УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОДЪЕМА КОВША
LADLE BOOSE GEAR MACHINE DEVICE AND METHOD

Изобретение относится к устройству и способу подъема ковша. Далее изобретение относится к установке для обработки жидкого металла, в частности к установке для его дегазации, такой как установка Ruhrstahl-Heraeus (RH-установка). Кроме того, изобретение относится к способу замены устройства обработки.
Для повышения качества металлов они обрабатываются, при необходимости, в расплавленном состоянии. Известным способом обработки является, например, дегазация жидкого металла, чтобы удалить из металлического расплава остатки кислорода и/или других газов. Этот способ осуществляется, как правило, в RH-установке. Для этого жидкий металл позиционируется в так называемом разливочном ковше (ниже называется просто «ковш») под устройством обработки. Устройство обработки, например вакуумный сосуд, имеет на своей нижней стороне, по меньшей мере, один впуск. Для обработки находящегося в ковше жидкого металла он помещается через впуск в устройство обработки. При этом жидкий металл всасывается через впуск внутрь устройства обработки. Для этого ковш немного поднимается вверх, так что на нижней стороне впуска во время обработки не проникает воздух. Ковш, как правило, поднимается устройством в направлении устройства обработки, а после обработки снова опускается вниз.
В WO2012000218 А раскрыта система подъема ковша, содержащая рамную конструкцию, поднимаемую посредством гидроцилиндров. Рамная конструкция, как и заполненный жидким металлом ковш, обладает большой собственной массой и требует соответственно мощных подъемных цилиндров.
Задачей изобретения является создание гибкого и недорогого устройства и подходящего способа для подъема ковша.
Кроме того, задачей изобретения является создание легко обслуживаемой установки, включающей в себя такое устройство.
Эта задача решается посредством устройства для подъема ковша для обработки жидкого металла в нем посредством устройства обработки, причем устройство содержит две поперечные балки, подвижно установленные, по меньшей мере, на трех металлических стойках, металлические стойки предназначены на соответствующем одном конце для фиксации в основании, поперечные балки установлены подвижно в вертикальном направлении на соответственно двух металлических стойках, поперечные балки содержат соответственно элемент для взятия ковша, посредством которого берется ковш, для выверки элемента для взятия ковша предусмотрен, по меньшей мере, один позиционирующий орган, для позиционирования поперечных балок предусмотрен соответственно, по меньшей мере, один позиционирующий элемент, каждый позиционирующий элемент, с одной стороны, закреплен на одной из металлических стоек и/или устанавливается и/или фиксируется на основании, а, с другой стороны, закреплен на одной из поперечных балок таким образом, что поперечные балки вызывают изменение положения ковша, причем поперечные балки расположены и подвижны независимо друг от друга.
Кроме того, задача решается посредством установки, содержащей предложенное устройство для подъема ковша, и посредством устройства обработки, причем последнее разъемно закреплено, по меньшей мере, на трех металлических стойках.
Устройство для подъема ковша образует часть установки для обработки жидкого металла. Устройство подходит, в частности, для встраивания в уже существующую установку, в частности установку для обработки жидкого металла, чтобы получить предложенную установку.
Устройство и оборудованная им установка имеют то преимущество, что по сравнению с известными устройствами поднимаемый вес заметно уменьшен и поэтому могут использоваться позиционирующие элементы меньших размеров с меньшим энергопотреблением. В то время как в уровне техники в качестве части устройства часто используются тяжелые и негибкие рамные конструкции, здесь используются легкие и подвижные независимо друг от друга поперечные балки, которые сами и их позиционирующие элементы можно обслуживать или заменять независимо друг от друга.
Металлические стойки расположены, как правило, вертикально и закреплены на основании, предпочтительно с помощью фундамента.
Каждым двум металлическим стойкам придана одна поперечная балка. В случае трех металлических стоек одной из них приданы две поперечные балки. В случае трех металлических стоек поперечные балки, если смотреть вертикально сверху, расположены под углом друг к другу на вершинах треугольника. Однако предпочтительно четыре металлические стойки служат в качестве каркаса. В этом случае поперечные балки при виде сверху ориентированы преимущественно параллельно друг другу.
