ОПОРНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ТРУБЫ КОВША ДЛЯ РАЗЛИВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
BEARING HEAD FOR LIQUID METAL TEEMING LADLE PIPE SUPPORT

Настоящее изобретение, в общем, имеет отношение к созданию установки для разливки жидкого металла, а в частности к созданию устройства для введения кожуха ковша в такую установку.
Кожух ковша представляет собой трубу, имеющую канал, который идет вдоль оси, причем ось расположена вертикально, когда труба находится в положении использования. Канал позволяет жидкому металлу из металлургического резервуара, такого как ковш, проходить в разливочное устройство. Когда труба находится в своем положении использования, ее верхний конец находится в контакте с расположенным выше по течению элементом установки, прикрепленным к ковшу, в то время как нижний конец погружен в разливочное устройство.
Уже известен манипулятор (загрузочно-разгрузочное устройство) кожуха ковша, который содержит кронштейн манипулятора, перемещаемый вручную оператором, причем указанный кронштейн на одном конце имеет захват, который может быть расположен вокруг трубы и может захватывать ее, чтобы перемещать трубу и вводить ее в установку для разливки. В этом известном устройстве кронштейн манипулятора захватывает трубу так, что ее угловая ориентация является совершенно случайной относительно указанного кронштейна, несмотря на то что оператор подводит трубу к кронштейну манипулятора в специфической ориентации.
Такое устройство позволяет удовлетворительно вводить трубу в установку для разливки. Однако такое устройство не является оптимальным в том, что связано со снижением расходов, связанных с разливкой.
Для оптимизации указанных расходов в соответствии с настоящим изобретением предлагается опорная головка, позволяющая поддерживать кожух ковша для разливки жидкого металла, который содержит канал, вдоль которого может протекать металл, идущий главным образом вдоль оси, причем опорная головка предназначена для манипулятора трубы и содержит средства регулировки угловой ориентации кожуха относительно головки вокруг оси, соответствующей оси канала.
Таким образом, легко может быть определена ориентация кожуха относительно манипулятора, который содержит опорную головку. В результате, так как манипулятор осуществляет аналогичное перемещение каждый раз при вводе кожуха в установку для разливки, можно также определить ориентацию, в которой введен кожух относительно установки для разливки, а в частности, относительно расположенного выше по течению элемента установки. Таким образом, за счет использования такой опорной головки становится возможным ориентировать кожух желательным образом относительно установки для разливки.
Это является особенно предпочтительным, так как это позволяет снабдить кожух отверстиями или выходными протоками, которые также будут иметь заданную ориентацию и позволят ориентировать поток, за счет чего будет улучшена производительность разливки.
Более того, когда кожух может быть захвачен в различных ориентациях манипулятором, который содержит опорную головку, последняя позволяет один и тот же кожух вводить в установку для разливки в различных ориентациях. Это также позволяет распределять износ на внутренней стенке кожуха, принимая во внимание, что обычно поток вытекает из ковша слегка ориентированным, и поэтому некоторые места стенки изнашиваются быстрее, чем остальная часть стенки. Аналогично, когда кожух вводят в установку для разливки за счет скольжения, это позволяет распределять износ контактной поверхности, которая скользит относительно расположенного выше по течению элемента установки, причем некоторые области, имеющие заданное положение относительно расположенного выше по течению элемента установки, изнашиваются быстрее, чем остальная часть поверхности. Таким образом, указанное распределение позволяет повысить полный срок службы кожуха и позволяет использовать один и тот же кожух большее число раз без риска преждевременного выхода из строя кожуха ковша.
Эти различные преимущества, которые могут быть получены за счет ориентации кожуха в опорной головке, позволяют повысить рентабельность процесса разливки.
