Устройство для дозирования расплавленного металла и способ изготовления такого устройства

Изобретение относится к металлургии. Закрывающий механизм содержит три наложенных друг на друга керамических пластины (2, 3, 4), каждая из которых имеет отверстие (5). Керамические пластины (2, 3, 4) по меньшей мере с двух сторон заливаются в керамическую массу (7). Керамические пластины (2, 3, 4), керамическая масса (7) и металлический корпус (10), используемый в качестве литейной формы, вместе образуют единый узел. Обеспечивается упрощение изготовления и замены запирающего устройства. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к закрывающему механизму для емкости с отверстием в дне для дозирования расплавленного металла и к способу изготовления такого закрывающего механизма.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известный закрывающий элемент для литника, выходящего из дна ковша для кратковременного хранения расплавленного металла, содержал перемещаемый вверх и вниз стержень стопора, соединенный с подъемной тягой, проходящей через поверхность расплавленного металла. При этом проблемой является точное направление стержня стопора к летке для закрывания литника после разливки расплавленного металла. Кроме того, стержень стопора быстро изнашивается.

Для решения этих задач стопоры летки были заменены пневматическими затворами, как описано, например, в патентной публикации FI №92022. Пневматический затвор состоит из горизонтальной пластины, установленной у заднего конца вертикального литника с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и имеющей отверстие, которое может быть совмещено с концом литника для его открывания и может быть отведено от литника для его закрывания. Пластина, осуществляющая пневматический затвор, поддерживается на громоздкой раме, предназначенной для передачи вращения к пластине. Такое устройство трудно установить, оно является громоздким и ненадежным.

С другой стороны, в патентной публикации EP №0332867 A1 описан закрывающий механизм, соединенный с дном емкости, в котором литник для разливки расплавленного металла в виде отверстия в дне осуществляется путем поворота отверстия, имеющегося в круглом стержне, в концентричное положение с отверстием, проходящим через остальную часть закрывающего устройства. Такая конструкция является сложной и неудобной, а также связана с высокими производственными затратами.

Кроме того, из патентной публикации WO 2005/042190 A1 известно металлическое устройство, собранное из подвижных пластин, в котором средняя пластина из набора, содержащего три пластины, может быть смещена относительно верхней и нижней неподвижных пластин для закрывания и открывания выпускного отверстия, проходящего через пластины. Изготовленный из стали набор пластин монтируется при помощи отдельной сборной громоздкой стальной рамы, удерживающей весь набор. Такая конструкция является сложной, очень тяжелой и громоздкой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание закрывающего механизма, приспосабливаемого к дну с отверстием металлоразливочного ковша, лишенного недостатков известных закрывающих элементов, но хорошо действующего также при высоких температурах металлического литья.

Решение этой задачи в соответствии с настоящим изобретением позволяет изготавливать экономически эффективный закрывающий механизм и присоединять указанный закрывающий механизм как единую деталь.

Преимуществами настоящего изобретения является простота, низкие производственные затраты и простая замена устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

На Фиг.1 представлен закрывающий механизм в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.2 представлен закрывающий механизм в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 представлен разрез закрывающего механизма 1. Закрывающий механизм 1 состоит из трех наложенных друг на друга керамических пластин 2, 3 и 4, каждая из которых содержит отверстие 5. На Фиг.1 закрывающий механизм 1 представлен в полностью открытом положении, когда все три отверстия 5 выровнены вдоль общей оси 6. Смещение средней пластины 3 относительно верхней и нижней пластин 2 и 4 вовнутрь закрывающего механизма, как показано стрелкой 14, позволяет закрыть отверстие 5, проходящее через пластины, и остановить течение расплавленной массы из ковша с отверстием в дне.

Набор из трех пластин 2, 3 и 4 собирается путем заливки в керамической рамной конструкции 7, которая в соответствии с этим вариантом осуществления настоящего изобретения окружает набор пластин с пяти сторон непрерывно, за исключением направленного вниз металловыпускного желоба 8, расположенного вдоль оси 6 соосно отверстию 5 неподвижно установленных нижней и верхней пластин, и за исключением верхней поверхности 9 верхней пластины 2, плотно прилегающей к дну разливочного ковша (не показано). Вокруг рамной конструкции 7, отливаемой из керамической массы, имеется металлическая литейная форма/наружный корпус 10, в который помещаются набор пластин и огнеупорная литейная масса на этапе изготовления закрывающего механизма 1. В соответствии с этим вариантом осуществления настоящего изобретения непосредственно у поверхности дна ковша и его летки расположена верхняя пластина 2 набора пластин, имеющая соответствующую конфигурацию. Закрывающий механизм 1 может быть прикреплен к дну ковша, например, болтами 11 и взаимодействующими с ними скобами/шайбами 12. Закрывающий механизм 1 имеет среднюю пластину 3, которая приводится в действие при помощи направляющего элемента 13 для открывания и закрывания металловыпускного желоба, как показывает стрелка 14. Поскольку литая структура является по существу герметически закрытой, имеется воздуховод 17, обеспечивающий перемещение средней пластины 3 из свободного пространства 16, причем указанный воздуховод проходит через керамическую рамную конструкцию 7 и металлическую литейную форму 10. Тот же самый воздуховод 17 может использоваться для выпуска материала, используемого в процессе литья, так называемого наполнителя/чернового ручья, препятствующего прохождению литейных материалов в определенные зоны (рабочая зона средней пластины). В качестве такого наполнителя может использоваться любой обычный для литейной технологии материал, такой как, например, уретан, воск и т.п.

