Пристрій для видалення шлаку з поверхні розплаву

1 Пристрій для видалення шлаку з поверхні розплаву, що містить занурюваний в розплав робочий орган, жорстко закріплений на вертикальній опорі, що має можливість зворотно-поступального руху у вертикальному напрямку, причому робочий орган в момент забору шлаку має вигляд циліндричної ємності, що розташована СПІВВІСНО з опорою і включає обичайку і перфороване днище, який відрізняється тим, що металевий робочий орган по критий термозахисним шаром, надітий і закріплений на футерованій опорі за допомогою осьового отвору в днищі 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що перфороване днище робочого органу має ряд кільцевих гребенів, концентрично розташованих між собою і СПІВВІСНО з опорою 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що ємність робочого органу розділена на ряд заглиблень у формі секторів діаметральними перегородками 4 Пристрій за п 3, який відрізняється тим, що перфоровані днища заглиблень в формі секторів виконані знімними 5 Пристрій за пп 1-4, який відрізняється тим, що він обладнаний захисною алюмінієвою шайбою, що прилягає до зовнішнього боку днища робочого органу Винахід відноситься до металурги, а конкретно до обладнання для видалення шлаку з поверхні розплаву металу, що знаходиться в ємності з відкритою поверхнею - сталерозливний ківш, тигельківш і особливо актуальний при поза ПІЧНІЙ обробці сталі і чавуну Відомий пристрій для видалення окислів з поверхні рідкого металу, що містить раму, на якій змонтовані похилий заглибний вібролотік з перфорованим дном і забірною частиною, з'єднаний з вібратором, і вузол подачі окислів на потік [1] Вузол подачі окислів виконаний у вигляді газоструменевого нагнітача, спорядженого ротором з лопатямискребками Недоліками цього пристрою являються складність конструкції, а також складність його установки і регулювання Такий пристрій потребує підведення газу і приводу ротора з регульованою швидкістю обертання Даний пристрій може ефективно працювати з розплавами кольорових металів, залитими в металургійні ємності невеликої глибини, наприклад виливниці, і малопридатний для видалення шлаку з поверхні розплаву сталі при її обробці в ковшах До того ж вібраційні пристрої ненадійні поступального переміщення і повороту штанги у вертикальній і горизонтальній площинах [2] Крім того, скребок споряджений горизонтальними трубками з отворами, сполученими з повітропровідним трубопроводом Створювана повітряна завіса на краях скребка попереджує зворотну по відношенню до напрямку руху скребка течію рідко текучого шлаку при його видаленні із розливного ковша Однак цьому пристрою властиві такі недоліки, як великі габарити і складна дорога конструкція, яка потребує спеціальних площ для розташування в цеху віддалік від сталеплавильних агрегатів, що в свою чергу веде до охолодження шлаку при транспортуванні ковша і підвищення трудомісткості його видалення Подібний принцип роботи і пристрою для видалення шлаку з поверхні розплаву, в якому функцію скребка виконує робочий орган із жароміцної сталі, виконаний у вигляді порожнистого циліндра з вертикальною діаметральною перегородкою [3] Такий пристрій містить також приводний візок, встановлений на рейки, і стрілу, змонтовану на візку з можливістю нахилу у вертикальній площині На КІНЦІ стріли закріплений робочий орган Візок здійснює зворотно-поступальні рухи з допомогою силового циліндра У вихідному положенні перед початком видалення шлаку робочий орган знаходиться біля протилежної від зливного носка стінки ванни печі Відомий пристрій для видалення шлаку з розливного ковша, що містить скребок, закріплений на штанзі, приводи поздовжнього зворотно (О о (О (О 61606 Нижня кромка робочого органа опущена на 50100мм нижче від межі розділу шлаку і розплавленого металу Потім робочий орган здійснює перший робочий хід в бік зливного носка При цьому частина шлаку перед робочим органом переміщується ним і зливається у шпаківницю Потім робочий орган