Результат интеллектуальной деятельности: Установка для загрузки шихты в металлургическую печь

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к дозированной загрузке шихтовых материалов в ванные плавильные печи для плавки цветных металлов, преимущественно алюминиевых ломов.

Известен аналог - система загрузки печи для обработки алюминия (источник информации патент США №5032173, МКИ 5 F27В 1/20, С22В 7 /00) содержащая, как и в заявленной установке для загрузки шихты в металлургическую печь (далее установка для загрузки шихты), платформу и загрузочный узел, снабженный выталкивателем, которой сталкивает металл в печь. В заявленном устройстве платформа имеет 4 колеса, снабжена приводом перемещения платформы по рельсам, а роль выталкивателя выполняет устройство для сталкивания шихты в печь, состоящее из пневмоцилиндра, приваренного к трем обоймам - стойкам, которые крепятся к платформе, штока пневмоцилиндра, с закрепленной на его конце плитой, кронштейна, поддерживающего и направляющего шток.

Недостатки заключаются в том, что:

- в системе загрузки печи для переплава алюминиевых ломов нет устройства для взвешивания шихты;

- система громоздкая и сложная в обслуживании и управлении.

Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.

Известен аналог - установка для загрузки шихты (источник информации В.И. Врублевский и др. Дозирование литейных материалов. Киев: Наукова думка, 1973, стр. 37-38), содержащая, как и заявленном устройстве, ленточный конвейер, состоящий из прорезиненной ленты, огибающей приводной и натяжной барабаны, бункер.

Недостатки заключаются в том, что:

- в установке для загрузки шихты нет устройства для взвешивания шихты;

- низкая эксплуатационная надежность питателя.

Ввиду указанных выше недостатков установка для загрузки шихты не может обеспечить решение технической задачи.

Ближайшим аналогом (прототипом) является установка для загрузки шихты в металлургическую печь (источник информации патент РФ №2231724) содержащая раму, на которой установлена подставка под бункер, механизм подачи шихты в печь. В заявленном устройстве имеется две рамы (каждая рама имеет обойму, к которой приварены четыре бункера, причем обойма опирается на шесть опор, закрепленных фундаментными болтами в бетонном полу шихтового двора). Так же, как и в заявленной установке для загрузки шихты имеется механизм (устройство) подачи шихты в печь.

Недостатки заключаются в том, что:

- в установке для загрузки шихты нет устройства для взвешивания шихты;

- транспортерная лента и привод изменения направления движения транспортерной ленты работают в зоне высоких температур (вырывающихся газов из печи), поэтому срок службы их, я полагаю, будет небольшим. Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.

Задачей изобретения является создание надежной, с высокой степенью механизации конструкции установки для загрузки шихты в металлургическую печь, имеющей: передвижную платформу, перемещающуюся по рельсам с закрепленной на ней технологической тарой, привод перемещения по рельсам передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой и устройством для сталкивания шихты в печь, устройством для взвешивания шихты. Также в конструкции должно быть предусмотрено устройство загрузки шихты в технологическую тару, а также устройство для загрузки шихты в расходуемые бункера.

Технический результат - разработанная установка для загрузки шихты в металлургическую печь является надежной, с высокой степенью механизации конструкцией, имеющей: передвижную платформу, перемещающуюся по рельсам с закрепленной на ней технологической тарой, привод перемещения по рельсам передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой и устройство для сталкивания шихты в печь, устройство для взвешивания шихты, кроме того, имеется устройство для загрузки шихты в технологическую тару, а также устройство для загрузки шихты в расходуемые бункера.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в установку для загрузки шихты, содержащую раму, на которой установлен бункер с шихтовыми материалами, механизм подачи шихты в печь, согласно предлагаемому изобретению введено устройство для взвешивания шихты. Устройство для взвешивания шихты состоит: из подставки под весы, которая фиксируется восемью упорами, закрепленными на стальной верхней плите передвижной платформы, установленных на подставке тензометрических весов, выносного цифрового табло, размещенного сбоку на стальной верхней плите передвижной платформы. Устройство для взвешивания шихты позволяет оперативно контролировать по выносному цифровому табло вес компонентов загружаемой шихты (например, моторный лом, бытовой лом, кремний и т.д. при переплавке алюминиевых ломов). Тензометрические весы имеют предел измерения от 0 до 3 тонн и позволяют взвешивать любую шихту весом до 3 тонн.

