УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВАНИЯ СТАЛЬНОГО СКРАПА И СНАБЖЕННАЯ ИМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ
STEEL SCRAP PRE-HEATING DEVICE AND METALLURGICAL MELTING VESSEL FITTED WITH IT

Изобретение относится к устройству для предварительного нагревания стального скрапа и снабженной им металлургической плавильной емкости. Известное, например, из ЕР 0711397 А1 устройство предварительного нагревания содержит окруженную стенкой корпуса, служащую для приема стального скрапа вертикальную шахту и по меньшей мере один закрывающий элемент, который имеет несколько проходящих параллельно друг другу, расположенных в боковом направлении на расстоянии друг от друга пальцев. Закрывающий элемент установлен подвижно между положением закрывания и положением открывания. В положении закрывания его пальцы выступают по меньшей мере частично в шахту с целью задерживания стального скрапа. Между пальцами проходят образующиеся во время процесса плавления горячие газы и предварительно нагревают имеющийся в шахте стальной скрап. В положении открывания пальцы освобождают шахту по меньшей мере настолько, что стальной скрап может выпадать из шахты в расположенную под шахтой плавильная емкость.
В известном устройстве предварительного нагревания предусмотрены два закрывающих элемента, при этом они установлены, каждый, с возможностью поворота вокруг проходящей в краевой зоне шахты поворотной оси аналогично двухплечевому рычагу. Исходя из их положения закрывания, в котором они выступают в шахту и задерживают стальной скрап в шахте, они переводятся в положение открывания посредством поворота вниз. В этом случае стальной скрап может попадать через отверстие плавильной емкости в имеющийся там стальной расплав. Загружаемое количество стального скрапа по экономическим причинам настолько велико, что сначала образуется колонна из стального скрапа, которая может проходить вверх в зону поворота закрывающих элементов. Поэтому для обеспечения возможности закрывания снова закрывающих элементов необходимо выжидать, пока высота стального скрапа не уменьшится вследствие плавления стального скрапа настолько, что можно снова поворачивать закрывающие элементы вверх в положение закрывания и можно вводить новую партию стального скрапа в шахту устройства предварительного нагревания.
Задачей изобретения является создание устройства предварительного нагревания и снабженной им металлургической плавильной емкости, которые обеспечивают более короткое время процесса.
Эта задача решена относительно указанного в начале устройства предварительного нагревания в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения тем, что по меньшей мере один закрывающий элемент установлен так, что обеспечивается возможность его движения сбоку шахты внутрь шахты и движения сбоку из шахты. Относительно металлургической плавильной емкости эта задача решена с помощью плавильной емкости. В противоположность известному устройству предварительного нагревания, в котором закрывающий элемент в своем положении открывания расположен полностью внутри шахты, при выполнении в соответствии с изобретением обеспечивается возможность предпочтительно полного удаления из шахты закрывающего элемента в положении открывания и/или расположения траектории его движения возможно более выше, так что уменьшается опасность блокирования закрывающего элемента за счет возникающей в плавильной емкости при загрузке стального скрапа колонны.
Предпочтительные варианты выполнения устройства предварительного нагревания указаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - устройство предварительного нагревания в изометрической проекции, однако по причинам наглядности не изображена ограниченная стенкой корпуса, служащая для приема стального скрапа шахта;
фиг.2 - металлургическая плавильная емкость с расположенным над ней устройством предварительного нагревания, закрывающие элементы которого находятся в положении закрывания;
фиг.3 - металлургическая плавильная емкость, согласно фиг.2, однако закрывающие элементы устройства предварительного нагревания находятся в положении открывания;
фиг.4 - плавильная емкость, согласно фиг.2, на виде сверху.
Устройство 1 предварительного нагревания содержит ограниченную стенкой 2 корпуса шахту 3 (не изображена на фиг.1), два закрывающих элемента 4а, 4b, опорный каркас 5, на котором подвижно установлены закрывающие элементы 4а, 4b, а также базовый каркас 6, на верхней стороне которого расположен опорный каркас 5. На нижней стороне базового каркаса 6 предусмотрены четыре опорные стойки 7. При снабжении металлургической плавильной емкости 8 устройством 1 предварительного нагревания оно располагается над плавильной емкостью 8, при этом опорные стойки 7 охватывают плавильную емкость 8 по сторонам и прилегают, например, к фундаменту 9. Плавильная емкость 8 выполнена обычным образом. На ее внутренней стороне принимающая стальной расплав 10 зона снабжена огнеупорной облицовкой 13. Он имеет загрузочное отверстие 14, над которым расположена шахта устройства 1 предварительного нагревания. В плавильную емкость 8 выступают плавильные электроды 11, которые снабжены электрическими подводами 12.
