УЗЕЛ НИЖНЕЙ ПЛИТЫ ЗАТВОРА, СОДЕРЖАЩИЙ БЕЗБАЙОНЕТНОЕ КРЕПЛЕНИЕ СТАКАНА-КОЛЛЕКТОРА
ASSEMBLY OF BOTTOM PLATE OF GATE, CONTAINING BAYONET-FREE MOUNTING OF COLLECTOR CUP

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к новому узлу нижней плиты затвора, не требующему ни дополнительного байонетного кольца, ни вращения стакана-коллектора, для крепления стакана-коллектора к механизму, закрепленному на днище металлургической емкости, такой как сталеразливочный или промежуточный ковш. Таким образом, при установке оператор взаимодействует только со стаканом-коллектором. Настоящее изобретение, также, позволяет присоединять стакан-коллектор к затворному механизму на днище металлургической емкости при помощи простого манипулятора. Поскольку для фиксации стакана-коллектора не требуется его поворот, возможно использование с этой целью тонкого слоя уплотнительного материала, без его разрушения деформацией сдвига.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В процессе литья, расплавленный металл (1) переносят из одной металлургической емкости (200L, 200T) в другую, в изложницу (300) или в литейную оснастку. Например, как показано на Фигуре 1, расплавленный металл из сталеразливочного ковша (200L), заполненного из печи (не показана), переносят по защитной трубе (111) в промковш (200T) для разливки. Затем расплавленный метал из промковша, через разливочный стакан (101), направляется в изложницу (300) для отливки слябов, сортовых заготовок или слитков, или же непосредственно из сталеразливочного ковша в литейную оснастку. Поток расплавленного металла из металлургической емкости самотеком направляется через систему стаканов (101, 111), расположенных на днище указанной емкости. Скорость потока может регулироваться при помощи шиберного затвора и/или стопора.
[002] В частности, внутренняя поверхность пода ковша (200L) снабжена внутренним стаканом (100) имеющим внутренний канал. Выходной конец, указанного внутреннего стакана, соединен с затвором, как правило, шиберным или поворотным затвором, регулирующим поток расплавленного металла из сталеразливочного ковша. В таких затворах, неподвижная плита с внутренним каналом закреплена на наружной поверхности пода ковша таким образом, чтобы канал в плите был соосен с каналом во внутреннем стакане. Скользящая или поворотная плита, также снабженная каналом, может двигаться таким образом, чтобы совмещать каналы в неподвижной и подвижной плитах или перекрывать их, регулируя, таким образом, скорость потока расплавленного металла из ковша. Скользящая или поворотная плита соединена со стаканом-коллектором или с нижней неподвижной плитой, которая, в свою очередь, соединена со стаканом-коллектором. Для защиты расплавленного металла от окисления на пути от сталеразливочного ковша в промковш (200T), к выходному концу стакана-коллектора присоединена защитная труба (111), опускающаяся в промежуточный ковш ниже уровня расплавленного металла и формирующая канал, защищающий расплавленный металл от контакта с кислородом, от входного конца внутреннего стакана сталеразливочного ковша до погруженного в расплавленный металл в промежуточном ковше выхода из защитной трубы. Защитная труба представляет собой стакан, включающий длинную трубчатую часть и верхнюю по потоку соединительную часть с осевым каналом. Защитная труба надевается и уплотняется на короткий стакан-коллектор (10), присоединенный к внешней поверхности днища сталеразливочного ковша и выступающий из него, и отделенный от внутреннего стакана (100) затвором.
[003] Подобным образом, выходное отверстие днища промежуточного ковша (200T) также снабжено внутренним стаканом (10), аналогичным описанному выше внутреннему стакану сталеразливочного ковша. Выходной конец указанного внутреннего стакана может соединяться непосредственно с разливочным стаканом (101) или, в качестве альтернативы, с затвором или с устройством для замены труб в промежуточном ковше. Для защиты расплавленного металла от окисления на пути от промежуточного ковша в изложницу (300), выходной конец разливочного стакана (101) опускается в изложницу ниже уровня расплавленного металла, формируя канал, защищающий расплавленный металл от контакта с кислородом, от входного конца внутреннего стакана промежуточного ковша до, погруженного в расплавленный металл в изложнице, выхода из разливочного стакана. Разливочный стакан включает длинную трубчатую часть и верхнюю по потоку соединительную часть с осевым каналом. Разливочный стакан может надеваться и уплотняться на короткий стакан-коллектор (10), присоединенный к внешней поверхности пода ковша и выступающий из нее. При непрерывном литье скорость потока металла из промежуточного ковша обычно регулируется при помощи стопора (7) или комбинации затвора и стопора. Шиберный или поворотный затворы, описанные выше, также могут использоваться при отливке отдельных слитков.
