Самоблокирующаяся система внутреннего разливочного стакана
Изобретение относится к металлургическим установкам, в частности оно относится к самоблокирующемуся внутреннему разливочному стакану. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана содержит: внутренний стакан (10), снабженный N≥2 выступами (11), распределенными по периметру боковой поверхности, верхнюю раму (30f), жестко закрепленную на нижней поверхности металлургической емкости, стопорное кольцо (31), жестко прикрепленное к верхней раме, при этом внутренняя поверхность стопорного кольца снабжена количеством N L-образных каналов, так что внутренний стакан может быть введен вдоль продольной оси, через отверстие стопорного кольца, с N выступами (11), сцепляющимися с соответствующей первой секцией канала до тех пор, пока они не упрутся в соответствующие первые концы канала, и в этот момент внутренний стакан может быть повернут вокруг продольной оси до сцепления с выступами вдоль соответствующих вторых секций канала, для самоблокировки внутреннего стакана в рабочем положении. Технический результат изобретения – обеспечение возможности самоблокирующемуся внутреннему разливочному стакану при установке в выпускном отверстии металлургической емкости сохранять свое рабочее положение по меньшей мере в течение времени, необходимом для затвердевания исходного уплотнительного материала в виде жесткого уплотнения, уплотнение и закрепление внутреннего разливочного стакана в рабочем положении без необходимости в удерживании его на месте оператором или роботом при затвердевании исходного уплотнительного материала. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к металлургическим установкам, в частности оно относится к самоблокирующемуся внутреннему разливочному стакану, выполненному с возможностью, при установке в выпускном отверстии металлургической емкости, сохранять свое рабочее положения по меньшей мере в течение времени, необходимом для затвердевания исходного уплотнительного материала в виде жесткого уплотнения, для уплотнения и закрепления внутреннего разливочного стакана в рабочем положении без необходимости в удерживании его на месте оператором или роботом при затвердевании исходного уплотнительного материала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] В процессах формования металла расплавленный металл (1) переносят из одной металлургической емкости (200l, 200t) в другую, в изложницу (300) или в литейную оснастку. например, как показано на фиг. 1, ковш (200l) заполняют расплавленным металлом из печи (не показано) и переносят по защитной трубе (111) в промковш (200t) для разливки. расплавленный металл затем можно разливать через разливочный стакан (101) из промковша в изложницу (300) для формирования слябов, заготовок, балок или слитков. Поток расплавленного металла из металлургической емкости направляется самотеком через систему стаканов (101, 111), расположенную в нижней части емкости, скорость потока может регулироваться затвором.
[003] В частности, внутренняя поверхность пода ковша (200L) снабжена внутренним стаканом (10), содержащим внутренний канал. Выходной конец указанного внутреннего стакана соединен с затвором, обычно с затвором со скользящей плитой или с затвором с поворотной плитой, регулирующим скорость потока расплавленного металла из ковша. В таких затворах неподвижная пластина, снабженная отверстием, прикреплена к наружной поверхности пода ковша, причем отверстие расположено соосно с каналом внутреннего стакана. Подвижная плита, также снабженная отверстием, может перемещаться таким образом, что вводит отверстие в положение совмещения с отверстием неподвижной пластины (или выводит из него), таким образом, регулируя скорость потока расплавленного металла из ковша. Чтобы защитить расплавленный металл от окисления при его поступлении из ковша в промковш (200T), защитную трубу (111) приводят в сообщение по текучей среде с выходным концом коллекторной стакана и вводят глубоко в промковш, ниже уровня расплавленного металла, для образования непрерывного пути потока расплавленного металла, защищенного от какого-либо контакта с кислородом между впускным концом внутреннего стакана внутри ковша и выпуском из защитной трубы, погруженной в жидкий металл, содержащийся в промковше. Защитная труба представляет собой простой патрубок, содержащий удлиненный трубчатый участок, увенчанный верхним по потоку соединительным участком с центральным отверстием. Защитная труба вставлена и уплотнена в коротком коллекторном стакане (100), соединенном с наружной поверхностью пода ковша, выступающим из нее, и отделенным затвором от внутреннего стакана (10). В документе JPH 09201657 описан пример автоматического крепления/отсоединения защитной трубы к коллекторному стакану (или от него), соединенной с ковшом, с использованием поворотного штыкового или винтового устройства зацепления и робота.
[004] Аналогичным образом, выпускное отверстие пода промковша (200T) также снабжено внутренним стаканом (10), довольно похожим на описанный выше в отношении ковша. Нижняя по потоку поверхность указанного внутреннего стакана может быть соединена непосредственно с разливочным стаканом (101) или, альтернативно, с устройством для замены трубчатого участка. Чтобы защитить расплавленный металл от окисления, когда он поступает из промковша в изложницу (300), разливочный стакан (101) проникает глубоко в изложницу, ниже уровня расплавленного металла, образуя непрерывный путь потока расплавленного металла, защищенный от какого-либо контакта с кислородом, между верхней по потоку поверхностью внутреннего стакана внутри промковша и выходом из разливочного стакана, погруженного в жидкий металл, поступающий в форму. Разливочный стакан представляет собой стакан, содержащую длинный трубчатый участок, увенчанный верхним по потоку соединительным участком с центральным каналом. Разливочный стакан может быть вставлен и уплотнен в коротком коллекторном стакане (100), соединенном с наружной поверхностью пода промковша, и выступающим из него. Для операций непрерывной разливки скорость потока из промковша обычно регулируется с помощью стопора (7) или комбинации затвора и стопора. Скользящий затвор или поворотный затвор, как описано выше, также может быть использован для разливки отдельных слитков.
[005] На практике ковш подготавливают к работе, включая создание огнеупорной внутренней облицовки, крепление затвора в нижней части ковша, установку внутреннего стакана, огнеупорных плит и коллекторного стакана. После готовности к работе ковш направляют в печь, где его заполняют свежей партией расплавленного металла с затвором в закрытой конфигурации. Затем его приводят в положение разливки над промковшом (200T), в котором защитная труба соединена с коллекторным стаканом в конфигурации разливки, так что выпускной конец коллекторного стакана (100) плотно вставлен во впускное отверстие защитной трубы c образованием уплотненного стыка (см. фиг. 1 (b)). Защитная труба может удерживаться в конфигурации разливки с помощью робота или любым другим способом, известным в данной области техники, таким как описанный в документе WO 2015124567. Затвор открывают, и расплавленный металл может вытекать из ковша в промковш через внутренний стакан, затвор, коллекторный стакан и защитную трубу. Когда ковш опорожняется, затвор закрывают, и защитную трубу извлекают, чтобы можно было удалить пустой ковш и заменить его вторым ковшом, заполненным новой порцией расплавленного металла. Огнеупоры ковша и затвора сначала проверяют на наличие дефектов. Затем ковш либо отправляют обратно к печи для повторного заполнения расплавленным металлом, либо отправляют на ремонт, при котором один или более огнеупорных компонентов (например, плиты, коллекторный стакан и внутренний стакан) заменяют, при необходимости.
[006] После нескольких циклов заливки ковшом различные компоненты ковша и промковша могут износиться или разрушиться и подлежат замене. Это относится к внутреннему стакану. Через равные промежутки времени или после обнаружения износа огнеупорных компонентов ковш разбирают и восстанавливают после завершения операции наполнения промковша и перед отправкой ковша обратно в печь. Сюда входит ремонт огнеупорной футеровки (200r) ковша, замена внутреннего стакана и/или установка нового затвора. Промковш невозможно восстанавливать так часто, как ковш, поскольку промковш остается заполненным расплавленным металлом в продолжение полного цикла литья.