Посредством разъемных крепежных органов устройство обработки фиксируется в верхней части металлических стоек и во время своей работы фиксировано. Устройство обработки имеет на своей нижней стороне, по меньшей мере, одно впускное и, по меньшей мере, одно выпускное отверстия. Через впускное отверстие (отверстия) предназначенный для обработки жидкий металл втекает в обрабатывающую камеру, а через выпускное отверстие вытекает. Впускное отверстие по своей форме напоминает всасывающий хобот.
Поперечные балки позиционируются в вертикальном положении независимо друг от друга. Опциональные направляющие элементы на концах поперечных балок могут предпочтительно использоваться для уменьшения трения между металлическими стойками и поперечными балками во время вертикального позиционирования последних. Тем не менее, направляющие элементы локализованы, в частности, в зонах контакта поперечных балок и металлических стоек.
В качестве направляющих элементов для уменьшения трения подходят, в частности, роликоподшипники. В зависимости от используемых направляющих и/или позиционирующих элементов предпочтительным образом достигается также негоризонтальная выверка поперечных балок.
Элементы для взятия ковша выверяются посредством позиционирующих органов. Элементы служат для взятия ковша, закрепления ковша на соответствующей поперечной балке и для его опускания, в частности на находящуюся наготове вагонетку. Кроме того, элементы для взятия ковша используются для его горизонтального позиционирования за счет того, что они, включая ковш, посредством позиционирующих элементов поднимаются в нужное положение.
Позиционирующие элементы служат для вертикального позиционирования поперечных балок. Позиционирующие элементы закреплены предпочтительно на самих металлических стойках. Предпочтительным является также опирание позиционирующих элементов на основание, причем для стабильной выверки может осуществляться их закрепление на металлических стойках. При этом вертикальное позиционирование поперечных балок происходит независимо друг от друга.
Для вертикального позиционирования поперечных балок в качестве позиционирующих элементов, а также для выверки элементов для взятия ковша в качестве позиционирующих органов выбраны предпочтительным образом гидроцилиндры или системы тросового привода. Другие подходящие позиционирующие элементы или органы включают в себя электродвигатель, зубчатое колесо и одну или несколько зубчатых реек, причем зубчатое колесо предназначено для зацепления с зубчатыми рейками и приводится во вращение электродвигателем.
Предпочтительно снабженный зубчатым колесом электродвигатель оборудован отделяемым тормозом, который при нарушении энергоснабжения препятствует направленному вниз движению поперечной балки. Такой тормоз предпочтительным образом предотвращает лишь вращение электродвигателя в одном направлении и включается и отключается.
Предпочтительно приводимый в действие электродвигателем позиционирующий элемент позволяет отказаться от гидроуправления и проще интегрируется в устройство управления установкой для обработки жидкого металла. При использовании такого приводимого в действие электродвигателем позиционирующего элемента уменьшается нагрузка на металлические стойки, которые дополнительно усиливаются за счет закрепления на них зубчатых реек. Названные последними преимущества подходят предпочтительно для разгрузки, в частности, в более старых установках.
Кроме того, установка включает в себя транспортную систему. Она служит, в частности, для транспортировки ковша посредством предназначенных для этого вагонеток к устройству и от него.
В другом предпочтительном варианте устройства поперечные балки содержат каждая, по меньшей мере, один подвижный элемент для взятия устройства обработки, причем устройство обработки берется с помощью элементов для его взятия на обеих поперечных балках. Устройство обработки посредством элементов для его взятия разъемно соединено с поперечными балками, причем посредством позиционирующих элементов для вертикального позиционирования обеих поперечных балок устройство обработки выполнено с возможностью изменения своего вертикального положения.
Далее задача решается посредством способа подъема ковша с жидким металлом, причем ковш устройством для его подъема поднимается настолько, что жидкий металл в ковше может обрабатываться устройством обработки.
