Сильфон для захисту струменя розплавленого металу

Реферат: Сильфон для захисту струменя розплавленого металу виконаний у вигляді захисного екрана з термостійкого матеріалу, кінцеві частини якого виконані з можливістю кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання і приймання розплавленого металу. Захисний екран виконаний у вигляді рукава, його кінцеві частини виконані у вигляді манжет з розташованими в них елементами кріплення до сполучуваних частин згаданих пристроїв, між манжетами закріплені поперечні елементи жорсткості, які виконані у вигляді кілець, а як термостійкий матеріал рукава використовують тканий матеріал на основі кремнеземних волокон. UA 77516 U (12) UA 77516 U UA 77516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії, а саме до захисту струменя розплавленого металу від окислення при розливанні, і може бути використана на машинах для безперервного лиття. Відомий сильфон для захисту струменя розплавленого металу (патент UA № 88410, В22D 7/12, В22D 11/106, В22D 35/00, дата публікації 12.10.2009), що виконаний у вигляді захисного екрана з термостійкого еластичного матеріалу, усередині якого розміщена спалена каркасна гільза, а зовні розташовані поперечні елементи жорсткості. Захисний екран виконаний у вигляді труби циліндрової або еліптичної форми з мулито-кремнеземного еластичного матеріалу з 3 термостійкістю від 1100 °C до 1600 °C і густиною від 150 до 250 кг/м . Внутрішній діаметр труби складає від 3 до 4 діаметрів струменя розплавленого металу, а зовнішній діаметр складає 1,01,15 діаметра каналу для подачі розплавленого металу у форму. Каркасна гільза виконана з картону. Поперечні елементи жорсткості виконані у вигляді кілець з бандажного дроту, що охоплюють трубу по її зовнішньому периметру. Сильфон використовується спільно з пристроєм для подачі інертного газу у внутрішній простір труби. Сильфон працює таким чином. Перед початком розливання сильфон встановлюють на горловину пристрою для приймання розплавленого металу, наприклад на керамічну лійку центрального каналу сифонного лиття. Розливний ківш з розплавленим металом подають до згаданого центрального каналу і розташовують його випускний стакан над сильфоном і, по можливості, співвісно з ним. Закріплюють на випускному стакані ковша пристрій для подачі інертного газу і трохи відкривають вихідний отвір або шиберний затвор в ковші для центрування струменя розплавленого металу відносно згаданого центрального каналу. В результаті термічної дії струменя спалюється каркасна гільза в сильфоні. Ківш із закріпленим на ньому пристроєм для подачі інертного газу опускають на верхню кромку сильфона, ізолюючи зону витікання розплавленого металу від дії атмосферного повітря. При цьому неточності, що можливі у взаємному розташуванні випускного стакана ковша і згаданого центрального каналу, компенсуються за рахунок еластичності матеріалу труби, її порівняно великого діаметра в порівнянні з діаметром струменя розплавленого металу, а також виконання труби, при необхідності, еліптичної форми. Далі включають подачу інертного газу у внутрішній простір труби і повністю відкривають вихідний отвір або шиберний затвор в ковші. Після наповнення центрального каналу сифонного лиття розплавленим металом розливний ківш з пристроєм для подачі інертного газу піднімають над сильфоном, перекривають подачу розплавленого металу і інертного газу і переміщають розливний ківш на наступну позицію. Недоліками відомого сильфона є: - недостатня надійність через високу вірогідність розкриття зони захисту струменя при розливанні унаслідок втрати стійкості труби від дії ковша на її верхню кромку; - незручність використовування через відсутність елементів кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання розплавленого металу, що обумовлює необхідність виконання додаткових операцій по переміщенню сильфона між позиціями розливання і операцій по переміщенню розливного ковша для стиснення сильфона. Відомий сильфон для захисту струменя розплавленого металу (патент SU № 1502173, В22D 7/12, дата публікації 23.08.1989), що виконаний у вигляді захисного екрана з термостійкого матеріалу, кінцеві частини якого виконані з можливістю кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання і приймання розплавленого металу. Захисний екран виконаний у вигляді внутрішнього