СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУСТОРОННЕГО СОЕДИНЕНИЯ ЗАЩИТНОЙ ТРУБЫ РАЗЛИВОЧНОГО КОВША СО СТАКАНОМ-КОЛЛЕКТОРОМ, САМОПОДДЕРЖИВАЮЩАЯСЯ ЗАЩИТНАЯ ТРУБА РАЗЛИВОЧНОГО КОВША, ИХ УЗЕЛ И СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ЗАЩИТНОЙ ТРУБЫ РАЗЛИВОЧНОГО КОВША СО СТАКАНОМ-КОЛЛЕКТОРОМ
COUPLING DEVICE FOR REVERSIBLY COUPLING A LADLE SHROUD TO COLLECTOR NOZZLE, SELF-SUPPORTED LADLE SHROUD, KIT THEREOF AND METHOD FOR COUPLING LADLE SHROUD TO COLLECTOR NOZZLE

Область техники
Настоящее изобретение относится к стаканам, которые представляют собой защитные трубы, соединяемым с разливочным ковшом в установке для разливки металла для защиты расплавленного металла, вытекающего из разливочного ковша в промежуточный ковш, от контакта с воздухом. Такие стаканы обычно называют защитными трубами разливочных ковшей. В частности, настоящее изобретение относится к соединительному устройству для удержания защитной трубы разливочного ковша в положении разливки относительно стакана-коллектора, выступающего из донной части разливочного ковша, без каких-либо внешних средств. Настоящее изобретение также относится к защитной трубе разливочного ковша, предназначенной для использования с таким соединительным устройством, и к установке для разливки металла, содержащей как защитную трубу разливочного ковша, так и соединительное устройство.
Уровень техники
Во время процессов металлообработки расплав металла перемещается из одного металлургического сосуда в другой, в изложницу или в приспособление. Например, как показано на фиг. 1, разливочный ковш (11) наполняют расплавом металла из печи (не показана) и перемещают в промежуточный ковш (10) через защитную трубу (111) разливочного ковша, проходящую от разливочного ковша во внутреннее пространство промежуточного ковша для защиты расплавленного металла от контакта с воздухом. Затем расплав металла можно отливать с помощью разливочного стакана (101) из промежуточного ковша в изложницу (100) для формирования слябов, сортовых заготовок, балочных заготовок или слитков. Поток расплава металла вытекает из металлургического сосуда под действием силы тяжести через систему (101, 111) стаканов, размещенную в днище указанного сосуда.
В частности, во внутренней поверхности донной части разливочного ковша (11) выполнен внутренний стакан (113). Указанный внутренний стакан выровнен по оси со стаканом-коллектором (112), выступающим из наружной поверхности указанной донной части, и отделен от него затвором (114), как правило, шиберным (линейным или поворотным) затвором, что позволяет вводить внутренний стакан в сообщение по текучей среде со стаканом-коллектором и выводить его из него для запуска или останова разливки металла соответственно. Для защиты расплавленного металла от окисления при его переливе из разливочного ковша в промежуточный ковш (10) между стаканом-коллектором и верхней поверхностью расплавленного металла, содержащегося в промежуточном ковше, установлена защитная труба (111) разливочного ковша, проникающая глубоко в промежуточный ковш. Защитная труба разливочного ковша представляет собой просто длинную трубу с центральным каналом, впускное отверстие которого подходит для вставки с плотной посадкой наружной поверхности стакана-коллектора в конфигурации разливки, причем между наружной поверхностью стакана-коллектора (112) и внутренней поверхностью впускного отверстия канала защитной трубы (111) разливочного ковша образовано уплотнение.
На практике разливочный ковш переводят в его положение разливки над промежуточным ковшом или изложницей из печи, где он был наполнен новой порцией расплавленного металла, при этом затвор (114) находится в закрытой конфигурации. Разливочный ковш во время своих перемещений от печи в положение разливки и обратно не соединен с какой-либо защитной трубой разливочного ковша, так как последняя имеет слишком большую длину и выступает слишком далеко, что небезопасно для перемещения в разные стороны по сталелитейному цеху. Когда разливочный ковш находится в своем положении разливки, робот (20) или другое приспособление для манипуляции переводит защитную трубу (111) разливочного ковша в конфигурацию разливки, при которой стакан-коллектор (112) вставлен с плотной посадкой во впускное отверстие канала защитной трубы разливочного ковша (см. Фиг. 1 и 2). В традиционных установках для разливки во время всего процесса разливки порции расплавленного металла, содержащейся в разливочном ковше, робот (20) также удерживает защитную трубу разливочного ковша в ее конфигурации разливки. После опорожнения разливочного ковша затвор закрывается, а робот отводит защитную трубу разливочного ковша от стакана-коллектора, что позволяет удалить пустой разливочный ковш (11) и заменить его на другой разливочный ковш, наполненный новой порцией расплавленного металла. Робот (20) повторяет вышеописанные операции с новым разливочным ковшом.
В случае неправильной работы затвора могут возникнуть аварийные ситуации, в которых требуется быстрое удаление разливочного ковша из его положения разливки и опорожнение содержащегося в нем расплавленного металла в соответствующую аварийную зону приема отходов. Если защитная труба разливочного ковша соединена со стаканом-коллектором разливочного ковша, а робот при этом крепко зажимает защитную трубу разливочного ковша в ее конфигурации разливки, то в случае аварийного удаления разливочного ковша с ним будут перемещаться как защитная труба разливочного ковша, так и робот, что приведет к серьезным повреждениям установки. Действительно, робота нельзя отводить слишком далеко, и разливочный ковш может застрять на полпути, в результате чего может произойти разлив расплавленного металла в неподходящей зоне цеха, что приведет к серьезным последствиям и возникновению опасности.
Для предотвращения таких происшествий в уровне техники предложены защитные трубы разливочных ковшей, содержащие средства для их удержания в конфигурации разливки без необходимости использования робота. Таким образом, быстрое удаление разливочного ковша непременно приведет к поломке защитной трубы разливочного ковша, однако при его аварийном удалении с ним не будет отводиться громоздкий (и дорогостоящий) робот, и разливочный ковш не застрянет.
Например, в JP09-2011657 предложен стакан, имеющий соединительные средства, включающие в себя штыковой замок, требующий вращение стакана вокруг его продольной оси для его блокировки в его конфигурации разливки. Такое вращение может становиться очень затруднительным, когда малейшее количество расплава металла протекает в механизм штыкового замка и зазубривает его при застывании. Альтернативно, в JJP09-1008825 предложен стакан, содержащий на каждой его стороне два длинных штифта, подходящих для удержания в конфигурации разливки с помощью подвижной скобы, содержащей комплементарные пазы для приема указанных штифтов. Для функционирования этого механизма требуется много пространства с одной стороны разливочного ковша и необходима отличная координация действий по загрузке стаканов в виде защитной трубы разливочного ковша на пазы скоб и наклону последних для перевода в конфигурацию зажатия.
В уровне техники, безусловно, существует потребность в защитных трубах разливочных ковшей, которые могут самостоятельно удерживаться в их конфигурации разливки без помощи робота или любого другого внешнего вспомогательного средства, которые просты и конкурентоспособны в финансовом отношении, требуют минимальной координации действий и подвижные части которых находятся достаточно далеко от места взаимодействия между впускным отверстием канала защитной трубы разливочного ковша и наружной поверхностью стакана-коллектора для предотвращения его зазубривания застывшим металлом. Эти и другие преимущества настоящего изобретения представлены в нижеследующих разделах.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение определено в приложенных независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения. В частности, настоящее изобретение относится к соединительному устройству для двустороннего соединения впускного отверстия защитной трубы разливочного ковша со стаканом-коллектором, закрепленным снаружи донной части разливочного ковша в установке для разливки металла, причем указанное соединительное устройство содержит:
(a) шарнирную раму, имеющую центральное отверстие, перпендикулярное продольной оси Х1, которая проходит через середину указанного отверстия, и подходящую для приема защитной трубы разливочного ковша;
(b) средства присоединения защитной трубы для присоединения указанной шарнирной рамы к защитной трубе разливочного ковша, вставленной в указанное центральное отверстие;
(c) по меньшей мере первый и второй удлиненные фиксаторы, содержащие дистальный конец и проксимальный конец, и причем каждый из указанного по меньшей мере первого и второго фиксаторов:
- установлен с возможностью поворота на шарнире на уровне, который ближе к дистальному концу, чем к проксимальному концу фиксатора, причем указанный шарнир размещен на шарнирной раме таким образом, что фиксатор может поворачиваться из положения фиксации в нерабочее положение,
- соединен с упругими средствами, естественным образом смещенными для перевода указанного фиксатора в его положение фиксации,
- имеет улавливающие средства, размещенные ближе к проксимальному концу, чем к дистальному концу фиксатора, причем указанные улавливающие средства предпочтительно представляют собой или отверстие в фиксаторе, или выступ, проходящий поперечно относительно фиксатора таким образом, что поворот любого из указанного по меньшей мере первого и второго фиксаторов вокруг своего соответствующего шарнира из своего соответствующего нерабочего положения в свое соответствующее положение фиксации уменьшает расстояние, отделяющее его улавливающие средства от середины центрального отверстия.
