усовершенствованный узел с трубой в форме бобрового хвоста (вариант), способ замены труб

Формула изобретения

1. Узел для направления потока расплавленного металла в кристаллизатор установки для непрерывной разливки стали, содержащий трубу в форме бобрового хвоста, плиту, имеющую по меньшей мере одну пару параллельных сторон, и трубный корпус, имеющий верхний конец, прикрепленный к плите для приема расплавленного металла, и нижний конец, удлиненный по его ширине на расстояние, большее, чем расстояние между параллельными сторонами плиты, отличающийся тем, что верхний конец трубного корпуса прикреплен к плите таким образом, что продольная ось удлиненного конца трубного корпуса ориентирована под углом, примерно 25-55^o по отношению к линии, ортогональной параллельным сторонам плиты.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый угол составляет примерно 30-45^o.

3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что плита имеет практически квадратную форму.

4. Узел по п. 1, отличающийся тем, что плита имеет практически прямоугольную форму, причем упомянутая линия ортогональна двум самым коротким параллельным сторонам.

5. Узел для направления потока расплавленного металла в кристаллизатор установки для непрерывной разливки стали, содержащий трубу в форме бобрового хвоста, плиту, имеющую по меньшей мере одну пару параллельных сторон, и трубный корпус, имеющий верхний конец, прикрепленный к плите для приема расплавленного металла, и нижний конец, удлиненный по его ширине на расстояние, большее, чем расстояние между параллельными сторонами плиты, отличающийся тем, что верхний конец трубного корпуса прикреплен к плите под углом к линии, ортогональной параллельным сторонам плиты, который достаточен для предотвращения соприкосновения удлиненного конца трубного корпуса с удлиненным концом трубного корпуса второго узла с трубой в форме бобрового хвоста, идентичного по конструкции первому узлу с трубой в форме бобрового хвоста, плита которого входит в соприкосновение с верхней плитой первого трубного узла.

6. Узел по п. 5, отличающийся тем, что упомянутый угол достаточен для предотвращения соприкосновения между удлиненными концами, когда параллельная сторона плиты второго узла с трубой в форме бобрового хвоста входит в соприкосновение с параллельной стороной плиты первого узла с трубой в форме бобрового хвоста.

7. Узел по п. 6, отличающийся тем, что упомянутый угол составляет примерно 25-55^o.

8. Узел по п. 6, отличающийся тем, что упомянутый угол составляет примерно 30-45^o.

9. Узел по п. 5, отличающийся тем, что плиты как первого, так и второго трубных узлов выполнены преимущественно квадратными.

10. Узел по п. 6, отличающийся тем, что плиты как первого, так и второго трубных узлов, выполнены преимущественно прямоугольными, причем одна из более коротких сторон одного трубного узла входит в соприкосновение с одной из более коротких сторон другого трубного узла.

11. Способ замены узла с трубой в форме бобрового хвоста для направления потока расплавленного металла в литейную форму, включающий установку на место изношенного первого узла с трубой в форме бобрового хвоста, расположенного поверх литейной формы, второго узла с трубой в форме бобрового хвоста, каждый из которых включает в себя плиту и трубный корпус, имеющий верхний конец, прикрепленный к плите для приема расплавленного металла, и нижний конец, удлиненный по его ширине на расстояние, большее, чем ширина плиты, отличающийся тем, что устанавливают верхний конец трубного корпуса каждого узла в положение, обеспечивающее возможность вхождения плит узлов в соприкосновение с предотвращением контакта между нижними удлиненными концами их соответствующих трубных корпусов, и перемещают плиту второго узла к плите первого узла для перемещения последнего и установки второго узла в положение поверх литейной формы для направления в нее потока расплавленного металла.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что литейную форму выполняют удлиненной, а вторым узлом с трубой в форме бобрового хвоста перемещают первый узел в направлении, которое отклонено относительно продольной оси литейной формы.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что каждая плита каждого из трубных узлов включает в себя пару параллельных сторон, отстоящих друг от друга на расстояние, меньшее, чем удлиненная ширина соответствующего трубного корпуса.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что параллельная сторона плиты второго узла входит в соприкосновение с параллельной стороной плиты первого узла и перемещает ее для установки второго узла в положение поверх литейной формы для направления в нее потока расплавленного металла.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что литейная форма представляет собой литейную форму для тонких заготовок, имеющую удлиненное отверстие на одном конце, которое совпадает с удлиненным концом трубного корпуса как первого, так и второго трубных узлов.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что продольную ось удлиненных концов труб первого и второго узлов располагают под углом 25-35^o к линии, ортогональной параллельным сторонам плит труб.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что продольную ось удлиненных концов труб первого и второго узлов располагают под углом 30-45^o к линии, ортогональной к параллельным сторонам плит труб.

