УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ИНДУКЦИОННУЮ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
PLANT FOR LOADING CHARGE MATERIALS IN INDUCTION FURNACE FOR MELTING FERROUS AND NONFERROUS METALS

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к дозированной загрузке шихтовых материалов в индукционные плавильные печи для плавки черных и цветных металлов.
Известен аналог - система загрузки печи для обработки алюминия (источник информации патент США №5032173, МКИ 5 F27B 1/20, C22B 7/00), содержащая, как и в заявленной установке для загрузки шихты в индукционную печь (далее установка для загрузки шихты), платформу и загрузочный узел. В заявленном устройстве платформа в виде виброзагрузочной машины перемещается по рельсам, а роль выталкивателя играет вибромеханизм, который приводит к скольжению шихты по лотку и заполнению ею печи.
Недостатки заключаются в том, что:
- в системе загрузки печи для обработки алюминия нет устройства для взвешивания шихты;
- система громоздкая, сложная в обслуживании и управлении, поэтому имеет низкую надежность.
Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.
Известен аналог - установка для загрузки шихты (источник информации В.И. Врублевский и др. Дозирование литейных материалов. - Киев: Наукова думка, 1973, стр.37-38), содержащая, как и заявленном устройстве, бункер и устройство для загрузки шихты в печь, выполненное в виде ленточного конвейера, состоящего из прорезиненной ленты, огибающей приводной и натяжной барабаны, а также привода.
Недостатки заключаются в том, что:
- в установке для загрузки шихты нет устройства для взвешивания шихты;
- низкая эксплуатационная надежность питателя;
- установка загрузки печи не позволяет хотя бы частично удалять пыль, грязь из шихты во время ее загрузки.
Ввиду указанных выше недостатков установка для загрузки шихты не может обеспечить решение технической задачи.
Ближайшим аналогом (прототипом) является установка для загрузки шихты в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов (источник информации SU 1013722, F27B 14/00, 23.04.83), содержащая, как и в заявленной установке, загрузочный бункер, передвигаемую по рельсовому пути виброзагрузочную машину с устройством для загрузки шихты, загрузочным лотком, вибрационным механизмом.
Недостатки заключаются в том, что:
- в установке для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов нет устройства для взвешивания шихты;
- в установке для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов нет устройства для удаления загрязнений из шихты в процессе ее загрузки в печь.
- в установке для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов нет устройства загрузки шихты в виброзагрузочную машину, оснащенного весами.
Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.
Задачей изобретения является создание надежной, с высокой степенью механизации конструкции установки для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов, имеющей: передвижную виброзагрузочную машину с установленными на ней загрузочным бункером и загрузочным лотком, привод перемещения виброзагрузочной машины по рельсам, вибрационный механизм, который позволяет за счет вибрации скользить шихте по загрузочному лотку и заполнять печь, а также оснащение установки устройством удаления пыли из шихты во время загрузки. Также в конструкции установки для загрузки шихты в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов должно быть предусмотрено устройство загрузки шихты в виброзагрузочную машину, оснащенное весами.
Технический результат - разработанная установка для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов является надежной, с высокой степенью механизации конструкцией, имеющей: передвижную виброзагрузочную машину с установленным на ней загрузочным бункером, находящимся над загрузочным лотком, привод перемещения виброзагрузочной машины по рельсам, вибрационный механизм, устройство удаления пыли из шихты во время загрузки, а также устройство для загрузки шихты в виброзагрузочную машину, оснащенное весами.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в установку для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов, содержащую загрузочный бункер, передвигаемую по рельсовому пути виброзагрузочную машину с устройством для загрузки шихты, загрузочным лотком, вибрационным механизмом, согласно предлагаемому изобретению введено устройство для удаления загрязнений из шихты в процессе ее загрузки в печь, состоящее из решетки с отверстиями, накопительного бункера и короба с ручкой для удаления загрязнений, направляющих и двух фиксаторов, крепящих короб к направляющим, при этом на сварной раме виброзагрузочной машины закреплены опоры для крепления загрузочного лотка с расположенным над ним загрузочным бункером, причем загрузочный лоток имеет заднюю и две боковые стенки и сварен из листовой стали.