[004] На практике, сталеразливочный ковш подготавливается к работе, включая нанесение внутреннего огнеупорного покрытия, крепление затвора на днище ковша, установку внутреннего стакана, огнеупорных плит и стакана-коллектора. После подготовки, сталеразливочный ковш транспортируется к печи, где он наполняется свежей порцией расплавленного металла, с затвором в закрытом положении. Затем ковш транспортируется в положение для разливки над промежуточным ковшом (200T), где к стакану-коллектору присоединяется защитная труба в положении для разливки, таким образом, чтобы выходной конец стакана-коллектора (10) был плотно соединен с входным отверстием защитной трубы, образуя уплотненное соединение (см. Фигуру 1(b)). Защитная труба может устанавливаться в положение для разливки при помощи манипулятора, или любым другим известным способом, например таким, как описан в WO 2015124567. Затвор открывается, и расплавленный металл может течь из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш через внутренний стакан, затвор, стакан-коллектор и защитную трубу. Когда сталеразливочный ковш опустеет, затвор закрывается, а защитная труба демонтируется, чтобы убрать пустой сталеразливочный ковш и установить на его место новый с новой порцией расплавленного металла. В первую очередь проверяются на дефекты огнеупорные элементы сталеразливочного ковша и затвора. Затем ковш либо направляется к печи за новой порцией расплавленного металла, либо отправляется на ремонт, где, при необходимости, заменяются один или более огнеупорных компонентов (например, плиты, стакан-коллектор, внутренний стакан).
[005] После нескольких циклов разливки ковшом, различные компоненты сталеразливочного и промежуточного ковша могут быть изношены или повреждены и должны быть заменены. Это касается и стакана-коллектора.
[006] Стакан-коллектор (10) обычно соединяется с нижней поверхностью нижней шиберной плиты (20g) при помощи уплотнительного материала и фиксируется отдельным байонетным кольцом (22b), которое надевается на стакан-коллектор и крепится к раме поворотом. Это довольно неудобная для рабочего операция, поскольку при лежащем на боку ковше он должен удерживать стакан-коллектор по месту в горизонтальном положении и одновременно брать (тяжелое) байонетное кольцо, надевать его на стакан-коллектор и проворачивать, чтобы зафиксировать на раме. Простой манипулятор вряд ли способен выполнить эти операции, поскольку они требуют двух рук, одна для удержания стакана-коллектора и вторая для надевания байонетного кольца. US4887748 описывает пример байонетного соединения между нижней шиберной плитой и стаканом, которое можно плавно регулировать во время работы. Стаканы-коллекторы с интегрированным байонетным соединением предлагались, но успеха не имели, поскольку вес стакана-коллектора и байонета слишком велик, чтобы с ним мог работать один человек. Манипулятор может работать с дополнительным весом, но если в данный момент манипулятор недоступен, вес остается слишком большим для человека.
[007] Также предлагалось резьбовое соединение, в этом случае стакан-коллектор просто вворачивается в раму. Проблема с резьбовым соединением заключается в том, что вращение стакана-коллектора может необратимо повредить тонкий слой уплотнительного материала (2) нанесенный между верхней по потоку поверхностью (10u) стакана-коллектора и нижней по потоку поверхностью нижней по потоку шиберной плиты. Если уплотнительный слой поврежден, расплавленный металл может протекать через трещины в уплотнительном слое во время разливки, что очевидно нежелательно.
[008] Настоящее изобретение предлагает узел нижней плиты затвора, обеспечивающий соединение стакана-коллектора с рамой без использования отдельного байонетного кольца (22b), без увеличения веса стакана-коллектора вследствие интеграции в него байонетного кольца, и не требующий вращения стакана-коллектора для крепления его к раме, сохраняя, таким образом, целостность уплотнительного слоя между стаканом-коллектором и нижней по потоку шиберной плитой (20g). Эти и другие преимущества настоящего изобретения представлены в деталях далее.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[009] Настоящее изобретение описано в прилагаемых независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты воплощения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к узлу нижней плиты, включающему:
(A) Стакан-коллектор, включающий:
Верхнюю по потоку поверхность (и нижнюю по потоку поверхность, объединенную в одно целое с боковой поверхностью), содержащие канал, который тянется по продольной оси Z от верхней по потоку поверхности до нижней по потоку поверхности,
N выступов, с N ≥ 2 (предпочтительно N = 3 или 4), предпочтительно равномерно распределенных по периметру боковой поверхности, при этом каждый выступ содержит верхнюю по потоку поверхность, примыкающую к верхней по потоку поверхности стакана-коллектора, и нижнюю по потоку поверхность, отделенную от верхней на высоту выступа, и имеет угловую ширину W, измеряемую в плоскости перпендикулярной продольной оси Z,
(B) Раму, включающую приемное устройство для нижней шиберной плиты (20g) и
(C) Соединительное устройство стакана для приема и жесткого соединения стакана-коллектора с рамой, при этом указанное соединительное устройство содержит приемную втулку стакана, жестко закрепленную на раме,
при этом, соединительное устройство также содержит байонетное кольцо, включающее верхний по потоку край и нижний по потоку край, разделенные высотой байонетного кольца, перманентно закрепленное с возможностью вращения в приемной втулке стакана таким образом, что байонетное кольцо может вращаться вокруг продольной оси Z, и байонетное кольцо содержит N каналов на внутренней поверхности, расположенных вдоль продольной оси Z, от нижнего по потоку края до верхнего, где N каналов в нижней по потоку части на уровне нижнего по потоку края кольца имеют ширину Wd близкую и несколько большую, чем ширина выступов W, что позволяет перемещать стакан-коллектор вдоль продольной оси Z сквозь нижний по потоку край байонетного кольца, с выступами входящими в соответствующие каналы, до контакта выступов с соответствующими ответными частями для выступов, и где N каналов в верхней по потоку части на уровне верхнего по потоку края кольца имеют ширину Wu, большую чем ширина Wd, что позволяет байонетному кольцу вращаться вокруг продольной оси Z относительно стакана-коллектора пока край канала не войдет в контакт с нижней по потоку поверхностью соответствующего выступа, фиксируя, таким образом, стакан-коллектор в рабочем положении.