піднімають над поверхнею розплаву, переміщують у вихідне положення і цикл повторюється За кілька переміщень шлак видаляють Цей пристрій, як і попередній, громіздкий, займає велику площу біля металургійних агрегатів і ефективно може бути використаний лише з ванною, що має в плані овальний переріз і утворена двома плоскими і двома циліндричними стінками Відомий пристрій для видалення окисної плівки з поверхні металу, що містить приводний механізм, капілярну решітку, яка складається з багатьох трубок і виконана з можливістю зворотнопоступального переміщення перпендикулярно до поверхні окисної плівки, а також повороту в горизонтальній площині з наступним контактом поверхні її верхнього зрізу з нагнітальним ковпаком, сполученим з повітряною магістраллю [4] При опусканні капілярної решітки в розплав окисна плівка за рахунок сил поверхневого натягу і різниці в змочуванні різних поверхонь проникає в канали капілярної решітки Контакт решітки з розплавом триває 1-1,5 с Потім решітка приводним механізмом повертається і підводиться під ковпак, в який подають стиснене повітря, і продувається Окисний шар випадав в спеціальну ємність Далі капілярна решітка повертається у вихідну позицію і цикл повторюється Цей пристрій може бути застосований для видалення тонкої окисної плівки з поверхні розплавів кольорових металів, які знаходяться у виливницях Недоліком цього пристрою являється неможливість видалення шлакового шару товщиною 150-200мм і вище, внаслідок відсутності необхідних сил поверхневого натягу Відомий також пристрій для видалення шлаку з поверхні розплавленого металу, що містить елемент, занурюваний в розплав, який споряджений вантажозахватним пристроєм і елементами контролю положення заглиблюваного елемента відносно поверхні металу [5] Елемент, занурюваний в метал, складається із конусної юбки, герметично з'єднаної з горловиною і обичайкою, які утворюють шлакову ємність, в яку в міру занурення елемента в ківш з розплавленим металом переливається шлак крізь пази, виконані у верхній частині обичайки Глибина занурення контролюється шляхом подачі світлового, звукового, електричного сигналів або візуально Після видалення шлаку з поверхні розплаву занурення елемент вантажопідйомним механізмом виводять з ковша, а шлак вивантажують у шлакозбірник Ця конструкція має суттєві недоліки, оскільки її елементи не охолоджувані і без вогнетривкого захисту Тому такі елементи, оплавляючись, можуть прихвачуватися один до одного Це означає, що при охолодженні шлаку видалення його важке і, отже, можна говорити про конструкцію одноразового користування, що здорожує процес Недоліком являється і те, що потрібна велика точність виготовлення крупних деталей ЗОВНІШНІЙ діаметр юбки повинен бути герметично спряжений з внутрішнім діаметром обичайки по ковзній посадці Пристрій для видалення шлаку з поверхні розплаву, що містить занурюваний в розплав металевий елемент з суцільною покритою вогнетривким шаром і шлаком зовнішньою поверхнею, споряджений вантажозахватними пристроями, засобами контролю глибини занурення елемента у вигляді міток на ЗОВНІШНІЙ поверхні елемента і засобами подачі газу для барботажу розплаву [6] працює за таким же принципом витискування металу з ковша, як і попередній пристрій [5] В нижній частині металевого елемента виконані отвори, а засіб подачі газу має вигляд колектора, під'єднаного до отворів занурюваного елемента При зануренні елемента в розплав на певну глибину, контрольовану мітками глибини занурення, рівень металу піднімається і шлак через зливний носок витісняється з ковша і переливається в шлакову чашу, встановлену під носком При цьому через перфороване дно елемента в ківш подають не окислювальний газ, який захвачує всі неметалічні включення, в тому числі частинки шлаку, і прискорює їх спливання на поверхню Недоліком пристрою являється складність визначення моменту з'явлення на зливному носку металу, що знаходиться під шлаком, а тому неминуче попадання в шлакову ємність шлаку