ЭЛЕКТРОПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ
ELECTRIC MELTING FURNACE

Изобретение касается электроплавильной печи, включающей в себя стационарно инсталлированную несущую раму и опирающуюся на несущую раму в рабочем положении плавильную емкость, включающей в себя тележку для смены емкости, перемещаемую между положением парковки и передаточным положением, имеющую фиксатор для плавильной емкости.
Электроплавильная печь (EAF, electric arc furnace) применяется в качестве крупной установки, в частности, для промышленного плавления стального скрапа, чтобы при этом в процессе восстановления регенерировать сталь. Такого рода электроплавильная печь имеет плавильную емкость, в которой плавится или, соответственно, пирометаллургическим способом перерабатывается стальной скрап. Плавильная емкость представляет собой, например, так называемую нижнюю емкость, имеющую классически выложенную футеровку, которая регулярно должна подвергаться техническому обслуживанию или ремонту. Плавильная емкость может, впрочем, наряду с нижней емкостью содержать также верхнюю емкость, напр., боковые охлаждаемые водой панельные стенки и панели горелок, которые тоже должны подвергаться техническому обслуживанию. Поэтому при так называемой технологии сменных емкостей требуется извлекать плавильную емкость, напр., через регулярные интервалы для технического обслуживания или же в аварийном случае собственно из окрестностей печи. Во всех случаях плавильная емкость должна, таким образом, передвигаться или, соответственно, извлекаться из своего рабочего положения, в котором осуществляется процесс плавления.
Электроплавильные печи, в частности, выполнены в виде шахтных печей со стационарно инсталлированной верхней емкостью или шахтой. Шахта служит для загрузки плавильной емкости и, напр., также предварительного нагрева предназначенной для плавления шихты. Доступ к плавильной емкости посредством цехового крана тогда отсутствует, так как плавильная емкость в своем рабочем положении перекрывается неподвижно инсталлированными элементами печи.
Поэтому из EP 0 385 434 B1 известна так называемая тележка для емкости шахтной печи. Известная тележка для емкости включает в себя плавильную емкость, охватывающую плавильную емкость рамную часть, по которой может ходить персонал, и механизм перемещения и опрокидывания, включая собственную гидравлическую установку. Все компоненты перемещаются одновременно на тележке для емкости или, соответственно, образуют перемещаемый узел. Гидравлическая установка служит для опускания плавильной емкости из находящейся над ней шахты, а также опрокидывания плавильной емкости для слива шлака или для выпуска стального расплава.
Для удаления плавильной емкости из окрестностей печи плавильная емкость опускается из находящейся над ней шахты или, соответственно, верхней емкости, и затем вся тележка для емкости из рабочего положения перемещается в положение парковки. Там тележка для емкости может подвергаться техническому обслуживанию или, напр., плавильная емкость подниматься с помощью цехового крана. Положение парковки при этом является также положением извлечения плавильной емкости. Тележка для емкости постоянно оперта на колеса и рельсы, то есть имеет собственную рельсовую колею. Колеса и рельсы во время процесса плавления постоянно нагружаются технологическими колебаниями, а также высоким собственным весом тележки для емкости с наполненной плавильной емкостью и гидравлической установкой. Чтобы обеспечить технологическую надежность, кроме того, гидравлика подъема и опрокидывания выполнена редундантно, чтобы, в частности, опрокинутая плавильная емкость даже при выходе из строя подъемного цилиндра посредством редундантного подъемного цилиндра снова могла двигаться обратно в горизонтальное исходное положение.
Известная электроплавильная печь имеет другую, более узкую рельсовую колею для перемещаемой по ней ковшовой тележки, которая имеет собственный привод движения. Ковшовая тележка несет на себе разливочный ковш для помещения расплавленной стали. Ковшовая тележка должна обладать возможностью перемещения, начиная от электроплавильной печи, через положение парковки тележки для емкости за его пределы, чтобы тележка для емкости могла перемещаться до этого места. Поэтому рельсовая колея ковшовой тележки должна распространяться за пределы положения парковки.
