теплоизолирующая крышка ковша

Формула изобретения

1. Теплоизолирующая крышка ковша, содержащая металлический каркас и футеровку из огнеупорных материалов, отличающаяся тем, что металлический каркас выполнен из оребренного металлического листа с прорезями, на наружной поверхности которого в прорезях установлена система механического крепления футеровки и по периметру которого расположен кольцевой борт, имеющий направляющие косынки.

2. Теплоизолирующая крышка ковша по п. 1, отличающаяся тем, что центральная часть футеровки выполнена из огнеупорных блоков прямоугольной формы, имеющих слоистую структуру, а периферийная часть футеровки - из блоков в форме частей сегментов, сопряженных с прямоугольными блоками центральной части футеровки и кольцевым бортом металлического каркаса.

3. Теплоизолирующая крышка ковша по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ребра жесткости металлического листа образуют в плане правильный многоугольник, центр которого расположен на вертикальной оси крышки, и звезду, лучи которой проходят через вершины углов многоугольника.

4. Теплоизолирующая крышка ковша по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что снаружи направляющих косынок концентрично кольцевым бортом закреплен кольцевой металлический экран, высота которого составляет 1,3-2,5 толщины футеровки крышки.

5. Теплоизолирующая крышка ковша по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что система механического крепления футеровки состоит из Т-образных металлических пластин, расположенных между отдельными слоями блоков футеровки и закрепленных в прорезях металлического каркаса посредством шайб и шплинтов.

6. Теплоизолирующая крышка ковша по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что в металлическом каркасе и в футеровке крышки выполнен вырез для размещения деталей стопорного разливочного устройства.

7. Теплоизолирующая крышка ковша по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что в металлическом каркасе и в футеровке крышки выполнены технологические отверстия для отвода выделяющихся газов, подвода инертного газа, измерения температуры и взятия проб металла и шлака.

8. Теплоизолирующая крышка ковша по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что блоки футеровки крышки выполнены из волокнистых огнеупорных материалов типа МКРВ-250.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к оборудованию, предназначенному для эксплуатации металлургических ковшей.

Известна конструкция крышки ковша, применяемая в установках для внепечной обработки стали. Крышка состоит из водоохлаждаемого металлического каркаса, рабочая поверхность которого футерована огнеупорными материалами. Металлический каркас выполнен в виде сварной конструкции, имеющей полости для водяного охлаждения, или из гнутых водоохлаждаемых стальных труб. В крышке ковша выполнены отверстия для электродов и отсоса газов. Внутренняя поверхность крышки футеруется огнеупорными материалами (см. статью В.Хопмана и др. авторов Энергетический баланс печи-ковша, "Черные металлы", 1988, 18, стр. 19, рис. 1).

Известны также крышки ковшей, применяемые для сушки футеровки ковшей. Крышка состоит из металлического каркаса, футерованного огнеупорами. В крышке установлены топливные горелки или электрические нагреватели, обеспечивающие нагрев футеровки (см. статью Бершицкого И.М. и др., Ковшовые печи для качественной металлургии. "Изобретатели - машиностроению", 1998, 1, стр. 17-20, рис. 4).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании указанных выше устройств, является то, что они не обеспечивают хорошей герметизации и теплоизоляции внутреннего рабочего пространства ковша при наличии настылей металла и шлака на торцевых кромках стенки ковша. Кроме этого, известные устройства не имеют приспособлений, обеспечивающих надежное удержание сухих футеровочных материалов и, в частности, волокнистых огнеупоров на металлическом каркасе.

Наиболее близким аналогом по назначению и конструкции к заявленному изобретению является теплоизолирующая футерованная крышка, используемая в контейнере-ковше для хранения и транспортировки жидкого металла (см. авт. свид. СССР 1547945, кл. B 22 D 41/00, 1988, бюл. 9, 1990 г.).

Причины, препятствующие эффективному использованию этой крышки, принятой за прототип, соответствуют вышеуказанным недостаткам известных аналогов заявляемого предложения.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является достижение максимальной тепловой изоляции металла в ковше, обеспечивающей минимальную потерю теплосодержания металла в процессе его транспортировки, выдержки и разливки. Одновременно преследуется задача обеспечения необходимой жесткости конструкции крышки.

Техническим результатом применения заявляемого изобретения является значительное снижение тепловых потерь ковша с металлом, что приводит к экономии энергозатрат при производстве металла за счет меньшего требуемого перегрева и повышению качества отливки в результате лучшей стабилизации и меньшего отклонения температуры разливаемого металла от ее оптимального значения. Одновременно с этим обеспечивается лучшая жесткость конструкции крышки.

Вышеуказанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной конструкции крышки, состоящей из металлическою каркаса и футеровки из огнеупорных материалов, металлический каркас выполнен из оребренного листа с прорезями и снабжен кольцевым бортом с направляющими косынками, а футеровка, закрепленная на каркасе, выполнена из легких волокнистых материалов в виде блоков со слоистой структурой.

Применение легковесных огнеупорных материалов, обладающих низкими плотностью и теплопроводностью, а также большой степенью сжатия, обеспечивает хорошую теплоизоляцию крышки и рабочего пространства ковша при одновременном снижении массы крышки.

Наличие кольцевою борта с направляющими косынками обеспечивает хорошую центровку крышки относительно наружной поверхности стенки и оси ковша даже при наличии настылей металла и шлака на торцевой поверхности его стенки. Для снижения тепловых потерь излучением через щели между крышкой и ковшом в случае наличия значительных настылей шлака и металла на торцевой части стенки ковша применяется кольцевой металлический экран, установленный на направляющих косынках. Исходя из реальных размеров образующихся настылей и толщины футеровки рациональная высота экрана составляет 1,3-2,5 толщины футеровки.

Система крепежа футеровки выполнена в виде установленных в прорезях каркаса с помощью разрезных шайб "Т"-образных пластин, расположенных между слоями футеровки, и металлических стержней, проходящих насквозь через блоки футеровки и отверстия в "Т"-образных пластинах.

С целью обеспечения необходимой жесткости металлического каркаса и предотвращения его деформации при нагреве ребра жесткости образуют в плане правильный многоугольник и звезду, при этом лучи звезды проходят через вершины углов многоугольника.

В металлическом каркасе и сопряженно в футеровке крышки могут быть предусмотрены вырезы для размещения стопорного разливочного устройства и технологические отверстия для отсоса отходящего газа, измерения температуры и взятия проб металла и шлака.

Наличие кольцевого борта и вышеуказанной системы механического крепежа футеровки позволяет использовать футеровку из волокнистых огнеупорных материалов, центральная часть которой состоит из блоков прямоугольной формы, а периферийная часть, граничащая с этими блоками и бортом металлическою каркаса, - из частей сегментов. В качестве материала футеровки может быть использован, в частности, муллито-кремнеземистый рулонный войлок типа MKPB-250, сформированный послойно в виде блоков.

При исследовании отличительных признаков описываемой крышки ковша не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся обеспечения эффективности теплоизоляции рабочего пространства ковша в процессе его транспортировки и разливки металла.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не позволил обнаружить аналог, xapaктеризующийся признаками, тождественными существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволило выявить ряд существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявляемой конструкции крышки ковша, изложенных в формуле изобретения, следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" не выявил признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства или вытекающие явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условно "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображена крышка ковша, вид сбоку, совмещенный с разрезом;

на фиг.2 - то же, вид сверху;

на фиг.3 и 4 изображено крепление блоков футеровки к каркасу.

Теплонзолирующая крышка включает металлический каркас (1) с кольцевым бортом (2), направляющими косынками (3) и ребрами жесткости (4), образующими в плане квадрат и крестовину. Блоки футеровки из огнеупорных волокнистых материалов (5) закреплены на каркасе посредством "Т"-образных пластин (6), входящих в прорези каркаса (1), металлических стержней (7), проходящих сквозь блоки футеровки (5) и отверстия в "Т"-образных пластинах, и разрезных шайб (8), фиксирующих "Т"-образные пластины на каркасе (1). Центральные блоки футеровки имеют (5) прямоугольную форму, периферийные - в форме сегментов и частей сегментов. На косынках (3) закреплен экран (9).

Работа теплоизолирующей крышки осуществляется следующим образом. После выпуска металла в ковш из печи, последний с помощью крана накрывается теплоизолирующей крышкой. При этом направляющие косынки (3), скользящие вдоль наружной боковой поверхности стенки ковша, обеспечивают соосность крышки и ковша без перекосов даже при наличии настылей металла и шлака на торцевых поверхностях стенки ковша, а сжимаемая под действием веса крышки волокнистая футеровка толщиной h (5) обеспечивает достаточно хорошее уплотнение разъема между верхним торцом стенок ковша и крышкой.

При наличии зазора между ковшом и крышкой, обусловленного большими настылями металла и шлака, тепловые потери снижаются благодаря действию кольцевого экрана (9) высотой H, закрепленного на косынках.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого устройства следующих совокупных условий:

- заявляемое изобретение предназначено для использования в металлургии при эксплуатации металлургических и литейных ковшей;

- подтверждена возможность осуществления заявляемого изобретения с помощью описанных в заявке средств и методов;

- преимущество изобретения состоит в возможности значительного сокращения тепловых потерь ковша при транспортировке и разливке металла, а также улучшении качества отливок в результате уменьшения отклонения температуры разливаемого металла от ее оптимального значения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".