Установка для внепечной обработки жидкого металла

 

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, имеющая герметичную емкость, состоящую из камеры и крышки, шарнирно подвешенной к консоли механизма перемещения.промежуточную емкость и ковш, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости и упрощения управления при обслуживании разнотипных ковшей, консоль механизма перемещения вьтолнена с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжена несущей частью, соединенной с крьппкой при помощи шарнирно-поворотной рамки, охватывающей установленную на крьш1ке промежуточную емкость и имеющей две степени свободы. 2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхности разъема камер и крышек выполнены в одной горизонтальной плоскости на оси ковша , или на расстоянии от нее, не превышающем 0,25 среднего диаметра ковша. 3.Установка по пп 1 и 2, о т л ив чающаяся тем, что внутренний диаметр камеры герметичной емкости выполнен не превышающим 1,7 среднего диаметра ковша.

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ФЮЮО

РЕСПУБЛИН 1 1 С 21 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛ4М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йяьлмбтйам (21) 3579613/22-02 (22) !8.04,83 (46) 23.07.84. Бюл. М 27 (72) В.Т. Тишаков, Г.Д..Хуснутдинов и Ю.А. Кондаков (71) Институт проблем литья АН Украин.. ской ССР (53) 669.046.517(088.8) (56) 1. Лвторское свидетельство СССР

Р 344000, кл. С 21 С 7/10, 1969.

2. Справочник по чугунному литью.

Изд-во Ленинград, 1978, с ° 560. (54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ

ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО METAJIJIA имеющая герметичную емкость, состоящую из камеры и крышки, шарнирно подвешенной к консоли механизма перемещения проме1 жуточную емкость и ковш, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения материалоемкости и упрощения управления при обслуживании разнотипных ковшей, консоль механизма перемещения вьптолнена с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжена несущей частью, соединенной с крьппкой при помощи шар" нирно-поворотной рамки, охватывающей установленную на крышке промежуточную емкость и имеющей две степени свободы.

2. Установка по п. 1, о т л и ч а1 ю щ а я с я тем, что поверхности раз ьема камер и крышек вьптолнены в одной горизонтальной плоскости на оси ковша, или на расстоянии от нее, не превышающем 0,25 среднего диаметра ковша. .3. Установка по пп 1 и 2, о т л и- I ч а ю щ а я с я тем, что внутренний диаметр камеры герметичной емкости выполнен не превышающим 1,7 среднего диаметра ковша, 1 1104

Изобретение относится к внепеч:ой обработке жидкого металла модификаторами в вакууме или при избыточном давлении.

Известны камеры-автоклавы для обработки металлов модификаторами под избыточным давлением, содержащие герметичную камеру, в которую помещен ковш с жидким металлом, крьппку, снабженную механизмом перемещения, сред- fp ства подачи модификатора и механизм перемешивания жидкого металла (1) .

Наряду с такими недостатками, нестабильность качества обрабатываемого материала, высокая трудоемкость обслуживания механизма перемешивания и др. этим устройствам свойственна также громоздкость конструкции, вызванная прежде всего, необходимостью размещения механизма перемешивания внутри камеры и требованием соответствующего отдаления уплотняющих элементов крышки от высоких температур расплава, находящегося в ковше в течение относительно длительного перио- 5 да обработки (до 5-8 мин).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для внепечной обработки жидкого металла, включающая герметичную емкость, состоящую иэ камеры и крышки, шарнирно подвешенной к консоли механизма перемещения, промежуточную емкость и ковш.

Однако известное устройство не приспособлено для обработки. жидкого ме35 талла в вакууме, т.е. подаче металла в ковш после герметизации камеры мешает закрытая крышка и расположенная в ее центре шарнирная подвеска, при40 крепленная к консоли поворотной колонны, кроме того, имеет ограниченные технологические возможности, поскольку рассчитано на использование ковшей только определенного типоразмера. При45 менение больших камер для размещения ковшей малой емкости нерационально и неэкономично, так как требует больших потерь времени на подготовку камер (откачку воздуха и создание вакуума), что значительно снижает про- 5О иэводительность устройства, Известная установка имеет большое отношение внутреннего диаметра камеры к среднему диаметру ковша (2:1), 55 что обуславливает громоздкость и высокую материалоемкость конструкции.

