорные плиты 5, 6 и подвижная плита 8, которая может перемещаться вперед и назад с помощью приводного механизма 7, могут быть вставлены в корпус 4, при продольном перемещении которого открывается, ограничивается или закрывается выпускное отверстие 9. Верхняя запорная плита 5 расположена в крышке 11 корпуса 4 с возможностью вращения вокруг оси 10, в то время как нижняя запорная плита 6 закреплена во вставной рамке 25 корпуса 4, а подвижная запорная плита 8 закреплена в металлической раме 12, соединенной с приводным механизмом 7. Литниковая трубка 3 прижата к нижней запорной плите 6 подпружиненными рычагами 33. Корпус 4 имеет выступающие вверх опоры 13, которые в рабочем состоянии прилегают к внешней части стального корпуса промежуточного ковша 2.

Как показано на фиг. 3, пружинная система 23 имеет основание 16, направляемое в корпус 4 с помощью винтовой резьбы 17 и поперечного болта 18, вокруг которого может поворачиваться шарнирный палец 20, снабженный резьбой 19, при этом шарнирный палец направляется в паз 21 крышки 11 и ввинчивается в гайку 22 над крышкой. Для обеспечения доступа к запорным плитам 5, 6 и 8 гайки 22 могут быть ослаблены, а шарнирные пальцы 20 -повернуты из пазов 21 крышки. Шарнирные пальцы 20 снабжены ограничителем хода 20а, с помощью которого можно точно и многократно регулировать начальное предварительное натяжение тарельчатых пружин 23, влияющее на силу натяжения. В крышке 11 на гайках 22 крепежных винтов расположены вкладыши 24, благодаря которым минимизируется износ, вызванный частой сборкой и разборкой резьбовых соединений во время работы.

В рабочем состоянии гайки 22 навинчивают на шарнирные пальцы 20 настолько, что запорные плиты шиберного затвора, лежащие между вставной рамкой 25 и крышкой 11, прижимаются друг к другу с соответственно заданным контактным давлением. Это контактное давление рассчитывается таким образом, чтобы во время работы оно обеспечило непрерывное перемещение подвижной плиты 8 при полной непроницаемости шиберного затвора снаружи для металла или газа.

Во время работы огнеупорные запорные плиты 5, 6, 8 испытывают дисперсионное механическое удлинение до 3 миллиметров вследствие нагревательных или производственных процессов, в результате чего в плите возникают дополнительные напряжения. В соответствии с изобретением это компенсируется с помощью первого компенсационного блока I, поскольку тарельчатые пружины 23' пружинной системы 23 более или менее деформируются в результате дополнительной нагрузки. Благодаря парному расположению крепежных винтов 15a-15d по обе стороны от выпускного отверстия 9 компенсация напряжений эффективна и очень равномерно распределяется по запорным плитам.

Согласно фиг. 4 и фиг. 5 на дне корпуса 4 установлена вставная рамка 25 с пружинной системой 30 для прижатия запорных плит 5, 6, 8 к верхнему внутреннему стакану 1 выпускного отверстия. Эта дополнительная вставная рамка 25 прикреплена к корпусу 4 крепежными винтами 26, расположенными попарно по обе стороны от выпускного отверстия.

Пружинная система 30, в свою очередь, состоит из тарельчатых пружин 30', которые вставлены между головкой 28 крепежных винтов 26 и вставной рамкой 25, и выполняют функцию прижатия вставной рамки к прилегающей к ней нижней запорной плите 6, и, таким образом, прижимают три запорные плиты 5, 6, 8 вместе к верхнему внутреннему стакану 1 выпускного отверстия.

