СПОСОБ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ШИБЕРНОГО ЗАТВОРА НА ВЫПУСКНОМ ОТВЕРСТИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОНТЕЙНЕРА И ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР Российский патент 2023 года по МПК B22D37/00 B22D41/22 B25J19/00 

Изобретение относится к способу технического обслуживания шиберного затвора на выпускном отверстии металлургического контейнера и к шиберному затвору, согласно преамбуле пунктов 1 и 6 формулы изобретения, соответственно.

В известном способе, описанном в опубликованном документе ЕР2056983, раскрыты способ и/или устройство шиберного затвора, установленного на выпускном отверстии контейнера для расплавленного металла. Это устройство снабжено, по меньшей мере, одним магазином для инструментов, по меньшей мере, одним магазином запасных частей и средствами для открывания и закрывания шиберного затвора. Для этой цели предусмотрен робот, снабженный системой автоматической смены захвата и системой управления, который, во-первых, способен автоматически определять точное положение контейнера или шиберного затвора. Во-вторых, он может приводить в действие средства для открывания и закрывания шиберного затвора и, в зависимости от состояния отдельных компонентов, которые могут требовать замены, может извлекать инструменты и/или запасные части из окружающих его магазинов и выполнять операции по очистке, снятию компонентов и их замене или переустановке.

С учетом изложенного, задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в дальнейшей разработке способа технического обслуживания описанного выше типа, который будет оптимально адаптирован к сложным условиям эксплуатации на сталелитейном заводе и, в частности, в зоне литейного ковша.

Эта задача решается посредством способа согласно изобретению в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения и/или посредством шиберного затвора в соответствии с признаками пункта 6 формулы изобретения.

Благодаря способу технического обслуживания шиберного затвора на выходном отверстии металлургического контейнера в соответствии с изобретением является возможной замена автоматического техобслуживания шиберного затвора роботом на ручное техобслуживание и наоборот в отношении выполнения различных операций.

Таким образом, в зависимости от условий в зоне технического обслуживания, можно очень просто переключиться с ручного на автоматическое обслуживание, а работы по замене плиты или мониторинг могут быть рационально и успешно выполнены на той или иной операции техобслуживания.

Для автоматического техобслуживания предпочтительно устанавливать в корпусе и извлекать из него запорные плиты вместе с кассетой, тогда как при ручном техобслуживании эти кассеты фиксируют в корпусе или, предпочтительно, также в подвижном узле, а запорные плиты вручную устанавливают непосредственно в эти кассеты и центрируют в них, либо закрепляют или высвобождают.

В шиберных затворах, согласно изобретению, кассета для приема запорной плиты удерживается в корпусе и/или в подвижном узле и может быть зафиксирована в нем или высвобождена, соответственно, с помощью автоматически запираемых или разъединяемых соединительных средств.

Предпочтительно, для указанных соединительных средств для съемных кассет на одной их стороне предусмотрено, по меньшей мере, одно удерживающее средство, а на противоположной стороне - по меньшей мере один коленно-рычажный механизм с соответствующими канавками на одной стороне и зажимными элементами на другой. Благодаря такой конструкции кассет их можно непосредственно устанавливать или извлекать при автоматическом техобслуживании без дополнительных функций.

Изобретение с его дополнительными преимуществами более подробно описано ниже на примерах осуществления со ссылками на чертежи, на которых показано:

- на фиг. 1 - вид в перспективе на шиберный затвор в соответствии с изобретением в открытом состоянии;

- на фиг. 2 - продольный разрез корпуса и кассеты шиберного затвора с фиг. 1, когда кассета продвигается в корпус;

- на фиг. 3 - продольный разрез фиг. 2 с кассетой, зафиксированной в корпусе;

- на фиг. 4 - продольный разрез шиберного затвора и кассеты шиберного затвора согласно фиг. 1 во время продвижения кассеты в подвижный узел;

- на фиг. 5 - увеличенный участок коленно-рычажного механизма во время продвижения кассеты фиг. 2;

- на фиг. 6 - увеличенный вид коленно-рычажного механизма после установки кассеты, как показано на фиг. 3;

- на фиг. 7 - вид сверху на частично показанную кассету с зажимным модулем для зажима запорной плиты в высвобожденном состоянии;

- на фиг. 8 - вид сверху фиг. 7 с зажимным модулем в закрепленном состоянии.

Шиберный затвор 10 согласно фиг. 1, который показан в открытом состоянии, по существу, состоит из корпуса 11, который может быть прикреплен к контейнеру, и подвижного узла 20, шарнирно соединенного с корпусом с помощью шарнира 14. В корпусе 11 и в подвижном узле 20 установлены огнеупорные запорные плиты 19, 21 соответственно, которые прижимаются друг к другу в закрытом состоянии шиберного затвора.