18. Способ по п. 11, отличающийся тем, что плиту второго узла перемещают к плите первого узла посредством устройства для замены труб.

19. Способ по п. 11, отличающийся тем, что плиты узлов выполняют прямоугольными, при этом более длинная сторона прямоугольной плиты второго узла толкает более длинную сторону прямоугольной плиты первого узла, когда второй узел перемещают в положение поверх литейной формы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разливочным кожухам или трубам, используемым для направления потока расплавленного металла, например стали, в кристаллизатор машины для непрерывной разливки стали, и конкретно относится к усовершенствованному узлу с трубой в форме бобрового хвоста, который при использовании совместим с обычным механизмом подъемного типа, служащим для замены труб.

Использование разливочных труб для направления потока расплавленного металла в литейную форму хорошо известно в сталеплавильной отрасли. Такие трубы содержат огнеупорный корпус, имеющий нижний открытый конец и верхний открытый конец, который установлен в кольцеобразном отверстии огнеупорной плиты. При использовании плиту крепят под разливочным стаканом промежуточного разливочного устройства, содержащего расплавленную сталь, при этом выпускной конец стакана сцентрирован с кольцеобразным отверстием в плите, к которому крепят верхний конец корпуса трубы. Нижний конец трубы сцентрирован с входным концом кристаллизатора машины для непрерывной разливки стали. Такие трубы одновременно направляют поток расплавленной стали в кристаллизатор машины для непрерывной разливки стали, причем с изоляцией потока стали от кислорода окружающей среды. Изолирующая функция особенно важна в процессе непрерывной разливки, когда воздействие на расплавленную сталь кислорода окружающей среды может способствовать образованию окислов, которые могут неблагоприятно повлиять на качество полученных отливок.

С течением времени огнеупорные соединения, формирующие такие разливочные трубы, подвергаются эрозионному разрушению из-за постоянного воздействия на них расплавленной стали. Следовательно, периодически должна производиться замена этих труб. Чтобы свести к минимуму продолжительность простоя, который при проведении операции по замене труб отрицательно влияет на процесс непрерывной разливки, разработаны автоматические устройства для замены труб. В таких устройствах ряд из двух или более разливочных труб подвешен посредством плит, окружающих их верхние открытые концы, с помощью пары параллельных рельсов, так что трубы могут перемещаться по рельсам путем скольжения. Одна из разливочных труб в рабочем положении сцентрирована между стаканом промежуточного разливочного устройства и входом кристаллизатора машины для непрерывной разливки стали, в то время как неиспользуемая разливочная труба располагается рядом с работающей трубой, так что одна сторона ее плиты непосредственно примыкает к одной стороне плиты работающей трубы. Когда работающая труба изнашивается, плунжер с гидравлическим приводом толкает одну сторону плиты заменяющей трубы, тем самым производя замену изношенной трубы на новую трубу.