[007] Внутренний стакан (10) обычно вставляют по существу горизонтально в выпускное отверстие металлургической емкости (200), которое находится на его стороне. Внутреннюю стакан уплотняют в выпускном отверстии с помощью довольно толстого слоя исходного уплотнительного материала, обычно влажного цемента, который наносят в зазор между выпускным отверстием и внутренней стаканом, и закрепляют в рабочем положении, когда исходный уплотнительный материал затвердевает с образованием жесткого уплотнения. По мере затвердевания уплотнительного материала, внутренний стакан должен удерживать по месту оператор или робот, для гарантии, что он сохраняет заданное положение. При размещении и удержании оператором внутреннего стакана по месту, стакан может выйти из положения выравнивания с риском возможных утечек во время разливки. Следовательно, в течение всего времени затвердевания уплотнительного материала оператор или робот не могут выполнять другие обязанности.
[008] В документе US 5335896 предложено использовать сегмент стопорного кольца. Сегмент стакана служит для крепления внутреннего стакана по месту. Сегмент стопорного кольца содержит крепежные устройства для крепления с возможностью разъема сегмента стопорного кольца внутри выпускного отверстия монтажной плиты ковша. Внутренний стакан и сегмент стопорного кольца содержат совместно действующие конические поверхности для обеспечения плоскости скольжения для сжатия и выдавливания из связующего материала из растворных швов между двумя элементами вставки стакан.
[009] В настоящем изобретении предложена самоблокирующийся внутренний стакан, обеспечивающий блокировку по месту внутреннего стакана без вмешательства оператора или робота, по меньшей мере, в течение времени, необходимого для затвердевания исходного уплотнительного материала с образованием жесткого уплотнения и закрепления внутреннего стакана в рабочем положении. Эти и другие преимущества настоящего изобретения представлены более подробно в продолжении.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Настоящее изобретение определено в независимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Предпочтительные варианты воплощения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. В частности, настоящее изобретение относится к самоблокирующейся системе внутреннего стакана для блокировки внутреннего стакана в рабочем положении на выходе из металлургической емкости на время, достаточное для затвердевания уплотнительного материала, причем указанная самоблокирующаяся система внутреннего стакана содержит:
(A) внутренний стакан, содержащий:
(1) верхнюю по потоку поверхность и нижнюю по потоку поверхность, соединенные друг с другом посредством боковой поверхности по высоте стакана, h, содержащие канал, проходящий вдоль продольной оси Z от верхней по потоку поверхности до нижней по потоку поверхности,
(2) N выступов, с N ≥ 2, распределенных по периметру боковой поверхности, причем каждый выступ содержит нижнюю по потоку поверхность и верхнюю по потоку поверхность, отделенные друг от друга выступом толщиной t, при этом выступы имеют азимутальную ширину W, измеренную перпендикулярно продольной оси Z,
(B) верхнюю раму, подходящую для жесткого крепления к нижней поверхности металлургической емкости,
(C) стопорное кольцо, жестко прикрепленное к верхней раме и проходящее вдоль продольной оси Z от верхнего по потоку края до нижнего по потоку края и образующих канал, ограниченный внутренней поверхностью, соединяющей верхний и нижний по потоку края,
при этом внутренняя поверхность стопорного кольца обеспечена рядом из N L-образных каналов, при этом каждый из L-образных каналов имеет:
(1) первую секцию канала, проходящую вдоль продольной оси Z от нижнего по потоку края до первого конца канала первой секции канала и имеющую ширину W1, превышающую ширину W, выступов, что обеспечивает перемещение вдоль продольной оси Z внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца, при этом верхняя по потоку поверхность сцепляется вначале на нижней по потоку стороне края стопорного кольца, причем выступы сцепляются с соответствующими первыми секциями канала до тех пор, пока выступы не упрутся в соответствующие первые концы канала, при этом предотвращено перемещение внутреннего стакана дальше вдоль продольной оси Z, и
(2) вторую секцию (33) канала, проходящую поперек продольной оси Z от первого конца канала и имеющую ширину W2, превышающую толщину t выступов, обеспечивающую сцепление выступов с соответствующими вторыми секциями канала при поворачивании внутреннего стакана вокруг продольной оси Z в положение блокировки, в котором предотвращено выдвижение внутреннего стакана из стопорного кольца благодаря выступам, сцепленным со второй секцией канала.
[0011] Предпочтительно N = 3 или 4. Во всех случаях предпочтительно, чтобы N выступов были равномерно распределены по периметру боковой поверхности. Боковая поверхность внутреннего стакана предпочтительно содержит поворотные захваты, содержащие выступы или углубления, расположенные рядом с нижней по потоку поверхностью внутреннего стакана и обеспечивающие введение инструмента для поворачивания внутреннего стакана вокруг продольной оси Z и извлечение внутреннего стакана из стопорного кольца вдоль продольной оси, Z, когда внутренний стакан введен в стопорное кольцо. Поворотные захваты могут быть выполнены из металла и могут быть частью металлического корпуса, покрывающего по меньшей мере часть боковой поверхности внутреннего стакана.
[0012] Выступы предпочтительно выполнены из материала, который является хрупким или пластичным, и выступы имеют такие размеры, что могут пластически деформироваться или разрушаться при приложении усилия, предпочтительно не большего 400 Н, при удалении внутреннего стакана из рабочего положения. Например, выступы могут быть выполнены из металла и могут быть частью металлического корпуса, покрывающего по меньшей мере часть боковой поверхности внутреннего стакана, и/или предпочтительно выступают из нее и составляют часть фланца, окружающего весь периметр боковой поверхности, перпендикулярной продольной оси, Z.
[0013] Выступы предпочтительно расположены на расстоянии d от нижней по потоку поверхности, измеренном вдоль продольной оси Z, не большем чем 30%, предпочтительно не большем чем 20% от высоты стакана, h.
[0014] В предпочтительном варианте воплощения вторая секция канала содержит боковой край на стороне нижнего по потоку края стопорного кольца, который находится под углом, образуя резьбовое соединение, так что при поворачивании внутреннего стакана в направлении положения блокировки внутренний стакан перемещается глубже в стопорное кольцо.
[0015] Самоблокирующаяся система внутреннего стакана, согласно настоящему изобретению, может быть смонтирована на нижней поверхности металлургической емкости, выбранной из ковша, печи или промковша. Предпочтительно, она соединена с механизмом, таким как затвор, который закреплен на нижней поверхности металлургической емкости.
[0016] Настоящее изобретение также относится к способу крепления внутреннего стакана в рабочем положении у выпускного отверстия металлургической емкости, причем указанный способ включает следующие этапы:
(1) обеспечение самоблокирующейся системы внутреннего стакана, как описано выше,
(2) нанесение исходного уплотнительного материала на выпускное отверстие металлургической емкости и/или на боковую поверхность внутреннего стакана,
(3) сцепление внутреннего стакана с верхней по потоку поверхностью вначале посредством отверстия стопорного кольца от нижнего по потоку края, и введение внутреннего стакана вдоль продольной оси Z через стопорное кольцо с N выступами, сцепляющимися с соответствующими первыми секциями канала, до тех пор, пока выступы не упрутся в первые концы канала,
(4) поворот внутреннего стакана вокруг продольной оси Z, со сцеплением выступов со вторыми секциями канала (33), пока внутренний стакан не самозаблокируется в рабочем положении и не сможет перемещаться вдоль продольной оси Z,
(5) обеспечение возможности превращения исходного уплотнительного материала в жесткое уплотнение (2) для уплотнения и закрепления в рабочем положении самоблокирующегося внутреннего стакана без удерживания его по месту с помощью каких-либо действий со стороны.
[0017] Этапы (б) и/или (в) могут быть легко выполнены роботом.