Кроме того, поверхность разъема ка167 меры и крышки расположена выше верхней кромки ковша, что затрудняет захват ковша крюками съемной траверсы, так как зеркало металла ослепляет и обжигает лицо обслуживающего персонала, в силу чего цапфы ковша в глубине камеры становятся невидимыми и захват их производится "на ощупь", что ухудшает меры безопасности.

Целью изобретения является сн жение материалоемкости и упрощение управления при обслуживании раэнотипных ковшей.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для внепечной обра1ботки жидкого металла, включающем герметичную емкость, состоящую из камеры и крышки, шарнирно подвешенной к консоли механизма перемещения, промежуточную емкость и ковш, согласно изобретению, консоль механизма перемещения выполнена с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжена несущей частью, соединенной с крышкой при помощи шарнирно-поворотной рамки, охватывающей установленную на крышке промежуточную емкость и имеющей дзе степени свободы.

Причем поверхности разъема камер и крышек выполнены в одной горизонтальной плоскости на оси ковша или на расстоянии от нее, не превышающем 0,25 среднего диаметра ковша.

При этом внутренний диаметр камеры герметичной емкости выполнен не превышающим 1,7 среднего диаметра ковша.

Предлагаемое техническое решение позволяет использовать устройство для обработки металла как в вакууме, так и при избыточном давлении, благодаря соединению крьппки с несущей частью консоли посредством шарнирно поворотной рамки компенсировать неточности изготовления и монтажа нескольких различных камер на фундаменте, максимально упростить управление подъемно-опускными операциями крышки вследствие обеспечения ее перемещения с равномерным шагом и на один и тот же уровень по высоте, несмотря на применение разнотипных ковшей. Кроме того, позволяет уменьшить диаметр камеры до соотношения 1,?:1 благодаря тому, что .поверхность разъема камеры и крьппки с уплотнением выносится из термонапряженной зоны в зону цапф ковша, куда не попадает прямое излучение распла1104167

3 ва металла, и поэтому достаточно небольшого зазора без футеровки, поскольку вакуум сам является хорошим теплоизолятором и благодаря групповому обслуживанию испрльзовать общий

5 для всех камер один комплект вакуумного оборудования и средств управления, а также расширить технологические возможности производства за счет увеличения номенклатуры литых изделий при сохранении высокой производительности установки.

На фиг. 1 показана установка с использованием ковшей со съемными траверсами, разрез; на фиг. 2 — то же

1 15 план, на фиг. 3 — вариант установки с использованием ковшей с безсъемной траверсой.

Установка может быть выполнена одно-, двух-, трех- или четырехпозици20 онной. Количество позиции соответствует количеству камер, в которые устанавливается ковш для внепечной обработки металла.

Однопозиционная установка (фиг.1)

25 включает герметичную емкость, в со- став которой входят камера 1 и крышка 2. Опорные поверхности камеры и крышки выполнены водоохлаждаемыми и снабжены уплотняющими элементами 3.

С вакуумным оборудованием камера 1 соединена посредством трубопровода 4.

На крышке 2 расположена промежуточная емкость 5 со средствами герметизации отверстия, выполненными, например, в виде проплавляемой пробки 6. В камере 1 размещен ковш 7 со съемной траверсой 8, удаляемой при закрытии крышки 2. На днище ковша уложена решетка с модификатором 9.

Механизм перемещения крышки состо- 40 ит из неподвижной колонны 10.с вращающимся наголовником 11 и подъемноопускной консоли 12, подвижной относительно колонны в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Вертикальное 45 перемещение ее осуществляется от червячного привода t3 и винта 14, поворот в горизонтальной плоскости производится от привода 15, червячное колесо которого насажено на колонну 10.

Перемещение консоли на заданную высоту вверх-вниз" ограничивается конечным выключателем 16- соответствующим воздействием лысок 17 направляющей

18. Поворот на заданный угол "влевовправо" контролируется концевой частью направляющей l8 и конечными выключателями 19.

