Запорный и/или регулировочный орган для металлургической емкости

 

Изобретение относится к сливным устройствам металлургической емкости. Запорный и/или регулировочный орган сливного устройства содержит статор и ротор, имеющий возможность поворота относительно него. При повороте ротора перекрывают проточные отверстия, сообщающиеся со сливным каналом, и регулируют слив расплава. В статоре или роторе предусмотрена камера разрежения, которая может соединяться с вакуумирующим устройством. Камера обеспечивает возможность точного регулирования течения расплава вблизи сливного отверстия дополнительно к механическому регулированию. 13 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к запорному и/или регулировочному органу для сливного устройства металлургической емкости, в особенности, для отливки из стали деталей, имеющих размер, близкий к окончательному, содержащему статор и ротор, имеющий возможность поворота относительно него, причем статор и ротор имеют взаимодействующие между собой уплотнительные поверхности и проточные отверстия в зоне уплотнительных поверхностей, сообщающиеся со сливным каналом, которые при повороте ротора совмещаются друг с другом в большей или меньшей степени.

Из патента ФРГ 3964601 C1 известен запорный и/или регулировочный орган такого типа. Через газовый клапан, выполненный в статоре или роторе, в газораспределительную камеру может подводиться инертный газ. Он должен уменьшать износ уплотнительных поверхностей и проточных отверстий.

Из патента ФРГ 3810302 C2 известно устройство для литья при непрерывном изготовлении металлической ленты. Там на поверхность расплава, находящегося в сливной камере, оказывается регулируемое давление газа для регулирования уровня расплава в ванне. Такое регулирование требует много времени, потому что оно должно действовать на весь объем расплава. В самом разливочном сопле другой возможности регулирования не предусматривается.

Из патента ФРГ 3805071 C2 известен запорный и/или регулировочный орган, в статоре которого, поперечно к направлению протекания расплава, установлен с возможностью поворота ротор. Эта конструкция особенно подходит для непрерывной разливки ленты или тонких слитков.

В более ранней патентной заявке ФРГ P 4319966 выполнено погружное сливное устройство в качестве запорного и/или регулировочного органа, снабженное статором и ротором. Литьевой канал выполнен в виде камеры с отстойником, которая расширяет и равномерно распределяет поток расплава для литья тонких слитков или лент.

Задача изобретения состоит в создании запорного и/или регулировочного органа вышеуказанного типа, который создает дополнительно к возможности механического воздействия на течение расплава также возможность точного регулирования течения расплава вблизи сливного отверстия.

Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что в статоре и/или роторе предусмотрена камера разрежения, которая с одной стороны может соединяться через расположенный в статоре и/или роторе каналопровод с вакуумирующим устройством, а с другой стороны лежит выше проточных отверстий и соединена со сливным каналом.

При этом непосредственно в запорном и/или регулировочном органе создается разрежение. За счет регулирования разрежения удается быстро и точно отрегулировать скорость, с которой расплав протекает через сливной канал в соответствии с имеющимися условиями, например уровнем расплава в металлургической емкости или состоянием износа проточных отверстий. Разрежение противодействует ферростатическому давлению, имеющемуся в емкости. За счет поворота ротора дополнительно регулируется протекание расплава.

Разрежение может воздействовать непосредственно на сливной канал. Но является также возможным обеспечить дополнительно действие разрежения в уплотняемом зазоре. В этом случае оно осуществляет регулирование протекания расплава также в зоне проточных отверстий и, кроме того, подсасывает расплав, если он поступает в зазор, вверх, в камеру разрежения, благодаря чему этот расплав не может выходить наружу. Тогда в уплотняемом зазоре под действием разрежения можно регулировать пленку расплава, образующую смазочную плену при повороте ротора в статоре.

В запорном и/или регулировочном органе согласно более ранней патентной заявке ФРГ P 4319966, у которого в роторе или в статоре выполнена камера с отстойником, вышеуказанная задача решается за счет того, что в эту камеру или примыкающий к ней в направлении протекания расплава сливной канал входит каналопровод, выполненный в статоре, который может соединяться с вакуумирующим устройством.

Другие предпочтительные формы выполнения изобретения следуют из подпунктов и нижеприведенного описания примеров выполнения.