[0010] В настоящем документе выражение «[Wd] несколько больше ширины W» означает, что ширина Wd должна быть достаточно большой, чтобы позволить выступам пройти к в нижнему по потоку краю канала и достаточно маленькой, чтобы направить выступы в соответствующий ответную часть для выступа. Для обеспечения возможности прохода выступов по каналам Wd должна быть больше W по меньшей мере на 1%, предпочтительно по меньшей мере на 2%. Для обеспечения возможности направления выступов Wd должна быть не более чем на 10% больше W, предпочтительно не более чем на 5%.
[0011] В предпочтительном варианте воплощения N каналов на участке от нижнего по потоку края до по меньшей мере 40% высоты байонетного кольца, имеют постоянную ширину Wd, и выше расширяются, достигая ширины Wu на верхнем по потоку крае. Предпочтительно, чтобы внешняя поверхность байонетного кольца была снабжена резьбой, соответствующей резьбе на внутренней поверхности приемной втулки стакана, таким образом, чтобы вращение байонетного кольца относительно приемной втулки стакана перемещало байонетное кольцо вдоль продольной оси Z.
[0012] Предпочтительно, чтобы приемная втулка стакана содержала ответные части для выступов, предотвращающие вращение стакана-коллектора вокруг продольной оси Z. Это полезно, поскольку вращение байонетного кольца может вызвать вращение стакана-коллектора, что может, таким образом, нарушить целостность уплотнительного материала, нанесенного между верхней по потоку поверхностью стакана-коллектора и нижней по потоку поверхностью нижней шиберной плиты. В этом варианте воплощения предпочтительно, чтобы байонетное кольцо предпочтительно включало стопор вращения на внешней поверхности, а приемная втулка стакана предпочтительно включала соответствующий стопор вращения на своей внутренней поверхности, где указанные стопоры останавливают вращение байонетного кольца в положении, в котором каналы байонетного кольца совпадают с ответными частями для выступов приемной втулки стакана.
[0013] Приемная втулка стакана предпочтительно образована верхней по потоку частью, жестко закрепленной на раме, и нижней по потоку частью, соединенной с верхней по потоку частью, между которыми находится байонетное кольцо, которое может вращаться относительно приемной втулки стакана, но не может быть извлечено из нее. Для обеспечения вращения байонетного кольца, предпочтительно, чтобы его нижний по потоку край содержал приспособления для вращения, например выступы или вырезы, позволяющие использовать инструмент для вращения байонетного кольца относительно продольной оси Z.
[0014] Узел нижней плиты настоящего изобретения может быть частью затворной системы, установленной на днище металлургической емкости, включая сталеразливочный ковш, печь или промежуточный ковш. Рама является частью затворной системы и может быть:
Подвижным узлом шиберного затвора с двумя плитами или
Неподвижной рамой в шиберном затворе с тремя плитами.
[0015] Настоящее изобретение также относится к способу установки стакана-коллектора на затворную систему, причем указанный способ включает следующие этапы:
(1) Предоставление узла нижней плиты, описанного выше,
(2) Зацепление верхней по потоку поверхности стакана-коллектора с байонетным кольцом от нижнего по потоку края, так, чтобы N выступов попали в соответствующие каналы,
(3) Введение стакана-коллектора вдоль продольной оси Z сквозь байонетное кольцо до упора, пока стакан-коллектор не достигнет рабочей позиции,
(4) Поворот байонетного кольца вокруг продольной оси Z относительно стакана-коллектора, пока стакан-коллектор не будет зафиксирован в рабочем положении и лишен возможности перемещения вдоль продольной оси Z.
[0016] В предпочтительном варианте воплощения узел нижней плиты содержит приемную втулку стакана с ответными частями под выступы стакана, как описано выше, и в котором способ также содержит этап установки каналов байонетного кольца напротив соответствующих ответных частей в приемной втулке стакана, следующий перед этапом (в), при котором стакан-коллектор перемещается вдоль продольной оси Z сквозь байонетное кольцо до упора, пока стакан-коллектор не займет рабочего положения с выступами, вошедшими в ответные части, что предотвращает вращение стакана-коллектора вокруг продольной оси Z.
[0017] Перед установкой стакана-коллектора сквозь байонетное кольцо на этапе (в), способ настоящего изобретения может также содержать следующие этапы,
Установку нижней шиберной плиты в обойму шиберной плиты и жесткое закрепление на раме,
Нанесение огнеупорного уплотнительного материала на верхнюю по потоку поверхность стакана-коллектора таким образом, чтобы, когда стакан-коллектор достигнет рабочего положения на этапе (г), уплотнительный материал был прижат к нижней по потоку поверхности нижней шиберной плиты.
[0018] Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, некоторые, предпочтительно все, этапы от (б) до (г) способа настоящего изобретения, выполнялись манипулятором.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019] Для более полного понимания сущности настоящего изобретения далее дано детальное описание, приведенное со ссылкой на сопроводительные чертежи в которых:
Фигура 1 представляет общий вид установки для разливки металла.