Устройство для удаления загрязнений из шихты в процессе ее загрузки в печь размещено в средней части загрузочного лотка и не позволяет загрязнять выплавляемый металл пылью, окалиной, грязью, ржавчиной, при этом уменьшается угар металла и количество образовавшегося при плавке шлака.
Кроме того, загрузочный бункер сварен из листовой стали толщиной 4 мм, на передней части загрузочного бункера установлена вращающаяся в двух подшипниках ось с приваренной к ней заслонкой для ограничения объема загружаемой в загрузочный бункер шихты и слоя шихты, скользящего по загрузочному лотку.
Следует отметить, что вибрационный механизм машины состоит из двух дебалансных центробежных вибраторов, которые закреплены на двух пластинах - кронштейнах, приваренных к боковым стенкам загрузочного лотка, при этом дебалансный центробежный вибратор представляет собой электродвигатель с установленными на концах вала ротора дебалансами, которые, вращаясь с валом ротора, создают центробежную силу, вынуждающую вибрировать загрузочный лоток и при этом перемещать загруженную шихту по лотку в печь.
Существенно отметить, что в состав установки для загрузки шихты в индукционную печь вводится привод перемещения виброзагрузочной машины по рельсам, состоящий: из мотор-редуктора с встроенным тормозом, зубчатой передачи и колесной пары. Привод перемещения виброзагрузочной машины делает установку для загрузки шихты в индукционную печь универсальной. Например, назовем это первым вариантом, - шихту по первому варианту можно загружать в загрузочный бункер с помощью тельфера, оснащенного загрузочной бадьей, подавая виброзагрузочную машину под загрузочную бадью и склиз, перемещающий по рельсовому пути, далее после заполнения загрузочного бункера виброзагрузочной машины шихтой перемещать ее к индукционной печи для загрузки, а по второму (запасному) варианту перемещать виброзагрузочную машину на склад шихты под погрузку с помощью мостового крана, загружать загрузочный бункер виброзагрузочной машины шихтой и доставлять ее к индукционной печи.
Вместе с тем, в состав установки для загрузки шихтовых материалов в индукционную печь для плавки черных и цветных металлов вводится устройство для загрузки шихты в виброзагрузочную машину, которое состоит из пяти бункеров с пневмовибраторами, пластинчатого транспортера, загрузочной бадьи и тельфера с электронными весами, выполненными с возможностью взвешивания шихтовых материалов весом до 3 тонн. Электронные весы позволяют оперативно контролировать по цифровому табло вес компонентов загружаемой шихты (например, стальной лом, чугунный лом и т.д.). На бункерах установлены пневмовибраторы, которые препятствуют зависанию шихты.
Предложенная конструкция установки для загрузки шихты отличается надежностью и высокой степенью механизации.
На представленных шести чертежах изображена установка для загрузки шихты в индукционную печь, а также ее отдельные устройства.
На фиг.1 - Вид в плане установки для загрузки шихты в индукционную печь.
На фиг.2 - Разрез А-А установки для загрузки шихты.
На фиг.3 - Вид в плане виброзагрузочной машины.
На фиг.4 - Вид Б виброзагрузочной машины.
На фиг.5 - Вид В виброзагрузочной машины.
На фиг.6 - Загрузочная бадья.