Дополнительное напряжение, вызванное расширением или сжатием внутреннего стакана 1, компенсируется, согласно изобретению, с помощью второго компенсационного блока II, благодаря тому, что тарельчатые пружины 30' более или менее деформируются под действием указанного напряжения. Предпочтительно, чтобы эти тарельчатые пружины 30' были изготовлены таким образом, чтобы они имели крутые характеристические кривые касательно их хода относительно силы сжатия пружины, для обеспечения относительно большого изменения силы при небольшом ходе. Это согласовано с соответствующими характеристическими кривыми тарельчатых пружин 23' компенсационного блока I для того, чтобы всегда достигалось оптимальное натяжение. При этом следует избегать наклона запорных плит, который может иметь место в зависимости от положения подвижной запорной плиты 8 вследствие внешней силы, действующей, в основном, через литниковую трубку.

Кроме того, для улучшения крепления между корпусом 4 и вставной рамкой 25 в пазу 32 предусмотрен охватывающий уплотнительный элемент 31, одна примерно половина которого находится в корпусе 4, а вторая примерно половина - во вставной рамке 25. Благодаря этому достигается эффект лабиринта, который дополнительно повышает герметичность. Альтернативно, паз может быть выполнен только в корпусе или вставной рамке.

На фиг.6 схематически показано расположение двух компенсационных блоков I и II в шиберном затворе. Первый компенсационный блок I образован пружинной системой 23 между крышкой 11 и корпусом 4, которая воздействует силой натяжения для упругого натяжения запорных плит 5, 6, 8, а второй компенсационный блок II образован пружинной системой 30 между вставной рамкой 25 и корпусом 4, которая воздействует давлением для прижатия запорных плит 5, 6, 8 к внутреннему стакану 1.

Указанные компенсационные блоки могут быть установлены независимо друг от друга и воздействовать независимо друг от друга, так что они могут функционировать как индивидуально, так и совместно друг с другом. В результате они защищают огнеупорные части шиберного затвора от перегрузок, которые могут возникнуть вследствие теплового расширения и изменения толщины огнеупорной запорной плиты, обусловленного производственными причинами, и/или теплового расширения или сжатия верхнего внутреннего стакана в процессе эксплуатации.

Кроме того, для фиксации центральной запорной плиты 8 в ее металлической раме 12 используется зажимное устройство 34 таким образом, чтобы ее расположение в корпусе 4 не ухудшало работу компенсационных блоков I и II.

Зажимное устройство 34 согласно фиг.7 состоит из зажимной губки 38, которая может быть отрегулирована в металлической раме 12 относительно запорной плиты 8, и двух регулировочных элементов 35, 36, расположенных по обе стороны от центральной оси Μ запорной плиты 8, а также шпинделя 37 с резьбой, соединенного с регулировочными элементами. Шпиндель 37 с резьбой установлен с возможностью вращения поперек центральной оси Μ в металлической раме 12 и снабжен участками резьбы, проходящими в противоположных направлениях. Путем ручного вращения указанного шпинделя 37 с резьбой, регулировочные элементы 35, 36 регулируются наружу или внутрь, симметрично друг другу, и с помощью соответствующих клиновых поверхностей 35', 36' регулировочных элементов 35, 36 или зажимной губки 38 она прижимается к запорной плите 8, в результате чего образуется самоблокирующееся заклинивание во избежание ослабления во время работы.

Изобретение в достаточной степени показано на описанном выше примере воплощения. Само собой разумеется, что возможны и другие варианты. Например, вместо тарельчатых пружин 23', 30' могут быть использованы другие пружины, такие как винтовые пружины и т.п.

