УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОЖУХА ДЛЯ РАЗЛИВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА И ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА ПОТОКА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
MOVEMENT DEVICE OF LIQUID METAL POURING CASING, AND DRIVE MECHANISM FOR LIQUID METAL FLOW CONTROL

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к области непрерывной разливки жидкого металла, а в частности имеет отношение к созданию кожуха, позволяющего избежать повторного окисления указанного металла, когда его перемещают из верхнего металлургического резервуара в нижний металлургический резервуар, а также имеет отношение к созданию устройства перемещения для такого кожуха.
Последующее описание будет проведено со ссылкой на такой кожух, который используют при разливке стали и который установлен между разливочным ковшом и разливочным устройством, однако это описание не следует считать ограничивающим настоящее изобретение.
Уже известна установка для разливки жидкого металла, в частности жидкой стали, которая позволяет перемещать жидкий металл из разливочного ковша в разливочное устройство, предназначенное для распределения жидкого металла в литейные формы. Для перемещения жидкого металла из ковша в разливочное устройство обычно используют цилиндрический кожух, называемый кожухом ковша, который прижат к регулятору потока (к клапану регулировки потока), предусмотренному в нижней стенке разливочного ковша.
Регулятор потока, который называют выдвижным шибером, снабжен двумя наложенными друг на друга пластинами, скользящими друг относительно друга, так что шибер может принимать закрытую конфигурацию, при которой разливочный ковш можно перемещать, и открытую конфигурацию, которая позволяет жидкому металлу проходить, для его перемещения в разливочное устройство. Перевод шибера в закрытую конфигурацию или в открытую конфигурацию производят при помощи приводного средства, которым часто является гидроцилиндр. Для расположения возможно ближе к шиберу приводное средство прикрепляют, в тот момент когда ковш подходит ближе к разливочному устройству, к разливочному ковшу или непосредственно к шиберу.
Более того, когда разливочный ковш будет установлен над разливочным устройством, кожух ковша также устанавливают под шибером и прижимают его к нижней пластине шибера или к соплу, такому как коллекторное сопло, выходящее из шибера. Операция прижима кожуха ковша к шиберу может быть осуществлена вручную или автоматически с использованием устройства перемещения, установленного на полу установки.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства перемещения кожуха, которое позволяет удерживать кожух возможно ближе к регулятору потока (к клапану регулировки потока), но при ограничении числа операций, осуществляемых во время процесса разливки.
Для этого в соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство перемещения кожуха, предназначенного для разливки жидкого металла, которое содержит средство удержания для кожуха, расположенное ниже по течению от клапана регулировки потока металла, причем этот клапан может принимать открытую конфигурацию и закрытую конфигурацию под действием приводного средства, отличающееся тем, что устройство перемещения содержит средство крепления к приводному средству для клапана.
Таким образом, предлагается устанавливать устройство перемещения кожуха не на полу установки, а скорее непосредственно на приводном средстве клапана регулировки потока. Таким образом, так как приводное средство установлено на клапане регулировки потока или в непосредственной близости от него, то устройство перемещения кожуха будет расположено возможно ближе к поверхности клапана, к которой должен быть прижат кожух, или будет расположено возможно ближе к разливочному соплу, предусмотренному на клапане.
Более того, за счет сборки устройства перемещения кожуха на приводном средстве получают единый комплект для крепления к разливочному ковшу, когда он расположен близко к разливочному устройству. Таким образом, в одной единственной операции на разливочном ковше собирают как приводное средство, так и устройство перемещения кожуха.
Следует иметь в виду, что регулятор потока преимущественно представляет собой линейный клапан, однако это может быть и поворотный клапан. Этим клапаном может быть, например, выдвижной шибер. Также следует иметь в виду, что средство удержания кожуха представляет собой, например, кронштейн для удержания кожуха. Приводное устройство дополнительно может иметь один или несколько следующих признаков:
- средство крепления выполнено так, что устройство перемещения отслеживает перемещение, сообщенное клапану за счет приводного средства. Другими словами, движение устройства перемещения подчиняется движению приводного средства для клапана и, следовательно, движению клапана, а более точно, движению разливочного отверстия клапана, причем это разливочное отверстие может быть предусмотрено в разливочном сопле, связанном с одной пластиной (заслонкой) клапана. В результате, когда разливочное отверстие отводят от разливочного канала, тогда за счет такого же перемещения кожух отводят от разливочного канала. Таким образом, нет необходимости в создании устройства удержания для кожуха ковша, которое способно следить непрерывно и независимо за движениями клапана, причем следует иметь в виду, что такое устройство является достаточно сложным. Более того, это же приводное средство используют для отвода как разливочного отверстия, так и разливочного кожуха, что позволяет экономить энергию и пространство;
- устройство дополнительно содержит приводное средство для средства удержания кожуха. Таким образом, кроме перемещения, сообщенного за счет приведения в действие клапана, также создают заданное перемещение кожуха относительно клапана. Например, кожух может принимать положение безопасности или положение ожидания, в котором его верхний конец поднят, чтобы избежать получения брызг жидкого металла (например, в случае аварийного открывания клапана);
- приводное средство для средства удержания содержит вращательный двигатель. Этот двигатель в сочетании с механизмом в виде параллелограмма позволяет придать некоторую траекторию перемещения средству удержания кожуха, в частности в основном U-образную траекторию;
- приводное средство для средства удержания содержит два гидравлических домкрата. Например, оно содержит один в основном вертикальный домкрат и один в основном горизонтальный домкрат, причем горизонтальный домкрат позволяет сделать средство удержания телескопическим и, следовательно, позволяет установить его на заданном расстоянии, и предохранить от воздействия высоких температур разливки, и приспособить устройство перемещения к установкам различных типов;