Предпочтительно, чтобы каждый шарнир позволяет соответствующему фиксатору поворачиваться в пределах плоскости, включающей в себя указанную продольную ось Х1, и вокруг оси шарнира, перпендикулярной продольной оси Х1. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения каждый шарнир может быть размещен смежно с дистальным концом или на дистальном конце соответствующего фиксатора, причем каждый фиксатор вступает во взаимодействие с пазом, имеющим такую геометрическую форму, что смещение указанного паза относительно указанного шарнира вдоль направления, параллельного продольной оси Х1, перемещает указанный фиксатор между его нерабочим положением и положением фиксации. Предпочтительно, чтобы все пазы, в которых соответствующие фиксаторы находятся во взаимодействии, расположены на пазовой раме, выполненной с возможностью перемещения вдоль продольной оси Х1 между первым положением и вторым положением, причем расстояние между пазовой рамой (34s) и шарнирной рамой (34h) больше в первом положении, чем во втором положении, упругие средства смещены и установлены таким образом, чтобы пазовая рама переводилась в свое положение, соответствующее положению фиксации фиксаторов. Предпочтительно, положение фиксации фиксаторов соответствует первому положению пазовой рамы.
Во втором варианте осуществления настоящего изобретения каждый шарнир размещен между проксимальным концом и дистальным концом соответствующего фиксатора таким образом, что указанный фиксатор может поворачиваться возвратно-поступательным образом из своего положения фиксации в свое нерабочее положение при приложении к его дистальному концу усилия, перпендикулярного обеим из оси шарнира и продольной оси Х1, в направлении последней.
Для прочного присоединения защитной трубы разливочного ковша к разливочному ковшу требуется по меньшей мере два фиксатора. Однако понятно, что соединительное устройство в соответствии с настоящим изобретением может иметь более двух фиксаторов. Например, соединительное устройство может содержать два, три или четыре фиксатора, равномерно распределенных по периметру шарнирной рамы.
Настоящее изобретение также относится к защитной трубе разливочного ковша, подходящей для соединения с соединительным устройством, как определено выше. Защитная труба разливочного ковша в соответствии с настоящим изобретением содержит:
(a) впускную часть, размещенную на входном конце стакана и содержащую:
i) входную поверхность, перпендикулярную продольной оси Х1 и ограничивающую входной периметр, причем указанная входная поверхность имеет впускное отверстие, подходящее для плотной посадки стакана-коллектора, соединенного с разливочным ковшом; и
ii) периферийную стенку, окружающую указанный входной периметр и проходящую вдоль указанной продольной оси Х1, причем указанная периферийная стенка по меньшей мере частично футерована металлическим кожухом,
(b) трубчатую часть, проходящую вдоль указанной продольной оси Х1 от указанной впускной части до выходного конца, противоположного входному концу, и туда, где размещено выпускное отверстие,
(c) канал, проходящий параллельно продольной оси Х1 от указанного впускного отверстия до указанного выпускного отверстия, и отличается тем, что она дополнительно содержит средства присоединения устройства для соединения с средствами присоединения защитной трубы соединительного устройства, как определено выше, причем указанные средства присоединения устройства выполнены в форме по меньшей мере первой и второй отдельных выступающих частей, являющихся частью металлического кожуха и равномерно распределенных по периметру периферийной стенки, причем каждая из указанных по меньшей мере первой и второй выступающих частей имеет ширину W в направлении, проходящем по касательной к периферийной стенке и перпендикулярном продольной оси Х1, и глубину d в радиальном направлении, перпендикулярном направлению ширины W и продольной оси Х1, таким образом, что d/W<1, и ограничивает входной край, обращенный в направлении входного конца защитной трубы разливочного ковша, и выходной край, обращенный в направлении выходного конца защитной трубы разливочного ковша, при этом выходной край изогнут так, что его вершина обращена к выходному концу защитной трубы разливочного ковша и размещена по существу посередине отрезка ширины W выступающей части. Выходной край предпочтительно имеет форму шеврона или дуги окружности.
В настоящем тексте термины «входной» и «выходной» определены по отношению к направлению потока расплавленного металла, когда защитная труба разливочного ковша находится в конфигурации разливки со стаканом-коллектором, а затвор открыт.
Настоящее изобретение также относится к узлу частей, содержащему соединительное устройство и защитную трубу разливочного ковша, как определено выше, причем средства присоединения защитной трубы соединительного устройства содержат по меньшей мере первый и второй криволинейные входные края, размещенные внутри центрального отверстия соединительного устройства, обращенные к входному отверстию и расположенные таким образом и имеющие такую геометрическую форму, что при вставке впускной части защитной трубы разливочного ковша в центральное отверстие соединительного устройства криволинейные выходные края выступающих частей защитной трубы разливочного ковша могут опираться в стыковочном сопряжении на криволинейные входные края средств присоединения защитной трубы соединительного устройства. В предпочтительном варианте осуществления приведение криволинейных выходных краев выступающих частей защитной трубы разливочного ковша в стыковочное сопряжение на криволинейных входных краях средств присоединения защитной трубы соединительного устройства может быть достигнуто путем вставки защитной трубы разливочного ковша в центральное отверстие соединительного устройства и перемещения последнего вдоль продольной оси в направлении выпускного отверстия до предварительно заданного положения, в котором соединительное устройство вращается вокруг продольной оси до тех пор, пока криволинейные выходные края выступающих частей защитной трубы разливочного ковша не окажутся напротив криволинейных входных краев средств присоединения защитной трубы соединительного устройства и не смогут опираться на них.
Если соединительное устройство содержит шарнирную раму и пазовую раму, как определено выше, то предпочтительно, чтобы криволинейные входные края средств присоединения защитной трубы были выполнены на шарнирной раме и чтобы пазовая рама содержала выходные края, противоположные криволинейным входным краям шарнирной рамы и соответствующие геометрической форме входных краев выступающих частей защитной трубы разливочного ковша таким образом, что:
(a) предварительно заданное положение, до которого необходимо переместить соединительное устройство вдоль продольной оси, соответствует положению, в котором выступающие части защитной трубы разливочного ковша находятся на уровне, расположенном между криволинейными входными краями шарнирной рамы и выходными краями пазовой рамы, когда последняя находится в своем первом положении относительно шарнирной рамы (т.е. удалена от нее), позволяя, таким образом, вращать соединительное устройство вокруг продольной оси Х1 до тех пор, пока выступающие части защитной трубы разливочного ковша не будут размещены между выходными краями пазовой рамы и криволинейными входными краями шарнирной рамы, и
(b) когда пазовая рама (34s) находится в своем втором положении относительно шарнирной рамы (т.е. близко к ней), выступающие части (55b) защитной трубы разливочного ковша зажаты между входными краями шарнирной рамы и выходными краями пазовой рамы.