Кроме того, в состав установки для загрузки шихты вводится передвижная платформа, перемещающаяся по рельсам с закрепленной на ней технологической тарой, при этом передвижная платформа состоит из стальной верхней и стальной нижней плиты, между которыми находятся швеллеры, передвижная платформа имеет две оси, на концах которых имеются четыре катка, которые опираются на рельсы и находятся в кронштейнах, причем в каждом из четырех кронштейнов имеется два подшипника качения, благодаря чему передвижная платформа катится по рельсам легко при этом передвижная платформа имеет габариты: длина 4650 мм; щирина 2340 мм; высота с закрепленной технологической тарой 1300 мм.

Передвижная платформа, перемещающаяся по рельсам отличается простотой конструкции и надежностью в работе.

Следует отметить, что технологическая тара сварена из стальных листов толщиной 4 мм с армированной наружной поверхностью стальными уголками 35×35 мм и приваренным сверху швеллером №12 и имеет длину 2500 мм, ширину со стороны толкателя 1200 мм, со стороны печи 1280 мм, высоту 780 мм, в нижней части имеет четыре приваренных кронштейна с отверстиями при этом ее устанавливают на четыре болта, закрепленных в верхней стальной плите передвижной платформы и крепят четырьмя гайками и четырьмя пружинными шайбами. Технологическая тара прочная и долговечная.

Более того, передвижная платформа, перемещающаяся по рельсам с закрепленной на ней технологической тарой с помощью привода, который включает в себя реверсивный тяговый электрический двигатель МТ-6-1, муфту, двухступенчатый редуктор с передаточным числом 42, клиноременную передачу и отличается простотой конструкции и надежностью в работе.

Мало того, в состав установки для загрузки шихты введено устройство для сталкивания шихты в печь, состоящее из пневмоцилиндра, приваренного к трем обоймам - стойкам, которые крепятся к стальной верхней плите передвижной платформы шестнадцатью болтами, шестнадцатью гайками и шестнадцатью пружинными шайбами, кроме того, шток пневмоцилиндра поддерживает и направляет кронштейн с запрессованным в него подшипником скольжения, а на конце штока закреплена стальная плита сталкивающая шихту с технологической тары в печь, при этом пневмоцилиндр имеет размеры: диаметр внутренний 350 мм, диаметр штока 85 мм, диаметр отверстий для подвода воздуха 1 дюйм, площадь поршня в правой полости 905 см², левой полости 961,5 см², а длина хода поршня 2500 мм. Передвижная платформа с находящимся на ней устройством для сталкивания шихты в печь делает установку для загрузки шихты надежной, так как ответственные узлы и механизмы не подвержены действию высоких температур при загрузке шихты, как в прототипе (транспортерная лента подвержена действию вырывающихся газов из завалочного окна печи).

Вместе с тем, в состав установки для загрузки шихты вводится устройство для загрузки шихты в технологическую тару, которое состоит из двух ленточных конвейеров желобчатой формы, восьми бункеров, расположенных над двумя ленточными конвейерами, снабженных челюстными затворами и пневмовибраторами, двух обойм и двенадцати опор, закрепленных фундаментными болтами в бетонном полу шихтового двора, двух обслуживающих площадок с лестницами, для обслуживания бункеров, кроме того двух склизов и опор под ними, а также склиза-лотка, установленного на четыре опоры. Устройство для загрузки шихты в технологическую тару отличается надежностью и высокой степенью механизации.

Наконец, в состав установки для загрузки шихты вводится устройство для загрузки шихты в бункера, которое представляет собой мостовой кран грузоподъемностью 5 тс.

В целом, предложенная конструкция установки для загрузки шихты отличается надежностью и высокой степенью механизации.

