устройство для регулирования потока жидкой стали (варианты) и способ регулирования потока жидкой стали

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования потока жидкой стали, содержащее ковш для содержания и транспортирования некоторого количества жидкой стали между удаленным участком и площадкой непрерывной разливки, имеющий разливочное отверстие для передачи упомянутого количества жидкой стали в распределитель, установленный на площадке непрерывной разливки и содержащий ванну жидкой стали, неподвижную верхнюю плиту, окружающую разливочное отверстие, раму с направляющими средствами, установленную под ковшом, средство для защиты струи жидкой стали при ее прохождении из ковша в распределитель, включающее трубу, расположенную в удлинителе разливочного стакана и имеющую нижний конец, погружаемый в ванну жидкой стали в распределителе, и средство для сужения сечения канала для жидкой стали, отличающееся тем, что оно снабжено крышкой, имеющей возможность перемещения по направляющим средствам и закрывания разливочного отверстия, труба для защиты струи выполнена в виде жесткого узла с плитой, узел имеет возможность перемещения по направляющим средствам в сторону разливочного отверстия при удалении крышки из этого положения, при этом устройство снабжено средствами прижима крышки и плиты узла плита-труба к неподвижной верхней плите, а средство для сужения сечения канала для жидкой стали включает трубу для защиты струи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для сужения сечения канала для жидкой стали расположено на нижнем конце трубы для защиты струи, погружаемой в ванну жидкой стали в распределителе.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено манипулятором, выполненным независимым от ковша и расположенным в позиции, связанной с площадкой для непрерывной разливки, причем манипулятор имеет, по меньшей мере, два исполнительных средства, первое из которых предназначено для перемещения узла плита-труба к входному концу направляющих средств или от него, а второе - для ввода крышки и/или плиты узла плита-труба в направляющие средства рамы и проталкивания плиты узла плита-труба к разливочному отверстию и выталкивания крышки или наоборот.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что второе исполнительное средство выполнено в виде вильчатого захвата, образованного двумя пальцами, первый из которых предназначен для проталкивания плиты узла плита-труба и крышки, а второй - для обеспечения поступательного движения крышки и узла плита-труба в сторону неподвижной плиты.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый палец имеет возможность поддерживания узла плита-труба.

6. Устройство по любому из пп.3 - 5, отличающееся тем, что манипулятор и рама снабжены направляющими, имеющими возможность зацепления друг с другом для регулирования положения манипулятора относительно рамы.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что крышка и/или узел плита-труба расположены на опоре, включающей в себя средства прижима.

8. Устройство по любому из пп.1- 7, отличающееся тем, что средство для сужения сечения канала для жидкой стали содержит огнеупорный кирпич, составляющий единое целое с распределителем и обращенный в сторону отверстия трубы для защиты струи, причем устройство снабжено средством для изменения положения ковша относительно распределителя и/или средством для изменения положения распределителя относительно ковша.

9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что труба для защиты струи снабжена удлиняющей втулкой, расположенной коаксиально с трубой с возможностью скольжения по трубе под действием силы трения для обеспечения надежности при случайном уменьшении расстояния между ковшом и распределителем.

10. Устройство по любому из пп.2 - 7, отличающееся тем, что средство для сужения сечения канала для жидкой стали образовано, по меньшей мере, одним подвижным огнеупорным кирпичом, обращенным в сторону, по меньшей мере, одного выпускного отверстия для жидкой стали, расположенного в нижней части трубы для защиты струи.

11. Устройство по любому из пп.2 - 7, 10, отличающееся тем, что в нижней части трубы для защиты струи выполнено несколько отверстий, расположенных через регулярные интервалы, а средство для сужения сечения канала для жидкой стали приводится в действие симметрично для предотвращения возникновения поперечной противодействующей силы на конце трубы.

12. Устройство по пп.2 - 7, отличающееся тем, что труба для защиты струи имеет, по меньшей мере, одно боковое отверстие в ее нижней части и снабжена втулкой, расположенной коаксиально с трубой с возможностью поступательного перемещения по ней и/или поворота вокруг нее для регулирования выходящего потока жидкой стали.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что втулка имеет, по меньшей мере, одно отверстие, позволяющее регулировать выходящий поток жидкой стали, причем нижняя кромка отверстия расположена выше нижней кромки втулки.

14. Устройство по любому из пп.1 - 13, отличающееся тем, что крышка имеет сплошной участок закрывающей зоны и отверстие для доступа снаружи закрывающей зоны, причем отверстие для доступа снабжено стаканом-коллектором для обеспечения доступа к разливочному отверстию ковша без перемещения в сторону трубы для защиты струи.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что отверстие для доступа в крышке расположено между плитой узла плита-труба и закрывающей зоной крышки, когда они зацеплены в направляющих средствах, для уменьшения пути прохождения отверстия для доступа из положения, в котором оно обращено к разливочному отверстию, в положение, в котором труба для защиты струи обращена к разливочному отверстию.

16. Способ регулирования потока жидкой стали между ковшом и распределителем при непрерывной разливке, включающий подачу некоторого количества жидкой стали из ковша, имеющего раму с направляющими средствами и содержащего и транспортирующего упомянутое количество жидкой стали между удаленным участком и площадкой для непрерывной разливки, в распределитель через разливочное отверстие, окруженное неподвижной верхней плитой, отличающийся тем, что в направляющие средства рамы вводят крышку, предназначенную для закрывания разливочного отверстия, и проталкивают ее в направлении неподвижной верхней плиты до прилегания к этой плите, устанавливают ковш на площадку для непрерывной разливки, на этой площадке или вблизи нее вводят в направляющие средства рамы узел плита-труба для защиты струи, перемещают узел в направлении неподвижной верхней плиты, выталкивая крышку, плотно прилегающую к неподвижной верхней плите, и регулируют сечение канала для жидкой стали.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что выходящий поток жидкой стали регулируют путем закрытия до большей или меньшей степени отверстия, расположенного на конце трубы для защиты струи, погружаемом в ванну жидкой стали в распределителе.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что отверстие, расположенное на конце трубы для защиты струи, закрывают до большей или меньшей ступени путем изменения положения ковша относительно распределителя и/или изменения положения распределителя относительно ковша.