- приводное средство для клапана содержит гидроцилиндр и шток, скользящий в этом цилиндре, причем приводное средство для средства удержания установлено на детали, окружающей цилиндр, которая перемещается вместе со штоком. Эта окружающая цилиндр деталь позволяет сделать особенно компактным комплект, содержащий устройство перемещения и приводное средство для клапана, что позволяет уменьшить размер средства удержания и, следовательно, уменьшить усилие, необходимое для его перемещения;
- средство удержания кожуха может принимать положение разливки и положение ожидания, причем перемещение между этими двумя положениями происходит главным образом по U-образной траектории. Положение разливки соответствует, например, положению, в котором кожух совмещен с разливочным соплом, предусмотренным на клапане. Положение ожидания преимущественно может соответствовать положению безопасности, в котором кожух находится на расстоянии от разливочного канала. Так как положения разливки и ожидания расположены на соответствующих концах ветвей буквы U, то положение ожидания позволяет устанавливать кожух на некоторой высоте, когда он отведен от разливочного отверстия, так что отсутствует риск получения брызг, когда кожух не находится в положении разливки. Таким образом, контактная поверхность кожуха не загрязняется отходами и кожух остается в рабочем состоянии и может быть прижат к другим клапанам. В частности, когда кожух находится в положении ожидания, можно произвести очистку разливочного канала за счет вдувания кислорода. Средство удержания преимущественно может принимать третье положение для загрузки кожуха на устройство перемещения. Это третье положение соответствует, например, на U-образной траектории промежуточному положению, расположенному у основания буквы U. Таким образом, так как средство удержания находится ниже, чем разливочное отверстие, размер является минимальным, что позволяет производить загрузку кожуха на устройство перемещения, например, при помощи независимого робота;
- устройство содержит временное средство крепления кожуха ковша к клапану, например к разливочному соплу клапана, в частности, для крепления при помощи штыкового соединения, как это описано далее более подробно;
- средство удержания кожуха содержит средство захвата кожуха, например, выполненное в виде черпака, имеющего вырез для приема кожуха. Преимуществом такого черпака является то, что он захватывает кожух снизу, так что удержание является эффективным, тем более, если средство захвата обладает стойкостью к высоким температурам разливки. Эта форма в виде черпака является особенно предпочтительной, если кожух снабжен оголовьем, форма которого позволяет ввести его в черпак. В соответствии с другим примером средство захвата содержит вилку, имеющую два паза, а преимущественно три паза, для взаимодействия с соответствующими штифтами, образованными на кожухе;
- средство удержания кожуха содержит средство освобождения кожуха и клапана, в частности средство отсоединения кожуха от разливочного отверстия, образованного на клапане. Это средство освобождения кожуха может иметь, например, форму вилки, взаимодействующей с оголовьем кожуха, чтобы сообщить ему движение вниз и за счет этого отсоединить его от разливочного отверстия, например за счет отвода от разливочного сопла. Преимущественно, в таком случае устройство удержания снабжено пальцами, позволяющими создавать тягу в направлении основания вдоль оси кожуха в положении использования.
Что касается удержания кожуха ковша в устройстве перемещения, то уже известно механическое средство, в котором кожух ковша любой формы удерживается в соответствующей опоре, которая может совершать поворот вокруг оси при помощи шарниров, взаимодействующих с корпусами, предусмотренными на устройстве перемещения. Кожух в такой опоре имеет одну степень свободы (маятниковое движение в плоскости, ортогональной к оси поворота). Кронштейн манипулятора может совершать поворот вокруг своей оси, чтобы сообщить дополнительную степень свободы. В известных устройствах, установленных на полу установки, такое решение, с одной стороны, делает очень сложным устройство перемещения, которое должно механически компенсировать все ошибки установки в заданное положение и ошибки совмещения, и, с другой стороны, требует значительной ловкости от оператора устройства перемещения. Кроме того, во время разливки усилие, необходимое для удержания кожуха ковша прижатым к разливочному ковшу, в основном передается через штифты. Принимая во внимание экстремальные условия, господствующие в установке для разливки, эти штифты могут деформироваться и поэтому их приходится часто заменять. Более того, если желательно автоматизировать установку для разливки, то это решение не является оптимальным. Это связано с тем, что опора для кожуха имеет несколько степеней свободы (маятниковое движение относительно оси, образованной штифтами, и поворот относительно оси удерживающего кронштейна). Когда автоматизированное устройство перемещения должно взять новый кожух, необходимо контролировать эти степени свободы. Это может быть осуществлено за счет моторизации устройства или за счет использования набора упоров. В том и другом случаях это повышает сложность устройства.
Также уже известен кожух ковша, имеющий нижний конец полусферической формы (см., например, патент JP-A1-57-115968). Эта полусферическая форма является предпочтительной, когда используют устройство перемещения кожуха ковша, которое расположено на полу установки. Это связано с тем, что в этом случае положение ковша относительно пола установки и, следовательно, относительно устройства перемещения не может быть точно определено. Поэтому необходимо придать кожуху достаточное число степеней свободы (при поступательном перемещении вместе с кронштейном манипулятора и при вращении вместе с полусферическим нижним концом оголовья захвата), так чтобы он был правильно совмещен с коллекторным соплом во время сборки. Такая свобода не является необходимой в случае описанного здесь выше устройства перемещения.
После присоединения кожуха ковша к клапану (например, за счет его совмещения с коллекторным соплом) разливочный ковш опускают и, таким образом, нижний конец кожуха будет погружен в ванну жидкого металла, например стали, так что вертикальное давление (ферростатическое давление) будет действовать на нижний конец кожуха снизу вверх. Верхний конец кожуха удерживается при помощи средства удержания для кожуха и клапана, так что ферростатическое давление, которое не может вызвать подъем кожуха вдоль его продольной оси, стремится изогнуть кожух и нарушить его совмещение с другими участками разливочного канала. В свою очередь, это неточное совмещение приводит к преждевременному износу на внутренней стороне кожуха ковша, создает турбулентность в потоке стали, которая может создавать завихрения в разливочном устройстве и в экстремальном случае может приводить к отсоединению кожуха от коллекторного сопла или повреждать кожух или коллекторное сопло, в области, где они соединены друг с другом.