і зовнішнього гофрованих екранів циліндрової форми, розташованих коаксіально один щодо одного зі створенням між їх стінками ізольованої порожнини. Гофровані екрани виконані з газонепроникної азбестової тканини з температурою використання до 500 °C і складаються з двох частин, між якими закріплена кільцева рамка зі штуцером для подачі інертного газу і газорозподільними каналами, що сполучаються з порожнинами між стінками внутрішнього і зовнішнього екранів і порожниною внутрішнього екрана. Кінцеві частини сильфона виконані у вигляді металевих фланців, з'єднаних з верхніми і нижніми кромками екранів. На зовнішніх поверхнях фланців розташовані ущільнювальні кільця. На згаданій кільцевій рамці з двох протилежних сторін закріплені цапфи, на яких шарнірно закріплені важелі, виконані у вигляді Х-подібних рамок. Кінці важелів виконані з фігурними прорізами, які шарнірно з'єднані з штифтами на фланцях. Пари важелів з кожної сторони сильфона з'єднані між собою пружинами, закріпленими на ділянках між кінцями і середньою частиною важелів. Сильфон працює таким чином. Перед початком розливання сильфон встановлюють нижнім фланцем на горловину пристрою для приймання розплавленого металу, наприклад на виливницю або кристалізатор. Розливний ківш з розплавленим металом подають до згаданої горловини і розташовують його випускний стакан над, наприклад, виливницею і, по можливості, співвісно з нею. Далі трохи відкривають вихідний отвір або шиберний затвор в ковші для центрування струменя розплавленого металу щодо виливниці і включають подачу інертного 1 UA 77516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 газу в сильфон. За рахунок надмірного тиску інертного газу в його зовнішній порожнині гофри екранів розтягуються і разом з ними переміщаються вгору кільцева рамка і верхній фланець. При цьому важелі Х-подібних рамок повертаються щодо цапф, розтягуючи зв'язуючі їх пружини. Робоче положення сильфона фіксується при крайньому положенні важелів Х-подібних рамок, обмеженому їх шарнірними з'єднаннями з фланцями. В робочому положенні верхній фланець з ущільненням повинен стикатися з поверхнею випускного стакана ковша, що сполучається. Ківш опускають на деяку відстань вниз, натискаючи на верхній фланець, переміщаючи його вниз і, відповідно, стискаючи гофри екранів, що забезпечує необхідну ізоляцію зони витікання струменя розплавленого металу. Надмірний тиск інертного газу у внутрішній порожнині перешкоджає попаданню в неї атмосферного повітря, а в зовнішній порожнині - підтримує сильфон в робочому положенні. Після наповнення виливниці розплавленим металом його подачу і подачу інертного газу перекривають. Надмірний інертний газ випускають з порожнин сильфона. У міру зменшення тиску в його порожнинах пружини починають стискатися і складають важелі Х-подібних рамок і зв'язані з ними за допомогою фланців гофри екранів. Розливний ківш піднімають над сильфоном і переміщають на наступну позицію. Недоліками відомого пристрою є: - складне конструктивне виконання і порівняно висока вартість виготовлення; - недостатня надійність унаслідок: - порівняно невисокої термостійкості матеріалу гофрованих екранів, що призводить до їх пропалювання бризками розплавленого металу і подальшого "складання" в результаті падіння тиску в порожнинах і, як наслідок, до розкриття зони захисту струменя при розливанні; - можливого заклинювання шарнірно-пружинного механізму сильфона в результаті "заметалювання" його з'єднань і пружин при розливанні. - незручність використовування через відсутність можливості кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання розплавленого металу, що викликає необхідність виконання додаткових операцій по переміщенню сильфона між позиціями розливання і операцій по переміщенню розливного ковша для стиснення сильфона. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення сильфона для захисту струменя розплавленого металу за рахунок іншого його конструктивного виконання і використовування іншого матеріалу для його виготовлення. Технічний результат від реалізації цієї задачі полягає в істотному спрощенні конструкції сильфона і зниженні вартості його виготовлення при підвищенні надійності і зручності в експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в сильфоні для захисту струменя розплавленого металу, виконаному у вигляді захисного екрана з термостійкого матеріалу, кінцеві частини якого виконані з можливістю кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання і приймання розплавленого металу, згідно з корисною моделлю захисний екран виконаний у вигляді рукава, його кінцеві частини виконані у вигляді манжет з розташованими в них елементами кріплення до сполучуваних частин згаданих пристроїв, між манжетами закріплені поперечні елементи жорсткості, виконані у вигляді кілець, а як термостійкий матеріал рукава використовують тканий матеріал на основі кремнеземних волокон. При цьому доцільно, щоб рукав був виконаний з'єднанням кромок термостійкого матеріалу подовжнім швом "взамок" або "запошивочним" швом двома паралельними строчками. Доцільно, щоб рукав був виконаний з поперечним перерізом круглої, овальної або прямокутної форми і однаковими або різними розмірами його перерізів у верхній і нижній частинах. Доцільно, щоб форма і розміри кілець відповідали формі і розмірам рукава в місцях їх кріплення. Доцільно, щоб кільця були закріплені шляхом складання матеріалу рукава з охопленням кожного з них і подальшого з'єднання з рукавом одним кільцевим швом або за допомогою кільцевих накладок з термостійкого матеріалу шляхом їх складання з охопленням відповідного кільця і подальшого з'єднання складених кромок з рукавом кільцевим швом або з'єднанням кромок кожної з кільцевих накладок з рукавом одним кільцевим швом з обох боків від кільця. Доцільно, щоб манжети були утворені підгинанням матеріалу рукава і з'єднані з ним щонайменше одним кільцевим швом. Доцільно, щоб розташовані в манжетах елементи кріплення були виконані із сталевого низьковуглецевого дроту з виступаючими з манжет кінцями. Рукав може бути виконаний із захисним покриттям на зовнішній поверхні. Конструкція сильфона, що заявляється, забезпечує досягнення технічного результату. Зокрема, за рахунок виконання захисного екрана у вигляді рукава з манжетами істотно спрощується конструкція і вартість його виготовлення в порівнянні з відомими технічними 2 UA 77516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рішеннями. Виконання кінцевих частин у вигляді манжет з розташованими в них елементами кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання і приймання розплавленого металу дозволяє здійснювати надійне кріплення рукава як до розливного ковша, так і до пристрою для приймання розплавленого металу, забезпечуючи надійну ізоляцію зони виливання металу. Таке виконання кріплення рукава виключає також необхідність в додаткових операціях по переміщенню рукава між позиціями розливання і розливного ковша для взаємодії з ним. Виконання рукава з поперечними елементами жорсткості у вигляді кілець дозволяє забезпечити збереження форми рукава при розливанні розплавленого металу. Застосування для виготовлення рукава термостійкого матеріалу на основі кремнеземних волокон забезпечує його експлуатацію без зміни своїх властивостей при фактичних теплових режимах на машинах для безперервного лиття. При цьому матеріал на основі кремнеземних волокон є вогнестійким і не пропалюється при попаданні на нього бризок розплавленого металу, що істотно підвищує надійність рукавів, оскільки виключає розкриття зони захисту струменя в процесі розливання. Суть корисної моделі пояснюється представленими фігурами креслення: - на фіг. 1 показаний загальний вид рукава; - на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1 (варіант виконання манжети з подвійним підгинанням кромки матеріалу рукава); - на фіг. 3 - переріз Б-Б на фіг. 1 (варіант з'єднання кромок матеріалу "запошивочним" подовжнім швом); - на фіг. 4 - переріз Б-Б на фіг. 1 (варіант з'єднання кромок матеріалу подовжнім швом "взамок"); - на фіг. 5 - переріз В-В на фіг. 1 (варіант виконання поперечного елемента жорсткості з матеріалу рукава); - на фіг. 6 - переріз В-В на фіг. 1 (варіант виконання поперечного елемента жорсткості у вигляді кільцевої накладки шляхом складання матеріалу з охопленням кільця); - на фіг. 7 - переріз В-В на фіг. 1 (варіант виконання поперечного елемента жорсткості у вигляді кільцевої накладки і з'єднання її з рукавом з обох боків від кільця); - на фіг. 8 - переріз Г-Г на фіг. 1 (варіант виконання манжети з одинарним підгинанням кромки матеріалу рукава); - на фіг. 9 - загальний вид рукава конічної форми; - на фіг. 