Универсальный шиберный затвор для дозированной разливки металла из сталеразливочных ковшей
Изобретение относится к разливке жидкого металла. Шиберный затвор содержит корпус с направляющими, верхней неподвижной частью (1) с установленной в ней неподвижной шиберной плитой и подвижной частью (2) с подвижной шиберной плитой (7), и пружинные элементы (8) для сжатия шиберных плит. Нижняя часть (4) корпуса шарнирно соединена с его подвижной частью. Направляющие (12) расположены на подвижной и нижней частях корпуса по обе стороны от сталеразливочного отверстия. При перемещении подвижной части корпуса относительно его нижней части по упомянутым направляющим, пружинным элементам передается нагрузка для сжатия шиберных плит. Обеспечивается стабильное прижатие шиберных плит друг к другу, за счет чего увеличивается срок службы затвора. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к металлургии и предназначено для разливки жидкого металла из металлургических ковшей.
Известен шиберный затвор, в котором подвижная часть с закрепленной шиберной плитой установлена в неподвижной части корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения по ее направляющим. При этом подвижная шиберная плита прижата посредством упругих элементов к неподвижной шиберной плите (авт. св. СССР №535029, МПК B22D 41/08, 1976).
К недостаткам данного шиберного затвора относятся малый срок службы и низкая надежность, обусловленная сложностью устройства для монтажа и демонтажа упругих элементов.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является шиберный затвор для сталеразливочного ковша, содержащий корпус, состоящий из верхней неподвижной части с установленной в ней неподвижной шиберной плитой и подвижной части с подвижной шиберной плитой, направляющие и пружинные элементы для сжатия шиберных плит (Патент FR №2400402, А1, B22D 41/08, 16.03.1979). Также данное устройство содержит механизм регулирования положения направляющих, выполненный в виде двуплечих рычагов, связанных одним плечом с подвижной частью корпуса, а другим плечом - посредством упругих элементов с неподвижной частью корпуса.
Недостатками данного шиберного затвора являются недостаточно высокие эксплуатационные показатели, в частности, ограниченный срок службы шиберных плит за счет нестабильности их прижатия друг к другу, обусловленной наличием упругих элементов, упругие свойства которых меняются в зависимости от температуры. Негативное влияние высоких температур требует предъявления высоких требований к материалу упругих элементов и болтовых соединений, для устранения негативного влияния в отдельных случаях применяют принудительное охлаждение. Кроме этого, известный шиберный затвор неудобен в эксплуатации, поскольку требует постоянной проверки степени прижатия одной шиберной плиты к другой и, как следствие, своевременного регулирования силы прижатия. Применение дорогостоящих упругих элементов и постоянная их замена приводят к существенному увеличению себестоимости шиберного затвора.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка шиберного затвора, обладающего повышенным сроком службы, удобством и надежностью в эксплуатации, а также технологичностью и невысокой себестоимостью.
Технический результат заключается в создании стабильного прижатия шиберных плит друг к другу в широком диапазоне изменения рабочих температур за счет использования эффекта температурного расширения деталей и узлов затвора, удалении силовых элементов из зоны воздействия высоких температур, обеспечении надежного способа визуального и динамометрического контроля блоков упругих элементов с возможностью их оперативной замены, а также обслуживании шиберного затвора как на горизонтальных, так и на вертикальных стендах в процессе эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что корпус шиберного затвора снабжен нижней частью, шарнирно соединенной с подвижной частью корпуса, при этом направляющие расположены на подвижной и нижней частях корпуса по обе стороны от сталеразливочного отверстия.
Технический результат достигается также тем, что направляющие выполнены криволинейными, а подвижная часть корпуса выполнена с возможностью горизонтального и вертикального перемещения по криволинейным направляющим посредством зубчатых колес, образующих с криволинейными направляющими зубчатое зацепление, и передачи нагрузки пружинным элементам для сжатия шиберных плит.
Технический результат достигается также тем, что шиберный затвор снабжен вертикальными направляющими, расположенными в неподвижной и подвижной частях корпуса, и опорными роликами, расположенными в вертикальных направляющих по всей длине шиберных плит, и приводом, например, гидравлическим, перемещения подвижной шиберной плиты, расположенной в подвижной части корпуса, по криволинейным направляющим до уровня, параллельного неподвижной части корпуса.
Технический результат достигается также тем, что в качестве зубчатых колес шиберный затвор содержит цилиндрические или конические колеса с круговым или трапецеидальным зубом.
Технический результат достигается также тем, что на осях зубчатых колес установлены игольчатые подшипники.
Технический результат достигается также тем, что направляющие выполнены съемными.
Технический результат достигается также тем, что направляющие выполнены прямолинейными, а подвижная часть корпуса выполнена с возможностью перемещения по прямолинейным направляющим посредством цилиндрических подшипников линейного типа, состоящих из цилиндрических роликов, собранных в сепараторе.
Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлен общий вид универсального шиберного затвора с развернутым шиберным узлом; на Фиг. 2 представлен разрез корпуса затвора вдоль криволинейных направляющих; на Фиг. 3 представлен вид корпуса затвора с разрезом шиберных плит, где по сечению А-А показаны вертикальные направляющие и опорные ролики, контролирующие параллельность расположения частей корпуса при возвратно-поступательном движении; на Фиг. 4 условно показано одно из колес зацепления зубчатой передачи при криволинейном перемещении по направляющим; на Фиг. 5 представлен продольный разрез по сечению А-А шиберного затвора с указанием элементов сборочных единиц и применение специальных приспособлений (кронштейна и цилиндра) для сборки и разборки шиберного затвора.
На фигурах позициями обозначены:
1. Верхняя неподвижная часть корпуса
2. Подвижная часть корпуса
3. Кронштейн
4. Нижняя часть корпуса
5. Промежуточный шток затвора
6. Стопоры
7. Подвижная шиберная плита
8. Блоки упругих элементов
9. Шарнирное соединение
10. Держатель коллектора
11. Колеса
12. Криволинейные направляющие
13. Вертикальные направляющие
14. Распорные ролики
15. Роликодержатель
16. Игольчатые подшипники
17. Гидроцилиндр
18. Шток гидроцилиндра
19. Кронштейн-переходник
Корпус заявляемого устройства выполнен состоящим из нескольких частей, располагающихся на трех уровнях, между верхней неподвижной частью корпуса 1 и подвижной частью корпуса 2, по обе стороны от сталеразливочного отверстия расположены разъемные криволинейные направляющие 12, через которые посредством блоков упругих элементов 8, симметрично рассредоточенных по пути перекрытия шиберных плит, осуществляется прижатие огнеупорных элементов. Горизонтальные и вертикальные движения по криволинейным направляющим 12 осуществляются зубчатыми зацеплениями 4-х колес 11 подвижной шиберной плиты 7 под действием, например, гидравлического привода. В вертикальном направлении для исключения перекосов, заклинивания механизма и равномерного распределения усилий блоков упругих элементов 8 применены вертикальные направляющие 13, контролирующие параллельность расположения частей корпуса при перемещении по криволинейной поверхности посредством вертикальных распорных роликов 14 в опорах подвижной части корпуса 2.
Для обслуживания шиберного затвора нижняя часть корпуса 4 посредством шарнирного соединения 9 раскрывается на угол от 90 до 120 градусов. Это предоставляет возможность доступа к подвижной шиберной плите 7, которая, в свою очередь, разворачивается на параллельно расположенных 2-х зубчатых колесах 11 в разъемных направляющих подвижной части корпуса 2 на тот же угол. После замены огнеупорной части сборка шиберного затвора осуществляется в обратной последовательности и, при фиксации замыкания криволинейных направляющих 12, взвод блоков упругих элементов 8 осуществляется гидроцилиндром 17 через промежуточный шток затвора 5.
Для синхронизации движения вращения и обеспечения надежности в части грузоподъемности в зубчатых колесах 11 в качестве элементов трения могут быть применены игольчатые подшипники 16.
Движение по криволинейным направляющим 12, находящимся в нижней части корпуса 4, осуществляется посредством зубчато-реечного зацепления с шагом «Т», колеса 11 перемещаются по восходящему криволинейному участку подвижной части корпуса 2 в криволинейных направляющих 12 на угол «В» и высоту подъема «Б», с изменением высоты подъема которых происходит увеличение напряжений в блоках упругих элементов 8, расположенных между верхней неподвижной частью корпуса 1 и подвижной частью корпуса 2.
При обслуживании шиберного затвора для открытия нижней части корпуса 4 и удаления стопорных элементов 6 в технологии сборки шиберного затвора предусмотрена установка 4-х эксцентриковых подъемников, где кулачки выполняют роль механизма взвода упругих элементов на высоту «Б», обеспечивая требуемое рабочее положение направляющих при эксплуатации. Взвод упругих элементов шиберного затвора также возможно осуществлять механическим способом при помощи, например, гидроцилиндра 17 с дополнительным применением кронштейна-переходника 19 посредством сжатия подвижной части корпуса 2 и нижней части корпуса 4 штоком гидроцилиндра 18 относительно шарнирного соединения 9.
Данная кинематическая схема предполагает использование и обслуживание вышеуказанной конструкции шиберного затвора на специальных горизонтальных стендах, что, в свою очередь, из-за слабой несущей вертикальной нагрузки 4-х роликов с зубчатым зацеплением затрудняет применение в технологии вертикальной сборки при помощи специального манипулятора.
