Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор слябовой машины непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для подачи сыпучих порошкообразных и гранулированных смесей в кристаллизатор слябовой машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Известно устройство для подачи порошкообразной шлакообразующей смеси, содержащее герметичный бункер с заданным объемом шлакообразующей смеси, дозированная выдача которой осуществляется с помощью питателя, смонтированного внутри бункера и состоящего из приводного электродвигателя и редуктора, тихоходный вал которого посредством муфты связан с хвостовиком вертикального вала, установленного в подшипниковых опорах и несущего на нижнем конце шнек, причем часть винтов шнека находится в бункере, а остальные - в примыкающей к нему смесительной камере, соединенной с транспортирующим пневмоприводом [ОАО «Черметинформация». Бюлл. «Черная металлургия», 2011. - №11. - С. 39].

Недостатком данного устройства является то, что с его помощью можно обеспечить подачу шлакообразующей смеси только в кристаллизаторы для отливки заготовок малого сечения (сортовые и блюмовые МНЛЗ). При этом система подачи предполагает использование двух энергоисточников: электрического и пневматического, что усложняет ее эксплуатацию и обслуживание из-за необходимости специальных устройств осушения транспортирующего газа. Кроме того, при ее функционировании происходит повышенное пылевыделение, а это исключает возможность подачи мелкодисперсных смесей, широко использующихся при непрерывной разливке стали.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому решению, является устройство для подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор слябовой машины непрерывного литья заготовок, включающее стационарно установленный бункер с расходуемой порошкообразной или гранулированной смесью, снабженный в нижней своей части приемной камерой, связанной гибким металлическим трубопроводом с наклонным подающим носком, первый мотор-редуктор для вращения вертикального вала, нижний хвостовик которого установлен соосно в приемной камере и жестко соединен со стальной спиралью, размещенной в гибком металлическом трубопроводе по всей его длине, а наклонный подающий носок закреплен на каретке, имеющей возможность перемещения с помощью установленного на ней второго мотора-редуктора по горизонтально расположенной балке, посредством вертикальной оси, шарнирно закрепленной средней своей частью на конце несущей поворотной консоли и имеющей возможность плоскопараллельного движения в горизонтальной плоскости относительно широкой стенки кристаллизатора [ОАО «Черметинформация». Бюл. «Черная металлургия», 2014. - №3. - С. 90].

Существенные признаки известного устройства, совпадающие с признаками предлагаемого устройства:

1. Бункер с вертикальным валом и приемной камерой.

2. Первый мотор-редуктор для вращения вертикального шнека.

3. Гибкий металлический трубопровод, связанный с наклонным подающим носком.

4. Стальная спираль, размещенная в гибком металлическом трубопроводе.

5. Несущая поворотная консоль.

6. Горизонтально расположенная балка.

7. Подвижная каретка.

8. Второй мотор-редуктор для перемещения каретки.

Недостатком этого устройства является то, что второй мотор-редуктор, перемещающий каретку, закреплен непосредственно на ней, т.е. при ее движении вдоль широкой стенки кристаллизатора находится в зоне интенсивного теплового излучения, а электрический кабель, подающий питание к приводному двигателю, в процессе работы совершает движение в пространстве по сложной траектории, из-за чего подвергается постоянно действующим изгибающим нагрузкам, что существенно снижает надежность устройства и безопасность его эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача повышения надежности и безопасности эксплуатации устройства для подачи порошкообразных или гранулированных шлакообразующих смесей в кристаллизатор слябовой машины непрерывного литья заготовок, в котором, за счет размещения второго мотор-редуктора для перемещения каретки на дальнем конце поворотной консоли относительно кристаллизатора и обеспечения передачи крутящего момента от второго мотора-редуктора к механизму перемещения каретки с помощью вала и конических зубчатых пар, исключены интенсивное тепловое воздествие на электродвигатель со стороны жидкой стали, находящейся в кристаллизаторе, и перемещение питающего кабеля в пространстве, вызывающее его излом.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор слябовой машины непрерывного литья заготовок, содержащем стационарно установленный бункер с расходуемой порошкообразной или гранулированной смесью, выполненный с приемной камерой в его нижней части, связанной гибким металлическим трубопроводом с наклонным подающим носком, первый вертикальный вал, выполненный с возможностью вращения от первого мотора-редуктора, при этом нижний хвостовик первого вертикального вала расположен в приемной камере бункера соосно с ней и жестко соединен со стальной спиралью, размещенной в гибком металлическом трубопроводе по всей его длине, каретку, на которой установлен наклонный подающий носок, выполненную с возможностью перемещения по горизонтально расположенной балке, при этом горизонтально расположенная балка шарнирно закреплена средней своей частью на конце пустотелой несущей поворотной консоли посредством вертикальной оси и выполнена с возможностью плоско-параллельного движения в горизонтальной плоскости относительно широкой стенки кристаллизатора, второй вал с конической шестерней, установленный в подшипниковых опорах в пустотелой несущей поворотной консоли, второй мотор-редуктор, установленный на дальнем от кристаллизатора коде пустотелой несущей поворотной консоли, обеспечивающий перемещение каретки и связанный с хвостовиком второго вала, коническое колесо, выполненное с возможностью вращения относительно вертикальной шарнирной оси, связывающей горизонтально расположенную балку и пустотелую несущую поворотную консоль, и находящееся в зацеплении с конической шестерней второго вала, коническую вал-шестерню, установленную в опорах на горизонтально расположенной балке и находящуюся в зацеплении с коническим колесом, и звездочку, жестко закрепленную на конце конической вал-шестерни и связанную с пластинчатой цепью, концы которой через две обводные звездочки прикреплены к противоположным сторонам каретки.