[0018] Настоящее изобретение также относится к способу извлечения из выпускного отверстия металлургической емкости внутреннего стакана, как описано выше, ранее закрепленной в рабочем положении способом, описанным выше, причем указанный способ включает этап захвата поверхности внутреннего стакана инструментом, и либо,
(1) Извлечение внутреннего стакана вдоль продольной оси Z, при этом выступы выполнены из материала, который является хрупким или пластичным, как описано выше, с усилием, достаточным для того, чтобы, с одной стороны, разрушить сцепление уплотнения, образованное между внутренним стаканом и жестким уплотнением, и, с другой стороны, чтобы разрушить или деформировать выступы, для обеспечения прохождения внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца, или
(2) Поворот вокруг продольной оси Z внутреннего стакана с усилием, достаточным для разрушения сцепления уплотнения, образованного между внутренним стаканом и жестким уплотнением, до тех пор, пока выступы не окажутся напротив соответствующих первых секций канала, с последующим вытягиванием внутреннего стакана вдоль продольной оси Z, причем внутренний стакан предпочтительно представляет собой двухсекционный внутреннюю стакан.
[0019] Внутренний стакан предпочтительно содержит поворотные захваты, как описано выше. Таким образом, поверхность внутреннего стакана, которая захватывается инструментом, предпочтительно составляет часть поворотных захватов внутреннего стакана. Извлечение внутреннего стакана, как описано выше, может выполняться роботом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Для более полного понимания сущности настоящего изобретения сделана ссылка на следующее подробное описание в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
На фиг. 1 представлен общий вид литейной установки для разливки металла.
На фиг. 2 показаны варианты воплощения самоблокирующегося внутреннего стакана в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 показано стопорное кольцо, состыкованное с самоблокирующимся внутренним стаканом согласно настоящему изобретению.
Фиг. 4 иллюстрирует принцип блокировки внутреннего стакана на раме, снабженной стопорным кольцом, закрепленным в нижней части металлургической емкости в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 показан двухстворчатый скользящий затвор, содержащий самоблокирующийся внутренний стакан, согласно настоящему изобретению (a) в закрытом положении, и (b) в открытом положении.
На фиг. 6 показан трехстворчатый скользящий затвор, содержащий самоблокирующийся внутренний стакан, согласно настоящему изобретению (a) в закрытом положении, и (b) в открытом положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] На фиг. 1 показана типичная металлургическая установка, содержащая ковш (200L), подающий в промковш (200T) расплавленный металл. Промковш сообщается по текучей среде с изложницей (300) для формирования слябов, заготовок, балок или слитков. Как ковш, так и промковш содержат внутренний стакан (10) для направления потока расплавленного металла из соответствующей металлургической емкости. При первой установке, а затем через регулярные промежутки времени по мере износа огнеупорных компонентов, внутренний стакан должен быть закреплен в рабочем положении внутри выпускного отверстия металлургической емкости с помощью жесткого уплотнения (2). Жесткое уплотнение может представлять собой цемент, и формируется путем нанесения исходного уплотнительного материала в пластичном состоянии, как правило, в виде вязкой жидкости или пасты, и оставления для затвердевания с образованием жесткого уплотнения (2). Пока уплотнительный материал недостаточно застыл, внутренний стакан должен удерживать в рабочем положении оператор или робот (211). Оператор или робот может отпустить внутреннюю стакан только после того, как уплотнительный материал станет достаточно жестким, чтобы закрепить внутренний стакан в рабочем положении. Это может занять 10 минут или больше, что является потерей рабочего времени. Термин «жесткое уплотнение» в данном контексте относится к уплотнению, образованному в результате химической или физической реакции исходного уплотнительного материала. Специалисту в данной области техники должно быть известно, когда образуется жесткое уплотнение, когда оно достаточно прочное, чтобы стабилизировать внутреннюю стакан в выпускном отверстии металлургической емкости.
[0022] Самоблокирующаяся система внутреннего стакана согласно настоящему изобретению подходит для блокировки внутреннего стакана (10) в рабочем положении у выпускного отверстия ковша или промковша по меньшей мере на время, необходимое для затвердевания исходного уплотнительного материала, нанесенного между внутренним стаканом и выпускным отверстием для схватывания и формирования жесткого уплотнения, подходящего для уплотнения и закрепления внутреннего стакана в рабочем положении, не требуя для удержания внутреннего стакана в заданном положении во время затвердевания исходного уплотнительного материала каких-либо действий со стороны, например, оператора или робота. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана, согласно настоящему изобретению, содержит следующие компоненты.
(A) внутренний стакан (10),
(B) верхнюю раму (30f), подходящую для жесткого крепления к нижней поверхности металлургической емкости,
(C) стопорное кольцо (31), жестко прикрепленное к раме.
[0023] Внутренний стакан (10) имеет такую геометрию, что он может сцепляться со стопорным кольцом (31) для крепления в заданном положении без каких-либо действий со стороны. В одном варианте воплощения самоблокировка внутреннего стакана требуется только на время, для того, чтобы уплотнительный материал затвердел и сформировал жесткое уплотнение (2), и требует поддержки только собственного веса внутреннего стакана, поскольку к внутренней стакану во время затвердевания уплотнительного материала не прилагаются никакие внешние усилия.
ВНУТРЕННИЙ РАЗЛИВОЧНЫЙ СТАКАН (10)
[0024] Варианты воплощения внутренних насадок, подходящих для системы согласно настоящему изобретению, проиллюстрированы на фиг. 2. Внутренний стакан содержит верхнюю по потоку поверхность (10u) и нижнюю по потоку поверхность (10d), которые объединены друг с другом боковой поверхностью (10L) по высоте стакана, h. Он содержит канал (10b), проходящий вдоль продольной оси Z, от верхней по потоку поверхности до нижней по потоку поверхности. Внутренний стакан, согласно настоящему изобретению, также содержит N выступов (11) с N ≥ 2, распределенных по периметру боковой поверхности. Каждый выступ содержит нижнюю по потоку поверхность (11d), обращенную к нижней по потоку поверхности (10d), и верхнюю по потоку поверхность (11u), обращенную к верхней по потоку поверхности (10u). Нижняя по потоку поверхность (11d) и верхняя по потоку поверхность (11u) отделены друг от друга толщиной t выступа. Выступы имеют азимутальную ширину W, измеренную перпендикулярно продольной оси Z.
[0025] В настоящем документе термины «ниже по потоку» и «выше по потоку» описаны в отношении потока расплавленного металла, когда внутренний стакан находится в рабочем положении. На фиг. 2 (а), (b) и (d) термин «выше по потоку» указывает направление вверх, а «ниже по потоку» - направление вниз, к нижней части показанных внутренних насадок. Термин «азимутальная ширина» относится к длине дуги, заключенной в угловой части угла θ, (= азимутальный), находящейся по центру продольной оси Z внутреннего стакана и охватывающей выступ (11) (см. фиг. 2 (с)).
[0026] Внутренний стакан может содержать монолитный блок огнеупорного материала, который называется односекционным внутренним стаканом, как показано на фиг. 2 (a) и (b). В качестве альтернативы, он может содержать две секции: верхнюю по потоку секцию (10y) высоты, hy, и нижнюю по потоку секцию (10z) высоты, hz, называемую двухсекционным внутренним стаканом, как показано на фиг. 2 (d). При использовании, верхняя по потоку секция (10y) и нижняя по потоку секция (10z) двухсекционного внутреннего стакана соединены уплотнительным материалом (2) для образования всего двухсекционного внутреннего стакана высотой h, где hy +hz ≅ h. Когда необходимо заменить двухсекционный внутренний стакан, как правило, только нижнюю по потоку секцию внутреннего стакана удаляют из выпускного отверстия и заменяют, в то время как верхняя по потоку секция остается на месте. Оба варианта, односекционный и двухсекционный стакана, имеют достоинства и недостатки, хорошо известные специалисту в данной области техники, и оба могут быть использованы в настоящем изобретении.
[0027] Как показано на фиг. 2 (с), предпочтительно, внутренний стакан содержит N = 3 или 4 выступа (11), равномерно распределенные по периметру боковой поверхности (10L). Большее количество, N, выступов не дает какого-либо особого преимущества при блокировке внутреннего стакана в рабочем положении, и может затруднить удаление отработавшего внутреннего стакана в случае, если демонтаж требует деформации или разрушения указанных выступов, как будет описано более подробно в продолжении. Количество N = 3 выступов является особенно предпочтительным, поскольку обеспечивает устойчивое положение внутреннего стакана в стопорном кольце (31), как описано в продолжении. Также возможно количество N = 2 выступов, но внутренний стакан может быть менее прочно закреплен в стопорном кольце, чем при количестве N = 3 выступов.
