Устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для нагрева и сушки металлургических ковшей. Устройство содержит крышку с горелкой и патрубками для подвода воздуха и отвода газа, соединенную с несущей балкой, и механизм перемещения крышки. Механизм перемещения крышки закреплен на раме и представляет собой несущий поворотный коллектор с установленной на нем несущей балкой, соединенной через поворотный рычаг с приводом механизма перемещения. Привод механизма перемещения воздействует на поворотный рычаг и приводит в движение несущую балку, которая поворачивается вместе с несущим коллектором в подшипниковых опорах. Обеспечивается повышение эффективности нагрева и сушки футеровки ковша и эксплуатационная надежность устройства. 2 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к металлургии и может быть использовано для нагрева и сушки металлургических ковшей, преимущественно разливочных ковшей большой емкости перед их наполнением и разливом металла.

Известно устройство для сушки металлургических ковшей, содержащее поворотную в вертикальной плоскости крышку, патрубок для подвода воздуха и механизм перемещения крышки, который закреплен на неподвижной опоре и соединен с крышкой системой шарнирных рычагов. В крышку вмонтирован коллектор для подвода топлива и воздуха, на нижнем конце которого закреплена горелка. При этом устройство оборудовано обоймой, шарнирно соединенной с крышкой, а коллектор установлен в обойме с возможностью осевого перемещения и соединен системой шарнирных рычагов с неподвижной опорой и крышкой. При использовании устройства для сушки металлургических ковшей поворот крышки из нерабочего вертикального положения в рабочее горизонтальное положение осуществляется с помощью системы шарнирных рычагов, при этом коллектор осуществляет в вертикальной плоскости сложное вращательно-поступательное движение (авт.св. СССР № 1480963, МПК⁴ В22D 41/00).

У заявляемого объекта и аналога совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат крышку с горелкой, патрубок для подвода воздуха и соединенный с крышкой механизм перемещения крышки.

Получению ожидаемого технического результата при использовании аналога препятствуют такие причины. При использовании системы шарнирных рычагов в условиях высоких температур и повышенной запыленности наблюдается повышенный неравномерный износ шарниров, увеличение осевых и боковых люфтов в шарнирах системы, которые обеспечивают накрывание металлургического ковша крышкой при его сушке. Особенно это наблюдается в системе шарнирных рычагов для перемещения тяжелых крышек при сушке ковшей большой емкости. Наличие люфтов в системе шарнирных рычагов не позволяет устанавливать тяжелую крышку без перекосов, а соответственно, не позволяет обеспечить плотное прилегание крышки к ковшу и заданное расположение в нем горелки на конце коллектора, что приводит к неравномерному нагреву футеровки ковша, повышенному расходу топлива и загрязнению атмосферы цеха. Такое устройство характеризуется невысокой эксплуатационной надежностью фиксации тяжелой крышки при обслуживании ковшей большой емкости. Кроме того, из-за наличия мест многоразового перегиба гибкого коллектора для подвода под давлением воздуха к подвижной крышке, снижается эксплуатационная надежность устройства. Неконтролируемые перекосы крышки при сушке различных металлургических ковшей, невозможность обеспечения одинаково плотного прилегания крышки к ковшу и заданного расположения горелки внутри ковша, закрепленной на конце коллектора длиной 3,5 м, приводит к неодинаковому нагреву футеровки этих ковшей. Все это приводит к снижению эффективности нагрева футеровки металлургических ковшей и эксплуатационной надежности устройства в целом.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей, содержащее крышку с горелкой, патрубок для подвода воздуха и патрубок для отвода газа с продуктами сгорания, механизм перемещения крышки, рекуператор для подогрева подаваемого в горелку воздуха. При этом механизм перемещения крышки закреплен на раме и выполнен в виде шарнирного параллелограмма, соединенного с крышкой несущими балками, а рекуператор установлен вертикально параллельно продольный оси металлургического ковша, закреплен на балках верхней торцевой частью и соединен с крышкой посредством футерованного патрубка. Перемещение крышки осуществляется с помощью гидроцилиндров. Перед осуществлением очередного нагрева футеровки ковша крышка с помощью механизма перемещения отводится в правую сторону в крайнее положение, а после установки ковша надвигается на него. Воздух к подвижной крышке подается под давлением по патрубку с гибким участком (авт.св. СССР № 1447565, МПК⁴ В22D 41/00).