Хотя такие устройства могут эффективно выполнять замену разливочных труб, корпус которых имеет цилиндрическую форму, они не могут производить замену узлов с разливочными трубами в форме "бобрового хвоста", используемых для течения расплавленной стали непосредственно в литейную форму для плоских тонких заготовок. Причины невозможности выполнения такой замены наилучшим образом можно понять, если обратиться к фиг.1А и 1В. На этих фигурах представлены первый и второй узлы 1a, 1b с трубами в форме бобрового хвоста, каждый из которых включает в себя плиту 3, имеющую круглое отверстие 5, к которому крепят верхний конец 8 корпуса 7 трубы. Плита 3 каждого из узлов 1a, b c трубами включает в себя пару противоположных сторон 4а, b. Как лучше всего видно на фиг. 1А, узел 1а с трубой расположен так, что его входное отверстие 9 совпадает с выпускным отверстием 10 стакана 11. Стакан 11 в свою очередь установлен в плите 12 пола промежуточного разливочного устройства 13. Промежуточное разливочное устройство 13 содержит расплавленную сталь 14, которая течет через стакан 11, через входное отверстие 9 корпуса трубы, а отсюда - к удлиненному нижнему концу 15 корпуса 7 трубы. Удлиненный нижний конец 15 корпуса 7 трубы в свою очередь сцентрирован с удлиненным входным отверстием 17 литейной формы 20 для тонких плит.

Для замены в надлежащее время узла 1а с использованной трубой на узел 1b с новой трубой применяется заменяющий механизм 22 подъемного типа. Механизм 22 для замены труб включает в себя пару рельсов (показаны пунктирными линиями) для подвешивания узлов 1а, b с трубами над литейной формой 20. Плунжер 26 с гидравлическим приводом служит для заталкивания узла 1b с новой трубой по рельсам 24 в рабочее положение, в котором до этого удерживался узел 1а. Однако поскольку ширина W1 плиты 3 меньше ширины W2 удлиненного нижнего конца 15 корпуса 7 трубы, сила перемещения, создаваемая плунжером 26, не может передаваться от плиты 3 трубного узла 1b к плите 3 трубного узла 1а через боковые края 4а, b, пока между ними не будет установлена промежуточная плита 28. Этот конкретный способ приспосабливания механизма для замены труб к узлам с трубами типа бобрового хвоста раскрыт и заявлен в опубликованной РСТ заявке на патент W095/03906. Без промежуточной плиты 28 плунжер 26 лишь толкал бы удлиненный нижний конец 15 трубного узла 1b к удлиненному нижнему концу 15 узла 1а, что в свою очередь привело бы к приложению разрушительных силовых моментов между корпусом 7 трубы каждого из этих узлов 1а, b и их соответствующими плитами 3.

Хотя конструкция, представленная в вышеупомянутой опубликованной заявке на патент, предполагает получение эффективного решения указанной проблемы, ей свойственны три существенных недостатка. Во-первых, использование промежуточных плит 28 вызывает необходимость изготовления и установки дополнительного компонента в механизм 22 для замены труб с сопутствующими этому расходами. Более того, такая промежуточная плита может случайно выпасть из рельсов 24 механизма 22 для замены труб во вход 17 литейной формы 20, где она могла бы погубить плавку стали стоимостью 2000000 долларов. Кроме того, использование промежуточной плиты 28 неизбежно приводит к увеличению длины хода, который должен совершать плунжер 26 при осуществлении замены одного трубного узла на другой, а это может привести к весьма дорогостоящей модификации этого устройства.

Очевидно, что имеется необходимость в альтернативном способе, позволяющем приспособить обычный заменяющий механизм для замены узлов с трубами в форме бобрового хвоста, причем в таком способе, который не основан на использовании промежуточных плит со всеми присущими им недостатками. В идеале при таком способе не было бы необходимости ни в изготовлении каких-либо дополнительных компонентов для использования в механизме по замене труб или в самих трубных узлах, ни в каких-либо модификациях механизма для замены труб.

Изобретение относится к усовершенствованному узлу с трубой в форме бобрового хвоста и к способу его замены, которые позволяют устранить вышеупомянутые недостатки, присущие известному уровню техники, без необходимости использования промежуточных плит или выполнения модификаций механизма для замены труб.