19. Способ по любому из пп.16 - 18, отличающийся тем, что после опорожнения ковша или в случае аварии крышку снова перемещают в сторону неподвижной верхней плиты и плотно прижимают к ней, при этом крышкой закрывают разливочное отверстие и освобождают узел плита-труба для защиты струи.

20. Способ по любому из пп.16 - 19, отличающийся тем, что узел плита-труба для защиты струи устанавливают в направляющие средства рамы при помощи манипулятора, независимого от ковша, и размещают в положении, связанном с площадкой для непрерывной разливки, а крышку и/или узел плита-труба перемещают исполнительным средством, соединенным с манипулятором.

21. Способ по любому из пп.16 - 20, отличающийся тем, что регулирование выходящего потока жидкой стали осуществляют независимо от закрывания разливочного отверстия, которое осуществляют посредством крышки, связанной с ковшом.

22. Устройство для регулирования потока жидкой стали, содержащее ковш для содержания и транспортирования некоторого количества жидкой стали между удаленным участком и площадкой непрерывной разливки, имеющий разливочное отверстие для передачи упомянутого количества жидкой стали в распределитель, установленный на площадке непрерывной разливки, трубу с каналом для передачи некоторого количества стали из разливочного отверстия в распределитель, имеющую нижний конец, погружаемый в ванну жидкой стали, средство для сужения сечения канала и средство для закрывания разливочного отверстия, отличающееся тем, что средство для сужения сечения канала расположено на нижнем конце трубы, по меньшей мере, частично погружено в ванну жидкой стали в распределителе с возможностью передачи некоторого количества жидкой стали.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что средство для сужения сечения канала содержит огнеупорный кирпич, составляющий единое целое с распределителем и обращенный в сторону отверстия трубы, при этом ковш выполнен подвижным относительно распределителя.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что средство для сужения сечения канала содержит, по меньшей мере, один подвижный огнеупорный кирпич, обращенный в сторону, по меньшей мере, одного выпускного отверстия для жидкой стали, расположенного в нижней части трубы.

25. Устройство по п.22, отличающееся тем, что труба имеет, по меньшей мере, одно боковое отверстие в ее нижней части и снабжена втулкой, расположенной коаксиально с трубой с возможностью поступательного перемещения по ней и/или поворота вокруг нее для регулирования выходящего потока жидкой стали, при этом между втулкой и трубой установлен функциональный зазор.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования потока жидкой стали между ковшом и распределителем при непрерывной разливке.

Согласно известному техническому решению ковш обычно имеет закрывающую крышку или обтиратор, оснащенный задвижкой, способной принимать по существу две огнеупорные плиты, причем каждая имеет отверстие и одна из плит (верхняя плита) неподвижная. Она соединена с внутренним патрубком, расположенным в разливочном отверстии ковша. Когда отверстие в неподвижной плите и отверстие в подвижной плите смещены, разливочное отверстие полностью закрыто. Когда отверстия в огнеупорных плитах перекрываются до большой или меньшей степени, поток стали сужается, что позволяет регулировать ее выпуск. Пример такого устройства описан в Европейском патенте ЕР 202213.

В начале последовательного цикла разливки ковш пустой. Он оснащен задвижкой, которая закрывается. Затем ковш заполняют сталью и после различных операций обработки он передает ее на площадку непрерывной разливки. Современная практика заключается в размещении полного ковша на колесе, которое делает поворот на полуоборот для установки ковша над распределителем.

Кроме того, существующие требования в отношении качества стали делают необходимой, даже более часто, защиту струи стали от любого контакта с воздухом между ковшом и распределителем для исключения ее окисления. Один способ, применяемый в настоящее время, состоит в удлинении разливочного отверстия ковша за счет трубы из огнеупорного материала для защиты струи. Конец этой трубы погружают в ванну жидкой стали, содержащуюся в распределителе, для образования герметичного канала между ковшом и распределителем. Обычно трубу для защиты струи устанавливают на стакане, известном как стакан для сбора, который составляет единое целое с подвижной плитой крышки, снабженной задвижкой.

Трубу для защиты струи необходимо устанавливать обычно на участке разливки в том случае, когда ковш находится над распределителем при непрерывной разливке. Редко можно оснастить ковш трубой для защиты струи до того, как он будет установлен на участке разливки, поскольку на существующих заводах и в цехах не имеется достаточно соответствующего пространства под ковшом для размещения такой трубы на оборудовании, где ковш должен оставаться или перемещаться до разливки, например печь, тележки для обработки и транспортировки ковша.

Итак, существуют три функции, которые должны выполняться для передачи жидкой стали из ковша в распределитель:

- полное уплотнение разливочного отверстия во время транспортировки ковша и также по причинам безопасности в случае аварии или происшествия во время операций разливки,

- регулирование потока жидкой стали, чтобы можно было поддерживать уровень жидкой стали на требуемой высоте внутри распределителя,

- защита струи жидкой стали от окисления воздухом.

В настоящее время первые две функции выполняются задвижкой ковша, а третья функция выполняется трубой для защиты струи.

Когда ковш пустой, задвижка закрывается, трубу для защиты струи удаляют. Средства привода (домкраты) задвижкой отсоединяют. Ковш доставляют на завод или в мастерскую, где осуществляют проверку на износ футеровки задвижки, которую заменяют при обнаружении износа.

Установка для непрерывной разливки описанного типа имеет определенные недостатки.

