Стенд для сталеразливочных ковшей

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано при непрерывном литье металлов. Стенд включает установленный на фундаментной колонне поворотный корпус с траверсами и гидроцилиндрами их перемещения, катки и кольцевую направляющую. В позиции загрузки траверсы гидроцилиндрами подводятся к сталеразливочному ковшу до контакта с его лагами. Затем траверсы с ковшом поворотом корпуса вокруг колонны перемещают в зону разливки. Катки перекатываются по кольцевой направляющей и создают дополнительную опору корпусу, что повышает надежность и долговечность стенда. 2 ил.

 

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно - к устройствам для непрерывного литья металлов, и может быть использовано в комплексе с другими механизмами, предназначенными для непрерывного литья заготовок.

Известен подъемно-поворотный стенд, спроектированный Уральским заводом тяжелого машиностроения, установленный на Череповецком металлургическом комбинате, и описанный в книге "Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства" В.Г. Григорьева и др., М., МИСИС, 1995 г., с.425-426. В его состав входит установленное на фундаменте основание, на котором в кольцевой обойме размещены ролики с горизонтально установленными осями. На упомянутые ролики опирается поворотная платформа, к которой прикреплен зубчатый венец. Зубчатый венец контактирует с соответствующим зубчатым элементом электропривода поворота платформы. К платформе прикреплена пара стоек, между которыми на оси посажена рама. На свободных концах рамы размещены подвески для сталь-ковшей. Для обеспечения возможности плоско-параллельного перемещения ковшей нижние части каждой из подвесок сочленены с рамой. Посредством зубчатого зацепления нижняя часть рамы сочленена с ползуном, связанным с гидроцилиндрами, размещенными с двух сторон от вертикальной оси стенда.

Для подготовки процесса разливки, а также во время разливки металла необходимо перемещать ковши по вертикали. Подъем одного и одновременное опускание второго ковша обеспечивается качанием рамы с подвесками, несущими ковши. Для перемещения рамы включают один из цилиндров перемещения ползуна. Передвигаясь, ползун проворачивает раму, в результате чего она наклоняется, а подвески перемещаются, одна - вверх, а вторая - вниз. Например, при размещении сталь-ковша с металлом на позиции разливки рамой совершают несколько качательных движений до установки сталь-ковша с выпускной трубой в положении, определяемом технологией разливки, затем положение рамы фиксируют и ведут разливку.

В процессе разливки по мере опорожнения сталь-ковша и промежуточного ковша, через который жидкий металл попадает в кристаллизаторы, опускают сталь-ковш для того, чтобы торец погружной трубы находился ниже уровня металла в промежуточном ковше для избежания окисления выпускаемого металла. При этом сталь-ковш вместе с погружной трубой совершает плоско-параллельные перемещения относительно промежуточного ковша, а выпускаемая струя металла, перемещаясь по вертикали, смещается также и в горизонтальном направлении, т.е. изменяется место падения струи металла, что приводит к нарушению направлений тепловых ламинарных потоков металла, идущих к сливным отверстиям промежуточного ковша, и ухудшает качество отливаемого металла. После опорожнения ковша на позиции разливки гидроцилиндрами поднимают ковш с выпускной трубой и электроприводом поворачивают платформу, при этом сталь-ковш с позиции разливки убирают в резервную позицию.

К недостаткам стенда следует отнести неудовлетворительную надежность и долговечность, вызванные повышенным износом отдельных его элементов. При выполнении разливки металла на рабочей позиции, когда на раме стенда установлен один наполненный сталь-ковш, нагрузки между узлами и элементами, например между роликами подшипниковых узлов, распределяются неравномерно. Под воздействием рабочей нагрузки, приложенной консольно, износ отдельных узлов и элементов стенда происходит неравномерно, и его детали, воспринимающие повышенные рабочие усилия, работают с повышенным износом, что отрицательно сказывается на их надежности и долговечности, а также приводит к снижению надежности и долговечности стенда в целом.

