Пластина клапана и шиберный затвор на выпускном отверстии сосуда для жидкого металла

 

Изобретение относится к металлургии. Пластина клапана содержит огнеупорную пластину, охватывающую ее металлическую оболочку, и центровочное средство. Центровочное средство образовано двумя упорными поверхностями, расположенными на заданном расстоянии между собой. Эти поверхности простираются по существу по вертикали в направлении опоры пластины. Высота упорных поверхностей приблизительно равна толщине металлической оболочки. После установки и центрирования пластины упорные поверхности входят в зацепление с упорными поверхностями металлической рамы. Обеспечивается точность центровки пластин, простота и дешевизна их изготовления. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Настоящее изобретение относится к пластине клапана шиберного затвора на выпускном отверстии сосуда, вмещающего жидкий металл, включающей в себя огнеупорную пластину и охватывающую ее металлическую оболочку, а также включающей в себя центровочное средство, конструкция которого позволяет свободно вставлять пластину клапана в металлическую раму шиберного затвора и центрировать ее в ней, по меньшей мере в направлении движения, а также к шиберному затвору для него.

Упомянутая огнеупорная пластина клапана, описанная в патенте GB-A-2213412, содержит центровочное средство, ограниченное цилиндрической поверхностью, образуемой металлическим стаканом или бандажом и располагающейся концентрически относительно направления сквозного потока. Эта цилиндрическая поверхность выступает в радиальном направлении и подвергнута механической обработке таким образом, чтобы пластина могла входить в зацепление с металлической рамой практически при полном отсутствии люфта. При таком виде центровки требуется наличие такой обращенной наружу поверхности. В результате изменение формы пластины допустимо лишь в ограниченной степени.

В случае известной конструкции пластины шиберного затвора, описанного в публикации DE-A-4433356, металлический кожух, охватывающий пластину снизу и по сторонам, имеет один или несколько выступов, совмещенных с соответствующими выемками в металлической раме. После установки пластины ее выступы удерживаются с боковым зазором в пределах от 0,1 до 1 мм в направлении движения пластины. Поэтому такие выступы должны быть выполнены с очень узкими допусками и соответственно оказываются дорогостоящими в изготовлении.

В отличие от существующих технических решений задачей настоящего изобретения является создание пластины клапана типа, упомянутого выше, которая, при возможности точной центровки в металлической раме, может быть проста и дешева в изготовлении. Эта пластина клапана должна также обладать такими размерами, чтобы сводить к минимуму потребности в помещении для складирования, а также в максимально возможной степени свести к минимуму опасность повреждения этого центровочного средства.

Эта задача настоящего изобретения может быть решена при условии, что центровочное средство образовано двумя упорными поверхностями, размещенными на определенном расстоянии между собой, которые восстают по существу хотя бы частично по вертикали в направлении опоры пластины, представленной металлической оболочкой, и имеют толщину, приблизительно равную толщине металлической оболочки, причем эти упорные поверхности скомпонованы таким образом, что, будучи установлены и центрированы, они входят в зацепление с обладающими соответствующей формой упорными поверхностями металлической рамы.

Конструкция, соответствующая настоящему изобретению, обеспечивает простоту изготовления пластины клапана, а центровка в металлической раме шиберного затвора гарантирует при этом высокую надежность пластины в процессе эксплуатации.

Примеры вариантов реализации и другие преимущества изобретения будут описаны более подробно со ссылками на чертежи, на которых: на фиг. 1 показано изображение в продольном разрезе шиберного затвора, частично проиллюстрированное с пластинами клапана, являющимися предметом настоящего изобретения; на фиг. 2 показано изображение в продольном разрезе части II пластины клапана с фиг.1; на фиг. 3 показано изображение сверху пластины клапана по линии III-III на фиг.1; на фиг.3А показано изображение в поперечном разрезе пластины клапана на линии А-А на фиг.3; на фиг. 4-9 показаны изображения в продольном разрезе, демонстрирующие соответствующие модификации пластины клапана, являющейся предметом настоящего изобретения; на фиг.10 показано изображение сверху модификации пластины клапана; и на фиг.10А показано изображение в продольном разрезе пластины клапана с фиг.10.