В таком способе ковш, в частности посредством вагонетки и с использованием транспортной системы, позиционируется под устройством обработки. Затем элементы для взятия ковша берутся за захваты на ковше и разъемно соединяют его с поперечными балками. После этого поперечные балки посредством позиционирующих элементов поднимаются вверх, пока ковш не достигнет зоны действия устройства обработки. После обработки жидкого металла в ковше поперечные балки и, тем самым, ковш посредством позиционирующих элементов опускаются вниз, и ковш позиционируется на вагонетке. Элементы для взятия ковша отпускают его захваты. В заключение вагонетка с ковшом с помощью транспортной системы снова удаляется от устройства обработки.
За счет небольшой собственной массы устройства описанный способ подъема ковша реализуется энергетически эффективно. К тому же за счет небольшой поднимаемой массы мощность позиционирующих элементов может быть ниже.
Далее задача решается посредством способа замены устройства обработки, причем посредством устройства для подъема ковша устройство обработки берется элементами для его взятия и отделяется от металлических стоек и/или траверс, поперечные балки и, тем самым, устройство обработки посредством позиционирующих элементов устанавливаются на находящейся наготове вагонетке, посредством вагонетки и транспортной системы устройство обработки заменяется другим устройством обработки, другое устройство обработки берется элементами для его взятия и позиционируется устройством в первоначальном положении устройства обработки и закрепляется на металлических стойках и/или траверсах.
Такой способ позволяет значительно упростить замену устройства обработки, способствуя, тем самым, при регулярном обслуживании снижению эксплуатационных расходов. Предпочтительно устройство обработки разъемно закреплено на металлических стойках посредством крепежных органов. После подъема устройства обработки такое соединение простым образом разъединяется для разгрузки крепежных органов и их последующего отделения.
В частности, комбинация обеих функций, с одной стороны, подъема и опускания ковша, а, с другой стороны, возможность замены устройства обработки способствуют недорогой и гибкой эксплуатации установки. В частности, его простая и быстрая замена предпочтительна, поскольку простои установки для обработки жидкого металла часто представляют собой значительный фактор расходов при ее эксплуатации.
Гидроцилиндры для позиционирования поперечных балок обладают тем преимуществом, что при технической неполадке или нарушении энергоснабжения устройства инициируется контролируемый возврат в исходное положение. Гидроцилиндры и другие позиционирующие элементы легко фиксируются на металлических стойках, например, с помощью уголкового опорного элемента и, при необходимости, других крепежных органов, которые соединяют позиционирующий элемент с соответствующей металлической стойкой.
Гидроцилиндры фиксируются в своем положении простым образом, например, посредством управляемого вручную гидроклапана. Кроме того, гидроцилиндры не требуют частого обслуживания и могут использоваться также в сильно загрязненных зонах.
Предпочтительным способом закрепления является, в частности, подвесное соединение, причем сверху в отверстие помещается фасонный элемент, который при подвешивании устройства обработки создает стабильное, однако разъемное за счет подъема соединение. Элементы для взятия устройства обработки выверяются другими позиционирующими элементами, преимущественно гидроцилиндрами. Хотя дополнительные элементы для взятия устройства обработки повышают инвестиционные расходы, эксплуатационные расходы значительно ниже благодаря упрощенному доступу к устройству обработки и в течение короткого времени компенсируют дополнительные инвестиции.
В одном предпочтительном варианте для каждого позиционирующего элемента и/или для каждого позиционирующего органа предусмотрено собственное устройство управления или регулирования. Хотя, как правило, отдельные позиционирующие элементы или позиционирующие органы движутся координированно, в случае перекоса и/или неполадки иного рода в процессе работы устройства ручная корректировка отдельного позиционирующего элемента является простым видом решения проблемы. Устройства управления или регулирования соединены между собой в целях облегчения обслуживания. Лишь в случае сбоя в процессе работы координированное управление или регулирование невозможно, и каждым позиционирующим элементом следует управлять отдельно. Предпочтительно такое управление повышает гибкость и снижает возникающие расходы на обслуживание устройства для подъема ковша и/или установки.