Несущая часть 20 консоли 12 в месте соединения с крышкой 2 раздвоена и может быть выполнена либо в виде вилообразной охватывающей конструкции (фиг. 2), либо в виде полупортала с двумя разнесенными горизонтальными балками, однако в любом случае она шарнирно соединена пальцами 21 с замкнутой поворотной рамкой 22, которая, в свою очередь, через пальцы

23 и подшипники 24 соединена с крышкой 2. Учитывая, что пальцы 21 и 23 находятся во взаимно-перпендикулярных направлениях, рамка 22 служит шарнирной связью между крышкой 2 и консолью 12 механизма перемещения, обеспечивающей две степени свободы.

Для увеличения производительности целесообразно применение двухпозиционной установки. В этом случае по соответствующему радиусу вращения дополнительно размещается вторая камера. Крышка 2 и механизм перемещения с консолью 12 такой установки остаются общими для обеих камер.

Трех- или четырехсекционная установка наиболее эффективна при работе с ковшами различных типоразмеров. При этом две позиции, как правило, используются для постоянной работы с номинальным типоразмером ковша и одна или две позиции .соответственно для работы с ковшами большей емкости, в которых производится обработка металла периодически.

В данном случае по тому же радиусу вращения и с тем же шагом, что и камера 1,например через 90, размещао ется камера 25, соответствующая большему типоразмеру ковша 26 с траверсой

27 и решеткой с модификатором 28. Крышка 29 своим фланцем герметично прижимается к опорному фланцу камеры 25 через уплотнитель 30 ° На крышке расположены промежуточная емкость 3 1 с проплавляемой пробкой 32 и подшипники

24, которые через пальцы 23 соединены с поворотной рамкой 22, выполненные одинаковыми с аналогичными элементами крышки 2. С вакуумным оборудованием камера 25 соединена через трубопровод 33.

При двух-, трех-, или четырехпозиционном исполнении установки поверхность разъема камер и крышек выполняется на одном и том же уровне в зоне оси цапф ковшей и находится в одной горизонтальной плоскости. Для компен11041 сации разности высот применяемых ковшей в многопоэиционных установках крьнпка 2 изнутри снабжается защитным кожухом 34.

Установки с использованием с безсъемной траверсы также могут иметь одно- и многопозиционные исполнения.

При многопозиционном исполнении в камерах 35 и 36 размещаютея соответственно ковши 37 и 38 с безсъемны- 10 ми (отклоняющимися) траверсами,39 и

40, на опорные пояса 41 и 42 которых устанавливаются крьппки 43 и 44. Укаэанные опорные пояса имеют сквозные каналы 45 и 46, соединяющие рабочие 15 полости образуемых герметичных ем- костей с трубопроводами 4 и 33 ° Ос" тальные элементы устройств аналогич,ны описанным, В качестве поверхности разъема 2О крьппек и камер принята горизонтальная плоскость, проходящая через верхнюю поверхность опорных поясов 41 и

42 ковшей 37 и 38 и не совпадающей с осью цапф, а отдаленная от нее на 2S расстояние, не выходящее за пределы

0,25 Р < . Консоль 12 с крышками 2, 29, 43 или 44 может .занимать промежуточное верхнее положение 47 и рабочее нижнее положение 48 над любой из камер установки.

Установка работает следующим образом.

Независимо от исполнения установки в исходном положении камера, в ко-З торой будет производиться обработка металла, должна быть открыта, крышка камеры соединена с несущей частью

20 консоли 12 через поворотную рамку

22, находится в крайнем верхнем поло-4О жении и повернута на 90 . в какую-либо

9 сторону от рабочей камеры.

При обработке металла на однопозиционной установке ковш 7 с уложенным на днище модификатором 9 посредством 45 съемной траверсы 8 и грузоподъемного крана устанавливается в камеру 1. Затем траверса 8 снимается с цапф ковша

7 и удаляется. Включается привод поворота 15 механизма перемещения, крышка 2 поворачивается на заданный угол и останавливается конечным выключателем 19 над камерой 1. Включением привода 13 консоль 12 с крьппкой 2 перемещается винтом 14 вдоль колонны

10 и опускается до соприкосновения

55 с опорным фланцем камеры 1.