К недостаткам описанного сталеразливочного стенда следует также отнести наличие зависимого плоско-параллельного перемещения обоих ковшей, т.е. при перемещении ковша, например, на позиции разливки на резервной позиции подвеска либо с ковшом, либо без него совершает вынужденные перемещения, т.е. отсутствует возможность одновременного проведения операций на позиции разливки и на резервной позиции, так как для их выполнения необходимы независимые режимы перемещения подвесок. Например, при разливке металла в рабочей позиции невозможно на резервной позиции мягко устанавливать на стенд новый сталь-ковш, так как из соображений плавного и безопасного приема сталь-ковша с горячим металлом необходимо перемещать подвеску с заданной скоростью навстречу сталь-ковшу, опускаемому цеховым краном, а эти перемещения возможны только с неизбежными перемещениями сталь-ковша, из которого выпускают металл на позиции разливки, что приведет к нарушению технологии и ухудшению качества разливаемого металла.

Таким образом, к недостаткам описанного стенда следует отнести его неудовлетворительную надежность и долговечность, зависимые перемещения сталь-ковшей, неудовлетворительное качество разливаемого металла.

Известен также другой сталеразливочный стенд конструкции ВНИИМЕТмаша, приведенный в книге "Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства" В.П. Григорьева, М., МИСИС, 1995 г., с.427-428, более близкий к заявляемому решению и принятый в качестве прототипа. Аналогичная конструкция двухпозиционного стенда для сталь-ковшей приведена также в патенте РФ №2174058, В22D 41/13.

В его состав входят поворотная колонна, размещенная вертикально и закрепленная нижней частью в фундаментной раме. В нижней части колонны расположен упорный подшипник, предназначенный для восприятия вертикальных рабочих нагрузок. На некотором расстоянии друг от друга на колонне установлены подшипники, предназначенные для восприятия радиальных рабочих усилий. Кроме того, нижняя часть колонны сочленена с приводом ее поворота. На верхнюю часть колонны установлен поворотный корпус, к которому прикреплены траверсы (подвески) для сталь-ковшей. Каждая траверса присоединена к поворотному корпусу с помощью серег, каждая из которых одним концом шарнирно прикреплена к поворотному корпусу, а другим - шарнирно сочленена с траверсой. На поворотном корпусе симметрично относительно его вертикальной оси закреплены цилиндры, штоки которых выполнены с возможностью взаимодействия с рычагами. Цилиндры предназначены для индивидуального подъема-опускания каждого ковша за счет независимого плоскопараллельного движения каждой траверсы. Так как серьги являются не только элементом кинематической связи между поворотным корпусом и траверсами, а предназначены для восприятия статических и динамических нагрузок, возникающих как при поворотах стенда, так и при вертикальных перемещениях траверс с ковшами, нижние серьги выполнены двойными, связаны друг с другом и размещены с двух сторон от каждой траверсы. Верхние серьги установлены по одной для каждой траверсы и размещены по ее оси.

Цеховым краном устанавливают на одну из траверс ковш, наполненный жидким металлом, и приводом поворота перемещают его на позицию разливки над промежуточным ковшом. Затем включают соответствующие цилиндры и сообщают траверсе с ковшом плоскопараллельное перемещение для установки выпускной трубы сталь-ковша в заданное положение по вертикали относительно промежуточного ковша, фиксируют траверсу со сталь-ковшом и начинают разливку. По окончании разливки на резервной позиции цеховым краном над второй траверсой устанавливают наполненный металлом ковш, а гидроцилиндры в плавном режиме, обеспечивающем мягкую установку сталь-ковша, подводят траверсу под сталь-ковш.

По сравнению с аналогом на данном стенде обеспечена возможность индивидуального и независимого друг от друга перемещения траверс, что позволяет выполнять одновременно разные операции на резервной позиции и на позиции разливки.

Следует отметить, что наличие двух комплектов шарнирно прикрепленных трехзвенников, соединяющих поворотный корпус с траверсами, с помощью значительного количества шарнирных узлов, требующих ревизии, обслуживания, что затруднительно своевременно осуществить на работающем оборудовании, а это приводит к снижению их надежности и снижает надежность и долговечность стенда в целом. При этом из-за консольного приложения рабочего усилия узлы стенда работают в условиях неравномерного распределения усилий, и в некоторых из них под воздействием значительных рабочих нагрузок возникают дополнительные усилия сопротивления, что приводит к выработкам в упомянутых узлах, снижает их долговечность и надежность, а также снижает надежность и долговечность стенда в целом. Консольное размещение сталь-ковша на траверсе приводит также к неравномерным распределениям усилий в подшипниковых узлах колонны, что также отрицательно сказывается на их долговечности и надежности и стенда в целом.