У известных электроплавильных печей как тележки для емкостей, так и ковшовые тележки могут извлекаться из окрестностей печи только в одном единственном направлении. Другими словами, обе рельсовые колеи заканчиваются у электроплавильной печи.
В DE 429667 C2 описывается сталеплавильная установка, включающая в себя закрепленную на кольцевом несущем элементе металлургическую емкость, и устройства для подачи шихты и отвода жидкого расплавленного материала. Верхняя часть емкости и расположенная под кольцевым несущим элементом нижняя часть емкости закреплены на несущем элементе с возможностью отсоединения и замены.
Задачей настоящего изобретения является предложить усовершенствованную электроплавильную печь.
Задача решается с помощью электроплавильной печи по п. 1 формулы изобретения. Печь имеет стационарно инсталлированную несущую раму. В рабочем положении плавильной емкости плавильная емкость опирается на несущую раму или, соответственно, закреплена на ней. Электроплавильная печь включает в себя, кроме того, тележку для смены емкости. Тележка для смены емкости имеет фиксатор для плавильной емкости и может перемещаться между положением парковки и передаточным положением. Электроплавильная печь включает в себя также передаточное устройство для переноса плавильной емкости на тележку для смены емкости. Передаточное устройство выполнено таким образом, чтобы, когда тележка для смены емкости находится в передаточном положении, отсоединять плавильную емкость от несущей рамы и устанавливать или, соответственно, закреплять в фиксаторе тележки для емкости.
В рабочем положении плавильная емкость, таким образом, опирается на одну только несущую раму, которая инсталлирована стационарно, напр., на фундаменте. Сама тележка для смены емкости при этом не нагружена. Поэтому несущая рама может быть выполнена соответственно массивной, без необходимости оптимизации ее веса по нагрузке на колеса или рельсы. Вышеназванный недостаток постоянной нагрузки рельсов и колес, таким образом, предотвращен.
Стационарная несущая рама имеет также предпочтительным образом, как правило, гидравлическое устройство опрокидывания, которое необходимо для опрокидывания плавильной емкости, в частности, для выпуска расплавленной стали или же для слива шлака. Эта гидравлика также не должна быть больше инсталлирована на тележке, а может быть более простым образом стационарно предусмотрена на несущей раме и приводит, таким образом, к отсутствию нагрузки на рельсы. Несущая рама имеет для этого, напр., фактически стационарно установленное на фундаменте основание и гидравлически приводимый в действие и таким образом подвижный держатель. Однако этот держатель, в противоположность тележке на колесах, также считается здесь инсталлированным стационарно. Тогда плавильная емкость установлена на подвижном держателе.
Как правило, у предлагаемой изобретением электроплавильной печи плавильная емкость в рабочем положении взаимодействует со стационарно инсталлированной, расположенной над ней шахтой печи. Например, газонепроницаемый контакт между стационарной шахтой печи и плавильной емкостью может осуществляться путем опускания плавильной емкости вместе с несущей рамой или, соответственно, держателем. Другими словами, несущая рама имеет тогда также подъемный механизм. Здесь также имеют место в.н. преимущества стационарности несущей рамы. Как правило, имеется, таким образом, комбинированный подъемный/опрокидывающий механизм.
Изобретение основано на идее, установить известный подъемный/опрокидывающий механизм стационарно в окрестностях печи, то есть, напр., под шахтой, и опирать плавильную емкость на стационарный держатель. Также передаточное устройство может инсталлироваться стационарно. Тележка для смены емкости используется только для смены емкости. Во время рабочего цикла, т.е. во время эксплуатации плавильной печи рельсовые пути и колеса тележки для смены емкости практически разгружаются, так что опасность, что колеса или рельсовые пути будут испытывать постоянную деформацию в рабочем положении, существенно снижена. Весь подъемный/опрокидывающий механизм, включая относящуюся к нему гидравлику, может быть установлен стационарно. Сама тележка для смены емкости больше не нуждается в гидравлике. Привод ее движения может выполняться чисто электрически. Вследствие значительно сниженных масс может, таким образом, значительно снижаться мощность приводов движения тележки для смены емкости.