В качестве альтернативы прикрепление закрывающего механизма 1 к поверхности дна ковша обеспечивается, например, при помощи зажимных устройств, постоянно прикрепленных к поверхности дна ковша, которые можно отпускать и зажимать для простой замены всего закрывающего механизма. Основным отличием настоящего изобретения является простой закрывающий механизм 1, легко заменяемый в виде единого узла.

Керамическую отливку 7 формуют, по меньшей мере, на двух сторонах набора пластин. В этом случае указанными сторонами набора пластин являются стороны, представленные в плоскости чертежа. Далее формовка керамической отливки 7 может быть продолжена пошагово с различными вариациями для заключения набора пластин в отливку со всех шести сторон, за исключением, разумеется, участков, важных для работы (воздуховод 17, металловыпускной желоб 8, подающее отверстие в верхней части конструкции для подачи расплавленной массы к набору пластин и полость, необходимая для управления средней пластиной).

На Фиг.2 представлен закрывающий механизм 1 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. При желании вдоль сторон керамических пластин 2, 3 и 4 могут дополнительно иметься керамические, в основном вертикальные опоры 15 для упрощения сборки набора пластин и изготовления закрывающего механизма 1. Ни один из представленных вариантов осуществления настоящего изобретения в отличие от известных описанных решений не требует наличия отдельных пружин для прижима пластин 2, 3 и 4 друг к другу. Для упрощения сборки керамические пластины 2, 3 и 4 могут быть, по меньшей мере, частично прикреплены друг к другу любым известным способом, таким как использование связующего вещества или механического соединения.

Закрывающий механизм 1 в соответствии с настоящим изобретением также позволяет разрабатывать варианты осуществления, имеющие один или более описанных признаков, как, например:

- литейная масса 7 может быть нанесена только на две стороны, а именно на обе продольные стороны набора пластин;

- литейная масса 7 может быть нанесена не только на указанные две стороны, но также произвольно на одну или более других сторон, включая верхнюю и нижнюю поверхности набора пластин;

- металловыпускной желоб 8 закрывающего механизма 1, ведущий из керамической отливки 7 и металлической литейной формы/наружного корпуса 10, может быть также изготовлен из керамической втулки 18 и заранее установлен в контакте с нижней керамической пластиной 4, вследствие чего керамическая отливка не должна обязательно проходить до устья металловыпускного желоба (втулка 18 показана на чертеже пунктирными линиями);

- от 1 до 4 опор 15 могут быть произвольно смонтированы на вертикальной стороне, перпендикулярной плоскости пластин.

Керамические пластины 2, 3 и 4 могут быть изготовлены путем обжига или литья и соединены в единый узел путем заливки в огнеупорную литейную массу 7 при помощи металлического наружного корпуса 10.

Закрывающий механизм 1 в соответствии с настоящим изобретением особенно пригоден для использования для расплавленной стали (температура приблизительно 1500°C), но, разумеется, может использоваться для любого расплавленного металла (температура расплавленного цинка 370°C). Ограничивающим фактором является термостойкость керамических пластин, составляющая приблизительно 1600°C для обычных промышленных изделий, используемых в сталелитейных процессах. С другой стороны, если пластины изготавливаются с использованием специальной керамики, могут достигаться более высокие температуры.

Способ изготовления закрывающего механизма 1 включает в себя следующие этапы:

- сборка набора пластин, содержащего три готовые пластины 2, 3 и 4 из обработанных с высокой точностью закрывающих пластин, используемых в сталелитейной промышленности, и, необязательно, вертикальных опор, причем сборку осуществляют с применением при необходимости, например, связующего вещества, механического соединения и т.п.;

- установка набора из трех пластин 2, 3 и 4 в надлежащем положении внутри литейной формы 10 путем использования необходимых литейных опор;

- оборудование набора пластин необходимыми закупоривающими средствами для предотвращения попадания керамической отливки 7 в нежелательные зоны (свободное пространство 16 у конца средней пластины 3, воздуховод 17 из свободного пространства 16 у средней пластины 3, металловыпускной желоб 8) путем применения способов, известных в литейной промышленности;

- осуществление отливки керамической массы 7 при комнатной температуре в положении, представленном на Фиг.1 или, в качестве альтернативы, в перевернутом положении;

- сушка/отверждение керамической литейной массы 7 при комнатной температуре в течение периода времени, необходимого для литейной массы (обычно приблизительно недели), или, в качестве альтернативы, использование литейной массы, пригодной для сухого прессования.

