Жолоб для розлива чавуну

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для разливки чугуна на доменных печах. Известен качающийся желоб для разливки жидкого чугуна из доменной печи [1], включающий футерованную корытообразную емкость и привод качания. Это решение обеспечивает безопасность разливки за счет смещения оси качания желоба относительно центра тяжести, однако необходимость выполнения желоба открытым и изменение направления движения струи при повороте желоба приводит к большому износу корытообразной емкости. Известен также качающийся желоб для одноносковой разливки чугуна из доменной печи [2], имеющий желоб с отверстием в боковой поверхности и привод поворота желоба в плоскости его поперечного сечения. В данной конструкции не учитывается влияние центра тяжести на безопасность работы, а также желоб выполнен открытым, что приводит к застыванию в нем металла и увеличения скрапа, и нет возможности выполнить надежную систему отсоса газообразных продуктов плавки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнутым результатам является желоб для выпуска чугуна, состоящий из футерованного металлического кожуха в виде трубы на двух роликовых опорах, сливных патрубков в боковых стенках с перевалами и приводом поворота [3]. В данной конструкции не учитывается влияние центра тяжести на безопасность работы, то есть в случае обрыва связи между приводом и желобом, последний остается неуправляемым и его положение не является однозначным. Для сосудов с жидким металлом, каковым является в частности разливочный желоб, такие положения недопустимы, так как приводят к тяжелым авариям. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать желоб для разливки чугуна, в котором иное взаимное расположение элементов позволит за счет смещения центра тяжести однозначно определить положение желоба при выходе из строя привода поворота его, что обеспечит безопасность работы при разливке чугуна. Для решения поставленной задачи в желобе, образованным футерованным металлическим кожухом в виде трубы на двух роликовых опорах, со сливными патрубками в боковых стенках с перевалами и приводом поворота, в соответствии с изобретением центральный угол между осями сливных патрубков находится в пределах 66° £ b £ 86°. Предложенное расположение сливных патрубков обеспечивает смещение центра тяжести желоба относительно оси вращения, создавая безопасное условие разливки чугуна при выходе из строя привода поворота желоба. На фиг.1 показана схема расположения патрубков; на фиг.2 - график зависимости Q(j); на фиг.3 - общий вид машины; на фиг.4 - общий вид при повороте на угол b/2. Слив чугуна через вращающийся желоб можно рассматривать как истечение металла через трубу при частичном ее заполнении (фиг.1). Тогда по формуле Шези скорость потока где c - коэффициент Шези; Rr - гидравлический радиус; l - продольный угол дна потока. Расход определяется как где S - площадь живого сечения потока; p - плотность жидкого чугуна. Для труб круглого сечения при их частичном заполнении потоком имеем: где j - угол в радианах, определяющий край потока; d - диаметр трубы. Значения с можно определить где g - ускорение свободного падения; l - коэффициент Дарси. Величина l зависит от многих факторов и для нашего случая с приближением без учета потерь тепла можно принять величину l из закона Пуазейля где Re - число Рейнольдса. Для потоков произвольного сечения где V - скорость потока; n - кинематическая вязкость жидкости. Совместное решение этих уравнений позволяет найти величину и при различных углах j, графически это решение представлено на фиг.2, по следующим данным для жидкого чугуна: d = 1000мм, р = 7т/м 3, l = -0,055, n = 0,0129 × 10-4м 2/с - [4]. Реально для доменных печей при нормальном выпуске чугуна расход составляет приблизительно 0,010 - 0,012т/сек. Однако известны случаи [5] аварийной разливки при короткой летке, тогда расход достигает величины 0,5т/сек, эта область охватывает значения углов 28° £ j £ 36°. Для нашего случая важен предельный угол j, определяющий положение сливных патрубков так, чтобы при аварийной разливке чугун не перетекал через них. Очевидно диаметр сливного патрубка можно найти из условия равенства живых сечений, а именно Sn ³ S, откуда где dn - диаметр сливных патрубков. При предельном угле j = 36° получим: что дает дополнительный угол между продольной осью сливного патрубка и радиусом, определяющим положение сливного потока в тр убе, равным a » 15°, или для двух сливных патрубков суммарный угол составит 30°. Таким образом, общий угол между осями двух патр убков не может быть меньше величины при этом обеспечивается слив чугуна даже в аварийном режиме. На основании выполненных обоснований для сливного желоба в виде трубы имеющей максимальный диаметр d = 1000мм, минимальный угол между продольными осями сливных патрубков не должен быть меньше b = 66°. В случае применения трубы меньшего диаметра предельное значение угла должно увеличиваться. Предельный максимальный угол расположения продольных осей сливных патрубков определяется с учетом того, что он должен быть меньше 180°, так как диаметрально противоположное расположение сливных патрубков приводит к уравновешенности конструкции и потери его свойства устойчивости, то есть в аварийной ситуации занимать однозначное положение. Сумма моментов всех сил относительно оси вращения сливного желоба (фиг.1) где G - сила тяжести сливного патрубка; R - расстояние до центра тяжести сливного патрубка; Mтр - момент трения в опорах вращающегося желоба. Это уравнение преобразовывается к виду: Как правило для надежного преодоления моменты трения движущим моментом надо, чтобы отклонение тогда при b = 66°, j = 47° и максимальный угол b равен На основании полученных данных относительные предельные значения угла равны: 66° £ b £ 86°. Здесь следует заметить, что чем угол b ближе к минимальному значению, тем устойчивее конструкция. При выполнении центрального угла b 86° не обеспечивается условие самовозврата трубы в положение аварийной разливки. Предлагаемая конструкция желоба состоит (фиг.3) из металлического кожуха в виде тр убы 1 футерованного внутри огне упорной массой. В кожухе имеется два сливных патрубка 2, оси которых расположены под углом в интервале 66° - 86°. Предусматриваются перевалы 3, для предотвращения переливания чугуна через отверстия. Своей наружной поверхностью кожух соединен с приводом вращения 4. Желоб имеет опорные кольца 5, на которые оперты горизонтальные ролики 6 и ролики 7. Для обеспечения жесткости, опоры желоба выполнены во взаимно перпендикулярных плоскостях. При повороте желоба в положение (фиг.4) чугун через патрубок 2 сливается в ковш 8, находящийся на первом постановочном пути. При заполнении ковша желоб поворачивается на угол b/2, и чугун течет по желобу в ковш 9, расположенный на втором постановочном пути (фиг.3). При зарастании одного сливного отверстия желоб поворачивают в другую сторону и используют другое сливное отверстие. При выходе из строя привода, если производилась разливка в ковш через сливные патрубки на первом постановочном пути, желоб за счет смещения центра тяжести повернется в положение для разливки чугуна в ковши, установленные на втором постановочном пути. В этом положении будет производиться аварийная разливка. Таким образом данное техническое решение предопределяет положение желоба при выходе из строя привода, обеспечивая аварийную разливку чугуна, выполняя условия безопасной работы в период аварии.