разом з металом Пристрій має великі габарити, являється металомістким і дорогим Метал, з якого виготовлений пристрій, перед зануренням має температуру оточуючого середовища і справляє охолоджуючий вплив на розплав сталі в ковші, що негативно позначається на технологічному процесі Крім того, технологічний процес видалення шлаку зв'язаний з необхідністю подачі дорогого нейтрального газу Відомий пристрій для видалення шлаку з поверхні розплаву, що містить корпус, два перфорованих, споряджених шипами і шарнірно з'єднаних з корпусом черпаки, які мають форму напівдисків, два розміщені один під одним і з'єднані між собою і корпусом за допомогою захватів і защіпок штоки і приводні тягові елементи [7] Черпаки пристрою споряджені важелями, з'єднаними тягами у вигляді канатів з нижнім штоком, який виконаний з можливістю зворотно-поступального руху у вертикальному напрямку У вихідному зануреному стані черпаки розташовані вертикально і паралельно один до одного При цьому вони взаємно пронизані шипами, внаслідок чого відбувається очистка перфорації від шлаку При включенні вантажопідйомного механізму на підйом, штоки рухаються вверх і за допомогою тяг черпаки повертаються в горизонтальне положення, утворюючи зачерпувач круглої форми, подібної поперечному перерізу ємності з розплавом Після ПІДНЯТТЯ пристрою над поверхнею розплаву метал стікає через перфорацію в ківш, а пристрій із шлаком переносять до ємкості для шлаку При опусканні пристрою на цю ємність, під дією сили тяжіння захвати від'єднують від верхнього штоку нижній, який разом з черпаками падає вниз При цьому зачерпувач звільняється від шлаку завдяки удару черпаків один об одного і взаємному пронизуванню шипами Недоліком даної конструкції являється складність її кінематичної схеми, а тому і недостатня надійність в роботі, зокрема - через наявність багатьох защіпок і захватів Крім того, для автоматичного спрацьовування всіх механізмів пристрою, необхідні ємності як для розплаву, так і для 61606 шлаку певних розмірів Це знижує універсальність застосування пристрою Подібна конструкція робочого органу на попередню і в пристрої для видалення шлаку з рідкого металу, що містить корпус з обмежувачами і підтримуючими стійками, верхню і нижню траверси, два вертикально встановлених суміщених один з одним перфорованих зачерпувачі шлаку в формі напівдисків, шарнірно з'єднаних між собою і підтримуючими стійками [8] Зачерпувачі приводяться в рух з допомогою шарнірних жорстких тяг, з'єднуючих їх з нижньою траверсою Дякуючи застосуванню таких тяг замість канатів підвищується надійність роботи пристрою, оскільки в момент проходження щільного шлакового шару зачерпувачі міцно притиснуті один до одного масою нижньої траверси через жорсткі тяги, що робить неможливим їх самочинний поворот Що стосується іншого, то цей пристрій працює аналогічно пристрою [7] Недоліком даного пристрою являється складність його конструкції Крім того, оскільки робочий орган під час видалення шлаку являє собою плоский перфорований диск, він може підняти з розплаву обмежену КІЛЬКІСТЬ шлаку за один раз Це знижує продуктивність пристрою Найбільш близьким за технічною суттю і досягнутому результату до заявленого винаходу являється пристрій для видалення шлаку з поверхні розплаву в металургійній ємності, що містить корпус, занурюваний в розплав робочий орган, що включає два вертикально встановлені і суміщені один з одним зачерпувачі шлаку у вигляді напівдисків з перфорацією, які шарнірне з'єднані між собою і закріплені на обмежувачі у вигляді круглої обичайки [9] В момент забирання шлаку зачерпувачі за допомогою жорстких тяг розташовані горизонтально і утворюють кругле перфороване днище, яке разом з циліндричною обичайкою являється ємністю для збору шлаку Ця ємність за допомогою розкосів жорстко закріплена на опорі у вигляді циліндричного повзуна, встановленого в корпусі з можливістю вертикального зворотно-поступального руху Пристрій компактний і в плані не виходить за габарити