Настоящее изобретение также может иметь один или несколько признаков, приведенных ниже:
- головка содержит два кронштейна, на которых предусмотрены средства регулировки;
- в частности, головка имеет такую конфигурацию, что два кронштейна придают головке единственную конфигурацию, или же ее кронштейны представляют собой шарнирные кронштейны захвата, которые способны придать головке множество конфигураций. Когда кронштейны придают головке единственную конфигурацию, они не могут перемещаться. В этом случае манипулятор представляет собой простой манипулятор, так как головка изготовлена в виде одной детали и так как средства перемещения, которые ее перемещают, являются менее сложными, так как они не должны обеспечивать перемещение для закрывания кронштейнов. Когда кронштейны образуют захват, они позволяют захватывать кожух, что позволяет исключить зазоры между средствами регулировки оголовья и кожуха, когда перемещают кожух, за счет чего обеспечивается еще более надежное перемещение кожуха и его введение в установку;
- средства регулировки также образуют средства удержания кожуха на головке. Таким образом, кожух может удерживаться на головке без использования захвата, который при зажимании кожуха мог бы его повредить. Этот вариант позволяет снизить риск повреждения кожуха при его перемещении и введении в установку;
- средства регулировки содержат по меньшей мере одну выемку, которая идет вдоль оси кожуха, когда кожух прикреплен к головке, причем указанная выемка может взаимодействовать с выступом, принадлежащим кожуху, и имеет вдоль направления, соответствующего оси кожуха, входной конец в виде раструба. Таким образом, взаимодействие между головкой и кожухом представляет собой взаимодействие на базе формы. Кроме того, благодаря входу в выемку в виде раструба, который позволяет направлять выступ кожуха в выемку, легче регулировать положение выступа кожуха на головке. Еще более предпочтительным является случай, когда опорная головка совмещается с кожухом при помощи автоматизированного устройства, которое производит заданные перемещения;
- опорная головка содержит опорную поверхность, форма которой является дополняющей к форме обратной поверхности кожуха и которая может входить в контакт с этой обратной поверхностью. При комбинировании этой поверхности с выемками эти выемки головки ограничивают степени свободы кожуха в том, что касается вращения и перемещения по всем осям, кроме вертикального поступательного перемещения. Однако поверхность головки, а в частности ее верхняя поверхность, когда она прилегает к обратной поверхности кожуха, блокирует вертикальное поступательное перемещение кожуха вниз, а сила тяжести препятствует вертикальному поступательному перемещению вверх. Поэтому кожух будет полностью удерживаться за счет угловой ориентации средства регулировки и за счет верхней поверхности опорной головки.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также манипулятор кожуха ковша для разливки жидкого металла, причем указанный манипулятор содержит опорную головку в соответствии с настоящим изобретением и средства перемещения головки, а также средства приведения в движение средств перемещения и, преимущественно, средства управления средствами приведения в движение.
Таким образом, кожух может быть введен в установку для разливки автоматически, что исключает трудности, связанные с ручным управлением кронштейном оператором, и исключает происшествия, связанные с человеческим фактором. Кроме того, может быть снижено время введения кожуха ковша в установку.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также кожух ковша для разливки жидкого металла, который содержит канал, вдоль которого может протекать металл, идущий главным образом вдоль оси, отличающийся тем, что он содержит средства регулировки угловой ориентации кожуха относительно опорной головки в соответствии с настоящим изобретением вокруг оси, соответствующей оси канала, причем эти средства могут взаимодействовать с дополняющими средствами, принадлежащими головке.
Принадлежащие кожуху средства также могут иметь выступ, который идет главным образом вдоль оси канала и имеет поперечное сечение, которое является постоянным в этом направлении, причем указанный выступ может взаимодействовать с выемкой, принадлежащей головке, такой как была описана здесь выше.