На представленных пяти фигурах изображена установка для загрузки шихты, а также ее отдельные устройства.

На фиг. 1. Вид в плане установки для загрузки шихты в металлургическую печь.

На фиг. 2. Вид А передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой.

На фиг. 3. Вид Б передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой.

На фиг. 4. Вид в плане передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой.

На фиг. 5. Разрез В-В установки для загрузки шихты в металлургическую печь..

Предлагаемая конструкция установки для загрузки шихты в металлургическую печь состоит: из передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой, перемещающейся по рельсам, привода перемещения по рельсам передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой и устройства для сталкивания шихты в печь, устройства для взвешивания шихты, кроме того, имеется устройство для загрузки шихты в технологическую тару, а также устройство для загрузки шихты в расходуемые бункера.

Установка для загрузки шихты предназначена преимущественно для дозированной загрузке шихтовых материалов в ванные плавильные печи для плавки цветных металлов, в особенности алюминиевых ломов.

Основным элементом конструкции установки для загрузки шихты является передвижная платформа, которая состоит из стальной нижней плиты 1 и стальной верхней плиты 2, между которыми находятся швеллеры 3 №27 и швеллеры 4 №22 (фиг. 2, 3). Крепление швеллеров 3, 4 к стальной нижней плите 1 и стальной верхней плите 2 осуществляется болтами 5, пружинными шайбами 6 и гайками 7. Передвижная платформа имеет две оси 8, на концах которых имеются четыре катка 9 диаметром 320 мм, которые опираются на рельсы 10 и находятся в кронштейнах 11, причем в каждом из четырех кронштейнов 11 имеется два подшипника качения (не показано), благодаря чему передвижная платформа катится по рельсам 10 легко при этом передвижная платформа имеет габариты: длина 4650 мм; щирина 2340 мм; высота с закрепленной технологической тарой 1300 мм.

Кронштейны 11 крепятся к нижней плите 1 передвижной платформы болтами, гайками и пружинными шайбами (не показано). Грузоподъемность передвижной платформы составляет 3,5 тонны. Передвижная платформа, перемещающаяся по рельсам отличается простотой конструкции и надежностью в работе.

На стальной верхней плите 2 передвижной платформы находится технологическая тара 12, которая устанавливается на четыре болта 13. закрепленных в стальной верхней плите 2 передвижной платформы (фиг. 2). Технологическая тара 12, в нижней части имеет четыре приваренных кронштейна 14 с отверстиями, с помощью которых, а также четырех болтов 13, гаек 15 и пружинных шайб 16 крепится к верхней стальной плите 2 (фиг. 2, 4). Следует отметить, что технологическая тара 12 сварена из стальных листов толщиной 4 мм имеет П-образную форму с армированной наружной поверхностью, которая армирована стальными уголками 35×35 мм и имеет длину 2500 мм, ширину со стороны толкателя 1200 мм, со стороны печи 1280 мм, высоту 780 мм. Для придания большей жесткости сверху технологической тары 12 приварен швеллер 17 №12 и с каждой стороны по две укосины 18. Для транспортировки технологической тары 12 с наружных сторон боковых стенок приварены четыре петли 19. По ширине технологическая тара 13 расширяется к плавильной печи на 80 мм, чтобы предотвратить заклинивание шихты и ее «заторы» в процессе загрузки печи. Технологическая тара 12 прочная и долговечная.

Передвижная платформа с закрепленной на ней технологической тарой 12 перемещается по рельсам 10 с помощью привода, который включает в себя:

реверсивный тяговый электрический двигатель 20, муфту 21, редуктор 22, клиноременную передачу 23 (фиг. 3, 4). В приводе используется реверсивный тяговый электрический двигатель 20 постоянного тока мощностью 3,9 кВт тип. МТ-6-1 с частотой вращения 1000 об/мин, с напряжением питания 45 вольт и КПД-75%. Редуктор 22 используется двухступенчатый с передаточным числом 42. Привод отличается плавностью хода передвижной платформы, простотой конструкции и надежностью в работе.