Фигура 2 показывает стакан-коллектор как описано в настоящем изобретении.
Фигура 3 показывает схематическое изображение соединительных элементов нижнего узла крепления согласно настоящему изобретению;
Фигура 4 показывает нижний узел крепления как описано в настоящем изобретении;
Фигура 5 иллюстрирует принцип соединения стакана-коллектора с нижним узлом крепления согласно настоящему изобретению;
Фигура 6 показывает узел нижней плиты согласно настоящему изобретению для случая затвора с двумя плитами.
Фигура 7 показывает узел нижней плиты согласно настоящему изобретению для случая затвора с тремя плитами.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Как упоминалось выше, Фигура 1 показывает металлургическую установку, включающую сталеразливочный ковш (200L) наполненный расплавленным металлом из печи и расположенный над промежуточным ковшом (200T), который, в свою очередь, находится в жидкостном соединении с изложницей (300). Разливка расплавленного металла из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш и из промежуточного ковша в изложницу производится через соответствующие каналы: защитную трубу (111) в первом случае и разливочный стакан (101) во втором. Практически во всех случаях для сталеразливочных ковшей и в некоторых случаях для промежуточных ковшей, поток металла через соответствующие каналы регулируется затвором, содержащим скользящие плиты (20g, 30g), которые совмещают и перекрывают отверстия, выполненные в каждой плите. Далее описание фокусируется на сталеразливочном ковше, но очевидно, что те же решения могут быть, с соответствующими изменениями, реализованы для промежуточного ковша и для любой металлургической емкости, снабженной затвором.
[0021] Защитная труба (111) предохраняет расплавленный металл от контакта с воздухом при разливке из сталеразливочного ковша (200L) в промежуточный ковш (200T). Она соединяется с выходным отверстием сталеразливочного ковша через стакан-коллектор (10) на котором она плотно установлена (см. Фигура 1(b)). Показанный на Фигуре 2 стакан-коллектор, используемый в настоящем изобретении, включает:
(1) верхнюю по потоку поверхность (10u) и нижнюю по потоку поверхность (10d), объединенные в одно целое боковой поверхностью (10L) и содержащие канал (10b), который тянется вдоль продольной оси Z от верхней по потоку поверхности до нижней по потоку поверхности,
(2) N выступов (11), при N ≥2, распределенных по периметру боковой поверхности, при этом каждый выступ содержит верхнюю по потоку поверхность (11u), примыкающую к верхней по потоку поверхности стакана-коллектора, и нижнюю по потоку поверхность (11d), отделенную от верхней по потоку поверхности на высоту выступа, и имеющие угловую ширину W, измеряемую в плоскости перпендикулярной продольной оси Z.
[0022] Как показано на Фигуре 2(с), угловая ширина W здесь определяется как наибольшая ширина выступа (11), измеряемая в плоскости перпендикулярной продольной оси Z.
[0023] Стакан-коллектор соединяется с выпускным отверстием сталеразливочного ковша затвором, находящимся между ними. Затвор содержит узел нижней плиты, включающий раму (20f), содержащую обойму шиберной плиты для установки нижней шиберной плиты (20g) и оснащенную соединительным устройством стакана (20) для установки и жесткого соединения стакана-коллектора (10) с рамой. Как показано на Фигурах 6 и 7 соединительное устройство стакана (20) может быть закреплено на раме (20f) при помощи крепежных приспособлений (3) хорошо известных специалистам в данной области техники, включая винты и/или болты. Соединительное устройство стакана содержит приемную втулку стакана (21) жестко закрепленную на раме и предпочтительно содержащую ответные части (21m) под выступы стакана-коллектора, предотвращающие вращение стакана-коллектора вокруг продольной оси Z. Сущность настоящего изобретения состоит в новой конструкции соединительного устройства стакана в сочетании с ответными выступами (11) стакана-коллектора, комбинация которых обеспечивает более легкую установку и демонтаж стакана-коллектора на затворе.
[0024] Как показано на Фигурах 3 и 4, соединительное устройство стакана содержит байонетное кольцо (22) включающее верхний по потоку край (22u) и нижний по потоку край (22d), разделенные высотой байонетного кольца, которое постоянно установлено с возможностью вращения в приемной втулке стакана таким образом, что байонетное кольцо может вращаться вокруг продольной оси Z. Байонетное кольцо содержит внутреннюю поверхность, в которой выполнены N каналов, расположенных вдоль продольной оси Z от нижнего по потоку края до верхнего. N каналов имеют на уровне нижнего по потоку края ширину Wd, близкую и несколько большую, чем ширина выступов W, что позволяет перемещать стакан-коллектор вдоль продольной оси Z сквозь нижний по потоку край байонетного кольца, с выступами, входящими в соответствующие каналы. В предпочтительном варианте воплощения приемная втулка стакана снабжена ответными частями (21m) под выступы стакана-коллектора. Таким образом, стакан-коллектор может перемещаться сквозь байонетное кольцо пока его выступы не войдут в соответствующие ответные части, что предотвращает вращение стакана-коллектора вокруг продольной оси Z. На уровне верхнего по потоку края байонетного кольца его каналы имеют верхнюю по потоку ширину Wu, которая больше их ширины в нижней по потоку части Wd, что позволяет байонетному кольцу вращаться вокруг стакана-коллектора, пока край канала не коснется нижней по потоку поверхности соответствующего выступа, фиксируя, таким образом, стакан-коллектор в рабочем положении.
