ЗАЩИТНАЯ ТРУБА ДЛЯ КОВША УСТАНОВКИ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ УКАЗАННОЙ ЗАЩИТНОЙ ТРУБЫ С КОВШОМ, УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА И СПОСОБ РАЗЛИВКИ
PROTECTIVE PIPE FOR A BUCKET INSTALLATION OF METAL CASTING, A DEVICE FOR CONNECTING A SPECIFIED PROTECTIVE PIPE WITH A BUCKET, INSTALLATION FOR A METAL CASTING AND A METHOD OF CASTING

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к защитным трубам, предназначенным для соединения с ковшом в установке для разливки металла (в частности, в установке для разливки стали), именуемым насадками ковша. В частности, это относится к насадкам ковша, которые можно устанавливать и удалять из основания днища ковша, сдвигать в разливочное положение и которые могут сохранять свое разливочное положение без помощи какого-либо внешнего средства, такого как манипулятор или робот. Настоящее изобретение также относится к устройству для соединения указанной защитной трубы с ковшом, к установке для разливки металла, содержащей такую защитную трубу, и к способу разливки металла.
Уровень техники
[0002] В процессах формообразования металла расплавленный металл перемещают из одной металлургической емкости в другую, в литейную форму или для обработки. Например, как показано на фиг. 1, ковш (11) заполняют расплавленным металлом из печи и перемещают над промежуточным разливочным устройством (10) для разливки расплавленного металла через насадку (111) ковша в указанное промежуточное разливочное устройство. Затем расплавленный металл может быть отлит через разливочный стакан (101) из промежуточного разливочного устройства в литейную форму для формовки плит, заготовок, балок или отливок. Течение расплавленного металла из металлургической емкости через систему (101, 111) стаканов, расположенных в днище указанной емкости, происходит под действием силы тяжести.
[0003] В частности, внутренняя поверхность пола днища ковша (11) снабжена внутренним стаканом (113), содержащим внутренний канал. Выходной конец (113b) указанного внутреннего стакана соединен с заслонкой (114u, 114d), обычно скользящей заслонкой или поворотной заслонкой, управляющей потоком расплавленного металла, выходящего из ковша. Для предотвращения окисления расплавленного металла при его истечении из ковша в промежуточное разливочное устройство (10), насадку (111) ковша приводят в сообщение по текучей среде (через его верхний конец) с выпускным концом внутреннего стакана, в то время как ее нижний конец погружен в промежуточное разливочное устройство, обычно ниже уровня расплавленного металла, для формирования пути непрерывного потока расплавленного металла, защищенного от любого контакта с кислородом между входным концом (113а) внутреннего стакана (113) внутри ковша, вниз к выходному отверстию насадки ковша, погруженной в жидкий металл, содержащийся в промежуточном разливочном устройстве. Насадка ковша представляет собой простой стакан, содержащий длинный трубчатый участок, увенчанный вышерасположенным соединительным участком с центральным каналом. Во многих случаях, насадку ковша вставляют и уплотняют вокруг короткого стакана-коллектор (110), который соединен с внешней поверхностью пола днища ковша и выступает из него, и отделен от внутреннего стакана (113) заслонкой (114u, 114d).
[0004] На практике ковш подают в его в разливочное положение над промежуточным разливочным устройством или литейной формой из печи, конвертера или другого ковша, где он был заполнен порцией расплавленного металла, с заслонкой (114u, 114d) в закрытом положении. Во время своего перемещения из печи, конвертера или другого ковша в разливочное положение над промежуточным разливочным устройством и обратно, ковш не соединен с какой-либо насадкой (111) ковша, поскольку она имеет большую длину, и было бы опасно перемещать назад и вперед по производственному участку ковш с длинной насадкой, выступающей из нижнего основания. После установки ковша в его разливочное положение над промежуточным разливочным устройством (10), манипулятор или робот (20) приводит насадку ковша в разливочную конфигурацию. Как показано на фиг. 1(b), в традиционных разливочных установках выходной конец стакана-коллектора (110) плотно вставляют во входной канал насадки ковша для создания герметичного соединения. Манипулятор или робот (20) должен поддерживать насадку (111) ковша в ее разливочной конфигурации в течение выпуска всей порции расплавленного металла, содержащегося в ковше (11). После опорожнения ковша заслонку закрывают, и манипулятор или робот возвращает насадку ковша обратно, чтобы обеспечить возможность удаления пустого ковша и замены другим ковшом, заполненным новой порцией расплавленного металла. Манипулятор или робот (20) повторяет вышеизложенные операции с новым ковшом и такой же или новой насадкой ковша. Манипулятор или робот (20) должен быть в рабочем состоянии во время всей разливки расплавленного металла из ковша в промежуточное разливочное устройство, и не может использоваться в это время для других операций, например, измерения различных параметров процесса, удаления закупорки внутреннего стакана и тому подобного.
[0005] При неправильной работе заслонки могут возникать аварийные ситуации, требующие быстрого выведения ковша из его разливочного положения для слива остатков расплавленного металла на соответствующую вспомогательную площадку отходов металла. Если стакан-коллектор ковша (110) вставлен в канал насадки (111) ковша и манипулятор или робот прочно удерживает насадку в ее разливочной конфигурации (см. фиг. 1(b)), при аварийном перемещении ковш может потянуть за собой как насадку ковша, так и манипулятор или робот, вызывая серьезные повреждения установки. Действительно, манипулятор или робот можно не перемещать очень далеко и ковш можно заблокировать на половине пути, выполнив разливку расплавленного металла в неподходящей области производственного участка, вызывая серьезные последствия и опасную ситуацию.
[0006] Для предотвращения подобных ситуаций, в данной области техники предложены специальные насадки ковша и соединительные механизмы, включающие в себя средства для удержания их в разливочной конфигурации без необходимости использования манипулятора или робота. Таким образом, при быстром удалении ковша обязательно произойдет поломка насадки ковша, но при его движении он не потянет за собой и не будет остановлен большим (и дорогим) манипулятором или роботом.
[0007] Например, JPS09-201657 предлагает насадку ковша, снабженную соединительным средством, включающим в себя штифт, которое требует поворота стакана относительно своей продольной оси для его блокировки в его разливочной конфигурации. Такой поворот может быть очень затруднительным, когда незначительное количество расплавленного металла затекает внутрь и зазубривает байонетный механизм при застывании. В качестве альтернативы, JPS09-108825 предлагает насадку ковша, содержащую на обеих ее сторонах две шпильки, предназначенные для удержания в разливочной конфигурации с помощью подвижного держателя, содержащего комплементарные щелевые отверстия для приема указанных шпилек. Данный механизм требует очень хорошей координации между установкой насадки ковша в щелевые отверстия держателей и ее установкой под углом в зажимной конфигурации.
[0008] Когда ковш, загруженный новой порцией расплавленного металла, приводят в разливочное положение, не всегда просто инициировать выгрузку расплавленного металла в промежуточное разливочное устройство путем открытия заслонки (114u, 114d). На самом деле, когда расплавленный металл находится в контакте с относительно холодными стенками емкости, он может застывать, образуя на стенках твердый слой. Застывания расплавленного металла на уровнях системы стаканов и заслонки необходимо избегать любым способом, в противном случае операцию разливки необходимо останавливать для прочистки системы. Имеется достаточно времени, чтобы неподвижный расплавленный металл мог застыть на месте у заслонки во время перемещения ковша. По этой причине для заполнения канала внутреннего стакана от его входного отверстия до закрытой заслонки, для предотвращения затекания в него любого расплавленного металла, часто используют закупоривающий материал (300), обычно песок, чтобы предотвратить застывание металла и закупорку системы стакана и заслонки. После открытия заслонки вытекает закупоривающий материал, за которым следует расплавленный металл, таким образом предотвращая задержку и застывание во внутреннем стакане (113) какого-либо металла.