На фиг. 1 показан вид сбоку устройства для подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор слябовой машины непрерывного литья заготовок.

На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг. 2.

На фиг. 4 показана схема кинематической связи пластинчатой цепи с кареткой.

Предлагаемое устройство содержит стационарно установленный бункер 1 с расходуемой порошкообразной или гранулированной смесью 2, жестко закрепленный на металлической конструкции 3 и выполненный с приемной камерой 4 в его нижней части, связанной гибким металлическим трубопроводом 5 с наклонным подающим носком 6. Внутри бункера 1 в подшипниковых опорах 7 и 8 установлен вертикальный вал 9, нижний хвостовик которого соосно расположен в камере 4 соосно с ней и жестко соединен со стальной спиралью 10, размещенной в гибком металлическом трубопроводе 5 по всей его длине. На бункере 1 сверху установлен первый мотор-редуктор 11, который с помощью муфты 12 связан с вертикальным валом 9. Наклонный подающий носок 6 закреплен на каретке 13, выполненной с возможностью перемещения на роликах 14 по горизонтально расположенной балке 15 в ее С-образных направляющих. Горизонтально распложенная балка 15 с помощью жестко связанного с нею кронштейна 16 и вертикальной оси 17 шарнирно закреплена средней своей частью на конце пустотелой несущей поворотной консоли 18, второй конец которой посредством двух вертикальных пальцев 19 и 20 прикреплен к металлоконструкции 3. К кронштейну 16 жестко прикреплен рычаг 21, с помощью тяги 22 и пальцев 23 и 24 связанный с элементом 25 металлоконструкции 3. Размеры элемента 25, тяги 22, рычага 21 и пустотелой несущей поворотной консоли 18 подобраны таким образом, что они в совокупности образуют параллелограммный механизм, благодаря которому горизонтально расположенная балка 15 имеет возможность плоскопараллельного движения в горизонтальной плоскости относительно широкой стенки кристаллизатора 26, в который из промежуточного ковша 27 через погружной стакан 28 поступает жидкая сталь. Для перемещения каретки 13 по горизонтально расположенной балке 15 служит второй мотор-редуктор 29, смонтированный на дальнем от кристаллизатора 26 конце пустотелой несущей поворотной консоли 18 и связанный с хвостовиком второго вала 30, установленного в подшипниковых опорах 31 и 32 в полости консоли. На другом хвостовике вала 30 жестко закреплена коническая шестерня 33, находящаяся в зацеплении с коническим колесом 34, имеющим возможность вращения относительно вертикальной оси 17, связывающей горизонтально расположенную балку 15 и пустотелую несущую поворотную консоль 18. Коническое колесо 34 находится в зацеплении с конической валом-шестерней 35, установленной в опорах 36 и 37 на горизонтально расположенной балке 15 и несущей на конце жестко закрепленную звездочку 38, связанную с пластинчатой цепью 39, концы которой через две обводные звездочки 40 и 41 прикреплены к противоположным сторонам каретки 13. Для натяжения цепи 39 служат две дополнительные звездочки 42 и 43. На концах горизонтально расположенной балки 15 размещены передвижные концевые выключатели 44, 45 для реверсирования второго мотора-редуктора 29. На металлической конструкции 3 установлен третий мотор-редуктор 46, выходной вал которого посредством кривошипа 47, шатуна 48 и пальца 49 связан с пустотелой несущей поворотной консолью 18.