Узел частей также предпочтительно содержит стакан-коллектор, содержащий канал, проходящий от впускного отверстия на одном конце стакана-коллектора, и отверстие на противоположном выпускном конце, причем указанный выпускной конец подходит для вставки с плотной посадкой во впускное отверстие защитной трубы разливочного ковша в конфигурации разливки, в результате чего формируется непрерывный канал для разливки, проходящий вдоль продольной оси Х1 от впускного отверстия стакана-коллектора до выпускного отверстия защитной трубы разливочного ковша. Стакан-коллектор соединен с разливочным ковшом через затворную раму, причем указанная затворная рама содержит по меньшей мере первое и второе фиксирующие средства, соответствующие улавливающим средствам указанного по меньшей мере первого и второго фиксаторов, и расположен так, что когда впускное отверстие защитной трубы разливочного ковша вставлено поверх стакана-коллектора в указанной конфигурации разливки,
- фиксирующие средства не блокируют улавливающие средства фиксаторов, когда фиксаторы находятся в своем нерабочем положении, таким образом, что защитную трубу разливочного ковша можно свободно переместить от стакана-коллектора вдоль продольной оси, и
- улавливающие средства указанного по меньшей мере первого и второго фиксаторов находятся во взаимодействии в двустороннем соединении с соответствующими фиксирующими средствами, когда они находятся в своих положениях фиксации, в результате чего защитная труба разливочного ковша двусторонним образом соединена со стаканом-коллектором разливочного ковша.
В одном варианте осуществления улавливающие средства фиксаторов содержат отверстие, а фиксирующие средства затворной рамы содержат выступ, подходящий для двустороннего взаимодействия в отверстии при повороте соответствующего фиксатора из его нерабочего положения в его положение фиксации. Наоборот, во втором варианте осуществления улавливающие средства фиксаторов содержат выступ, проходящий поперечно относительно фиксатора, а фиксирующие средства затворной рамы содержат углубление или отверстие, подходящее для двустороннего приема выступа при повороте соответствующего фиксатора из его нерабочего положения в его положение фиксации.
Узел частей настоящего изобретения может также содержать робота, подходящего для:
(а) захвата, введения во взаимодействие и фиксации центрального отверстия соединительного устройства поверх впускной части защитной трубы разливочного ковша для формирования узла защитной трубы разливочного ковша;
(b) перемещения фиксаторов из их положения фиксации в их нерабочее положение и их удержания в таком нерабочем положении;
(c) вставки впускного отверстия узла защитной трубы разливочного ковша поверх стакана-коллектора в конфигурации разливки таким образом, что канал защитной трубы разливочного ковша выровнен по оси с каналом стакана-коллектора;
(d) обеспечения возврата фиксаторов из их нерабочего положения в их положение фиксации, в результате чего происходит взаимодействие улавливающих средств каждого фиксатора в соответствующих фиксирующих средствах для соединения защитной трубы разливочного ковша со стаканом-коллектором;
(e) высвобождения защитной трубы разливочного ковша из захвата.
Робот предпочтительно содержит средства для перемещения фиксаторов из их положения фиксации в их нерабочее положение, которые выбирают из поворачиваемого пальца или поршня с гидравлическим приводом для приложения большего усилия, чем усилие естественного смещения упругих средств, в направлении, противоположном естественному смещению упругих средств.
Настоящее изобретение также относится к способу двустороннего соединения защитной трубы разливочного ковша со стаканом-коллектором разливочного ковша, причем указанный способ включает в себя обеспечение узла частей, как определено выше, содержащего как стакан-коллектор, так и робота, и выполнение с помощью робота следующих этапов:
(a) захвата, введения во взаимодействие и фиксации центрального отверстия соединительного устройства, как определено выше, поверх впускной части защитной трубы разливочного ковша, как определено выше, для формирования узла защитной трубы разливочного ковша;
(b) перемещения фиксаторов соединительного устройства из их положения фиксации в их нерабочее положение и их удержания в таком нерабочем положении;
(c) вставки впускного отверстия узла защитной трубы разливочного ковша поверх стакана-коллектора в конфигурации разливки таким образом, что канал защитной трубы разливочного ковша выровнен по оси с каналом стакана-коллектора;
(d) обеспечения возврата фиксаторов из их нерабочего положения в их положение фиксации, в результате чего происходит взаимодействие улавливающих средств каждого фиксатора в соответствующих фиксирующих средствах для соединения защитной трубы разливочного ковша со стаканом-коллектором;
(e) высвобождения защитной трубы разливочного ковша из захвата.
Робот в настоящем способе предпочтительно подходит для выполнения следующих этапов:
(a) захвата защитной трубы разливочного ковша, соединенной со стаканом-коллектором;
(b) перемещения фиксаторов (32) из их положения фиксации в их нерабочее положение и их удержания в таком положении для выведения из взаимодействия улавливающих средств (33, 33а) каждого фиксатора от соответствующих фиксирующих средств (31, 31а);
(c) отведения защитной трубы разливочного ковша от стакана-коллектора.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания сути настоящего изобретения даны ссылки на следующее подробное описание в сочетании с сопроводительными чертежами.
На Фиг. 1 представлен общий вид установки для разливки.
На Фиг. 2 представлена защитная труба разливочного ковша, соединенная и удерживаемая в конфигурации разливки посредством робота, в соответствии с предшествующим уровнем техники.
На Фиг. 3 представлен первый вариант осуществления защитной трубы разливочного ковша с соединительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 4 представлен второй вариант осуществления защитной трубы разливочного ковша с соединительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 5 представлен третий вариант осуществления защитной трубы разливочного ковша с соединительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 6 представлен четвертый вариант осуществления защитной трубы разливочного ковша с соединительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 7 представлен пятый вариант осуществления защитной трубы разливочного ковша с соединительным устройством в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 8 представлены средства для приведения в действие фиксаторов соединительного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления.
На Фиг. 9 представлены средства для приведения в действие фиксаторов соединительного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления.
На Фиг. 10 представлены средства для приведения в действие фиксаторов соединительного устройства в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
На Фиг. 11 представлен вид в перспективе стакана и соединительного устройства в соответствии с настоящим изобретением: (а) отдельно и (b) прикрепленные друг к другу.
На Фиг. 12 представлена последовательность операций по присоединению защитной трубы разливочного ковша с соединительным устройством в соответствии с настоящим изобретением к стакану-коллектору разливочного ковша.
На Фиг. 13 представлено уменьшение расстояния между улавливающими средствами и серединой центрального отверстия, когда фиксаторы переводятся из их соответствующего нерабочего положения в их положение фиксации.
На Фиг. 14 представлены два варианта осуществления защитной трубы разливочного ковша в соответствии с настоящим изобретением, а также варианты осуществления средств присоединения устройства.
На Фиг. 15 представлен вариант осуществления того, как соединять соединительное устройство с защитной трубой разливочного ковша путем вращения.
Осуществление изобретения
Как показано на Фиг. 3-13, суть настоящего изобретения заключается в соединительном устройстве (34), которое можно легко прикрепить к новой защитной трубе (111) разливочного ковша, хранящейся в подающем держателе (см. Фиг. 11 и 12(a)). Указанное соединительное устройство содержит улавливающие средства (33, 33а), подходящие для двустороннего взаимодействия фиксирующих средств (31, 31а), расположенных в затворной раме, соединяющей стакан-коллектор с разливочным ковшом. Введение во взаимодействие улавливающих средств (33, 33а) в фиксирующих средствах (31, 31а) возможно только тогда, когда защитная труба разливочного ковша находится в конфигурации разливки, при которой выпускное отверстие стакана-коллектора (112) герметично заключено в оболочку на впускном отверстии защитной трубы разливочного ковша, (см. Фиг. 12(d) и (е)). Перед подробным описанием соединительного устройства (34) рассмотрены защитная труба (111) разливочного ковша и разливочный ковш (11).