Кроме того, сталь-ковш вместе с погружной трубой на данном стенде совершает плоскопараллельные перемещения относительно промежуточного ковша, а выпускаемая из сталь-ковша струя металла изменяет свое место падения относительно днища промежуточного ковша, что приводит к нарушению направлений тепловых ламинарных потоков металла, идущих к сливным отверстиям промежуточного ковша, и ухудшает качество отливаемого металла.

Таким образом, к недостаткам стенда следует отнести его неудовлетворительную надежность и долговечность при одновременно неудовлетворительном качестве разливаемого металла.

В основу изобретения поставлена задача создания более надежного и долговечного стенда для сталеразливочных ковшей при одновременном улучшении качества разливаемого металла.

Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в снижении рабочих усилий, воспринимаемых узлами стенда при перемещении ковшей.

Для достижения вышеуказанного технического результата стенд для сталеразливочных ковшей, включающий установленный на фундаментной колонне поворотный корпус с траверсами и гидроцилиндрами перемещения траверс, согласно изобретению снабжен кольцевой направляющей, размещенной соосно с фундаментной колонной, и катками, прикрепленными к поворотному корпусу, при этом каждая из траверс размещена в поворотном корпусе с возможностью прямолинейного вертикального перемещения от гидроцилиндров, установленных симметрично относительно вертикальной оси каждой траверсы, а упомянутые катки размещены с возможностью взаимодействия с кольцевой направляющей.

В результате сравнительного анализа заявляемого стенда для сталеразливочных ковшей с прототипом установлено, что они имеют следующие общие признаки:

- поворотный корпус с траверсами;

- установка поворотного корпуса на фундаментной колонне;

- гидроцилиндры перемещения траверс, установленные на поворотном корпусе;

и отличительные признаки:

- снабжение кольцевой направляющей;

- размещение кольцевой направляющей соосно с фундаментной колонной;

- снабжение катками, прикрепленными к поворотному корпусу;

- размещение каждой из траверс в поворотном корпусе с возможностью прямолинейного вертикального перемещения от гидроцилиндров;

- размещение гидроцилиндров симметрично относительно вертикальной оси каждой из траверс;

- размещение катков с возможностью взаимодействия с кольцевой направляющей.

Таким образом, стенд для сталеразливочных ковшей имеет новые конструктивные элементы, новые связи и новые взаимные размещения элементов.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Благодаря тому что стенд для сталеразливочных ковшей снабжен кольцевой направляющей, установленной соосно с фундаментной колонной, и катками, прикрепленными к поворотному корпусу с возможностью взаимодействия с кольцевой направляющей, а каждая из траверс расположена в поворотном корпусе с возможностью прямолинейного вертикального перемещения от гидроцилиндров, установленных симметрично относительно вертикальной оси каждой траверсы, стало возможным исключить шарнирные трехзвенники между поворотным корпусом и траверсой, а также исключить консольные нагрузки на элементы стенда, как при прямолинейном вертикальном индивидуальном подъеме каждого из ковшей, так и при повороте корпуса с траверсами, несущими ковш, за счет создания дополнительной опоры поворотному корпусу в виде постоянно контактирующих катков и кольцевой направляющей, т.е. стало возможным заменить консольную схему нагружения двухопорной схемой, что позволяет равномерно распределять рабочие нагрузки между узлами стенда и способствует повышению их надежности и повышает надежность и долговечность стенда в целом. Одновременно с этим при перемещении ковша по вертикали стало возможным заменить плоскопараллельное перемещение сталь-ковша на прямолинейное как наиболее благоприятное при проведении технологических операций, так как место падения струи металла из сталь-ковша в промежуточный ковш остается неизменным, что сохраняет схему распределения тепловых потоков между выпускными отверстиями в днище промежуточного ковша и местом падения струи в промежуточный ковш и способствует улучшению качества разливаемого металла.

Исключение из вышеуказанной совокупности отличительных признаков хотя бы одного не обеспечивает достижения технического результата.

Заявляемое техническое решение не известно из уровня техники, потому оно является новым.

Заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, потому что предлагаемая конструкция стенда для сталеразливочных ковшей для специалиста не вытекает из уровня техники.

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, потому что его техническое и технологическое исполнение не представляет сложностей, например, в условиях ЗАО "НКМЗ".

