RU2086655C1

RU2086655C1 - Slag ladle

Info

Publication number: RU2086655C1
Application number: RU95113800A
Authority: RU
Inventors: Алексей Никитович Цыканов; Анна Андреевна Безпалько; Иван Харитонович Ромазан; Анатолий Алексеевич Гостев; Евгений Герасимович Козодаев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, namely, equipment for transporting melt slag at making steel, cast iron and non-ferrous metals. SUBSTANCE: slag ladle includes cover joined by means of rotary brackets with its bottom. Bottom and cover are ellipsoidal in horizontal cross section. Said cover is provided with horizontal rigidity ribs. Bottom is in the form of trough-like vessel with flange. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к оборудованию для транспортирования шлакового расплава, получаемого при производстве стали, чугуна и цветных металлов. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to equipment for transporting slag melt obtained in the production of steel, cast iron and non-ferrous metals.

Известен шлаковый ковш, включающий коническую стальную оболочку и подвешенную на ее цапфах посредством серег чугунное днище [1]
К основным недостаткам данного устройства относится то, что транспортирование ковша производится посредством расположенных в верхней его части цапф, а подвеска днища осуществляется посредством серег, входящих в зацепление с расположенными в нижней части конической стальной оболочки цапфами, которые являются мощными концентраторами местных термических и механических напряжений, способствующих прогрессирующему разрушению конического стального корпуса ковша при повторных тепловых и механических воздействиях.Known slag bucket, including a conical steel shell and suspended on its trunnions by means of earrings cast iron bottom [1]
The main disadvantages of this device include the fact that the bucket is transported by means of the pins located in its upper part, and the bottom suspension is carried out by means of earrings that engage with the pins located in the lower part of the conical steel shell, which are powerful concentrators of local thermal and mechanical stresses, contributing to the progressive destruction of the conical steel shell of the bucket during repeated thermal and mechanical stresses.

Кроме того, шлаковый ковш подвергается непосредственному воздействию окружающей среды, что приводит к разному перепаду температур между внутренней и наружной его поверхностями, которые вызывают больше термические напряжения, ведущие к появлению трещин и интенсивному образованию шлаковой корки. Атмосферные условия являются одним из факторов внешних воздействий, существенно влияющих на стойкость. Подвеска днища на цапфах оболочки посредством серег не может обеспечивать герметичность их стыка и через щель между ними возможна утечка шлакового расплава, которая приведет к размыванию нижнего среза менее стойкой стальной оболочки и опасному прорыву жидкого шлакового расплава. In addition, the slag ladle is directly exposed to the environment, which leads to different temperature differences between its inner and outer surfaces, which cause more thermal stresses leading to cracking and intense formation of the slag crust. Atmospheric conditions are one of the factors of external influences that significantly affect the resistance. Suspension of the bottom on the trunnion trunnions by means of earrings cannot ensure the tightness of their joint and leakage of slag melt is possible through the gap between them, which will lead to erosion of the lower cut by a less stable steel shell and a dangerous breakthrough of liquid slag melt.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шлаковый ковш, содержащий оболочку и прикрепленное к нему выдвижными фиксаторами, размещенными в гнездах кожуха, съемное днище [2]
К основным недостаткам данного устройства относится то, что попадающая в ковш вместе с расплавленным шлаком сталь, растекаясь по плоскому днищу, при остывании может привариваться к нижней части стальной оболочки, образуя на ней стальные настылы, которые способствуют закозлению и приводят к образованию трещин и разрушению внутренней поверхности нижней части стальной оболочки.The closest in technical essence and the achieved result is a slag bucket containing a shell and attached to it with retractable latches located in the jacks of the casing, a removable bottom [2]
The main disadvantages of this device include the fact that the steel falling into the ladle along with the molten slag, spreading along a flat bottom, can be welded to the lower part of the steel shell when cooling, forming steel crusts on it, which contribute to curvature and lead to cracking and destruction of the inner surface of the lower part of the steel shell.