Для достижения увеличения требуемой несущей способности в предлагаемой трехуровневой конструкции шиберного затвора имеется возможность замены съемных криволинейных направляющих 12 на прямолинейные направляющие, расположенные непосредственно по обе стороны подвижной части корпуса 2, для движения по которым используются цилиндрические подшипники линейного типа, состоящие из 10-15 цилиндрических роликов диаметром от 15 до 20 мм, собранных в сепараторе.
Трехуровневое построение корпуса затвора предполагает, что, как самая отдаленная от зоны воздействия высоких температур, верхняя неподвижная часть корпуса 1 содержит все требуемые независимые силовые блоки упругих элементов, подвижная часть корпуса 2 используется как замыкающий систему упругих элементов узел, контролирующий как горизонтальные, так и вертикальные перемещения подвижной шиберной плиты 7 относительно нижней части корпуса 4, воспринимающей на себя все тепловое воздействие от расплавленного зеркала металла, и изменение геометрии которого от температурного расширения способствует эффекту сжатия шиберных плит между верхней неподвижной частью корпуса 1 и подвижной частью корпуса 2. В качестве упругих элементов могут использоваться различные типы изделий, например: витые упругие элементы, тарельчатые упругие элементы, газонаполненные упругие элементы.
Перераспределение усилия нагрузки между шиберными плитами происходит за счет поступательного перемещения подвижной шиберной плиты 7, расположенной в подвижной части корпуса 2, осуществляемого по криволинейной траектории до уровня, параллельного верхней неподвижной части корпуса 1 под действием, например, гидравлического привода, при котором в плоскости, перпендикулярной верхней неподвижной части корпуса 1 создается максимальное напряжение между частями корпуса, при этом перемещение подвижной части корпуса 2 в плоскости, параллельной верхней неподвижной части корпуса 1, контролируется распорными роликами 14 в направляющих верхней неподвижной части корпуса 1 и подвижной части корпуса 2 по всей длине перекрытия шиберных плит, при этом указанные направляющие расположены перпендикулярно плоскости верхней неподвижной части корпуса 1.
Универсальность заявляемого шиберного затвора обуславливается тем, что предлагаемое устройство в технологическом цикле металлургических цехов позволяет осуществлять замену огнеупорной части как на вертикальных, так и на горизонтальных стендах обслуживания, а также возможностью его использования при разливке металла как на слиток в изложницы, так и на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Заявляемый шиберный затвор расширяет возможность эксплуатации во время разливки, позволяет оперативно контролировать работу упругих элементов, обеспечивает надежность и качество разливки, которая достигается посредством предоставления обсуживающему персоналу достаточного контроля совокупных условий состояния разливочного устройства, необходимых для принятия решений кратности использования огнеупорных изделий с целью снижения затрат на производство.
1. Универсальный шиберный затвор для сталеразливочного ковша, содержащий корпус с направляющими, верхней неподвижной частью с установленной в ней неподвижной шиберной плитой и подвижной частью с подвижной шиберной плитой, и пружинные элементы для сжатия шиберных плит, отличающийся тем, что корпус выполнен с нижней частью, шарнирно соединенной с подвижной частью, а направляющие расположены на подвижной и нижней частях корпуса по обе стороны от сталеразливочного отверстия, причем подвижная часть корпуса выполнена с возможностью перемещения относительно его нижней части по упомянутым направляющим и передачи нагрузки пружинным элементам для сжатия шиберных плит.
2. Универсальный шиберный затвор по п. 1, отличающийся тем, что направляющие выполнены криволинейными, а подвижная часть корпуса выполнена с возможностью горизонтального и вертикального перемещения по криволинейным направляющим посредством зубчатых колес, образующих с криволинейными направляющими зубчатое зацепление, и передачи нагрузки пружинным элементам для сжатия шиберных плит.
3. Универсальный шиберный затвор по п. 2, отличающийся тем, что он снабжен вертикальными направляющими, расположенными в неподвижной и подвижной частях корпуса, и опорными роликами, расположенными в вертикальных направляющих по всей длине шиберных плит, и приводом, например, гидравлическим, перемещения подвижной шиберной плиты, расположенной в подвижной части корпуса, по криволинейным направляющим до уровня, параллельного неподвижной части корпуса.
4. Универсальный шиберный затвор по п. 2, отличающийся тем, что в качестве зубчатых колес он содержит цилиндрические или конические колеса с круговым или трапецеидальным зубом.
5. Универсальный шиберный затвор по п. 2, отличающийся тем, что на осях зубчатых колес установлены игольчатые подшипники.
6. Универсальный шиберный затвор по п. 1, отличающийся тем, что направляющие выполнены съемными.
7. Универсальный шиберный затвор по п. 6, отличающийся тем, что направляющие выполнены прямолинейными, а подвижная часть корпуса выполнена с возможностью перемещения по прямолинейным направляющим посредством цилиндрических подшипников линейного типа, состоящих из цилиндрических роликов, собранных в сепараторе.