10 - приклад використовування рукава (початкове положення); - на фіг. 11 - приклад використовування рукава (робоче положення). В даному прикладі виконання захисний екран складається (фіг. 1, 10, 11) з рукава 1 циліндрової форми із закріпленими на ньому поперечними елементами жорсткості 2 і верхньою 3 і нижньою 4 манжетами з елементами кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання 5 і приймання 6 розплавленого металу. Рукав виконаний з'єднанням кромок 7 і 8 термостійкого матеріалу "запошивочним" подовжнім швом щонайменше двома паралельними строчками 9 (фіг. 4). Поперечні елементи жорсткості 2 закріплені з постійним кроком t і містять металеве кільце 10 (фіг. 5-7). Поперечні елементи жорсткості 2 виконані з матеріалу рукава 1 шляхом його складання з охопленням відповідного кільця 10 і подальшого з'єднання з рукавом 1 щонайменше одним кільцевим швом 11 (фіг. 5). Діаметри кілець 10 виконані відповідними діаметру D рукава 1 в місцях їх кріплення, а кількість кілець 10 залежить від довжини рукава 1. Манжети 3 і 4 утворені подвійним або одинарним підгинанням матеріалу рукава 1, з'єднаним з ним щонайменше одним кільцевим швом 12 (фіг. 2, 8). Розташовані в манжетах 3 і 4 елементи кріплення 13 виконано із сталевого низьковуглецевого дроту з виступаючими із згаданих манжет кінцями 14 (фіг. 1). Діаметри манжет 3 і 4 виконані відповідними діаметрам сполучуваних частин пристроїв для розливання 5 і приймання 6 розплавленого металу. З урахуванням конкретних умов експлуатації можливі інші варіанти виконання рукава і його елементів, що не впливають на досягнення заявленого технічного результату. Зокрема, рукав 1 може виконуватися з'єднанням кромок 7 і 8 термостійкого матеріалу подовжнім швом "взамок" щонайменше двома паралельними строчками 9 (фіг. 4). Поперечні елементи жорсткості 2 можуть виконуватися у вигляді кільцевих накладок 15 з щонайменше одного шару термостійкого матеріалу шляхом його складання з охопленням відповідного кільця 10 і подальшого з'єднання з рукавом 1 щонайменше одним кільцевим швом 16 (фіг. 6). Поперечні елементи жорсткості 2 можуть виконуватися також у вигляді кільцевих накладок 17 з одного шару термостійкого матеріалу, протилежні кромки яких з'єднані з рукавом 1 щонайменше одним кільцевим швом 18 з обох боків від кільця 10 (фіг. 7). Поперечні елементи жорсткості 2 можуть бути закріплені на рукаві 1 з кроком t по його довжині (не показані). 3 UA 77516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 При різних діаметрах сполучуваних частин пристроїв 5 і 6 рукав 1 може виконуватися таким, що розширяється донизу або догори, наприклад конічної форми (фіг. 9) або прямокутної форми (не показана). Вищенаведені приклади виконання рукава 1 не вичерпують всі можливі варіанти його виконання. У всіх розглянутих варіантах виконання рукав, що заявляється, виконаний з термостійкого тканого матеріалу на основі кремнеземних волокон з робочою температурою використовування до 1000 °C і температурними піками до 1700 °C. Даний матеріал може експлуатуватися без зміни своїх властивостей при вказаних теплових режимах і не пропалюється при попаданні на нього бризок розплавленого металу. Ці якості виключають порушення зони захисту струменя в процесі розливання, що істотно підвищує надійність рукавів при безперервному розливанні. Для надання матеріалу рукава 1 якостей повітронепроникності він може виконуватися з додатковим захисним покриттям зовнішньої поверхні за допомогою, наприклад, алюмінієвої або іншої фольги. Рукав використовують при безперервному розливанні сталі таким чином. Перед початком розливання верхню манжету 3 за допомогою розташованого в ній елемента кріплення 13 затягують на сполучуваній частині розливного ковша 5 або на заздалегідь закріпленому на ньому пристрої 19 для подачі інертного газу і за рахунок перекручення кінців 14 фіксують на ковші 5 в зібраному положенні (фіг. 10). Розливний ківш 5 переміщають до першої горловини пристрою 6 для приймання розплавленого металу, наприклад до виливниці, розташовують його випускний стакан, по можливості, співвісно з нею і опускають ківш 5 на задану відстань вниз. Після цього на пристрої 19 включають подачу інертного газу і трохи відкривають вихідний отвір або шиберний затвор в ковші 5 для центрування струменя розплавленого металу. Далі звільняють нижню