В соответствии с изобретением передаточное устройство реализуется следующим образом. В передаточном положении тележка для смены емкости находится под находящейся в рабочем положении плавильной емкостью. Несущая рама или, соответственно, ее держатель может опускаться относительно находящейся в передаточном положении тележки для смены емкости или, соответственно, основания. Опускание плавильной емкости из рабочего положения происходит при этом таким образом, что во время опускания плавильная емкость сначала встанет на фиксатор, т.е. на тележку для емкости, и тележка для емкости воспринимает вес или, соответственно, функцию опирания плавильной емкости. Затем несущая рама продолжает опускаться, так что плавильная емкость поднимается от несущей рамы и отсоединяется от нее.
Несущая рама в смысле передаточного устройства должна иметь только одно перпендикулярно действующее подъемное устройство. Однако идеальным является комбинированное подъемное/опрокидывающее устройство в несущей раме, так как с его помощью также становится возможным в.н. опрокидывание плавильной емкости в рабочем положении.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления тележка для емкости представляет собой рельсовое транспортное средство, то есть имеет колеса, которые могут перемещаться по стационарно инсталлированной колее.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения путь движения тележки для смены емкости распространяется от передаточного положения по меньшей мере в двух разных направлениях. Другими словами, тележка для смены емкости в двух разных направлениях может выезжать из области печи. А именно, благодаря стационарной конструкции, в частности, можно выполнить несущую раму подобно мосту, под которым может проезжать тележка для емкости. Это придает большую гибкость конструкции всей плавильной установки или, соответственно, соответствующему использованию площади. Благодаря расширенным возможностям движения тележки для емкости разгружается цеховой кран, что ведет к дополнительным преимуществам логистики. В частности, в сочетании с в.н. рельсовым транспортным средством рельсы для тележки для смены емкости могут прокладываться непрерывно под несущей рамой для реализации путей перемещения с обеих сторон окрестностей печи.
В другом предпочтительном варианте осуществления тележка для смены емкости имеет фиксатор для разливочного ковша. Так обеспечивается двойная функция тележки для емкости, так как она, с одной стороны, при установленном разливочном ковше может применяться для выпуска, а с другой стороны, для транспортировки плавильной емкости. В установке необходима только одна единственная тележка в виде тележки для смены емкости и, таким образом, напр., только одна единственная рельсовая ветка. Фиксаторы для разливочного ковша и плавильной емкости могут быть либо взаимозаменяемым образом установлены на основном каркасе тележки для смены емкости, либо же оба параллельно присутствовать постоянно, не мешая друг другу.
В этом варианте осуществления идея изобретения может кратко формулироваться таким образом: известная так называемая ковшовая тележка преобразуется в многофункциональную тележку, здесь называемую тележкой для смены емкости. Весь подъемный и опрокидывающий механизм для эксплуатации печи стационарно устанавливается под печью. В принципе, такого рода многофункциональная тележка для этой цели должна иметь более широкую колею, чем известная ковшовая тележка, но одновременно еще проходить в стационарный опрокидывающий механизм, то есть несущую раму. Многофункциональная тележка должна быть тогда также выполнена таким образом, чтобы мог применяться имеющийся в несущей раме механизм для установки емкости на ковшовую тележку. То есть многофункциональная тележка по сравнению с известными решениями должна только выполняться несколько массивнее. Необходимый путь движения или, соответственно, ход движения многофункциональной тележки может сокращаться до минимума, так как она должна удаляться из области печи - до положения парковки - лишь настолько, чтобы было возможно извлечение плавильной емкости или разливочного ковша. При этом удается избежать вышеназванного более длинного пути перемещения известных тележек для емкостей и ковшовых тележек.
