Установка для внепечной обработки жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСНИХопамий аеснииРЕСПУБЛИН 9 Э (И) 10 2 ления п ковшей, ния вып щения в плос кос соедине нирно-п Украин установ емкость 2. Усю щ а яма камергоризонтша, иливышающем.3. чающ диаметр полнен иаметра ковша рав ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССВПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРп 1 ТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт проблем литья АН ской ССР(56) 1. Лвторское свидетельство СССР 9 344000, кл. С 21 С 7/10, 1969.2. Справочник по чугунному литью. Изд-во Ленинград, 1978, с560. (54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, имеющая герметичную емкость, состоящую из камеры и крьппки, шарнирно подвешенной к консоли механизма перемещения промежуточную емкость и ковш, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения материалоемкости и упрощения уп и обслуживании разнотипных консоль механизма перемещелнена с возможностью перемевертикальной и горизонтальной ях и снабжена несущей частью, ной с крьппкой при помощи шар" воротной рамки, охватывающей енную на крышке промежуточную и имеющей две степени свободы. тановка по и, 1, о т л и ч а 1 с я тем, что поверхности разьеи крышек выполнены в одной альной плоскости на оси ковна расстоянии от нее, не пре 0,25 среднего диаметра ковша. тановка по пп 1 и 2, о т л и-а я с я тем, что внутренний камеры герметичной емкости вые превышающим 1,7 среднего1 1104Изобретение 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, крышку снабженную механизмом перемещения, сред О ства подачи модификатора и механизм перемешивания жидкого металла 1 .Наряду с такими недостатками, не" стабильность 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 периода обработки (до 5-8 мин).Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является уста. ковка 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 при"35 способлено для обработки жидкого металла в вакууме, т.е. подаче металла в ковш после герметизации камеры мешает закрытая крышка и расположенная в ее центре шарнирная подвеска, при 40 крепленная к консоли поворотной колонны, кроме того, имеет ограниченные технологические возможности, поскольку рассчитано на использование ковшей только определенного типоразмера. При 45 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 О 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 ка 167меры и крышки расположена выше верхней кромки ковша, что затрудняет захват ковша крюками съемной траверсы,так как зеркало металла ослепляет иобжигает лицо обслуживающего персонала, в силу чего цапфы ковша в глуби.не камеры становятся невидимыми и захват их производится "на ощупь", чтоухудшает мерыбезопасности,Целью изобретения является сн;жение материалоемкости и упрощение управления при обслуживании раэнотипных ковшей.Поставленная цель достигается тем,что в установке для внепечной обра 1 ботки жидкого металла, включающемгерметичную емкость, состоящую из камеры и крышки, шарнирно подвешеннойк консоли механизма перемещения, промежуточную емкость и ковш, согласноизобретению, консоль механизма перемещения выполнена с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжена несущей частью, соединенной с крышкой при помощишарнирно-поворотной рамки, охватывающей установленную на крышке промежуточную емкость и имеющей дзе степенисвободы.Причем поверхности разъема камери крышек выполнены в одной горизонтальной плоскости на оси ковша или нарасстоянии от нее, не превышающем 0,25среднего диаметра ковша.При этом внутренний диаметр камерыгерметичной 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 крышки 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 крышки с уплотнением выносится из термонапряженной зоны в зону цапф ковша, куда не попадает прямое излучение распла1104167 0 3ва металла, и поэтому достаточно небольшого зазора без футеровки, поскольку вакуум сам является хорошимтеплоизолятором и благодаря группово"му обслуживанию испрльзовать общий5для всех камер один комплект вакуумного оборудования и средств управления, а также расширить технологические возможности производства за счетувеличения номенклатуры литых изделий при сохранении высокой произ-,водительности установки,На фиг. 1 показана установка с использованием ковшей со съемными траверсами, разрез; на фиг. 2 - то же1 15план, на фиг. 3 - вариант установкис использованием ковшей с безсъемнойтраверсой.Установка может быть выполнена одно-, двух-, трех- или четырехпозици 20онной, Количество позиции соответствует количеству камер, в которые устанавливается ковш для внепечной обработки металла,Однопозиционная установка (фиг.1)25включает герметичную емкость, в со-став которой входят камера 1 и крышка 2. Опорные поверхности камеры икрышки выполнены водоохлаждаемымии снабжены уплотняющими элементами 3,С вакуумным оборудованием камера 1соединена посредством трубопровода 4.На крышке 2 расположена промежуточнаяемкость 5 со средствами герметизацииотверстия, выполненными, например, ввиде проплавляемой пробки 6. В камере 1 размещен ковш 7 со съемнойтраверсой 8, удаляемой при закрытиикрышки 2. На днище ковша уложена решетка с модификатором 9.Иеханизм перемещения крышки состоит из неподвижной колонны 10.с вращающимся наголовником 11 и подъемноопускной консоли 12, подвижной относительно колонны в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Вертикальное 45перемещение ее осуществляется от червячного привода 13 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 1 Ь соответствующимвоздействием лысок 17 направляющей18. Поворот на заданный угол "влевовправо" контролируется концевой частью направляющей 18 и конечными выключателями 19. 