Поворотный затвор для металлургической емкости

 

Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к поворотным затворам для слива жидкого расплава металла из металлургической емкости. Сущность изобретения: затвор содержит огнеупорный статор с одним впускным отверстием и огнеупорный ротор, также с одним впускным отверстием, имеющий возможность вращения вокруг оси, проходящей приблизительно перпендикулярно дну емкости и/или осевого перемещения в направлении оси вращения таким образом, чтобы при вращении и/или перемещении ротора относительно статора впускные отверстия ротора и статора перекрывались в большей или меньшей степени, причем между статором и ротором имеется контакт по цилиндрической поверхности. Статор имеет проточку с цилиндрической внутренней поверхностью, в которой ротор, имеющий цилиндрическую наружную поверхность установлен плотно, но с возможностью вращения и/или осевого перемещения. Благодаря этому становится возможным пропустить как статор, так и ротор снизу через дно емкости и тем самым заменить оба элемента с холодной внешней стороны металлургической емкости. Кроме того, за счет этого можно осуществлять привод ротора снизу, т.е. с холодной внешней стороны емкости. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к затворам для выпуска жидкого расплава металла из металлургической емкости, содержащей огнеупорный статор с впускным отверстием, огнеупорный ротор, расположенный в статоре.

Известен поворотный затвор этого вида, в котором как статор, так и ротор выполнены с трубчатой формой, причем ротор расположен в виде внешней трубы, окружающей статор, являющийся внутренней трубой, таким образом, что между статором и ротором образуется контакт между внутренней поверхностью ротора и взаимодействующей с ней поверхностью статора. Благодаря этому ротор может перемещаться только внутри металлургической емкости, а, например, при замене он может выдвигаться путем перемещения вверх. На практике это создает определенный недостаток в связи с имеющимися там высокими температурами, поскольку затвор часто находится на сравнительно большом расстоянии от боковых стенок емкости. Кроме того, в известном поворотном затворе ротор может иметь привод также только сверху, т.е. с более горячей стороны емкости.

В основу изобретения положена задача исключить эти недостатки и создать поворотный затвор указанного типа, в котором можно легко и быстро заменить статор и ротор, и котором ротор в случае необходимости может иметь привод снизу, т.е. с более холодной внешней стороны металлургической емкости.

Для этого статор имеет проточку с цилиндрической внутренней поверхностью, в которой размещен ротор, имеющий цилиндрическую поверхность скольжения и возможность вращения и/или осевого перемещения.

В предложенном поворотном затворе ротор выполнен в виде внутренней трубы, которая может скользяще перемещаться, создавая уплотнение от проникновения металла по цилиндрической поверхности внешней трубы, которая является статором. Благодаря этому значительно облегчается замена статора и ротора, потому что она может осуществляться снизу с внешней холодной стороны металлургической емкости. Точно также можно осуществить в случае необходимости привод ротора снизу, т. е. с холодной внешней стороны емкости. Это предпочтительно еще и потому, что место подключения привода может располагаться при этом ближе к зоне рабочей поверхности ротора и статора. Кроме того, можно также осуществлять привод ротора как сверху, так и снизу, например, можно сверху предусмотреть привод осевого перемещения ротора, а снизу привод его вращения относительно статора.

Статор частично или полностью образует составную часть огнеупорной футеровки емкости. За счет этого можно съэкономить на футеровке емкости и расположить поворотный затвор в термически более благоприятном положении.

Ротор может приводится снизу через дно емкости и футеровку дна, что создает преимущество, заключающееся в том, что привод располагается на более холодной внешней стороны металлургической емкости.

Альтернативно с этим ротор может приводиться также в случае необходимости сверху через металлический расплав. При этом ротор можно ввести в статор снизу и соединить с расположенным сверху приводом.

Ротор снабжен двумя отдельными приводами для вращения и осевого перемещения. Если, например, регулирование струи расплава осуществляется посредством поворота, для этого требуется сравнительно точное управление, которое однако желательно осуществить особенно быстро. С другой стороны, для открывания и закрывания поворотного затвора при осевом перемещении ротора в проточке статора требуется сравнительно быстрое перемещение, которое следует оградить от ударов в положении открывания и закрывания.

Для уменьшения фрикционного сопротивления между статором и ротором целесообразно ограничить поверхность их контакта, зонами статора или ротора, имеющими впускные отверстия.

Предлагается, чтобы коэффициент термического расширения материала ротора был равен коэффициенту термического расширения материала статора или был меньше его. За счет этого можно надежно исключить заклинивание ротора в статоре в процессе разливки при рабочих температурах.

Статор и ротор могут изготавливаться из материалов различной твердости, в частности из керамического материала.

Предпочтительно, чтобы статор и/или ротор были изготовлены из оксидной керамики.

Для того, чтобы улучшить фрикционные свойства ротора относительно статора, огнеупорный материал ротора и/или статора содержит на своих взаимодействующих поверхностях углерод, графит или другие материалы для длительной смазки.

Огнеупорный материал ротора и/или статора содержит керамические волокна или керамические волокна и волокна из углерода или графита.

Статор или ротор могут быть выполнены так, что он сам или его часть или его удлинение может иметь вид сливной защитной трубы.

Статор и/или ротор могут иметь также несколько впускных отверстий с целью повышения срока службы этих элементов. Если эти отверстия разного размера, то, например, при разливке путем смещения может открываться отверстие большего размера для того, чтобы быстрее заполнить форму металлом, в то время как при разливке управление скоростью разливки может осуществляться сравнительно точно поворотом и/или смещением отверстий меньшего размера.