[0025] Соединительный элемент стакана, представленный в настоящем изобретении, имеет существенные преимущества по сравнению с известными соединительными системами, содержащими отдельное байонетное кольцо, которое должно быть надето на стакан-коллектор, в то время как он удерживается на месте рукой или манипулятором, что часто требует второго оператора или второй манипулятор. Изобретение также имеет преимущества по сравнению со стаканами-коллекторами, снабженными интегрированным байонетным кольцом, потому, что (1) такие стаканы-коллекторы имеют большой вес и (2) стаканы-коллекторы, содержащие огнеупорную часть, соприкасающуюся с потоком расплавленного металла, должны регулярно заменяться, из-за чего неоправданно растет стоимость стакана-коллектора, в то время как байонеты, выполненные из металла и не подвергающиеся избыточному нагреву и износу, могут использоваться несколько раз.
Стакан-коллектор (10)
[0026] Вариант воплощения стакана-коллектора, подходящего для настоящего изобретения, показан на Фигуре 2. Как и известные стаканы-коллекторы, стакан-коллектор, подходящий для настоящего изобретения, включает верхнюю по потоку поверхность (10u) и нижнюю по потоку поверхность (10d), объединенные в одно целое боковой поверхностью (10L) и содержит канал (10b), который тянется вдоль продольной оси Z от верхней по потоку поверхности до по потоку нижней. Боковая поверхность (10L) как правило, имеет круглое сечение, концентричное каналу. Он может содержать конусную нижнюю по потоку часть, сужающуюся к нижней по потоку поверхности (10d), для обеспечения его соединения с защитной трубой, имеющей в верхней по потоку части конусный канал с геометрией нижней по потоку части стакана.
[0027] Стакан-коллектор (10) содержит N выступов (11), при N ≥ 2, расположенных по периметру боковой поверхности и прилегающих к верхней по потоку поверхности (10u). Предпочтительное количество N выступов: N = 3 или 4. Количество N = 3 выступов обеспечивает стабильную установку стакана-коллектора в соединительном устройстве стакана, одновременно снижая трение при вращении байонета. Предпочтительно равномерное распределение N выступов по периметру боковой поверхности (10L).
[0028] Выступы N (11) служат для прижатия и фиксации стакана-коллектора к узлу нижней плиты, путем взаимодействия выступов с частью каналов, прилегающей к верхнему по потоку краю байонета, и имеющей верхнюю по потоку ширину Wu. В вариантах воплощения, предусматривающих приемную втулку стакана, содержащую ответные части (21m) для выступов стакана, выступы (11), входя в указанные ответные части, предотвращают поворот стакана-коллектора. Это полезно, поскольку при повороте байонетного кольца стакан-коллектор не должен поворачиваться.
[0029] Выступы N (11) имеют верхнюю по потоку поверхность (11u) и нижнюю поверхность (11d), отдeленную от верхней по потоку поверхности на высоту выступа. Высота выступов должна быть достаточной для механического сопротивления выступов силам, прилагаемым к ним при монтаже стакана на ковш и во время разливки. Например, высота выступов может находиться в диапазоне от 10 до 100 мм, предпочтительно от 20 до 70 мм, более предпочтительно от 30 до 60 мм. Аналогично, угловая ширина W, измеряемая в плоскости перпендикулярной продольной оси Z, должна быть достаточной для обеспечения надежного соединения в процессе разливки. Угловая ширина W зависит от количества N выступов. Как показано на Фигуре 2(с), для стакана-коллектора, имеющего круглое сечение с радиусом R, угловая ширина W= α R, где α является азимутальным углом, охватывающим выступ. Угол α предпочтительно находится в диапазоне от 360 / 5 N = 72 / N до 360 / 2 N = 180 / N, предпочтительно от 90 / N до 135 / N. Например, для N = 3 выступа, угол α может быть в диапазоне от 30 до 50°.
[0030] Стакан-коллектор выполнен из огнеупорного материала, чтобы противостоять высокой температуре расплавленного метала, текущего через канал (10b). Стакан-коллектор предпочтительно включает металлический корпус (10c), покрывающий часть боковой поверхности (10L), верхний по потоку край которого находится вблизи, но не достигает верхней по потоку поверхности (10u). Металлический корпус предпочтительно покрывает, по меньшей мере, часть выступов, которая взаимодействует с краями каналов при вращении байонетного кольца. Нижняя по потоку часть стакана-коллектора также может быть частично покрыта металлическим корпусом для защиты огнеупорного материала от износа боковой поверхности при установке защитной трубы. Нижний по потоку край металлического корпуса не достигает нижней по потоку поверхности стакана-коллектора. Нижний по потоку край корпуса может находиться вблизи нижней по потоку поверхности стакана-коллектора или на некотором расстоянии. DE102004008382 описывает сменный металлический корпус, изготовленный из чугуна.