Кроме этих этапов способ может при необходимости включать в себя один или более следующих этапов:

- в том случае, если керамическая отливка 7 осуществляется таким образом, чтобы покрывать также верхнюю поверхность закрывающего механизма 1 (верхнюю пластину 2), впускной конец металловыпускного желоба может быть установлен заранее с необходимыми соединяющими элементами/уплотнениями между закрывающим механизмом и ковшом, так чтобы, по меньшей мере, частично быть утопленным в отливку;

- последний этап изготовления осуществляют путем повышения температуры от приблизительно 400°C, причем литейную массу 7 освобождают от возможного содержания воды (литейная масса также может быть изначально безводной, или могут использоваться, например, массы, пригодные для сухого прессования) и/или в форме используют так называемую заполняющую/закупоривающую среду.

Специалисту понятно, что различные варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются приведенными примерами, но могут изменяться в пределах объема охраны изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

1. Закрывающий механизм (1) для дозирования расплавленного металла из ковша с отверстием в дне, содержащий три, по меньшей мере, частично наложенные друг на друга керамические пластины (2, 3, 4), и каждая из указанных пластин (2, 3, 4) имеет отверстие (5), отличающийся тем, что указанные три керамические пластины (2, 3, 4) залиты в керамическую массу (7), причем указанная масса (7) присутствует, по меньшей мере, на двух сторонах керамических пластин (2, 3, 4), а керамические пластины (2, 3, 4), керамическая масса (7) и наружный металлический корпус (10), использованный в качестве литейной формы, вместе образуют единый узел.

2. Закрывающий механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что керамическая масса (7) необязательно присутствует на от 3 до 6 из шести сторон керамических пластин (2, 3, 4).

3. Закрывающий механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что сторона, перпендикулярная плоскости керамических пластин (2, 3, 4), снабжена от 1 до 4 керамическими опорами (15).

4. Закрывающий механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что он имеет дополнительно керамическую втулку (18), смонтированную как продолжение выпускного отверстия (5) керамических пластин (2, 3, 4).

5. Закрывающий механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что, когда керамическая литейная масса (7) покрывает верхнюю поверхность верхней керамической пластины (2), керамическая масса (7) дополнительно имеет отлитый в ней соединительный блок и/или уплотнительный блок, упирающийся в отверстие в дне ковша.

6. Способ изготовления закрывающего механизма (1), используемого для дозирования расплавленного металла из ковша с отверстием в дне, включающий следующие этапы:
изготовление трех керамических пластин (2, 3, 4), каждая из которых имеет отверстие (5) для создания металловыпускного желоба;
размещение пластин (2, 3, 4) таким образом, чтобы перемещение средней пластины (3) относительно верхней и нижней пластин (2, 4) обеспечивало закрывание или открывание металловыпускного желоба,
отличающийся тем, что
предотвращают доступ литейной массы (7) к нежелательным зонам путем закупоривания или заполнения таких зон;
керамические пластины (2, 3, 4) размещают в металлическом наружном корпусе (10), действующем как литейная форма;
наружный металлический корпус (10) заполняют огнеупорной литейной массой (7), таким образом, что литейная масса (7) присутствует, по меньшей мере, на двух сторонах пластин (2, 3, 4);
отверждают огнеупорную литейную массу (7);
удаляют закупоривающую/заполняющую среду.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя установку необходимых литейных опор перед заполнением наружного металлического корпуса (10) литейной массой (7).

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя заливку литейной массы (7) с от 3 до 6 сторон керамических пластин (2, 3, 4).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что, если литейная масса (7) покрывает верхнюю поверхность верхней пластины (2), то в литейную массу (7) предварительно вводят соединительный блок и/или уплотнительный блок для ковша с отверстием в дне.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что последний этап включает в себя нагрев закрывающего механизма (1) от приблизительно 400°C для обезвоживания литейной массы (7).

11. Способ по п.6, отличающийся тем, что отверждение огнеупорной литейной массы (7) осуществляют при комнатной температуре в течение приблизительно недели, в зависимости от типа используемой массы.

12. Способ по п.6, отличающийся тем, что отверждение огнеупорной литейной массы (7) осуществляют путем прессования при использовании литейной массы, пригодной для сухого прессования.

13. Способ по п.6, отличающийся тем, что отверстие (5) нижней керамической пластины (4) имеет продолжение в виде керамической втулки (18).