Уплотнение между собирающим стаканом задвижки ковша и трубой для защиты струи размещают на месте на площадке разливки при неблагоприятных условиях, таким образом оно не обеспечивает хорошее уплотнение. Упомянутое уплотнение не имеет какой-либо механической прочности. Поэтому необходимо предусмотреть меры для поддержания трубы для защиты струи в контакте со стаканом для сбора. Это обычно достигается при помощи манипулятора, который имеет кольцо, поддерживающее головку трубы для защиты струи, и который размещает ее на стакане для сбора. Однако, когда стакан для сбора перемещается одновременно с плитой, к которой он прикреплен, инерция манипулятора добавляется к инерции трубы и гидродинамическое сопротивление жидкой стали, в которую погружен нижний конец трубы для защиты трубы, создает механическое напряжение на переходе между стаканом для сбора и трубой для защиты струи. Эти напряжения создают проблемы уплотнения и механической прочности в течение периода времени в отношении упомянутого уплотнения.

Огнеупорные плиты задвижки изнашиваются относительно быстро, поскольку они постоянно трутся друг о друга во время разливки в присутствии стали. Следовательно, их необходимо заменять регулярно. Время, необходимое для их замены, изменяется в зависимости от трудности выполняемых операций. Поэтому это приводит к нарушениям в цикле вращения ковша, которые нарушают организацию последовательностей непрерывной разливки. Например, если обнаруживается, что замена огнеупорных плит задвижки занимает слишком много времени, необходимо принять решение для использования запасного ковша. Работа установки требует, чтобы имелись запасные ковши.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату являются устройство для регулирования потока жидкой стали и способ регулирования потока жидкой стали между ковшом и распределителем при непрерывной разливке, известные из патента Германии DE-PS 2919880.

Известное устройство для регулирования потока жидкой стали содержит ковш для содержания и транспортирования некоторого количества жидкой стали между удаленным участком и площадкой непрерывной разливки, имеющий разливочное отверстие для передачи упомянутого количества жидкой стали в распределитель, который установлен на площадке непрерывной разливки и содержит ванну жидкой стали. Кроме того, устройство содержит неподвижную верхнюю плиту, окружающую разливочное отверстие, раму с направляющими средствами, установленную под ковшом, средство для защиты струи жидкой стали при ее прохождении из ковша в распределитель. Распределитель включает трубу, расположенную в удлинителе разливочного стакана и имеющую нижний конец, погружаемый в ванну жидкой стали в распределителе и средство для сужения сечения канала для жидкой стали.

Известный способ регулирования потока жидкой стали между ковшом и распределителем при непрерывной разливке включает подачу некоторого количества жидкой стали из ковша, имеющего раму с направляющими средствами и содержащего и транспортирующего упомянутое количество жидкой стали между удаленным участком и площадкой для непрерывной разливки, в распределитель через разливочное отверстие, окруженное неподвижной верхней плитой.

Вышеописанному устройству и способу, реализуемому в этом устройстве, присущи ранее изложенные недостатки. Поэтому в основу изобретения положена задача создания устройства для регулирования потока жидкой стали и способа регулирования потока жидкой стали между ковшом и распределителем при непрерывной разливке, устраняющих упомянутые недостатки.

Поставленная задача решается тем, что устройство для регулирования потока жидкой стали, содержащее ковш для содержания и транспортирования некоторого количества жидкой стали между удаленным участком и площадкой непрерывной разливки, имеющий разливочное отверстие для передачи упомянутого количества жидкой стали в распределитель, установленный на площадке непрерывной разливки и содержащий ванну жидкой стали, неподвижную верхнюю плиту, окружающую разливочное отверстие, раму с направляющими средствами, установленную под ковшом, средство для защиты струи жидкой стали при ее прохождении из ковша в распределитель, включающее трубу, расположенную в удлинителе разливочного стакана и имеющую нижний конец, погружаемый в ванну жидкой стали в распределителе, и средство для сужения сечения канала для жидкой стали, согласно изобретению, снабжено крышкой, имеющей возможность перемещения по направляющим средствам и закрывания разливочного отверстия, труба для защиты струи выполнена в виде жесткого узла с плитой, узел имеет возможность перемещения по направляющим средствам в сторону разливочного отверстия при удалении крышки из этого положения, при этом устройство снабжено средствами прижима крышки и плиты узла плита-труба к неподвижной верхней плите, а средство для сужения сечения канала для жидкой стали включает трубу для защиты струи.

В результате этих характеристик плиту и трубу для защиты струи выполнили в виде сплошного узла, которые могут быть также в виде одного элемента. Можно также изготовить узел из нескольких частей для получения жесткой конструкции. Таким образом, соединение отсутствует между трубой и стаканом для сбора. Также отсутствует необходимость в опоре трубы для защиты струи посредством манипулятора, поскольку последняя образует с плитой неразъемный узел, удерживаемый в направляющем средстве, соединенном с ковшом.

Следовательно, установку узла из плиты и трубы для защиты струи осуществляют в одной операции.

Проверка футеровки упрощается, поскольку нижнюю плиту демонтируют и ее видно после каждой операции разливки.

Предпочтительно устройство также содержит манипулятор, независимо от ковша, расположенный в позиции, связанной с площадкой для непрерывной разливки, причем манипулятор имеет по меньшей мере два исполнительных средства, например домкраты: первое исполнительное средство позволяет перемещать и/или удалять узел плиты и трубы к входу направляющего средства или от него, а второе исполнительное средство позволяет вводить крышку и/или плиту узла из плиты и трубы для защиты струи в направляющее средство рамы и толкать плиту узла плиты и трубы впереди выпускного отверстия так, чтобы она проталкивала крышку или наоборот.

Предпочтительно второе исполнительное средство выполнено в виде вильчатого захвата, состоящего из двух пальцев: первый палец предназначен для проталкивания узла плиты-трубы и крышки, а второй палец - для создания возвратно-поступательного движения для перемещения крышки и узла плиты-трубы впереди неподвижной плиты. Этот палец способен по существу поддерживать узел плиты-трубы.

