шиберный затвор литейного ковша

Формула изобретения

1. Шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную плиту, раму, шарнирно соединенную с монтажной плитой и имеющую параллельные продольной оси затвора боковые стенки, в которых выполнены направляющие пазы, каретку, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты, установленные соответственно в монтажной плите и каретке и упруго поджатые одна к другой посредством пружинных блоков, установленных в траверсах, размещенных в направляющих пазах боковых стенок рамы по обе стороны продольной оси затвора, опорные ролики, закрепленные на полуосях в траверсах и взаимодействующие с направляющими выступами каретки, и механизм перемещения каретки, отличающийся тем, что каждая траверса выполнена шириной, равной ширине направляющего паза в боковых стенках рамы, и с торцевыми поверхностями, взаимодействующими с торцевыми поверхностями паза, в траверсе с нижней стороны боковой стенки рамы выполнена полость, при этом пружинные блоки размещены в полости с возможностью взаимодействия одним концом с дном полости, а другим концом - с упором, связанным с нижним торцом соответствующей боковой стенки рамы, причем на каждой траверсе закреплена пара опорных роликов, а на каждой направляющей каретки со стороны опорных роликов выполнены два углубления под опорные ролики, расстояние между которыми равно расстоянию между опорными роликами одной пары и отстоящих от соответствующего ролика на расстоянии большем, чем рабочий ход подвижной плиты.

2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что торцевые поверхности каждой траверсы выполнены цилиндрическими с образующей, параллельной рабочей поверхности неподвижной огнеупорной плиты, и радиусом, равным половине длины направляющего паза боковой стенки рамы.

3. Затвор по п.1, отличающийся тем, что полость в траверсе выполнена в центральной ее части и в ней размещено не менее двух пружинных блоков, а полуоси опорных роликов закреплены на периферийных частях траверсы по обе стороны от полости.

4. Затвор по п.1, отличающийся тем, что упор пружинных блоков выполнен в виде крышки, шарнирно закрепленной на нижнем торце соответствующей боковой стенки рамы.

5. Затвор по п.1, отличающийся тем, что ось шарнира рамы расположена на одной из ее боковых стенок.

6. Затвор по п.1, отличающийся тем, что ось шарнира рамы расположена со стороны, противоположной стороне размещения механизма перемещения каретки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к шиберным затворам для литейных ковшей, и предназначено для разливки стали и жидких металлов. Известен шиберный затвор литейного ковша (авт. св. N1016064, МПК3 B 22 D 41/08, 07.05.83). Затвор содержит монтажную плиту, раму, шарнирно соединенную с монтажной плитой и выполненную с возможностью поворота и перемещения в направлении, перпендикулярном рабочим поверхностям огнеупорных плит. Рама выполнена с боковыми стенками, параллельными продольной оси затвора. Кроме того, затвор содержит каретку, неподвижную и подвижную огнеупорные платы с отверстиями, установленные соответственно в монтажной плите и каретке и упруго поджатые одна к другой посредством дополнительных регулируемых прижимов, размещенных в боковых стенках рамы по обе стороны продольной оси затвора и несущих опорные ролики, расположенные на полуосях попарно по обе стороны продольной оси.

Недостатком данного затвора является низкая надежность индивидуальных для каждого опорного ролика прижимов огнеупорных плит. Так в случае выхода из строя хотя бы одного индивидуального прижима происходит прорыв расплавленного разливаемого металла. Кроме того, наличие индивидуального прижимного механизма для каждого прижимного ролика не позволяет обеспечить выравнивание усилий прижатия по поверхностям огнеупорных плит. К тому же регулировку индивидуальных прижимов производят каждый раз при обслуживании затвора и смене огнеупорных плиты после крепления рамы к монтажной плите, а перед поворотом рамы необходимо снимать нагрузку с каждого индивидуального прижима. Это существенно усложняет техническое обслуживание затвора.