Кожух также может иметь обратную поверхность, преимущественно обращенную к нижнему концу кожуха, когда кожух находится в положении использования, причем в указанном положении ось канала является вертикальной, при этом указанная поверхность может входить в контакт с опорной поверхностью дополняющей формы, принадлежащей опорной головке в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, принадлежащие кожуху средства регулировки могут иметь по меньшей мере три элемента регулировки. В частности, это позволяет придавать кожуху различные ориентации относительно опорной головки. За счет этого может быть лучше распределен износ на внутренней стенке и на верхней поверхности этого кожуха, которая находится в контакте с расположенным выше по течению элементом установки, как уже было указано здесь выше.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также комплект манипулятора в соответствии с настоящим изобретением и кожуха ковша в соответствии с настоящим изобретением.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ захвата кожуха ковша, который включает в себя следующие операции:
- приближение опорной головки в соответствии с настоящим изобретением к участку кожуха, который расположен ниже уровня средств регулировки кожуха, когда этот кожух находится в своем положении использования, так что кожух будет введен в пространство между кронштейнами головки;
- перемещение головки вверх, так что средства регулировки угловой ориентации кожуха взаимодействуют с аналогичными средствами оголовья, преимущественно до тех пор, пока опорная поверхность оголовья не войдет в контакт с обратной поверхностью кожуха;
- факультативно, когда кронштейны головки представляют собой шарнирные кронштейны захвата, эти кронштейны приближают к кожуху с захватом в открытой конфигурации, а затем захват закрывают.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также способ установки (размещения) кожуха ковша в установке для разливки с использованием манипулятора, который включает в себя следующие операции:
- проведение операций способа захвата в соответствии с настоящим изобретением и
- перемещение опорной головки, чтобы ввести кожух в установку для разливки. Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На фиг.1 схематично показан вид сбоку комплекта манипулятора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения и кожуха в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, который хранится в своем положении использования.
На фиг.2 показан вид в перспективе опорной головки манипулятора, показанного на фиг.1.
На фиг.3 показан вид в перспективе кожуха, показанного на фиг.1, а в частности, показан его верхний конец, когда кожух находится в своем положении использования.
На фиг.4 показан вид в перспективе устройства для хранения кожухов, которое содержит кожухи, показанные на фиг.3, и опорную головку, показанную на фиг.2.
На фиг.5 показано горизонтальное сечение кожуха и опорной головки, когда кожух и опорная головка находятся в положении взаимодействия.
На фиг.1 показан комплект манипулятора 10 и кожуха 12 ковша для разливки жидкого металла. Кожух 12 содержит канал, вдоль которого может протекать металл. идущий главным образом вдоль оси, которая является вертикальной, когда кожух 12 находится в положении использования, которое показано на фиг.1. Кожух до его применения находится в устройстве 56 для хранения.
Манипулятор 10 содержит держатель 14, первый кронштейн 16 перемещения и второй кронштейн 18 перемещения, расположенный у конца первого кронштейна 16 перемещения. Опорная головка 20 установлена в устройстве 10 на конце второго кронштейна 18 перемещения.
Манипулятор 10 содержит средства 22, 24, 26 соединения для соответствующего соединения держателя 14 с первым кронштейном 16 перемещения для соединения первого кронштейна 16 перемещения со вторым кронштейном 18 перемещения и для соединения второго кронштейна 18 перемещения с опорной головкой 20. Средства 22, 24, 26 соединения представляют собой шаровые шарниры, которые позволяют каждой подвижной детали (первому кронштейну 16, второму кронштейну 18 и опорной головке 20, соответственно) совершать поворот вокруг любой оси относительно опорной детали (держателя 14, первого кронштейна 1 6 и второго кронштейна 18, соответственно).
Таким образом, два кронштейна 16 и 18 и средства 22, 24, 26 соединения образуют средства перемещения опорной головки 20. Манипулятор 10 содержит средства приведения в движение средств перемещения (не показаны), причем эти средства приведения в движение, например, представляют собой двигатель, и средства управления, которые управляют средствами перемещения и позволяют оператору управлять перемещениями кронштейна 16 относительно держателя, кронштейна 18 относительно кронштейна 16 и опорной головки 20 относительно кронштейна 18. Кронштейнами 16, 18 и опорной головкой 20 управляют так, что опорная головка всегда остается горизонтальной.