В конкретном исполнении манипулятор имеет направляющую, а рама имеет противоположную направляющую, в которой зацепляется направляющая манипулятора для регулирования положения манипулятора относительно рамы. Эта направляющая и противоположная направляющая также позволяют передавать внутри устройства усилия, создаваемые исполнительными средствами, и противодействующие силы, вызываемые ими, причем эти силы аннулируют друг друга.

Для упрощения их перемещения, крышку и/или узел плиты-трубы для защиты струи можно поместить на опору, которая содержит средства герметизирования.

Предпочтительно средства регулирования потока жидкой стали из ковша для непрерывной разливки в распределитель основаны на уменьшении сечения канала для жидкой стали на нижнем конце трубы для защиты струи, погружаемой в ванну жидкой стали в распределителе.

Согласно известным устройствам сужение потока жидкой стали, т.е. участок желоба, где сечение канала уменьшили для регулирования скорости потока, расположено вверх по течению от трубы для зашиты струи. Следовательно, под действием физического явления, известного как трубка Вентури, внутренняя полость трубы для защиты струи находится под уменьшенным давлением в сравнении с атмосферным давлением. Это приводит, в случае незначительного дефекта в уплотнении канала вниз по течению, к всасыванию воздуха, который вызывает ухудшение качества стали.

Согласно признаку настоящего изобретения желоб находится под избыточным давлением по отношению к атмосферному и такое явление как трубка Вентури исключается. Таким образом, упомянутое явление всасывания воздуха устраняется радикальным способом даже в случае, когда желоб не является воздухонепроницаемым. Следовательно, достигается значительное улучшение качества стали. Кроме того, плита узла плиты-трубы является неподвижной и не подвергается износу.

Проверку футеровки можно сократить до простой операции продувки кислородом, т.е. очистки выпускного отверстия посредством кислородного копья. Эту операцию можно автоматизировать, что позволит исключить трудную задачу по проверке футеровки. В результате такого упрощения проверки футеровки время цикла уменьшается и, в частности, он становится более регулярным, тем самым упрощая процесс непрерывной разливки.

Согласно одному варианту исполнения средства для обеспечения сужения сечения канала для жидкой стали содержат огнеупорный кирпич, составляющий единое целое с распределителем и обращенный в сторону отверстия трубы для защиты струи, при этом регулирование потока жидкой стали достигается путем изменения положения ковша относительно положения распределителя и/или изменения положения распределителя относительно ковша.

Согласно варианту исполнения трубу для защиты струи удлинили за счет втулки, расположенной коаксиально с трубой и скользящей в условиях большого трения по трубе для обеспечения безопасности, если расстояние между ковшом для непрерывной разливки и распределителем случайно уменьшилось.

Согласно варианту исполнения средства обеспечения сужения сечения канала для жидкой стали образованы по меньшей мере одним огнеупорным кирпичом, который может перемещаться и обращен в сторону по меньшей мере одного выпускного отверстия для жидкой стали, расположенного на нижней части трубы для защиты струи.

Согласно признаку настоящего изобретения в нижней части трубы для защиты струи образовано несколько отверстий, причем эти отверстия взаимно разнесены через определенные интервалы, а средства для обеспечения сужения сечения канала для жидкой стали приводятся в действие симметрично, чтобы на конец трубы не действовала боковая противодействующая сила.

Согласно признаку настоящего изобретения труба для защиты струи имеет по меньшей мере одно боковое отверстие в ее нижней части и регулирование выходящего потока жидкой стали достигается при помощи втулки, расположенной коаксиально с трубой для защиты струи, причем втулка может перемещаться поступательно по трубе и/или вращаться вокруг трубы.

Согласно признаку настоящего изобретения втулка имеет по меньшей мере одно отверстие, позволяющее регулировать выходящий поток жидкой стали, причем нижняя кромка отверстия выше, чем нижняя кромка втулки.

Согласно признаку настоящего изобретения крышка имеет сплошной участок, известный как покрывающая зона, и отверстие для доступа снаружи покрывающей зоны, причем отверстие для доступа может быть снабжено стаканом для сбора, с тем, чтобы иметь доступ к выпускному отверстию ковша для непрерывной разливки без необходимости удаления трубы для защиты струи.

Согласно признаку настоящего изобретения отверстие для доступа в крышке расположено между плитой узла плиты-трубы для защиты струи и покрывающей зоной крышки, когда последняя и другая плита находятся в зацеплении в направляющем средстве, упомянутое положение отверстия для доступа предназначено для уменьшения расстояния, необходимого для прохождения из положения, в котором отверстие для доступа обращено в сторону выпускного отверстия, в положение, в котором труба для защиты струи обращена в сторону выпускного отверстия.

Согласно признаку настоящего изобретения первый палец может поддерживать узел плиты-трубы.

Поставленная задача решается также тем, что в способе регулирования потока жидкой стали между ковшом и распределителем при непрерывной разливке, включающей подачу некоторого количества жидкой стали из ковша, имеющего раму с направляющими средствами и содержащего и транспортирующего упомянутое количество жидкой стали между удаленным участком и площадкой для непрерывной разливки в распределитель через разливочное отверстие, окруженное неподвижной верхней плитой, согласно изобретению в направляющие средства рамы, вводят крышку, предназначенную для закрывания разливочного отверстия, и проталкивают ее в направлении неподвижной верхней плиты до прилегания к этой плите, устанавливают ковш на площадку для непрерывной разливки, на этой площадке или вблизи нее вводят в направляющие средства рамы узел плита-труба для защиты струи, перемещают узел в направлении неподвижной верхней плиты, выталкивая крышку, плотно прилегающую к неподвижной верхней плите, и регулируют сечение канала для жидкой стали.

Согласно настоящему изобретению узел плиты-трубы для защиты струи размещают в направляющем средстве рамы посредством манипулятора, независимо от ковша, и устанавливают в положение, связанное с участком разливки, крышку и/или узел плиты-трубы для защиты струи смещают исполнительным средством, соединенным с манипулятором.