Известен шиберный затвор литейного ковша, который выбран в качестве прототипа (патент РФ N2104123, МПК6 B 22 D 41/22, 10.02.98). Затвор содержит П-образной формы монтажную плиту с боковыми стенками, параллельными продольной оси затвора, неподвижную огнеупорную плиту, установленную в монтажной раме, и подвижную огнеупорную плиту, установленную в каретке, поджатые одна относительно другой посредством пружинных блоков, механизм перемещения каретки, шарнирно связанный с ней, а также содержащий опорные ролики, расположенные на боковых стенках рамы попарно по обе стороны от продольной оси затвора и взаимодействующие с направляющими выступами каретки, каждый опорный ролик снабжен независимой подвеской. При этом боковые стенки рамы выполнены полыми, а подвески роликов размещены в полостях стенок рамы. Каждая подвеска содержит Т-образную траверсу, вертикальная стойка которой размещена в направляющих пазах, выполненных в стенках рамы, и на своем свободном конце посредством полуоси консольно несет опорный ролик. Две боковые полки каждой траверсы взаимодействуют с пружинными блоками, опирающимися на крышку, закрепленную на нижнем торце соответствующей боковой стенки рамы. В данном шиберном затворе в случае необходимости прожигания кислородом отверстия верхней неподвижной огнеупорной плиты и (или) ковшевого стакана при открытом положении шиберного затвора происходит попадание расплавленного металла на металлические узлы шиберного затвора: опорные ролики, их оси, их подвески, а также боковые стенки монтажной рамы, выводя их из строя. Кроме того, в данной конструкции наличие индивидуального прижимного механизма для каждого опорного ролика не позволяет обеспечить выравнивание усилий прижатия по всей поверхности огнеупорных плит и усложняет регулировку распределения нагрузки на все опорные ролики.

Настоящее изобретение решает задачу повышения надежности функционирования затвора при разливке расплавленного металла, обеспечения равномерного усилия прижатия плит друг к другу по всей их плоскости, а также позволяет упростить техническое обслуживание затвора.

Поставленная задача решается тем, что в шиберном затворе литейного ковша, содержащем монтажную плиту, раму, шарнирно соединенную с монтажной плитой и с боковыми стенками, параллельными продольной оси затвора, каретку, неподвижную и подвижную огнеупорные платы с отверстиями, установленные соответственно в монтажной плите и каретке и упруго поджатые одна к другой посредством регулируемых прижимов, размещенных в боковых стенках рамы по обе стороны продольной оси затвора, опорные ролики, расположенные на полуосях попарно по обе стороны продольной оси затвора и взаимодействующие с направляющими выступами каретки, механизм перемещения каретки, в каждой боковой стенке рамы выполнен направляющий паз, в котором размещен регулируемый прижим, выполненный в виде траверсы шириной, равной ширине направляющего паза, и с торцевыми поверхностями, выполненными с возможностью взаимодействия с торцевыми поверхностями паза. В траверсе с нижней стороны боковой стенки рамы выполнена полость, в которой размещены пружинные блоки, взаимодействующие одним концом с дном полости траверсы, а вторым концом с упором, связанным с нижним торцем соответствующей боковой стенки рамы. При этом каждая траверса несет пару опорных роликов. Причем на поверхности каждой направляющей каретки со стороны опорных роликов выполнены два углубления под опорные ролики, расстояние между которыми равно расстоянию между опорными роликами в паре и отстоящих от соответствующего ролика на расстоянии большем, чем рабочий ход подвижной плиты.

Торцевые поверхности каждой траверсы могут быть выполнены цилиндрическими с образующими параллельными рабочей поверхности неподвижной огнеупорной плиты и радиусом округления поверхностей, равным половине длины направляющего паза боковой стенки рамы. Предпочтительно полость в траверсе располагать в центральной ее части и размещать в ней не менее двух пружинных блока, а полуоси опорных роликов размещать на периферийных частях траверсы по обе стороны от центральной полости. Торцевую поверхность пружинных блоков рекомендуется выполнять скругленной.