С использованием заявляемого решения выполнен технически проект для вертикальной машины непрерывного литья заготовок Новолипецкого металлургического комбината.

Таким образом, заявляемому техническому решению может быть представлена правовая охрана, потому что оно является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображено следующее:

фиг.1 - общий вид стенда для сталеразливочных ковшей;

фиг.2 - вид А на фиг.1.

В состав стенда для сталеразливочных ковшей входит колонна 1, установленная на фундаментной раме, а также поворотный корпус 2, закрепленный в верхней части колонны 1. В поворотном корпусе 2 расположены траверсы 3, установленные напротив друг друга, предназначенные для приема сталь-ковша (в состав стенда не входит, на чертеже изображен тонко). Траверсы 3 размещены таким образом, что одна из них установлена с возможностью обслуживания позиции загрузки, а вторая - рабочей позиции разливки. В поворотном корпусе 2 также установлены гидроцилиндры 4 прямолинейного перемещения по вертикали, сочлененные с соответствующими траверсами 3. Кроме того, поворотный корпус 2 сочленен также с приводом поворота 5. К нижней части поворотного корпуса 2 прикреплены катки 6, размещенные на кольцевой направляющей 7, прикрепленной к фундаменту, установленной соосно с колонной 1.

Стенд для сталеразливочных ковшей работает следующим образом. В позиции загрузки цеховым краном размещают сталеразливочный ковш над траверсами 3, соответствующими гидроцилиндрами 4 плавно подводят траверсы 3 под сталь-ковш до контакта с его лагами. После размещения сталь-ковша на траверсах 3 в позиции разливки убирают крюки крана из зоны вращения стенда. Включают привод поворота 5, который вращает поворотный корпус 2 относительно колонны 1 и перемещает траверсы 3, несущие сталь-ковш из зоны загрузки в зону разливки, при этом катки 6 перекатываются по кольцевой направляющей 7. После размещения сталь-ковша на позиции разливки над промежуточным ковшом (на чертежах показан тонко) к выпускным отверстиям днища сталь-ковша прикрепляют погружные трубы (на чертеже показаны тонко, так как не являются составляющей частью стенда), и гидроцилиндрами 4 устанавливают сталь-ковш в требуемое технологическое положение по высоте относительно промежуточного ковша и начинают разливку металла. Во время разливки гидроцилиндрами 4 совершают прямолинейные вертикальные перемещения сталь-ковша для выполнения требований технологического процесса, например, по защите струи металла от кислорода воздуха. После завершения разливки гидроцилиндрами 4 перемещают траверсы 3 со сталь-ковшом в верхнее положение, отсоединяют погружные трубы от сливных отверстий днища сталь-ковша. Одновременно с этим на резервной позиции выполняют подготовительные операции аналогично описанному выше по приему и установке нового сталь-ковша с металлом, готового к разливке. Включением привода поворота 5 вращают поворотный корпус 2 относительно колонны 1 и переводят новый сталь-ковш с жидким металлом на позицию разливки, а пустой сталь-ковш размещают на резервной позиции. Далее технологический процесс повторяется.

Из всего вышеописанного видно, что выполнение сталеразливочного стенда в соответствии с формулой изобретения позволяет при сохранении возможности независимых вертикальных перемещений траверс повысить надежность и долговечность стенда за счет исключения шарнирных многозвенных соединений между поворотным корпусом и траверсами, снизить рабочие усилия на узлы стенда за счет исключения консольных нагрузок от сталь-ковша, благодаря замене консольной схемы нагружения двухопорной, что также способствует повышению надежности и долговечности отдельных узлов и стенда в целом, одновременно с этим стало возможным повысить качество разливаемого металла за счет сохранения тепловых потоков между сливными отверстиями промежуточного ковша и местом падения струи из сталь-ковша.

Стенд для сталеразливочных ковшей, включающий установленный на фундаментной колонне поворотный корпус с траверсами и гидроцилиндрами перемещения траверс, отличающийся тем, что он снабжен кольцевой направляющей, размещенной соосно с фундаментной колонной, и катками, прикрепленными к поворотному корпусу, при этом каждая из траверс размещена в поворотном корпусе с возможностью прямолинейного вертикального перемещения от гидроцилиндров, установленных симметрично относительно вертикальной оси каждой траверсы, а упомянутые катки размещены с возможностью взаимодействия с кольцевой направляющей.