Как правило, современные промышленные предприятия приобретают для плавки черных и цветных металлов и их сплавов индукционные плавильные комплексы в составе двух индукционных печей. Предлагаемая конструкция установки для загрузки шихты в индукционную печь (далее установка для загрузки шихты) состоит из двух передвижных виброзагрузочных машин и устройства для загрузки шихты в виброзагрузочную машину. Передвижная виброзагрузочная машина 1 имеет сварную раму 2 на четырех колесах 3, перемещающуюся по рельсовому пути 4, на которой закреплены четыре опоры 5, имеющие наверху приваренные фланцы 6 с отверстиями, на которых крепится 16-ю болтами 7, 16-ю гайками 8 и 16-ю пружинными шайбами 9 загрузочный бункер 10, находящийся над загрузочным лотком 11 (фиг.1, 4). Загрузочный бункер 10 сварен из листовой стали толщиной 4 мм и имеет в боковых стенках четыре приваренных кронштейна 12 с фланцами 13, в каждом из которых имеется четыре отверстия для крепления загрузочного бункера на опорах 5. На передней части загрузочного бункера 10 установлена ось 14, вращающаяся в двух подшипниках 15, причем к оси приварена заслонка 16, которая ограничивает объем загружаемой в загрузочный бункер 10 шихты, а также слой шихты, скользящей по загрузочному лотку 11 (фиг.3, 4). С левой стороны оси 14 приварен рычаг 17 (фиг.5). Размеры загрузочного бункера 10: длина - 4550 мм; ширина - 1600 мм; высота - 850 мм. Четыре опоры 5 стальные имеют коробчатую форму и внешние размеры в сечении 100×120 мм.
Следует отметить, что введенный в состав установки для загрузки шихты загрузочный лоток 11, имеющий заднюю и две боковые стенки, сварен из листовой стали, установлен на четырех опорах 18 с 10-ю пружинами 19 на сварной раме 2 виброзагрузочной машины 1 (фиг.3, 4, 5). С обеих сторон загрузочного лотка на его боковых стенках закреплен вибрационный механизм, состоящий: из двух дебалансных центробежных вибраторов 20, которые крепятся 8-ю болтами, 8-ю гайками и 8-ю пружинными шайбами на двух пластинах-кронштейнах 21, приваренных к стенкам загрузочного лотка 11. Дебалансный центробежный вибратор представляет собой электродвигатель с установленными на концах вала ротора дебалансами, которые, вращаясь с валом ротора, создают центробежную силу, вынуждающую вибрировать загрузочный лоток 11, при этом перемещают загруженную шихту по загрузочному лотку 11в индукционную печь 21. В качестве дебалансного центробежного вибратора используется вибратор типа ИВ-105-2.2Э, имеющий следующие характеристики:
- частота колебаний, Гц (кол./мин) - 50(3000),
- мощность, кВт - 2,7,
- номинальное напряжение, В - 380,
- номинальный ток, А - 5,
- максимальная вынуждающая сила, кН - 88,8. На четырех опорах 18 загрузочного лотка 11 закреплены шесть резиновых упоров-амортизаторов 22, также два резиновых упора-амортизатора 22 закреплены в задней части загрузочного бункера 10 (фиг.3, 4).
Кроме того, в установку для загрузки шихты вводится устройство для частичного удаления пыли из шихты в процессе загрузки шихты, смонтированное на загрузочном лотке 11 и состоящее: из решетки 23 с отверстиями, бункера 24, короба 25 с ручкой 26, двух направляющих 27 и двух фиксаторов 28, крепящих короб 25 к направляющим 27. Устройство для частичного удаления пыли из шихты в процессе загрузки размещено в средней части загрузочного лотка и не позволяет загрязнять выплавляемый металл пылью, окалиной, грязью, ржавчиной, так как шихта скользит по загрузочному лотку, а пыль, окалина, ржавчина, грязь проваливаются через отверстия решетки и накапливаются в бункере 24 и коробе 25. При этом уменьшается угар металла и количество образовавшегося при плавке шлака.
Существенно отметить, что в состав установки для загрузки шихты в индукционную печь вводится привод перемещения виброзагрузочной машины по рельсам, состоящий: из мотор-редуктора 29 с встроенным тормозом, зубчатой передачи 30 и колесной пары 31 (фиг.5). Привод перемещения виброзагрузочной машины делает установку для загрузки шихты в печь универсальной. Например, назовем это первым вариантом, - шихту по первому варианту можно загружать в загрузочный бункер 10 с помощью тельфера, оснащенного загрузочной бадьей, подавая виброзагрузочную машину 1 под загрузочную бадью и склиз, перемещающийся по рельсовому пути, далее после заполнения загрузочного бункера 10 виброзагрузочной машины шихтой перемещать ее к печи 21 для загрузки, а по второму (запасному) варианту перемещать виброзагрузочную машину 1 на склад шихты под погрузку с помощью мостового крана 32, загружать загрузочный бункер 10 шихтой и доставлять ее к печи 21. Подвод электроэнергии к приводу виброзагрузочной машины 1 осуществляется с помощью гибкого кабеля 33, который при движении виброзагрузочной машины 1 влево сматывается с барабана 34, а при движении вправо наматывается на него. Для случайного возможного подъема задней пары колес виброзагрузочной машины в процессе загрузки печи 21 предусмотрен противовес 35, который закреплен на сварной раме 2. Сзади и спереди рамы 2 установлены концевые выключатели 36 (фиг.4).
