УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ

Полезная модель относится к области электрометаллургии, в частности к устройствам для очистки внутренних поверхностей кристаллизаторов вакуумных дуговых печей для выплавки слитков из высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых.
Процесс плавки титановых сплавов производится электрической дугой большой мощности и сопровождается разбрызгиванием расплавленных частиц, а также выделением мелкодисперсных образований в виде солей хлора, которые содержатся в титановой губке. Указанные частицы весьма интенсивно осаждаются на охлаждаемых поверхностях, находящихся внутри печи, в частности на внутренней поверхности водоохлаждаемых кристаллизаторов, изготовленных из медного сплава.
После плавки мелкодисперсные образования в виде соединений хлора, которые обладают высокой гигроскопичностью, насыщаются атмосферной влагой, что ведет к увеличению времени вакуумирования перед следующей плавкой и увеличению содержания нежелательных примесей, в частности кислорода в получаемом слитке. Застывшие брызги расплава при попадании в слиток могут привести к несоответствию химического состава сплава и дефектам структуры.
В связи с вышеизложенным, перед последующей плавкой предусмотрено осуществление полной чистки внутренней поверхности кристаллизаторов, представляющих собой цилиндрическую поверхность диаметром от 600 до 1000 мм и длиной от 2500 до 4500 мм.
Известно устройство для чистки изложниц, содержащее хвостовик, несущий упругий корпус, и обхватывающие его упруго закрепленные щетки (а.с. СССР №485816, опубл. 30.09.1975). Недостатком известного устройства является отсутствие перекрытия сечения поверхности кристаллизатора щетками, приводящее к образованию необработанных зон, что приводит к дополнительным возвратно-поступательным движениям вдоль вертикальной оси после поворота устройства на определенный угол.
Известно устройство для чистки кристаллизаторов, содержащее стальной цилиндр с двумя поясами продольных пластин с выполненными отверстиями, через которые по винтовой линии протянуты отрезки стального каната, а наружный диаметр охватываемой винтовыми линиями каната окружности выполнен с превышением диаметра очищаемого кристаллизатора, что создает усилие, необходимое для очистки поверхности при опускании устройства внутрь кристаллизатора (черт. №32.60.15.Л10.2374.00.00) - прототип. Устройство опускается внутрь кристаллизатора при помощи мостового крана, и боковой поверхностью стальных канатов путем перемещения вверх-вниз осуществляется чистка внутренней поверхности кристаллизатора.
Недостатками прототипа являются малый интервал регулирования диаметра максимального сечения устройства при обработке кристаллизаторов различных диаметров, что требует значительного количества устройств при наличии большого парка типоразмеров кристаллизаторов. Кроме того, чистка внутренней поверхности кристаллизатора производится боковой поверхностью троса, т.е. продольно свитыми стальными проволоками небольшой толщины, что приводит к быстрому износу проволоки и уменьшает чистящие характеристики устройства, при этом замена изношенного троса весьма затруднительна.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение эффективной очистки кристаллизаторов при расширении возможностей устройства.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, являются повышение качества чистки при снижении ее длительности, улучшение условий эксплуатации устройства, увеличение сроков службы за счет использования сменных стандартных чистящих элементов, универсальность использования устройства для чистки кристаллизаторов различных типоразмеров.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для чистки внутренней поверхности кристаллизаторов круглого сечения вакуумных дуговых печей, содержащем систему упругих чистящих элементов, радиально расположенных вокруг центральной колонки, и проушины для взаимодействия с грузоподъемным устройством, согласно полезной модели система упругих чистящих элементов состоит из радиальных многожильных стальных канатов с закрепленными к ним с определенным шагом по длине сменными радиальными металлическими зачистными щетками, образующих многозаходную торообразную спираль посредством крепления обоих концов канатов к центральной колонке, а центральная колонка выполнена в виде штанги, на которую установлены по крайней мере один неподвижный диск с радиальными отверстиями для крепления к штанге чистящих элементов, и по крайней мере один подвижный диск с радиальными отверстиями для крепления к штанге чистящих элементов, при этом подвижный диск выполнен с возможностью регулировки высоты, диаметра и угла закрутки торообразной многозаходной спирали.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 показан общий вид устройства.
Устройство для чистки кристаллизаторов содержит центральную колонку в виде штанги 1, на которой размещены подвижный диск 2 и неподвижный диск 3, имеющие радиальные крепежные отверстия. К крепежным отверстиям дисков 2 и 3 прикреплены концы стальных канатов 4. Вдоль оси стальных канатов с определенным шагом закреплены сменные радиальные зачистные щетки 5. На подвижном диске выполнены проушины 6 для настройки, транспортировки и эксплуатации устройства посредством мостового крана.
Устройство работает следующим образом.
При подготовке устройства к чистке осуществляют его сборку. Предварительно проводят сборку чистящих элементов, для чего к стальным канатам с определенным шагом по длине закрепляют сменные радиальные зачистные щетки. На центральной штанге устанавливают неподвижный диск, как правило, расположенный в нижней части штанги, и подвижный диск, обычно расположенный в верхней части штанги и установленный в посадочное гнездо штанги. Канаты одним концом прикрепляют к неподвижному диску штанги, вторым концом канаты прикрепляют к подвижному диску. Количество радиальных крепежных отверстий на дисках, количество канатов, размеры щеток и радиальное расположение канатов со щетками рассчитывают таким образом, чтобы при очистке обеспечивалось перекрытие щетками поперечного сечения внутренней поверхности кристаллизатора, что, соответственно, гарантирует отсутствие необработанных секторов сечения окружности после чистки. Перед началом операции чистки осуществляется настройка устройства. В зависимости от диаметра очищаемого кристаллизатора выбирается и фиксируется позиция подвижного диска по высоте штанги, которая коррелируется с заданным диаметром торообразной спирали стальных канатов и определенным диаметром кристаллизатора. Кроме того, фиксируется положение углового смещения подвижного диска относительно неподвижного диска на заданную величину для изменения угла закрутки и, соответственно, жесткости торообразной спирали стальных канатов.
Кристаллизатор, требующий чистки, устанавливается вертикально на эстакаду. Устройство транспортируется мостовым краном посредством проушин, опускается внутрь кристаллизатора и возвратно-поступательным перемещением вдоль вертикальной оси в течение заданного количества циклов производится чистка. При предельном износе радиальных зачистных щеток, являющихся расходным материалом, они могут быть быстро заменены без дополнительной разборки устройства.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество чистки при снижении ее длительности, увеличить срок службы и улучшить условия эксплуатации, а также использовать устройство для чистки кристаллизаторов различных типоразмеров.