ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР ЛИТЕЙНОГО КОВША И УСТРОЙСТВО ПЕРЕВОДА КАРЕТКИ ШИБЕРНОГО ЗАТВОРА В ПОЛОЖЕНИЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ

Полезные модели относятся к области металлургии, а именно к конструкции и конструктивным элементам шиберных затворов литейных и сталеразливочных ковшей, предназначенных для регулирования (дозирования) разливки жидких металлов и сплавов.
6
Известен шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную раму, каретку с механизмом ее перемещения, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной плите и каретке и поджатые одна к другой посредством пружинных блоков и опорных роликов, оси которых закреплены на балансирах [Описание изобретения к патенту РФ №2119406 от 10.12.1997, МПК В22D 41/22, опубл. 27.09.1998]. В шиберном затворе обеспечивается равномерность распределения усилия прижатия огнеупорных плит друг к другу.
7
Подобную задачу решает шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную плиту, раму, шарнирно соединенную с монтажной плитой каретку, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты, установленные соответственно в монтажной плите и каретке и упруго поджатые одна к другой посредством пружинных блоков, установленных в траверсах, каждая из которых имеет пару опорных роликов [Описание изобретения к патенту РФ №2147971 от 25.01.1999, МПК В22D 41/22, опубл. 27.04.2000].
7
Примерно таким же образом устроен шиберный затвор, содержащий монтажную раму, подвижную каретку, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с отверстиями, установленные соответственно в монтажной раме и каретке и поджатые одна к другой посредством пружинных блоков, размещенных в балансирах, оборудованными двумя парами опорных роликов [Описание изобретения к патенту РФ №2170641 от 10.01.2000, МПК В22D 41/22, опубл. 20.07.2001].
Общим недостатком перечисленных шиберных затворов является то, что в процессе эксплуатации пружинные элементы на балансирах (траверсах) теряют свои упругие свойства, что требует дополнительных сложных регулировок каждого пружинного блока для обеспечения декларируемой равномерности распределения усилия прижатия огнеупорных плит друг к другу.
Указанного недостатка лишен шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную раму, каретку с механизмом ее перемещения, снабженную
7
направляющими, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с отверстиями, размещенные соответственно в монтажной раме и каретке и поджатые одна к другой, пружинный блок, два двуплечих рычага первого рода, расположенных по обе стороны от продольной оси затвора, первые плечи которых отжаты друг от друга единым пружинным блоком, а на вторых плечах размещены опорные элементы, установленные на осях симметрично продольной оси затвора с возможностью взаимодействия с направляющими каретки [Описание изобретения к патенту РФ №2256531 от 10.03.2004, МПК В22D 41/22, опубл. 20.07.2005]. В результате повышаются удобство в обслуживании и равномерность распределения усилия прижатия огнеупорных плит друг к другу по их поверхности, что повышает общую надежность работы затвора.
Тем не менее, такая рациональная компоновка применима лишь к малогабаритным шиберным затворам для ковшей малой емкости (до 50 т) и не может быть использована на крупногабаритных затворах для ковшей большой емкости, например, 160 и более тонн, поскольку поджатие огнеупорных плит осуществляется лишь по двум точкам, лежащим в плоскости, проходящей через ось отверстия неподвижной огнеупорной плиты.
Задача, решаемая первой полезной моделью группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередной компоновки шиберного затвора литейного ковша, которая обеспечивает необходимое и равномерное усилие поджатия огнеупорных плит, что делает возможным ее применение, в том числе и на затворах для ковшей средней и большой емкости. При этом также увеличивается надежность работы шиберного затвора, повышается стойкость его элементов и узлов, обеспечивается возможность доступного контроля рабочего усилия пружинных элементов при использовании многоплавочных (две и более плавок) огнеупорных плит.