Возможны также другие варианты применения тележки для смены емкости в альтернативных вариантах осуществления, напр., дополнительный фиксатор для шлаковой емкости.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрен модуль емкости, который содержит плавильную емкость и жестко соединенную с ней рамную часть. Сама несущая рама тогда может быть выполнена проще, так как в рабочем положении, то есть при установленном модуле емкости, рамная часть частично обеспечивает устойчивость всей конструкции. Рамная часть имеет, напр., предназначенную для прохода рабочую площадку, которая охватывает плавильную емкость и которая тоже должна подергаться техническому обслуживанию и, таким образом, может вместе с плавильной емкостью извлекаться или, соответственно, подвергаться техническому обслуживанию. В этом случае всегда осуществляется манипулирование всем модулем, т.е. модуль устанавливается либо на несущую раму, либо на тележку для емкости или, соответственно, перемещается вместе с последней.
В другом предпочтительном варианте осуществления тележка для емкости включает в себя, кроме того, устанавливаемое на ней монтажное приспособление для несущей рамы или, соответственно, ее компонентов. Так как под печью, как правило, находится яма, которая в необходимом случае служит для помещения расплавленной стали, эта область под печью плохо достижима посредством традиционных транспортных средств для технического обслуживания. Поэтому демонтаж одного из установленных теперь стационарно компонентов гидравлики мог бы оказаться трудным. Поэтому соответствующее монтажное приспособление представляет собой, напр., удерживающее устройство для гидравлического цилиндра несущей рамы. Монтажное приспособление может также служить для находящейся в окрестностях печи плавильной емкости или, соответственно, модуля емкости, напр., для механизма закрытия выпускного отверстия. Таким образом, здесь также обеспечивается многофункциональность тележки для смены емкости.
У известной электроплавильной печи гидравлика подъема/опрокидывания, как правило, выполнена редундантно для обеспечения соответствующей технологической надежности. По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения на тележке для емкости может устанавливаться воздействующее на плавильную емкость и/или на несущую раму устройство аварийного подъема. Благодаря этой мере возможно лишь одинарное исполнение гидравлики подъема/опрокидывания несущей рамы, и в аварийном случае можно подводить тележку для емкости со смонтированным устройством аварийного подъема и с его помощью снова поднимать или ставить вертикально плавильную емкость или, соответственно, модуль тележки. Устройство аварийного подъема может, напр., также воздействовать на модуль тележки или держатель несущей рамы. Поэтому для поддержания технологической надежности на самой печной установке не требуется больше редундантный опрокидывающий механизм. В частности, устройство аварийного подъема может, напр., комбинироваться с приспособлением для демонтажа для возможно неисправного опрокидывающего цилиндра на тележке для емкости.
Соответствующее устройство аварийного подъема может, например, работать чисто электрически, так что для этого также не должны монтироваться никакие компоненты гидравлики на тележке для емкости. Для гидравлически работающего, и подлежащего применению только в редких аварийных случаях устройства аварийного подъема может также приобретаться передвижной гидравлический генератор, который не является составной частью тележки для емкости, для эксплуатации устройства аварийного подъема в серьезном случае.
Концепции устройства аварийного подъема, а также монтажного приспособления, рассмотренные каждая по отдельности, могли бы, напр., также переноситься на известную ковшовую тележку в традиционных электроплавильных печах. Там также можно было бы обойтись без редундантности имеющихся гидравлических систем, напр., у известной тележки для емкости. Монтажные работы у известной тележки для емкости или прочих компонентов печи могли бы быть также облегчены с помощью монтажных приспособлений на ковшовой тележке. В этом смысле эти варианты осуществления соответственно независимы от вышеназванного остального варианта осуществления электроплавильной печи. Тогда основной идеей является, не выполнять больше редундантно редундантный у известной электроплавильной печи опрокидывающий и/или подъемный механизм, и устанавливать соответствующие компоненты аварийного подъема и/или монтажные приспособления на передвижном устройстве, в частности, ковшовой тележке.