Согласно настоящему изобретению выходящий поток жидкой стали регулируют независимо от функции закрывания выпускного отверстия крышкой, соединенной с ковшом.

Выходящий поток жидкой стали регулируют путем уплотнения до большой или меньшей степени отверстия, расположенного на конце трубки для защиты струи, погруженной в ванну жидкой стали, содержащейся в распределителе.

Уплотнение отверстия на конце трубы для защиты струи достигается в меньшей или большей степени путем изменения положения ковша относительно положения распределителя и/или изменения положения распределителя относительно положения ковша.

Поставленная задача решается альтернативным выполнением устройства для регулирования потока жидкой стали, содержащем ковш для содержания и транспортирования некоторого количества жидкой стали между удаленным участком и площадкой непрерывной разливки, имеющий разливочное отверстие для передачи упомянутого количества жидкой стали в распределитель, установленный на площадке непрерывной разливки, трубу с каналом для передачи некоторого количества стали из разливочного отверстия в распределитель, имеющую нижний конец, погружаемый в ванну жидкой стали, средство для сужения сечения канала и средство для закрывания разливочного отверстия, в котором согласно изобретению средство для сужения сечения канала расположено на нижнем конце трубы, по меньшей мере, частично погружено в ванну жидкой стали в распределителе с возможностью передачи некоторого количества жидкой стали.

Желательно, чтобы средство для сужения сечения канала содержало огнеупорный кирпич, составляющий единое целое с распределителем и обращенный в сторону отверстия трубы, при этом ковш был бы выполнен подвижным относительно распределителя.

В альтернативном выполнении средства для сужения сечения канала последнее содержит, по меньшей мере, один подвижный огнеупорный кирпич, обращенный в сторону, по меньшей мере, одного выпускного отверстия для жидкой стали, расположенного в нижней части трубы.

Нужно, чтобы труба имела, по меньшей мере, одно боковое отверстие в ее нижней части и была снабжена втулкой, расположенной коаксиально с трубой с возможностью поступательного перемещения по ней и/или вращения вокруг нее для регулирования выходящего потока жидкой стали, при этом между втулкой и трубой был установлен функциональный зазор.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть понятны из следующего описания не ограничивающих вариантов исполнения и приложенных чертежей, на которых:

фиг. 1 - упрощенный общий вид устройства для регулирования потока жидкой стали в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2-4 показывают различные стадии способа регулирования потока жидкой стали в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 представляет более подробный вид в разрезе в увеличенном масштабе устройства для регулирования потока стали, показанного на фиг. 1-4;

фиг. 5a - вид в разрезе устройства, показанного на фиг. 5;

фиг. 6 - вид в плане устройства, показанного на Фиг. 5, манипулятор удален с рамы;

фиг. 7 - вид, подобный фиг. 6, но манипулятор соединен с рамой;

фиг. 8 - вид, подобный фиг. 6 и 7, показывающий смещенные крышку и узел плиты/трубы для защиты струи;

фиг. 9-14 показывают варианты средства регулирования выходящего потока стали.

Фиг. 1 представляет общий вид устройства для регулирования потока жидкой стали между ковшом 1 и распределителем 8. Ковш 1 имеет металлический кожух 1a, покрытый слоем футеровки 1b. Он может содержать некоторое количество жидкой стали 5. Внутренний стакан 7 пересекает слой футеровки 1b. Стакан 7 образует отверстие 2 для разливки, позволяющее жидкой стали проходить. Отверстие для разливки окружено неподвижной огнеупорной плитой 30, нижняя поверхность которой определяет плоскую поверхность скольжения. Внутренний стакан 7 и неподвижная плита 30 могут быть выполнены неразъемными, т.е. формованными в одной операции. Их можно также изготовить отдельно и затем собрать в виде одного металлического листа.

Согласно настоящему изобретению устройство для регулирования потока стали включает в себя узел плиты-трубы для защиты струи 4, 34 для защиты жидкой стали от атмосферного кислорода во время ее передачи из ковша 1 в распределитель 8. Труба 4 для защиты струи расположена в удлинителе отверстия 2 для разливки. Она имеет нижний конец 4a для погружения в ванну жидкой стали 6, содержащуюся в распределителе 8.

Плита 34 может скользить по неподвижной плите 30 и вводиться в направляющие средства, которые не показаны на фиг. 1, но которые будут описаны. Ее можно также нанести на неподвижную плиту 30 для образования непроницаемого соединения между этими двумя плитами средствами герметизации, которые не показаны на фиг. 1, но которые будут описаны.

Трубу 4 для защиты струи и плиту 34 можно выполнить в виде узла моноблока (формован в одной операции) или их можно выполнить в виде двух собранных частей. Однако в обоих случаях они образуют жесткий и недоформированный узел. Соединение между трубой 4 и плитой 34 способно передавать высокое механическое усилие. Именно по этой причине отсутствует необходимость, в соответствии с настоящим изобретением, в поддержании трубы для защиты струи манипулятором. Таким образом, соединение между трубой и плитой имеет соответствующую механическую прочность для гарантии, чтобы усилия, сообщающиеся плите 34, передавались непосредственно трубе 4 для защиты струи.

Фиг. 1 показывает также крышку 3, которая имеет сплошной участок, известный как покрывающая зона 32a. Покрывающая зона 32, когда она расположена так, что обращена в сторону отверстия 2 для разливки, позволяет непроницаемо уплотнять ковш 1. Крышку 3 применяют, когда ковш передает сталь с одного участка на другой.

Крышка 3 также имеет отверстие 36 для доступа, удлиненное стаканом в конструкции, показанной на фиг. 1. Функция этого отверстия 36 для доступа будет описана в связи с фиг. 2-4.