Далее опорная головка 20 будет описана более подробно со ссылкой на фиг.2.
Как это показано на фиг.2, опорная головка имеет форму вилки, а в частности содержит два главным образом параллельных боковых кронштейна 28а, 28b. Два кронштейна 28а, 28b не могут перемещаться друг относительно друга и поэтому способны придать головке единственную ориентацию. Между этими двумя кронштейнами 28а, 28b образовано пространство 29, размер которого позволяет ввести в него кожух ковша, такой как кожух 12.
Каждый кронштейн 28а, 28b имеет в основном поперечное сечение в виде параллелепипеда, а в частности имеет горизонтальную верхнюю поверхность 30 и вертикальные внешнюю поверхность 32 и внутреннюю поверхность 34.
Опорная головка 20 содержит две выемки (две V-образные канавки) 36а, 36b, по одной на внутренней поверхности 34 каждого кронштейна 28а, 28b. Выемки идут в основном в направлении, перпендикулярном оси, вдоль которой идут кронштейны, в частности, в вертикальном направлении, когда опорная головка 20 находится в своем положении использования. Направление, в котором идут выемки 36а, 36b, совпадает с осью канала, когда кожух находится в своем положении использования.
Выемки 36а, 36b идут от верхней поверхности 30 до нижней поверхности опорной головки 20. Каждая выемка 36а, 36b имеет, в вертикальном направлении, когда опорная головка находится в своем положении использования, входной конец 38 в виде раструба. Этот конец 38 в виде раструба содержит, в частности, две фаски, образованные в вертикальном направлении на участках внутренней поверхности 32, ограничивающей выемки 36а, 36b.
Выемки 36а, 36b образуют средства регулировки угловой ориентации кожуха 12 относительно оси, которая соответствует оси канала, когда головка и кожух находятся в их положениях использования, причем эти выемки могут взаимодействовать с кожухом так, как это описано далее более подробно.
Далее будет описан кожух 12 ковша со ссылкой на фиг.3. В частности, на фиг.3 показан верхний конец кожуха, когда этот кожух находится в своем положении использования.
Кожух 12 содержит трубчатый корпус 42, изготовленный из огнеупорного материала, и, на своем верхнем конце, содержит оголовье 14 квадратного сечения. Поперечное сечение оголовья имеет форму, которая отличается от формы поперечного сечения трубчатого корпуса 42, который имеет круговое поперечное сечение. Кроме того, квадратное поперечное сечение оголовья 44 больше по размерам, чем круговое поперечное сечение трубчатого корпуса 42, в результате чего между оголовьем 44 и трубчатым корпусом 42, кожух 12 ковша будет иметь обратную поверхность 46, которая в основном является горизонтальной и обращена к нижнему концу кожуха, когда кожух находится в своем положении использования. Такая обратная поверхность предназначена для взаимодействия с верхней поверхностью 30 опорной головки 20, так что она прилегает к ней, когда кожух находится в своем положении использования.
Кроме того, как это показано на фиг.3, кожух содержит оболочку 48, изготовленную в виде одной детали и расположенную вокруг концевого участка трубчатого корпуса. Эта оболочка 48 изготовлена из материала с металлическими свойствами, в частности из стали, и закрывает все оголовье 44 и верхнюю часть трубчатого корпуса кожуха.
Участок металлической оболочки, который закрывает трубчатый участок кожуха, содержит четыре выступа или ребра 52. Каждое ребро идет в основном вдоль оси канала, которая является вертикальной, когда кожух находится в положении использования, и имеет неизменное поперечное сечение, в частности треугольное поперечное сечение. Ребра являются одинаковыми и равномерно распределены по окружности кожуха, так что они смещены друг от друга на 90°.
Два противоположных ребра 52 кожуха 12 могут взаимодействовать с выемками 36а, 36b опорной головки 20 и имеют форму, дополняющую форму этих выемок. Таким образом, указанные ребра позволяют образовать средства регулировки ориентации кожуха относительно опорной головки 20, причем ориентацию измеряют относительно оси канала 40 кожуха 12.