Как показано на Фиг. 1 и 12, разливочный ковш (11) представляет собой большой сосуд, содержащий донную часть с выпускным отверстием, который оснащен внутренним стаканом (113), размещенным внутри разливочного ковша и частично встроенным в футеровку из огнеупорного материала (12) во внутреннем пространстве разливочного ковша. К наружной стороне выпускного отверстия посредством затворной рамы прикреплен стакан-коллектор (112). Затворная рама содержит зафиксированную пластину, находящуюся в герметичном контакте с внутренним стаканом и содержащую канал, формирующий с впускным стаканом непрерывный сквозной канал. Затворная рама содержит вторую, скользящую, пластину (114), находящуюся в герметичном контакте со стаканом-коллектором и содержащую канал, формирующий со стаканом-коллектором непрерывный сквозной канал. Вторая, скользящая, пластина (114) выполнена с возможностью скользящего перемещения относительно первой, зафиксированной, пластины так, чтобы открывать или перекрывать сквозной канал, сформированный скользящей пластиной и стаканом-коллектором, и сквозной канал, сформированный зафиксированной пластиной и внутренним стаканом, таким образом позволяя осуществлять управление расходом металла, протекающего через внутренний стакан и стакан-коллектор (112) (см. Фиг. 12(e) и (f)). Как указано во вступительной части, стакан-коллектор имеет короткую трубчатую часть, а защитная труба (111) разливочного ковша имеет более длинную трубчатую часть и должна быть герметично вставлена поверх стакана-коллектора для защиты жидкого металла от любого контакта с воздухом между разливочным ковшом и промежуточным ковшом (10).
Защитная труба (111) разливочного ковша в соответствии с настоящим изобретением показана на Фиг. 11 и 14. Она достаточно похожа на защитные трубы разливочных ковшей известного уровня техники в том, что содержит:
(a) впускную часть, размещенную на входном конце стакана и содержащую:
i) входную поверхность, перпендикулярную продольной оси Х1 и ограничивающую входной периметр, причем указанная входная поверхность имеет впускное отверстие (115а), подходящее для плотной посадки стакана-коллектора (112), соединенного с разливочным ковшом (11); и
ii) периферийную стенку, окружающую указанный входной периметр и проходящую вдоль указанной продольной оси Х1, причем указанная периферийная стенка по меньшей мере частично футерована металлическим кожухом (111m),
(b) трубчатую часть, проходящую вдоль указанной продольной оси Х1 от указанной впускной части до выходного конца, противоположного входному концу, и туда, где размещено выпускное отверстие (115b),
(c) канал (115), проходящий параллельно продольной оси Х1 от указанного впускного отверстия (115а) до указанного выпускного отверстия (115b).
Следует отметить, что ее отличие от защитных труб разливочных ковшей известного уровня техники состоит в том, что она дополнительно содержит средства (55b) присоединения устройства для соединения с средствами (55а) присоединения защитной трубы соединительного устройства таким образом, как более подробно описано ниже. Указанные средства для присоединения устройства выполнены в форме по меньшей мере первой и второй отдельных выступающих частей (55b), являющихся частью металлического кожуха (111m) и равномерно распределенных по периметру периферийной стенки (см. Фиг. 14(a) и (b)). Каждая из указанных по меньшей мере первой и второй выступающих частей имеет ширину W в направлении, проходящем по касательной к периферийной стенке и перпендикулярном продольной оси Х1, и глубину d в радиальном направлении, перпендикулярном направлению ширины W и продольной оси Х1, так, что d/W<1, и ограничивает входной край (55u), обращенный в направлении входного конца защитной трубы разливочного ковша, и выходной край (55d), обращенный в направлении выходного конца защитной трубы разливочного ковша, причем выходной край изогнут так, что его вершина (55арх) обращена к выходному концу защитной трубы разливочного ковша и размещена по существу посередине отрезка ширины выступающей части. Выходной край (55d) может иметь форму шеврона или дуги окружности, как показано на Фиг. 14(c) и (d).
Как показано на Фиг. 3-10 и 14(d), предпочтительно, чтобы периферийная стенка защитной трубы разливочного ковша содержала углубление (56d) в форме усеченного конуса, часть с малым диаметром которого ориентирована к выходному концу защитной трубы разливочного ковша, формируя, таким образом, перевернутый откос.
Соединительное устройство (34) содержит шарнирную раму (34h), имеющую центральное отверстие, перпендикулярное продольной оси Х1, проходящей через середину указанного отверстия. Это отверстие должно подходить для приема защитной трубы разливочного ковша, как определено выше. Соединительное устройство (34) может быть прикреплено к защитной трубе (111) разливочного ковша посредством средств (55а) присоединения защитной трубы, подходящих для взаимодействия с средствами (55b) присоединения устройства, расположенными на указанной защитной трубе разливочного ковша. Например, средства (55а) присоединения защитной трубы соединительного устройства могут быть прикреплены к средствам (55b) присоединения устройства защитной трубы разливочного ковша путем вращения одного из них относительно другого. На Фиг. 15 представлен пример, который будет более подробно описан ниже. Этот вариант осуществления может также включать в себя, например, средства присоединения типа штыкового замка, которые могут иметь преимущества для некоторых вариантов осуществления настоящей заявки.
Для двустороннего соединения защитной трубы (111) разливочного ковша (с прикрепленным к ней соединительным устройством (34)) с фиксирующими средствами (31, 31а), соединенными с разливочным ковшом посредством затворной рамы, которая представляет собой раму, удерживающую стакан-коллектор и заключающую в себе затворный механизм, требуются по меньшей мере два улавливающих средства (33, 33а). Затворные механизмы - шиберный затвор или поворотный затвор - хорошо известны на данном уровне техники, поэтому нет необходимости в их подробном описании в настоящем документе. Они предназначены для управления расходом жидкого металла, вытекающего из разливочного ковша, путем скользящего перемещения двух пластин, имеющих канал, в результате чего каналы каждой пластины открываются или перекрываются относительно друг друга. На Фиг. 12 представлено схематическое изображение примера шиберного затвора (114), причем на этапах (а)-(е) в процессе соединения защитной трубы разливочного ковша со стаканом-коллектором затвор закрыт, а на стадии (f), когда защитная труба разливочного ковша зафиксирована в ее конфигурации разливки, затвор открыт. Каждое улавливающее средство (33, 33а) имеется на по меньшей мере первом и втором удлиненных фиксаторах (32), содержащих дистальный конец и проксимальный конец. Каждый фиксатор (32) установлен на шарнире (36) с возможностью поворота. Шарнир (36) установлен на шарнирной раме (34h) и соединен с соответствующим фиксатором на уровне, который ближе к его дистальному концу, чем к его проксимальному концу, а улавливающие средства (33, 33а) размещены ближе к проксимальному концу, чем к дистальному концу фиксатора. Каждый фиксатор выполнен с возможностью поворота вокруг соответствующего шарнира из положения фиксации в нерабочее положение. Каждый фиксатор непосредственно или опосредованно соединен с упругими средствами (35), естественным образом смещенными для перевода указанного фиксатора в его положение фиксации. Упругие средства могут представлять собой любой тип пружины, такой как винтовая пружина, торсионная пружина, листовая пружина, спиральная пружина и т.п., если она может развивать достаточное пружинное усилие для многократного перевода фиксаторов в их положение фиксации при выводе из указанного положения. Пружинное усилие, развиваемое упругими средствами, должно быть меньше усилия, которое можно приложить к соединительному устройству, например, с помощью робота (20, 21), для вывода фиксаторов из их положения фиксации в их нерабочее положение. Один конец упругих средств может быть соединен непосредственно с фиксаторами (32), а другой конец прикреплен к шарнирной раме (34h), как, например, показано на Фиг. 6, 7 и 10. Альтернативно, упругие средства могут быть соединены с фиксаторами опосредованно, при этом все равно естественным образом переводя их в их положение фиксации, например, посредством прикрепления одного конца к шарнирной раме (34h), а другого конца - к конструкции, взаимодействующей с фиксаторами, как показано на Фиг. 3-5, 8, 9, 12, где указанная конструкция представляет собой пазовую раму (34s), взаимодействие которой с фиксаторами подробнее описано ниже.
idle
fix
idle
fix
idle
Фиксаторы (32) установлены с возможностью поворота на шарнирной раме так, что поворот любого из по меньшей мере первого и второго фиксаторов (32) вокруг их соответствующих шарниров (36) из их соответствующего нерабочего положения в их соответствующее положение фиксации уменьшает расстояние, разделяющее их улавливающие средства (33, 33а) и середину центрального отверстия соединительного устройства. На Фиг. 13 сравнивается расстояние между центральным отверстием и улавливающими средствами фиксаторов (32) в нерабочем положении d (пунктирные линии) и в положении фиксации d (сплошная линия) для двух вариантов осуществления, в которых оси шарниров (36а) (показаны комбинированной линией) являются (а) перпендикулярными и (b) параллельными радиусу, проходящему от центра указанной оси до середины центрального отверстия (и канала (115) защитной трубы разливочного ковша при его присоединении к соединительному устройству). Можно видеть, что при повороте из соответствующего нерабочего положения фиксаторов (32) в их соответствующее положение фиксации расстояние от двух улавливающих средств до середины центрального отверстия уменьшается с расстояния d до расстояния d<d.