Следует отметить, что крышка 3 не составляет часть средства защиты струи жидкой стали от воздуха. Это представляет отличие в сравнении с известными устройствами, применяющими шибер с двумя, редко тремя, плитами. Итак, в таких устройствах плиты шибера расположены на пути стали и можно сказать, что они "видят" сталь. Эти плиты трутся друг о друга во время регулирования разливки и, следовательно, подвергаются износу. Однако согласно настоящему изобретению крышку 3 размещают так, что она обращена в сторону отверстия 2 для разливки в момент закрывания ковша и затем ее перемещают из этого положения, когда устанавливают на место узел плиты-трубы для защиты струи. Следовательно, она не подвергается постоянному износу.

Фиг. 2-4 показывают последовательные стадии способа регулирования потока жидкой стали в соответствии с настоящим изобретением для устройства, подобного показанному на фиг. 1. Сначала ковш закрывают путем ввода крышки 3 в направляющие средства, соединенные с ковшом, на участке, удаленном от площадки непрерывной разливки, например электрическая печь или конвертер. Ковш заполняют сталью и затем транспортируют на площадку непрерывной разливки. Как показано на фиг. 2, его устанавливают над распределителем 8. Из-за недостаточного пространства между ковшом и распределителем узел плиты-трубы для защиты струи 4, 34 устанавливают горизонтально. Затем трубу постепенно выпрямляют для расположения плиты 34 в направляющих средствах, связанных с ковшом 1, при этом нижний конец 4a трубы 4 погружают в ванну жидкого металла 6 в распределителе 8. Затем плиту 34 устанавливают таким образом, чтобы она была обращена в сторону отверстия 2 для разливки, для удаления крышки 3 (позиция, показанная на фиг. 3).

Если операция открывания проведена правильно, разливка продолжается из положения, показанного на фиг. 3. Однако если сталь затвердевает в отверстии 2 для разливки, как это иногда случается, то необходимо возвратиться к позиции, показанной на фиг. 4. В этом положении отверстие 36 для доступа позволяет вводить кислородное копье в разливочное отверстие 2 для его разблокирования. Когда жидкая сталь начинает течь, копье удаляют и плиту 34 снова проталкивают в положение, показанное на фиг. 3, без перемещения в сторону трубы для защиты струи. Предпочтительно отверстие для доступа 36 расположено на стороне плиты 3, контактирующей с плитой 34. Другими словами, отверстие для доступа расположено между сплошным закрывающим участком 32a крышки 3 и плитой 34. Таким образом, путь между отверстием для доступа 36 и трубой 4 является по возможности коротким. Эта конструкция исключает затвердевание жидкого металла в разливочном отверстии во время открывания. Время, необходимое для прохождения из одного положения в другое, очень короткое, т. е. примерно 1-2 с. Известно, что забивание разливочного отверстия происходит в основном в начале разливки, когда желоб еще холодный. Известные устройства требуют примерно 10 с от времени разблокирования отверстия для установки разливочной трубы. Это чрезмерное время приводит к затвердеванию металла в разливочном отверстии. Для исключения этого явления в известных устройствах необходимо позволить значительному количеству стали течь в форме свободной струи для нагрева разливочного отверстия 2. Жидкий металл, выпускаемый во время этого периода, находится в контакте с воздухом и загрязняет металл, содержащийся в распределителе, что приводит к снижению качества значительной части разливаемой стали. Расположение отверстия для доступа 36 в непосредственной близости от разливочного отверстия 2 исключает это за счет сокращения времени прохождения между двумя положениями до примерно 1-2 с. Это время достаточно короткое для исключения затвердевания металла в желобе. Следовательно, отсутствует необходимость в нагреве желоба в течение 1-2 мин за счет прохождения струи стали, как это требовалось в известных технических решениях. Поэтому жидкий металл, содержащийся в распределителе, не загрязняется и, следовательно, его качество не ухудшается. Соединение в точке контакта 35 между подвижной плитой 3 и плитой 34 трубы для защиты струи преимущественно образовано так, чтобы зазор отсутствовал для обеспечения полного уплотнения между двумя плитами при замене одной на другую.

Фиг. 5 представляет более подробный вид в увеличенном масштабе устройства для регулирования потока жидкой стали, показанного на фиг. 1-4. Под плитой основания 17, выполненной за одно целое с ковшом 1, прикреплена рама 15. Рама 15 имеет направляющие средства, образованные, например, направляющими или рельсами, которые позволяют принимать как крышку 3, так и плиту 4 узла плиты-трубы для защиты струи. Крышка 3 расположена в опоре 27, включающей в себя средства герметизации (не показаны на фиг. 5), которые позволяют ей плотно прилегать к неподвижной плите 30. Подобным образом плита 34 установлена на опоре 29, имеющей средства герметизации (не показаны на фиг. 5), которые размещают верхнюю поверхность плиты 34 на нижнюю поверхность неподвижной плиты 30, образуя непроницаемое соединение между этими двумя плитами. Фиг. 5 также показывает в поперечном разрезе пальцы 40 манипулятора, который будет описан в связи с рассмотрением фиг. 6-8.

Один из пальцев 40 (справа на фиг. 5) имеет отверстие для приема шпинделя 42, выполненного за одно целое с опорой 29 узла плиты-трубы для защиты струи. Таким образом, шпиндель 42 позволяет присоединять узел плиты-трубы для защиты струи к пальцу манипулятора. Также шпиндель 42 позволяет удалять опору 29 с рамы.

Фиг. 5a представляет вид в поперечном разрезе устройства. Рама 15 имеет направляющие 15a, по которым скользит опора 29 трубы и плиты 34. Пружины 30 нажимают на башмаки 51, расположенные на направляющих 15a. Действие пружин 50 толкает плиту 34 вверх против неподвижной плиты 30. Входной конец направляющих рельсов 15a наклонен таким образом, что пружины 50 становятся ненатянутыми, когда на входе рельсов присутствует опора 29. Пружины постепенно сжимаются, когда узел плиты-трубы проталкивается в сторону неподвижной плиты 30. Таким образом, давление на плиту 34 постепенно увеличивается. Достигаемое давление достаточно для обеспечения уплотнения, когда плита 34 или плита 3 достигает положения, в котором она будет обращена в сторону разливочного отверстия 2.