С другой стороны, необходимо придавать кожуху некоторую свободу совмещения, чтобы компенсировать механические зазоры устройства в целом и обеспечивать его правильное совмещение с коллекторным соплом во время сборки. Таким образом, механическое средство, которое жестко блокирует кожух и поддерживает его совмещение с коллекторным соплом в течение всей операции разливки, является неподходящим, так как, с одной стороны, это требует использования дополнительных приспособлений для блокировки (и разблокировки оголовья кожуха), которые являются дорогими и сложными, причем, с другой стороны, это исключает возможность любого совмещения во время соединения. В частности, было бы желательно обеспечить самосовмещение кожуха при необходимой угловой ориентации, но при удержании опоры кожуха неподвижной, так чтобы робот мог легко захватить кожух.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также кожух, называемый кожухом ковша, предназначенный для перемещения жидкого металла из разливочного ковша в разливочное устройство, причем указанный кожух содержит оголовье захвата кожуха.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание кожуха, который лучше подходит для описанного здесь выше устройства.
В этом устройстве кожух ковша по существу перемещают в вертикальной плоскости, заданной продольной осью кожуха и направлением кронштейна для удержания указанного кожуха в устройстве. Таким образом, необходимо поддерживать некоторую свободу центровки кожуха ковша в этой плоскости и одновременно желательно ограничивать перемещения в направлениях вне этой плоскости.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается кожух ковша, предназначенный для перемещения жидкого металла из разливочного ковша в разливочное устройство, причем указанный кожух имеет продольную ось и содержит оголовье захвата кожуха на одном конце. В соответствии с настоящим изобретением нижняя часть этого оголовья захвата является веретенообразной.
По определению, веретенообразное или имеющее форму веретена оголовье захвата содержит в своей нижней части поверхность, которая представляет собой участок поверхности вращения (ось вращения которой, более того, совпадает с главной осью поворота кожуха ковша). Поверхность вращения задана последовательностью концентрических окружностей с центром на оси вращения. Концентрические окружности могут иметь один и тот же радиус от одного до другого конца оси вращения (при этом веретено будет иметь форму цилиндра) или радиус, который изменяется (увеличивается, а затем уменьшается) от одного до другого конца оси вращения (при этом веретено будет иметь форму, образованную за счет соприкосновения у их большого основания двух усеченных конусов, или, кроме того, форму сфероида). Изгиб веретена определяет амплитуду поворота вокруг вторичной оси поворота (перпендикулярно к главной оси поворота, в главной плоскости поворота).
Таким образом, оголовье захвата имеет такую форму, которая позволяет поворачивать кожух вокруг главной оси, называемой главной осью поворота, перпендикулярно к продольной оси кожуха и, возможно, относительно вторичной оси, называемой вторичной осью поворота, также перпендикулярно к продольной оси кожуха, причем главная и вторичная оси поворота являются перпендикулярными друг к другу. В этом случае, преимущественно, две оси поворота имеют наклон друг относительно друга. В отличие от оголовья захвата полусферической формы, которое позволяет любой поворот кожуха ковша, веретенообразное оголовье захвата в соответствии с настоящим изобретением позволяет поворот кожуха в главной плоскости (заданной главной осью поворота и продольной осью кожуха) и, возможно, но в любом случае в меньшей степени, во вторичной плоскости (заданной вторичной осью поворота и продольной осью кожуха), перпендикулярно к первой плоскости.
Такая форма позволяет создавать маятниковое перемещение кожуха в плоскости, перпендикулярной к оси поворота, которая содержит продольную ось кожуха. Следовательно, когда такой кожух используют в описанном здесь выше устройстве, эта плоскость гарантированно совпадает с указанной здесь выше плоскостью (которая содержит продольную ось кожуха и направление кронштейна для удержания кожуха), причем кожух осуществляет маятниковое движение в плоскости, вдоль которой он перемещается при помощи устройства перемещения. Таким образом, этот кожух будет автоматически совмещен с коллекторным соплом во время соединения. Примечательно, что это совмещение может быть осуществлено без механизирования (mechanise) опоры кожуха.
Кожух ковша может иметь, например, полуцилиндрическое оголовье захвата или, как уже было указано здесь выше, оголовье захвата может иметь форму, соответствующую половине соприкасающихся в основании двух усеченных конусов. В этих случаях кожух ковша может иметь поворот только вокруг его главной оси.
В некоторых случаях, в которых совмещение в плоскости может быть нарушено, также можно допустить - но в меньшей степени - движение совмещения в плоскости, перпендикулярной к главной плоскости поворота, причем для этого оголовье захвата кожуха ковша преимущественно должно иметь форму изогнутого веретена.
Можно также задать нижнюю часть оголовья захвата кожуха ее меридианами (линиями пересечения поверхности нижнего конца оголовья захвата и плоскости, которая содержит главную ось поворота). Эти меридианы могут быть прямыми (в предпочтительном случае цилиндра), могут иметь разрыв (в случае нижнего конца оголовья захвата, образованного двумя усеченными конусами, соприкасающимися у их большого основания), или могут быть изогнутыми (дуги эллипса, дуги окружности). В случае меридианы в виде дуги окружности радиус этой окружности может быть равен радиусу концентрических окружностей вдоль главной оси, но при этом необходимо, чтобы оси поворота имели наклон друг относительно друга. Если эти радиусы являются различными, то радиус дуги окружности преимущественно должен быть существенно больше, чем радиус концентрических окружностей (в предельном случае, если этот радиус является бесконечным, получают прямую линию и, следовательно, нижняя часть оголовья захвата будет полуцилиндрической).
Образованная таким образом система в действительности будет соответствовать карданной подвеске, но без ее недостатков такого механического решения (связанных с деформацией штифтов поворота и тождественностью степеней свободы по двум осям). Кроме того, это будет карданная подвеска, в которой поворот вокруг одной оси будет значительно благоприятнее, чем вокруг другой оси.
Средство удержания кожуха содержит средство захвата кожуха, например, в виде черпака, имеющего паз для приема кожуха. Преимуществом такого черпака является то, что он захватывает кожух снизу, так что удержание является эффективным, тем более, если средство захвата обладает стойкостью к высоким температурам разливки. Однако также может быть предложено решение, в соответствии с которым кожух ковша просто установлен на вилке и удерживается при помощи приливов, которые не позволяют ему скользить на ветвях вилки, но позволяют ему иметь поворот, или же может быть предложено другое решение, в соответствии с которым нижний конец оголовья захвата упирается в приливы, а преимущественно по меньшей мере в четыре прилива.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается кожух, называемый кожухом ковша, предназначенный для перемещения жидкого металла из разливочного ковша в разливочное устройство, отличающийся тем, что кожух содержит средство для временного крепления кожуха ковша к регулятору потока.