[0009] На поверхности раздела между расплавленным металлом и песком обычно образуется твердая корка спекшегося песка, пропитанная застывшим металлом. В большинстве случаев, корка является достаточно тонкой, чтобы разрушиться под собственным весом расплавленного металла при открытии заслонки. Иногда, однако, может случаться, что корка является достаточно прочной, чтобы выдержать вес расплавленного металла. Тогда корку необходимо разбить приспособлением или расплавить горелкой вручную или с помощью робота. Из-за длины насадки ковша, данная операция очень затруднительна, если насадка ковша уже соединена со стаканом-коллектором ковша. Если корка оказывает сопротивление, в традиционной установке, например, показанной на фиг. 1(b) насадку ковша необходимо отсоединить от стакана-коллектора и разбить или расплавить корку горелкой для инициализации разливки расплавленного металла. Повторное соединение насадки ковша со стаканом-коллектором, когда металл течет через стакан-коллектор, представляет собой опасную операцию, поскольку неизбежен разлив расплавленного металла.
[0010] Чтобы исключить необходимость такой опасной операции, в WO 2004/052576 было предложено устройство для вставки и удаления стаканов ковшей. Хотя указанное устройство решает ряд проблем, обсужденных выше, однако, оно является сложным в эксплуатации. Устройство имеет довольно большой размер и не обеспечивает необходимой видимости, позволяющей оператору работать с высокой точностью, необходимой для установки насадки ковша. Например, отсутствие зазора между кантовочной балкой и ребрами ковша, а также между дном трубы и разливочным устройством, является недостатком указанного соединительного устройства.
[0011] Настоящее изобретение предлагает решение, которое решает все вопросы, поднятые выше, например, обеспечивает насадку ковша, которую можно легко вставлять и извлекать, которая удерживается на месте, не требуя наличия какого-либо внешнего манипулятора или робота, и которая позволяет соединять с ковшом короткий стакан-коллектор после инициирования разливки, с его последующей заменой, как только разливка успешно инициирована, не допуская проливания расплавленного металла длинной насадкой ковша. Эти и другие преимущества настоящего изобретения представлены в последующих разделах.
Раскрытие сущности изобретения
[0012] Настоящее изобретение описано в прилагаемых независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения и будут обсуждены ниже в данном документе со ссылкой на прилагаемые фигуры. В частности, настоящее изобретение относится к защитной трубе (111) для ковша разливки металла из ковша (то есть к насадке ковша), причем указанная защитная труба содержит:
(a) входное отверстие (115а), выходное отверстие (115b) и канал (115), проходящий от входного отверстия (115а) к выходному отверстию (115b) параллельно первой продольной оси X1,
(b) входной участок, расположенный на вышерасположенном конце защитной трубы, состоящий из пластины, содержащий:
- плоскую вышерасположенную поверхность (2u), образованную вышерасположенной внешней границей (2р), перпендикулярную указанной продольной оси X1, причем вышерасположенная поверхность содержит указанное входное отверстие (115а),
- нижерасположенную поверхность (4d), образованную нижерасположенной внешней границей (4р), отделенную от вышерасположенной поверхности посредством
- периферийной стенки, примыкающей к обеим вышерасположенной (2u) и нижерасположенной (4р) внешним границам, задающим толщину упомянутой пластины на уровне вышерасположенной внешней границы (2р), и содержащей по меньшей мере первый и второй захватные участки, отделенные друг от друга каналом (115),
(с) трубчатый участок, проходящий вдоль первой продольной оси X1 от нижерасположенной поверхности (4d) входного участка к нижерасположенному концу, противоположному вышерасположенному концу, и в котором расположено указанное выходное отверстие (115b). Насадка ковша, согласно изобретению, характеризуется тем, что каждый из указанных, первый и второй захватные участки периферийной стенки, содержит вышерасположенный выступ (3) с вышерасположенным ребром (3r), отделяющим переднюю кромку (3u), обращенную к вышерасположенному конца защитной трубы, от задней кромки (3d), обращенной к нижерасположенному концу защитной трубы, и выступающем наружу за пределы всей периферийной стенки соответствующего захватного участка, причем вышерасположенные участки (3) проходят параллельно вышерасположенной поверхности (2u) и симметрично друг другу относительно продольной оси X1 вдоль соответствующего первого и второго захватных участков. Насадка ковша, согласно настоящему изобретению, дополнительно характеризуется тем, что при этом соотношение угла α1 между упомянутой передней кромкой (3u) и плоскостью, параллельной вышерасположенной поверхности, и угла β1 между упомянутой задней кромкой (3d) и плоскостью, параллельной вышерасположенной поверхности (2u), составляет |α1|≥|β1|.
[0013] В настоящем документе, термины
"вышерасположенный" и "нижерасположенный" используются со ссылкой на направление разливки расплавленного металла, то есть, "вышерасположенный" - начиная от ковша (11), и "нижерасположенный" - заканчивая в литейной форме (100). В последующем изложении пространство определено ортогональной векторной системой (X1, Х2, Х3), в которой X1 является продольной осью или направлением, Х2 первой поперечной осью или направлением и Х3 второй поперечной осью или направлением. Продольная ось X1 соответствует при использовании по существу вертикальному направлению, параллельному направлению потока расплавленного металла через различные стаканы. Направления Х2 и Х3, следовательно, определяют плоскость, перпендикулярную продольному направлению X1 и являющуюся по существу горизонтальной. Выражение "по существу" используется в данном документе потому, что на производственном участке невозможно гарантировать, что емкость, например, промежуточное разливочное устройство, будет удерживаться строго горизонтально, и, вследствие этого, несмотря на то, что стаканы запроектированы для использования в вертикальном положении, они могут зачастую немного отклоняться от вертикального положения.
В настоящем документе далее описана предлагаемыея защитная труба, именуемая также насадкой ковша или стаканом, предназначенным для соединения с ковшом в установке для разливки металла (в частности, в установке для разливки стали), устройство для соединения указанной защитной трубы с ковшом, установка для разливки металла, содержащая такую защитную трубу, и способ разливки металла.
Краткое описание чертежей
[0014] Для более полного понимания сущности настоящего изобретения, приведена ссылка на следующее подробное описание, которое следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
На фиг. 1: представлен общий вид разливочной установки для разливки металла.
На фиг. 2: показан полный и вид в разрезе в перспективе насадки ковша согласно трем вариантам осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3: показана последовательность установки насадки ковша на выдвижную раму, соединенную с возможностью скольжения с опорной рамой согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4: показаны два варианта осуществления выдвижной рамы, снабженной фиксаторами, установленными на упругом средстве, в соединяющем положении (а) и (с) и установочном положении (b) и (d).
На фиг. 5: показана последовательность установки насадки ковша в выдвижную раму первого варианта осуществления.
На фиг. 6: показана последовательность установки стакана-коллектора и насадки ковша в выдвижную раму второго варианта осуществления.