Для решения поставленной задачи и обеспечения заявленного технического результата в известном шиберном затворе литейного ковша, содержащем монтажную раму, каретку, снабженную направляющими, параллельными продольной оси затвора, с механизмом ее перемещения и устройством перевода в положение обслуживания, неподвижную и подвижную огнеупорные плиты с рабочими отверстиями, размещенные соответственно в монтажной раме и каретке и поджатые одна к другой, пружинный блок с механизмом регулировки усилия сжатия пружин, два двуплечих рычага первого рода, расположенных по обе стороны от продольной оси затвора и оси поворота которых выполнены в виде валов, установленных в опорах вращения на
монтажной раме параллельно по обе стороны от продольной оси затвора, с разнесенными по краям плечами, причем первые плечи отжаты друг от друга пружинным блоком, а на вторых плечах размещены опорные элементы, установленные на валах по обе стороны от оси отверстия неподвижной огнеупорной плиты симметрично продольной оси затвора и взаимодействующие с подвижной огнеупорной плитой, опорные элементы двуплечих рычагов взаимодействуют с подвижной огнеупорной плитой посредством балансиров, установленных на монтажной раме с возможностью качания в плоскостях перпендикулярных плоскости разъема огнеупорных плит, и поступательного перемещения вдоль оси рабочего отверстия неподвижной огнеупорной плиты, при этом пружинный блок включает направляющий вал с набором тарельчатых пружин и два, взаимодействующих с крайними пружинами набора концевых элемента, которые связаны шарнирно с первыми плечами двуплечих рычагов, один из концевых элементов выполнен в виде втулки с отверстием, внутри которого с возможностью продольного перемещения размещена часть направляющего вала, и наружной резьбой, на которую навернута регулировочная гайка, при этом одна из крайних пружин набора контактирует с концевым элементом через регулировочную гайку.
2
Известен шиберный затвор металлургической емкости, содержащий корпус, в котором установлена неподвижная и подвижная плиты с разливочными отверстиями и механизм прижима плит, при этом корпус подвешен к ковшу на двух шарнирных тягах, выполненных в виде коленчато-рычажных механизмов, причем одна из них запорная - откидная, что позволяет переводить раму в положение обслуживания [Описание изобретения к патенту СССР №661996 от 10.12.1973, М. Кл. В22D 41/08, опубл. 18.05.1979]. В результате упрощаются обслуживание и ремонт затвора, облегчается процесс его сборки и повышается надежность работы.
6
6
Наиболее распространенной является конструкция шиберных затворов, оснащенных устройствами перевода кареток в положение обслуживания. Данные устройства представляют собой разнообразные стационарные шарнирные соединения кареток с корпусными элементами затворов [Описание изобретения к патенту РФ №2043856 от 14.04.1994, МПК В22D 41/22, опубл. 20.09.1995] и [Описание изобретения к патенту РФ №2048260 от 04.04.1994, МПК В22D 41/22, опубл. 20.11.1995].
Общим недостатком перечисленных устройств является сложность конструкции, связанная с наличием избыточных кинематических связей, задействованных в технологическом процессе разливки металлов и сплавов и использующихся
по назначению лишь во время обслуживания литейного ковша.
6
Кроме этого, известно устройство перевода каретки шиберного затвора в положение обслуживания, реализованное в конструкции шиберного затвора литейного ковша [Описание изобретения к патенту РФ №2087253 от 26.10.1995, МПК В22D 41/22, опубл. 20.08.1997]. Устройство перевода включает монтажную раму и каретку, оснащеные, соответственно, неподвижной и подвижной огнеупорными плитами, контактирующими по плоскости с возможностью относительного смещения вдоль оси затвора, при этом каретка может быть шарнирно соединена с монтажной рамой при помощи двух осей поворота, закрепленными на одной из внешних боковых сторон монтажной рамы, и кронштейнами, закрепленными на каретке, имеющими на свободных концах отверстия, соосные осям монтажной рамы и взаимодействующие между собой в положении обслуживания затвора (т.е. за пределами рабочего смещения подвижной огнеупорной плиты).
Недостатком устройства является то, что оно работоспособно лишь в случаях, когда продольная ось шиберного затвора параллельна продольной оси кантователя, что на практике возможно не всегда, особенно, когда речь идет о модернизации затворов для ковшей средней и большой емкости с произвольным расположением их продольной оси относительно оси кантователя, например, перпендикулярном.
Задача, решаемая второй полезной моделью группы, и достигаемый технический результат заключаются в усовершенствовании компоновки шиберного затвора литейного ковша, при которой обеспечивается простота конструкции и надежность его работы в положении обслуживания, что особенно важно в конструкции затворов для ковшей средней и большой емкости.