Кроме того, элементы для взятия устройства обработки дополняются, в частности, дополнительными поддерживающими элементами. Они закреплены предпочтительно на соответствующей поперечной балке и служат, в частности, для обеспечения надежности работы устройства обработки в том случае, если один из дополнительных позиционирующих элементов, в частности гидроцилиндров, во время работы выйдет из строя.
В другом предпочтительном варианте установки устройство обработки предназначено для дегазации жидкого металла, причем устройство обработки представляет собой вакуумный сосуд.
Ниже изобретение описано и поясняется на примерах его осуществления, изображенных на чертежах, на которых представляют:
- Фиг.1: в перспективе установку для обработки жидкого металла;
- Фиг.2: устройство для подъема ковша из Фиг.1;
- Фиг.3: схематичный вид другой установки;
- Фиг.4: схематичный вид другого устройства;
- Фиг.5: другой вариант установки;
- Фиг.6: другой вариант установки из Фиг.5 при взятии устройства обработки;
- Фиг.7: другой вариант установки из Фиг.5 со взятым и опущенным устройством обработки;
- Фиг.8: возможность позиционирования поперечной балки.
На Фиг.1 в перспективном виде изображена установка 100 для обработки жидкого металла 8. Установка 100 содержит устройство 1 для подъема ковша 9 с четырьмя металлическими стойками 2. Установка 100 включает в себя устройство обработки 3, две поперечные балки 5, четыре позиционирующих элемента 4 в виде гидроцилиндров, два элемента 7 для взятия ковша и два элемента 21 для взятия устройства обработки. Устройство обработки 3 имеет на своей нижней стороне впускное 13 и выпускное 13’ отверстия. Вертикальное положение поперечных балок 5 изменяется посредством позиционирующих элементов 4. Ковш 9 находится под устройством обработки 3 на вагонетке 17. Ковш 9 содержит два захвата 11. На каждой поперечной балке 5 закреплен один элемент 7 для взятия ковша. Здесь элементы 7 для взятия ковша 9 зацеплены за захваты 11. Металлические стойки 2 прочно соединены с основанием 20 предпочтительно посредством фундамента. Поперечные балки 5 соединены с металлическими стойками 2 посредством направляющих 12. Последние закреплены с боков на обоих концах поперечных балок 5 и, по меньшей мере, частично охватывают металлические стойки 2. В этом варианте позиционирующие элементы 4 расположены на основании 20. Предпочтительна также альтернативная фиксация позиционирующих элементов 4 на металлических стойках 2. Кроме того, позиционирующие элементы могут быть расположены на помосте, который расположен на основании 20 и опционально соединен, по меньшей мере, с одной металлической стойкой 2. Для выверки элементов 7 для взятия ковша служат позиционирующие органы 4’ в виде дополнительных гидроцилиндров. Позиционирующие органы 4’ соединены с поперечными балками 5 посредством вращательного шарнира.
Поперечные балки 5 содержат на своих верхних сторонах элементы 21 для взятия устройства обработки. Для взятия устройства обработки 3 элементы 21 движутся посредством дополнительных позиционирующих элементов 4’’ горизонтально в его направлении. Дополнительные позиционирующие элементы 4’’ для выверки элементов 21 в значительной степени закрыты поперечными балками 5 и элементами 21, и слева видна только нижняя сторона одного дополнительного позиционирующего элемента 4’’. Элементы 4’’ закреплены одним своим концом на поперечных балках 5. Другой конец элемента 4’’ соединен с соответствующим элементом 21. При выдвигании элемента 4’’ соответствующий элемент 21 горизонтально скользит по верхней стороне поперечной балки 5 в направлении устройства обработки 3. Выемки в элементах 21 и выступающие от устройства обработки 3 элементы служат для создания разъемного соединения устройства обработки 3 с элементами 21 для его взятия.