На фиг. 7: показана последовательность установки выдвижной рамы согласно фиг. 6, в опорную раму, и установки стакана-коллектора и насадки ковша в указанную выдвижную раму.
На фиг. 8: показана последовательность установки выдвижной рамы в опорную раму, оборудованную упругими фиксаторами, и установки стакана-коллектора и насадки ковша в указанную выдвижную раму.
На фиг. 9: показано перемещение фиксаторов во время установки насадки ковша.
На фиг. 10: показана насадка ковша в соединяющем положении между двумя фиксаторами, установленными на (а) выдвижной раме и (b) опорной раме.
Осуществление изобретения
[0015] Как показано на фиг. 1, насадка (111) ковша должна соединяться с ковшом (11), если последний находится в разливочном положении над разливочным устройством (10) или любой другой металлургической емкостью или литейной формой. Насадка ковша представляет собой длинную трубу, используемую для передачи расплавленного металла из ковша (11) к разливочному устройству (10) (или другой емкости), с целью защиты от любого контакта с воздухом для предотвращения окисления. Как уже говорилось во вводном разделе, задача настоящего изобретения состоит в создании насадки ковша, которую легко присоединить к основанию днища ковша (11) и которая может поддерживаться в своем разливочном положении без какого-либо внешнего приспособления, например, робота (20).
[0016] Как и любые насадки ковша, насадка (111) ковша, согласно настоящему изобретению, содержит канал (115), проходящий параллельно первой продольной оси X1 от входного отверстия (115а) к выходному отверстию (115b). Как показано на фиг. 1(b), входной участок, расположенный на вышерасположенном конце в насадках ковша предшествующего уровня техники, которые должны устанавливаться над стаканом-коллектором (110) во вложенном состоянии, характеризуется конически сужающимся каналом, заканчивающимся в кольцевом ребре, сконструированным для плотной посадки аналогичного конически сужающегося участка стакана-коллектора. Плотный контакт обеспечен в уровне соответствующего конически сужающегося стакана-коллектора и входного участка канала насадки ковша. В отличие от этого, согласно настоящему изобретению плотный контакт между ковшом (11) и насадкой (111) ковша обеспечен плоской вышерасположенной поверхностью, опирающейся с возможностью скольжения на плоскую нижнюю поверхность нижней пластины (114d) заслонки (см., например, фиг. 10). По этой причине, и как показано на фиг. 2, входной участок насадки ковша, согласно настоящему изобретению, состоит из пластины, содержащей:
- плоскую вышерасположенную поверхность (2u), перпендикулярную к указанной продольной оси X1, содержащую указанное входное отверстие (115а) и образованную вышерасположенной внешней границей (2р),
- периферийную стенку, задающую толщину пластины на уровне вышерасположенной внешней границы (2р) и содержащую по меньшей мере первый и второй захватные участки, отделенные друг от друга каналом (115), которые проходят симметрично друг другу относительно продольной оси X1 от соответствующих участков вышерасположенной внешней границы (2р) вниз к
- нижерасположенной поверхности (4d), отделенной от вышерасположенной поверхности высотой периферийной стенки и образованной нижерасположенной внешней границей (4р).
[0017] Ниже по потоку от нижерасположенной поверхности (4d) пластины, насадка ковша, согласно настоящему изобретению, аналогично насадкам ковша предшествующего уровня техники содержит трубчатый участок, проходящий вдоль первой продольной оси X1 от нижерасположенной поверхности (4d) к нижерасположенному концу, противоположному вышерасположенному концу, и в котором расположено указанное выходное отверстие (115b). Геометрия трубчатого участка, например, его внешний диаметр Dt, и канала в указанном трубчатом участке не затрагивает настоящего изобретения, и любая требуемая форма трубчатого участка, известная в данной области техники, может применяться к насадке ковша согласно настоящему изобретению.
[0018] Насадка (111) ковша, согласно настоящему изобретению, характеризуется геометрией входного участка насадок ковша предшествующего уровня техники. В частности, как показано на фиг. 2, каждый из первого и второго захватных участка периферийной стенки содержит вышерасположенный выступ (3), завершающийся вышерасположенным ребром (3r), отделяющим переднюю кромку (3u), обращенную в направлении вышерасположенного конца насадки ковша от задней кромки (3d), обращенной в направлении нижерасположенного конца насадки ковша. Вышерасположенный выступ (3) выступает наружу за пределы всей периферийной стенки соответствующего захватного участка, причем вышерасположенные участки (3) проходят параллельно вышерасположенной поверхности (2u) и по существу симметрично друг другу относительно продольной оси X1 вдоль соответствующего первого и второго захватного участка. Передняя кромка (3u) вышерасположенного выступа образует с плоскостью, параллельной вышерасположенной поверхности, угол α1, и задняя кромка (3d) образует с плоскостью, параллельной вышерасположенной поверхности (2u), угол β1, причем |α1|≥|β1|. Угол α1 передней кромки (3u) предпочтительно находится между 45° и 70°, более предпочтительно между 55° и 65°, и угол β1 задней кромки (3d) предпочтительно меньше, чем угол α1, и более предпочтительно находится между 25° и 45°, наиболее предпочтительно между 35° и 40°. Значимость углов α1 и β1 передней кромки и задней кромки вышерасположенного выступа (3) будет обсуждена более подробно ниже вместе с выдвижной рамой (210) и опорной рамой (211), используемыми для соединения такой насадки (111) ковша с ковшом (11).
[0019] Предпочтительно периферийная стенка насадки (111) ковша содержит третий и четвертый захватные участки, отделенные друг от друга каналом (115) и проходящие симметрично друг другу относительно продольной оси X1 от соответствующих участков вышерасположенной внешней границы (2р) вниз к соответствующим участкам нижерасположенной внешней границы (4р). Третий и четвертый захватный участки предпочтительно имеют одинаковую геометрию и размеры и проходят в поперечном направлении, в основном перпендикулярно к первому и второму захватным участкам, и содержат вышерасположенный выступ (3), имеющий такую же геометрию, как один из, первый и второй захватный участок. Предпочтительной геометрией является квадратная вышерасположенная внешняя граница (2р) с криволинейными или предпочтительно прямыми кромками, и с вышерасположенным выступом (3), описанной выше, проходящим вдоль всей периферийной стенки параллельно вышерасположенной поверхности (2u). Таким образом, оператор не должен проверять угловое положение насадки ковша вокруг продольной оси X1 при работе с ней, поскольку любой ее поворот на 90° вследствие этого обеспечивает адекватную соединительную конфигурацию насадки. Когда вышерасположенная поверхность (2u) должна быть плоской, не существует каких-либо особых требований к планарности любых остальных поверхностей, образующих пластину насадки ковша согласно настоящему изобретению. Однако, предпочтительно участки вышерасположенной внешней границы (2р) и нижерасположенной внешней границы (4р), соответствующие каждому из первого и второго захватных участков, представляют собой прямые линии. Аналогично, предпочтительно передняя кромка (3u) и вышерасположенное ребро (3r) вышерасположенного выступа (3), а также нижерасположенная поверхность (4d) являются, по меньшей мере частично, плоскими, предпочтительно полностью плоской.