Для решения поставленной задачи и обеспечения заявленного технического результата в известном устройстве перевода каретки шиберного затвора в положение обслуживания, включающем ее шарнирное соединение с монтажной рамой, причем монтажная рама и каретка оснащены, соответственно, неподвижной и подвижной огнеупорными плитами, контактирующими по плоскости с возможностью относительного смещения вдоль оси затвора, шарнирное соединение выполнено в виде двух цапф на каретке и ответных гнезд на монтажной раме, при этом гнезда включают направляющие пазы, расположенные вдоль оси затвора, по меньшей мере, часть поперечных сечений которых имеет переменный профиль и ширину меньшую
диметров цапф, а цапфы включают лыски, выполненные параллельно плоскости контакта огнеупорных плит и расположенные с возможностью их прохода вдоль профиля пазов до контакта с гнездами. Дополнительно, гнезда под цапфы включают упорные поверхности, расположенные со стороны продольной оси затвора перпендикулярно плоскости контакта огнеупорных плит, а цапфы выполнены сборными, установлены на каретке с возможностью относительного смещения и фиксации вдоль своей оси и снабжены упорными фланцами, выполненными с возможностью контактирования с, по меньшей мере, одной из упорных поверхностей гнезд.
Полезные модели поясняются чертежами, где:
- на фиг.1 показан общий вид шиберного затвора литейного ковша в продольном сечении;
- на фиг.2 - вид А фиг.1 - вид затвора снизу;
- на фиг.3 изображено сечение Б-Б фиг.1 - поперечное сечение затвора;
- на фиг.4 - сечение В-В фиг.1 - продольное сечение балансира в положении, обеспечивающем возможность качания и поступательного перемещения;
- на фиг.5 показан вид Г фиг.1 - вид на шиберный затвор со стороны пружинного блока;
- на фиг.6 показана позиция Д фиг.1 - увеличенное изображение цапф каретки с механизмом их смещения и фиксации;
- на фиг.7 изображено сечение Е-Е фиг.1 - конструкция пружинного блока фиг.5, взаимодействующего с рычагами механизма поджатия огнеупорных плит;
- на фиг.8 - конструкция пружинного блока фиг.7 в состоянии перевода в положение обслуживания (настройки) или монтажа;
- на фиг.9 показан вид Ж фиг.6 - вид на гнездо монтажной рамы со стороны цапфы каретки;
- на фиг.10 - вид З фиг.6 - вид на цапфу каретки со стороны гнезда монтажной рамы;
- на фиг.11 - общий вид шиберного затвора с кареткой, откинутой в положение обслуживания;
- на фиг.12 - принцип фиксации цапфы в гнезде каретки.
Шиберный затвор литейного ковша содержит монтажную раму 1, каретку 2, снабженную направляющими 3, параллельными продольной оси затвора, с механизмом 4 ее перемещения и устройством 5 перевода в положение
обслуживания, неподвижную 6 и подвижную 7 огнеупорные плиты с рабочими отверстиями 8 и 9, размещенные соответственно в монтажной раме 1 и каретке 2 и поджатые одна к другой, пружинный блок 10 с механизмом 11 регулировки усилия сжатия пружин 12, два двуплечих рычага 13 первого рода, расположенных по обе стороны от продольной оси затвора и оси поворота которых выполнены в виде валов 14, установленных в опорах вращения 15 на монтажной раме 1 параллельно по обе стороны от продольной оси затвора, с разнесенными по краям плечами 16 и 17, причем первые плечи 16 отжаты друг от друга пружинным блоком 10, а на вторых плечах 17 размещены опорные элементы 18, установленные на валах 14 по обе стороны от оси отверстия 8 неподвижной огнеупорной плиты 6 симметрично продольной оси затвора и взаимодействующие с подвижной огнеупорной плитой 7, при этом опорные элементы 18 двуплечих рычагов 13 взаимодействуют с подвижной огнеупорной плитой 7 посредством двух типовых балансиров 19, установленных на монтажной раме 1 с возможностью качания в плоскостях перпендикулярных плоскости разъема огнеупорных плит 6 и 7, и поступательного перемещения вдоль оси рабочего отверстия 8 неподвижной огнеупорной плиты 6, при этом пружинный блок 10 включает направляющий вал 20 с набором, выполненных тарельчатыми, пружин 12 и два взаимодействующих с крайними пружинами 12' и 12" набора концевых элемента 21 и 22, которые связаны шарнирно с первыми плечами 16 двуплечих рычагов 13, один 21 из концевых элементов выполнен в виде втулки 23 с отверстием 24, внутри которого с возможностью продольного перемещения размещена часть направляющего вала 20, и наружной резьбой 25, на которую навернута регулировочная гайка 26, при этом одна из крайних пружин 12' набора контактирует с концевым элементом 21 через регулировочную гайку 26, чем обеспечивается возможность простой сборки-разборки, монтажа-демонтажа и регулировки рабочего усилия пружинного блока 10, соответственно, второй концевой элемент 22 выполнен с возможностью простой разборки с направляющим валом 20, а рабочее усилие пружинного блока 10 передается на него в результате непосредственного взаимодействия с крайней пружиной 12".