Улавливающие средства, которые размещены ближе к проксимальному концу каждого фиксатора, могут иметь разные геометрические формы. В частности, они могут иметь форму отверстия (33), которое при повороте из нерабочего положения в положение фиксации подходит для двустороннего взаимодействия соответствующего выступа или крюка (31), формируя фиксирующие средства затворной рамы, которые удерживают механизм затвора разливочного ковша и стакан-коллектор. Этот вариант осуществления схематически представлен на Фиг. 3, 4, 6, 7, 12 и 13, а также на виде в перспективе на Фиг. 11. Альтернативно, улавливающие средства могут иметь форму выступа или крюка (33а), который при повороте каждого фиксатора из его нерабочего положения в его положение фиксации подходит для двустороннего взаимодействия в отверстии, формируя фиксирующие средства (31а) затворной рамы. Данный вариант осуществления схематически представлен на Фиг. 5.
В предпочтительном варианте осуществления ось (36а) шарнира каждого фиксатора по существу перпендикулярна радиусу, проходящему от середины оси (36а) к середине впускного отверстия (115а), когда соединительное устройство (34) прикреплено к защитной трубе (111) разливочного ковша. Такая геометрия позволяет поворачивать каждый фиксатор (32) в пределах плоскости, определяемой продольной осью Х1 и указанным радиусом. Например, на Фиг. 13(a) показан такой вариант осуществления, позволяющий осуществлять поворот, который можно определить как «радиальный» или «сходящийся» поворот. Альтернативно, ось (36а) каждого фиксатора (32) может быть параллельна радиусу, проходящему от середины оси (36а) к середине впускного отверстия (115а), когда соединительное устройство (34) прикреплено к защитной трубе (111) разливочного ковша. Такая геометрия, показанная на Фиг. 7 и 13(b), позволяет осуществить поворот, который можно определить как поворот «по касательной». Однако сходящийся поворот является предпочтительным.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3-5 и 15(a) и (b), в котором поворот является сходящимся, шарнир (36) каждого фиксатора (32) размещен смежно с дистальным концом или на дистальном конце соответствующего фиксатора (32). Соединительное устройство содержит вторую раму, называемую пазовой рамой (34s), которая может перемещаться к шарнирной раме (34h) и от нее вдоль направления, параллельного продольной оси Х1, так что изменяется расстояние, отделяющее ее от шарнирной рамы (34s), и которая содержит один паз для каждого фиксатора. Каждый фиксатор вставляется в соответствующий паз, который свободно перемещается вдоль длины фиксатора между его шарниром и улавливающими средствами. Геометрическая форма пазов такова, что при смещении вдоль направления, параллельного продольной оси Х1 пазовой рамы (34s), относительно шарнирной рамы (34h) каждый паз проходит вдоль длины соответствующего фиксатора и вызывает его наклон из его нерабочего положения в его положение фиксации. В частности, каждый паз может содержать одну стенку, наклоненную относительно продольной оси Х1, на которую опирается фиксатор. При перемещении пазовой рамы вдоль продольного направления указанная наклонная стенка инициирует угловой поворот фиксатора. Альтернативно или одновременно с такой наклонной стенкой в наиболее предпочтительном варианте осуществления, показанном на Фиг. 3 и 4, каждый фиксатор содержит по меньшей мере один штифт (32р) (предпочтительно два), проходящий параллельно оси (36а) шарнира и выступающий с одной стороны (предпочтительно с двух) фиксатора между соответствующим шарниром (36) и улавливающими средствами (33, 33а). Указанный штифт находится во взаимодействии в бобовидном канале (34b), расположенном на стенке соответствующего паза, причем указанная стенка перпендикулярна оси (36а) шарнира. Перемещение пазовой рамы относительно шарнирной рамы вдоль продольной оси вызывает скольжение штифта вдоль бобовидного канала, таким образом инициируя перемещение соответствующего фиксатора в его соответствующее нерабочее положение или положение фиксации. Поворот каждого фиксатора из его положения фиксации в его нерабочее положение может осуществляться посредством:
(a) уменьшения расстояния между пазовой рамой (34s) и шарнирной рамой (34h) вдоль продольного направления Х1 (как показано на Фиг. 3-5) в результате либо
i) удержания шарнирной рамы (34h) в положении фиксации относительно защитной трубы (111) разливочного ковша и перемещения пазовой рамы (34s) в сторону шарнирной рамы (см. Фиг. 3 и 5),
ii) удержания пазовой рамы (34s) в положении фиксации относительно защитной трубы (111) разливочного ковша и перемещения шарнирной рамы (34h) к пазовой раме (см. Фиг. 4 и 12), либо
iii) перемещения относительно защитной трубы (111) разливочного ковша как шарнирной рамы (34h), так и пазовой рамы (34s) друг к другу (см. Фиг. 15(a) и (b));
(b) увеличения расстояния между пазовой рамой (34s) и шарнирной рамой (34h) в продольном направлении Х1 (не показано) в результате либо
i) удержания шарнирной рамы (34h) в положении фиксации относительно защитной трубы (111) разливочного ковша и перемещения пазовой рамы (34s) от шарнирной рамы,
ii) удержания пазовой рамы (34s) в положении фиксации относительно защитной трубы (111) разливочного ковша и перемещения шарнирной рамы (34h) от пазовой рамы, либо
iii) перемещения относительно защитной трубы (111) разливочного ковша как шарнирной рамы (34h), так и пазовой рамы (34s) друг от друга.
В вышеописанных вариантах осуществления при использовании пазовой рамы предпочтительно, чтобы упругие средства (35) были одним концом присоединены к шарнирной раме (34h), а другим концом - к пазовой раме (34s) так, чтобы естественное смещение упругих средств переводило две рамы в их соответствующие положения, которые соответствуют положению фиксации фиксаторов (32). На Фиг. 3 представлен наиболее предпочтительный вариант осуществления такой геометрии, при которой положение фиксации фиксаторов соответствует положению пазовой рамы (34s), наиболее удаленному от шарнирной рамы (34h).
f
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3, шарниры (36) размещены на дистальных концах фиксаторов (32), а фиксаторы находятся во взаимодействии в соответствующих пазах, расположенных в пазовой раме (34s), которые могут перемещаться к шарнирной раме (34h) и от нее, в результате чего пазы скользят вдоль длины соответствующих фиксаторов, в которых они находятся во взаимодействии. Упругие средства (35), представленные спиральными пружинами, смещаются таким образом, чтобы перемещать пазовую раму (34s) и шарнирную раму (34h) друг от друга. Таким образом, в отсутствие каких-либо внешних усилий шарнирная рама (34h) и пазовая рама (34s) находятся на некотором расстоянии H, а фиксаторы должны находиться в своем положении фиксации. При приложении большего сжимающего усилия, чем пружинное усилие упругих средств (35), между шарнирной рамой (34h) и пазовой рамой (34s) расстояние между двумя рамами уменьшается, а фиксаторы должны повернуться в свое нерабочее положение. Это осуществляется следующим образом.