манжету 4, після чого рукав під власною вагою розпрямляється, ізолюючи зону витікання струменя. Нижню манжету 4 закріплюють за допомогою елемента кріплення 13 на сполучуваній частині пристрою 6 (фіг. 11). Виконання елементів кріплення 13 з низьковуглецевого дроту дозволяє швидко здійснювати кріплення манжет 3 і 4 на прилеглих поверхнях розливного ковша 5 і горловині пристрою 6. В процесі виливання розплавленого металу поперечні елементи жорсткості 2 забезпечують задану, наприклад, циліндрову форму рукава 1 і необхідний зазор між термостійким матеріалом і струменем металу. Після наповнення приймального пристрою 6 розплавленим металом на пристрої 19 перекривають подачу інертного газу і закривають вихідний отвір або шиберний затвор в ковші 5. Нижню манжету 4 від'єднують від горловини пристрою 6. Розливний ківш 5 разом з рукавом 1 і пристроєм 19 для подачі інертного газу переміщають на наступну позицію, де повторюютьвказані операції. Матеріал рукава 1, виготовлений основі кремнеземних волокон, має високу термостійкість. За рахунок цієї якості матеріалу рукав не піддається крізному пропалюванню при випадковому попаданні бризок розплавленого металу на його внутрішню поверхню. Це дозволяє виконувати такі "нештатні" операції розливання до їх повного завершення без порушення ізоляції зони витікання струменя розплавленого металу. Як показали результати тестової перевірки, конструкція сильфона, що заявляється, забезпечує швидке і надійне його кріплення за допомогою розташованих в манжетах елементів кріплення до прилеглих поверхонь розливних ковшів і пристрою для приймання розплавленого металу. В процесі розливання металу рукав стійко зберігає задану форму і надійно ізолює зону витікання металу від дії атмосферного повітря. Рукав простий у виготовленні і зручний в експлуатації. Пропонована конструкція рукава є універсальною, що розширює технологічні можливості його застосування для різних видів безперервного лиття. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Сильфон для захисту струменя розплавленого металу, що виконаний у вигляді захисного екрана з термостійкого матеріалу, кінцеві частини якого виконані з можливістю кріплення до сполучуваних частин пристроїв для розливання і приймання розплавленого металу, який відрізняється тим, що захисний екран виконаний у вигляді рукава, його кінцеві частини виконані у вигляді манжет з розташованими в них елементами кріплення до сполучуваних частин згаданих пристроїв, між манжетами закріплені поперечні елементи жорсткості, які виконані у вигляді кілець, а як термостійкий матеріал рукава використовують тканий матеріал на основі кремнеземних волокон. 2. Сильфон за п. 1, який відрізняється тим, що рукав виконаний з'єднанням кромок термостійкого матеріалу подовжнім швом "взамок" або "запошивочним" швом двома паралельними строчками. 3. Сильфон за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що рукав виконаний з поперечним перерізом 4 UA 77516 U 5 10 15 круглої, овальної або прямокутної форми і однаковими або різними розмірами згаданих перерізів в його верхній і нижній частинах. 4. Сильфон за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що форма і розміри кілець відповідають формі і розмірам рукава в місцях їх кріплення. 5. Сильфон за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що кільця закріплені шляхом складання матеріалу рукава з охопленням кожного з них і подальшого з'єднання з рукавом одним кільцевим швом або за допомогою кільцевих накладок із згаданого термостійкого матеріалу шляхом їх складання з охопленням відповідного кільця і подальшого з'єднання складених кромок з рукавом кільцевим швом або з'єднання кромок кожної з кільцевих накладок з рукавом одним кільцевим швом з обох боків від кільця. 6. Сильфон за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що манжети утворені підгинанням матеріалу рукава і з'єднані з ним щонайменше одним кільцевим швом. 7. Сильфон за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що розташовані в манжетах елементи кріплення виконані із сталевого низьковуглецевого дроту з виступаючими з манжет кінцями. 8. Сильфон за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що рукав виконаний із захисним покриттям на його зовнішній поверхні. 5 UA 77516 U 6 UA 77516 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7