В узле с трубой в форме бобрового хвоста, выполненном согласно изобретению, круглый верхний конец корпуса трубы крепится к плите таким образом, что продольная ось удлиненного конца корпуса трубы ориентирована под углом примерно 25 - 55^o к линии, ортогональной параллельным сторонам его плиты. В предпочтительном варианте выполнения конструкции угол наклона составляет 30 - 45^o. Такой угол наклона достаточен для предотвращения контакта между удлиненными концами корпусов труб двух смежных трубных узлов, когда плита одного трубного узла входит в соприкосновение с плитой другого узла в механизме для замены труб.

Кроме того, является предпочтительным, если плита имеет практически квадратную форму или практически прямоугольную форму, причем упомянутая линия ортогональна по отношению к двум самым коротким параллельным сторонам.

Согласно еще одному варианту выполнения узел с трубой в форме бобрового хвоста, содержащий плиту, имеющую, по меньшей мере, одну пару параллельных сторон, и трубный корпус, имеющий верхний конец, прикрепленный к плите для приема расплавленного металла, и нижний конец, удлиненный по его ширине на расстоянии, большем расстояния между параллельными сторонами плиты, отличается тем, что верхний конец трубного корпуса прикреплен к плите под углом по отношению к линии, ортогональной к параллельным сторонам плиты, который достаточен для предотвращения соприкосновения удлиненного конца трубного корпуса с удлиненным концом трубного корпуса второго узла с трубой в форме бобрового хвоста, идентичного по конструкции первому узлу с трубой в форме бобрового хвоста, плита которого входит в соприкосновение с верхней плитой первого трубного узла.

При этом является предпочтительным, чтобы упомянутый угол был достаточен для предотвращения соприкосновения между удлиненными концами, когда параллельная сторона плиты второго узла с трубой в форме бобрового хвоста входит в соприкосновение с параллельной стороной плиты первого узла с трубой в форме бобрового хвоста и может составлять примерно 25 - 55^o, предпочтительно 30 - 45^o.

Согласно предпочтительному выполнению плиты как первого, так и второго трубных узлов являются преимущественно квадратными или преимущественно прямоугольными, причем одна из более коротких сторон одного трубного узла входит в соприкосновение с одной из более коротких сторон другого трубного узла.

Вышеупомянутые недостатки устраняются также в способе замены узла с трубой в форме бобрового хвоста для направления потока расплавленного металла в литейную форму, включающем установку на место изношенного первого узла с трубой в форме бобрового хвоста, расположенного поверх литейной формы, второго узла с трубой в форме бобрового хвоста, каждый из которых включает в себя плиту и трубный корпус, имеющий верхний конец, прикрепленный к плите для приема расплавленного металла, и нижний конец, удлиненный по его ширине на расстоянии, большем, чем ширина плиты, за счет того, что устанавливают верхний конец трубного корпуса каждого узла в его соответствующей плите в положение, обеспечивающее возможность вхождения плит узлов в соприкосновение с предотвращением контакта между нижними удлиненными концами их соответствующих трубных корпусов, и перемещают плиту второго узла к плите первого узла для перемещения последнего и установки второго узла в положение поверх литейной формы для направления в нее потока расплавленного металла.

В соответствии с предпочтительными формами выполнения способа согласно изобретению литейную форму выполняют удлиненной, а вторым узлом с трубой в форме бобрового хвоста перемещают первый узел в направлении, которое отклонено относительно продольной оси литейной формы;

каждая плита каждого из трубных узлов включает в себя пару параллельных сторон, отстоящих друг от друга на расстоянии, которое меньше, чем удлиненная ширина соответствующего трубного корпуса;

параллельная сторона плиты второго узла входит в соприкосновение с параллельной стороной плиты первого узла и перемещает ее для установки второго узла в положение поверх литейной формы для направления в нее потока расплавленного металла;

литейная форма представляет собой литейную форму для тонких заготовок, имеющую удлиненное отверстие на одном конце, которое совпадает с удлиненным концом трубного корпуса как первого, так и второго узла;

продольную ось удлиненных концов труб первого и второго узлов располагают под углом 25 - 35^o к линии, ортогональной к параллельным сторонам плит труб;

продольную ось удлиненных концов труб первого и второго узлов располагают под углом 30 - 45^o к линии, ортогональной к параллельным сторонам плит труб;

плиту второго узла перемещают к плите первого узла посредством устройства для замены труб;

плиты узлов выполняют прямоугольными, при этом более длинная сторона прямоугольной плиты второго узла толкает более длинную сторону прямоугольной плиты первого узла, когда второй узел перемещают в положение поверх литейной формы.