Устройство работает следующим образом. Перед началом разливки стационарно установленный бункер 1, закрепленный на металлоконструкции 3, заполняют порошкообразной или гранулированной шлакооборазующей смесью 2 и осуществляют настройку положения наклонного подающего носка 6 относительно передней широкой стенки кристаллизатора 26 с таким расчетом, чтобы носок не задевал находящийся в кристаллизаторе погружной стакан 28 промежуточного ковша 27. Указанная настройка выполняется за счет поворота пустотелой несущей консоли 18 на вертикальных пальцах 19 и 20 с помощью третьего мотор-редуктора 46, связанного с нею посредством кривошипа 47, шатуна 48 и пальца 49. Благодаря тому, что элемент 25 металлоконструкции 3, тяга 22, пустотелая несущая поворотная консоль 18 и рычаг 21 образуют параллелограммный механизм, при повороте пустотелой несущей консоли 18 рычаг 21 и жестко связанный с ним кронштейн 16 вместе с горизонтально расположенной балкой 15 совершают плоско-параллельное перемещение в горизонтальной плоскости относительно широкой стенки кристаллизатора 26. Во время этого перемещения вал-шестерня 35 обкатывается по застопоренному коническому колесу 34. Благодаря этому обеспечивается возможность фиксации параллельно широкой стенки кристаллизатора 26 на требуемом удалении от нее горизонтально расположенной балки 15 в зависимости от заданной толщины слябовой заготовки, которую предполагается отливать. Затем концевые выключатели 44 и 45 устанавливают на горизонтально расположенной балке 15 напротив узких стенок кристаллизатора 26.

После запуска ручья машины непрерывного литья заготовок, когда уровень жидкой стали в кристаллизаторе 26 поднимется до установленной отметки, осуществляют пуск первого мотора-редуктора 11, обеспечивающего через муфту 12 вращение установленного в опорах 7 и 8 вертикально вала 9.

Вместе с валом 9 будет вращаться жестко связанная с ним стальная спираль 10. Вращающаяся спираль 10 витками верхней своей части, находящимися в камере 4 бункера 1, осуществляет забор шлакообразующей смеси 2 и по каналу гибкого металлического трубопровода 5 транспортирует ее к наклонному подающему носку 6. В момент начала поступления шлакообразующей смеси из носка 6 на зеркало металла в кристаллизаторе 26 запускают второй мотор-редуктор 29, который начинает вращать вал 30, установленный в опорах 31 и 32 в полости пустотелой несущей поворотной консоли 18. При этом закрепленная на его хвостовике коническая шестерня 33, приводит во вращение относительно вертикальной оси 17 коническое колесо 34, передающее вращение конической валу-шестерне 35, установленной в опорах 36 и 37. Вместе с валом-шестерней 35 вращается жестко закрепленная на ней звездочка 38, которая приводит в движение поджимаемую к ней звездочками 42, 43 пластинчатую цепь 39, обвивающую своими концами звездочки 40 и 41 и связанную с кареткой 13, заставит ее перемещаться на роликах 14 вместе с подающим носком 6 по горизонтально расположенной балке 15 в ее С-образных направляющих вдоль широкой стенки кристаллизатора 26.

Благодаря установленным на концах горизонтально расположенной балки 15 раздвижным концевым выключателям 44 и 45, расстояние между которыми соответствует ширине отливаемой слябовой заготовки, и переключателя, закрепленного на каретке 13 (условно не показан), второй мотор-редуктор 29 реверсируется в момент нахождения каретки в крайних положениях, в результате чего она совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль широкой стенки кристаллизатора 26, обеспечивая подачу в его полость шлакооборазующей смеси в непрерывном режиме с заданным расходом. В случае необходимости быстрой замены вышедшего из строя погружного стакана 28 по ходу серийной разливки, а также после ее завершения устройство переводят из рабочей позиции в положение парковки, для чего останавливают второй мотор-редуктор 29 привода перемещения каретки 13 и запускают третий мотор-редуктор 46, который, воздействуя через кривошип 47 и шатун 48 на пустотелую несущую консоль 18, поворачивает ее на угол 90°. При повороте этой консоли, благодаря наличию параллелограммного механизма, а также возможности обкатывания вала-шестерни 35 по застопоренному колесу 34, горизонтально расположенная балка 15 вместе с кареткой 13 совершает плоскопараллельное перемещение относительно кристаллизатора 26 и освобождает рабочее пространство возле разливочного устройства промежуточного ковша 27.

В связи с тем, что в заявляемом устройстве приводной второй мотор-редуктор 29, установленный стационарно на противоположном от кристаллизатора 26 конце пустотелой несущей поворотной консоли 18, не подвергается интенсивному тепловому воздействию со стороны жидкого металла, а кабель, подводящий к нему электропитание, не совершает движения в пространстве, т.е. не деформируется, повышена надежность предложенной механической системы и упрощены ее облуживание и эксплуатация.

Применение заявляемого устройства для дозированной подачи ШОС в непрерывном режиме с расходом, строго соответствующим скорости вытягивания заготовки из кристаллизатора, позволит снизить на 15-20% расход смеси за счет обеспечения более равномерного ее распределения на поверхности жидкой стали и тем самым улучшить условия формирования корочки и структуры заготовки, т.е. в конечном счете повысить качество выпускаемой продукции.