Упор пружинных блоков может в частном случае быть выполнен в виде крышки, шарнирно установленной на нижнем торце соответствующей боковой стенки рамы с возможностью поворота вокруг оси.

Ось шарнира рамы может быть расположена как на одной из ее боковых стенках, так и со стороны, противоположной стороне размещения механизма перемещения каретки.

На фиг. 1 показан продольный разрез затвора; на фиг. 2 - поперечный разрез затвора по оси разливочного стакана; на фиг. 3 и фиг. 4 - вид А затвора снизу при различном положении оси рамы; на фиг. 5 - разрез Б-Б фиг. 4; на фиг. 6 - разрез В-В фиг. 4; на фиг. 7 - возможные варианты расположения затвора на днище ковша относительно кантователя, затворы находятся в положении технического обслуживания между плавками.

Шиберный затвор литейного ковша содержит монтажную плиту 1, прикрепленную к днищу ковша 2. В монтажной плите 1 с помощью шарнира 3 установлена рама 4 с возможностью поворота вокруг шарнира 3 и фиксации на монтажной плите, например, с помощью клиновых соединений 5 или фиксирующего шпоночного соединения. Рама 4 выполнена с боковыми стенками 6, параллельными продольной оси затвора. В каждой боковой стенке 6 рамы 4 выполнен направляющий паз 7, в котором размещен регулируемый прижим, выполненный из траверсы 8, пружинных блоков 9 и упора 10. Траверса 8 выполнена шириной, равной ширине направляющего паза 7, и с торцевыми поверхностями 11, взаимодействующими с торцевыми поверхностями паза 7 боковых стенок 6 рамы 4. В траверсе 8 с нижней стороны боковой стенки 6 рамы 4 выполнены полости 12, в которых размещены пружинные блоки 9, взаимодействующие одним концом с дном полостей 12 траверсы 8, а другим концом с упором 10, выполненным, например, в виде крышки. Упоры 10 закреплены на нижних торцах боковых стенок 6 рамы 4. Как частный случай упор 10 может быть закреплен на нижнем торце боковой стенки 6 с помощью шарнира 13 с возможностью поворота и фиксации, например, клиновыми соединениями 14. Каждая траверса на полуосях 15 несет пару опорных роликов 16. На опорных роликах 16 посредством направляющих выступов 17 установлена каретка 18, связанная с механизмом ее перемещения (на чертеже не показано) тягой 19. В монтажной плите 1 шиберного затвора установлена неподвижная огнеупорная плита 20 с отверстием, а каретка 18 несет подвижную плиту 21 и стакан коллектор 22 с разливочными отверстиями. В каждом направляющем выступе 17 каретки 18 выполнены два углубления 23 под опорные ролики 16 глубиной "h" не более величины их радиуса. Причем расстояние "l" между углублениями 23 равно расстоянию между опорными роликами 16 в паре, а углубления отстоят от соответствующего ролика 16 на расстоянии "l" больше, чем рабочий ход подвижной плиты 21.

В зависимости от расположения шиберного затвора на днище 2 ковша относительно кантователя 24, которое выбирается исходя из облегчения обслуживания затвора, ось шарнира 3 рамы 4 может быть расположена различно относительно продольной оси затвора: на одной из боковых стенок 6 рамы 4 или на стороне, противоположной стороне размещения тяги 19 механизма перемещения каретки. В любом случае ось шарнира 3 параллельна кантователю 24.

Для выравнивания усилия прижима по поверхностям огнеупорных плит 20 и 21 и компенсации погрешностей их изготовления и установки (непараллельность), а также компенсации погрешностей направляющих каретки 18 (неравномерная выработка поверхностей контактирующих с опорными роликами 16), торцевые поверхности траверсы 8 выполняют цилиндрическими, образующая которых параллельна рабочей поверхности неподвижной огнеупорной плиты 20 и с радиусом округления, равным половине длины направляющего паза 7 боковой стенки 6 рамы 4. При этом упорные винты с фиксирующей гайкой 25 служат для предварительной регулировки усилия сжатия пружины пружинного блока 9 (регулировка усилия прижима огнеупорных плит).