Вместе с тем в состав установки для загрузки шихты вводится устройство для загрузки шихты в виброзагрузочную машину 1, состоящее из пяти бункеров 37, имеющих в нижней части склизы 38, пластинчатого транспортера 39, склиза 40 для загрузки загрузочной бадьи 41, оснащенной весами 42, тельфера 43, склиза 44, перемещающегося по рельсовому пути 45, четырех опор 46 для тельфера 43, а также лестницы 47. На бункерах 37 установлены пневмовибраторы 48, которые препятствуют зависанию шихты, в процессе загрузки шихты в виброзагрузочную машину 1, шихта падает из бункеров 37 на склизы 38 и далее на пластинчатый транспортер 39. При включении привода пластинчатого транспортера 39 шихта подается на склиз 40 и по нему загружается в загрузочную бадью 41. Загрузочная бадья 41 оснащена электронными весами 42, имеющими характеристики, приведенные ниже:
- наибольший предел измерения, кг..........3000;
- наименьший предел измерения, кг............20;
- точность, кг...............................1;
- время стабилизации, сек....................5;
- питание, В...............................9.
Электронные весы 42 имеют пульт дистанционного управления, в них имеется устройство, сигнализирующее о перегрузке. Электронные весы 42 висят на крюке тельфера 43, а на крюк электронных весов подвешивается загрузочная бадья 41. Корпус 49 загрузочной бадьи 41 сварен из листовой стали толщиной 8 мм, имеет днище, состоящее из двух стальных половинок 50, причем каждая половинка 50 днища приварена к двум пластинам (показаны пунктиром), а последние приварены к оси 51, которая вращается в двух кронштейнах 52, приваренных к корпусу 49 загрузочной бадьи 41 (фиг.6). При разгрузки загрузочной бадьи 41 половинки 50 днища расходятся (положение при разгрузке показано пунктирными линиями) и шихта высыпается. Загрузочная бадья 41 имеет сборную стальную подвеску, верхняя часть которой сварена из двух частей в виде «коромысла» 53, в средней части между ними приварена ось 54, которой загрузочная бадья подвешивается к крюку 55 электронных весов 42. К коромыслу 53 крепятся с помощью двух болтов 56 и двух пружинных шайб 57 две тяги 58, внизу тяг закреплены двумя гайками 59 со шплинтами два рычага 60, при этом сборная стальная подвеска может поворачиваться (как показано пунктирными линиями на фиг.6) относительно оси рычага 60 на угол 75 градусов. Такое конструкторское решение делает очень удобной загрузку загрузочной бадьи 41 шихтой. Каждый рычаг 60 имеет на концах приливы и шарнирно соединен с двумя ползунами 61, которые перемещаются в пазах двух направляющих 62. Направляющие 62 имеют «П»-образную форму в сечении, вверху они имеют приваренные пластины, которые также приварены к корпусу 49 загрузочной бадьи 41. Внизу каждый ползун 61 шарнирно соединен с кронштейном 63, который приварен к половинке 50 днища. Кроме того, к корпусу 49 загрузочной бадьи 41 приварены четыре половинки трубы 64, имеющие внизу скошенную поверхность, которые скользят по направляющим шахты при подъеме и опускании загрузочной бадьи. Четыре половинки трубы 64 исключают вращение загрузочной бадьи 41 при подъеме и опускании ее в шахте. Наконец, к корпусу 49 загрузочной бадьи 41 приварены четыре кронштейна 65, которыми будет опираться загрузочная бадья 41 на направляющие в случае обрыва троса у тельфера 43, а также ими же будет опираться на направляющие в процессе разгрузки загрузочной бадьи 41. При загрузке загрузочной бадьи 41 шихтой половинки 50 днища сомкнутые, стальная подвеска находится в верхнем положении, рычаги 60 опираются на пластины, при разгрузке загрузочной бадьи 