Фиг. 6 представляет вид в плане устройства в соответствии с настоящим изобретением. Манипулятор, обозначенный в позиции 44, имеет корпус 46 домкрата, который перемещается на тяге 48 домкрата, оба конца которой прикреплены к манипулятору 44. Домкрат образует второе исполнительное средство. Корпус 46 домкрата поддерживает два пальца 40, которые были описаны. Эти пальцы действуют подобно вильчатым захватам для проталкивания плит 3 и 34 в одном или другом направлении. Опора 29, показанная в плане на фиг. 6, шарнирно соединена вокруг шпинделя 42, таким образом труба может быть установлена в горизонтальном положении во время ее ввода между ковшом и распределителем, как было описано. Опора 29 имеет пружины 50, которые образуют средства герметизации плиты 34.

На фиг. 6 манипулятор 44 показан в положении на расстоянии от ковша 1. Он может перемещаться в сторону ковша посредством первого исполнительного средства, например домкратов, которые не показаны. Направляющая 52, выполненная за одно целое с манипулятором 44, взаимодействует с противоположной направляющей 54, выполненной за одно целое с рамой 15. Эти две направляющие позволяют регулировать автоматически положение манипулятора относительно ковша. Когда манипулятор перемещается вперед, направляющая 52 вставляется в противоположную направляющую 54, которая обеспечивает центрирование манипулятора.

Фиг. 7 показывает манипулятор 44 в положении, соединенном с рамой 15. В этом положении противоположная направляющая 54 полностью входит внутрь направляющей 52 манипулятора, а опора 29 располагается рядом с опорой 27 крышки 3. Подобно опоре 29 опора 27 имеет пружины 50, образующие средство герметизации крышки 3. Направляющая 52 и противоположная направляющая 54 позволяют аннулировать противодействующие силы домкрата 46, таким образом усилие не передается ковшу 1.

Затем приводится домкрат для проталкивания опоры 29 к опоре 27 и перемещает их одновременно в положение, показанное на фиг. 8. Как показано на фиг. 8, труба для защиты струи обращена в сторону разливочного отверстия 2, тогда как крышка удалена из этого положения. Однако она продолжает удерживаться направляющими рельсами рамы. Как и из этого положения ее можно легко возвратить в положение, показанное на фиг. 7, путем привода домкрата 46 в противоположном направлении. Ее можно также переместить в положение, показанное на фиг. 4, где отверстие для доступа в крышке 3 обращено в сторону разливочного отверстия 2 для очистки последнего кислородным копьем.

Описанное устройство позволяет регулировать поток жидкой стали благодаря скольжению плиты по направляющим средствам при помощи манипулятора. Однако при таком решении сужение сечения канала находится в верхней части трубы для защиты струи, что приводит, как было указано, к явлению "трубки Вентури". Это происходит потому, что в соответствии с вариантом исполнения регулирование потока жидкой стали происходит на нижнем конце трубы для защиты струи.

Как показано на фиг. 1 и 9, огнеупорный кирпич 10 расположен на днище распределителя. Труба 4 имеет отверстие с достаточным поперечным сечением для обеспечения максимальной скорости потока, необходимой для жидкого металла.

Для регулирования выходящего из ковша 1 потока жидкого металла в распределитель 8 просто необходимо изменить сечение канала для текучей среды на нижнем конце трубы 4 для разливки. Этого можно достичь при помощи различных соответствующих средств. В частности, в устройстве, показанном на фиг. 1, можно опустить ковш так, чтобы переместить вместе нижний конец трубы 4 и огнеупорный кирпич 10. Тот же результат может быть достигнут, если оставить ковш неподвижным, а распределитель перемещать к нему. Можно также изменять положение двух контейнеров.

Помимо его очень значительной простоты это устройство имеет основное преимущество в том, что исключается известное явление как "трубка Вентури", которое приводит к засасыванию воздуха внутрь трубы для разливки. Таким образом, как было установлено, небольшое поперечное сечение канала для жидкости расположено между нижним концом трубы 4 и огнеупорным кирпичом 10. Трубу для защиты струи поддерживают под давлением выше атмосферного на всем протяжении разливки, причем неважно, до какой степени происходит дросселирование струи. Возможная утечка в трубе или в переходе между трубой и ковшом не будет приводить к засасыванию воздуха, тем самым гарантируя качество производимого металла.

Тот факт, что функция надежного закрывания обеспечивается крышкой 3 независимо от функции регулирования, то это имеет преимущество, поскольку можно оставлять постоянно определенный зазор между нижним концом 4a трубы для разливки 4 и огнеупорным кирпичом 10. Поэтому снижается риск разрушения трубы 4 при случайном контакте с огнеупорным кирпичом 10.

Поток регулируют путем регулирования расстояния между ковшом и распределителем 8. Следует отметить, что в начале разливки расстояние между ковшом и распределителем обычно превышает предельное значение, допускающее регулирование. Поэтому в определенный период времени существует максимальная скорость потока. Однако это не является недостатком, поскольку в это время необходимо заполнять распределитель по возможности быстро. После этого у оператора будет несколько минут для уменьшения расстояния между ковшом и распределителем до тех пор, пока не будет достигнуто значение дросселирования.

Хотя расстояние между ковшом и распределителем нельзя быстро регулировать, т.е. за короткое время реакции, ввиду значительной массы каждого из двух контейнеров, однако регулирование, достигаемое посредством способа и устройства в соответствии с настоящим изобретением, является соответствующим, особенно когда распределитель имеет большую свободную поверхность, таким образом уровень жидкого металла, который он содержит, изменяется медленно.