Так как кожух содержит четыре равномерно распределенных ребра 52, он может быть установлен в опорной головке 20 в различных ориентациях. В частности, так как ребра являются одинаковыми, каждое ребро 52 может с одинаковой степенью вероятности взаимодействовать с любой из выемок 36а, 36b. Это позволяет вводить кожух в установку в различных ориентациях.
Как это показано на фиг.3, оболочка также содержит кольцеобразный участок, образующий пояс 50 с большей толщиной, чем толщина остальной части оболочки. Пояс 50 металлической оболочки образован на участке, на котором эта оболочка закрывает оголовье 44. Толщина пояса составляет больше чем 10 мм, а преимущественно 14 мм, в то время как остальная часть оболочки имеет толщину от 2 до 7 мм, а преимущественно от 4 до 6 мм.
Кожух также содержит выемки 54, образованные в поясе 50 оболочки, в частности в ее нижней части. Выемки 54 образованы по одной на каждой стороне оголовья 44, посредине каждой стороны. В частности, они расположены соответственно над каждым ребром 52. Выемки 54 позволяют удерживать оголовье 44 кожуха в устройстве 56 для хранения, которое вкратце будет описано ниже. Так как число выемок равно четырем и они равномерно распределены на кожухе, то это также позволяет устанавливать кожух в устройстве для хранения в различных ориентациях.
Кожух 12 и манипулятор 10 не ограничены описанным здесь выше конструктивным вариантом.
В частности, опорная головка 20 может быть выполнена не в виде вилки, а в виде захвата, который содержит два кронштейна, выполненные с возможностью перемещения друг относительно друга и позволяющие придать опорной головке 20 множество конфигураций. Такой захват, в частности, позволяет уменьшить до минимума зазор между кожухом 12 и опорной головкой 20, в частности между ребрами 52 и выемками 36а, 36b, когда кожух 12 установлен в опорной головке 20.
Кроме того, возможен вариант, в котором верхняя поверхность оголовья 20 не взаимодействует с обратной поверхностью кожуха. В этом случае выемки 36а, 36b могут, например, иметь основание на своем нижнем конце (нижнем в вертикальном направлении, когда головка находится в своем положении использования), противоположном входному концу. Это основание позволяет удерживать ребра 52 в выемках вдоль вертикальной оси, когда головка и кожух находятся в их положении использования.
Кроме того, формы средств регулировки ориентации кожуха и/или опорной головки могут отличаться от описанных, при условии, что эти средства взаимодействуют.
Средства приведения в движение устройства перемещения также не ограничены описанными здесь выше видами. Эти средства могут иметь дополнительные соединения или могут иметь меньшее число соединений, дополнительные кронштейны перемещения или всего только один кронштейн. Кроме того, различные соединения не обязательно являются шаровыми шарнирами, а в частности, соединения 24 и 26 могут быть шарнирными соединениями. Кронштейны 16 и 18 также могут быть заменены силовыми цилиндрами, длина которых может быть изменена.
Кроме того, в кожухе могут отсутствовать выемки 54. Удержание устройства для хранения может быть достигнуто иным путем, отличающимся от описанного здесь выше, причем кожух, например, может быть просто установлен на дно такого устройства. Кожух также может иметь оголовье с другим поперечным сечением и/или может не иметь обратной поверхности, если поперечное сечение кожуха является постоянным по всей его длине вдоль оси канала.
Кроме того, деталью, которую захватывает опорная головка, также может быть элемент для разливки, который содержит кожух и каркас. В этом случае, кожух может не иметь средств регулировки, которые могут быть образованы на каркасе.
Далее будет описан со ссылкой на фиг.1, 4 и 5 способ захвата кожуха с использованием опорной головки и способ перемещения кожуха в установку для разливки.