металургійної ємності з розплавом В порівнянні з попереднім пристроєм [8], який являється для даного технічного рішення прототипом, пристрій [9] більш ефективний і продуктивний, дякуючи наявності обмежувальної обичайки, яка запобігає сповзанню шлаку із зачерпувачів Однак, даний пристрій має суттєві недоліки Відсутність на зачерпувачах, шарнірах і інших занурюваних в розплав елементах конструкції термозахисного покриття або засобів охолодження може викликати їх оплавлення з наступним прихвачуванням один до одного зачерпувачів і заїданням шарнірних з'єднань Це знижує надійність роботи пристрою Крім того, ця конструкція робото-здатна в металургійних ємностях певних розмірів і ускладнена наявністю деталей, рухомих одна відносно одної Спряження таких деталей потребує великої точності їх виготовлення Задачею, на вирішення якої спрямований запропонований винахід, являється розробка ефективного, простого за конструкцією і у виготовленні, універсального і надійного в роботі пристрою для видалення шлаку з металургійних ємностей Заявлений пристрій, створений для вирішення поставленої задачі, дозволяє досягнути технічного результату, що полягає у спрощенні і підвищенні надійності пристрою за рахунок нової конструкції робочого органа Суть запропонованого технічного рішення полягає в тому, що у відомому пристрої для видалення шлаку з поверхні розплаву, що містить занурюваний в розплав робочий орган, жорстко закріплений на вертикальній опорі, що має можливість зворотно-поступального руху у вертикальному напрямку, причому робочий орган в момент забору шлаку має вигляд циліндричної ємності, яка розташована співвісно з опорою і включає обичайку і перфороване днище, згідно запропонованому технічному рішенню, металевий робочий орган покритий термозахисним шаром, надітий і закріплений на футерованій опорі за допомогою осьового отвору в днищі Перфороване днище робочого органу може мати ряд кільцевих гребенів, концентричне розташованих між собою і СПІВВІСНО з опорою Ємність робочого органу може бути розділена на ряд заглиблень у формі секторів діаметральними перегородками, причому перфоровані днища заглиблень в формі секторів можуть бути виконані знімними Після ОЧИСТКИ поверхні розплаву такі днища, покриті шлаком, можуть бути легко замінені на нові В цьому випадку відпадає необхідність очищення їх від шлаку , а обичайка може бути використана багаторазово Для виключення налипання шлаку на днище і, особливо, запобігання забивання ним отворів перфорації з зовнішнього боку при зануренні робочого органу в розплав, пристрій споряджений прилягаючою до зовнішнього боку днища захисною алюмінієвою шайбою, внутрішній і ЗОВНІШНІЙ діаметри якої однакові з ВІДПОВІДНИМИ розмірами робочого органу За час перебування робочого органу в розплаві захисна шайба розплавляється, після чого перфороване днище здатне виконувати свою функцію Рішень, які характеризуються сукупністю ознак заявленого винаходу, в доступних джерелах інформації не виявлено і порівняльний аналіз запропонованого пристрою з прототипом дозволяє зробити висновок про те, що він відрізняється від відомого наявністю нових суттєвих ознак, тобто про його ВІДПОВІДНІСТЬ критерію винаходу "новизна" При вивченні інших технічних рішень в даній галузі металургії не виявлено впливу сукупності відрізняючих ознак заявленого винаходу на суттєве спрощення конструкції і зв'язане з цим підвищення надійності роботи пристрою Це свідчить про творчий характер рішення, тобто про його ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "винахідницький рівень" На наведених кресленнях зображені варіанти конструкції заявленого пристрою на фиг 1 і 2 представлений його загальний вид /спереду і зверху/ з частковим розрізом вертикальною осьовою площиною, на фіг 3 і 4 показаний варіант конструкції робочого органу пристрою /вид зверху і переріз осьовою вертикальною площиною по лінії А-А/, на фіг 5 і 6 зображений кращий варіант робочого органу/вид зверху і розріз осьовими