Дополнительные преимущества шиберного затвора литейного ковша, особенно для ковшей средней и большой емкости, проявляются в случае его оснащения устройством 5 перевода каретки 2 в положение обслуживания, которое включает ее шарнирное соединение 27 с монтажной рамой 1, причем монтажная рама 1 и каретка 2 оснащены, как упоминалось выше, неподвижной 6 и подвижной 7 огнеупорными плитами, контактирующими по
плоскости с возможностью относительного смещения вдоль оси затвора, при этом шарнирное соединение 27 выполнено в виде двух цапф 28 на каретке 2 и ответных гнезд 29 на монтажной раме 1, при этом гнезда 29 включают направляющие пазы 30, расположенные вдоль оси затвора, по меньшей мере, часть поперечных сечений которых имеет переменный профиль и ширину меньшую диметров цапф 28, а цапфы 28 включают лыски 31, выполненные параллельно плоскости контакта огнеупорных плит 6, 7 и расположенные с возможностью их прохода вдоль профиля пазов 30 до контакта с гнездами 29. Кроме этого, гнезда 29 под цапфы 28 включают упорные поверхности 32, расположенные со стороны продольной оси затвора перпендикулярно плоскости контакта огнеупорных плит 6 и 7, а цапфы 28 выполнены сборными, установлены на каретке 2 с возможностью относительного смещения вдоль своей оси, например, посредством резьбового соединения 33, и фиксации, например, при помощи установленных в нужном месте болтов 34, и снабжены упорными фланцами 35, выполненными с возможностью контактирования своими опорными плоскостями 36 с, по меньшей мере, одной из упорных поверхностей 32 гнезд 29.
Реализацию полезных моделей рассмотрим на примере работы шиберного затвора литейного ковша, оснащенного устройством 5 перевода каретки в положение обслуживания.
В исходном состоянии шиберный затвор не укомплектован ковшовым стаканом 37, стакан-коллектором 38, неподвижной 6 и подвижной 7 огнеупорными плитами, механизмом их поджатия друг к другу, балансирами 19 и кареткой 2. В таком виде затвор устанавливают на литейный ковш 39, для чего монтажную раму 1 неподвижно закрепляют в нужном месте на соответствующих крепежных элементах.
В соответствующее гнездо монтажной рамы 1 с помощью специального шаблона (условно не показан) на мертеле устанавливаются ковшовый стакан 37 и, затем, неподвижная огнеупорная плита 6. Точно так же в каретку 2 устанавливают на мертеле стакан-коллектор 38 и подвижную огнеупорную плиту 7. Далее каретку 2 огнеупорной плитой 7 прислоняют (или укладывают) на огнеупорную плиту 6 и начинают сдвигать по плоскости их контакта до момента, когда цапфы 28 аккуратно зайдут в гнезда 29 через направляющие пазы 30. В этом положении каретка 2 может быть откинута в сторону. Как только цапфы 28 начнут поворачиваться в гнездах 29 лыски 31 тут же развернутся относительно направляющих пазов 30 и, в результате, образуется полноценное шарнирное соединение 27.