[0028] Нижние по потоку поверхности (11d) выступов (11), распределенных по периметру боковой поверхности (10L), предпочтительно выровнены в общей плоскости, перпендикулярной продольной оси Z. Общая плоскость предпочтительно находится ближе к нижней по потоку поверхности(11d), чем к верхней по потоку поверхности (11u) внутреннего стакана (10). Для односекционных внутренних насадок, как показано на фиг. 2 (а) и (b), общая плоскость предпочтительно расположена на расстоянии d от нижней по потоку поверхности внутреннего стакана, составляющем не более 30% высоты, h внутреннего стакана (d ≤ 0,3 h), предпочтительно не более 20% высоты, h (d ≤ 0,2 h). То же самое относится к двухсекционным внутренним стаканам в собранном виде, как показано на фиг. 2 (d). Что касается высоты hz нижней по потоку секции (10z) двухсекционного внутреннего стакана (10), общая плоскость предпочтительно расположена на расстоянии d от нижней по потоку поверхности внутреннего стакана, составляющем не более чем 60% от высоты, hz, (d ≤ 0,6 hz), предпочтительно не более 30% от высоты, hz (d ≤ 0,3 hz). Общая плоскость, как в односекционных, так и в двухсекционных внутренних стаканах, может быть расположена на расстоянии d от нижней по потоку поверхности (10d), не большем чем 250 мм (d ≤ 250 мм), предпочтительно не большем чем 150 мм, более предпочтительно не большем чем 100 мм.
[0029] В предпочтительном варианте воплощения выступы (11) изготовлены из материала, который является хрупким или пластичным, и выступы имеют такие размеры, что имеют достаточную прочность, чтобы выдерживать собственный вес внутреннего стакана, и в то же время могут быть деформированы путем изгибания или разрушения при удалении внутреннего стакана из рабочего положения, предпочтительно под действием усилия человека. Например, выступы могут быть разрушены или изогнуты путем приложения усилия, не большего чем 400 Н, к верхней части собственного веса внутреннего стакана, предпочтительно не большего чем 200 Н или не большего чем 150 Н или даже не большего чем 100 Н к верхней части собственного веса внутреннего стакана. Сопротивление изгибу или разрыву выступов предпочтительно выше, чем собственный вес внутреннего стакана, более предпочтительно, по меньшей мере, на 50 Н выше, чем собственный вес внутреннего стакана. Если используется робот, для изгибания или разрушения выступов могут быть приложены большие усилия. Выступы не закрепляют внутренний стакан, они просто блокируют его на время, необходимое для того, чтобы исходный уплотнительный материал затвердел в виде жесткого уплотнения (2), которое уплотняет и закрепляет внутренний стакан в рабочем положении. Из этого следует, что выступы не должны быть рассчитаны таким образом, чтобы противостоять нагрузкам, прикладываемым к внутренней стакану во время использования проходящим металлом, а только должны выдерживать собственный вес внутреннего стакана в течение ограниченного времени. Как более подробно описано в приведенном ниже разделе (E), когда внутренний стакан изношен и нуждается в замене, один из распространенных способов удаления отработавшего стакана из выпускного отверстия заключается в вытягивании его вдоль продольной оси Z посредством усилия сдвига человеком, с помощью специальных инструментов, для разрушения слоя жесткого уплотнения (2). Если выступы (11), выполнены из пластичного или хрупкого материала и имеют соответствующие размеры, они могут в то же время самостоятельно блокировать внутреннюю стакан в рабочем положении, после затвердевания исходного уплотнительного материала, и обеспечивают вытягивание внутреннего стакана, в случае его износа, без необходимости предварительной разблокировки, тем же способом, который обычно используется, при этом усилие вытягивания, прилагаемое для вытягивания отработанной внутреннего стакана из выпускного отверстия, является достаточным для изгибания или разрушения выступов.
[0030] Как известно в данной отрасли техники, внутренний стакан предпочтительно содержит металлический корпус, покрывающий, по меньшей мере, часть боковой поверхности (10L) внутреннего стакана. Металлическим корпусом предпочтительно облицована по меньшей мере часть боковой поверхности, которая примыкает к нижней по потоку поверхности (10u) внутреннего стакана.
[0031] В предпочтительном варианте воплощения выступы (11) выполнены из металла. Они могут составлять неотъемлемую часть металлического корпуса или могут быть связаны с металлическим корпусом сваркой, пайкой или любым способом соединения, известным в данной отрасли техники. В еще одном предпочтительном варианте воплощения, показанном на фиг. 2, выступы (11) составляют часть фланца (11f), окружающего весь периметр боковой поверхности, перпендикулярный продольной оси Z. Фланец предпочтительно выполнен из металла и может быть соединен с металлическим корпусом сваркой, пайкой или любым способом соединения, известным в данной области техники. Преимущество фланца (11f) заключается в том, что он удерживает любой металл, просачивающийся через жесткое уплотнение (2), в случае его утечки, и, таким образом, сохраняет чистоту любого металла в секции внутреннего стакана, расположенной ниже по потоку от фланца, включая нижнюю по потоку поверхность (10d).
[0032] Боковая поверхность внутреннего стакана предпочтительно содержит поворотные захваты (10r), содержащие выступы или углубления, расположенные рядом с нижней по потоку поверхностью внутреннего стакана и обеспечивающие введение инструмента для поворачивания внутреннего стакана вокруг продольной оси Z и вытягивания внутреннего стакана из стопорного кольца вдоль продольной оси, Z, когда внутренний стакан введен в стопорное кольцо. Указанные поворотные захваты очень полезны для выполнения операций, включая установку внутреннего стакана в выпускное отверстие металлургической емкости и извлечение его из нее. Указанные поворотные захваты также упрощают использование робота для самостоятельного выполнения им всех этих операций. Это выгодно по сравнению с внутренними разливочными стаканами предшествующего уровня техники, так как поворотные захваты составляют часть боковой поверхности внутреннего стакана, которая не изнашивается, или незначительно изнашивается во время эксплуатации. Таким образом, поворотные захваты полностью сохраняют целостность и прочность при удалении отработавшего внутреннего стакана. В отличие от этого, обычные внутренние стакана удаляют после использования путем введения инструмента через канал внутреннего стакана, составляющий часть внутреннего стакана, наиболее подверженную износу во время эксплуатации. В некоторых случаях износ может быть настолько сильным, что введение и вытягивание инструмента могут нарушить целостность отработавшего внутреннего стакана, делая удаление более неудобным.
[0033] Поворотные захваты (10r) предпочтительно выполнены из металла. Они также предпочтительно составляют часть металлического корпуса, покрывающего, по меньшей мере, часть боковой поверхности (10L) внутреннего стакана, которая примыкает к нижней по потоку поверхности (10d). Поворотные захваты (10r), показанные на фиг. 2, имеют Т-образную форму, чтобы обеспечить надежный захват как для поворачивания внутреннего стакана вокруг продольной оси Z, так и для вытягивания внутреннего стакана вдоль оси Z. Разумеется, возможны и другие геометрические формы размеры, которые не ограничивают объем настоящего изобретения. Робот может легко определять положение поворотных захватов, легко захватывать их и манипулировать внутренним стаканом при необходимости, включая поворачивание, толкание и вытягивание внутреннего стакана во время операций по установке нового внутреннего стакана и удалению отработавшего внутреннего стакана.
ВЕРХНЯЯ РАМА (30f)
[0034] Как показано на фиг. 1, 4-6, металлургическая емкость (200), например ковш (200L) или промковш (200T) содержит наружную оболочку, изготовленную из металла, и внутреннюю футеровку (200r), выполненную из огнеупорного материала, предназначенную для изоляции наружной оболочки от высокой температуры расплавленного металла (1), содержащегося в металлургической емкости. В нижней части пода емкости наружная оболочка содержит отверстие, продолжаемое каналом, проходящим вдоль продольной оси Z через внутреннюю футеровку, и совместно образующими выпускное отверстие металлургической емкости.