У заявляемого объекта и выбранного прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат крышку с горелкой, патрубок для подвода воздуха и патрубок для отвода газа, механизм перемещения крышки, закрепленный на раме и соединенный с крышкой несущей балкой.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. В прототипе механизм перемещения крышки не обеспечивает ее поднимание в вертикальное положение, что усложняет установку и снятие ковша со стенда. Это конструктивное решение рассчитано на большие производственные площади, что не всегда возможно, особенно при реконструкции действующих предприятий в условиях ограниченных свободных площадей. Конструктивные особенности такого устройства не позволяют обслуживать ковши емкостью более 60 т, это обуславливается тем, что для обслуживания ковшей большой емкости необходимо использовать соответствующие крышки увеличенной массы, а при увеличении нагрузки относительно точки фиксации несущих балок крышки, значительно увеличивается крутящий момент, со временем появляется люфт, что приводит к невозможности установки крышки в точное положение относительно ковша, то есть не обеспечивается плотное прилегание крышки при ее надвигании на ковш. При использовании шарнирного параллелограмма в условиях высоких температур и повышенной запыленности наблюдается повышенный неравномерный износ шарниров, увеличение осевых и боковых люфтов в шарнирах механизма, обеспечивающего надвигание крышки на металлургический ковш при его нагреве и сушке. Особенно явно такие недостатки проявляются в шарнирах шарнирного параллелограмма при перемещении тяжелых крышек для нагрева и сушки ковшей большой емкости. Наличие в шарнирах шарнирного параллелограмма люфтов не позволяет надвигать на ковш тяжелую крышку без перекосов, соответственно не достигается плотное прилегание крышки к ковшу и заданное расположение в нем горелки, что приводит к неравномерному нагреву и сушке футеровки ковша, повышению расхода топлива и загрязнению атмосферы цеха. Прототип также характеризуется невысокой эксплуатационной надежностью фиксации тяжелой крышки при обслуживании ковшей большой емкости. Кроме того, наличие мест многоразового перегиба патрубка с гибким участком для подвода воздуха к подвижной крышке также обуславливает снижение эксплуатационной надежности устройства. Неконтролируемые перекосы крышки при нагреве и сушке различных металлургических ковшей, невозможность обеспечения одинаково плотного прилегания крышки к ковшу и заданного расположения горелки внутри ковша вызывает неодинаковый нагрев футеровки этих ковшей. Все это приводит к снижению эффективности нагрева и сушки футеровки металлургических ковшей, а также эксплуатационной надежности устройства в целом.

В основу изобретения поставлена техническая задача создать такое устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей, в котором усовершенствования путем ввода новых элементов и новых связей между ними позволят при использовании изобретения обеспечить технический результат, заключающийся в повышении эффективности нагрева футеровки металлургических ковшей при повышении эксплуатационной надежности устройства.

Заявляемое устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей характеризуется такими существенными признаками, достаточными для достижения ожидаемого технического результата. Устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей содержит крышку с горелкой, патрубок для подвода воздуха и патрубок для отвода газа. Механизм перемещения крышки закреплен на раме и соединен с крышкой несущей балкой. Механизм перемещения крышки выполнен в виде шарнирно установленного на опорах несущего поворотного коллектора, на котором, как на оси, закреплена соединенная с крышкой несущая балка. Несущая балка поворотным рычагом соединена с приводом механизма перемещения. При этом патрубок для подвода воздуха присоединен к поворотному коллектору. В качестве привода для механизма перемещения крышки могут быть использованы гидроцилиндры.

При использовании изобретения обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности нагревания и сушки футеровки металлургических ковшей с одновременным повышением эксплуатационной надежности устройства.

При использовании изобретения обеспечивается также достижение дополнительного технического результата, заключающегося в улучшении экологической обстановки в области нагрева металлургических ковшей.

Между существенными признаками заявляемого устройства для нагрева футеровки металлургических ковшей и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь.

Выполнение механизма перемещения крышки в виде шарнирно установленного на опорах несущего поворотного коллектора, на котором, как на оси, закреплена соединенная с крышкой несущая балка, которая поворотным рычагом соединена с приводом механизма перемещения, позволяет повысить эффективность и надежность работы заявляемого устройства при нагреве и сушке металлургических ковшей (прежде всего большой емкости) во время осуществления вертикального подъема крышки. Это обеспечивается за счет увеличения прочности соединения крышки посредством несущей балки и рычагов с приводом при повороте крышки вместе с поворотным коллектором, как на оси, в опорах, что позволяет повысить надежность и точность установки крышки на ковш и предотвратить загрязнение атмосферы цеха продуктами сгорания. Поворот крышки вместе с поворотным коллектором в опорах, как на оси, обеспечивает ее поднимание в вертикальное положение, что упрощает установку и снятие ковша со стенда.