В показанном положении установки 100 при выдвигании позиционирующих элементов 4 поперечные балки 5 движутся вверх. При этом поднимается также ковш 9 с жидким металлом в нем. Как только ковш 9 поднимется настолько, что впускное 13 и выпускное 13’ отверстия погрузятся в жидкий металл 8, возможна его обработка, в частности дегазация, посредством устройства обработки 3. После обработки жидкого металла 8 поперечные балки 5 и, тем самым, ковш 9 снова опускаются посредством позиционирующих элементов 4, и ковш 9 устанавливается на вагонетке 17. Для отпускания ковша 9 элементы 7 для его взятия приводятся в соответствующее положение посредством дополнительных позиционирующих элементов 4’’.
На Фиг.2 изображено устройство 1 для подъема ковша 9 из Фиг.1. Устройство 1 состоит из двух выполненных зеркально-симметрично, сообща образующих его частей. Те же ссылочные позиции, что и на Фиг.1, обозначают те же элементы. Каждая из частей включает в себя поперечную балку 5, два позиционирующих элемента 4 для ее вертикального позиционирования, позиционирующий орган 4’ для выверки элемента7 для взятия ковша, элемент 7 для взятия ковша и дополнительный позиционирующий элемент 4’’ для приведения в действие элемента 21 для взятия устройства обработки.
Поперечная балка 5 состоит из нескольких составных металлических частей. Такое выполнение предпочтительно благодаря стабильности и малой массе. Предпочтительным в этом выполнении является также модульная конструкция из стандартных компонентов, таких как выкроенные фасонные детали.
На Фиг.3 схематично при виде сбоку изображена другая установка 100’. Те же ссылочные позиции, что и на Фиг.1, 2, обозначают те же элементы. В этой установке 100’ устройство обработки 3 с помощью крепежных элементов 15 закреплено на металлических стойках 2. Здесь поперечные балки 5 (из которых видна только одна) не содержат элементов 21 для взятия устройства обработки. Для вертикального позиционирования поперечных балок 5 служат по два позиционирующих элемента 4 в виде гидроцилиндров. Они закреплены нижней стороной на уголковых опорных элементах 16 на металлических стойках 2. Для уменьшения трения между поперечными балками 5 и металлическими стойками 2 при вертикальном позиционировании поперечной балки 5 в направлении z служат направляющие 12 в виде роликоподшипников. Ковш 9 содержит здесь четыре захвата 11.
На Фиг.4 схематично при виде сбоку изображено другое устройство 1’. Те же ссылочные позиции, что и на Фиг.1, 3, обозначают те же элементы. Позиционирующие элементы 4 закреплены здесь на внутренних сторонах металлических стоек 2. Чтобы пояснить принцип действия устройства 1’, дополнительно обозначено положение металлических стоек 2, на которых располагается устройство 1’.
На Фиг.5 при виде сбоку изображен другой вариант установки 100’’. Те же ссылочные позиции, что и на Фиг.1, 4, обозначают те же элементы. Здесь каждая из обеих поперечных балок 5 содержит как элемент 7 для взятия ковша, так и элемент 21 для взятия устройства обработки. Выверка элемента 7 осуществляется позиционирующим органом (не показан), а выверка элемента 21 – дополнительными позиционирующими элементами 4’’. В качестве позиционирующих элементов 4 для вертикального позиционирования поперечных балок 5 служит электропривод. Вдоль металлических стоек 2 закреплены зубчатые рейки 4b. Для позиционирования поперечных балок 5 служат закрепленные на них электродвигатели 4а. Последние приводят зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с соответствующими зубчатыми рейками 4b. Во время привода зубчатых колес вертикальное положение поперечных балок 5 изменяется. Зубчатые рейки 4b могут быть смонтированы на существующих металлических стойках 2 также впоследствии.
