Катапульта для открытия выпускного канала металлургического ковша с донным шиберным затвором
CATAPULT FOR OPENING METALLURGICAL LADLE OUTLET CHANNEL WITH BOTTOM GATE SHUTTER

Изобретение относится к области металлургии, в частности к металлургическим ковшам, оборудованным донным шиберным затвором, и может быть использовано для открытия выпускного канала металлургического ковша путем разрушения корки, образующейся перед началом разливки на поверхности стартовой смеси в верхней части выпускного канала и препятствующей свободному истечению металлического расплава.
Известно устройство для разрушения корки в выпускном канале сталеразливочного ковша, оборудованного шиберным затвором, фиксируемое в канале нижней огнеупорной плиты с примыкающим к ней стаканом-коллектором шиберного затвора, включающее металлический корпус трубчатой формы, перекрытый сверху клапаном и содержащий внутри металлическую стрелу, поджимаемую к клапану находящейся в напряженном состоянии цилиндрической витой пружиной, выталкивающей ее вверх после полного открытия канала для разрушения образовавшейся в его верхней части корки (US, №5167902 А, МПК B22D 41/22 (2006.01), опубл. 01.12.1992 г.).
Данное устройство характеризуется сложностью его конструктивной схемы, включающей полтора десятка деталей и возможностью только одноразового использования. Значительное количество дорогостоящих основных элементов устройства расположены и взаимосвязаны между собой таким образом, что во время истечения жидкой стали в процессе эксплуатации устройства эти элементы конструкции находятся в зоне воздействия струи жидкой стали, что предопределяет однократность его использования и приводит к значительным затратам на эксплуатацию ковшевого затвора.
Кроме того, находящийся над металлическим корпусом клапан открывается и дает возможность движению стреле вверх только после полного высыпания стартовой смеси из канала разливочного стакана, что вызывает задержку в срабатывании системы.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является катапульта для открытия выпускного канала сталеразливочного ковша с шиберным затвором, включающая размещенную в канале его стакана-коллектора металлическую стрелу с упором верхнего конца в рабочую поверхность неподвижной огнеупорной плиты и поджатием нижнего конца зафиксированным снизу находящимся в напряженном состоянии упругим элементом в виде пружины, имеющую за счет развиваемой пружиной упругой силы возможность катапультирования вдоль выпускного канала при его полном открытии, при этом упругий элемент представляет собой расположенную на металлической стреле, цилиндрическую пружину, упирающуюся верхним концом в опорный выступ, выполненный на нижнем конце металлической стрелы, а нижним - на центральную часть основания, пристыкованного к стакану-коллектору посредством трех выступающих вверх пружинных зажимов, расположенных на стенке канала стакана-коллектора (DE, №102005010842 А1, МПК B22D 41/46, B22D 41/44 (2006.01), опубл. 14.09.2006 г.).
В известном устройстве основные элементы конструкции катапульты, а именно составные части упругого элемента - цилиндрическая пружина и основание расположены в зоне воздействия жидкой стали, в частности в канале стакана-коллектора и канале погружного стакана. Во время истечения по разливочному каналу жидкой стали все составные части упругого элемента подвергаются воздействию струи жидкой стали и расплавляются, что обуславливает однократность его использования и приводит к увеличению расходов на эксплуатацию ковшевого затвора.
Кроме того, такое выполнение упругого элемента и его расположение, предусматривает наличие погружного стакана, служащего базисной опорой для упругого элемента, что ограничивает возможность использования катапульты только для непрерывной разливки стали.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования катапульты для открытия выпускного канала металлургического ковша с донным шиберным затвором, в которой за счет конструктивных особенностей обеспечивается возможность выведения основных элементов конструкции катапульты из зоны воздействия струи металлического расплава, что увеличивает кратность использования большей части элементов конструкции катапульты при снижении расходов на эксплуатацию ковшевого шиберного затвора.
Поставленная задача решается тем, что в катапульте для открытия выпускного канала металлургического ковша с донным шиберным затвором, включающей размещенную в канале его стакана-коллектора металлическую стрелу с упором верхнего конца в рабочую поверхность неподвижной огнеупорной плиты и поджатием нижнего конца зафиксированным снизу находящимся в напряженном состоянии упругим элементом, согласно изобретению упругий элемент выполнен в виде консольно закрепленных на металлической обойме стакана-коллектора двух съемных листовых пружин, каждая из которых связана своим свободным концом с установленной с натяжением струной, с возможностью ее выброса в момент полного ослабления натяжения, при этом поджатый струной упругого элемента нижний конец стрелы выполнен вилкообразным.
Целесообразно, чтобы свободный конец листовых пружин был связан со струной посредством катушки, размещенной с охватом ее ребордами листовой пружины в выполненной на ее свободном конце прорези с возможностью относительного перемещения вдоль прорези, причем продольные оси листовой пружины и прорези, лежащие в одной плоскости, расположены под острым углом.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена катапульта для открытия выпускного канала сталеразливочного ковша с шиберным затвором, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - положение катушки со струной в прорези свободного конца листовой пружины; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - положение металлической стрелы при частично открытом канале шиберного затвора в момент высыпания из него стартовой смеси; на фиг.6 - положение катапультированной стрелы в момент разрушения ею корки в верхней части выпускного канала сталеразливочного ковша; на фиг. 7 - положение катушки со струной в момент полного ослабления натяжения струны; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7: на фиг. 9 - разрез Г-Г на фиг. 7.