[0020] Вышерасположенный выступ (3) может быть смежным с вышерасположенной поверхностью (2u), при этом основание его передней кромки (3u) образует часть вышерасположенной внешней границы (2р) или ее полностью, как показано на фиг. 2(a). Альтернативно, как показано на фиг. 2(b), вышерасположенный выступ (3) может быть отделен от вышерасположенной внешней границы (2р) участком периферийной стенки. Точное положение вышерасположенного выступа (3) зависит от геометрии выдвижной рамы (210) и опорной рамы (211), с которыми должна соединяться насадка (111) ковша, и которые более подробно обсуждены ниже. Вышерасположенный выступ (3) обычно является первым выступом, который встречается при проходе периферийной стенки пластины от ее вышерасположенной поверхности (2u) вниз к нижерасположенной поверхности (4d). Геометрия вышерасположенного выступа (3) важна, поскольку он должен подходить для взаимодействия с фиксаторами, установленными на выдвижной раме (210) или опорной раме (211), сохранять соединение с основанием днища ковша, удерживать собственный вес насадки ковша, когда она находится не в своем разливочном положении. Расстояние Нu от вышерасположенного ребра (3r) вышерасположенного выступа (3) до нижней части передней кромки (3u), измеренное вдоль плоскости, параллельной вышерасположенной поверхности, составляет предпочтительно более 5 мм, и более предпочтительно находится между 6 и 15 мм, наиболее предпочтительно между 8 и 12 мм. С другой стороны, расстояние Hd от вышерасположенного ребра (3r) вышерасположенного выступа (3) до нижней части задней кромки (3d), измеренное вдоль плоскости, параллельной вышерасположенной поверхности, равно или отличается от Нu, и предпочтительно более 5 мм, более предпочтительно находится между 6 и 15 мм, наиболее предпочтительно между 8 и 12 мм,
[0021] В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 2(с), каждый из, первый и второй захватный участки дополнительно содержат нижерасположенный выступ (4), завершающийся нижерасположенным ребром (4r), отделяющим переднюю кромку (4u), обращенную в направлении к вышерасположенному выступу (3), от нижерасположенной поверхности (4d), и проходящий параллельно вышерасположенному выступу (3) вдоль соответствующего первого и второго захватного участка. Вышерасположенное ребро (3r) и нижерасположенное ребро (4r), вследствие этого, отделены друг от друга углублением. Как обсуждено далее, задняя кромка (3d) вышерасположенного выступа (3), передняя кромка (4u) нижерасположенного выступа (4) и углубление, отделяющее вышерасположенный выступ от нижерасположенного выступа, определяет геометрию, соответствующую профилю фиксаторов (30), используемых для соединения насадки ковша с ковшом (11).
[0022] Как показано на фиг. 2, 7, 8 и 10, элементы, необходимые для соединения насадки (111) ковша согласно настоящему изобретению с ковшом (11), содержат:
(a) насадку (111) ковша, описанную выше,
(b) выдвижную раму (210) для размещения насадки (111) ковша,
(c) опорную раму (211) для приема и соединения выдвижной рамы (210) с ковшом (11),
(d) пару упругих фиксаторов (30), установленных либо на выдвижной раме (210) или на опорной раме (211), для удержания насадки ковша в выдвижной раме не в разливочном положении,
(e) заслонку, содержащую верхнюю пластину (114u) заслонки и нижнюю пластину (114d) заслонки, для управления потоком расплавленного металла из ковша (11), и
(f) необязательный стакан-коллектор (110).
[0023] Сущность настоящего изобретения заключается в комбинации пары упругих фиксаторов (30) с захватными участками насадки (111) ковша, как обсуждалось выше, в которой фиксаторы (30) предназначены для зацепления захватных участков насадки (111) ковша. Упругие фиксаторы (30) должны подходить для следующего:
(a) обеспечения возможности защелкиваемого соединительного зацепления насадки ковша в подвешенное положение между фиксаторами (см. фиг. 3 (с)-(е), 9 и 10),
(b) удержания собственного веса насадки ковша в ее подвешенном положении (см. фиг. 3 (е), (g) и (h), и 10),
(c) обеспечения возможности перевода насадки ковша из ее подвешенного положения в разливочное положение, в котором ее канал (115) совмещен с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки (см. фиг. 3(f) и (i)),
(d) обеспечения возможности перевода насадки ковша из ее разливочного положения обратно в ее подвешенное положение между фиксаторами (см. фиг. 3 (g) и (k)), и
(e) обеспечения возможности отцепления насадки ковша из положения между фиксаторами (см. фиг. 3(l)).
[0024] Устройство для соединения насадки (111) ковша с ковшом (11) содержит выдвижную раму (210), содержащую две продольные балки (210х), проходящие вдоль первой поперечной оси Х2, отделенные друг от друга двумя поперечными балками (210у), образуя, таким образом, полость с площадью и периметром, ширина и длина которой измеряется вдоль первой и второй поперечных осей Х2, Х3, соответственно, которые подходят для плотного прилегания равной по площади по меньшей мере одной входной поверхности (2u) насадки (111) ковша, описанной выше, и показанной на фиг. 4-8. Поперечные и продольные балки выполнены с возможностью образовать наружный контур, который может вписаться в прямоугольник, имеющий в продольном направлении длину, измеренную вдоль первой поперечной оси Х2, и в поперечном направлении ширину, измеренную вдоль второй поперечной оси Х3, перпендикулярной первой поперечной оси Х2. Предпочтительно, продольные и поперечные балки (210х, 210у) являются прямыми и образуют прямоугольник или даже квадрат, как показано на фиг. 5. Выдвижная рама (210) должна подходить (а) для размещения по меньшей мере насадки (111) ковша и (b) для скольжения вдоль прохода (120) опорной рамы, для приведения канала (115) насадки (111) ковша в совмещенное положение или не совмещен с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки при помощи гидравлического рычага (40b), соединенного с поперечной балкой (210у) выдвижной рамы (210) (см. фиг. 3(f), (g), (i) и (k)).
[0025] Как показано на фиг. 1 и 3, пол днища ковша (11) содержит внутренний стакан (113) с каналом, проходящим от входного отверстия (113а) на внутреннем конце внутреннего стакана к выходному отверстию (113b) на противоположном конце внутреннего стакана, при этом канал приводит внутреннюю часть ковша (11) в сообщение по текучей среде с его наружной частью. Выходное отверстие (113b) канала внутреннего стакана соединено с верхней пластиной (114u) заслонки, содержащей плоскую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность, параллельную плоской верхней поверхности и отделенную от нее толщиной верхней пластины заслонки, как показано на фиг. 10. Верхняя пластина (114u) заслонки снабжена сквозным отверстием, проходящим через толщину верхней пластины заслонки от плоской верхней поверхности к плоской нижней поверхности, и стационарно соединена с внешней поверхностью пола днища ковша (11) со сквозным отверстием, сообщающимся по текучей среде с выпускным отверстием (113b) внутреннего стакана (113), Термин "стационарно соединен" означает, что при использовании, верхняя пластина (114u) заслонки не перемещается относительно ковша и, в частности, относительно внутреннего стакана.