Для дополнительного описания изобретения ссылаемся на примеры осуществления чертежей. Показано, в каждом случае на схематичном принципиальном эскизе:
фиг. 1: электроплавильная печь, снабженная плавильной емкостью в рабочем положении, и тележка для смены емкости в положении паковки;
фиг. 2: часть электроплавильной печи с фиг. 1, снабженной тележкой для смены емкости с альтернативным фиксатором;
фиг. 3: система с фиг. 2 с плавильной емкостью, транспортируемой на тележке для смены емкости в положение парковки;
фиг. 4: часть плавильной печи с фиг. 1 при применении тележки для смены емкости в качестве ковшовой тележки в положении выпуска;
фиг. 5: система с фиг. 2, снабженная альтернативной тележкой для смены емкости с устройством аварийного подъема и приспособлением для демонтажа гидравлического цилиндра.
На фиг. 1 показана на виде в перспективе электроплавильная печь 2, которая по существу имеет плавильную емкость 4, закрывающую эту емкость с ее верхней стороны крышку 6, а также служащую для подогрева не изображенного расплавляемого материала шахту 8. Плавильная емкость 4 жестко соединена с рамной частью 10 и образует вместе с ней модуль 12 емкости. Рамная часть 10 покрыта или, соответственно, облицована огнеупорным материалом. Модуль 12 емкости и вместе с тем плавильная емкость 4 опирается на несущую раму 14, которая стационарно смонтирована на не изображенном полу цеха сталеплавильного завода.
На фиг. 1 показана плавильная емкость 4 в рабочем положении A, в котором она интегрирована в электроплавильную печь 2 таким образом, что она может эксплуатироваться для плавления стального скрапа. Несущая рама 14 вместе с модулем 12 емкости образует в поперечном сечении мостовидную U-образную форму, под которой проложены рельсы 16. На рельсах 16 установлена тележка 18 для смены емкости, так что она может перемещаться в направлении стрелки 20 или против него. На фиг. 1 показана тележка 18 для смены емкости в положении P парковки. Тележка 18 для смены емкости из положения P парковки по стрелке 20 может перемещаться в обозначенное на фиг. 1 штриховой линией передаточное положение Ü, в котором она по существу полностью находится под плавильной емкостью 4. Рельсы 16 образуют путь 17 движения, который распространяется от электроплавильной печи 2 в двух разных направлениях 19 a, b, а именно, в направлении стрелки 20 и против него. Тележка 18 для смены емкости может, таким образом, начиная от передаточного положения Ü, перемещаться в двух направлениях 19 a, b.
Тележка 18 для смены емкости имеет фиксатор 22 в виде четырех опор 24, на которые может устанавливаться плавильная емкость 4 или, соответственно, весь модуль 12 тележки. Электроплавильная печь 2 содержит передаточное устройство 26 в виде подъемного механизма 28, образованного несколькими гидравлическими цилиндрами 30. Несущая рама 14 разделена на верхний держатель 34 и основание 36. Верхний держатель 34 подвижно удерживается относительно стационарного основания 36 с помощью подъемного механизма 28. Строго говоря, модуль 12 емкости опирается только на держатель 34 несущей рамы 14.
На фиг. 2 в дополнение к фиг. 2 на виде сбоку по стрелке II показана электроплавильная печь 2 с фиг. 1, здесь, впрочем, только модуль 12 емкости и несущая рама 14 с основанием 36 и держателем 34 и гидравлические цилиндрами 30. Тележка 18 для смены емкости на фиг. 2 показана в одном из альтернативных вариантов осуществления с дополнительными опорами 38, которые образуют альтернативный фиксатор 22 для плавильной емкости 4 или, соответственно, модуля 12 емкости.
Когда тележка 18 для смены емкости находится в передаточном положении Ü, с помощью передаточного устройства 26 плавильная емкость 4 или, соответственно, весь модуль 12 емкости может опускаться в направлении стрелки 32 относительно остальных компонентов электроплавильной печи 2 и тележки 18 для смены емкости. Плавильная емкость 4 тогда устанавливается на фиксатор 22. При дальнейшем, осуществляемом передаточным устройством 26, опускании несущей рамы 14 в направлении стрелки 32 последняя отсоединяется от модуля 12 емкости или, соответственно, плавильной емкости 4, и она отсоединяется от несущей рамы 14. Тогда она опирается только лишь на тележку 18 для смены емкости. Разные, принадлежащие несущей раме 34 подпорки 40, которые могут подпирать держатель 34 в разных положениях, полностью поворачиваются по стрелкам 42, чтобы обеспечить возможность полного опускания держателя 34 в направлении стрелки 32.