Наружная стенка пазов наклонена таким образом, что каждый паз со стороны, обращенной к шарнирной раме, уже, чем с противоположной стороны, обращенной к разливочному ковшу. Такая геометрия позволяет повернуть фиксаторы (32) вокруг их соответствующих шарниров (36), чтобы:
f
- уменьшить угол, который они образуют с продольной осью Х1, в сторону их положения фиксации, когда шарнирная рама (34h) и пазовая рама (34s) отделяются друг от друга до тех пор, пока расстояние между ними не достигнет H, и
- увеличить угол, который они образуют с продольной осью Х1, в сторону их нерабочего положения, когда шарнирная рама (34h) и пазовая рама (34s) перемещаются друг к другу и расстояние между ними уменьшается.
Следует отметить, что предпочтительно, чтобы фиксаторы (32) дополнительно содержали штифт (32р), находящийся во взаимодействии в бобовидном канале (34b), как описано выше и показано на Фиг. 3 и 4, чтобы более точно и многократно переводить фиксаторы в разные стороны между их нерабочим положением и положением фиксации.
При приложении усилия F, которое больше пружинного усилия упругих средств (35), для продвижения пазовой рамы (34s) и шарнирной рамы (34h) друг к другу в продольном направлении Х1 пазы двигаются вдоль соответствующих фиксаторов, находящихся во взаимодействии в них. Благодаря наклонной наружной стенке пазов и штифту (32р), находящемуся во взаимодействии в бобовидном канале (34b), фиксаторы могут поворачиваться вокруг своих соответствующих шарниров (36) по мере постепенного подталкивания пазовой рамы (34s) и шарнирной рамы друг к другу до тех пор, пока они не достигнут их нерабочего положения, соответствующего ближайшему положению пазовой рамы к шарнирной раме, предпочтительно в контакте с шарнирной рамой (34h) (см. Фиг. 3(b)). При поддержании пазовой рамы и шарнирной рамы вместе близко друг к другу и при нахождении фиксаторов (32) в их нерабочем положении защитную трубу разливочного ковша можно вставить вокруг стакана-коллектора в ее конфигурацию разливки, в которой фиксирующие средства (31, 31а) затворной рамы не блокируют улавливающие средства (33, 33а) фиксаторов (см. Фиг. 3(c)).
При нахождении защитной трубы разливочного ковша в ее конфигурации разливки фиксаторы можно повернуть из их нерабочего положения обратно в их положение фиксации, в котором они находятся во взаимодействии с совмещаемыми фиксирующими средствами затворной рамы, путем простого ослабления усилия F, приложенного к пазовой раме (34s), которая затем отводится от шарнирной рамы (34h) под действием пружинного усилия упругих средств (35). Таким образом, защитная труба разливочного ковша прочно и двусторонним образом соединяется со стаканом-коллектором без необходимости в каком-либо роботе (20) или т.п. для удержания ее конфигурации разливки во время всей операции разливки с применением разливочного ковша (см. Фиг. 3(d)).
Чтобы разгрузить защитную трубу разливочного ковша перед перемещением пустого разливочного ковша из его положения разливки, улавливающие средства (33, 33а) соединительного устройства (34) выводят из взаимодействия от фиксирующих средств (31, 31а) затворной рамы путем приложения усилия F к пазовой раме (34s), как описано выше. Затем защитную трубу разливочного ковша можно извлечь из стакана-коллектора путем его выталкивания вниз вдоль продольной оси Х1, а после этого из него. Таким образом, разливочный ковш можно извлекать без затруднений, связанных с подвешиванием длинной защитной трубы разливочного ковша ниже разливочного ковша.
f
Вариант осуществления, показанный на Фиг. 3, является особенно предпочтительным для способа соединения соединительного устройства с защитной трубой разливочного ковша. Прежде всего, шарнирная рама (34h) содержит криволинейный входной край (55а) геометрической формы, совпадающей с геометрической формой выпуклого выходного края выступающей части (55b) защитной трубы (111) разливочного ковша (указанный криволинейный входной край не виден на Фиг. 3 из-за того, что скрыт под опирающимся на него выходным краем выступающей части). На этой стадии защитная труба разливочного ковша опирается на входной край средств (55а) присоединения соединительного устройства. Предпочтительно, чтобы часть периферийной стенки защитной трубы разливочного ковша образовывала углубления (56d) в виде усеченного конуса, формирующие перевернутые откосы. Далее, преимуществом является то, что пазовая рама содержит входные опорные края в форме усеченного конуса, в которые могут плотно входить углубления защитной трубы разливочного ковша, имеющие форму усеченного конуса. В этом случае защитная труба разливочного ковша также опирается на входные опорные края пазовой рамы (34s), имеющие форму усеченного конуса (см. Фиг. 3(a)). Пазовая рама также содержит выходной край, размещенный напротив входного края (55u) выступающих частей (55b) защитной трубы разливочного ковша, и имеет совмещаемую с ними геометрическую форму. При надавливании пазовой рамы на шарнирную раму углубления (55b) зажимаются между входными краями шарнирной рамы (34h) и выходными краями пазовой рамы (34s), подобно губкам тисков (см. Фиг. 3(b)). На этой стадии защитная труба (111) разливочного ковша и соединительное устройство (34) прочно зажаты вместе. Поскольку в это же время фиксаторы повернуты в свое нерабочее положение, защитную трубу разливочного ковша можно вставить поверх стакана-коллектора (112) в ее положение разливки без взаимодействия между улавливающими средствами (33, 33а) соединительного устройства и фиксирующими средствами (31, 31а) запорной рамы (см. Фиг. 3(c)). Далее, при ослаблении сжимающего усилия, приложенного к пазовой раме и шарнирной раме, пружинное усилие отводит их друг от друга до тех пор, пока они не будут разделены расстоянием H, и на этой стадии улавливающие средства (33, 33а) соединительного устройства зацеплены с фиксирующими средствами (31, 31а) шиберного затвора. В то же время выходной край пазовой рамы (34s) отделен от выступающей части (55b) защитной трубы разливочного ковша, а опорные края пазовой рамы, имеющие форму усеченного конуса, плотно посажены на имеющие форму усеченного конуса углубления защитной трубы разливочного ковша. Следовательно, защитная труба (111) разливочного ковша опирается как на входные опорные края пазовой рамы (34s), имеющие форму усеченного конуса, так и на входные края шарнирной рамы (34h), придавая системе высокую устойчивость.
Благодаря, с одной стороны, усеченно-конической геометрии входных опорных краев (56u) пазовой рамы и углублений (56d) периферической стенки, и, с другой стороны, выходным краям (55d) углублений (55b) защитной трубы разливочного ковша, имеющим выпуклую геометрию, совмещаемую с криволинейной формой входных краев шарнирной рамы, можно легко выполнить выравнивание защитной трубы (111) разливочного ковша со стаканом-коллектором (112), поскольку защитная труба разливочного ковша и соединительное устройство могут приспосабливаться к любому отклонению системы, что, таким образом, во всех случаях гарантирует плотный контакт между стаканом-коллектором и защитной трубой разливочного ковша.
Успешное выполнение данной операции во многом зависит от управления угловой ориентацией соединительного устройства вокруг продольной оси Х1 относительно защитной трубы (111) разливочного ковша и, далее, относительно фиксирующих средств (31, 31а) затворной рамы. Одним из подходов к обеспечению того, что робот (20) всегда позиционирует соединительное устройство поверх защитной трубы разливочного ковша в правильном угловом положении, а затем вращает его так, чтобы выступающие части (55b) защитной трубы разливочного ковша оказались напротив входного края шарнирной рамы (34h) (см. Фиг. 15), является оснащение робота средствами для визуализации (камерой), способными идентифицировать соответствующие опорные знаки. Альтернативно, более дешевым решением является оснащение защитной трубы разливочного ковша несколькими опорными метками (17), равномерно распределенными по периметру защитной трубы разливочного ковша (предпочтительно на металлическом кожухе (111m)), которые взаимодействуют с индикаторами правильной ориентации в держателе для хранения (не показан), в результате чего обеспечивается постоянное хранение защитных труб разливочных ковшей в держателе в заданной ориентации, информация о которой имеется в роботе.