Закрывающие элементы 4а, 4b содержат в качестве существенных, обеспечивающих закрывание шахты 3 частей выполненные примерно в виде перемычек или стержней пальцы 15. Пальцы 15, как показано на фиг.1, находятся на расстоянии друг от друга поперек их продольного прохождения, так что между ними имеется промежуточное пространство 16, через которое горячие газы из плавильной емкости 8 могут проникать вверх в шахту 3 и нагревать имеющийся там скрап или стальной скрап (не изображен).
Как показано на фиг.2 и 3, закрывающие элементы 4а, 4b подвижны между положением закрывания (фиг.2) и положением открывания (фиг.3) и при этом установлены с возможностью вдвигания сбоку в шахту 3, соответственно, выдвигания сбоку из шахты. При этом в своем положении открывания они предпочтительно не выступают или, во всяком случае, в незначительной мере выступают в шахту 3, так что стальной скрап может без помех выпадать из шахты 3 и попадать в плавильную емкость. Для выполнения и опоры закрывающих элементов 4а, 4b или же отдельного закрывающего элемента имеется множество возможностей. В любом случае целесообразным является выполнение, в котором закрывающий элемент 4а, 4b установлен и расположен так, что выступающие в шахту 3 в положении закрывания свободные концы 17 пальцев 15 находятся на уровне 18 по высоте, который одинаков или ниже, чем занимаемый ими в положении открывания уровень 19 высоты. Таким образом, обеспечивается, что траектория движения закрывающего элемента 4, 4а, 4b находится на уровне высоты, который, как правило, не достигается образующейся при загрузке колонной 20 из скрапа или стального скрапа.
Закрывающий элемент 4 может иметь, например, пальцы 15' в виде прямолинейно проходящих стержней или перемычек, предназначенных для движения в горизонтальном направлении 23 между положением закрывания и положением открывания. Возможно также, что закрывающий элемент 4 установлен и ориентирован так, что его пальцы 15" имеют проходящую наклонно в направлении 24, образующую с вертикальной осью 27 шахты 3 открывающийся вверх угол траекторию движения (см. фиг.2).
Однако закрывающие элементы 4а, 4b предпочтительно установлены так, что их пальцы 15 перемещаются по круговой траектории 25. При этом предпочтительно, когда поворотная ось 26 для кругового движения расположена на вертикальном расстоянии над пальцами 15 и проходит поперек вертикальной оси 27 шахты 3. С одной стороны, над закрывающими элементами 4а, 4b имеется, как правило, больше пространства для расположения привода для закрывающих элементов 4а, 4b. Кроме того, за счет этого обеспечивается характеристика открывания закрывающего элемента 4a, 4b как в механической лопате. В частности, когда, как в показанном примере выполнения, имеются два закрывающих элемента 4а, 4b, то при симметричном движении закрывающих элементов 4а, 4b скрап или стальной скрап выпускается посредине шахты 3, так что он падает по существу в вертикальном направлении падения в имеющуюся под шахтой 3 эксцентричную зону 22 плавильной емкости 8 (см. фиг.4). Таким образом, предотвращается сползание скрапа или стального скрапа к плавильным электродам 11 и повреждение их.
При этом предпочтительно, когда закрывающие элементы 4, 4а, 4b расположены так, что траектория движения пальцев 15, 15', 15" закрывающих элементов 4, 4a, 4b проходит в вертикальной плоскости 31, которая проходит поперек пересекающей как зону 22, так и имеющую плавильные электроды зону 32 емкости вертикальной плоскости 52.
Однако в качестве альтернативного решения возможно также, что по меньшей мере один, в частности, точно один закрывающий элемент расположен так, что траектория движения пальцев закрывающего элемента проходит перпендикулярно вертикальной плоскости 31 и тем самым проходит параллельно вертикальной плоскости 52.
В принципе закрывающий элемент может быть расположен с возможностью вдвигания с каждой стороны шахты 3 внутрь ее или выдвигания в сторону из нее. Расположение каждого отдельного закрывающего элемента на противоположной плавильным электродам 11 стороне шахты 3 зарекомендовало себя так же хорошо, как расположение двух закрывающих элементов, согласно фиг.4.