На фиг. 1 показан запорный и/или регулировочный орган, причем ротор снизу входит в статор; на фиг. 2 - запорный и/или регулировочный орган, причем ротор сверху входит в статор; на фиг. 3 - другой вид на выполнение по фиг. 2; на фиг. 4 - другой пример выполнения запорного и/или регулировочного органа, в котором ротор проходит сверху через статор; на фиг. 5 - запорный и/или регулировочный орган с камерой, имеющей отстойник; на фиг. 6 - запорный и/или регулировочный орган, причем ротор установлен в статоре с возможностью поворота вокруг поперечной оси; на фиг. 7 показан запорный и/или регулировочный орган, причем ротор сверху входит в статор.

На чертежах одинаковые детали обозначены одинаковыми позициями.

На дне металлургической емкости (1) расположен запорный и/или регулировочный орган для управления сливом расплава (2).

В примере выполнения по фиг. 1 в статоре (3) установлен с возможностью поворота ротор (4). Статор (3) и ротор (4) контактируют друг с другом по цилиндрическим уплотнительным поверхностям (5, 6), причем между уплотнительными поверхностями (5, 6) имеется уплотняемый зазор (7). Статор (3) и ротор (4) имеют проточные отверстия (8 и 9). При повороте ротора (4) проточные отверстия (8, 9) больше или меньше совпадают друг и другом, благодаря чему при повороте ротора (4) может регулироваться протекание расплава. Проточное отверстие (9) ротора (4) переходит в вертикальный сливной канал (10), выполненный в роторе (4) и входящий в кристаллизатор (11).

Торцевая поверхность (12) статора (3) расположена напротив торцевой поверхности (13) ротора (4). Между торцевыми поверхностями (12, 13) имеется промежуточное пространство, которое, как описано более подробно ниже, образует камеру разрежения (14). Камера разрежения (14) открыта к уплотняемому зазору (7). Кроме того, она соединяется через по меньшей мере одно отверстие (15) со сливным каналом (10). В статоре (3) проходит каналопровод (16), который с одной стороны входит на торцевой поверхности (12) в камеру разрежения (14), а с другой стороны соединен вне емкости (1) с вакуумирующим устройством (17).

Вакуумирующее устройство (17) управляется от управляющего устройства (18). Управляющее устройство (18) регистрирует уровень расплава в кристаллизаторе (11) с помощью верхнего датчика (19) и нижнего датчика (20). Для определения уровня расплава в кристаллизаторе (11) могут применяться и другие средства. К регулирующему устройству (18) может дополнительно подключаться приводной узел (21), с помощью которого ротор (4) поворачивается вокруг продольной оси (L).

Описанный запорный и/или регулировочный орган работает следующим образом.

Если за счет поворота ротора (4) проточные отверстия (8, 9) в большей или меньшей степени устанавливаются по одной оси, под действием ферростатического давления расплава (2) в металлургической емкости (1) расплав протекает через проточные отверстия (8, 9) и сливной канал (10) в кристаллизатор (11). Ферростатическое давление зависит от высоты уровня зеркала расплава в емкости (1). Для поддержания постоянной или регулирования скорости вытекания расплава (2) в камере разрежения (14) создается разрежение с помощью вакуумирующего устройства (17). Оно действует с одной стороны в уплотняемом зазоре (7), а с другой стороны - в сливном канале (10). Оно противодействует ферростатическому давлению расплава (2) в емкости (1). В уплотняемом зазоре (7) оно действует еще и таким образом, что расплав, поступающий в уплотняемый зазор (7), не может выходить наружу.

За счет регулирования разрежения достигается преимущественно постоянная величина уровня расплава в кристаллизаторе (11). Является также возможным обеспечивать равномерное заполнение кристаллизатора (11). За счет регулирования разрежения могут исключаться также завихрения расплава, протекающего через сливной канал (10).

В примере выполнения по фиг. 2 и 3 ротор (4) входит в емкость (1) в отличие от фиг. 1 сверху. Он взаимодействует снаружи со статором (3), входящим в емкость (1), снизу. Сливной канал (10) выполнен в статоре (3). Промежуточное пространство, образующееся между торцевыми поверхностями (12 и 13), здесь не служит в качестве камеры разрежения. Камера разрежения (14) расположена в статоре (3) выше проточных отверстий (8, 9) и является верхним удлинением сливного канала (10). Каналопровод (16) выполнен также в статоре (3). Вверху он входит в камеру разрежения (14), выводится ниже цилиндрической уплотнительной поверхности (5) вниз и присоединяется к вакуумирующему устройству (17).