В случае способа согласно изобретению первый узел с трубой в форме бобрового хвоста, выполненный согласно изобретению, устанавливают на рельсах механизма для замены труб в рабочем положении между выходным концом выпускного стакана для расплавленного металла и входом кристаллизатора машины для непрерывной разливки стали, который может представлять собой литейную форму для тонких заготовок. Второй трубный узел согласно изобретению расположен смежно с первым узлом на рельсах механизма для замены труб, так что одна из параллельных сторон плиты первого трубного узла входит в зацепление с одной из параллельных сторон плиты второго трубного узла. Когда возникает необходимость в замене первого трубного узла вследствие его износа, используется плунжер механизма для замены труб для заталкивания второго трубного узла, чтобы он занял рабочее положение первого трубного узла с одновременным выталкиванием первого трубного узла из его положения. Тот факт, что удлиненные концы корпусов первого и второго трубных узлов не входят в соприкосновение друг с другом вследствие выполненного под углом соединения между верхними концами корпусов труб и их соответствующими плитами, обеспечивает возможность выполнения обычным механизмом для замены труб манипуляций, производимых путем скольжения, парой таких усовершенствованных узлов с трубами в виде бобрового хвоста без необходимости размещения между плитами узлов промежуточных деталей.

На фиг. 1А представлен частичный боковой вид в поперечном сечении известного узла с трубой в форме бобрового хвоста, который расположен между стаканом промежуточного разливочного устройства и входом литейной формы для тонких заготовок, причем с заменяющим трубным узлом, расположенным рядом с ним.

На фиг.1В представлен вид в плане известных узлов с трубами в форме бобрового хвоста и литейной формы согласно фигуре 1А по линии 1В-1В.

На фиг. 2А представлен частичный боковой вид в поперечном сечении трех усовершенствованных узлов с трубами в форме бобрового хвоста, выполненных согласно изобретению, один из которых находится в рабочем положении между стаканом промежуточного разливочного устройства и входным отверстием литейной формы для тонкостенных заготовок.

На фиг.2В представлен вид в плане усовершенствованных узлов с трубами в форме бобрового хвоста и литейной формы согласно фигуре 2А по линии 2В-2В.

Если теперь обратиться к фиг.2А и 2В, то усовершенствованные узлы 30а, b с трубами в форме бобрового хвоста во всех отношениях идентичны ранее описанным известным трубным узлам 1а, b, за исключением того, что верхняя часть 8 трубного корпуса 7 подсоединена к круглому отверстию 5 плиты 3, так что продольная ось L1 каждого из удлиненных нижних концов 15 расположена под углом А по отношению к линии L2, ортогональной к параллельным сторонам 4а, b в каждой из плит 3. В предпочтительном варианте осуществления конструкции угол А составляет примерно 25 - 55^o, а предпочтительно примерно 30 - 45^o. Однако наиболее важный аспект обеспечения угла А заключается в том, что он может иметь величину, которая позволяет параллельным сторонам 4а, b плит 3 смежных узлов 30а, b с трубами в форме бобрового хвоста входить в непосредственное соприкосновение друг с другом, но в то же время с предотвращением контакта между удлиненными нижними концами 15 узлов 30а, b. Поскольку некоторые узлы с трубами в форме бобрового хвоста изготавливают посредством соединения друг с другом отлитых огнеупорных плит 3 и трубных корпусов 7, изготовление одного из модифицированных трубных узлов согласно изобретению можно выполнить относительно легко. Однако даже в том случае, когда эти компоненты 3 и 7 согласно известному уровню техники отлиты за одно целое, не составляет труда изменить литейные формы для таких узлов для того, чтобы они обеспечивали трубные узлы согласно изобретению. В любом случае легкость изготовления составляет важное преимущество изобретения.