Такой шиберный затвор 10 изготавливается обычным способом и предпочтительно подходит для литейного ковша, содержащего расплавленную сталь для разливки на установке непрерывного литья. Однако, его также можно использовать с другими контейнерами, например, с конвертером или распределителем, или даже с печами для цветных металлов.

В корпусе 11 с обеих сторон от запорной плиты 19 расположены перпендикулярно установленные удерживающие средства 17 с внешними и внутренними роликами 17', которые в закрытом состоянии скользят по наклонным направляющим (детально не показаны) Т-образной канавки 22 в подвижном узле 20. Эти канавки 22 снабжены расширяющимися отверстиями 23, через которые вводятся или выводятся ролики 17'. Таким образом, подвижный узел 20 направляется к корпусу 11 в продольном направлении с помощью привода (не показан), как правило, посредством блока поршень-цилиндр, прикрепленного к корпусу 11, при этом показаны соединяемые соединительные части 18, 26 в корпусе 11 или подвижном узле 20.

При повороте подвижного узла 20 он перемещается приводом в продольном направлении относительно корпуса посредством направляющих роликов 17', скользящих по наклонным направляющим в указанных канавках 22, и, таким образом, запорные плиты 15, 21 прижимаются одна к другой или, наоборот, снова высвобождаются.

Более подробное описание функционирования такого шиберного затвора 10 можно найти в документе ЕР 1119428, в котором детально объясняются детали взаимодействия удерживающих средств с подвижным узлом.

В соответствии с изобретением, в корпусе 11 и подвижном узле 20 содержатся металлические кассеты 15, 25 для приема запорных плит 19, 21, которые могут быть соответственно зафиксированы в них или высвобождены путем автоматического запирания или разъединения соединительных средств.

В кассетах 15, 25 расположены зажимные модули 45, проходящие по обе стороны от запорных плит 19, 21, связанные с зажимным устройством 40, с помощью которого запорные плиты 19, 21 с их четырьмя внешними наклонными поверхностями 19' могут быть жестко закреплены, как подробно поясняется ниже.

Кроме того, сбоку на кассете 15 или в корпусе 11 расположены центрирующие элементы 13 и соответствующие направляющие элементы 12. Таким образом, кассета 15 предварительно центрируется во время введения в корпус 11, а центрирующие элементы 13 осуществляют ее фиксацию в направлении смещения подвижного узла 20 для компенсации сил смещения, возникающих при зажатии плит.

Согласно фиг. 2 и фиг. 3, в качестве соединительных средств для кассеты 15 предусмотрены кулачки 26, вставляемые в корпус 11 на суженной торцевой стороне в качестве удерживающих элементов, а на противоположной стороне предусмотрены, предпочтительно, два коленно-рычажных механизма 30, расположенных параллельно друг другу, в то время как в корпусе 11 предусмотрены соответствующие канавки 27 с подпружиненными удерживающими элементами 48, 49 с одной стороны и зажимными элементами 28 с другой.

Как видно на фиг. 2, кассета 15 под углом продвигается в корпус 11 до тех пор, пока кулачки 26 на одном ее конце не войдут точно в указанную канавку 27 в корпусе 11, и под действием давления кассета не будет зафиксирована в корпусе

11 без люфта через зажимной элемент 28 путем сцепления с коленно-рычажным механизмом 30, как показано на фиг. 3.

Согласно фиг. 4, в качестве соединительных элементов для кассеты 25, устанавливаемой в подвижном узле 20, предусмотрены штифты 26', расположенные, как и удерживающие элементы, на суженном торце, и, аналогично, напротив них расположены два параллельных коленно-рычажных механизма 30, при этом в качестве удерживающих элементов в подвижном узле 20 предусмотрены упоры 29 с одной стороны и зажимные элементы 28 с другой стороны. Кроме того, кассета 25 центрируется в подвижном узле посредством центрирующих элементов 38 в соответствующих направляющих элементах 39 и удерживается в направлении смещения, так что при перемещении подвижного узла вперед и назад кассета не может в нем перемещаться.

Кассета 25 продвигается в подвижный узел 20 под углом до тех пор, пока ее штифты 26' не войдут в контакт с указанными упорами 29 на одном конце подвижного узла, и под действием давления кассета фиксируется в нем без люфта посредством сцепления коленно-рычажного механизма 30 с зажимным элементом 28.