Изобретение относится к области литья металла. Шиберный затвор для металлургического контейнера содержит корпус (4), закрепленный на дне контейнера, верхний внутренний стакан (1) контейнера, верхнюю запорную плиту (5), нижнюю запорную плиту (6), запорную плиту (8), установленную между плитами (5, 6) с возможностью перемещения в продольном направлении, и два компенсационных блока I и II. Верхняя запорная плита (5) размещена в крышке (11) корпуса (4). Первый компенсационный блок I образован пружинной системой (23), создающей силы натяжения между крышкой (11) и корпусом (4), и прижимающей плиты (5, 6, 8) друг к другу. Второй компенсационный блок II, содержащий пружинную систему (30), снабжен вставной рамкой (25), установленной с возможностью прижатия к нижней запорной плите (6), прижимает плиты (5, 6, 8) к верхнему внутреннему стакану (1). Обеспечивается увеличение срока службы огнеупорных частей шиберного затвора за счет компенсации теплового расширения плит и расширения или сжатия верхнего внутреннего стакана. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Шиберный затвор для металлургического контейнера, содержащий корпус (4), который закреплен на дне контейнера, верхний внутренний стакан (1) металлургического контейнера, выступающий от верхней запорной плиты (5), нижнюю запорную плиту (6), запорную плиту (8), установленную между ними с возможностью перемещения в продольном направлении, первый компенсационный блок I с пружинной системой (23), выполненной с возможностью прижатия запорных плит (5, 6, 8) друг к другу, и второй компенсационный блок II с пружинной системой (30), выполненной с возможностью прижатия запорных плит (5, 6, 8) к верхнему внутреннему стакану (1), отличающийся тем, что он снабжен крышкой (11) корпуса (4), в которой расположена верхняя запорная плита (5), первый компенсационный блок I образован пружинной системой (23), выполненной с возможностью создания силы натяжения между крышкой (11) и корпусом (4), а второй компенсационный блок II снабжен вставной рамкой (25), установленной с возможностью прижатия к нижней запорной плите (6).

2. Шиберный затвор по п. 1, отличающийся тем, что пружинная система (23) первого компенсационного блока I снабжена крепежными винтами (15а-15d), которые установлены с возможностью ее перемещения относительно крышки (11).

3. Шиберный затвор по п. 2, отличающийся тем, что пружинная система (23) содержит несколько тарельчатых пружин (23') и ограничители хода (20а-20d) на крепежных винтах (15a-15d), выполненные с возможностью регулирования предварительного натяжения тарельчатых пружин (23').

4. Шиберный затвор по п. 3, отличающийся тем, что тарельчатые пружины (23') соединены с пружиной через шарнирные пальцы (20) крепежных винтов (15a-15d), направляющие которых снабжены вкладышами (24) для обеспечения возможности передачи хода от тарельчатых пружин (23') пружине.

5. Шиберный затвор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что вставная рамка (25) второго компенсационного блока II установлена на дне корпуса (4) с помощью крепежных винтов (26), расположенных попарно по обе стороны от выпускного отверстия (1), а тарельчатые пружины (30') пружинной системы (30) установлены между головками (28) упомянутых винтов и вставной рамкой (25).

6. Шиберный затвор по п. 5, отличающийся тем, что в паз (32) корпуса и/или вставной рамки (25), между ней и корпусом (4), вставлен охватывающий уплотнительный элемент (31).

7. Шиберный затвор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что он снабжен сменной литниковой трубкой (3), которая прижата к нижней запорной плите (6) с помощью подпружиненных прижимных элементов (33), при этом прижимные элементы (33) расположены с возможностью воздействия независимо от двух компенсационных блоков I и II шиберного затвора.

8. Шиберный затвор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что центральная запорная плита (8), установленная с возможностью перемещения в продольном направлении, зажата в металлической раме (12) с помощью встроенного в нее зажимного устройства (34), содержащего зажимную губку (38), выполненную с возможностью регулирования в металлической раме (12) относительно запорной плиты (8), два регулировочных элемента (35, 36), расположенных по обе стороны от центральной оси (М) запорной плиты (8), и шпиндель (37) с резьбой, соединенный с регулировочными элементами, при этом регулировочные элементы (35, 36) установлены симметрично друг другу с возможностью ручного вращения упомянутого шпинделя (37) с резьбой, а зажимная губка (38) прижата к запорной плите (8) самоблокирующимся образом посредством клиновых поверхностей (35', 36').

9. Шиберный затвор по п. 8, отличающийся тем, что шпиндель (37) с резьбой установлен в металлической раме (12) с возможностью вращения поперек центральной оси (М) и снабжен противолежащими резьбовыми участками для одного и другого регулировочных элементов (35, 36).