Работа устройства соответствует работе устройства, описанного в примере выполнения по фиг. 1, за исключением того, что здесь разрежение действует в камере разрежения (14), а не в уплотняемом зазоре (7). Если разрежение и в этом примере выполнения должно действовать на уплотняемый зазор (7), то на торцевой поверхности (12) статора (3) следует выполнить отверстие, аналогичное отверстию (15).

В примере выполнения по фиг. 4 статор (3) закреплен в емкости (1). Его сливной канал (10) переходит в удлинительный элемент (26), входящий в кристаллизатор (11). Статор (3) проходит в емкость (1) вплоть до уровня зеркала расплава. Ротор (4) насажен на статор (3) и образован трубчатой деталью, на которую сверху насажена головка (29). С головкой (29) взаимодействует приводной узел (21), с помощью которого поворачивается ротор (4). Каналопровод (16) входит в камеру разрежения (14), имеющуюся в статоре (3) вверху. Каналопровод (16) проходит через ротор (4) и его головку (29) вверх до вакуумирующего устройства (17). Поверхность, на которую действует разрежение в статоре (3) согласно фиг. 4, больше, чем согласно фиг. 2.

В примере выполнения по фиг. 5 статор (3) расположен под емкостью (1). В статоре (3) расположен с возможностью поворота ротор (4). Ротор (4) здесь имеет возможность поворота не вокруг продольной оси (L), а вокруг поперечной оси (Q). Ротор (4) образует элемент в виде валка, через который радиально проходит сквозное отверстие (9). В статоре (3) под ротором (4) выполнен сливной канал (10). По его ходу под ротором (4) выполнена полость (23), образующая отстойник (23), переходящий через переливной край (24) в часть (25), ведущую в кристаллизатор (11). Часть (25) сливного канала (10) при литье тонких слитков имеет в поперечном сечении форму прорези.

В направлении протекания расплава, после переливного края (24) в часть (25) входит каналопровод (16), соединенный с вакуумирующим устройством (17). Каналопровод (16) может также входить сверху, непосредственно выше переливного края (24) или сверху, в полость (23), образующую отстойник. Является также возможным выполнить между местом подключения и каналопроводом (16) камеру разрежения, расширяющуюся в сторону места подключения.

Работа устройства осуществляется, в основном, так же, как описано выше. За счет регулирования разрежения в каналопроводе (16) скорость протекания расплава, выходящего из сливного канала (10), может регулироваться.

В выполнении по фиг. 6 ротор (4) и статор (3) сконструированы так, как описано в патенте ФРГ 38 05 071 C2. Ротор (4) имеет возможноть поворачиваться в статоре (3) вокруг поперечной оси (Q). Камера разрежения (14) выполнена в статоре (3) выше его проточных отверстий. Камера разрежения (14) сообщается с проточными отверстиями (8). Статор (3) и камера разрежения (14) располагаются в емкости (1) выше зеркала расплава (2). Площадь поперечного сечения камеры разрежения (14) больше, чем поперечное сечение сливного канала (10) вблизи ротора (4).

Работа устройства согласно фиг. 6, в основном, одинакова с уже описанной работой устройства. За счет регулирования разрежения в камере разрежения (14) можно регулировать скорость, с которой расплав через проточные отверстия (8) входит в проточные отверстия (9) ротора (4).

В примере выполнения по фиг. 7 ротор (4) входит сверху в емкость (1). Статор (3) закреплен на дне емкости (1). В этой форме выполнения ротор (4) и статор (3) контактируют друг с другом по полусферическим уплотнительным поверхностям (5', 6'). В зоне уплотнительных поверхностей (5', 6') лежат проточные отверстия (8, 9). Сливной канал (10) выполнен в статоре (3) и продолжается удлинительным элементом (26) в кристаллизаторе (11). В зоне сливного канала (10) ротор (4) снабжен центральным сливным отверстием (27), ось которого совпадает с продольной осью (L). От проточного отверстия (9) горизонтальное поперечное сечение камеры разрежения (14), выполненной в полости ротора (4), сужается в сторону сливного отверстия (27). Камера разрежения (14) в примере выполнения согласно фиг. 7 располагается выше зеркала расплава (2) в емкости (1). Это усиливает влияние разрежения на расплав, текущий от проточных отверстий (8, 9) к сливному отверстию (27) и тем самым в сливной канал (10). В примерах выполнения согласно фиг. 1 - 3 камеру разрежения (14) также можно выполнить таким образом, что ее верхняя граница лежит выше зеркала расплава (2).