[0035] Верхняя рама (30f) жестко прикреплена к наружной поверхности нижней части пода наружной оболочки. Верхняя рама выполнена из металла и жестко прикреплена к нижней части пода наружной оболочки с помощью устройств крепления (3), хорошо известных в данной области техники, обычно включающих винты и болты. Верхняя рама (30f) образует соединительную поверхность между металлургической емкостью и огнеупорными компонентами, образующими канал для потока расплавленного металла из металлургической емкости. Указанные огнеупорные компоненты содержат одно или более из следующего: внутренний стакан (10), коллекторный стакан (100), плиты затвора (20g, 25g, 30g), разливочный стакан (101), защитная труба (111) и т. д.
[0036] Внутренний стакан (10) должен быть закреплен в выпускном отверстии металлургической емкости так, чтобы верхняя по потоку поверхность (10u) была обращена к внутренней части металлургической емкости и была вставлена в выпускное отверстие внутри канала во внутренней футеровке. Зазор между каналом и боковой поверхностью (10L) внутреннего стакана уплотнен посредством жесткого уплотнения (2), которое также удерживает внутренний стакан в рабочем положении. Нижняя по потоку поверхность (10d) обращена от сосуда и расположена вне металлургической емкости. Согласно настоящему изобретению, нижняя по потоку поверхность внутреннего стакана расположена на уровне верхней рамы относительно продольной оси Z, где она взаимодействует со стопорным кольцом (31), более подробно описанным ниже в разделе (С).
[0037] Скорость вытекания расплавленного металла из металлургической емкости может регулироваться с помощью скользящего затвора или поворотного затвора. Один пример двухсекционного скользящего затвора показан на фиг. 5, а пример трехсекционного скользящего затвора - на фиг. 6. Верхняя рама (30f) содержит соединительное приспособление для приема и жесткой фиксации верхней плиты (30g) двухсекционного или трехсекционного скользящего затвора. Верхняя плита снабжена отверстием, расположенным соосно с каналом внутреннего стакана. Нижняя по потоку поверхность (10d) внутреннего стакана (10) уплотнена относительно верхней поверхности верхней плиты (30g) слоем уплотнительного материала (2). С одной стороны, жесткое уплотнение (2), заполняющее зазор между выпускным отверстием и внутренним стаканом, и, с другой стороны, верхняя по потоку поверхность жестко закрепленного нижнего по потоку стакана, на который опирается жестко закрепленная верхняя плита (30g), вместе обеспечивают надежное крепление внутреннего стакана в выпускном отверстии при проходе расплавленного металла через канал (10b).
[0038] В двухсекционном затворе, показанном на фиг. 5, нижняя плита (20g), снабженная отверстием, установлена и жестко закреплена на подвижной каретке (20), которая может перемещаться в направлении, перпендикулярном продольному направлению, Z, с приводом в действие от гидравлического поршня (20p), таким образом, что верхняя по потоку поверхность нижней плиты (20g) скользит по нижней по потоку поверхности верхней плиты (30g), чтобы вводить отверстие нижней плиты (20g) в положение соответствия с отверстием верхней плиты (30g) и из него. Коллекторный стакан (100) жестко соединен с нижней по потоку поверхностью нижней плиты (30g), посредством крепления коллекторного стакана к подвижной каретке (20).
[0039] В трехсекционном затворе, показанном на фиг. 6, нижняя плита (20g), снабженная отверстием, установлена и жестко закреплена на верхней раме (30f), причем верхняя по потоку поверхность нижней плиты параллельна нижней по потоку поверхности верхней плиты и отделена от нее, так что два отверстия верхней и нижней плит соосны. Коллекторный стакан (100) жестко соединен с нижней по потоку поверхностью нижней плиты (30g), посредством крепления коллекторного стакана к верхней раме (30f).
[0040] Средняя плита (25g), снабженная отверстием, установлена и жестко закреплена на подвижной каретке (25f), которая может перемещаться как выдвижная секция между неподвижными верхней и нижней плитами (20g, 30g) в направлении, перпендикулярном к продольному направлению, Z, с приводом от гидравлического или пневматического цилиндра (20p) или от электрического привода, так что верхняя по потоку поверхность средней плиты (25g) скользит по нижней по потоку поверхности верхней плиты (30g), а нижняя по потоку поверхность средней плиты (25g) скользит по верхней по потоку поверхности нижней плиты (20g), так что отверстие средней плиты (20g) входит и выходит в положение соответствия с отверстиями верхней и нижней плит (20g, 30g).
[0041] Верхняя рама (30f), может быть жестко прикреплена к нижней поверхности металлургической емкости, например ковша, печи или промковша.
СТОПОРНОЕ КОЛЬЦО (31)
[0042] Главным пунктом настоящего изобретения является стопорное кольцо (31), которое жестко закреплено на верхней раме (30f) и, в сочетании с выступами (11) служит для блокировки внутреннего стакана в рабочем положении по меньшей мере в течение времени, необходимого для затвердевания исходного уплотнительного материала в виде жесткого уплотнения (2). Пример стопорного кольца (31) показан на фиг. 3. Стопорное кольцо проходит вдоль продольной оси, Z от верхнего по потоку края (31u) до нижнего по потоку края (31d), и образует канал, ограниченный внутренней поверхностью стыка верхнего по потоку и нижнего по потоку края.
[0043] Внутренняя поверхность стопорного кольца снабжена количеством N L-образных каналов. Каждый из L-образных каналов имеет:
(a) первую секцию (32) канала, проходящую параллельно продольной оси Z от нижнего по потоку края до первого конца (32e) канала первой секции канала и имеющую ширину W1, превышающую ширину W выступов, что обеспечивает перемещение вдоль продольной оси Z внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца, при этом верхняя по потоку поверхность сцепляется вначале на нижней по потоку стороне края стопорного кольца, причем выступы сцепляются с соответствующими первыми секциями (32) канала до тех пор, пока выступы не упрутся в соответствующие первые концы (32e) канала, при этом предотвращено дальнейшее перемещение внутреннего стакан вдоль продольной оси Z, и
(б) вторую секцию (33) канала, проходящую поперек продольной оси Z от первого конца канала и имеющую ширину W2, превышающую толщину t выступов (11), обеспечивающую сцепление выступов (11) с соответствующими вторыми секциями (33) канала при поворачивании внутреннего стакана вокруг продольной оси Z в положение блокировки, в котором предотвращено выдвигание внутреннего стакана из стопорного кольца благодаря выступам, сцепленным со второй секцией канала.
[0044] Предпочтительно, вторая секция канала содержит поперечный край на стороне нижнего по потоку края стопорного кольца, которая не параллельна нижней по потоку поверхности внутреннего стакана и проходит под углом с образованием резьбового соединения, так что, при поворачивании внутреннего стакана в положение блокировки, внутренний стакан перемещается глубже в стопорное кольцо. Стопорное кольцо действует аналогично штыковому или резьбовому соединению, взаимодействующему с выступами (11) внутреннего стакана при поворачивании внутреннего стакана вокруг продольной оси, Z. Угол запирания, α, для поворота, требуемого для блокирования внутреннего стакана в рабочем положении, не должен быть слишком большим. Максимальная величина угла поворота зависит от расстояния dc, разделяющего две первые смежные секции канала (32), распределенные по периметру внутренней поверхности с радиусом R. Если N первых секций канала имеют одинаковую ширину, W1, и равномерно распределены по периметру, угол запирания α предпочтительно меньше, чем dc / R [рад]1 (1 Расстояние, покрываемое выступом при поворачивании внутреннего стакана на угол запирания α, равно αR, что, предпочтительно, меньше, чем dc, следовательно, α<dc/R.). Например, поворачивание внутреннего стакана на угол запирания, α, не больший чем 45°, предпочтительно не больший чем 35°, относительно стопорного кольца является достаточным для подвода выступов вплотную к концам вторых секций (33) канала и надежной самоблокировки внутреннего стакана в рабочем положении. Из соображений безопасности, угол запирания, α, предпочтительно составляет по меньшей мере 10°.