Вариант осуществления, представленный на Фиг. 4, отличается от вышеописанного варианта осуществления, представленного на Фиг. 3, тем, что пазовая рама прикреплена к защитной трубе разливочного ковша, а свободно перемещаться вдоль продольной оси Х1 относительно пазовой рамы и защитной трубы разливочного ковша может только шарнирная рама. Когда фиксаторы (32) находятся в положении фиксации, защитная труба разливочного ковша опирается на усеченно-коническую полость пазовой рамы, а не на входные края шарнирной рамы (представленные в данном случае на днище полости). При приложении к шарнирной раме сжимающего усилия расстояние между шарнирной рамой (34h) и пазовой рамой (34s) уменьшается до тех пор, пока выступающие части (55b) защитной трубы разливочного ковша не будут зажаты между входными краями шарнирной рамы (34h) и выходными краями пазовой рамы (34s). Таким образом, соединительное устройство (34) и защитная труба разливочного ковша прочно зажимаются вместе. В то же время фиксаторы (32) поворачиваются в свое нерабочее положение, таким образом позволяя вставлять защитную трубу разливочного ковша поверх стакана-коллектора в его конфигурации разливки (см. Фиг. 4(b) и (с)). Ослабление усилия, прилагаемого к шарнирной раме, приводит к отведению шарнирной рамы от пазовой рамы и введению во взаимодействие фиксаторов (32) в фиксирующих средствах (31) затворной рамы при повороте в их положение фиксации.
Вариант осуществления, представленный на Фиг. 5, аналогичен вышеописанному варианту осуществления, представленному на Фиг. 3, и отличается от него тем, что (а) улавливающие средства (33а) соединительного устройства (34) имеют форму выступа или крюка, а фиксирующие средства (31а) затворной рамы имеют форму отверстия, и (b) пазовая рама не содержит усеченно-конусных входных опорных краев, на которые может опираться защитная труба разливочного ковша. В остальном принцип идентичен описанному со ссылкой на Фиг. 3 (средства (55а, 55b) для присоединения устройства и защитной трубы не приведены для упрощения фигур.
На Фиг. 6 приведен альтернативный вариант осуществления, отличающийся от вышеописанных вариантов осуществления со ссылками на Фиг. 3-5 тем, что он не содержит пазовой рамы (34s), и тем, что шарниры (36) размещены между проксимальным концом и дистальным концом соответствующих фиксаторов так, что указанные фиксаторы могут поворачиваться возвратно-поступательным образом из своего положения фиксации в свое нерабочее положение при приложении к их дистальным концам усилия, перпендикулярного обеим из оси шарнира и продольной оси Х1, в направлении последней. При отсутствии пазовой рамы, позволяющей обеспечить зажатие выступающих частей (55b), крепежные средства между соединительным устройством и защитной трубой разливочного ковша предпочтительно представляют собой штыковой замок. Упругие средства (35) представлены на Фиг. 6 в виде винтовой пружины, один конец которой прикреплен к фиксатору между шарниром и его проксимальным концом, а другой конец - к шарнирной раме (34h), однако понятно, что можно использовать торсионную пружину, расположенную в самих шарнирах. Фиксаторы можно поворачивать в их нерабочее положение при приложении усилия к их дистальным концам и поворачивать обратно в их положение фиксации при ослаблении указанного усилия и под действием пружинного усилия смещенных упругих средств. Как описано со ссылкой на вышеописанные варианты осуществления, защитную трубу разливочного ковша можно приводить в положение разливки, когда фиксаторы находятся в своем нерабочем положении (см. Фиг. 6(c)), и прикреплять к стакану-коллектору путем поворота фиксаторов обратно в их положение фиксации, в результате чего вводятся во взаимодействие фиксирующие средства (31, 31а) затворной рамы (см. Фиг. 6(d)).
На Фиг. 7 представлен еще один вариант осуществления, отличающийся от вариантов осуществления, описанных со ссылкой на Фиг. 3-6, тем, что оси (36а) шарниров (36) ориентированы параллельно радиусу, проходящему от центра оси (36а) до середины канала (115) защитной трубы (111) разливочного ковша (в вышеописанных вариантах осуществления оси шарниров перпендикулярны указанному радиусу). Однако принцип остается очень похожим на используемый в представленных ранее вариантах осуществления в том, что фиксаторы могут поворачиваться из своего положения фиксации в свое нерабочее положение при приложении соответствующего усилия и возвращаться в свое положение фиксации при ослаблении указанного усилия и под действием упругих средств. На Фиг. 7 показана система без пазовой рамы, эквивалентная варианту осуществления, представленному на Фиг. 6. Понятно, что поворота фиксаторов можно также достичь при перемещении пазовой рамы (34s), содержащей пазы и бобовидные каналы (34b), относительно шарнирной рамы, как описано со ссылкой на Фиг. 3-5.
Приложение внешнего усилия F для перевода фиксаторов из их положения фиксации в их нерабочее положение может быть осуществлено роботом (20), используемым для приведения защитной трубы разливочного ковша в ее положение разливки. Например, как показано на Фиг. 8-10, робот может содержать средства (21) для перемещения фиксаторов (32) из их положения фиксации в их нерабочее положение. Как показано на Фиг. 8 и 10, указанные средства (21) содержат поворачиваемый палец, и, как показано на Фиг. 9, они содержат поршень, который может иметь гидравлический или пневматический привод. Как описано выше, для обеспечения возможности поворота фиксаторов внешнее усилие, прилагаемое средствами (21), должно быть больше пружинного усилия упругих средств. Соединительное устройство (34) также содержит удерживающие средства (22а), подходящие для обеспечения прочного удержания соединительного устройства и выполнения манипуляций с соединительным устройством посредством захватывающих средств (22b) робота.
Как показано на Фиг. 11, соединительное устройство (34) может быть соединено с впускной частью защитной трубы разливочного ковша. Из практических соображений предпочтительно, чтобы соединительное устройство (34) было вставлено вокруг впускной части защитной трубы разливочного ковша сверху (с входного конца) защитной трубы разливочного ковша. Действительно, во-первых, роботу (20) проще вступить во взаимодействие с соединительным устройством (34) сверху защитной трубы разливочного ковша, хранящейся в держателе рядом с установкой для разливки. Во-вторых, принимая во внимание механику текучих сред, трубчатая часть защитных труб разливочных ковшей зачастую имеет переменное поперечное сечение, расширяющееся к выпуску. Для взаимодействия соединительного устройства со стороны выходного конца защитной трубы разливочного ковша требуется, чтобы центральное отверстие соединительного устройства (34) было больше, чем необходимо в соответствии с размерами впускной части защитной трубы (111) разливочного ковша. На Фиг. 15 представлен вид сбоку соединительного устройства в соответствии с настоящим изобретением в соответствии с вышеописанным вариантом осуществления со ссылкой на Фиг. 3, где шарнирная рама (34h) (а) отделена от пазовой рамы (34s) и находится в ее первом положении, а фиксаторы (32) находятся в положении фиксации, и (b) приближена вплотную к пазовой раме (34s) в ее втором положении, а фиксаторы находятся в нерабочем положении. При сближении шарнирной рамы и скользящей рамы вместе выступающие части (55b) защитной трубы разливочного ковша зажимаются между входными краями шарнирной рамы (34h) и выходными краями пазовой рамы (34s). Необходимо понимать, что захват соединительным устройством (34) защитной трубы разливочного ковша путем сближения двух рам (34h, 34s) соединительного устройства вместе для зажатия выступающей части (55b) защитной трубы разливочного ковша является достаточно инновационным даже без учета дополнительного преимущества, состоящего в том, что эта операция также инициирует поворот фиксаторов из их положения фиксации в их нерабочее положение. Действительно, поворот можно инициировать альтернативным действием робота, отличным от сближения двух указанных рам вместе. На Фиг. 15(c) показан вид сверху защитной трубы разливочного ковша такого типа, который представлен на Фиг. 14(b), 15(a) и (b). Таким образом, в соответствии с другим из его аспектов изобретение относится конкретно к такой защитной трубе разливочного ковша и захватному устройству, выполненному с возможностью ее захвата. Защитные трубы разливочных ковшей, представленные на Фиг. 15 и 14(b), отличаются от той, которая представлена на Фиг. 14(a), тем, что входной периметр имеет квадратную форму с четырьмя ломаными (скругленными) углами. На уровне четырех ломаных углов периферийная стенка проходит непосредственно вниз к выходному концу защитной трубы разливочного ковша до того места, где она формирует четыре углубленные части (56d) в виде усеченного конуса. Они находятся непосредственно перед выступающими частями (55b) и на одной оси с ними вдоль направления Х1.