Катапульта включает металлическую стрелу 1, размещенную в канале стакана-коллектора 2, примыкающего к нижней подвижной огнеупорной плите 3 шиберного затвора, прикрепленного к днищу сталеразливочного ковша 4. В огнеупорной футеровке его днища установлен разливочный стакан 5, примыкающий к верхней неподвижной огнеупорной плите 6 шиберного затвора. При этом металлическая стрела 1 размещена с упором ее верхнего конца в рабочую поверхность неподвижной огнеупорной плиты 6 и поджатием нижнего вилкообразного конца находящимся в напряженном состоянии упругим элементом. Упругий элемент выполнен в виде двух съемных листовых пружин 7, консольно закрепленных на металлической обойме 8 стакана-коллектора 2. Свободные концы листовых пружин 7 связаны с установленной с натяжением струной 9 для придания напряженного состояния упругому элементу с обеспечением возможности выброса струны 9 в момент полного ослабления ее натяжения. При этом каждый свободный конец листовых пружин 7 связан со струной посредством катушки 10, размещенной с охватом ее двумя ребордами листовой пружины 7 в выполненной на ее свободном конце прорези так, что продольные оси листовой пружины 7 и прорези, лежащие в одной плоскости, расположены под острым углом.
Катушка 10 размещена в выполненной на свободном конце пружины 7 прорези с возможностью относительного перемещения вдоль прорези посредством пружинного механизма в момент полного ослабления натяжения струны 9. Пружинный механизм включает вилочный толкатель 11, снабженный направляющим стержнем 12 с цилиндрической пружиной 13 сжатия, поджимаемую П-образной крышкой 14, фиксируемой винтами 15 на свободном конце листовой пружины 7. Вилочный толкатель 11 установлен во второй прорези, выполненной соосно с прорезью, в которой размещена катушка 10, и разделенной с ней перемычкой, снабженной жестко закрепленным штифтом 16. Вилочный толкатель 11 имеет возможность перемещения вдоль второй прорези под действием цилиндрической пружины 13 сжатия относительно штифта 16 и катушки 10.
Катапульта работает следующим образом.
Перед подачей сталеразливочного ковша 4 к плавильному агрегату для слива из него жидкой стали нижняя подвижная огнеупорная плита 3 шиберного затвора переводится в положение «закрыто», а канал разливочного стакана 5 засыпается порошкообразной стартовой смесью 17. После заполнения ковша жидкой сталью он транспортируется к месту разливки, где осуществляется установка на шиберный затвор катапульты для открытия выпускного канала путем разрушения корки 18, образующейся на поверхности стартовой смеси 17, контактирующей с жидкой сталью. Для этого в пазы корпуса металлической обоймы 8 стакана-коллектора 2 консольно закрепляются две листовые пружины 7 и в прорези их свободных концов вводятся катушки 10, прикрепленные к концам струны 9. При предварительном ее натяжении за счет возникающей боковой силовой составляющей, катушки 10, охватывающие своими ребордами листовые пружины, смещаются вдоль прорези по ее продольной оси, сдвигая относительно закрепленных на перемычках штифтов 16 до упора вилочные толкатели 11 во вторых прорезях. При этом цилиндрические пружины 13, размещенные на направляющих стержнях 12, сжимаются и удерживаются П-образными крышками 14, зафиксированными винтами 15 на свободных концах листовых пружин 7. Увеличивая за счет изгиба листовых пружин 7 натяжение струны 9, она заводится в вилкообразный нижний конец металлической стрелы 1, размещенной в канале стакана-коллектора 2 таким образом, чтобы ее верхний конец упирался в рабочую поверхность верхней неподвижной огнеупорной плиты 6 (фиг. 1).
Во время открытия шиберного затвора отверстие его нижней подвижной огнеупорной плиты 3 плавно совмещается с отверстием верхней неподвижной огнеупорной плиты 6 и через образующийся проем порошкообразная стартовая смесь 17 начинает высыпаться из канала разливочного стакана 5. При этом верхний конец металлической стрелы 1, упирающийся в рабочую поверхность верхней неподвижной огнеупорной плиты 6 сдвигается к кромке ее отверстия под силовым воздействием движущейся нижней подвижной огнеупорной плиты 3 (фиг. 5). В момент полного совмещения отверстий огнеупорных плит шиберного затвора металлическая стрела 1 катапультируется вдоль выпускного канала металлургического ковша под действием силы, развиваемой изогнутыми листовыми пружинами 7 при их выпрямлении. При этом происходит полное ослабление натяжения струны 9 и под действием сжатых цилиндрических пружин 13 посредством вилочных толкателей 11 катушки 10 вместе с ослабленной струной 9 практически мгновенно выталкиваются из прорезей свободных концов листовых пружин 7, обеспечивая выведение катушек 10 со струной 9 из зоны воздействия струи жидкой стали (фиг. 7). При этом посредством движущейся с большой скоростью вверх металлической стрелы 1 обеспечивается разрушение корки 18 (фиг. 6), вследствие чего начинается беспрепятственно истечение жидкой стали. После этого с использованием специального приспособления (условно не показано) листовые пружины 7 снимаются с корпуса металлической обоймы 8 стакана-коллектора 2.
Таким образом, за счет конструктивных особенностей обеспечивается возможность выведения основных элементов конструкции катапульты из зоны воздействия струи металлического расплава, что увеличивает кратность их использования при снижении расходов на эксплуатацию катапульты, связанных только с расходом металлических стрел.