[0045] В предпочтительном варианте воплощения вторая секция (33) канала имеет коническую форму и становится тоньше в направлении от первой секции (32) канала. Выступы (11) предпочтительно имеют толщину t, которая сужается вдоль азимутальной ширины W выступов, таким образом, когда внутренний стакан поворачивают в положение самоблокировки, сужения выступов сочленяются с конусами соответствующих вторых секций канала, так что верхние по потоку и нижние по потоку поверхности выступов контактируют с двумя боковыми краями, образующими вторую секцию канала. При такой конструкции не только предотвращается перемещение внутреннего стакана из стопорного кольца, но также предотвращается дальнейшее перемещение сквозь стопорное кольцо вдоль продольной оси Z.
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО РАЗЛИВОЧНОГО СТАКАНА В ВЫПУСКНОМ ОТВЕРСТИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ
[0046] При использовании системы самоблокировки внутреннего стакана в соответствии с настоящим изобретением крепление внутреннего стакана (10) в рабочем положении в выпускном отверстии металлургической емкости значительно упрощается по сравнению с известными системами. Металлургическая емкость (200), как описано выше, соединена с верхней рамой (30f), жестко прикрепленной к нижней поверхности металлургической емкости, на уровне выпускного отверстия. Стопорное кольцо (31), как описано выше, жестко прикреплено к верхней раме, с отверстием стопорного кольца, установленным соосно с выпускным отверстием металлургической емкости, и нижним по потоку краем (31d), обращенным от металлургической емкости. Для уплотнения и закрепления внутреннего стакана в выпускном отверстии наносят исходный уплотнительный материал в виде пластичной формы (например, жидкого или пастообразного вещества) на выпускное отверстие металлургической емкости и/или на боковую поверхность внутреннего стакана.
[0047] Как показано на фиг. 4, внутренний стакан (10) может вначале сцепляться с верхней по потоку поверхностью через отверстие стопорного кольца от нижнего по потоку края (31d) (см фиг. 4 (а)). Внутренний стакан может быть введен вдоль продольной оси, Z через стопорное кольцо с N выступов, сцепляющихся с соответствующими первыми секциями (32) канала, до тех пор, пока выступы не упрутся в первые концы (32e) канала. На данном этапе перемещение внутреннего стакана далее через отверстие стопорного кольца вдоль продольной оси, Z невозможно (см. рис 4 (b)). Исходный уплотнительный материал заполняет зазор между выпускным отверстием металлургической емкости и боковой поверхностью (10L) внутреннего стакана. На этом этапе исходный уплотнительный материал все еще находится в пластичном состоянии и может легко деформироваться без повреждения.
[0048] Внутренний стакан может быть повернут вокруг продольной оси Z, со сцеплением, таким образом, выступов со вторыми секциями (33) канала до тех пор, пока внутренний стакан не самоблокируется в рабочем положении (см. фиг. 4(c) и (d)). Поскольку выступы (11) больше не обращены к соответствующим первым секциям канала (32) и относительно глубоко сцеплены с проходящими в поперечном направлении вторыми участками канала (33), внутренний стакан не может перемещаться вдоль продольной оси Z и самозаблокирована в рабочем положении. Под «самоблокировкой» здесь подразумевается, что внутренний стакан может сохранять свое положение без помощи каких-либо действий со стороны, например, рук оператора, захвата робота или т.п.
[0049] Поскольку внутренний стакан самозаблокирован в рабочем положении, может быть обеспечена возможность усадки и превращения исходного уплотнительного материала в жесткое уплотнение (2), для уплотнения и крепления в рабочем положении самоблокирующегося внутреннего стакана без удержания его на месте с помощью каких-либо действий со стороны. Это представляется большим успехом по сравнению с современными способами, в которых от оператора или робота неизменно требуется надежное удерживание внутреннего стакана в течение времени, необходимого для затвердевания исходного уплотнительного материала.
[0050] Внутренний стакан, таким образом, заблокирован в своем рабочем положении при взаимодействии выступов (11) с L-образными каналами стопорного кольца (31). Затем он крепится в рабочем положении посредством жесткого уплотнения (2), образованного в зазоре между выпускным отверстием и внутренним стаканом. Внутренний стакан сохраняет свое положение, когда прижимает огнеупорный компонент, включая верхнюю плиту затвора (30g) или нижний по потоку стакан (100, 101), к расположенный ниже по потоку поверхности (10d) внутреннего стакана, чтобы образовывать герметичный контакт с помощью уплотнительного материала. На этом этапе внутренний стакан надежно закреплен в рабочем положении посредством, с одной стороны, жесткого уплотнения (2) между выпускным отверстием и внутренним стаканом и, с другой стороны, внутренним стаканом, расположенным на верхней по потоку поверхности верхней плиты затвора или нижним по потоку стаканом.
[0051] Способ крепления внутреннего стакана в выпускном отверстии емкости имеет также дополнительное преимущество, заключающееся в управлении положением внутреннего стакана вдоль продольной оси Z в литейном канале. Действительно, выступы упираются в первые концы (32е) канала, предотвращая, таким образом, дальнейшее перемещение внутреннего стакана в литейный канал. Первые концы (32e) канала служат в качестве жесткого упора для установки внутреннего стакана в определенном положении, обеспечивая таким образом регулировку толщины стыка между нижней поверхностью (10d) внутреннего стакана и верхней поверхностью верхней огнеупорной плиты (30g).
[0052] Первая цель настоящего изобретения состояла в обеспечении самоблокировки внутреннего стакана в рабочем положении по меньшей мере в течение времени, необходимом для того, чтобы уплотнительный материал затвердел в виде жесткого уплотнения (2). Предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения включает в себя выполнение размеров выступов (11) таким образом, чтобы их можно было легко разрушить или деформировать, применяя умеренное усилие, такое как усилие человека. В этом варианте воплощения должен использоваться исходный уплотнительный материал, затвердевающий в виде достаточно жесткого уплотнения, чтобы закрепить внутреннюю стакан в рабочем положении. Если, в противном случае, выступы выполнены с такими размерами, что они имеют достаточную прочность, чтобы выдерживать значительные напряжения, выступы могут служить как для самоблокировки внутреннего стакана, так и для крепления его в рабочем положении. В этих условиях может быть выбран уплотнительный материал, который не обязательно должен затвердевать с образованием достаточно жесткого уплотнения для крепления внутреннего стакана в рабочем положении. Например, может быть использован вспучивающийся порошок или пена, единственной функцией которой будет уплотнение зазора между выпускным отверстием и внутренним стаканом, а не закрепление внутреннего стакана в рабочем положении, и эту функцию выполняют прочные выступы (11) сцепленные со второй секцией (33) канала стопорного кольца (31). Вспучивающиеся материалы, используемые в качестве уплотнительных элементов в металлургических установках, описаны, например, в документе EP 2790856.
[0053] Все манипуляции с внутренней стаканом, необходимые для его крепления к выпускному отверстию металлургической емкости, могут быть легко выполнены роботом. Эти операции могут быть выполнены быстро, и робот затем может быть использован для следующих заданий, потому что не требуется удерживать внутренний стакан в рабочем положении, пока исходный уплотнительный материал находится в процессе затвердевания. Во всех случаях, но, в частности, для использования с помощью робота, внутренний стакан, содержащий поворотные захваты (10r), как описано выше, является особенно выгодным.