После того, как модуль 12 емкости освободился или, соответственно, отсоединился от несущей рамы 14 или, соответственно, от держателя 34, он может вместе с тележкой 18 для емкости против направления стрелки 20 снова перемещаться в положение P парковки. На фиг. 3 эта ситуация показана на изображении в соответствии с фиг. 2 вместе с полностью опущенной в направлении стрелки 32 несущей рамой 14 или, соответственно, держателем 34 и полностью повернутыми подпорками 40.
На фиг. 4 показаны по существу компоненты фиг. 2, 3 на изображении в соответствии с фиг. 1. Здесь можно видеть, что плавильная емкость 4 состоит из облицованной огнеупорным материалом нижней емкости 44 и состоящей из панельных стенок верхней емкости 46. На фиг. 4 показан, кроме того, один из альтернативных вариантов осуществления тележки 18 для смены емкости, который дополнительно имеет фиксатор 48 для разливочного ковша 50. Тележка 18 для смены емкости находится здесь, кроме того, в положении S выпуска, расположенном между положением P парковки и передаточным положением Ü. При этом разливочный ковш 50 находится под не изображенным выпускным отверстием плавильной емкости 4. Здесь подъемный механизм 28 одновременно обладает функцией опрокидывания, при этом гидравлические цилиндры 30 могут приводиться в действие различным образом. Выпуск осуществляется тогда путем опрокидывания держателя 34 вместе с модулем 12 емкости вокруг оси 53 опрокидывания в направлении стрелки 54. При этом в частности, опрокидывается плавильная емкость 4, так что не изображенный стальной расплав через выпускное отверстие течет в разливочный ковш 50. Для этого, кроме того, соответственно более длинные, обращенные к тележке 18 для емкости подпорки 40 поворачиваются в направлении стрелок 42. Две более короткие из соответствующих подпорок 40 остаются в показанном на фиг. 4 положении. Тогда в положении опрокидывания держатель 34 или, соответственно, модуль 12 емкости опирается на эти подпорки. Это препятствует дальнейшему опрокидыванию и обеспечивает заданное наклонное положение плавильной емкости 4.
На фиг. 5 показан другой альтернативный вариант осуществления тележки 18 для емкости. Эта тележка оснащена устройством 56 аварийного подъема. Например, при выходе из строя гидравлических цилиндров 30 в вышеназванном положении опрокидывания при приближении тележки 18 для емкости к электроплавильной печи 2 удается разместить устройство 56 аварийного подъема под держателем 34, несущей рамой 14 или плавильной емкостью 4. Тогда несущая рама 14 вместе с модулем 12 емкости с помощью устройства 56 аварийного подъема снова поднимается обратно в показанное исходное положение. Показанный на всех фигурах вариант осуществления подъемного механизма 28 может быть реализован так. В каждом случае только один единственный гидравлический цилиндр 39 предусмотрен в одном месте несущей рамы 14. Это является противоположностью известным подъемным устройствам, у которых гидравлические цилиндры 30 всегда должны были бы быть выполнены попарно редундантно, что необходимо для обеспечения технологической надежности электроплавильной печи 2. Благодаря наличию устройства 56 аварийного подъема можно обойтись без редундантных гидравлических цилиндров 30.
На фиг. 5 показан другой альтернативный вариант осуществления тележки 18 для емкости, в котором эта тележка содержит монтажное приспособление 58. В этом примере монтажное приспособление 58 представляет собой приспособление для демонтажа гидравлических цилиндров 30. При приближении тележки 18 для емкости или, соответственно, монтажного приспособления 58 к гидравлическому цилиндру 30 этот гидравлический цилиндр может удерживаться. Затем гидравлический цилиндр может отсоединяться от остальной конструкции несущей рамы 14 и с помощью тележки 18 для смены емкости, как показано на фиг. 5, вывозиться или, соответственно, заменяться.