[0026] Устройство для соединения насадки (111) ковша с ковшом (11) дополнительно содержит опорную раму (211). Опорная рама содержит верхнюю пластину (211u), имеющую верхнюю плоскую поверхность перпендикулярную продольной оси X1, перпендикулярную к обеим первой и второй поперечным осям Х2, Х3 и содержащую отверстие. Верхняя пластина (211u) плотно покрывает нижнюю пластину (114d) заслонки, имеющую плоскую верхнюю поверхность, немного выступающую выше верхней плоской поверхности (211u) опорной рамы (211), и плоскую нижнюю поверхность, параллельную указанной верхней поверхности и отделенную от нее толщиной нижней пластины заслонки. Нижняя пластина заслонки снабжена отверстием (114а), проходящим через толщину нижней пластины заслонки, параллельно продольной оси X1. При использовании опорная рама соединена с полом днища ковша (11) так, что верхняя поверхность нижней пластины (114d) заслонки параллельна и находится в скользящем контакте с нижней поверхностью верхней пластины (114u) заслонки и так, что она может сдвигаться из герметичного положения в разливочное положение и обратно при помощи гидравлического рычага (40а). В закрытом положении отверстие (114а) нижней пластины (114d) заслонки находится в несовмещенном положении со сквозным отверстием верхней пластины (114u) заслонки (см. фиг. 3 (а)-(е) и (j)-(l)), а в разливочном положении отверстие (114а) нижней пластины (114d) заслонки находится в совмещенном положении со сквозным отверстием верхней пластины (114u) заслонки (см. фиг. 3(f)-(i)). Выпуск расплавленного металла через насадку (111) ковша возможен только в случае, если (а) насадка ковша и выдвижная рама (210) находятся в своих разливочных положениях с каналом (115) насадки (111) ковша в совмещенном положении с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки, и
(b) опорная рама (211) находится в своем разливочном положении с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки по текучей среде со сквозным отверстием верхней пластины (114u) заслонки и, таким образом, с каналом внутреннего стакана (113).
[0027] Чтобы обеспечить возможность скольжения выдвижной рамы (210), удерживающей насадку (111) ковша в ее разливочном положении, опорная рама (211) содержит Т-образный проход (120), проходящий от входа в раму вдоль первой поперечной оси Х2. Вертикальная панель Т-образного прохода (120) подходит для обеспечения возможности прохода трубчатого участка насадки (111) ковша, в то время как горизонтальная панель Т-образного прохода (120), проходящая параллельно второй поперечной оси Х3, подходит для размещения выдвижной рамы (210) и ее скольжения вдоль прохода по двум направляющим (117). Две направляющих (117) проходят вдоль первой поперечной оси Х2 и параллельно указанной верхней плоской поверхности верхней пластины (211u) на каждом выступающем конце горизонтальной панели Т-образного прохода по обе стороны вертикальной панели Т-образного прохода. Направляющие отделены друг от друга зазором, имеющим ширину, измеренную вдоль второй поперечной оси Х3, которая превышает диаметр Dt трубчатого участка насадки ковша и немного уступает по ширине в продольном направлении прямоугольнику, в который вписана выдвижная рама (210). Чтобы обеспечить возможность вставлять стакан-коллектор в выдвижную раму (210) снизу, зазор должен иметь ширину, по меньшей мере локально, большую, чем ширина насадки ковша пластины и, таким образом, полости определенной выдвижной рамой (210). Другими словами, направляющие (117) должны подходить для поддержки с возможностью скольжения продольной балки (210х) выдвижной рамы (210), не проходя, по меньшей мере локально, над ее полостью.
[0028] Наконец, опорная рама (211) должна содержать два набора толкателей (118) или качающихся рычагов, расположенных смежно с двумя нижними направляющими (118) на каждой стороне зазора на уровне отверстия нижней пластины заслонки. Толкатели (118) или качающиеся рычаги, хорошо известны в данной области техники для разливочных стаканов, используемых в трубчатых обменных устройствах, присоединенных к полу днища разливочного устройства (10), например, раскрытых в WO 2011/113597. Толкатели используются для прижатия вышерасположенной поверхности (2u) насадки (111) ковша с целью создания плотного и герметичного контакта с нижней поверхностью нижней пластины (114d) заслонки, когда выдвижная рама (210) и, таким образом, насадка (111) ковша находится в своем разливочном положении с каналом (115) насадки ковша в положении, когда оно совмещено с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки. Когда насадка (111) ковша не находится в разливочном положении, соединительное устройство должно выдерживать только собственный вес насадки ковша и последняя может, вследствие этого, висеть только на фиксаторах. Когда выдвижная рама скользит вместе с насадкой ковша в свое в разливочное положение, насадка ковша опирается на толкатели (118) или качающиеся рычаги. Это необходимо для того, чтобы толкатели обеспечивали, с одной стороны, плотный контакт между насадкой ковша и нижней пластиной заслонки и, с другой стороны, прочное соединение с ковшом (11), способное выдерживать давление текущего через насадку ковша металла и, в частности, любого ударного воздействия, которое может возникать, в частности, в начале операции разливки, или в случае отслаивающихся твердых комков, которые могут временно закупорить канал.
[0029] Упругие фиксаторы (30) могут устанавливаться на выдвижной раме (210), как показано на фиг. 3-7-и 10(a). Альтернативно они могут устанавливаться на опорной раме (211), как показано на фиг. 8 и 10(b). Все что требуется для того, чтобы, когда выдвижная рама (210) вставлена в проход (120) опорной рамы (211), указанные первый и второй фиксаторы могли располагаться выше или ниже верхней поверхности скольжения двух направляющих, один напротив другого на каждой стороне зазора, образованного между направляющими. Термины "выше" и "ниже" относятся в данном документе к положению относительно поверхностей скольжения, когда опорная рама и выдвижная рама соединены с ковшом, готовом к разливке. В случае, когда фиксаторы установлены на опорной раме (211) (см. фиг. 8 и 10(b)), фиксаторы должны быть смещены в первом поперечном направлении Х2 с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки и, таким образом, толкателей (118) или качающихся рычагов, чтобы обеспечить достаточный зазор для вставки снизу насадки ковша между двумя фиксаторами. Если фиксаторы (30) установлены на выдвижной раме (210), они будут следовать за поступательными перемещениями насадки (111) ковша между ее подвешенным и литейным положениями, когда гидравлический рычаг (40b) перемещает выдвижную раму назад и вперед. Это означает, что в отличие от случая, когда фиксаторы установлены на опорной раме (211), насадка (111) ковша сохраняет контакт с фиксаторами также в его разливочном положении. Это не представляет проблемы, поскольку фиксаторы выполнены с возможностью предотвращать выпадение насадки ковша под действием собственного веса, а толкатели прикладывают вверх силу на нижерасположенную поверхность (4d) насадки ковша пластины, прижимая верхнюю поверхность (2u) к нижней пластине (114d) заслонки. Эти две операции вполне совместимы одна с другой и фиксаторы, таким образом, не влияют на толкатели.
[0030] Как показано на фиг. 9, каждый из двух упругих фиксаторов (30) содержит скошенные вышерасположенные поверхности (30u), образующие угол β1 с плоскостью, параллельной первой и второй поперечным осям Х2-Х3, который по существу равен углу α1, образованному задней кромкой (3d) вышерасположенного выступа (3) насадки (111) ковша, согласно настоящему изобретению, так, что насадка (111) ковша может опираться на соответствующие поверхности фиксаторов. Каждый из двух упругих фиксаторов (30) также содержит скошенные нижерасположенные поверхности (30d), образующие угол α1 с плоскостью, параллельной первой и второй поперечным осям Х2-Х3, который по существу равен углу α1, образованному передней кромкой (3u) вышерасположенного выступа (3) насадки (111) ковша.