Соответствующий коленно-рычажный механизм 30 с кассетой 15, 25, показанный в увеличенном масштабе на фиг. 5 и фиг. 6, содержит подпружиненный рычаг 31, шарнирно соединенный с кассетой 15, 25, и прикрепленный к нему с возможностью вращения стопор 33, установленный с возможностью поворота на кассете 15, 25 посредством шпинделя 36. Рычаг 31 является ограниченно регулируемым в его продольном направлении посредством пружины 34 сжатия во втулке 32 и, за исключением мертвой точки, образует непрерывно воздействующий на стопор 33 крутящий момент.

В высвобожденном состоянии, согласно фиг. 5, стопор 33 совмещен с отверстием 33' против направления продвижения кассеты. При дальнейшем продвижении этот стопор 33 своим отверстием 33' входит в контакт с зажимным элементом 28 и затем поворачивается до тех пор, пока не упрется своей нижней поверхностью 33'' в корпус 11 или подвижный узел 20. Таким образом, рычаг 31 входит в зацепление со стопором 33, после прохождения мертвой точки вызывая воздействующий на стопор 33 через пружину 34 сжатия крутящий момент, пока стопор не упрется в нижнюю опору 28' зажимного элемента 28, обеспечивая таким образом фиксацию кассеты.

Извлечение кассеты 15, 25 осуществляется за счет определенной растягивающей силы, приложенной к ней приблизительно в перпендикулярном направлении от корпуса 11 или от подвижного узла 20 так, что коленно-рычажный механизм 30 поворачивается под воздействием крутящего момента на стопоре 33 до нижней опоры 28' в направлении открытого положения, как показано на фиг. 5. Таким образом, кассеты 15, 25 также могут высвобождаться автоматически.

На фиг. 7 и фиг. 8 показано, в контексте изобретения, зажимное устройство 40, способное зажимать запорную плиту 19 в кассете 15, состоящее из регулировочной скобы 41, зажимных модулей 45 с каждой стороны запорной плиты 19, толкателей 46 и клиньев 47, а также коленно-рычажного соединения 42. Зажимные модули 45 встроены в кассету 15, и каждый из них содержит пружинный элемент 44, соединенный с соответствующим толкателем 46, и действующий так, что в закрепленном состоянии в направлении зажима создается давление пружины, как это видно также на фиг. 4. Указанное коленно-рычажное соединение 42 состоит из двух рычагов 42', которые соединены с регулировочной скобой 41, кассетой 15 и друг с другом. Один рычаг 42' имеет квадратное или подобное отверстие, в которое можно вставить ключ и вручную повернуть его, что позволяет открывать или закрывать зажимное устройство.

Указанное зажимное устройство 40 показано на фиг. 7 в открытом состоянии, в котором клинья 47, регулируемые с помощью толкателей 46, выдвинуты, и, таким образом, запорная плита может быть установлена или извлечена. Два рычага 42' поворачиваются за пределы мертвой точки и воздействуют вместе с давлением пружины на регулировочную скобу 41, что заставляет его оставаться в открытом положении.

При повороте в противоположном направлении регулировочная скоба и вместе с ней толкатели 46 и клинья 47 перемещаются в направлении запорной плиты, и таким образом, достигается зажим плиты 19, как показано на фиг. 8.

Для кассеты 25, которая может быть установлена в подвижный узел 20, предусмотрено аналогичное зажимное устройство 40 для зажима запорной плиты, предусмотренной в качестве подвижной плиты, как описано выше для кассеты 15.

Шиберный затвор 10, подробно описанный выше, подходит для автоматического техобслуживания роботом, не показанным детально, в зоне техобслуживания, как подробно объяснено и проиллюстрировано в документе ЕР2056983, упомянутом в начале. Контейнер, представленный ковшом, после слива металлического расплава располагается в зоне техобслуживания примерно в горизонтальном положении, так что шиберный затвор, установленный на его выпускном отверстии, находится сбоку и, таким образом, легко доступен для часто требуемого технического обслуживания.

С помощью системы обнаружения, которая может быть установлена на роботе, можно определить точное положение контейнера и шиберного затвора 10 в зоне техобслуживания. После этого обнаружения робот устанавливает привод на шиберный затвор и подключает его к источнику давления, благодаря чему шиберный затвор 10 может быть высвобожден, а подвижный узел 20 может быть отведен, как показано на фиг. 1. После этого огнеупорная запорная плита 19, 21 с помощью робота может быть установлена в подвижный узел 20 или в корпус 11 или извлечена оттуда.

В соответствии с изобретением автоматическое техобслуживание шиберного затвора 10 с помощью робота в зоне техобслуживания может быть изменено на ручное техобслуживание или наоборот, когда различные рабочие операции должны выполняться автоматически или вручную.