41 четыре кронштейна 65 опираются на направляющие, шихта под действием собственного веса тянет подвеску с рычагами 60, ползунами 61 и кронштейнами 63 вниз, при этом половинки 50 днища расходятся, шихта под действием собственного веса падает вниз. Итак, загрузочная бадья 41, находясь в шахте 66 для подъема загрузочной бадьи 41, заполняется шихтой и поднимается тельфером 43 на высоту 7,4 метра и транспортируется им к склизу 44. Следует отметить, что склиз 44 имеет заднюю, две боковые стенки и приварен сверху металлоконструкции 67, которая имеет внизу четыре катка 68 и перемещается по рельсовому пути 45. Катки тельфера 43 катятся по двутавру 69, который приварен к четырем перекладинам 70 четырех опор 46. При загрузке шихтой загрузочного бункера 10 виброзагрузочной машины 1 виброзагрузочная машина 1 встает под склиз 44. Загрузочная бадья 41 встает над склизом и опускается на направляющие 71 (направляющие имеют опоры, но, чтобы не затруднять чтение эскиза, они не показаны). Для выполнения погрузочно-разгрузочных работ шихтовщик поднимается по лестнице 47 на обслуживающую площадку 72 и с пульта управляет тельфером 43.
Экспериментальная установка для загрузки шихты проверена в работе на действующем индукционном плавильном комплексе в г. Пензе и показала высокую надежность и минимальные потери дозируемых материалов. Габаритные размеры виброзагрузочной машины: длина - 5800 мм; ширина - 1800 мм; высота - 2700 мм.
Работа установки для загрузки шихты происходит следующим образом. Шихтовщик в соответствии с расчетом шихты подает из бункеров 37 шихту по склизу 38 на пластинчатый транспортер 39. Пластинчатым транспортером 39 шихта подается на склиз 40 и ссыпается в загрузочную бадью 41, которая находится в шахте 66 для подъема загрузочной бадьи 41. Загрузочная бадья 41, находясь в шахте 66 для подъема загрузочной бадьи, заполняется шихтой, взвешивается, после чего шихтовщик поднимается по лестнице 47 на обслуживающую площадку 72 и тельфером 43 поднимает загрузочную бадью 41 на высоту 7400 мм, далее транспортирует ее к склизу 44, перемещающемуся по рельсовому пути 45, расположенному на обслуживающей площадке индукционных печей. Под склиз 44 плавильщиком подается виброзагрузочная машина 1, шихтовщик опускает загрузочную бадью 41 на направляющие 71, при этом кронштейны 65 опираются на направляющие 71, шихта под действием собственного веса тянет подвеску с рычагами 60, ползунами 61 и кронштейнами 63 вниз, при этом половинки 50 днища расходятся, шихта ссыпается на склиз 44, далее попадает в загрузочный бункер 10 виброзагрузочной мащины 1. Плавильщик включает привод виброзагрузочной машины 1 и она перемещается по рельсовому пути 4 к индукционной плавильной печи 21 до момента срабатывания концевого выключателя 36 (в конце рельсового пути 4 имеется упор). Плавильщик включает вибрационный механизм, шихта, за счет вибрации, скользит по загрузочному лотку 11 и заполняет тигель индукционной печи 21. Включается печь, плавится металл. При большой емкости печи загружают по мере расплавления несколько порций. После расплавления металла в приямок 73 устанавливается ковш, с пульта 74 включается механизм наклона печи, печь наклоняется и металл из тигля сливается в ковш, а затем возвращается в вертикальное положение. Далее процесс повторяется.
Предложенная конструкция установки для загрузки шихты является надежной, отличается высокой степенью механизации, позволяет частично удалять пыль из шихты в процессе ее загрузки, при этом уменьшается количество образующегося при плавке шлака и увеличивается выход годного литья.