Это средство временного крепления является особенно предпочтительным. Обычно, как уже было указано здесь выше, этот кожух ковша необходимо удерживать прижатым к регулятору потока в течение всего времени перемещения жидкого металла из разливочного ковша в разливочное устройство. Для осуществления этого прижима кожуха к клапану (к регулятору потока) устройство перемещения кожуха должно, в частности, прикладывать усилие к кожуху во время разливки, что требует расхода энергии. Кожух, снабженный временным средством крепления, требует меньше энергии для удержания его прижатым к регулятору потока.
Таким образом, вместо того чтобы использовать устройство перемещения для прижима кожуха к клапану в течение всего времени протекания жидкого металла через клапан, предлагается использовать временное средство крепления для прижима кожуха к клапану. Устройство перемещения поэтому не будет потреблять энергию для прижима кожуха, так как этот прижим будет осуществлен при помощи временного средства крепления. Это средство является подвижным и может быть приведено в действие в начале разливки и выключено в конце разливки, чтобы отсоединить кожух от клапана. Средство временного крепления предусмотрено, например, на разливочном сопле, образованном на клапане.
Кожух может дополнительно иметь один или несколько следующих признаков:
- кожух имеет верхний конец, а средство временного крепления содержит средство приема поворотного элемента, выполненного с возможностью установки на этом конце и с возможностью взаимодействия с клапаном, возможно с разливочным соплом, образованным на клапане. Этот поворотный элемент может быть установлен сначала на кожухе, а затем на клапане или сначала на клапане, а затем на кожухе. Более того, он может удерживаться в заданном положении относительно клапана и с возможностью вращения относительно кожуха или наоборот;
- кожух дополнительно содержит средство угловой ориентации кожуха относительно вертикальной оси кожуха. Это средство преимущественно позволяет кожуху принимать различные возможные угловые ориентации. Например, это средство угловой ориентации содержит ребра, распределенные вокруг окружности кожуха, возможно, смещенные друг от друга на 90°. Таким образом, кожух может быть захвачен роботом в различных угловых ориентациях и, таким образом, может иметь различные угловые ориентации относительно разливочных ковшей. В результате кожух не используют в единственной ориентации в течение всего его срока службы, поэтому его износ будет равномерно распределен по окружности, что приводит к повышению срока службы;
- кожух содержит средство освобождения кожуха из канала разливки, например кольцо, образованное на верхнем конце кожуха, которое взаимодействует с пальцами, предусмотренными на устройстве перемещения. Это кольцо образует опорный заплечик для пальцев, предусмотренных на описанном здесь выше устройстве перемещения. Это средство преимущественно также не позволяет кожуху подниматься под действием ферростатического давления, если устройство удержания опускают, когда нижний конец кожуха все еще погружен в ванну. В особенно предпочтительном случае средство освобождения кожуха содержит один или несколько объемов, образованных в виде полости или рельефа на внешней боковой стенке кожуха, на его верхнем конце, которые взаимодействуют с одним или несколькими пальцами или полостями, предусмотренными на устройстве перемещения. В этом случае кроме двух указанных здесь выше преимуществ кожух также удерживается в заданном положении в вилке и любое горизонтальное перемещение может быть исключено (но при сохранении возможности самосовмещения). Боковые стенки оголовья захвата кожуха преимущественно снабжены двумя выемками, каждая из которых имеет боковые стенки и нижнюю стенку, которые могут взаимодействовать с пальцами, предусмотренными на вилке. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения эти пальцы установлены на пружинах и поэтому могут быть освобождены из выемки вручную или за счет сообщения кожуху достаточного тягового усилия.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также приводное устройство для регулятора потока для разливки жидкого металла.
Как правило, как уже было указано здесь выше, приводное устройство для клапана представляет собой гидравлический домкрат, который содержит цилиндр, разделенный на две камеры при помощи подвижного поршня. Этот поршень соединен с жестким штоком, который связан с одной из заслонок клапана, так что перемещение поршня за счет введения рабочей жидкости в одну из камер приводит к перемещению заслонки.
В известном ранее устройстве, когда разливочный ковш приближается к разливочному устройству, гидравлический домкрат прикрепляют к корпусу, предусмотренному на клапане или поблизости от клапана, на разливочном ковше. Так как приводное устройство снаружи имеет форму цилиндра, а скользящий жесткий шток выходит из одного из оснований цилиндра, то приводное устройство обычно закреплено за счет блокировки цилиндра в корпусе. Через одну из стенок корпуса пропущен жесткий шток, который может скользить, чтобы управлять клапаном.
Таким образом, чтобы установить приводное устройство на разливочном ковше, обычно необходимо ввести цилиндр в корпус. Для того чтобы по мере возможности исключить зазоры между цилиндром и корпусом, цилиндр вводят возможно плотнее в корпус, несмотря на то что этот ввод относительно трудно выполнить.
В связи с изложенным в соответствии с настоящим изобретением предлагается приводное устройство, которое может быть установлено очень быстро и легко на разливочном ковше или на регуляторе потока.
Для этого в соответствии с настоящим изобретением предлагается приводное устройство, предназначенное для регулятора потока для разливки жидкого металла, которое содержит первый поршень, позволяющий перемещать клапан между открытой конфигурацией и закрытой конфигурацией, отличающееся тем, что оно содержит второй поршень для крепления приводного устройства к клапану.
Таким образом, когда второй поршень обеспечивает функцию крепления приводного устройства к клапану (или к разливочному ковшу, несущему клапан), тогда можно крепить приводное устройство вне зависимости от размера корпуса, в который его вводят. Это возможно потому, что второй поршень, который может перемещаться под действием гидравлического давления, позволяет регулировать размер приводного устройства, чтобы устранять или уменьшать зазоры между корпусом и приводным устройством. Другими словами, подвижный второй поршень позволяет в первой операции вводить приводное устройство в корпус, допуская наличие зазора, и во второй операции позволяет компенсировать зазор за счет перемещения второго поршня, и, таким образом, позволяет устранять зазор между приводным устройством и корпусом.