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО РАЗЛИВОЧНОГО СТАКАНА ИЗ ВЫПУСКНОГО ОТВЕРСТИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ
[0054] Внутренний стакан, закрепленный в системе самоблокировки внутреннего стакана согласно настоящему изобретению, запирается посредством выступов (11), сцепленных с соответствующими вторыми секциями (33) канала, и закрепляется в рабочем положении, с одной стороны, за счет жесткого уплотнения (2), заполняющего зазор между выпускным отверстием и внутренним стаканом, и, с другой стороны, за счет опоры на верхнюю по потоку поверхность верхней плиты (30g) системы затвора (см. фиг. 5 и 6), в которой он уплотнен посредством уплотнительного материала (2). Когда внутренний стакан изношен и требует замены, его можно извлечь из выпускного отверстия, захватив поверхность внутреннего стакана с помощью инструмента и применив любой из следующих способов, в зависимости от типа внутреннего стакана (10) и используемого исходного уплотнительного материала (2).
[0055] Если внутренний стакан содержит выступы (11), изготовленные из материала, который является хрупким или пластичным, и имеет такие размеры, что выступы могут быть деформированы или разрушены при приложении умеренного усилия, такого как усилие человека, внутренний стакан можно извлечь с помощью инструмента вдоль продольной оси Z с усилием, достаточным для того, чтобы, с одной стороны, разрушить сцепление уплотнения, образованное между внутренним стаканом и жестким уплотнением (2), и, с другой стороны, разрушить или изогнуть выступы (11), чтобы обеспечить прохождение внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца. Этот способ фактически является адаптацией наиболее часто используемого способа извлечения отработавшего внутреннего стакана в известных системах, включающих введение инструмента в форме крюка через канал внутреннего стакана, опускание крюковой части на верхнюю по потоку поверхность внутреннего стакана и вытягивание. С помощью системы в соответствии с настоящим изобретением это возможно только в том случае, если выступы (11) можно легко разрушать или деформировать, обеспечивая, таким образом, вытягивание внутреннего стакана из отверстия стопорного кольца. Внутренний стакан предпочтительно снабжен поворотными захватами (10r), которые обеспечивают лучший захват внутреннего стакана, чем инструмент, вставленный в канал.
[0056] В качестве альтернативы, внутренний стакан может быть повернут вокруг продольной оси Z с усилием, достаточным для разрушения сцепления уплотнения, образованного между внутренним стаканом и жестким уплотнением (2), приводя в движение выступы (11) вдоль соответствующих вторых секций (33) канала, пока они не будут обращены к соответствующим первым секциям (32) канала. В этот момент внутренний стакан можно вытянуть вдоль продольной оси Z. Этот этап довольно прост, поскольку, с одной стороны, жесткое уплотнение (2) уже нарушено вследствие поворачивания внутреннего стакана и, с другой стороны, выступы (11) поверхности внутреннего стакана обращены к первым секциям (32) канала стопорного кольца и могут скользить вдоль первых секций канала без какого-либо дальнейшего сопротивления. Этот способ необходим, если выступы слишком прочные, чтобы легко сгибаться или разрушаться.
[0057] Для обоих способов удаления и, в частности, для последнего, включающего поворачивание внутреннего стакана, требуется меньшее усилие для извлечения внутреннего стакана, если он представляет собой двухсекционный внутренний стакан, поскольку стык между верхней по потоку секцией (10y) и нижней по потоку секцией (10z) может легко разрушаться, что значительно уменьшает площадь жесткого уплотнения (2), подлежащую разрушению при поворачивании внутреннего стакана.
[0058] Кроме того, как и при монтаже, все операции по удалению внутреннего стакана из системы, согласно настоящему изобретению, могут выполняться роботом. Наличие поворотных захватов (10r) также является предпочтительным.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
[0059] В своих простейших вариантах воплощения система самоблокирующегося внутреннего стакана в соответствии с настоящим изобретением облегчает крепление внутреннего стакана в выпускном отверстии металлургической емкости за счет самоблокировки внутреннего стакана в рабочих положениях по меньшей мере в течение времени, необходимого для того, чтобы исходный уплотнительной материал был нанесен в зазор между выпускным отверстием и внутренним стаканом для затвердевания в виде жесткого уплотнения (2), не требуя каких-либо действий со стороны для удержания его по месту. Это само по себе представляет большой успех, поскольку увеличивает готовность к работе человека-оператора или робота, которым больше не требуется удерживать внутренний стакан в заданном положении до тех пор, пока уплотнение (2) не затвердеет, как это имело место до настоящего времени.
[0060] Система внутреннего стакана, согласно настоящему изобретению, также позволяет точно управлять положением внутреннего стакана вдоль продольной оси Z внутри литейного канала и толщиной стыка между нижней поверхностью внутреннего стакана и верхней поверхностью верхней огнеупорной плиты.
[0061] Обеспечение внутреннего стакана поворотными захватами (10r) существенно облегчает манипулирование внутренним стаканом для его перемещения в выпускное отверстие и из него путем вытягивания, толкания и поворачивания внутреннего стакана. Поворотные захваты также выгодны при использовании робота для установки и/или удаления внутреннего стакана в выпускное отверстие и/или из него.
[0062] Выступы (11) предпочтительно выполнены из металла и могут быть соединены непосредственно с металлическим корпусом (10с). В качестве альтернативы, они могут быть частью фланца (11f), охватывающего боковую поверхность внутреннего стакана. Преимущество фланца состоит в том, что он может удерживать любой металл, проходящий через неплотности в уплотнении (2).
[0063] Указанные выступы могут быть хрупкими или пластичным, так что при удалении внутреннего стакана протягиванием его вдоль продольной оси, выступы могут разрушаться или изгибаться, чтобы обеспечить прохождение внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца.
[0064] В альтернативном варианте воплощения выступы (11) достаточно прочные, чтобы блокировать и крепить внутренний стакан в рабочем положении. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что для образования уплотнения между выпускным отверстием и внутренним стаканом могут быть использованы уплотнительные материалы, имеющие хорошие уплотнительные свойства, но плохие механические свойства. Для удаления внутреннего стакана требуется поворачивание внутреннего стакана с последующим вытягиванием внутреннего стакана вдоль продольной оси, Z, причем выступы скользят вдоль соответствующих первых секций канала (32) стопорного кольца (31).