На фиг.1 показана часть шиберного затвора на выпускном отверстии сосуда, вмещающего жидкий металл, демонстрирующая только наружный стальной кожух 13 и огнеупорный стакан 17 сосуда. Таким сосудом предпочтительно является ковш, который может быть наполнен жидкой сталью, предназначенной для разливки в установке непрерывной разливки. Огнеупорный стакан 11 ограничивает выпускное отверстие 12 этого сосуда. К этому стакану 11 тесно прилегает верхняя пластина 20 клапана, закрепленная в металлической раме 14 шиберного затвора 10 и взаимодействующая с подвижной пластиной 20 клапана, расположенной ниже ее. Нижняя пластина клапана 20 служит для того, чтобы открывать и закрывать затвор 10, и для этой цели она установлена в перемещающемся в продольном направлении ползуне, выполненном в виде металлической рамы 15, в которой установлен также огнеупорный выпускной стакан 16, прилегающий к пластине 20. Этот шиберный затвор 10 выполнен как обычно и поэтому не будет описан ниже более подробно.

Пластины 20 клапана содержат изготовленную соответствующим образом заранее, обычно подвергнутую глубокой вытяжке, штампованную металлическую оболочку 21 и пластину 22, на которые наносят огнеупорный керамический раствор. Раствор 28 подают в металлическую оболочку 21 в пластичном состоянии, и после установки огнеупорной пластины раствор схватывается и прочно удерживает пластину на месте. После изготовления в качестве цельного узла пластину 20 свободно вставляют в металлическую раму 14, 15, удерживая в ней, по меньшей мере в направлении движения, с помощью центровочного средства.

Как показано на фиг.2 и 3, пластина 20 клапана связана с центровочными средствами, которые согласно настоящему изобретению образованы предпочтительно двумя упорными поверхностями 23, 24, расположенными на определенном расстоянии друг от друга. Как показано на фиг.2, эти упорные поверхности 23, 24 восстают приблизительно вертикально в направлении опоры 26 пластины образуемой металлической оболочкой 21, причем высота каждой из них приблизительно равна толщине металлической оболочки 21'. После установки и центрирования пластины 20 эти упорные поверхности 23, 24 входят в зацепление с обладающими соответствующей формой упорными поверхностями 18', 19' на металлической раме 14, 15, так что пластина 20 удерживается в ней свободно и по существу без зазора в направлении движения. Для этой цели металлическая рама 14, 15 обладает выступами 18, 19 с соответствующими упорными поверхностями 18', 19'. Эти взаимодействующие упорные поверхности 18', 19' и 23, 24 выполнены как поверхности, перпендикулярные к поверхности опоры 26 пластины. Они могут также обладать некоторой сферичностью или скосом для упрощения установки пластины в раме.

Согласно очень удачной конструкции металлическая оболочка 21 снабжена разрывами и соответствующими отогнутыми внутрь ребрами 21', образующими упорные поверхности 23, 24. Кромка, образованная в металлической оболочке 21 этим разрывом, соответственно образует соответствующие упорные поверхности 23, 24, которые представлены ребром 21''. Ребро 21''отогнуто внутрь таким образом, что со своей кромкой, находящейся ниже разрыва, оно оказывается прилегающим к верхней кромке сплошной металлической рамы без какого-либо зазора между ними. Преимущество такого решения заключается в том, что между ребром 21''и сплошной металлической рамой не проникает раствор, в результате чего не происходит загрязнения упорной поверхности 24.

Это ребро 21'' вместе с соответствующим разрывом может быть изготовлено в ходе одной рабочей операции при получении металлической оболочки 21 методом глубокой вытяжки. Матрица, в которую помещают металлическую оболочку, и пуансон сконструированы таким образом, что при вдавливании пуансона в матрицу металлическая оболочка подвергается глубокой вытяжке с приданием ей корытообразной формы, после чего ее извлекают. Упорные поверхности 23, 24, полученные с помощью этого процесса глубокой вытяжки, могут получить узкие допуски по размерам в пределах десятых долей миллиметра без дополнительной механической обработки. Таким образом, может оказаться очень просто снабдить такую пластину клапана описанным выше центровочным средством.

Как показано на фиг.3, эти две прямых, удлиненных упорных поверхности 23, 24 простираются на задней поверхности пластины под прямым углом к продольной оси 21А пластины. Они располагаются на одинаковом расстоянии от выпускного отверстия 12 и имеют длину, приблизительно равную половине ширины пластины, обладая такими размерами, при которых усилия давления, возникающие при работе упорных поверхностей 23, 24 металлической оболочки 21, могут поглощаться без деформации.