В результате можно использовать корпус, размеры которого больше чем обычно, что облегчает введение приводного устройства в корпус и позволяет устранить зазор (несмотря на то что он является очень небольшим), который существует в известных ранее корпусах. За счет устранения зазора между приводным устройством и его корпусом можно исключить любую потерю напора во время перемещения первого поршня для управления регулятором потока. Кроме того, за счет допущения наличия зазоров в первой операции можно легко автоматизировать установку приводного устройства на разливочном ковше.
Приводное устройство может дополнительно иметь один или несколько следующих признаков:
- приводное устройство предназначено для введения в корпус, прикрепленный к клапану, возможно, через разливочный ковш, на котором установлен клапан, причем второй поршень выполнен с возможностью прижима к стенке корпуса, чтобы блокировать приводное устройство в корпусе за счет зажима. Эта блокировка за счет зажима обеспечивает отсутствие зазора между цилиндром и корпусом;
второй поршень содержит головку поршня и противоположный конец, предназначенный для образования клина между приводным устройством и стенкой корпуса, после перемещения второго поршня;
- приводное устройство содержит две гидравлические камеры, причем одна из камер ограничена, с одной стороны, первым гидравлическим поршнем и, с другой стороны, вторым гидравлическим поршнем. Таким образом, второй поршень позволяет закреплять приводное устройство на ковше или клапане, что не требует сложной конструкции приводного устройства. В частности, цилиндр может иметь только две гидравлические камеры, и нет необходимости в добавлении третьей или четвертой камеры для управления вторым поршнем, так как эту же самую гидравлическую камеру используют для перемещения первого поршня и второго поршня;
- через второй поршень пропущен жесткий шток, управляемый первым поршнем;
- упругая шайба установлена вокруг штока, ниже головки первого поршня, чтобы смещать его на определенное расстояние и позволить вводить рабочую жидкость, чтобы таким образом избежать любого риска блокировки.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также комплект, содержащий устройство перемещения и/или приводное устройство и/или кожух ковша, описанные здесь выше. Таким образом, все описанные здесь выше функциональные возможности, касающиеся кожуха ковша, устройства перемещения и приводного устройства, могут быть использованы независимо или в комбинации.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На фиг.1а-1с показана установка для разливки, которая содержит устройство перемещения в соответствии с одним из конструктивных вариантов, которое может принимать соответственно положение разливки, положение загрузки и положение безопасности (положение ожидания).
На фиг.2 показано более детально устройство перемещения, показанное на фиг.1а.
На фиг.2a-2d показаны сечения, поясняющие кинематику устройства, показанного на фиг.2.
На фиг.3 показано устройство перемещения в соответствии со вторым конструктивным вариантом.
На фиг.3а-3с показаны сечения, поясняющие кинематику устройства, показанного на фиг.3.
На фиг.4 показан вид в перспективе в разрезе устройства перемещения в соответствии с третьим конструктивным вариантом.
На фиг.4a-4d показаны сечения, поясняющие кинематику устройства, показанного на фиг.4.
На фиг.5а показано удержание при помощи устройства перемещения кожуха ковша в соответствии с одним из конструктивных вариантов.
На фиг.5b показано сечение кожуха ковша, аналогичного показанному на фиг.5а.
На фиг.6 показан вид в перспективе в разрезе приводного устройства (device for driving, устройство управления, устройство приведения в движение) для регулятора потока, в соответствии с одним из конструктивных вариантов.
На фиг.6a-6d показаны сечения, поясняющие работу устройства, показанного на фиг.6.
На фиг.7b и 7d показан кожух ковша в соответствии с еще одним конструктивным вариантом.
На фиг.7а и 7с показаны сечения кожухов ковшей, показанных на фиг.7b и 7d.
На фиг.8 показано сечение вдоль плоскости, которая содержит продольную ось кожуха и вторичную ось поворота кожуха ковша, в соответствии с одним из конструктивных вариантов.
На фиг.9 показано сечение вдоль плоскости, перпендикулярной к показанной на фиг.8, которая содержит продольную ось кожуха и главную ось поворота кожуха ковша, показанного на фиг.8.
На фиг.10 показан вид сверху кожуха, показанного на фиг.8 и 9.
На фиг.11 показано трехмерное изображение кожуха, показанного на фиг.8-10.
На фиг.12 показано трехмерное изображение кожуха ковша в соответствии с другим конструктивным вариантом.
На фиг.13 показана металлическая оболочка, предназначенная для закрывания верхнего конца кожуха, показанного на фиг.8-11.
Как это показано на фиг.1а, установка для разливки содержит разливочное устройство 10, предназначенное для распределения жидкого металла в литейные формы. Это разливочное устройство 10 снабжается жидким металлом при помощи разливочных ковшей 12, которые для этого могут быть установлены над разливочным устройством. Ковш 12 снабжен клапаном 14 для регулировки потока жидкого металла. Этим клапаном 14 в данном случае является линейный клапан, а именно выдвижной шибер.
Перемещение жидкого металла между этим клапаном 14 и разливочным устройством 10 осуществляется при помощи кожуха 16 ковша, который прижат к разливочному отверстию клапана 14, а более точно к коллекторному соплу 18 этого клапана, показанному на фиг.1b.
Приводное средство 20 управляет шибером 14 и позволяет ему принимать открытую конфигурацию, в которой две заслонки совмещены и разливочный канал открыт, при этом разливочное отверстие 18 позволяет проходить жидкому металлу, и закрытую конфигурацию, в которой заслонки клапана (шибера) 14 смещены и не позволяют проходить жидкому металлу.
Приводное средство 20 содержит гидравлический домкрат, который содержит цилиндр 22 и жесткий шток 24, показанные на фиг.2. Шток 24 соединен, с одной стороны, с поршнем, скользящим внутри цилиндра 22, и, с другой стороны, с клапаном 14, чтобы управлять перемещением одной из его заслонок.