| Номер поз. | Элемент |
| 1 | Расплавленный металл |
| 2 | Уплотнительный материал |
| 3 | Жесткое крепление |
| 10 | Внутренний стакан |
| 10b | Канал внутреннего стакана |
| 10c | Металлический корпус |
| 10d | Нижняя по потоку поверхность внутреннего стакана |
| 10L | Боковая поверхность внутреннего стакана |
| 10r | Поворотный захват |
| 10u | Верхняя по потоку поверхность внутреннего стакана |
| 10y | Верхняя по потоку секция двухсекционной внутреннего стакана |
| 10z | Нижняя по потоку секция двухсекционной внутреннего стакана |
| 11 | Выступ |
| 11d | Нижняя поверхность выступа |
| 11f | Фланец |
| 11u | Верхняя по потоку поверхность выступа |
| 10y | Верхняя по потоку секция двухсекционной внутреннего стакана |
| 10z | Нижняя по потоку секция двухсекционной внутреннего стакана |
| 20 | Каретка для удержания нижней плиты 20g |
| 20g | Нижняя плита затвора |
| 20p | Гидравлический поршень |
| 25f | Каретка для удержания средней плиты 25g |
| 25g | Средняя плита в трехсекционном скользящем затворе |
| 30f | Верхняя рама |
| 30g | Верхняя плита затвора |
| 31 | Стопорное кольцо |
| 31d | Нижний по потоку край стопорного кольца |
| 31u | Верхний по потоку край стопорного кольца |
| 32 | Первая секция канала |
| 32e | Первый конец канала |
| 33 | Вторая секция канала |
| 100 | Коллекторный стакан |
| 101 | Разливочный стакан |
| 111 | Защитная труба разливочного ковша |
| 200 | Металлургическая емкость |
| 200L | Разливочный ковш |
| 200r | Огнеупорная футеровка металлургической емкости |
| 200T | Промковш |
| 211 | Робот |
| d | Расстояние между расположенными ниже по потоку поверхностями выступов и расположенной ниже по потоку поверхностью 10d. |
| dc | Расстояние между двумя соседними первыми секциями канала |
| R | Радиус внутренней поверхности стопорного кольца |
| W | Ширина выступа (максимальная) |
| W1 | Ширина первой секции канала |
| W2 | Ширина второй секции канала |
| X | Первая поперечная ось |
| Y | Вторая поперечная ось |
| Z | Продольная ось |
| α | Угол блокировки поворота внутреннего стакана |
| θ | Азимутальный угол выступа 11 |
1. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана, содержащая
(A) внутренний стакан (10), содержащий:
(1) верхнюю по потоку поверхность (10u) и нижнюю по потоку поверхность (10d), соединенные друг с другом посредством боковой поверхности (10L) по высоте h стакана, и содержащую канал (10b), проходящий вдоль продольной оси (Z) от верхней по потоку поверхности до нижней по потоку поверхности,
(2) N выступов (11), с N≥2, распределенных по периметру боковой поверхности, причем каждый выступ содержит нижнюю по потоку поверхность (11d) и верхнюю по потоку поверхность (11u), отделенные друг от друга толщиной t выступа, при этом выступы имеют азимутальную ширину (W), измеренную перпендикулярно продольной оси (Z)
(B) верхнюю раму (30f), подходящую для жесткого крепления к нижней поверхности металлургической емкости,
(C) стопорное кольцо (31), жестко прикрепленное к верхней раме и проходящее вдоль продольной оси (Z) от верхнего по потоку края (31u) до нижнего по потоку края (31d) и образующее канал, ограниченный внутренней поверхностью, соединяющей верхний и нижний по потоку края,
отличающаяся тем, что внутренняя поверхность стопорного кольца обеспечена рядом из N L-образных каналов, при этом каждый из L-образных каналов имеет:
(1) первую секцию (32) канала, проходящую вдоль продольной оси (Z) от нижнего по потоку края до первого конца (32е) канала первой секции канала и имеющую ширину (W1), превышающую ширину (W) выступов для обеспечения перемещения вдоль продольной оси (Z) внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца, при этом верхняя по потоку поверхность сцеплена вначале на нижней по потоку стороне края стопорного кольца, причем выступы сцеплены с соответствующими первыми секциями канала до тех пор, пока выступы не упрутся в соответствующие первые концы канала, при этом предотвращено перемещение внутреннего стакана дальше вдоль продольной оси (Z) и
(2) вторую секцию (33) канала, проходящую поперек продольной оси (Z) от первого конца канала и имеющую ширину W2, превышающую толщину t выступов, обеспечивающую сцепление выступов с соответствующими вторыми секциями канала при поворачивании внутреннего стакана вокруг продольной оси (Z) в положение блокировки, в котором предотвращено выдвижение внутреннего стакана из стопорного кольца благодаря выступам, сцепленным со второй секцией канала.
2. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по п. 1, отличающаяся тем, что N=3 или 4, и при этом N выступов (11) равномерно распределены по периметру боковой поверхности (10L).
3. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что вторая секция канала содержит боковой край на стороне нижнего по потоку края стопорного кольца (31), который под углом образует резьбовое соединение, так что поворачивание внутреннего стакана (10) в положение запирания приводит к перемещению внутреннего стакана глубже в стопорное кольцо.
4. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что боковая поверхность (10L) внутреннего стакана (10) содержит поворотные захваты (10r), содержащие внутренние выступы или углубления, расположенные рядом с нижней по потоку поверхностью (10d) внутреннего стакана, и обеспечивает введение инструмента для поворачивания внутреннего стакана вокруг продольной оси (Z) и выдвижение внутреннего стакана из стопорного кольца (31) вдоль продольной оси (Z), когда внутренний стакан вставлен в стопорное кольцо.
5. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выступы (11) изготовлены из материала, являющегося хрупким или пластичным, и выступы имеют такие размеры, что при извлечении внутреннего стакана (10) из рабочего положения выступы могут быть деформированы или сломаны в результате приложения усилия, предпочтительно не более 400 Н.
6. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выступы (11) выполнены из металла и составляют часть металлического корпуса (10 с), покрывающего по меньшей мере часть боковой поверхности (10L) внутреннего стакана (10) и/или предпочтительно выступают наружу и составляют часть фланца (11f), окружающего весь периметр боковой поверхности, перпендикулярно продольной оси (Z).
7. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по любому из пп. 4-6, отличающаяся тем, что поворотные захваты (10r) изготовлены из металла и составляют часть металлического корпуса (10с), покрывающего по меньшей мере часть боковой поверхности (10L) внутреннего стакана (10).
8. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выступы (11) расположены на расстоянии d от нижней по потоку поверхности (10d), измеренном вдоль продольной оси (Z), не большем чем 30%, предпочтительно не большем чем 20% от высоты h стакана.
9. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она установлена на нижней поверхности металлургической емкости (200), выбранной из ковша, печи или промковша.
10. Самоблокирующаяся система внутреннего стакана по предшествующему пункту, отличающаяся тем, что составляет часть системы затвора, установленного в нижней части металлургической емкости (200).
11. Способ крепления внутреннего стакана (10) в рабочем положении к выпускному отверстию металлургической емкости (200), включающий следующие этапы:
(1) обеспечение самоблокирующейся системы внутреннего стакана по любому из предшествующих пунктов,
(2) нанесение исходного уплотнительного материала на выпускное отверстие металлургической емкости и/или на боковую поверхность (10L) внутреннего стакана,
(3) сцепление внутреннего стакана (10) с верхней по потоку поверхностью (10u) вначале посредством отверстия стопорного кольца от нижнего по потоку края (31d), и введение внутреннего стакана вдоль продольной оси (Z) через стопорное кольцо (31) с N выступами (11), сцепляющимися с соответствующими первыми секциями (32) канала, до тех пор, пока выступы не упрутся в первые концы (32е) канала,
(4) поворачивание внутреннего стакана вокруг продольной оси (Z), со сцеплением выступов со вторыми секциями (33) канала, пока внутренний стакан не самозаблокируется в рабочем положении и не сможет перемещаться вдоль продольной оси (Z)
(5) обеспечение возможности превращения исходного уплотнительного материала в жесткое уплотнение (2) для уплотнения и закрепления в рабочем положении самоблокирующегося внутреннего стакана без удерживания его на месте с помощью каких-либо действий со стороны.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что этапы (3) и/или (4) выполняются роботом.
13. Способ извлечения из выпускного отверстия металлургической емкости (200) внутреннего стакана (10) самоблокирующейся системы внутреннего стакана, выполненного по п. 1, предварительно закрепленной в рабочем положении способом по п. 11, отличающийся тем, что включает этап захвата поверхности внутреннего стакана с помощью инструмента, и либо
(1) вытягивание внутреннего стакана по п. 5 вдоль продольной оси (Z), с усилием, достаточным для того, чтобы, с одной стороны, разрушить сцепление уплотнения, образованное между внутренним стаканом и жестким уплотнением (2), и, с другой стороны, чтобы разрушить или деформировать выступы (11), для обеспечения прохождения внутреннего стакана через отверстие стопорного кольца (31), либо
(2) поворачивание вокруг продольной оси (Z) внутреннего стакана с усилием, достаточным для разрушения сцепления уплотнения, образованного между внутренним стаканом и жестким уплотнением (2), до тех пор, пока выступы (11) не окажутся напротив соответствующих первых секций (32) канала, с последующим вытягиванием внутреннего стакана вдоль продольной оси (Z), причем внутренний стакан предпочтительно представляет собой двухсекционный внутренний стакан.
14. Способ по предшествующему пункту, отличающийся тем, что самоблокирующийся внутренний стакан выполнен по п. 4, а поверхность внутреннего стакана (10), которая захватывается инструментом, составляет часть поворотных захватов (10r) внутреннего стакана.
15. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что выполняется роботом.