[0031] В случае, когда насадка (111) ковша содержит нижерасположенный выступ (4), как показано на фиг. 2(с), передняя кромка (4u) указанного нижерасположенного выступа должна образовывать тот же угол α1, что и нижерасположенная поверхность (30d) фиксаторов так, что две поверхности находятся в соответствующем контакте, как показано на фиг. 10. В данной конфигурации, геометрия насадки ковша, определенная углублением, образованным между вышерасположенным и нижерасположенным выступами (3, 4), должна соответствовать геометрии фиксаторов (30), определенной вышерасположенной и нижерасположенной поверхностями (30u, 30d) и разделяющей их поверхностью. Это позволяет прочно удерживать насадку ковша между фиксаторами с возможностью ее замены.
[0032] Как можно видеть на фиг. 9, фиксаторы (30) имеют возможность перемещаться назад и вперед вдоль второй поперечной оси Х3 из соединяющего положения в установочное положение. В соединяющем положении первый и второй фиксаторы находятся наиболее близко друг к другу и отделены расстоянием d, как показано в верхнем комплекте фиксаторов на фиг. 9, с вышерасположенной и нижерасположенной скошенными поверхностями первого и второго фиксатора, выступающими в зазор между двумя направляющими. Если насадка (111) ковша вставлена между двумя фиксаторами (30) в их соединяющем положении, задняя кромка (3d) вышерасположенных выступов (3) насадки ковша может опираться на соответствующие вышерасположенные поверхности (30u) фиксаторов, и насадка ковша не может выпасть под действием собственного веса. В установочном положении первый и второй фиксаторы находятся наиболее далеко друг от друга и отделены расстоянием около d+2Hd, где Hd представляет собой высоту задней кромки (3d) вышерасположенного выступа (3) насадки ковша. В данном установочном положении первый и второй фиксаторы не выступают в зазор между двумя направляющими и насадка ковша может быть вставлена снизу между двумя фиксаторами, когда они находятся в своем установочном положении.
[0033] Чтобы обеспечить эффект соединения защелкиванием при введении насадки (111) ковша снизу между двумя фиксаторами, они установлены на упругом средстве (31), которое имеет естественное отклонение для приведения фиксаторов в их соединяющее положение (см. фиг. 4 и 9). Таким образом, когда насадку (111) ковша вводят снизу выдвижной рамы (210), вставленной в опорную раму (211) (см. фиг. 3(b)), передние кромки (3u) вышерасположенных выступов (3) насадки ковша, образующие угол α1, входят в контакт с нижерасположенными поверхностями (30d) фиксаторов (30), образующими такой же угол α1 (см. фиг. 3(c)). При нажатии насадками ковша на нижерасположенные поверхности (30d) фиксаторов в верхнем направлении, фиксаторы (30) отступают по мере того как насадка ковша поднимается вверх, скользя вдоль передних кромок (3u) до тех пор, пока фиксаторы не вталкиваются обратно в уровень вышерасположенных ребер (3r) вышерасположенных выступов (3), где они достигают своего установочного положения (см. фиг. 3(d) и 9 (днище)). При подъеме насадки ковша дальше вверх, вышерасположенные ребра (3r) проходят мимо фиксаторов, которые возвращаются обратно в свое соединяющее положение, приводимые в движение упругим средством (см. фиг. 3(e) и 10). На данной стадии, задние кромки (3d), образующие угол (31, входят в контакт с соответствующими вышерасположенными поверхностями (30u) фиксаторов (30), которые образуют такой же угол β1, и насадка (111) ковша, таким образом, соединяется с ковшом (11) и способна оставаться в соединении без какого-либо внешнего приспособления или робота (20).
[0034] Одним из существенных преимуществ фиксаторов (30), согласно настоящему изобретению, является то, что соединение насадки ковша с ковшом является обратимым, и что насадка (111) ковша может легко отсоединяться от ковша (11) путем простого вытягивания насадки ковша вниз, например, с помощью робота (20), с усилием, достаточным для отведения фиксаторов, при этом вышерасположенные поверхности (30u) фиксаторов скользят вдоль задней кромки (3d) вышерасположенного выступа (3) пока не достигают уровня вышерасположенного ребра (3r), в котором фиксаторы находятся в своем установочном положении. Дальнейшее вытягивание насадки ковша вниз отсоединяет ее от фиксаторов, которые возвращаются в свое соединяющее положение, приводимые в движение упругим средством (31). Углы α1 и β1 и жесткость упругого средства (31) должны быть такими, чтобы: (а) насадка ковша легко вставлялась между двумя фиксаторами при ее нажатии вверх с разумным усилием, (b) насадка ковша поддерживалась фиксаторами, которые могут выдерживать собственный вес насадки ковша, и (с) насадка ковша легко отсоединялась вытягиванием ее вниз с разумным усилием. По этой причине, предпочтительно, что передняя кромка (3u) вышерасположенного выступа (3) имеет наклон на угол α1, который больше чем угол β1, образованный задней кромкой (3d) вышерасположенного выступа (3). Таким образом, перемещать упругие фиксаторы в их установочное положение при вставке насадки ковша легче, чем при ее отсоединении от фиксаторов, поскольку угол скольжения α1 между передней кромкой (3u) и нижерасположенной поверхностью (30d) фиксаторов (30) больше, чем угол скольжения (31 между задней кромкой (3d) и вышерасположенной поверхностью (30u) фиксаторов (30) (то есть, угол скольжения 31 является более горизонтальным). Это важно, поскольку при вставке насадки ковша, робот должен приложить силу, достаточную, чтобы выдержать собственный вес насадки ковша и втолкнуть фиксаторы в их установочное положение, в то время как при отсоединении насадки ковша, собственный вес насадки ковша фактически помогает втолкнуть фиксаторы обратно в их установочное положение.
[0035] Упругое средство (31) может быть любым упругим средством, известным в данной области техники. В частности, в первом варианте осуществления, показанном на фиг. 3, 4(а) и (b), 5, и 8-10, упругое средство (31) содержит спиральную пружину, предпочтительно охватывающую телескопическую ось (32), видимую на фиг. 9, причем указанная спиральная пружина соединена с фиксатором и зажата между фиксатором (30) и захватом, закрепленном вдоль второй поперечной оси Х3 на постоянном расстоянии от соответствующих направляющих (117). Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 4(с) и (d), 6 и 7, упругое средство (31) содержит консольную пружину, состоящую из упругого гибкого листа, толкающего одним своим концом к защелке (30), а противоположным концом, либо к соответствующей продольной балке (210х) выдвижной рамы (210) или ниже верхней поверхности скольжения двух нижних направляющих (117) опорной рамы (211).
[0036] Выдвижная рама (210), показанная на фиг. 5, образует полость, подходящую для размещения одной насадки (111) ковша, которая может вставляться между двумя фиксаторами (30), упруго установленными на продольных балках (210х) и снабженными спиральными пружинами (31), как обсуждалось выше для первого варианта осуществления. Можно видеть, что фиксаторы предпочтительно входят в зацепление в отверстии на каждой продольной балке (210х), обращенной друг к другу. С помощью телескопической оси (32) и спиральной пружины (31) фиксаторы (30) могут реверсивно и упруго перемещаться через указанное отверстие вдоль второго поперечного направления Х3 назад и вперед между своими соединяющим и установочным положениями.