При такой компоновке, когда одна упорная поверхность 23 выполнена с одной стороны, в то время как другая поверхность выполнена с противоположной стороны выпускного отверстия 12, в результате чего расстояние между ними превышает половину длины пластины, и упорные поверхности 23, 24 на пластинах 20 выступают согласно изобретению наружу, возникает еще одно преимущество в отношении установки пластины 20 в соответствующей металлической раме 14, 15. Перед установкой пластины 20 находятся в холодном состоянии, при комнатной температуре, в то время как металлические рамы 14, 15 шиберного затвора 10, установленные на сосуде, обычно благодаря предыдущему применению имеют температуру приблизительно от 200 до 300^oС. Благодаря этой разнице температур оказывается легче вставить пластину в соответствующую металлическую раму, поскольку расстояние между упорными поверхностями 23, 24 пластин на несколько десятых миллиметра меньше расстояния между такими же поверхностями металлических рам, чем при отсутствии какой-либо разницы температур. После установки шиберного затвора на сосуд и заполнения этого сосуда жидким металлом пластины 20, так же как металлические рамы 14, 15, нагреваются до одинаковой температуры, равной, например, приблизительно 300-400^oС. В результате пластина расширяется относительно больше, чем металлическая рама, и в определенной мере зажимается в металлической раме.

На фиг. 3А показано частичное изображение в поперечном разрезе центрирования пластины в металлической раме 15, поперечной продольной оси 21А пластины. Можно видеть, что ребро 21'' выполнено с постоянным зазором относительно опоры пластины 26, а огнеупорная пластина 22 касается этого ребра 21'' предпочтительно своей внутренней стороной. В дополнение к параллельной ориентации это делает возможным поддерживать заданное расстояние между огнеупорной пластиной 22 и опорой 26. Кроме того, выступ 19 на металлической раме и ребро 21'' обладают каждое такой длиной, что по обоим концам 27 ребра 21'' после установки пластины сохраняется лишь небольшой зазор относительно наружной поверхности 28 выступа 19, так что пластина 20 в определенной степени центрируется также в направлении, поперечном относительно продольной оси 21А пластины.

Варианты реализации пластин клапанов, описанные ниже и показанные на фиг. 4-10, выполнены аналогично пластине 20, подробно описанной выше. Ниже будут подробно описаны только особенности их конкретных конструкций. Предпочтительным является нанесение огнеупорных пластин в оболочку из листового металла в форме огнеупорной массы.

На фиг.4 показана пластина 40 клапана с центровочным средством, являющимся предметом настоящего изобретения, в котором две упорные поверхности 43, 44 образованы последовательно, имеющим форму полосы, отогнутым внутрь ребром 41' на металлической оболочке 41. Это ребро 41' ограничено по сторонам двумя разрывами в металлической оболочке 41 и размещается с одной стороны поверхности опоры пластины. С другой стороны в металлической раме 15 присутствует выполненный соответствующим образом прямоугольный выступ 36, имеющий по сторонам соответствующие упорные поверхности, совмещенные с упорными поверхностями пластины 40.

Пластина 50 клапана, показанная на фиг.5, отличается от пластины 20, подробно показанной на фиг.2 и 3, только отсутствием разрывов на ребрах 51'', ограничивающих упорные поверхности 53, 54, вместо которых в металлической оболочке 51 выполнены канавки.

На фиг. 6 показана пластина 60 клапана с металлической оболочкой 61, в которой для образования упорных поверхностей 63, 64 способом, аналогичным показанному на фиг.2, выполнены два ребра 61'', однако отличие заключается в том, что оба ребра 61'' на более длинной стороне опорной поверхности располагаются параллельно друг другу.

На фиг.7 показана пластина клапана 70, на которой центровочное средство, являющееся предметом настоящего изобретения, также выполнено в форме ребер 71'' на металлической оболочке 71, подобно показанным на фиг.3, однако эти ребра выступают из пластины 22 наружу. Упорные поверхности 73, 74 соответственно представляют собой торцовые поверхности ребер 71'', в то время как упорные поверхности на металлической раме представляют собой выполненные в ней протяженные канавки.

На фиг.8 показана пластина 80 клапана, снабженная упорными поверхностями 83, 84 и отличающаяся от показанной на фиг.7 просто тем, что огнеупорная пластина 82 снабжена зубчатыми утолщенными участками 82', входящими в углубления в металлической оболочке 81, выполненные путем отгибания ребер.

В пластине 90 клапана, показанной на фиг.9, упорные поверхности 93, 94 представлены металлической полосой 95, закрепленной, например методом точечной сварки, на нижней стороне металлической оболочки 91. Эта металлическая полоса предпочтительно имеет прямоугольную форму, а ее боковые кромки, которые служат упорными поверхностями 93, 94, располагаются под прямым углом к продольной оси пластины 90.