В варианте конструкции, показанном на фиг. 9, труба 4 снабжена, на ее нижнем конце, уплотнительным кольцом или манжеткой 14, плотно прилегающей к нижнему концу трубы. В случае аварии, когда расстояние между ковшом 1 и распределителем 8 очень уменьшилось, манжетка 14 или уплотнительное кольцо будет с силой скользить по трубе. Это исключит поломку трубы 4, которая может произойти, если ее конец будет ударяться об огнеупорный кирпич. Поэтому уплотнительное кольцо 14 является элементом надежности.

В варианте, показанном на фиг. 10, регулирование расстояния между ковшом 1 и распределителем 8 не влечет за собой какую-либо закупорку нижнего отверстия в трубе 4. Вместо этого такое происходит при движении огнеупорного кирпича 16 относительно отверстия в разливочной трубе 4 с использованием независимого наружного средства, не показанного на фиг. 10. Эта конструкция имеет преимущество в том, что исключается необходимость в перемещении тяжелых грузов, например ковша или распределителя. Она также обеспечивает независимое расположение быстро заменяемых контейнеров во время разливки. Всегда можно заменять огнеупорный кирпич, в то время как допускается максимальный поток в трубе 4, или закрывать разливочное отверстие 2, если максимальный поток временно запрещается, с использованием полностью независимого закрывающего устройства 3, как было объяснено, во время всего или части времени замены огнеупорного кирпича 16.

Согласно варианту, показанному на фиг. 11, по меньшей мере один огнеупорный кирпич 20 размещают так, чтобы он был обращен в сторону бокового отверстия 18. Конструкция, показанная на фиг. 11, имеет два симметричных отверстия 18 и два огнеупорных кирпича 20. Кирпич или кирпичи 20 могут перемещаться в отверстия 18 или из них для ограничения поперечного сечения канала для жидкости. Кирпичи 20 приводятся в действие посредством независимого наружного механизма, который не показан на чертеже.

В особом случае, когда труба 4 имеет только одно отверстие, например отверстие 18, или несколько отверстий на одной стороне трубы, кирпич или кирпичи 20 могут быть неподвижными, и расстояние между отверстием или отверстиями 18 и кирпичом или кирпичами 20 можно регулировать посредством поперечного перемещения ковша 1.

Конструкция, показанная на фиг. 11, в которой отверстия расположены симметрично относительно продольной оси трубы для защиты струи, приводит к взаимной компенсации эффекта поперечных противодействующих сил, создаваемых при выпуске жидкого металла. Следовательно, труба для защиты струи не подвергается изгибающему моменту. Движение кирпича или кирпичей 20 относительно отверстия или отверстий 18 может быть вращательное, линейное или любой другой вид движения при условии, что оно позволит уменьшить сечение канала для жидкости и, следовательно, регулировать скорость потока жидкого металла.

В варианте, показанном на фиг. 12, труба 4 имеет по меньшей мере одно боковое выпускное отверстие 18. Втулка 22 расположена концентрично вокруг трубы 4 и может перемещаться продольно под действием средств смещения, которые не показаны на чертеже. Втулка 22 уплотняет до большой или меньшей степени выпускное отверстие или отверстия 18 трубы 4. Идентично описанному в связи с фиг. 4 предпочтительно, чтобы выпускные отверстия 18 были симметрично расположены по периферии трубы 4, чтобы компенсировать противодействующие силы, действующие на нижний конец трубы.

Следует отметить, что когда втулка 22 для регулирования скорости потока не предназначена для полного закрытия отверстий 18, ввиду того факта, что закрытие обеспечивается отдельными средствами, то может быть рабочий зазор между втулкой 22 и трубой 4. Этот зазор значительно упрощает конструкцию и делает работу безопасной за счет исключения риска блокирования втулки на трубе.

В варианте, показанном на фиг. 13, защитная труба 4 имеет на ее нижнем конце одно или более боковых отверстий 18 как и в конструкциях, показанных на фиг. 4 и 5. Огнеупорная втулка 24 насажена на нижний конец трубы для защиты струи 4. Втулка 24 имеет одно или более отверстий 19. Она вращается относительно трубы 4, таким образом ее отверстие или отверстия 19 могут перемещаться относительно отверстия или отверстий 18 трубы 4 для защиты струи. Следовательно, поперечные сечения этих отверстий для прохода перекрываются до большой или меньшей степени, обеспечивая соответствующее регулирование. Идентичный результат может быть достигнут за счет перемещения втулки 24 вдоль трубы 4.

Для этого варианта и предшествующих вариантов можно предусмотреть зазор между втулкой 24 и трубой 4 для защиты струи, который также упростит выполнение этого варианта.

Фиг. 13 показывает деталь конструкции преимущественного варианта втулки 24. Таким образом, как было показано, манжетка не точно отрегулирована в соответствии с наружным диаметром трубы 4 и между двумя деталями остается зазор. Следовательно, когда отверстие 18 уплотняется сверху (фиг. 13), жидкий металл стремится проходить между втулкой 24 и наружным диаметром трубы 4 и проникает на поверхность ванны жидкого металла. Для исключения этого явления отверстие или отверстия 18 уплотняют снизу. Для этой цели втулка 24 имеет отверстия 19, например, в таком же количестве, как и отверстия 18. Уплотнение осуществляется от нижней кромки отверстий после уплотнительного кольца вверх. Таким образом, наибольшая часть струи направляется вверх (стрелки 23). Эта струя ослабляется ванной жидкого металла. Другая часть выходящего потока проходит в промежуток между трубой 4 и втулкой 24 (стрелки 21), однако это не является недостатком, поскольку выходящий поток направляется в сторону днища распределителя. Уплотнение может также достигаться за счет вращательного движения втулки 24, при этом ее отверстие или отверстия слегка смещаются вверх относительно отверстий 18 трубы.