В конструкцию установки для загрузки шихты в металлургическую печь введено устройство для сталкивания шихты в печь, состоящее из пневмоцилиндра 24, приваренного к трем обоймам - стойкам 25, которые крепятся к стальной верхней плите 2 передвижной платформы шестнадцатью болтами 26, шестнадцатью гайками 27 и шестнадцатью пружинными шайбами 28 (фиг. 1, 3). Шток 29 пневмоцилиндра 24 поддерживает и направляет кронштейн 30, а на конце штока 29 закреплена неподвижно стальная плита 31 сталкивающая шихту с технологической тары 12 в печь 32 (фиг. 2, 4). Кронштейн 30 крепится к стальной верхней плите 2 четырьмя болтами 33, четырьмя гайками 34 и четырьмя пружинными шайбами 35, причем в верхней части кронштейна находится подшипник скольжения (не показан). Шток 29 пневмоцилиндра 24 закреплен неподвижно в поршне 36. Пневмоцилиндр имеет размеры: диаметр внутренний 350 мм, диаметр штока 85 мм, диаметр отверстий для подвода воздуха 1 дюйм, площадь поршня 36 в правой полости 905 см², левой полости 961,5 см², а длина хода поршня 2500 мм. Правая 37 и левая 38 полости пневмоцилиндра 24 соединены с золотниковым устройством (не показано) шлангами (фиг. 2, 4). В пневмоцилиндр 24 сжатый воздух подается из заводской сети сжатого воздуха имеющего давление 6 ати. Во время сталкивания шихты в печь 32 сжатый воздух поступает в левую 38 полость пневмоцилиндра 24 давит на поршень 36, поршень 36 со штоком 29 и плитой 31 перемещаются на право и происходит сталкивание шихты с технологической тары 12 в печь 32. Передвижная платформа с находящимся на ней устройством для сталкивания шихты в печь 32 делает установку для загрузки шихты в металлургическую печь 32 надежной, так как ответственные узлы и механизмы не подвержены действию высоких температур при загрузке шихты, как в прототипе (транспортерная лента подвержена действию вырывающихся газов из завалочного окна печи). Вес передвижной платформы с пустой технологической тарой и находящимся на ней устройством сталкивания шихты в печь составляет 895 кг.

В состав установки для загрузки шихты введено устройство для взвешивания шихты. Устройство для взвешивания шихты состоит: из подставки 39 под весы, которая фиксируется восемью упорами (не показаны), закрепленными на стальной верхней плите 2 передвижной платформы, установленных на подставке 39 тензометрических весов 40, выносного цифрового табло 41, размещенного сбоку на стальной верхней плите 2 (фиг. 2, 4). Устройство для взвешивания шихты позволяет оперативно контролировать по выносному цифровому табло 41 вес компонентов загружаемой шихты, например, моторный лом, бытовой лом и т.д. при переплавке алюминиевых ломов. Тензометрические весы 40 имеют предел измерения от 0 до 3 тонн и позволяют взвешивать любую шихту весом до 3 тонн.

Вместе с тем, в состав установки для загрузки шихты вводится устройство для загрузки шихты в технологическую тару, которое состоит из двух ленточных конвейеров 42 желобчатой формы, восьми бункеров 43, расположенных над двумя ленточными конвейерами 42, снабженных челюстными затворами 44 и пневмовибраторами 45, двух обойм 46 и двенадцати опор 47, закрепленных фундаментными болтами 48 в бетонном полу шихтового двора, двух обслуживающих площадок 49 с лестницами 50, для обслуживания бункеров 43, кроме того двух склизов 51и опор под ними 52, а также склиза-лотка 53, установленного на четыре опоры 54 (фиг. 1, 5). Следует отметить, что на фигурах не показаны опоры двух ленточных конвейеров 42. В бункере 43 (и в бункере напротив) находится измельченный промышленный лом, в бункере 55 (и в бункере напротив) находится измельченный бытовой лом, в бункере 56 и в бункере напротив - кремний, в бункере 57 и в бункере напротив другие добавки. К каждой обойме 46 приварены четыре бункера, шесть опор 47 (фиг. 1, 5). Все бункера расположены на складе шихты, там же установлен шредер (не показан), предназначенный для измельчения шихты, а также магнитный сепаратор для удаления магнитных частей шихты (если производится переплавка алюминиевых ломов). В ленточном конвейере желобчатой формы используется тканевая прорезиненная лента шириной 800 мм. Как показали эксперименты, при такой ширине ленты и при наличии шредера и магнитного сепаратора потери шихты очень малые или они вообще отсутствуют. На бункерах установлены пневмовибраторы 45, которые препятствуют зависанию шихты в бункерах.