Благодаря свободе перемещения в шарнирно-поворотной рамке 22 крышка

67 6

2 под действием своего веса и принудительного движения от привода 13 выбирает микрозаэоры над опорным фланцем камеры 1 и отключается конечным выключателем 16.

В пространстве, образуемом камерой 1 и крьппкой 2, через трубопровод

4 создается вакуум, в результате чего за счет атмосферного давления крышка 2 герметично прижимается к опорному фланцу камеры 1. Одновременно с началом вакуумирования в промежуточную емкость 5 заливают жидкий металл (например, .чугун). Пробка 6 проплавляется к тому моменту, когда в герметичном пространстве будет достигнут рабочий вакуум. Жидкий металл, подвергаясь струйному вакуумированию, очищается от газовых и посторонних примесей и взаимодействуя с модификатором

9, уложенным на днище ковша, модифицируется. Выделяющиеся при этом газы отсасываются через трубопровод 4.

После окончания обработки металла в камере 1 и соответствующего выравнивания давления в герметичном пространстве с атмосферным консоль 12 с крышкой 2 поднимают в верхнее положение

47 и поворачивают на 90 . Учитывая, 6 что поверхность разъема камеры и крышки находится в зоне оси цапф, ковш 7 удобно захватывать эа цапфы крюками съемной траверсы 8, что обеспечивает, быструю и безопасную транспортировку обработанного жидкого металла на разливочный участок. Этим заканчивается цикл обработки жидкого металла на одно позиционной установке.

При работе на двухпозиционной установке используются две одинаковые камеры. В этом случае на пульте управления (не показан) устанавливается переключатель позиций. Поэтому при работе на 1-ой позиции, т.е. с камерой цикл обработки металла аналогичен

/ описанному.

При переходе к работе на 2-й позиции тем же переключателем пульта управления к вакуумному оборудованию подключается через трубопровод вторая камера. Особенность работы двухпозиционной установки заключается в том, что с целью сокращения потерь времени, еще до подъема -консоли 12 с крышкой

2 и разгерметизации камеры 1 во вторую камеру загружается ковш 7 с модификатором 9. При такой подготовке, уже открывая камеру 1 крышка 2 поднимается вверх в положение 47, поворачи1104167 вается и сразу устанавливается над ка мерой. Теперь одновременно с выгрузкой ковша 7 из камеры 1 вторая камера с ковшом закрывается крышкой 2, которая имеет свободное перемещение в поворот- 5 ной рамке 22 и плотно прилегает к опорному фланцу камеры. После герметизации отверстия промежуточной емкости 5 проплавляемой пробкой 6 в камере создают вакуум и далее цикл по заливке и обработке металла производится так же, как для однопозиционной установки.

При работе на трехпозиционной уста- . новке используются три камеры, причем 15 две из них, как правило, одинаковые и одна — для ковша большей емкости, В данном случае при работе на 1-ой и

2-ой позициях процесс обработки метал,ла аналогичен описанным выше.

При переходе на работу на 3-й позиции, т.е. с ковшами большей емкости

У необходима предварительная подготовка рабочей камеры и механизма перемещения крьш|ки. Для этого консоль 12 25 освобождают от крышки ? путем снятия пальцев 21, соединяющих несущую часть

20 с поворотной рамкой 22, в результате чего крышка 2 с рамкой 22 остается на камере 1. Затем консоль 12 поднимают в верхнее положение 47 о

Э поворачивают на 180 и опускают в положение 48, устанавливая ее таким образом над крышкой 29. В отверстия несущей части опущенной консоли 12 устанавливают ранее снятые пальцы 21

1 соединяющие теперь поворотную рамку

22 с крышкой 29. После этого консоль

12 с крышкой 29, промежуточной емкостью 31 и проплавляемой пробкой 32

40 поднимают в верхнее положение и поворао чивают на 90 . Ha пульте управления переключатель устаналивают на 3-ю позицию, т.е. к вакуумному оборудованию через трубопровод 33 подключа45 ется камера 25, чем и заканчивается подготовка этой камеры к работе.

В дальнейшем загрузка ковша 26 с модификатором 28, заливка жидкого металла, его обработка и транспортиров50 ка осуществляются так как на 1-ой позиции.