На фиг.1 изображена емкость с раствором, общий разрез; на фиг.2 затвор в разрезе, ротор проходит через расплав; на фиг.3 то же, ротор проходит через дно емкости; на фиг.4 то же, что на фиг.2, статор с двумя отверстиями; на фиг.5 то же, что на фиг.3, статор с двумя отверстиями.

Поворотный затвор 1 для слива жидкого расплава из металлургической емкости 2 имеет выполненный в виде тела вращения огнеупорный ротор 3, служащий затвором. Ротор 3 расположен в статоре 4 с возможностью вращения вокруг оси А. Ротор 3 имеет один проточный канал Д, открываемый при повороте ротора 3 относительно статора 4 за счет соединения впускного отверстия 5 сливного канала статора 4 со сливным отверстием 7 сливного канала 6 статора 4 и снова закрываемого при прерывании этого соединения. Статор 4 имеет проточку 8 с посадочной поверхностью цилиндрической внутренней поверхностью 9, с которой контактирует ротор своей цилиндрической наружной поверхностью 10. Ротор 3 имеет возможность поворота внутри отверстия, а также осевого перемещения.

Как указано двойной стрелкой, ротор 3 может не только осуществлять поворот по стрелке Д вокруг оси А, но и осевое перемещение У. Для этого могут применяться два разных привода, причем за счет поворота ротора 3 осуществляется управление струей разлива, а за счет осевого перемещения открывание и закрывания поворотного ротора 1.

Ось вращения ротора расположена вертикально, т.е. перпендикулярно дну емкости. Ротор 3 поворачивается посредством снабженной огнеупорным покрытием штанги 11, а также перемещается в осевом направлении относительно вертикально расположенного гильзообразного статора 4. Статор 4 и ротор 3 частично лежат в полости емкости, из которой сливают расплав, а частично образуют составную часть футеровки 12. Впускное отверстие 5 сливного канала 6 статора 4 располагается при этом немного выше внутренней поверхности футеровки 12 дна емкости, вследствие чего в полости емкости остаются нежелательные остатки шлака. Как сливной канал статора, так и проточный канал ротора проходят сначала горизонтально, а затем вертикально, потому что впускное отверстие сливного канала расположено на цилиндрической внутренней поверхности выемки, впускное отверстие проточного канала на цилиндрической наружной поверхности ротора, сливное отверстие проточного канала на обращенном вниз торце ротора и сливное отверстие сливного канала на обращенном вниз торце статора.

Форма выполнения поворотного затвора по фиг.2 отличается от формы, показанной на фиг.1, в основном тем, что ротор 3, а также статор 4 выполнены в виде сквозной трубы и приводятся в действие выше уровня расплава. Трубчатый статор 4 встроен своим нижним концом в футеровку 12 дна емкости.

В примере выполнения согласно фиг.3 статор выполнен в виде закрытой сверху трубы, которая вставляется своим нижним концом в футеровку 12 дна емкости. Ротор 3 выступает вниз через обшивку дна емкости и дно емкости в виде различной трубы 13 и приводится снизу. Ротор 3 и статор 4 имеют по два диаметрально расположенных друг напротив друга впускных отверстия.

Между ротором 3 и статором 4 могут быть расположены направляющие втулки 14 из фрикционного материала. Для уменьшения трения сопротивления между ротором 3 и статором 4 в нижней части статора его внутреннее поперечное сечение немного больше, чем поперечное сечение ротора в этой зоне.

Пример выполнения согласно фиг. 4 аналогичен примеру на фиг.3. Однако статор имеет, кроме двух диаметрально противолежащих небольших впускных отверстий, еще и дополнительные впускные отверстия большего поперечного сечения, расположенные ниже, которые могут открываться полностью тогда, когда ротор достаточно далеко переместиться вниз.

Аналогично осуществляется процесс и в примере выполнения, показанном на фиг. 5, в котором впускные отверстия статора, имеющие больший диаметр, могут полностью открываться, если ротор переместиться вниз на достаточное расстояние.

Формула изобретения

1. ПОВОРОТНЫЙ ЗАТВОР ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, содержащий огнеупорный статор, в котором выполнено цилиндрическое гнездо, в котором с возможностью контакта по поверхности расположен огнеупорный ротор, в статоре и роторе выполнено по меньшей мере по одному сливному отверстию с возможностью изменения площади их перекрытия, а статор и ротор имеют возможность относительного осевого перемещения и/или вращения посредством привода, отличающийся тем, что ротор связан с приводом относительного осевого перемещения и/или вращения.

2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что привод ротора имеет автономные средства его вращения и осевого перемещения.

3. Затвор по пп.1, отличающийся тем, что поверхность контакта статора и ротора ограничена их участками, на которых выполнены сливные отверстия.

4. Затвор по п.1, отличающийся тем, что ротор выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого равен или меньше коэффициента термического расширения материала статора.

5. Затвор по п.1, отличающийся тем, что ротор и статор выполнены из керамических материалов с различной твердостью.

6. Затвор по п. 5, отличающийся тем, что статор и/или ротор выполнены из оксидной керамики.

7. Затвор по п.1, отличающийся тем, что ротор и/или статор по крайней мере на обращенных друг к другу поверхностях содержит средство длительной смазки.

8. Затвор по п. 7, отличающийся тем, что средство длительной смазки представляет собой графит.

9. Затвор по п.1, отличающийся тем, что материал ротора и/или статора содержит керамические волокна или керамические волокна и волокна из графита.

10. Затвор по п.1, отличающийся тем, что ротор и/или статор выполнены с удлинением в виде разливочной защитной трубы.

11. Затвор по п.1, отличающийся тем, что в роторе и/или статоре выполнено несколько сливных отверстий.

12. Затвор по п.11, отличающийся тем, что сливные отверстия ротора и/или статора выполнены различного сечения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5