Шахта 3 часто выполнена прямоугольной на виде сверху, при этом длинная сторона прямоугольника в большинстве случаев обращена к плавильным электродам 11. За счет этого пальцы 15 закрывающего элемента, который расположен на длинной стороне прямоугольника, в большинстве случаев могут иметь более короткие размеры, чем в закрывающем элементе, который расположен на одной из коротких сторон прямоугольника. Укороченная конструкция обеспечивает преимущества относительно механической стабильности пальцев.
Для предотвращения бокового сползания скрапа или стального скрапа в зоне 22 плавильной емкости 8 особенно предпочтительно, когда пальцы 15 изогнуты в форме кругового кольца с обращенной вверх вогнутой стороной 28, при этом поворотная ось 26 образует среднюю точку кривизны. Если необходимо направлять пальцы 15 через стенку 2 корпуса шахты 3, то на основании этого выполнения в ней требуется лишь одно соответствующее отверстие 21, форма и величина которого по существу соответствуют форме поперечного сечения пальца 15.
Два закрывающих элемента 4а, 4b лежат противоположно друг другу, при этом они в положении закрывания закрывают, соответственно, одну половину шахты 3. На основании формы изгиба в виде кругового кольца закрывающих элементов 4а, 4b в положении закрывания образуется имеющее форму желоба углубление 29, наиболее глубокое место которого проходит посредине в шахте 3. За счет этого при открывании закрывающих элементов 4а, 4b стальной скрап направляется в центральную зону плавильной емкости 8.
Снаружи шахты 3 на опорном каркасе 5 расположены направляющие ролики 30, которые с помощью пружинного элемента 33 прижимаются к нижней стороне пальцев 15. Таким образом пальцы 15 направляются и поддерживаются.
Пальцы 15 своими наружными концами 34 фиксированы на поперечной балке 35. С концами 36 поперечной балки 35 соединен одноплечный рычаг 37 своим одним концом 41. Другие концы 42 двух лежащих противоположно друг другу рычажных плеч 37 удерживаются с возможностью поворота на общей опоре 38, при этом она содержит поворотную ось 26, например, в виде опорной цапфы 39. Опоры 38 установлены в зоне гребня, имеющего форму скобы каркаса 40, который опирается на проходящую поперек поворотной оси 26 балку 43 опорного каркаса 5.
При поднимании и опускании рычажных плеч 37, пальцы 15 перемещаются между своим положением закрывания и положением открывания. Для этого с каждым закрывающим элементом 4а, 4b согласованы два приводимых в действие с помощью текучей среды цилиндра 44, которые расположены на расстоянии друг от друга в направлении поворотной оси 26. Цилиндры 44 опираются своим нижним концом на опорный каркас 5, и свободные концы их поршневых штоков 45 шарнирно соединены с поворотной опорой 46. Поворотные опоры 46, в свою очередь, установлены на поперечной балке 47 (см. фиг.1), которая соединяет друг с другом два относящихся к одному закрывающему элементу 4а, 4b рычажных плеча 37. В положении закрывания закрывающих элементов 4а, 4b поршневые штоки 45 вдвинуты (см. фиг.2). За счет выдвижения поршневых штоков 45 рычажные плечи 37 поднимаются, и закрывающие элементы 4а, 4b, соответственно, пальцы 15 перемещаются по круговой траектории в свое положение открывания.
Пальцы 15 выполнены полыми внутри и при работе пропускают поток охлаждающей жидкости. Для обеспечения этого на рычажных плечах 37, соответственно, на поперечных балках 35 фиксирована система 48 трубопроводов для подвода и отвода охлаждающей жидкости.
Для восприятия нагрузки пальцев 15 в положении закрывания многотонным весом имеющегося в шахте 3 стального скрапа имеется поддерживающая опора 49, к которой прилегают свободные концы 17 пальцев 15 своей нижней стороной в положении закрывания. Поддерживающая опора 49 выполнена, например, в виде стержня или перемычки предпочтительно с возможностью перемещения за счет возвратно-поступательного движения сбоку в шахту 3, соответственно, из шахты. Поддерживающая опора 49 опирается, в свою очередь, на базовый каркас 6, например на проходящие поперек поворотной оси 26 горизонтальные распорки 50, и направляется, например, в выполненной в соответствии с поперечным сечением поддерживающей опоры 49 выемке в горизонтальных распорках 50.
Показанные на фигурах примеры выполнения представляют лишь некоторые из возможных вариантов выполнения устройства предварительного нагревания, согласно изобретению, которые понятны для специалистов в данной области техники в свете приведенного описания.