Устройство обработки 3 разъемно закреплено посредством крепежных элементов 15, по меньшей мере, на одной траверсе 2а, расположенной между двумя металлическими стойками 2. При замене устройства обработки 3 крепежные элементы 15 отделяются, и оно опирается на элементы 21 для его взятия. Для поддержания вертикального позиционирования поперечных балок 5 опционально добавляются гидроцилиндры, как это показано, например, на Фиг.1. Они предпочтительно поддерживают позиционирование поперечных балок 5. Дополнительно поддержанию позиционирования поперечных балок 5 способствует одновременное использование позиционирующих элементов 4 и гидроцилиндров для повышения безопасности такого устройства 1.
Элементы 21 для взятия устройства обработки подвижно установлены на поперечных балках 5. Ориентация элементов 21 изменяется посредством дополнительных позиционирующих элементов 4’. В показанном положении ковш 9 поднят обоими элементами 7 для его взятия. Вагонетка движется по рельсам 18, являющимся частью транспортной системы.
На Фиг.6 установка 100’’ из Фиг.5 изображена в состоянии перед заменой устройства обработки 3. Те же ссылочные позиции, что и на Фиг.5, обозначают те же элементы. Поперечные балки 5 подняты настолько, что устройство обработки 3 берется элементами 21 для его взятия. Устройство обработки 3 отделяется, по меньшей мере, от одной траверсы 2а, причем крепежные элементы 15 ослабляются. Устройство обработки 3 поднимается теперь посредством поперечных балок 5 или расположенных на них элементов 21 для его взятия. После подъема устройства обработки 3 оно лишь удерживается элементами 21 или поперечными балками 5. Возможные соединения с вакуумными насосами для создания разрежения внутри устройства обработки отделяются. Такие соединения здесь для наглядности не показаны. За счет вертикального изменения положения поперечных балок 5 устройство обработки 3 может изменяться в своем вертикальном положении и устанавливаться на находящейся наготове пустой вагонетке 17. Элементы 21 приводятся в положение, в котором они могут быть снова вдвинуты. После проведения работ по обслуживанию или после замены устройства обработки 3 существует возможность его повторного подъема посредством элементов 21, а затем повторной фиксации на металлических стойках 2 или здесь, по меньшей мере, на одной траверсе 2а посредством предусмотренных для этого крепежных элементов 15. Для получения особенно производительного и надежного устройства следует использовать комбинацию изображенных на Фиг.6 позиционирующих элементов 4 с гидроцилиндрами для позиционирования поперечных балок 5.
На Фиг.7 установка 100’’ из Фиг.5 изображена с устройством обработки 3 в опущенном положении. Те же ссылочные позиции, что и на Фиг.5, 6, обозначают те же элементы. Устройство 1 изображено незадолго до установки устройства обработки 3 на предусмотренной для этого вагонетке 17. Крепежные элементы 15, по меньшей мере, на одной траверсе 2а, имеют свободный доступ. В этом положении элементы 7 для взятия ковша сильно отклонены.
Для обслуживания предпочтительно независимое управление всеми позиционирующими элементами 4, 4’ и/или позиционирующими органами.
На Фиг.8 изображена другая возможность позиционирования поперечной балки 5 на стойке 2 для устройства для обработки жидкого металла. Позиционирующий элемент 4 в виде подвесного гидроцилиндра закреплен на стойке 2 посредством посадочного элемента 16. Подвижный конец гидроцилиндра закреплен на поперечной балке 5 посредством шарнира 19. При этом поперечная балка 5 скользит вдоль стойки 2 по направляющей 12, в данном случае посредством роликов или шариков. Для устройства для подъема ковша 9 целесообразно предусмотреть несколько таких гидроцилиндров на каждую стойку 2. В зависимости от вида стойки 2 и ее фиксации на основании 20 это устройство модифицируется и/или комбинируется с другими устройствами для позиционирования поперечной балки 5 вдоль стойки 2. Стойки 2, поперечные балки 5 и опциональные траверсы 2а изготовлены предпочтительно из подходящей сортовой стали, в частности двутавра.