[0037] На фиг. 4 показаны два варианта осуществления выдвижных рам (210), у которых общим является то, что полость может вместить две пластины насадки ковша, расположенные бок о бок вдоль первого поперечного направления Х2. Данная геометрия позволяет насадке (111) ковша и стакану-коллектору (110) входить в зацепление с выдвижной рамой. Стакан-коллектор (110) содержит входной участок, содержащий пластины с плоской вышерасположенной поверхностью, и трубчатый участок, являющийся очень коротким. Канал проходит от вышерасположенной поверхности к концу короткого трубчатого участка. Использование такого стакана-коллектора (110) объяснено ниже со ссылкой на фиг. 3. Аналогичное упругое средство, согласно первому варианту осуществления, и как обсуждалось в отношении фиг. 5, представлено на фиг. 4(а) и (b). На фиг. 4(c) и (d) показан второй альтернативный вариант осуществления упругого гибкого листа, консольно-прикрепленного одним своим концом к продольной балке (210х) выдвижной рамы (210) и противоположным концом к фиксатору (30). Опять же, фиксатор может упруго перемещаться назад и вперед вдоль второй поперечной оси Х3 через отверстия, имеющиеся в продольных балках (210х). На фиг. 4(а) и (с) показаны фиксаторы в их соединяющем положении, и на фиг. 4(b) и (d) в их установочном положении.
[0038] На фиг. 8 показана выдвижная рама (210), не имеющая каких-либо фиксаторов (30), при этом фиксаторы установлены на опорной раме (211) ниже верхней поверхности скольжения двух нижних направляющих (117). В данном случае, выдвижная рама (210) имеет очень простую конструкцию. Это в особенности относится к выдвижной раме (210), разработанной для размещения одной насадки ковша и без стакана-коллектора (это не случай, показанный на фиг. 8). Независимо от того, имеется один или два стакана, такая выдвижная рама там не менее полезна, так как гидравлический рычаг (40b) может соединяться с одной из поперечных балок (210у) для скольжения выдвижной рамы в свое разливочное положение и из него (см. фиг. 3 (а) и (b)). Присоединение гидравлического рычага (40b) непосредственно к насадке ковша не является простым.
[0039] На фиг. 5-8 показано взаимодействие друг с другом насадки (111) ковша, необязательного стакана-коллектора (110), выдвижной рамы (210) и опорной рамы (211), соединенной с возможностью скольжения с ковшом, как было объяснено выше. Выдвижную раму (210) вводят в зацепление в Т-образном проходе (120) опорной рамы, при этом продольные балки (210х) выдвижной рамы (210) опираются на направляющие (117). При помощи соединения гидравлического рычага (40b) с поперечной балкой (210у) выдвижной рамы (210) она может перемещаться в свое разливочное положение и из него путем скольжения вдоль направляющих (117). В случае выдвижной рамы, способной принять как насадку (111) ковша, так и стакан-коллектор (110), как показано на фиг. 7 и 8, она может загружаться в выдвижную раму (210) до или после введения в зацепление выдвижной рамы (210) в Т-образном проходе (120). Когда выдвижная рама (210) находится в зацеплении в Т-образном проходе, она перемещается в принимающее положение, в котором насадка (111) ковша может быть загружена снизу вверх в свое соответствующее положение в полости, образованной выдвижной рамой (210), и висеть между упругими фиксаторами (30). Если выдвижная рама также принимает стакан-коллектор (110), как показано на фиг. 7-8, то, когда выдвижная рама (210) находится в своем принимающем положении, стакан-коллектор (110) предпочтительно опирается на толкатели (118) или качающиеся рычаги. Данная конфигурация, показанная на фиг. 3(c), позволяет уменьшить размер опорной рамы (211).
[0040] В своем принимающем положении в Т-образном проходе выдвижная рама (210) готова к приему насадки (111) ковша в полость, как было объяснено выше, при помощи вталкивания роботом (20) или другим манипулятором через упругие фиксаторы (30) пока задние кромки (3d) вышерасположенных выступов (3) не выполнят опирание на вышерасположенные поверхности (30u) фиксаторов, и насадка ковша будет надежно подвешена ниже ковша (10) исходном положении. При приведении в действие гидравлического рычага (40b), выдвижная рама (210) вместе с насадкой (111) ковша, введенная в зацепление с ее полостью, может перемещаться в свое разливочное положение, в котором канал (115) насадки ковша находится в положении, когда он совмещен с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки. В данном положении толкатели (118) нажимают на нижерасположенную поверхность (4d) насадки ковша пластины, например, для создания плотного контакта между вышерасположенной поверхностью (2u) насадки ковша и нижней поверхностью нижней пластины (114d) заслонки. Если выдвижная рама (210) принимает стакан-коллектор (110), последний перемещается в исходное положение, как показано на фиг. 3(f). Фиг. 7-8 отличаются друг от друга только положением упругих фиксаторов (30): На фиг. 7 они находятся в зацеплении в отверстиях, обеспеченных в продольных стенках (210х) выдвижной рамы (210), а на фиг. 8 они установлены на опорной раме, нижних направляющих (117) и позади толкателей (118) в продольном направлении X1. Аналогично, на фиг. 10(a) показан вариант осуществления с фиксаторами, установленными на выдвижной раме (210), и на фиг. 10(b) показан вариант осуществления с фиксаторами, установленными на опорной раме.
[0041] На фиг. 3 показано несколько этапов процесса, которые возможны с соединительным устройством, согласно настоящему изобретению. Для каждого этапа, указанного буквой в скобках, показано два вида, вырезанных вдоль двух ортогональных плоскостей (X1, Х3) и (X1, Х2), со ссылочными позициями 1 и 2, соответственно. В настоящем описании каждый этап обозначен только своей буквой без указания цифр 1 или 2, если только не делается ссылка на конкретный вид. В частности: например, фиг. 3(a) относится как к фиг. 3(а1), так и к фиг. 3(а2).
[0042] На фиг. 3(a) показан пол днища ковша (11), содержащий внутренний стакан (113), находящийся в контакте с верхней пластиной (114u) заслонки так, что канал (113а, 113b) внутреннего стакана сообщается по текучей среде со сквозным отверстием верхней пластины заслонки. Как обсуждалось выше, положение верхней пластины (114u) заслонки остается фиксированным относительно пола днища ковша в течение всей операции разливки. Опорная рама соединена с ковшом (11) так, что отверстие (114а) нижней пластины (114d) заслонки находится в несовмещенном положении со сквозным отверстием верхней пластины (114u) заслонки. Опорная рама (211) с нижней пластиной (114d) заслонки может сдвигаться при помощи гидравлического рычага (40а), например, для приведения отверстия (114а) нижней пластины (114d) заслонки в совмещенное и несовмещенное положение со сквозным отверстием верхней пластины (114u) заслонки. Выдвижная рама (210), загруженная стаканом-коллектором (110), показана отдельно от опорной рамы (211). Стакан-коллектор (110) может быть загружен на выдвижную раму (210) до или после того, как последний входит в зацепление в Т-образным проходом опорной рамы (211).
[0043] На фиг. 3(b) выдвижная рама (210) вставлена в Т-образный проход (120). Поперечная балка (210у) соединена с гидравлическим рычагом (40b). Гидравлический рычаг (40b) перемещает выдвижную раму (210) в ее принимающее положение, готовое к приему насадки (111) ковша и со стаканом-коллектором (110), опирающимся на толкатели (118), с его каналом в положении, когда он совмещен с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки. Насадка (111) ковша приводится в положение ниже опорной рамы и выдвижной рамы с помощью робота (20) или любого другого манипулятора.