Как можно оценить по фиг.2А и 2В, такая угловая ориентация удлиненных нижних концов 15 смежных трубных корпусов 7 обеспечивает возможность соприкосновения плит 3 каждого из узлов 30а, b друг с другом на рельсах 24 обычного механизма 22 для замены труб весьма точным образом, как в случае плит трубных узлов с цилиндрическими трубными корпусами. Следовательно, можно исключить необходимость использования таких промежуточных деталей 28, которые обсуждены применительно к фиг.1А и 1В. Исключение таких промежуточных деталей 28 позволяет приспособить механизм 22 для замены труб к усовершенствованным трубным узлам 30а, b без необходимости обеспечения более длинного хода плунжера механизма 22.

В случае способа согласно изобретению два или более усовершенствованных узла 30а, b с трубами в форме бобрового хвоста, выполненных согласно изобретению, обеспечиваются посредством установки верхних концов корпусов 7 труб в круглое отверстие 5 их соответствующих плит 3 таким образом, что их удлиненные нижние концы 15 ориентированы под углом А, как показано на фиг.2В. На следующей стадии способа усовершенствованные трубные узлы 30а, b погружают на рельсы 24 механизма 22 для замены труб, при этом первый трубный узел 30а располагают между стаканом 11 и входным отверстием 17 литейной формы 20 для тонких заготовок. Первый трубный узел 30а используют до тех пор, пока эрозия вследствие воздействия расплавленного металла не начнет угрожать его целостности. При этом плунжер 26 механизма 22 для замены труб приводят в действие для того, чтобы приложить толкающее усилие к плите 3 трубного узла 30b. Приложение такого толкающего усилия позволяет путем скольжения переместить трубный узел 30а вправо от стакана 11, где он удаляется посредством дробильной операции, и при этом происходит перемещение неиспользованного трубного узла 30b путем скольжения в рабочее положение между стаканом 11 и входным отверстием 17 литейной формы 20 для тонких заготовок. Такая операция становится возможной за счет непосредственного примыкания параллельных сторон 4а, b каждой из плит 3 трубных узлов 30а, b. Когда трубный узел 30b подобным же образом становится изношенным в результате эрозии от воздействия непрерывного течения по нему расплавленной стали, другой модифицированный трубный узел (не показан) погружают на рельсы 24 механизма 22 для замены труб слева от узла 30b с его плитой 3, примыкающей к плите узла 30b. Механизм 22 для замены труб вновь приводят в действие для того, чтобы плунжер 26 затолкнул новый трубный узел (не показан) в положение, в котором ранее удерживался трубный узел 30b. Хотя на чертежах это специально и не показано, промежуточное разливочное устройство 13 поднимают для подъема трубных узлов 30а, b на незначительное расстояние над верхней частью литейной формы 20 для того, чтобы обеспечить необходимый зазор между нижними краями удлиненных концов 15 трубных корпусов 7 и литейной формой 20 в течение работы по замене труб. Кроме того, в течение работ по замене труб обычно непрерывный поток расплавленной стали из стакана 11 прерывается на период времени порядка двух секунд посредством посадки стопорного стержня (не показан) на верхнюю часть стакана 11 или скольжения шибера (не показан).

На отдельных фигурах плиты 3 отдельных трубных узлов 30а, b изображены квадратными, так что длины всех их боковых сторон равны. Плиты 3 также могут быть прямоугольными. В этом случае в течение операции по замене труб в соприкосновение друг с другом входят более длинные стороны плит 3.

Хотя как усовершенствованный трубный узел, так и способ согласно изобретению описаны применительно к предпочтительному варианту осуществления конструкции, квалифицированным специалистам будут очевидны возможные различные дополнения, модификации и варианты. Все эти модификации, варианты и дополнения должны находиться в объеме этого патента, который ограничен только прилагаемыми пунктами формулы изобретения.