ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ ЗАБОРА И ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ СПЛАВА Советский патент 1994 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к вакуумным ковшам для забора расплава из печей и получения слитков непосредственно в ковшах.

Цель изобретения - сведение к минимуму брака путем исключения попадания твердых частиц на сопрягающиеся поверхности.

На чертеже изображен вакуумный ковш для забора и охлаждения металла или сплава, разрез. Вакуумный ковш содержит цилиндрический корпус 1, закрытый герметичной крышкой 2, в которой смонтированы патрубок 3 с размещенным в его верхней части предохранительным клапаном 4, и вентиль 5 для вакуумирования и подачи инертного газа. В корпусе 1 установлены на поворотном круге изложницы 6 (для упрощения на чертеже показан ковш с одной изложницей). К патрубку 3 жестко прикреплен карман 7 в виде отрезка цилиндрической трубы, входящей во внутреннее пространство патрубка 3, причем ось кармана 7 установлена наклонно с подъемом входящей в патрубок 3 части 8 кармана 7 под углом 3-8^о к горизонтальной плоскости. Со стороны открытого торца 9 карман 7 закрыт герметизирующей крышкой 10, выполненной в виде стакана. Соединение между ними может быть выполнено любым известным способом, обеспечивающим его герметичность и надежность в условиях вакуума и высоких температур, например "шар по конусу", при этом крышка 10 изготовлена из более мягкого материала, чем карман 7. Крышка 10 связана через шток 11 с механизмом возвратно-поступательного движения, в данном случае с ручным приводом от рукоятки 12. В крышке 10 установлена вставка 13, выполненная в виде кольца. В зависимости от способа установки вставки 13 она может быть выполнена из кольца одной толщины (прессовая посадка, посадка на клей) или из профилированного кольца (при посадке на резьбу). Длина вставки на 15-20 мм больше длины крышки 10, чтобы перекрыть конусную поверхность сопряжения 14. В карман 7 вставлен сливной конец 15 заборного устройства-сифона 16, сливной носок 17 которого размещен в полости крышки 10. Сифон 16 жестко прикреплен к крышке 18, закрывающей карман 7 с наружной стороны герметично с помощью уплотнения 19 и прижима 20. Поскольку сливной конец 15 сифона 16 размещен вдоль оси кармана 7, то он также имеет наклон к горизонтальной плоскости.

Такое выполнение вакуум-ковша, при котором зона контакта защищена экраном от прямого попадания твердых частиц (окалины) с сифона, позволяет проводить многократную работу с высокой степенью герметизации. Известных решений, содержащих экраны для сопрягающихся поверхностей, нами не обнаружено, однако гипотетически такое решение можно предположить. Следует отметить, что помимо своего прямого назначения - непосредственного экранирования зоны контакта от прямого попадания при вводе сифона, введенная вставка исключает возможность задира с образованием стружки, так как она закрывает внутреннюю поверхность крышки и выполнена из материала той же или большей твердости, что и сифон. Кроме того, вставка, выступая внутрь кармана, своим торцом служит барьером, преграждающим дальнейшее продвижение передвигаемых носком сифона частиц в зону контакта, а при отводе крышки и при транспортировке ковша со снятым сифоном на стенд разборки и извлечения слитков осевшая на крышке пыль ссыпается в сторону кармана (как по желобу) по внутренней поверхности вставки, которая перекрывает зону контакта, следовательно, и этот источник попадания пыли на сопрягаемые поверхности также исключен. Проявление этих новых свойств позволяет сделать вывод о существенности отличий предложенного решения от известных экранов.

Пресечение всех возможных путей попадания пыли в зону контакта кармана и крышки за счет введения дополнительной вставки позволяет исключить разгерметизацию вакуумного ковша и тем самым свести на нет получение слитков некондиционного по газовым примерам металла (сплава), требующих переработки. Кроме того, отпала необходимость постоянно зачищать контактирующие поверхности кармана и крышки - весьма трудоемкой операции, требующей разборки крышки вакуумного ковша.

Вакуумный ковш работает следующим образом.

Ковш с установленными изложницами 6 и заборным устройством 16, герметично закрытый крышкой 2, подсоединяют к системе вакуумирования и к системе подачи инертного газа через вентиль 5, при этом предохранительный клапан 4 закрыт, а крышка 10 герметично закрывает карман 7. Создают разрежение до 13,3 Па и заполняют пространство ковша до избыточного давления 50-100 ГПа. Всасывающий конец сифона 16 опускают в электролизер, открывают крышку 10, перемещая ее приводом до полного освобождения носка 15. Подаваемым в ковш аргоном продувают сифон 16, вытесняя воздух из него в электролизер. После прекращения подачи аргона создают разрежение и металл или сплав из ванны электролизера поступает в изложницы 6, перемещаемые от сливного носка 15 по мере их заполнения. Оставшийся в сливном носке 15 заборного устройства 16 металл (сплав) за счет наклона этого конца сливается в электролизер, а подаваемым аргоном осушают сливной носок 17, чтобы не оказалось горячих капель металла. Крышку 10 надевают на карман 7, перемещая ее рукояткой 12, при этом вставка 13 входит внутрь кармана 7, закрывая зону контакта сопрягаемых поверхностей, при этом из-за разности коэффициентов линейного расширения материалов, из которых выполнены карман 7 и крышка 10, при охлаждении добиваются более плотного герметичного соединения. Отключают ковш от систем вакуумирования и подачи аргона, производят съем заборного устройства 16, открыв наружную крышку 18, при этом ковш не подвергается разгерметизации. Вакуумный ковш в закрытом состоянии охлаждают до полного остывания и затем извлекают слиток металла (сплава). Вновь в ковш вставляют пустые изложницы и в изолированный отсек, образованный карманом 7 и прижатой крышкой 10, вставляют сифон 16, при этом, если с сифона ссыпается окалина, то вместе с носком 15 сифона 16 она продвигается по внутренней поверхности кармана 7 до упора в торец вставки 13. Затем сифон 16 приподнимается и продвигается по внутренней поверхности вставки 13. Если и здесь осядет с сифона 16 пыль, то она при тряске, транспортировке ссыпается в карман 7 (из-за наклона оси крышки 10 и кармана 7 к горизонту), не попав в зону сопряжения крышки 10 и кармана 7, перекрытую вставкой 13. После извлечения слитка и перед введением сифона 16 в отсек при открытой крышке 18 протирают внутренние поверхности кармана 7 и крышки 10 от остатков пыли. Ковш готов к дальнейшей работе.

Устройство позволяет свести к минимуму брак и увеличить выход кондиционного металла на 20%.

1. ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ ЗАБОРА И ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЛИ СПЛАВА по авт. св. N 1113420, отличающийся тем, что, с целью сведения к минимуму получения некондиционного металла или сплава путем исключения попадания твердых частиц на сопрягающиеся поверхности, он снабжен дополнительной вставкой в виде кольца, установленного внутри крышки и выступающего из нее на величину не менее длины зоны сопряжения крышки и кармана. 2. Ковш по п.1, отличающийся тем, что материал вставки имеет твердость, не меньшую, чем материал сифона.