Соединительное устройство стакана (20)
[0031] Соединительное устройство стакана используется для приема и жесткого соединения стакана-коллектора (10) с рамой. Оно содержит приемную втулку стакана (21), жестко закрепленную на раме и предпочтительно содержащую ответные части для выступов стакана (21m) для входа выступов и предотвращения вращения стакана-коллектора вокруг продольной оси Z, когда стакан-коллектор, перемещаясь вдоль продольной оси Z, достиг рабочего положения. Рабочее положение стакана-коллектора по продольной оси Z соответствует положению, при котором верхняя по потоку поверхность (10u) стакана-коллектора с помощью уплотняющего материала (2) может плотно соединяться с нижней по потоку поверхностью нижней плиты (20g) затвора, и канал (10b) стакана-коллектора совмещен с каналом в нижней плите (20g) (см. Фигуры 6 и 7). На этом этапе стакан-коллектор установлен в рабочее положение, но еще не закреплен. Ответные части (21m) под выступы стакана могут быть выполнены в форме каналов, как показано на Фигуре 3, с шириной соответствующей угловой ширине выступов (11) и высотой менее высоты выступов. В другом варианте, ответные части (21m) под выступы стакана могут быть образованы выступающими элементами, примыкающими с обеих сторон к выступам стакана, когда стакан-коллектор находится в рабочем положении, как показано на Фигуре 5. При условии, что ответные части (21m) для выступов стакана предотвращают вращение стакана-коллектора вокруг продольной оси Z, настоящее изобретение не ограничено их конкретной конструкцией и геометрией. В случае если приемная втулка стакана не оснащена ответными частями (21m) для выступов стакана, при вращении байонетного кольца необходимо принять меры к предотвращению вращения стакана-коллектора вместе с ним.
[0032] Сущность настоящего изобретения состоит в том, что байонетное кольцо (22) постоянно установлено в приемной втулке стакана таким образом, что оно может вращаться вокруг продольной оси. Байонетное кольцо содержит верхний по потоку край (22u) и нижний по потоку край (22d), отделенные высотой байонетного кольца. Оно также содержит внутреннюю поверхность, снабженную N каналами, расположенными вдоль продольной оси Z от нижнего по потоку края до верхнего. N каналов имеют на уровне нижнего по потоку края ширину Wd, близкую и несколько большую, чем ширина выступов W, что позволяет перемещать стакан-коллектор вдоль продольной оси Z сквозь нижний по потоку край байонетного кольца, с выступами входящими в соответствующие каналы, до тех пор, пока выступы не войдут в контакт с соответствующими ответными частями (21m) для выступов стакана. Когда выступы стакана-коллектора находятся в части каналов нижней по потоку ширины Wd, стакан-коллектор может перемещаться вдоль продольной оси Z, но байонетное кольцо не может значимо поворачиваться относительно стакана-коллектора.
[0033] Каналы N имеют верхнюю по потоку ширину Wu, на уровне верхнего по потоку края, который больше, чем нижняя по потоку ширина Wd. Когда выступы находятся в этой части каналов, байонетное кольцо может поворачиваться вокруг продольной оси Z относительно стакана-коллектора пока край канала не соприкоснется с нижней по потоку поверхностью соответствующего выступа, фиксируя таким образом стакан-коллектор в рабочем положении.
[0034] Как показано на Фигурах 3 и 5, каналы (22c) байонетного кольца могут иметь нижнюю часть с постоянной шириной Wd, за которой следует верхняя по потоку часть, равномерно расширяющаяся от ширины Wd до ширины Wu, с Wu > Wd. В другом варианте, ширина каналов может скачком измениться от ширины нижней по потоку части Wd, до ширины верхней по потоку части Wu. Равномерный переход от ширины нижней по потоку части Wd до ширины верхней по потоку части Wu является предпочтительным, поскольку в этом случае поворот байонетного кольца также прилагает к стакану-коллектору усилие, направленное вдоль продольной оси и таким образом уплотняет соединение с нижней плитой (20g) затвора. Нижняя по потоку часть каналов (22c) может занимать, по меньшей мере, 40% высоты байонетного кольца. Предпочтительно, чтобы нижняя по потоку часть занимала не более 80% высоты байонетного кольца. Верхняя по потоку часть должна иметь высоту большую, чем высота выступов стакана-коллектора, иначе байонетное кольцо не сможет вращаться относительно стакана-коллектора.
[0035] Ширина канала может увеличиваться только в одну сторону от оси канала, формируя L-образные каналы, как показано на Фигурах 3 и 5, таким образом допуская вращение байонетного кольца только в одну сторону. В другом варианте, ширина канала может увеличиваться симметрично относительно оси канала, формируя Т-образные каналы и допуская вращение кольца в обоих направлениях. В последнем случае важно помнить, в каком направлении байонетное кольцо вращалось при фиксировании стакана-коллектора, чтобы вращать его в правильном направлении при демонтаже отработавшего стакана-коллектора.
[0036] В предпочтительном варианте воплощения, показанном на Фигуре 3, байонетное кольцо содержит внешнюю поверхность, снабженную резьбой (22t) с ответной резьбой (21t) на внутренней поверхности приемной втулки стакана. Таким образом, вращение байонетного кольца относительно приемной втулки стакана перемещает байонетное кольцо вдоль продольной оси Z и сильнее прижимает стакан-коллектор к нижней плите (22g). В этом варианте воплощения канал может скачком расширяться от ширины Wd нижней по потоку части до ширины верхней по потоку части и при этом так же толкать стакан-коллектор вдоль продольной оси Z при вращении байонетного кольца.