Такое конструктивное решение рассчитано на небольшие производственные площади, что особенно важно при реконструкции действующих предприятий, где не хватает свободных площадей. Указанные выше конструктивные особенности позволяют обслуживать ковши емкостью более 60 т благодаря тому, что заявляемое изобретение позволяет при увеличении массы крышки и увеличении нагрузки относительно точки фиксации несущей балки на поворотном коллекторе не допустить появление люфтов в опорах, в которых установлен этот коллектор. Крышка опускается гидроцилиндром и занимает точное положение относительно ковша, то есть достигается плотное прилегание крышки при накрывании ею ковша. Использование опор, в которых установлен поворотный коллектор, в условиях высоких температур и повышенной запыленности позволяет предотвратить неравномерный износ этих опор при накрывании металлургического ковша тяжелой крышкой, кроме того устраняется боковой люфт. Отсутствие люфта в механизме перемещения крышки позволяет при перемещении крышки гидроцилиндром из вертикального положения в горизонтальное накрыть ковш тяжелой крышкой без перекосов и, соответственно, обеспечить плотное прилегание крышки к ковшу, а также заданное расположение в нем горелки, что обеспечивает равномерный нагрев футеровки ковша, снижение расхода топлива и загрязнения атмосферы цеха продуктами сгорания. Кроме того, эксплуатационная надежность заявляемого устройства повышается благодаря отсутствию мест многоразового перегиба патрубка с гибким участком для подвода под давлением воздуха к подвижной крышке, так как патрубок для подвода воздуха в крышку заявляемого устройства подсоединен непосредственно к поворотному коллектору и неподвижен относительно крышки при ее повороте. Соединение поворотного коллектора с крышкой патрубком для подвода воздуха повышает надежность последнего за счет его стационарного крепления. Благодаря отсутствию перекосов крышки при нагревании и сушки различных металлургических ковшей, достигается одинаково плотное прилегание крышки к ковшам и заданное расположение горелки внутри ковша, что обеспечивает одинаковый нагрев и сушку футеровки этих ковшей. Кроме того, выполнение несущего элемента в виде поворотного коллектора позволяет повысить эффективность и надежность устройства за счет объединения в этом элементе функций средства надежного крепления и средства подвода воздуха.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

- фиг.1 - устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей (вид сбоку);

- фиг.2 - устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей (вид сверху).

На представленных чертежах позициями обозначены такие элементы:

1 - рама;

2 - подшипниковая опора;

3 - подшипниковая опора;

4 - несущий поворотный коллектор;

5 - несущая балка;

6 - крышка;

7 - поворотный рычаг;

8 - гидроцилиндр;

9 - гидроцилиндр;

10 - патрубок для подвода воздуха;

11 - патрубок для отвода газа;

12 - патрубок для отвода газа;

13 - ступеньки со съемным ограждением.

Устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей содержит раму 1, на которой закреплены подшипниковые опоры 2 и 3. В этих опорах с возможностью поворота вокруг своей оси шарнирно установлен несущий поворотный коллектор 4, на котором, как на оси, закреплена несущая балка 5. При этом несущая балка 5 соединена с крышкой 6, в которую вмонтирована горелка (не показана). Кроме того, несущая балка 5 поворотным рычагом 7 соединена с приводом механизма перемещения крышки 6, который выполнен в виде гидроцилиндров 8 и 9, установленных на раме 1 в своих опорах. К поворотному коллектору 4 присоединен патрубок 10 для подвода воздуха, который соединен с крышкой 6. Крышка 6 оборудована двумя патрубками для отвода газа 11 и 12, вмонтированными в крышку 6 с двух сторон от патрубка 10 для подвода воздуха и подсоединенных к цеховой системе дымоудаления (не показана). Для подвода воздуха по патрубку 10 к крышке 6 поворотный коллектор 4 подсоединен к системе подачи воздуха (не показана). Для улучшения обслуживания крышки 6 и горелки на несущей балке 5 выполнены ступеньки 13 со съемным ограждением.

Устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей работает следующим образом. Перед проведением очередной операции нагрева и сушки ковша (не показан) крышка 6 поднимается в вертикальное положение путем прикладывания момента вращения гидроцилиндрами 8 и 9 через поворотный рычаг 7 к несущей балке 5, на которой закреплена крышка 6. При этом крышка 6 поворачивается, как на оси, вместе с несущим поворотным коллектором 4 в подшипниковых опорах 2 и 3. Ковш литейным краном (не показан) устанавливается точно в заданное под крышкой 6 место. Потом крышка 6 с помощью гидроцилиндров 8 и 9 возвращается вместе с несущим поворотным коллектором 4 и опускается в горизонтальное положение, плотно накрывая ковш. Далее осуществляют подачу воздуха, газа и разжигают горелку. Воздух подают по поворотному коллектору 4 и присоединенному к нему патрубку 10 для подвода воздуха. Нагрев и сушку футеровки ковша осуществляют по заданному режиму. Продукты сгорания по патрубкам для отвода газа 11 и 12 удаляются в цеховую систему дымоудаления. При плотном прилегании крышки 6 к ковшу во внутреннем пространстве ковша происходит равномерное перемешивание воздухом продуктов сгорания, осуществляется равномерное удаление нагретого газа потоками, что, в свою очередь, обеспечивает равномерный нагрев и сушку футеровки ковша. При этом продукты сгорания не проникают из-под крышки в атмосферу цеха. После окончания очередной операции нагрева и сушки ковша цикл повторяется.

Устройство для нагрева футеровки металлургических ковшей, содержащее крышку с горелкой, патрубок для подвода воздуха и патрубок для отвода газа, механизм перемещения крышки, закрепленный на раме и соединенный с крышкой несущей балкой, отличающееся тем, что механизм перемещения крышки выполнен в виде шарнирно установленного на опорах несущего поворотного коллектора, на котором как на оси закреплена несущая балка, соединенная с крышкой и с приводом механизма перемещения поворотным рычагом, при этом патрубок для подвода воздуха присоединен к поворотному коллектору.