Установка для разливки дополнительно содержит устройство 26 для перемещения (manipulating, управление, манипулирование) кожухов ковшей, таких как кожух 16. Это устройство 26 содержит средство удержания кожуха, которое в данном случае содержит кронштейн 28, продолжением которого является средство захвата, образованное вилкой. В этом примере вилка 30 содержит две выемки 31, каждая из которых имеет грибовидную форму. Эти выемки 31 образуют средство захвата кожуха 16, как это описано далее более подробно. Устройство преимущественно также содержит защитную крышку 33, имеющую отверстие, образующее вход в разливочный канал, причем эта крышка защищает устройство от брызг жидкого металла (стали).
Устройство 26 перемещения дополнительно содержит средство 32, 34 крепления к приводному средству 20 для клапана 14. Более конкретно это средство крепления содержит в примере, показанном на фиг.la-2d, цилиндр 32, внутри которого расположена опора 34, которая может перемещаться при помощи жесткого штока 24. Эта опора 34 выполнена так, что устройство 26 перемещения будут отслеживать (повторять) перемещение, сообщенное при помощи приводного средства 20. Другими словами, перемещение устройства 26 подчиняется перемещению жесткого штока 24, скользящего вместе с поршнем цилиндра 22, так чтобы производить открывание или закрывание клапана.
Устройство 26 перемещения дополнительно содержит приводное средство 36-50 для средства удержания кожуха 16. В варианте, показанном на фиг.2, это приводное средство содержит вращательный гидравлический двигатель 36, вращающий ось 38 вращения, которая приводит в движение первую соединительную тягу 40 и вторую соединительную тягу 42, которые являются параллельными и соединены друг с другом концом 44 кронштейна 28 удержания. Таким образом, средство для приведения в действие кронштейна 28 содержит четыре оси 38, 46, 48, 50 вращения (см. фиг.2а), образующие углы деформируемого параллелограмма. Различные формы параллелограмма показаны на фиг.2a-2d, причем этой деформацией управляет двигатель 36.
Как это показано на фиг.1а-1с, устройство 26 перемещения может принимать положение разливки, показанное на фиг.1а, в котором кожух 16 прижат к клапану 14; положение загрузки, показанное на фиг.1b, в котором кожух 16 опущен относительно положения разливки и освобождает пространство, что позволяет внешнему роботу загружать кожух 16 в устройство 26; и положение ожидания или положение безопасности, показанное на фиг.1с, в котором кожух отсоединен от разливочного отверстия клапана 14, но расположен относительно высоко, что позволяет избежать осаждения брызг из разливочного отверстия на верхней поверхности кожуха 16. Как это показано на чертежах, положения разливки, загрузки и ожидания образуют U-образную форму в плоскости, параллельной высоте установки и оси домкрата 22, причем положение разливки (фиг.1а) и положение ожидания (фиг.1с) образуют верхние концы двух ветвей буквы U, а положение загрузки (фиг.1b) расположено в нижней части буквы U.
Кожух 16 ковша представляет собой цилиндрический кожух вращения, имеющий проточный канал 52 и снабженный на своем верхнем конце 54 оголовьем 56а захвата. Оголовье 56а захвата содержит средство для захвата при помощи средства 28, 30 удержания, которое содержит в этом примере штифты, которые могут быть введены в выемки 31 и могут удерживаться в выемках за счет силы тяжести. Могут быть предусмотрены два штифта, однако лучше использовать три штифта, так как это позволяет регулировать ориентацию кожуха 16 при помощи средства удержания. Кроме того, оголовье захвата кожуха может иметь выемки, которые взаимодействуют с пальцами 63, предусмотренными на вилке 30.
Кожух 16 дополнительно содержит средство для ориентации кожуха 16 относительно его вертикальной оси, показанное на фиг.2. Это средство ориентации имеет форму ребер (wings) 58, распределенных по окружности кожуха, смещенных друг от друга на 90° в этом примере, которые позволяют роботу или устройству перемещения захватывать кожух 16 в различных ориентациях в течение его срока службы.
Далее со ссылкой на фиг.1a-2d будут описаны режимы работы устройства 26 перемещения.
Во время процесса разливки ковш 12 с установленным на нем клапаном 14 перемещают ближе к разливочному устройству 10. Приводное средство 20 затем прикрепляют к клапану 14, причем указанное средство объединено с устройством 26 перемещения. Во время этой операции устройство 26 еще не несет кожух и расположено в положении загрузки, показанном на фиг.1b или альтернативно на фиг.2b. Кожух 16 ковша затем прикрепляют к устройству 26, например, при помощи внешнего робота, при этом штифты этого кожуха 16 взаимодействуют с выемками 31. В этом положении загрузки кожуха, клапан 14 закрыт и шток 24 поршня втянут в цилиндр 22.
После загрузки кожуха 16 на (в) устройство 26 включают двигатель 36, так что кронштейн 28 принимает положение разливки, показанное на фиг.2с, в котором верхний конец 54 кожуха прижат к клапану 14, возможно, с введением сопла 18 в разливочный канал 52. После прижима кожуха 16 к клапану 14 клапан может быть открыт за счет включения домкрата 22, что вызывает перемещение со скольжением и удлинение штока 24, как это показано на фиг.2d, приводящее к перемещению одной из заслонок клапана 14. Следует иметь в виду, что направление перемещения штока 24, чтобы открыть клапан, может быть обратным.
Как это показано, перемещение со скольжением штока 24 вызывает перемещение со скольжением опоры 34 и, таким образом, перемещение со скольжением всего устройства 26 перемещения, так что устройство 26 перемещения будут подчиняться перемещению штока 24. Таким образом, разливочное сопло 18, соединенное со скользящей заслонкой клапана 14, и кожух 16 ковша будут смещены при осуществлении одного и того же перемещения.
Когда клапан 14 открыт, жидкий металл может протекать в кожух 16, чтобы проходить в разливочное устройство 10.