[0037] В еще одном предпочтительном варианте воплощения байонетное кольцо включает стопор вращения (22b) на внешней поверхности, показанный на Фигуре 3, а приемная втулка стакана включает соответствующий стопор вращения (21b) на своей внутренней поверхности, указанные стопоры останавливают вращение байонетного кольца в положении, в котором каналы (22c) байонетного кольца совпадают с ответными частями (21m) приемной втулки стакана. В этом варианте воплощения, установка стакана-коллектора вдоль продольной оси Z может производиться единообразно и очень просто, без необходимости в каких-либо измерениях или дополнительных инструментах.
[0038] Как показано на Фигуре 3, для облегчения поворота байонетного кольца, предпочтительно предусмотреть на нижнем по потоку крае байонетного кольца приспособления для поворота (22r), например, выступы или вырезы, позволяющие присоединить инструмент для поворота байонетного кольца вокруг продольной оси Z. Это будет полезно для плотной фиксации стакана-коллектора на месте и еще более полезно при извлечении стакана-коллектора из байонетного кольца после использования.
[0039] Байонетное кольцо (22) является частью соединительного устройства стакана и остается на месте при установке нового стакана-коллектора в узел нижней плиты. В одном из вариантов воплощения, показанном на Фигурах 3 и 4, байонетное кольцо установлено между верхней по потоку (21u) и нижней по потоку (21d) частями приемной втулки стакана. Верхняя по потоку часть (21u) жестко закреплена на раме (20f), а нижняя по потоку часть (20d) жестко закреплена к верхней по потоку части. В этой конструкции байонетное кольцо может вращаться вокруг продольной оси, но не может быть извлечено из соединительного устройства стакана без отсоединения нижней по потоку части втулки от верхней. В другом варианте воплощения, приемная втулка стакана может быть монолитной и закрепленной непосредственно на раме (20f), с байонетным кольцом, расположенным между втулкой и рамой.
Установка стакана-коллектора в узел нижней плиты
[0040] Фигура 5 показывает последовательность действий при установке стакана-коллектора в соединительное устройство стакана, а Фигура 4 показывает поперечное сечение узла нижней плиты, согласно настоящему изобретению, со стаканом-коллектором, зафиксированным в рабочем положении. Приемная втулка стакана на Фигуре 5 оснащена ответными частями (21m) для выступов стакана. В варианте воплощения, показанном на Фигуре 5(а), сначала необходимо повернуть байонетное кольцо таким образом, чтобы каналы (22c) байонетного кольца совместились с соответствующими ответными частями (21m) для выступов стакана. Затем стакан-коллектор (10) верхней по потоку частью вводится в байонетное кольцо (22) со стороны его нижнего по потоку края (22d), и N выступов стакана входят в соответствующие каналы (22c). Как показано на Фигуре 5(b), затем стакан-коллектор перемещается вдоль продольной оси Z сквозь байонетное кольцо, пока выступы (11) стакана-коллектора не войдут в ответные части (21m) для выступов стакана. Таким образом, стакан-коллектор лишен возможности поворачиваться вокруг продольной оси Z, но, на этом этапе, не зафиксирован и может перемещаться вдоль продольной оси Z. При отсутствии ответных частей (21m) для выступов стакана стакан-коллектор сохраняет возможность вращения вокруг продольной оси Z. Как показано на Фигуре 5(с), для фиксации стакана-коллектора, байонетное кольцо поворачивается вокруг продольной оси Z, пока верхние по потоку края каналов не коснутся выступов стакана, фиксируя, таким образом, стакан-коллектор в рабочем положении и лишая его возможности перемещения вдоль продольной оси Z.
[0041] Для оптимизации фиксации стакана предпочтительно, чтобы геометрия той части выступов, которая касается края каналов, соответствовала геометрии верхней по потоку части каналов, избегая мест концентрации напряжений на площади контакта, таких как углы и тому подобное. Предпочтительно чтобы эти части выступов были покрыты металлическим корпусом (10c), поскольку огнеупорный материал может треснуть при слишком сильной затяжке байонетного кольца.
[0042] Те же операции выполняются в обратном порядке при демонтаже отработавшего стакана-коллектора. Сначала поворачивается байонетное кольцо (22) для освобождения стакана-коллектора. Предпочтительно выполнять эту операцию при помощи инструмента, установленного на приспособления для поворота (22r) на байонетном кольце. Затем стакан-коллектор извлекается вдоль продольной оси Z с силой, достаточной для разрыва уплотнительного материала (2). Байонетное кольцо остается внутри приемной втулки стакана и новый стакан-коллектор может быть установлен как описано выше.
[0043] Значительным преимуществом настоящего изобретения является то, что все вышеописанные операции легко выполняются одним человеком или одним манипулятором. Традиционные системы, содержащие отдельное байонетное кольцо, не дают этого преимущества, а стаканы-коллекторы с интегрированным байонетным кольцом значительно тяжелее.