Работает шиберный затвор следующим образом.

Для выпуска жидкого металла из ковша осуществляют перемещение каретки 18, которая несет подвижную огнеупорную плиту 21 и стакан коллектор 22. Направляющие выступы 17 каретки 18 перемещаются по опорным роликам 16, закрепленным посредством полуосей 15 на траверсах 8, подпружиненных посредством пружинных блоков 9 относительно упоров 10, в свою очередь закрепленных на нижней стороне рамы 4. При этом шлифованная поверхность подвижной огнеупорной плиты 21, размещенной в каретке 18, скользит по шлифованной поверхности неподвижной огнеупорной плиты 20, установленной в монтажной раме 1. В этом случае в зоне сливных отверстий двух плит 20 и 21 происходит либо полное совмещение отверстий для прохода струи жидкого металла из ковша, либо его дросселирование, а при обратном перемещении каретки 18 происходит полное закрытие затвора.

Поджатие огнеупорных плит 20 и 21 относительно друг друга осуществляется за счет взаимодействия направляющих выступов 17 каретки 18 с опорными роликами 16, поджатых относительно монтажной плиты по кинематической цепи: полуоси роликов 15, траверсы 8, пружинные блоки 9, упоры 10, рама 4, монтажная плита 1. Возможность качательного и осевого перемещение траверс 8 относительно направляющих пазов 7 боковых стенок рамы 4 позволяет осуществить выравнивание усилия поджатия двух огнеупорных плит 20 и 21 друг к другу и обеспечить надежный контакт между ними по всей их поверхности. Размещение двух и более пружинных блоков 9 в полостях 12, размещенных в центральной части траверсы 8, повышает надежность функционирования затвора в случае выхода из строя какого-либо пружинного блока 9.

После отработки необходимого количества циклов слива жидкого металла производят замену огнеупорных элементов. Для этого с помощью кантователя 24 устанавливают ковш в горизонтальное положение, выворачивают гайку 26 и снимают стакан коллектор.

С помощью тяги 19 осуществляют перемещение каретки 18 на расстояние, большее, чем "I", то есть до западания роликов 16 в углубления 23, выполненные в направляющих выступах 17 каретки 18. В этом случае происходит снятие усилия прижима огнеупорных плит 20 и 21 друг к другу, передаваемое от пружинных блоков 9. Далее открывают "ослабленные" фиксаторы 5, открывают раму 4 и поворачивают ее совместно с кареткой 18 и подвижной огнеупорной плитой 21 вокруг шарнира 3. В таком положении производят замену огнеупорных плит 20 и 21 и ковшевого стакана. Для замены пружинных блоков 9 освобождают фиксаторы 14 крышки (упора) 10 и поворачивают крышку относительно шарнира 13, после чего осуществляют замену пружинных блоков.

После замены огнеупоров и пружинных блоков производят операции сборки затвора в обратной последовательности.

Выполнение регулируемого прижима в заявленной конструкции шиберного затвора с центральным расположением пружинных блоков в количестве не менее двух на один прижим и периферийным расположением опорных роликов обеспечивает равномерное распределение нагрузки между ними. Это дает возможность использовать пружины с различными силовыми характеристиками. Кроме того, при полном или частичном (местный перегрев) выходе из строя в пружинном блоке исключается аварийная ситуация, что позволяет довести разливку металла до конца.

Поскольку в заявленной конструкции затвора при его обслуживании вместе с рамой отводятся все его основные конструктивные элементы, то обеспечивается более свободный доступ к его расходным и обслуживаемым элементам. Кроме того, при прожигании канала ковшевого стакана и верхней неподвижной огнеупорной плиты кислородом при открытом затворе исключается попадание расплавленного металла на металлические узлы шиберного затвора.

Шиберный затвор надежен в эксплуатации и прост в обслуживании.