В случае засора разливочного отверстия 18 может быть проведена его очистка за счет вдувания кислорода в разливочный канал ковша 12, так чтобы выжечь или расплавить отложения. Для этого кожух 16 может быть отсоединен от клапана 14 и установлен в положение ожидания, показанное на фиг.2а. Более точно, как только клапан 14 будет вновь закрыт, а кожух будет находиться в положение на фиг.2с, двигатель 36 перемещает удерживающий кронштейн 28, так чтобы он принял положение безопасности, показанное на фиг.2а. Таким образом, кожух 16 будет отсоединен от разливочного отверстия и, более того, будет перемещен на достаточную высоту, позволяющую избежать осаждения брызг во время продувки разливочного отверстия кислородом. Следует иметь в виду, что траектория движения удерживающего кронштейна 28 при перемещении из положения разливки в положение безопасности имеет форму буквы U.
На фиг.5а, 5b показан конструктивный вариант устройства 26 и кожуха 16, показанных на фиг.1a-2d. В этом варианте оголовье 56b кожуха 16 ковша имеет полусферическую форму 60, а средство захвата, предусмотренное на конце удерживающего кронштейна 28, имеет форму черпака 30', имеющего прорезь 62 для приема кожуха 16. Таким образом, может быть упрощена ориентация кожуха 16 и его прижим к клапану 14.
Более того, кожух 16 снабжен средством 65 освобождения (отсоединения) кожуха 16 от клапана 14. Более точно, верхний конец 54 кожуха 16 содержит средство 64 для прижима кожуха к клапану, а в этом случае содержит профиль 64 для соединения оголовья 56b с разливочным соплом 18. Средство 65 освобождения содержит кольцо (или заплечик), расположенное вокруг средства 64 прижима, что позволяет образовать опору для средства освобождения кожуха 16 в направлении вниз, например опору для вилки, захватывающей кожух вокруг профиля 64, чтобы освободить указанный кожух. Это освобождение может быть осуществлено, например, при помощи средства освобождения кожуха (например, при помощи пальцев 63), которое предусмотрено на средстве 30'.
В соответствии с другим конструктивным вариантом кожуха, который может быть объединен с вариантом, показанным на фиг.5а, 5b, на кожухе предусмотрено средство для временного крепления кожуха 16 к клапану, причем указанное средство показано на фиг.7а-7d. Это средство позволяет временно прикреплять кожух 16 к клапану во время разливки жидкого металла, когда клапан открыт, что позволяет уменьшить энергию, потребляемую устройством перемещения. В этом примере, временное крепление представляет собой крепление за счет штыкового соединения.
Указанное средство содержат элемент 66, который взаимодействует, с одной стороны, с клапаном 14, а более точно с разливочным соплом 18, и с другой стороны, с концом 54 кожуха 16. Этот элемент 66 может быть установлен с возможностью вращения на этом конце 54 и с возможностью взаимодействия с соплом 18. Более точно, элемент 66 содержит средство (например, ободок 68) для взаимодействия с оголовьем 56с кожуха 16 и может взаимодействовать с приемным средством, которое содержит кромку 72 оголовья 56с. Этот элемент также содержит средство 70 для взаимодействия с соплом 18, которое может взаимодействовать за счет прилегания с кромкой 74 сопла 18.
Временное крепление кожуха 16 к клапану 14 производят следующим образом. Сначала прикрепляют элемент 66 к клапану 14 за счет взаимодействия упоров 70, 74. Затем кожух 16, снабженный своим оголовьем 56с, прикрепляют по оси с элементом 66, причем оголовье 56с ориентировано так, что ободок (выступ) 68 не находится на одной линии с кромкой (выступом) 72 оголовья и поэтому может быть введен в нижнюю часть оголовья 56с. После введения ободка 68 в оголовье 56с, производят поворот оголовья 56с, например, на четверть оборота, чтобы кромка 72 оголовья перекрывала ободок 68 элемента 66, так чтобы кожух 16 удерживался за счет этого ободка 68. Само собой разумеется, что это штыковое соединение может быть разъединено за счет поворота в противоположном направлении, чтобы освободить ободок 68 из-под кромки 72.
На фиг.3, 3а-3с показано устройство перемещения в соответствии с конструктивным вариантом, отличающимся от показанного на фиг.2, 2a-2d. Однако это устройство является относительно похожим и поэтому далее описаны только их различия.
Это устройство 26' перемещения является особенно компактным, так как в нем нет цилиндра 32 устройства, показанного на фиг.2. Это возможно потому, что в этом конструктивном варианте средство крепления устройства 26' к приводному средству 20 содержат деталь 80, окружающую цилиндр 22 и прикрепленную к штоку 24, так что эта деталь 80 перемещается вместе со штоком, когда поршень скользит в цилиндре 22. Более того, удерживающий кронштейн 28 установлен между боковыми кронштейнами 82, расположенными на обеих сторонах детали 80. Двигатель 36' расположен между этими двумя кронштейнами 82.
Режим работы этого устройства аналогичен описанному со ссылкой на фиг.2, причем оси 38, 48, 46, 50 образуют параллелограмм, который может быть деформирован для получения описанных здесь выше положений разливки, ожидания и загрузки. Более точно, на фиг.3а показано устройство в положении разливки, при этом клапан закрыт. На фиг.3b показано устройство в положении загрузки, а на фиг.3с показано устройство в положении безопасности.
Показанное на фиг.4 устройство соответствует третьему конструктивному варианту устройства 26'' перемещения. Это устройство также содержит деталь, которая окружает цилиндр 22 и перемещается вместе со штоком 24. Поэтому оно также является компактным. В этом устройстве средство для приведения в движение средства 28, 30 удержания не содержит вращательного двигателя, такого как двигатель 36, а вместо этого содержит два гидравлических домкрата 84, 86, которые схематично показаны на фиг.4. Гидравлический домкрат 84 является главным образом вертикальным, а гидравлический домкрат 86 является главным образом горизонтальным. В этом конструктивном варианте приводное средство не содержит параллелограмм, образованный четырьмя осями ориентации. Перемещением средства 28 удержания управляют за счет синхронизации домкратов 84, 86 (при помощи средства, которое не показано) и при помощи шарнирных соединений 88, 90. Более точно, вертикальный домкрат 84 позволяет перемещать ось 88 поворота в вертикальном направлении, а горизонтальный домкрат 86 позволяет кронштейну 28 скользить телескопически.