Затворы с двумя и тремя плитами
[0044] Как показано на Фигурах 6 и 7, верхняя по потоку поверхность (10u) стакана-коллектора соединяется с поверхностью нижней плиты затвора. Уплотнение между двумя огнеупорными поверхностями осуществляется при помощи уплотнительного материала (2). Перед установкой стакана-коллектора через байонетное кольцо, как описано выше, нижняя шиберная плита (20g) устанавливается в обойму рамы (20f) и жестко крепится к ней. Огнеупорный уплотнительный материал (2) наносится на верхнюю по потоку поверхность (10u) стакана-коллектора таким образом, чтобы при установке стакана-коллектора в рабочее положение уплотнительный материал оказался зажат между стаканом-коллектором и нижней поверхностью шиберной плиты, формируя уплотнение соединения между ними.
[0045] Узел нижней плиты настоящего изобретения является частью затворной системы, закрепленной на нижней поверхности сталеразливочного ковша (200L) при помощи крепежных приспособлений (3) хорошо известных специалистам в данной области техники, включая в общем винты и/или болты.
[0046] В затворной системе с двумя плитами, показанной на Фигуре 6, нижняя шиберная плита (20g), снабженная отверстием, скользит (перемещаясь или вращаясь) по верхней шиберной плите (30g), снабженной аналогичным отверстием. Верхняя шиберная плита (30g) жестко закреплена на верхней раме (30f), которая, в свою очередь, жестко закреплена на днище сталеразливочного ковша. Рама (20f), к которой жестко крепится нижняя шиберная плита, может перемещаться относительно верхней рамы (30f). Перемещение подвижной рамы (20f) относительно верхней рамы (30f) производится при помощи пневматического или гидравлического цилиндра (20p) и/или электропривода, и позволяет нижней шиберной плите скользить по верхней плите (30g) так, чтобы совмещать и перекрывать отверстия в шиберных плитах для открывания или закрывания затвора (см. Фигуры 6(a) и (b)).
[0047] Как видно из Фигур 6(a) и (b), поскольку в затворах с двумя плитами стакан-коллектор соединен с подвижной рамой (20f), защитная труба, которая является длинной трубой, прикрепленной к стакану-коллектору и тянущейся далеко вниз от днища сталеразливочного ковша (см. Фигуру 1), перемещается вместе с подвижной шиберной плитой во время открывания и закрывания затвора при регулировке потока расплавленного металла. В некоторых случаях такие перемещения защитной трубы недопустимы. Чтобы исключить перемещения стакана-коллектора и соединенной с ним защитной трубы при работе затвора, используются затворы с тремя плитами.
[0048] Затвор с тремя плитами показан на Фигуре 7. В отличие от затворов с двумя плитами, в затворах с тремя плитами нижняя плита (20g), к которой присоединен стакан-коллектор, неподвижна относительно верхней плиты (30g) и выпускного отверстия сталеразливочного ковша. Рама (20f) либо жестко прикреплена к верхней раме (30f), либо представляет с ней одно целое. Регулирование потока расплавленного металла осуществляется перемещением средней шиберной плиты (25g), находящейся между нижней и верхней шиберными плитами. Средняя шиберная плита (25g) снабжена отверстием, аналогичным отверстиям в нижней и верхней плитах. Перемещая среднюю шиберную плиту относительно нижней и верхней плит, можно совместить отверстие в средней плите с отверстиями в нижней и верхней плитах или перекрыть отверстия. Таким образом, поток расплавленного металла может регулироваться без перемещения стакана-коллектора (10) и соединенной с ним защитной трубы (111).
[0049] Описание выше фокусируется на стакане-коллекторе, установленном на сталеразливочном ковше (200L), для соединения с защитной трубой (111). Очевидно, что то же самое, с соответствующими изменениями, относится и к стакану-коллектору, установленному на промежуточном ковше (200T), для соединения с разливочным стаканом (101) или с любой металлургической емкостью, снабженной стаканом для соединения с ним.
Номер поз.
Наименование
1
Расплавленный металл
2
Уплотнительный материал
3
Жесткое крепление
10
Стакан-коллектор
10b
Канал стакана-коллектора
10c
Корпус
10d
Нижняя по потоку поверхность стакана-коллектора
10L
Боковая поверхность стакана-коллектора
10u
Верхняя по потоку поверхность стакана-коллектора
11
Выступ
11d
Нижняя поверхность выступа
11u
Верхняя поверхность выступа
20
Соединительное устройство стакана
Рама
20g
Нижняя шиберная плита
20p
Гидравлический цилиндр
21
Приемная втулка стакана
21b
Стопор вращения байонетного кольца
21d
Нижняя по потоку часть приемной втулки стакана
21m
Ответная часть для выступа стакана
21t
Резьба приемной втулки стакана
21u
Верхняя по потоку часть приемной втулки стакана
22
Байонетное кольцо
22b
Стопор вращения
22c
Канал для прохода выступа
22d
Нижний по потоку край байонетного кольца
22r
Приспособления для поворота
22t
Резьба байонетного кольца
22u
Верхний по потоку край байонетного кольца
Обойма средней шиберной плиты 25g
25g
Средняя шиберная плита затвора с тремя плитами
Верхняя рама
30g
Верхняя шиберная плита
100
Внутренний стакан
101
Разливочный стакан
111
Защитная труба сталеразливочного ковша
200
Металлургическая емкость
200L
Сталеразливочный ковш
200r
Огнеупорная облицовка металлургической емкости
200T
Промковш
211
Манипулятор
W
Ширина выступа (максимальная)
Wd
Ширина канала вблизи нижнего по потоку края
Wu
Ширина канала вблизи верхнего по потоку края
Z
Продольная ось