[0044] На фиг. 3(с) - (е) насадку (111) ковша вталкивают между фиксаторами (30) в ее положение в полости, образованной выдвижной рамой (210), пока задние кромки (3d) вышерасположенных выступов (3) не выполнят опирание на вышерасположенные поверхности (30u) фиксаторов (30). На данной стадии, ни опорную раму (211), ни выдвижную раму (210) не перемещают соответствующими гидравлическими рычагами (40а, 40b) относительно их соответствующих положений на фиг. 3(b).
[0045] На фиг. 3(e) показан конкретный способ, описанный во вводном разделе выше, и традиционно используемый для предотвращения застойного расплавленного металла от застывания в отверстии внутреннего стакана (113) до начала инициации выпуска. Перед наполнением ковша расплавленным металлом (200), канал внутреннего стакана (113) заполняют закупоривающим материалом
(300), обычно песком. После заполнения ковша часть расплавленного металла просачивается на короткое расстояние в слой (300) песка и застывает с образованием твердой крышки (301), выполненной из смеси частиц песка и твердого металла, тем самым предотвращая протекание расплавленного металла (200) через входное отверстие (113а).
[0046] Как показано на фиг. 3(г), в результате скольжения, с одной стороны, выдвижной рамы (210), при помощи гидравлического рычага (40b), в свое разливочное положение с ее каналом (115) в положении, в котором он совмещен с отверстием (114а) нижней пластины (114d) заслонки, и с другой стороны, опорной рамы (211), при помощи гидравлического рычага (40а), в свое разливочное положение, в котором верхняя и нижняя пластины (114u, 114d) заслонки и их соответствующие отверстия выровнены, закупоривающий материал течет из канала внутреннего стакана через заслонку (114u, 114d) и из насадки (111) ковша на дно разливочного устройства (10). В большинстве случаев вес расплавленного металла, оказывающий давление на крышку (301), является достаточным, чтобы сломать корку (301) и, таким образом, может начаться выпуск расплавленного металла через насадку (111) ковша в промежуточное разливочное устройство. В некоторых случаях, однако, показанных на фиг. 3(g), корка, образующая крышку (301), имеет достаточную толщину, чтобы выдержать давление расплавленного металла, и закупоривает входное отверстие канала (113а) внутреннего стакана так, что разливочный процесс может не начаться. Следовательно, такую крышку необходимо сломать с помощью приспособления. Обычно в канал стакана (110) коллектора снизу вставляют горелку (21) и используют, чтобы расплавить корку крышки (301).
[0047] В традиционных установках стакан-коллектор вставляют в конически сужающийся канал насадки ковша, как показано на фиг. 1(b). Из-за длины трубчатого участка насадки ковша, он должен быть сначала удален из стакана-коллектора, прежде чем можно будет вставить горелку (21), чтобы расплавить корку (301) для инициирования течения расплавленного металла через стакан-коллектор. На данной стадии насадка ковша должна быть быстро вставлена обратно на стакан-коллектор, чтобы оградить текущий металл от кислорода. Данная операция является очень сложной и опасной, поскольку неизбежен разлив расплавленного металла при повторном введении насадки ковша во время течения расплавленного металла.
[0048] С помощью соединительного устройства настоящего изобретения, насадка (111) ковша и стакан-коллектор (110) выровнены бок о бок в выдвижной раме (210). В случае закупорки внутреннего стакана, стакан-коллектор (110) может быть приведен в разливочное положение путем скольжения выдвижной рамы (210) при помощи гидравлического рычага (40b) (см. фиг. 3(g)). Данная операция приводит насадку (111) ковша в ее исходное положение, так что она удерживается только фиксаторами (30) (см. фиг. 3(g2) и (h2)). Доступ к каналу внутреннего стакана является очень простым через стакан-коллектор (110). Когда корка (301) расплавлена, расплавленный металл может течь через внутренний стакан (113), заслонку (114u, 114d) и стакан-коллектор (110). На данной стадии, как показано на фиг. 3 (i), гидравлический рычаг (40b) может приводиться в действие для скольжения выдвижной рамы (210), чтобы привести насадку (111) ковша обратно в ее в разливочное положение. Выпуск расплавленного металла в промежуточное разливочное устройство может, таким образом, начаться просто, быстро и без разлива расплавленного металла, поскольку насадка (111) ковша приведена в свое разливочное положение. Опасность такой операции, таким образом, существенно уменьшается по сравнению с традиционными металлургическими установками.
[0049] Как показано на фиг. 3(j), когда ковш опорожнен (или было решено остановить операцию разливки из ковша), гидравлический рычаг (40а) приводят в действие для скольжения опорной рамы (211), чтобы герметизировать заслонку, приводя отверстие (114а) нижней пластины (114d) заслонки в несовмещенное положение со сквозным отверстием верхней пластины (114u) заслонки. Как показано на фиг. 3(k) насадку (111) ковша затем приводят в ее исходное положение, смещенное от толкателей (118), путем скольжения выдвижной рамы (210) с помощью гидравлического рычага (40b) так, что насадка (111) ковша подвешена только на фиксаторах (30). На фиг. 3(1) показано, как робот (20) может захватить насадку (111) ковша и обеспечить ее проход вниз через упругие фиксаторы (30) и, таким образом, удалить из ковша (Н).
[0050] Соединительное устройство согласно настоящему изобретению, содержащее опорную раму (211), выдвижную раму (210) и насадку (111) ковша, описанные выше, обеспечивает очень чистую и воспроизводимую операцию разливки из ковша (11). Данное устройство также имеет то преимущество, что многие операции могут быть автоматизированы и управляться центральным процессором (CPU), тем самым дополнительно повышая уровень безопасности таких операций.
Список ссылочных позиций
2
р
вышерасположенная внешняя граница плоская вышерасположенная поверхность насадки
2
u
ковша
3
d
задняя кромка ВВ (3)
3
r
вышерасположенное ребро ВВ (3)
3
u
передняя кромка ВВ (3)
3
вышерасположенный выступ (ВВ)
4
d
нижерасположенный поверхность
4
р
нижерасположенная внешняя граница
4
r
нижерасположенное ребро
4
u
передняя кромка НВ (4)
4
нижерасположенный выступ (НВ)
10
разливочное устройство
11
ковш
20
робот или манипулятор
21
горелка
30
d
нижерасположенная скошенная поверхность
30
u
вышерасположенная скошенная поверхность
30
первый и второй фиксаторы
31
упругое средство фиксаторов
32
телескопическая ось
40
а
гидравлический рычаг для опорной рамы (211)
40
b
гидравлический рычаг для выдвижной рамы (210)
100
литейная форма
101
разливочный стакан
110
стакан-коллектор
111
насадка ковша
113
внутренний стакан
113
а
входное отверстие внутреннего стакана (113)
113
b
выходное отверстие внутреннего стакана (113)
114
а
отверстие нижней пластины 114d заслонки
114
d
нижняя пластина заслонки
114
u
верхняя пластина заслонки
115
а
входное отверстие
115
b
выходное отверстие
115
канал
117
нижние направляющие
118
толкатели
120
Т-образный проход
200
расплавленный металл
210
х
продольные балки BP (210)
210
у
поперечные балки BP (210)
210
выдвижная рама (BP)
211
u
верхняя пластина опорной рамы (211)
211
опорная рама
300
закупоривающий материал
301
корка спекшегося материала
α
1
угол передней кромки 3u
α
2
угол передней кромки 4u
β
1
угол задней кромки 3d
Н
d
высота задней кромки 3d
Н
u
высота передней кромки 3u