Использование одной установки данной конструкции с общим комплектом вакуумного оборудования и средств управления позволяет заменить три уст55 ройства серийного производства (на. пример, для емкостей ковша 0,63, 2 и

5 т) и сократить тем самым эанимаемую производственную площадь со 120 до 45-50 м, т.е. в 2,5 раза и соотг ветственно снизить суммарную материалоемкость с 35,4 до 16 т,т.е. более чем в 2,2 раза. Снижения материалоемкости здесь удалось достигнуть как вследствие функционального объединения рабочих механизмов и средств управления установки, так и за счет уменьшения внутренних диаметров камер до соотношения, не более 1,7:f (по сравнению с 2:.1 для известного).

Снижению материалоемкости способствует также конструктивное исполнение установки с использованием ковшей с безсъемной траверсой (фиг. 3).

Отличительной особенностью этой схемы является существенное уменьшение габаритов камер, так как отношение внутреннего диаметра камер к среднему диаметру ковша (Д } всегда менее 1,7.

Это обеспечивается за счет того, что в камеру устанавливается ковш не весь, а только его нижняя часть до опорного пояса, поскольку ковш имеет вынесенные цапфы с наружной стороны герметичной емкости.

Кроме того, в предлагаемом исполнении поверхность разъема крьш ки камер находится в одной горизонтальной плоскости для всех позиций установки, но не на оси цапф ковшей, как на фиг.1. а отдалена от нее на расстояние, не выходящее за пределы 0,25 lice . Такое соотношение высоты до поверхности разъема объясняется тем, что при больших значениях необосновано возрастает масса ковша, а нижние значения ограничиваются конструктивными параметрами выносных цапф для каждого типоразмера ковша.

Работа установки как однопозиционного, так и многопозиционного исполнения с использованием ковшей с беэсъемной траверсой отличаетея незначительно по сравнению с предьдущим вариантом (фиг. 1).

Переключателем пульта управления выбирается камера, в которой обрабатывается металл. С помощью груэоподъемного крана ковш .37 или 38 с уложенным модификатором 9 или 28 устанавливают на опорный фланец камеры 35 или 36., траверсу 39 или 40 отклоняют в наклонное положение и консоль 12 с крышкой 43 или 44 опускают до соприкосновения с поверхностью опорного пояса 41 или 42. В образующихся г рмгтич9 1 1041 ных емкостях через трубопроводы м или

33 и каналы 45 или 46 создаетсн вакуум, после чего действия по обработке металла осуществляются аналогично описанным. После окончания обработки и открытия крышки траверсы 39 или 40 возвращаются в вертикальное положение и с помощью груэоподъемного крана ковш транспортируется на разливочный участок. !О

Установки данного типа допускают работу не только в вакууме, но также и при избыточном давлении. В таком случае промежуточные емкости 5 и 31 заменяются, например, на бункер для 15 модификатора со средствами его подачи, а через трубопроводы 4 или 33 подается под давлением воздух или инертный газ. При такой технологии обработки металла наиболее предпочти- 20 тельна схема установки, показанная на фиг. 3, обеспечивающая помимо уменьшения материалоемкости также снижение потерь времени за счет наличия безсъемной траверсы и существенное 25 повышение мер безопасности при эксплуатации.

67 10

Таким образом, изобретение обеспечивает заданные параметры технологии обработки металла как в ручном, так и в полуавтоматическом режимах.

Экономическая эффективность от использования предлагаемой установки достигается эа счет сокращения габаритов при групповом обслуживании камер и соответствующего снижения занимаемой производственной площади примерно в 2,5 раза, снижения капитальных затрат на 40-507., уменьшения материалоемкости в 2-2,2 раза и улучшения технико-экономических показателей при эксплуатации, а также за счет сокращения обслуживающего персонала пропорционально количеству типоразмеров применяемых ковшей, повышения мер безопасности и улучшения санитарно-гигиенических условий рабочей зоны цеха. !

Ожидаемый экономический эффект от применения изобретения составит около

350 тыс.руб. при годовой программе

3 тыс. т. высокопрочного чугуна на одном предприятии.

11041 Ü7

Фолнап ШШ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

1 t 04167

ВНИИПИ Заказ 5167/18 Тираж 540

Подписное