Режим работы устройства 26'' описан со ссылкой на фиг.4a-4d. На фиг.4а устройство находится в положении разливки и кронштейн 28 выдвинут при помощи домкрата 86. На фиг.4b домкрат 84 нажимает на ось 88, так чтобы создать наклон домкрата 86 и, таким образом, нижнего конца 30 кронштейна 28, при этом устройство находится в положении загрузки. На фиг.4с устройство также находится в положении загрузки, но кронштейн 28 укорочен за счет скольжения в домкрате 86. На фиг.4d, устройство находится в положении безопасности, кронштейн 28 укорочен за счет домкрата 86 и поднят за счет домкрата 84.
Так же, как и в других конструктивных вариантах, в этом случае конец 30 удерживающего кронштейна 28 перемещается по U-образной траектории.
На фиг.6a-6d показано приводное устройство 100 для клапана 14. Это приводное устройство 100 может быть использовано аналогично описанному здесь выше приводному средству 20 или же может быть использовано в совершенно другом контексте.
Устройство 100 содержит цилиндр 102, снабженный первым поршнем 104, соединенным с жестким штоком 106, аналогичным штоку 24, который позволяет регулировать клапан 14, соединенный с его концом 108. Поршень 104 образует в цилиндре 102 две гидравлические камеры 110, 112, которые показаны на фиг.6b и в которые может поступать рабочая жидкость через питающие каналы 114, 116.
Приводное устройство 16 предназначено для прикрепления к разливочному ковшу 12, а более точно предназначено для установки в корпусе 118, предусмотренном на разливочном ковше или, альтернативно, на клапане 14. Для того чтобы произвести крепление устройства 100 к клапану 14, устройство 100 содержит второй поршень 120, который может быть прижат к стенке 122 корпуса 118, чтобы блокировать приводное устройство 100 в корпусе 118 за счет зажима. Более точно, второй поршень 120 образует клин между приводным устройством 100, а более точно между цилиндром 102 и стенкой 122 корпуса 118. Через поршень 120 и стенку 122 пропущен шток 106, управляемый поршнем 104, так что этот шток может скользить при перемещении первого поршня 104.
Как это показано на фиг.6b, камера 112 ограничена с одной стороны при помощи первого поршня 104 и с другой стороны при помощи второго поршня 120.
Далее будет описан режим работы устройства 100. До прикрепления к корпусу 118 приводное устройство 16 имеет конфигурацию, показанную на фиг.6d. Второй поршень 120 находится во втянутом положении в камере 112 и совсем не выступает из цилиндра 102 или выступает незначительно, так что длина цилиндра 102 является относительно небольшой. Так как длина цилиндра 102 мала, его легче ввести в корпус 118 за счет наличия зазора 124. Для блокировки цилиндра 102 в корпусе 118 рабочую жидкость вводят в отверстие 116 в направлении стрелки 126, показанной на фиг.6а. Поступление жидкости побуждает поршень 120 скользить в направлении стенки 122, так что он выходит из цилиндра 102 и упирается в стенку 122. Таким образом, зазор 124 между корпусом 118 и цилиндром 102 исчезает и устройство 100 блокируется за счет зажима.
После этого крепления приводное устройство 100 может производить перемещение клапана 14, как это показано на фиг.6b, 6с. Для приложения нагрузки к клапану 14 рабочую жидкость вводят через канал 114, что приводит к перемещению вправо первого поршня 104 и, следовательно, штока 106 и соответствующей заслонки клапана 14, как это показано на фиг.6b. Более того, за счет введения рабочей жидкости в канал 116 можно перемещать первый поршень 104 в противоположном направлении, то есть влево, как это показано на фиг.6с.
После завершения регулировки клапана 14 можно извлечь приводное устройство 100 из корпуса 118. Для этого, когда первый поршень 104 находится в нейтральном положении, прикладывают давление в направлении стрелки 128, показанной на фиг.6d, к задней части цилиндра 102, чтобы прижать поршень 120 к стенке 122 и, таким образом, заставить его скользить внутри камеры 112. В результате длина цилиндра 102 уменьшается и появляется зазор 124, который позволяет легко извлечь устройство из корпуса 118.
Можно также предусмотреть пружинную (упругую) шайбу 123, которая позволяет исключить блокировку поршня.
Следует иметь в виду, что описанные здесь выше режимы работы особенно хорошо подходят для осуществления автоматическим образом. Это связано с тем, что легко можно установить приводное устройство 100 в корпусе 118 при помощи робота за счет наличия зазоров 124 до проведения блокировки за счет зажима.
Более того, на фиг.8-11 показан кожух 16 ковша, имеющий оголовье 56d захвата и продольную ось 134. Оголовье захвата имеет верхнюю поверхность 130 и нижнюю поверхность 132. Как это показано на фиг.11, нижняя часть оголовья 56d захвата является веретенообразной.
На фиг.12 показан другой кожух ковша, в котором оголовье 56е захвата является полуцилиндрическим.
На фиг.13 показана металлическая оболочка кожуха, показанного на фиг.8-11. Оболочка снабжена средством угловой ориентации, в этом случае (четырьмя) ребрами 58 (только одно ребро видно на фиг.13, так как другие ребра находятся на противоположной стороне кожуха) и двумя выемками 136, каждая из которых имеет боковые стенки 138а, 138b и нижнюю стенку 140 (аналогичная выемка находится на противоположной стороне кожуха). Эти выемки взаимодействуют с пальцами 63 устройства перемещения
- чтобы предотвращать подъем кожуха, когда его нижний конец погружен в ванну жидкого металла (стали) (пальцы 63 воздействуют на нижнюю стенку 140 выемки 136);
- чтобы можно было отсоединить кожух в конце разливки (пальцы 63 воздействуют на нижнюю стенку 140 выемки 136);
- чтобы обеспечивать удержание кожуха ковша в его опоре (пальцы 63 воздействуют на боковые стенки 138а, 138b выемки 136).
Несмотря на то что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что изобретение не ограничено приведенными вариантами и в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.
В частности, различные функциональные возможности, которыми обладают различные устройства перемещения и приводные устройства или различные кожухи, могут быть объединены друг с другом.