На фиг.10 и фиг.10А показана еще одна конструкция пластины 100 клапана, в которой упорные поверхности 103, 104 находятся на отогнутых вниз ребрах 101', 103'. Эти упорные поверхности отличаются наличием круговой формы, причем образуемый ими круг является концентрическим с выпускным отверстием в пластине, что гарантирует точное центрирование этого отверстия в металлической раме шиберного затвора, так что отверстия в двух пластинах клапана располагаются концентрично относительно друг друга. На стороне пластины с меньшей площадью поверхности контакта расположены два ребра 103', расположенные симметрично относительно продольной оси пластины, в то время как на противоположной стороне ребро 101' включено в металлическую оболочку 101. Конечно, этим упорным поверхностям может быть придана и иная форма, отличающаяся от прямой линии или круговой формы.

Указанные упорные поверхности, выполненные с нижней стороны пластины, предпочтительно формируют непосредственно на металлической оболочке с целью упростить процесс изготовления. В принципе они могут, однако, быть выполнены непосредственно на огнеупорной пластине 22, в особенности если огнеупорная пластина 22 должна лежать определенным образом непосредственно на металлической раме 15 и между ними не предусмотрено никакой металлической оболочки, и пластину охватывает только лента. Упорные поверхности должны в таком случае располагаться непосредственно на огнеупорной пластине 22, в частности в форме одной или двух выемок на нижней стороне огнеупорной пластины 22.

Формула изобретения

1. Пластина клапана шиберного затвора на выпускном отверстии сосуда для жидкого металла, содержащая огнеупорную пластину, охватывающую ее металлическую оболочку и центровочное средство, позволяющее свободно вставлять пластину клапана в металлическую раму шиберного затвора и центрировать ее в ней, по меньшей мере, в одном направлении, отличающаяся тем, что центровочное средство образовано, предпочтительно, двумя упорными поверхностями, размещенными на заданном расстоянии между собой и поднимающимися, по существу, хотя бы частично, по вертикали в направлении опоры пластины, образуемой металлической оболочкой, поперечно к продольной оси пластины, и имеют высоту, приблизительно равную толщине металлической оболочки, причем упорные поверхности после установки и центрирования пластины входят в зацепление с обладающими соответствующей формой упорными поверхностями металлической рамы.

2. Пластина клапана по п. 1, отличающаяся тем, что одна упорная поверхность выполнена с одной стороны выпускного отверстия, а другая - с противоположной стороны выпускного отверстия на опоре пластины.

3. Пластина клапана по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что между одной упорной поверхностью и другой упорной поверхностью пластины и соответственно металлической рамы предусмотрено расстояние, приблизительно равное половине длины пластины, при этом упорные поверхности простираются в наружном направлении относительно выпускного отверстия.

4. Пластина клапана по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что упорные поверхности пластины расположены с нижней стороны пластины перпендикулярно ее продольной оси и имеют длину, по существу, равную половине ширины пластины, и при которой усилия, возникающие на упорных поверхностях в рабочем положении, могут быть поглощены без деформации металлической оболочкой.

5. Пластина клапана по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что в металлической оболочке выполнены соответствующие разрывы и ребро, отогнутое внутрь относительно пластины, при этом на металлической оболочке с помощью этих разрывов образованы упорные поверхности.

6. Пластина клапана по п. 5, отличающаяся тем, что кромка ребра при расположении ниже разрыва прилегает к верхней кромке сплошной металлической рамы без зазора между ними.

7. Пластина клапана по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что огнеупорная пластина входит в зацепление с ребрами, отогнутыми внутрь относительно пластины.

8. Пластина клапана по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что в металлической оболочке выполнен разрыв, а ребро выступает из пластины наружу, при этом каждая упорная поверхность расположена на торце соответствующего ребра.

9. Пластина клапана по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что ребра имеют размеры по сравнению с выступом или протяженными канавками в металлической раме, обеспечивающие центрирование пластины не только в направлении продольной оси, но и в направлении, поперечном относительно нее.

10. Пластина клапана по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что упорные поверхности образованы на концевых кромках, по меньшей мере, одной металлической полосы, прикрепленной к металлической оболочке со стороны опоры пластины.

11. Шиберный затвор, содержащий, по меньшей мере, одну металлическую раму, предназначенную для размещения в ней соответствующей пластины клапана, отличающийся тем, что металлическая рама снабжена упорными поверхностями, на которых центрируется пластина после ее установки, по меньшей мере, в направлении движения металлической рамы, при этом пластина выполнена по одному из пп. 1-10.

12. Шиберный затвор по п. 11, отличающийся тем, что упорные поверхности на металлической раме расположены на выступах или в протяженных канавках.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10