Пневмопривод 58 челюстных затворов (показана только часть пневмопривода - пневмоцилиндр) и пневмовибраторы 45, установленные на бункерах, работают от заводской сети сжатого воздуха давлением 6 ати. Следует отметить, что устройство для сталкивания шихты в печь 32 имеет общий пульт управления (не показан), кроме того, в подоконнике 59 печи 32 имеются два упора 60 с концевыми выключателями (не показаны). При загрузке печи 32 шихтой, заслонка 61 завалочного окна 62 поднята вверх, завалочное окно 62 открыто, часть технологической тары 12 находится в завалочном окне 62. Устройство для загрузки шихты в технологическую тару отличается надежностью и высокой степенью механизации.

Наконец, в состав установки для загрузки шихты в металлургическую печь вводится устройство для загрузки шихты в бункера, которое представляет собой мостовой кран 63 грузоподъемностью 5 тс, который транспортирует шихту в металлической таре.

Работа установки для загрузки шихты происходит следующим образом. На складе шихты шредером измельчается лом, магнитным сепаратором удаляются магнитные куски шихты, на щековой дробилке измельчается кремний, далее измельченные компоненты шихты загружаются в металлическую тару и подаются мостовым краном 63 в бункера 43, 55, 56, 57. Первый плавильщик металла и сплавов с пульта управления включает привод перемещения по рельсам передвижной платформы с закрепленной на ней технологической тарой 12, при этом передвижная платформа катится и останавливается под бункером 43 для загрузки. Второй плавильщик металла и сплавов включает пневмовибратор 45 бункера 43, далее, включает привод ленточного конвейера 42 и пневмопривод 58 челюстного затвора 44 бункера 43. Шихта из бункера 43 заполняет технологическую тару 12, после заполнения шихтой технологической тары 12, второй плавильщик металла и сплавов закрывает челюстной затвор 44 бункера 43, при этом вес фиксируется на весах, первый плавильщик включает привод перемещения передвижной платформы и подает передвижную платформу к следующему бункеру 55 (операции повторяются). Загрузив шихту из четырех бункеров в технологическую тару 12, передвижную платформу подают к печи 32 до упоров 60 находящихся в подоконнике 59 (срабатывает концевой выключатель). Существенно отметить, что перед подъездом к печи 32 передвижной платформы поднимают заслонку 61 завалочного окна 62 печи 32. При этом часть технологической тары 12 в процессе завалки находится в завалочном окне 62. Далее первый плавильщик металла и сплавов подает с пульта управления сжатый воздух в левую 38 полость пневмоцилиндра 24, при этом сжатый воздух перемещает поршень 36 со штоком 29 и закрепленной на его конце стальной плитой 31 вправо, происходит сталкивание шихты в печь 32. После сталкивания шихты в печь 32, первый плавильщик металла и сплавов подает сжатый воздух в правую полость 37 пневмоцилиндра 24, при этом поршень 36 со штоком 29 и закрепленной на его конце стальной плитой 31 встают в исходное положение. Далее первый плавильщик металла и сплавов подает передвижную платформу под загрузку второй порции шихты. Второй плавильщик металла и сплавов закрывает заслонку 61 завалочного окна 62 и включает горелки (не показаны) печи 32. После проплавления загруженной порции шихты процесс повторяется. При большой емкости печи загружают несколько порций в соответствии с расчетом шихты, а затем все сразу плавят. Предложенная конструкция установки для загрузки шихты отличается высокой степенью механизации и надежностью в работе.