4Несущая 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 двухпозицион" ной установки. В этом случае по соответствующему радиусу вращения дополнительно размещается вторая камера. Крьпп. ка 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 30На 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 разъемакамер 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 установкахкрьнпка 2 изнутри снабжается защитнымкожухом 34.Установки с использованием с безсъемной траверсы также могут ииетьодно- и многопозиционные исполнения.При многопозиционном исполнении в камерах 35 и 36 размещаютея соответственно ковши 37 и 38 с безсъемными (отклоняющимися) траверсами,39 и40, на опорные пояса 41 и 42 которыхустанавливаются крьппки 43 и 44. Укаэанные опорные пояса имеют сквозныеканалы 45 и 46, соединяющие рабочие 15полости образуемых герметичных ем"костей с трубопроводами 4 и 33Ос"тальные элементы устройств аналогич,ны описанным,В качестве поверхности разъема 20крьппек и камер принята горизонтальная плоскость, проходящая через верхнюю поверхность опорных поясов 41 и42 ковшей 37 и 38 и не совпадающейс осью цапф, а отдаленная от нее на 25расстояние, не выходящее за пределы0,25 Р . Консоль 12 с крышками 2,29, 43 или 44 может, занимать промежуточное верхнее положение 47 и рабочее нижнее положение 48 над любойиз камер установки.Установка работает следующим образом.Независимо от исполнения установки В исходнои положении камера В которой будет производиться обработкаметалла, должна быть открыта, крышка камеры соединена с несущей частью20 консоли 12 через поворотную рамку22, находится в крайнем верхнем поло жении и повернута на 90 в какую-либо9сторону от рабочей камеры.При обработке металла на однопози.ционной установке ковш 7 с уложеннымна днище модификатором 9 посредством 45съемной траверсы 8 и грузоподъемногокрана устанавливается в камеру 1. Затем траверса 8 снимается с цапф ковша7 и удаляется. Включается привод поворота 15 механизма перемещения, крышка 2 поворачивается на заданный уголи останавливается конечным выключа"телем 19 над камерой 1. Включениемпривода 13 консоль 12 с крьппкой 2перемещается винтом 14 вдоль колонны10 и опускается до соприкосновения55с опорным фланцем камеры 1.Благодаря свободе перемещения вшарнирно-поворотной рамке 22 крышка 67 62 под действиеи своего веса и принудительного движения от привода 13 выбирает микрозаэоры над Опорным флан. цем 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 опор" ному 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,6что 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 камеройцикл обработки металла аналогичен/ описанному.При переходе к работе на 2-й позиции теи 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 вторуюкамеру загружается ковш 7 с модификатором 9, При такой подготовке, уже открывая камеру 1 крышка 2 поднимается вверх в положение 47, поворачивается 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 ной рамке 22 и плотно прилегает к опорному фланцу камеры. После герметизации отверстия промежуточной ем" кости 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 металпа аналогичен описанным выше.20При переходе на работу на 3-й позиции, т.е. с ковшами большей емкостиФ необходима предварительная подготовка рабочей камеры и механизма перемещения крьшки. Для этого консоль 12 25 освобождают от крышки 2 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 47оЭ 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 2135Ф соединяющие теперь поворотную рамку 22 с крышкой 29, После этого консоль 12 с крышкой 29, промежуточной емко" стью 31 и проплавляемой пробкой 3240 поднимают в верхнее положение и повораочивают на 90 . На пульте управления переключатель устаналивают на 3-ю позицию, т.е. к вакуумному оборудованию через трубопровод 33 подключа 45 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 транспортиров 50 ка осуществляются так как на 1-ой позиции.Использование одной установки данной конструкции с общим комплектом вакуумного оборудования и средств управления позволяет заменить три уст 55 ройства серийного производства (на, пример, для емкостей ковша 0,63, 2 и 5 т) и сократить тем самым эанимаемую производственную площадь со 120до 45-50 м , т.е. в 2,5 раза и соотгветственно снизить суммарную материалоемкость с 35,4 до 16 т,т.е. болеечем в 2,2 раза. Снижения материалоемкости здесь удалось достигнуть каквследствие функционального объединения рабочих механизмов и средств управления установки, так и за счетуменьшения внутренних диаметров камер до соотношения, не более 1,7:1(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 уменьшениегабаритов камер, так как отношениевнутреннего диаметра камер к среднемудиаметру ковша (Д ) всегда менее 1,7.Это обеспечивается за счет того, чтов камеру устанавливается ковш не.весь,а только его нижняя часть до опорногопояса, поскольку ковш имеет вынесенные цапфы с наружной стороны герметичной емкости,Кроме того, в предлагаемом исполнении поверхность разъема крьшки камер находится в одной горизонтальнойплоскости для всех позиций установки,но не на оси цапф ковшей, как на фиг.1,а отдалена от нее на расстояние, невыходящее за пределы 0,25 Д;. Такоесоотношение высоты до поверхностиразъема объясняется тем, что при больших значениях необосновано возрастаетмасса 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 неэначитель"но 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 грмг тич9 11041 ных емкостях через трубопроводы ц или 33 и каналы 45 или 46 создаетсн вакуум, после чего действия по обработке ме" талла 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. ОУстановки 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 тельна схема установки, показанная на фиг. 3, обеспечивающая помимо умень. шения материалоемкости также сниже" ние потерь времени за счет наличия безсъемной траверсы и существенное 25 повышение мер безопасности при эксплуатации. 67 10Таким 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 материало- емкости 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.