Как это показано на фиг.1 и 4, ранее захвата кожуха опорной головкой 20, его помещают в устройство 56 для хранения, в котором он будет подвешен при помощи штифтов 58, взаимодействующих по меньшей мере с двумя противоположными выемками 54 кожуха. Таким образом, кожух будет подвешен в устройстве 56 для хранения за его входной конец и будет храниться в своем положении использования.
Для захвата кожуха в этом положении способ предусматривает проведение первой операции, в которой опорную головку 20 приближают к участку кожуха, который расположен ниже уровня средств регулировки, принадлежащих кожуху, так чтобы ввести кожух в пространство 29 между кронштейнами 28а, 28b головки 20. Чтобы устройство перемещения могло произвести захват вокруг кожуха, устройство для хранения содержит открытую сторону 60, которая оставляет открытым доступ к боковой стороне кожуха 12, когда этот кожух находится в своем положении использования. Положение устройства перемещения после этой операции показано пунктиром на фиг.1.
Так как участок кожуха, который расположен ниже уровня средств регулировки, принадлежащих кожуху, имеет меньшую толщину, чем участок кожуха, снабженный оболочкой, которая содержит эти средства регулировки, за счет толщины оболочки, то пространство между кронштейнами 28а, 28b позволяет принять этот участок кожуха.
Затем, когда опорная головка 20 находится в положении, показанном пунктиром на фиг.1, эта головка начинает двигаться вверх, при этом средства регулировки кожуха взаимодействуют со средствами регулировки головки, причем, в этом случае, ребра 52, в частности два ребра, расположенные под выемками 54, с использованием которых подвешен кожух, взаимодействуют с выемками 36а, 36b головки. Чтобы упростить введение кожуха в опорную головку 20, ребра 52 взаимодействуют сначала со входом 38 в виде раструба опорной головки, как это показано на фиг.5. За счет указанной конфигурации этого входа 38 ребро 52 направляется к соответствующей выемке 36а, 36b.
После завершения этой операции ребра 52 будет находиться в выемках 36а, 36b. Опорная головка перемещается дополнительно вверх, пока ее верхняя поверхность 30 не начнет взаимодействовать с обратной поверхностью 46 кожуха. Опорная головка теперь захватывает кожух, как это показано на фиг.4.
Кожух 12 теперь полностью удерживается в опорной головке 20. В частности, выемки 36а, 36b предотвращают любой поворот кожуха и любое его поступательное перемещение в горизонтальной плоскости. Кроме того, взаимодействие между обратной поверхностью 46 и верхней поверхностью 30 опорной головки 20 предотвращает вертикальное поступательное перемещение кожуха 12 вниз. Единственным перемещением, которое мог бы сделать кожух, является вертикальное поступательное перемещение вверх, однако оно блокировано силой тяжести, когда кожух находится в своем положении использования. Таким образом, средства регулировки угловой ориентации кожуха также образуют средства удержания, которые удерживают кожух на опорной головке.
После этого, при удержании кожуха на опорной головке 20, кожух 12 дополнительно перемещают вверх, пока штифты 58 не выйдут из выемок 54. Выемки 54 имеют такую конфигурацию, что они не блокируют перемещение кожуха вверх, так что кожух может быть отсоединен от устройства 56 для хранения. После отсоединения кожуха от устройства 56 для хранения он может быть перемещен с использованием кронштейнов 16 и 18 и введен в установку для разливки.
Этот относительно простой способ позволяет управлять ориентацией, в которой кожух может быть введен в установку для разливки, причем это также может быть полностью автоматизировано.
Следует иметь в виду, что этот способ не ограничен описанным здесь выше. Например, если опорная головка содержит захват, то способ содержит дополнительную операцию закрывания (замыкания) захвата после совмещения выемок опорной головки с ребрами кожуха и после входа в контакт обратной поверхности кожуха и верхней поверхности головки. Эту операцию проводят ранее отсоединения кожуха от устройства для хранения.