При автоматическом техобслуживании запорная плита 19, 21 вместе с металлической кассетой 15, 25 захватываются роботом из магазина и, соответственно, устанавливаются в корпус 11 и в подвижный узел 20 или удаляются из них, а при ручном техобслуживании, наоборот, кассеты 15, 25 закреплены в корпусе 11 или в подвижном узле 20, а запорные плиты 19, 21 вручную устанавливаются непосредственно в указанные кассеты 15, 25 и центрируются в них, либо закрепляются, либо высвобождаются.

Кроме того, предпочтительно, чтобы для упрощения манипуляций держатель (не показан) для привода с соединительной частью 18 для корпуса 11 был расположен на противоположной стороне для автоматического техобслуживания по сравнению с ручным техобслуживанием.

Однако, в контексте изобретения техническое обслуживание шиберного затвора 10 также может осуществляться в смешанном режиме с частично ручными и частично автоматическими этапами работы. Например, привод может быть установлен роботом, и им могут быть заменены запорные плиты в кассетах, а операции очистки или проверка состояния плит после литья производятся вручную.

Изобретение в достаточной степени продемонстрировано на приведенном выше примере осуществления. Однако очевидно, что оно может быть реализовано и другими вариантами. Так, вместо коленно-рычажного механизма могут быть использованы автоматически запираемые или разъединяемые соединительные средства для кассеты, такие как система дверной защелки или зажимной механизм со сжимаемой изогнутой пружиной или тому подобное.

Аналогично, указанные соединительные средства могут быть расположены так, чтобы, например, коленно-рычажный механизм находился в перевернутом положении в корпусе или в подвижном узле, а соответствующие канавки и зажимные элементы были бы расположены в соответствующей кассете. Кроме того, могут быть предусмотрены удерживающие средства, расположенные вдоль продольной стороны кассеты и корпуса или подвижного узла, например, в виде зажимных элементов.

В принципе, в корпусе может быть предусмотрена только одна сменная кассета, в то время как подвижный узел может сниматься роботом целиком или же снова прикрепляться с помощью шарниров, расположенных на корпусе.

Кроме того, шиберный затвор может быть сконструирован так, чтобы вместо корпуса и подвижного узла, установленного на нем с возможностью перемещения, была бы предусмотрена дополнительная скользящая крышка, которая может быть закреплена на корпусе с помощью крепежных средств. В автоматическом режиме робот может затягивать или ослаблять эти крепежные средства с помощью подходящего исполнительного устройства.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при техобслуживании шиберного затвора на выпускном отверстии металлургического контейнера. При техобслуживании с помощью робота автоматически определяют точное положение металлургического контейнера и шиберного затвора в зоне техобслуживания и на шиберном затворе устанавливают привод. В подвижный узел и в корпус шиберного затвора может быть установлена роботом, по крайней мере, одна огнеупорная запорная плита, или она может быть извлечена из него. Возможна замена автоматического техобслуживания шиберного затвора роботом в зоне техобслуживания на ручное техобслуживание и наоборот. Во время автоматического техобслуживания запорные плиты устанавливают вместе с кассетой в корпус и в подвижный узел или извлекаются из него. При ручном техобслуживании указанные кассеты закрепляют в корпусе или в подвижном узле, а запорные плиты вручную устанавливают непосредственно в кассеты, остающиеся в шиберном затворе, и центрируют в них, или закрепляют, или высвобождают. Изобретение позволяет разработать техническое обслуживание, которое будет оптимально адаптировано к сложным условиям эксплуатации на сталелитейном заводе в зоне литейного ковша. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ технического обслуживания шиберного затвора на выпускном отверстии металлургического контейнера, согласно которому с помощью робота для автоматического технического обслуживания определяют точное положение контейнера и шиберного затвора (10) в зоне технического обслуживания, на шиберном затворе (10) устанавливают привод, с помощью которого шиберный затвор (10) высвобождают или высвобождают и открывают путем отсоединения крепежных средств роботом, затем, по меньшей мере, одна огнеупорная запорная плита (19, 21) может быть установлена в подвижный узел (20) и/или в корпус (11) шиберного затвора (10) или может быть извлечена из него, отличающийся тем, что автоматическое техническое обслуживание шиберного затвора (10) роботом в зоне технического обслуживания может быть переключено на ручное техническое обслуживание и наоборот, когда рабочие операции должны выполняться автоматически или вручную, при этом при автоматическом техобслуживании запорные плиты (19, 21) устанавливают вместе с кассетами (15, 25) в корпус (11) и в подвижный узел (20) или извлекают из них, тогда как при ручном техобслуживании эти кассеты (15, 25) являются закрепленными в корпусе (11) или в подвижном узле (20), а запорные плиты (19, 21) вручную устанавливают непосредственно в указанные кассеты, остающиеся в шиберном затворе (10), и центрируют в них, либо закрепляют, либо высвобождают из них.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные кассеты (15, 25) с запорными плитами (19, 21), соответственно установленными в них, захватывают роботом во время автоматического техобслуживания и продвигают в корпус (11) или в подвижный узел (20), и автоматически запирают в нем, и, наоборот, извлекают из него роботом и предпочтительно автоматически высвобождают.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кассету (15) центрируют посредством центрирующих элементов (13) в соответствующих направляющих элементах (12) на боковой стороне корпуса (11) и удерживают в направлении перемещения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что техническое обслуживание шиберного затвора (10) выполняют в смешанном режиме с частично автоматическими и частично ручными этапами работы.