Оба из расстояния D55a, разделяющего входные края средств (55а) присоединения защитной трубы, и расстояния D56u, разделяющего усеченно-конические входные опорные края (56u) соединительного устройства (34), больше бимедиан Dm (т.е. отрезков, соединяющих середины двух противоположных сторон) квадратного входного периметра защитной трубы разливочного ковша. Это обеспечивает возможность вставки соединительного устройства (34) поверх впускной части защитной трубы (111) разливочного ковша, когда угловая ориентация защитной трубы (111) разливочного ковша является такой, которая показана на Фиг.15(а1) и (а2), при которой входные края средств (55а) присоединения защитной трубы и усеченно-конические входные опорные края (56u) соединительного устройства (34) находятся напротив прямых сторон квадратного входного периметра.
Наоборот, оба из расстояния D55a, разделяющего входные края средств (55а) присоединения защитной трубы, и расстояния D56u, разделяющего усеченно-конические входные опорные края (56u) соединительного устройства (34), больше диаметров D55b, D56d окружностей, описанных вокруг выступающих частей (55b) и выходных усеченно-конических углубленных частей (56d) защитной трубы разливочного ковша соответственно. Это означает, что при вращении соединительного устройства на 45° относительно защитной трубы разливочного ковша соединительное устройство может быть соединено с защитной трубой разливочного ковша, как показано на Фиг. 15(c1) и (с2). Угол 45° применим к конкретной геометрии варианта осуществления, представленного на Фиг. 15, и понятно, что другие углы поворота применимы к иным геометриям и распределениям выступающих частей вокруг периферийной стенки защитной трубы разливочного ковша.
На серии изображений (а1)-(с1) на Фиг. 15 представлен вид сверху последовательности операций по вставке и вращению соединительного устройства относительно защитной трубы (111) разливочного ковша с показанной шарнирной рамой (34h), а на серии изображений (а2)-(с2) представлена та же последовательность операций, но в отношении пазовой рамы (34s).
После вставки надлежащим образом ориентированного соединительного устройства (34) на заданную глубину вдоль продольной оси Х1 поверх защитной трубы (111) разливочного ковша (см. Фиг. 15(b1) и (b2)) ее вращают вокруг продольной оси Х1 для расположения входных краев средств (55а) для присоединения соединительного устройства ниже и напротив выходных краев (55d) соответствующих выступающих частей (55b) защитной трубы разливочного ковша (см. Фиг. 15(c1)). Углубленные усеченно-конусные части (56d) периферийной стенки защитной трубы (111) разливочного ковша также приводятся в сообщение с соответствующими усеченно-конусными входными опорными краями (56u) указанным вращением, как показано на Фиг. 15(с2).
Основное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что одно соединительное устройство (34) можно использовать несколько (сотни) раз для соединения различных защитных труб (111) разливочных ковшей с несколькими разливочными ковшами (11) для разливки нескольких соответствующих порций жидкого металла в промежуточный ковш или т.п. После того как разливочный ковш опорожнен и готов к удалению из его положения разливки, робот (20) удерживает соединительное устройство (34), прикрепленное к защитной трубе (111) разливочного ковша, которую использовали для опорожнения указанного разливочного ковша, поворачивает улавливающие средства (33, 33а) из их положения фиксации в их нерабочее положение, как описано выше, удаляет защитную трубу (111) разливочного ковша путем ее вытягивания вниз вдоль продольной оси от стакана-коллектора и разливочного ковша и перемещается для размещения ее в раздаточном держателе, где из соединительного устройства удаляют использованную защитную трубу (111) разливочного ковша. Робот, продолжающий удерживать соединительное устройство (34), к этому моменту не соединенное с какой-либо защитной трубой разливочного ковша, передает его в держатель для хранения, в котором содержатся несколько новых защитных труб (111) разливочных ковшей, и прикрепляет соединительное устройство (34) к новой защитной трубе (111) разливочного ковша (см. Фиг. 12(a)). После взаимодействия соединительного устройства (34) с новым разливочным ковшом (111) оба могут быть зафиксированы вместе путем приведения в действие средств (55а) присоединения защитной трубы и средств (55b) для присоединения устройства, обычно посредством вращения одного относительно другого, как описано выше, или с помощью средств для присоединения типа штыкового замка. Чтобы робот мог выполнить все вышеуказанные операции с соединительным устройством (34), последнее должно иметь удерживающие средства (22а), которые робот может прочно захватить. Специалисту в данной области техники известно, какие удерживающие средства (22а) необходимы для данной модели робота, поэтому нет необходимости подробно рассматривать их, так как они не влияют на настоящее изобретение. На Фиг. 11 удерживающие средства (22а) представлены в виде крюков, расположенных в диаметрально противоположных местах как шарнирной рамы (34h), так и пазовой рамы (34s). Однако для настоящего изобретения подходят и на настоящее изобретение не влияют какие-либо другие средства, известные специалистам в данной области, которые позволяют роботу прочно удерживать соединительное устройство.
После прочного прикрепления соединительного устройства к новой защитной трубе (111) разливочного ковша робот приводит защитную трубу разливочного ковша и соединительное устройство в конфигурацию разливки путем взаимодействия защитной трубы разливочного ковша поверх стакана-коллектора сначала посредством поворота фиксаторов (32) из их положения фиксации в их нерабочее положение, как описано выше и проиллюстрировано на Фиг. 12(b)-(d). Следует отметить, что все это время затвор (114), регулирующий поток жидкого металла, вытекающего из разливочного ковша, находится в закрытом положении, чтобы никакая часть жидкого металла не пролилась на робота (20) и соединительное устройство (34). Находящиеся в конфигурации разливки фиксаторы (32) поворачиваются обратно в свое положение фиксации, в результате чего их улавливающие средства (33, 33а) зацепляются в фиксирующих средствах (31, 31а) затворной рамы, робот удаляется, а затвор открывается для обеспечения вытекания жидкого металла из разливочного ковша через непрерывный канал, формируемый внутренним стаканом (113), стаканом-коллектором (112) и защитной трубой (111) разливочного ковша, в промежуточный ковш или т.п. (см. Фиг. 12(e) и (f)). Скольжение или вращение затворной пластины из закрытого в открытое положение осуществляют с помощью рычага с гидравлическим приводом, как известно в данной области, что не требует подробного описания в настоящем документе. Когда разливочный ковш пуст, робот (20) размещает использованную защитную трубу разливочного ковша в соответствующем держателе для отработанных материалов, где соединительное устройство отделяется от защитной трубы разливочного ковша. Использованную защитную трубу разливочного ковша либо очищают для повторного использования, либо утилизируют. Затем робот подводит соединительное устройство (34) к новой защитной трубе (111) разливочного ковша для ее соединения с новым разливочным ковшом, как описано выше и проиллюстрировано на Фиг. 12.
Комбинирование соединительного устройства (34) с соответствующими защитными трубами (111) разливочных ковшей и фиксирующими средствами (31, 31а), расположенными в затворной раме, является оптимальным и недорогим решением задачи соединения защитной трубы разливочного ковша с разливочным ковшом (11) без необходимости использования каких-либо внешних вспомогательных средств во время операции разливки. Действительно, одно соединительное устройство (34) можно использовать многократно - сотни раз - для соединения множества защитных труб разливочных ковшей с множеством разливочных ковшей, заполненных новой порцией расплавленного металла. Защитные трубы разливочных ковшей в соответствии с настоящим изобретением не дороже защитных труб разливочных ковшей предшествующего уровня техники, так как отличаются от них только тем, что содержат выступающие части (55b), как определено выше. Соединительное устройство настоящего изобретения не является громоздким и является очень простым для манипулирования с помощью роботов (20) известного уровня техники.