вертикальними площинами по лінії Б-Б/ Пристрій для видалення шлаку з поверхні розплаву /фіг 1 і 2/ включає в себе занурюваний в розплав робочий орган, що має вигляд циліндричної 61606 8 зу перфорацію Рухаючись вверх, ємність робочого ємності, жорстко закріпленої на вертикальній опорі, органу пристрою повторно проходить через шар якою служить стальна труба 1, на яку надіті футешлаку і захвачує його частину, що знаходиться на ровочні термостійкі втулки 2 Згадана ємність утвоплощі, обмеженій обичайкою 4 При знаходженні рена перфорованим днищем 3 і обичайкою 4, які робочого органу над поверхнею розплаву рідкий виконані з металу і покриті з внутрішнього і зовнішметал стікає з нього крізь перфорацію 8 в металурнього боків термозахисними шарами 5, що являють гійну ємність, а шлак, що залишився в робочому собою, наприклад, вогнетривку кераміку Футероваоргані, вивантажують в ємність для шлаку При нена опора виконана рухомою, оскільки з'єднана з обхідності ЗНІМНІ днища 12 легко демонтуються виприводом /на кресленнях не показаний/, що забезбиванням клинів 13 печує можливість зворотно-поступального руху у вертикальному напрямку Робочий орган розташоВ порівнянні з прототипом далий пристрій просваний СПІВВІСНО з опорою, яка мае в нижній частині тіший у виготовленні і в експлуатації, а також більш зовнішню різьбу Він надітий і закріплений на футенадійний і довговічний Крім того, ця операція техрованій опорі за допомогою центрального осьового нологічного процесу обробки розплаву економічно отвору 6 в днищі /фіг 3-6/ і фіксуючих гайок 7, набільш ефективна із застосуванням заявленого вигвинчених на різьбову частину опори Для поперенаходу, ніж при використанні пристрою-прототипу дження забивання отворів 8 перфорації шлаком із Промислова придатність цього технічного різовнішнього боку днища 3 пристрій споряджений шення підтверджена виготовленням дослідного захисною алюмінієвою шайбою 9 Циліндрична ємзразка пристрою, який пройшов випробування на ність робочого органу може мати різну конструкцію базі профільного науково-дослідного інституту з На фіг 3 і 4 показаний робочий орган з перфоровапозитивним результатом Завдяки простоті конструним днищем, спорядженим кільцевими гребенями кції такий пристрій може бути виготовлений і засто10, концентричне розташованими між собою і спісований в любому сталеплавильному цеху ввісно з центральним отвором 6 Джерела використаної інформації Більш переважним являється варіант конструк1 Ас СРСР №1719855, кл F27D3/15, опубл ції робочого органу, представлений на фіг 5 і 6 В 15 03 92, Бюл №10 цьому випадку ємність робочого органу розділена 2 Патент РФ №2060865, кп B22D43/00, опубл на ряд заглиблень у формі секторів діаметральни27 05 96, Бюл №15 ми перегородками 11, а днища цих заглиблень ви3 Ас СРСР №1471053, кл F27D3/15, опубл конані у вигляді знімних перфорованих секторів 12 07 04 89, Бюл №13 Такі сектори можна закріпити на каркасі робочого 4 Патент РФ №2055693, кп B22D43/00, опубл органу, що містить обичайку 4 і перегородки 11, з 10 03 96, Бюл №7 допомогою клинів 13 5 Ас СРСР №1252041, кл B22D43/00, F27D3/15, опубл 23 08 86, Бюл №31 Пристрій працює таким чином Для видалення шлаку з поверхні розплаву сталі або чавуну в мета6 Патент РФ №2133653, кл B22D43/00, лургійній ємності футерована опора із закріпленим F27D3/15 опубл 27 07 99, Бюл №21 на нижньому м КІНЦІ робочим органом з допомогою 7 Ас СРСР №1471052, кл F27D3/15, опубл приводу занурюється в розплав При проходженні 07 04 89, Бюл №13 шару шлаку алюмінієва захисна шайба 9 захищає 8 Ас СРСР №1592700, кл F27D3/15, опубл отвори 8 перфорації днища 3 від залипання шла15 09 90, Бюл №34 ком Після занурення робочого органу в розплав на 9 Ас СРСР №1696830, кл F27D3/15, опубл необхідну глибину, привод включають на підйом За 07 12 91, Бюл №45 - прототип цей час шайба 9 розплавляється, відкриваючи зни 61606 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписне 10 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119