Далее каретку 2 снова поворачивают до контакта с неподвижной огнеупорной плитой 6, но с таким расчетом, чтобы обеспечить кинематическую связь с механизмом 4 ее перемещения, при этом каретку необходимо удерживать от выпадения цапф 28 из гнезд 29. На направляющие 3 каретки устанавливают балансиры 19, которые посредством шарового шарнира 40 размещают на стойках 41 монтажной рамы 1 с возможностью качания в плоскостях перпендикулярных плоскости разъема огнеупорных плит 6 и 7, и поступательного перемещения вдоль оси рабочего отверстия 8 неподвижной огнеупорной плиты 6. В этом положении балансиры 19 контактируют с направляющими 3 каретки 2 таким образом, что их упорные ролики 42 располагаются в технологических нишах направляющих 3. В этот момент двуплечие рычаги 13 начинают поворачивать до контакта опорных элементов 18 с соответствующими площадками балансиров 19. Между концевыми элементами 21 и 22 максимально разведенных в стороны плеч 16 размещают пружинный блок 10.
Далее включается механизм 4 перемещения каретки 2. Упорные ролики 42 балансиров 19 наезжают на направляющие 3. Каретку перемещают до такого состояния, чтобы совместить рабочие отверстия 8 и 9, например, при помощи специального шаблона. Это сделать достаточно легко, поскольку пружинный блок 10 не настроен на рабочее усилие. После совмещения отверстий 8 и 9 всем элементам затвора придают окончательное рабочее положение и вращением регулировочной гайки 26 производят регулировку усилия поджатия пружин 12. Шаблон вынимают из отверстий 8 и 9.
Включением-выключением механизма 4 перемещения каретки 2 добиваются свободного движения огнеупорных плит 6 и 7 относительно друг друга. При этом отверстия 8 и 9 перекрываются либо полностью, либо частично, что будет соответствовать различным режимам истечения расплавленного металла. После перекрытия отверстий 8 и 9, что соответствует закрытому положению шибера, в отверстие 8 засыпается стартовая смесь.
Литейный ковш, при необходимости, переводится в рабочее положение, в него заливают металл и начинают процесс разливки расплавленного металла через шиберный затвор.
При совмещении отверстий 8 и 9 высыпается стартовая смесь и происходит разливка жидкого металла. С помощью частичного перекрытия (дросселирования) происходит управление скоростью наполнения литейных или других форм. Для прекращения подачи металла отверстия 8 и 9 огнеупорных плит 6 и 7 полностью перекрываются соответствующим включением
механизма 4 перемещения каретки 2.
После проведения нескольких плавок появляется необходимость профилактического осмотра шиберного затвора.
С помощью механизма 4 перемещения затвора тяжелую каретку 2 сдвигают в положение, когда цапфы 28 аккуратно зайдут в гнезда 29 через направляющие пазы 30. После этого ослабляется болт 34 нижнего упорного фланца 35 и он путем поворота смещается до контакта своей опорной плоскости 36 с упорной поверхностью 32 нижнего гнезда 29. Болт 34 вновь затягивается.
В результате перемещения каретки 2 упорные ролики 42 соскочат с направляющих 3 и появится возможность быстро откинуть пружинный блок 10, провернуть в стороны двуплечие рычаги 13 первого рода и, легко придерживая каретку 2, снять балансиры 19. После этого каретку 2 можно аккуратно откинуть в положение обслуживания. При этом обеспечивается абсолютная надежность фиксации каретки в откинутом положении относительно монтажной рамы 1. В это время можно легко проконтролировать жесткость тарельчатых пружин в блоке 10. При необходимости меняется подвижная плита 7 и т.д. Каретка 2 собирается в обратной последовательности и занимает именно то «притертое» место, которое было зафиксировано в результате смещения цапфы 28. Таким образом, шиберный затвор снова готов для дальнейшей эксплуатации.
При дальнейшей эксплуатации шиберного затвора появляется необходимость замены ковшового стакана 37 и стакан-коллектора 38. Данная работа производится в порядке обратном описанному выше. Таким образом, происходит эксплуатация шиберного затвора литейного ковша, оснащенного устройством перевода его каретки в положение обслуживания.
В результате решения поставленных задач была создана очередная компоновка шиберного затвора литейного ковша, оснащенного устройством перевода его каретки в положение обслуживания, причем практическая реализация компоновки обеспечивает необходимое и равномерное усилие поджатия огнеупорных плит, что делает возможным ее применение, в том числе на затворах для ковшей средней и большой емкости. При этом также обеспечивается простота конструкции, увеличивается надежность работы затвора, повышается стойкость его элементов и узлов, появляется возможность доступного контроля рабочего усилия пружинных элементов при использовании многоплавочных (две и более плавок) огнеупорных плит.