Ротор (4) согласно фиг. 7 установлен с возможностью покачивания в опорном устройстве (28) таким образом, что его сферическая уплотнительная поверхность (6') плотно прилегает при каждом движении поворота и уплотнительной поверхности (5') статора (3). С одной стороны, вес, а с другой стороны, давление, оказываемое на опорное устройство (28), улучшают контакт уплотнительных поверхностей (5', 6'). С помощью опорного устройства (28) ротор (4) имеет возможность поворачиваться вокруг продольной оси (L). Каналопровод (16), входящий в ротор (4) сверху, ведет к вакуумирующему устройству (17).

Формула изобретения

1. Запорный и/или регулировочный орган для сливного устройства металлургической емкости, содержащий статор и установленный с возможностью поворота относительно него ротор, взаимодействующие между собой по уплотнительным поверхностям и имеющие в зоне уплотнительных поверхностей проточные отверстия, совмещающиеся друг с другом в большей или меньшей степени при повороте ротора и сообщающиеся со сливным каналом, отличающийся тем, что в статоре и/или роторе выполнена камера разрежения, расположенная выше проточных отверстий и соединенная с одной стороны с вакуумирующим устройством через каналопровод, выполненный в статоре и/или роторе, а с другой стороны - со сливным каналом.

2. Запорный и/или регулировочный орган по п.1, отличающийся тем, что камера разрежения выполнена в виде удлинения сливного канала выше проточных отверстий.

3. Запорный и/или регулировочный орган по п.1 или 2, отличающийся тем, что ротор установлен с возможностью поворота в статоре, сливной канал выполнен в роторе, а камера разрежения представляет собой промежуточное пространство между противолежащими торцевыми поверхностями статора и ротора, при этом камера соединена со сливным каналом посредством одного или нескольких отверстий на торцевой поверхности ротора.

4. Запорный и/или регулировочный орган по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что камера разрежения соединена с зазором между уплотнительными поверхностями.

5. Запорный и/или регулировочный орган по п.1 или 2, отличающийся тем, что ротор выполнен с возможностью поворота вокруг статора, в статоре имеется камера разрежения, образованная удлинением сливного канала, закрытая от торцевой поверхности ротора.

6. Запорный и/или регулировочный орган по п.5, отличающийся тем, что каналопровод выполнен проходящим вверх через ротор.

7. Запорный и/или регулировочный орган по п.1 или 2, отличающийся тем, что камера разрежения сообщена с проточным отверстием статора.

8. Запорный и/или регулировочный орган по п.1, отличающийся тем, что в роторе или статоре выполнена камера, образующая отстойник, причем в эту камеру или часть сливного канала, примыкающую к камере в направлении протекания расплава, входит каналопровод, выполненный в статоре, который имеет возможность соединения с вакуумирующим устройством.

9. Запорный и/или регулировочный орган по п.8, отличающийся тем, что камера, образующая отстойник, выполнена переходящей через переливной край в примыкающую часть сливного канала, при этом устье каналопровода расположено выше переливного края.

10. Запорный и/или регулировочный орган по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности выполнены цилиндрическими.

11. Запорный и/или регулировочный орган по п.1 или 2, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности выполнены сферическими, при этом камера разрежения расположена в роторе, в проточные отверстия выполнены входящими снизу в камеру разрежения.

12. Запорный и/или регулировочный орган по п.11, отличающийся тем, что камера разрежения ниже проточных отверстий выполнена сужающейся к сливному каналу.

13. Запорный и/или регулировочный орган по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что камера разрежения имеет поперечное сечение большее, чем поперечное сечение сливного канала.

14. Запорный и/или регулировочный орган по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что верхняя граница камеры разрежения расположена выше уровня зеркала расплава в емкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7