5. Шиберный затвор на выпускном отверстии металлургического контейнера, предпочтительно для осуществления способа по одному из пп. 1-4, содержащий корпус (11), который может быть прикреплен к контейнеру, и подвижный узел (20), выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении к корпусу, в которых могут быть установлены огнеупорные запорные плиты (19, 21), отличающийся тем, что в корпусе (11) и/или в подвижном узле (20) размещена кассета (15, 25) для приема запорной плиты (19, 21), которая, соответственно, может быть закреплена или высвобождена из кассеты посредством автоматического запирания соединительными средствами и предпочтительно автоматического их высвобождения, при этом в качестве соединительных средств для съемных кассет (15, 25) на одной торцевой стороне каждой предусмотрен, по меньшей мере, один удерживающий элемент (26, 26') или, по меньшей мере, один коленно-рычажный механизм (30), а на противоположной стороне предусмотрен, по меньшей мере, один коленно-рычажный механизм (30), в то время как в корпусе (11) и подвижном узле (20) предусмотрен, по меньшей мере, один соответствующий приемный элемент (27, 29) с одной стороны и зажимной элемент (28) с другой стороны, при этом соответствующая кассета (15, 25) с удерживающим элементом (26, 26') может быть продвинута в корпус или в подвижный узел под углом и зафиксирована в нем под действием давления благодаря зацеплению коленно-рычажного механизма (30) с зажимным элементом (28), причем в соответствующей кассете (15, 25) содержится зажимное устройство (40), которое может зажимать соответствующую запорную плиту (19, 21), и состоящее из регулировочной скобы (41), зажимных модулей (45), проходящих с каждой стороны запорной плиты, толкателей (46), клиньев (47) и коленно-рычажного соединения (42) для приведения в действие зажимного устройства (40).

6. Шиберный затвор по п. 5, отличающийся тем, что соответствующий коленно-рычажный механизм (30) содержит подпружиненный рычаг (31), шарнирно соединенный с кассетой (15, 25) и прикрепленный к нему с возможностью вращения стопор (33), установленный с возможностью поворота на кассете посредством шпинделя (36), при этом рычаг (31) является ограниченно регулируемым в его продольном направлении посредством пружины (34) сжатия во втулке (32), и таким образом, создает непрерывно воздействующий на стопор (33) крутящий момент.

7. Шиберный затвор по п. 5, отличающийся тем, что в качестве удерживающего элемента в соответствующей кассете (15, 25) предусмотрен, по меньшей мере, один кулачок (26) или штифт (26'), а в корпусе (11) и в подвижном узле (20) предусмотрены, по меньшей мере, одна соответствующая канавка (27) или один упор (29).

8. Шиберный затвор по пп. 5 или 6, отличающийся тем, что для извлечения кассеты (15, 25) из корпуса (11) или из подвижного узла (20) используется сила растяжения, которая может быть приложена к ней в перпендикулярном направлении от корпуса (11) или от подвижного узла (20), при этом указанный коленно-рычажный механизм (30) под действием крутящего момента, воздействующего на стопор (33), может поворачиваться до нижней опоры (28') в направлении открытого положения, в результате чего кассета может быть автоматически высвобождена.

9. Шиберный затвор по п. 5, отличающийся тем, что кассета (15) снабжена боковыми центрирующими элементами (13), а корпус (11) снабжен соответствующими направляющими элементами (12).

10. Шиберный затвор по п. 5, отличающийся тем, что в кассету (15, 25) встроены зажимные модули (45), содержащие пружинный элемент (44), соединенный с соответствующим толкателем (46), предназначенным для создания давления пружины в закрепленном состоянии.