Кроме того, днище обладает относительно низкой стойкостью, так как оно выполнено в виде круглой сплошной пластины постоянной толщины, критическое температурное напряжение которой при изготовлении из одного и того же материала прямо пропорционально толщине и обратно пропорционально радиусу пластины в геометрической пропорции. Отсюда видно, что днище, выполненное с большим диаметром и относительно малой толщиной, обладает сравнительно низким критическим температурным напряжением, при достижении которого чугунное днище растрескивается, а в остальном возникает прогрессирующий изгиб, который приводит к возникновению трещин и разрушению его. При опрокидывании ковша для слива шлакового расплава возможен отрыв съемной полой оболочки от плоскости днища и в образующуюся между ними щель произойдет затекание шлакового расплава и попадание застывших кусков металла и шлака, которые будут препятствовать возврату съемной полой оболочки в исходное положение, а при последующих наливах ковша через образовавшуюся щель между съемной полой оболочкой и днищем произойдет утечка в кожух шлакового расплава, которая приведет к размыванию нижнего среза съемной полой оболочки и образованию в этой зоне настылей. Кроме этого образование щели между оболочкой и днищем уменьшает рабочий ход пружин компенсаторов и при определенных условиях его может не хватить для компенсации осевого удлинения оболочки при нагреве и тогда оболочка будет работать как оболочка, не имеющая возможности осевого удлинения, в результате чего в ней возникнет большое температурное напряжение, ведущее к разному снижению критического значения температурной информации, что в конечном итоге приводит к потере устойчивости оболочки от действия температур, так как в данном случае деформация удлинения компенсируется деформацией изгиба. In addition, the bottom has a relatively low resistance, as it is made in the form of a round continuous plate of constant thickness, the critical temperature stress of which, when made from the same material, is directly proportional to the thickness and inversely proportional to the radius of the plate in geometric proportion. From this it can be seen that the bottom, made with a large diameter and relatively small thickness, has a relatively low critical temperature stress, upon reaching which the cast-iron bottom crackes, and otherwise a progressive bending occurs, which leads to cracking and its destruction. When the ladle is overturned to drain the slag melt, the detachable hollow shell may detach from the bottom plane and slag melt will flow into the gap formed between them and frozen pieces of metal and slag will get in, which will prevent the removable hollow shell from returning to its original position, and with subsequent pouring of the ladle through the gap between the removable hollow shell and the bottom will leak into the casing of the slag melt, which will lead to erosion of the lower cut of the removable hollow shell and the formation of that zone skulls. In addition, the formation of a gap between the shell and the bottom reduces the working stroke of the spring of the compensators and under certain conditions it may not be enough to compensate for the axial elongation of the shell during heating, and then the shell will work as a shell that does not have the possibility of axial elongation, as a result of which a large temperature the voltage leading to different decreases in the critical value of the temperature information, which ultimately leads to a loss of stability of the shell from the action of temperatures, since in this case e elongation strain is compensated by bending strain.

Предлагаемая конструкция обладает высокой стойкостью, низкими трудозатратами для очистки от настылей, кроме того значительно увеличивается ее вместимость. The proposed design has high resistance, low labor costs for cleaning from accretions, in addition, its capacity is significantly increased.

Технический результат достигается за счет того, что в ковше, содержащем оболочку, днище и элементы соединения, в отличии от прототипа оболочка и днище в горизонтальных сечениях выполнены эллипсообразными и соединены поворотными скобами, закрепленными на оболочке и зафиксированными клиньями, размещенными между скобами и фланцами днища, кроме того, оболочка снабжена горизонтальными ребрами жесткости, а днище выполнено в виде корытообразной емкости с фланцем, часть которого расположена в полости ковша. The technical result is achieved due to the fact that in the bucket containing the shell, the bottom and the elements of the connection, in contrast to the prototype, the shell and the bottom in horizontal sections are elliptical and are connected by swivel brackets mounted on the shell and fixed wedges placed between the brackets and the bottom flanges, in addition, the shell is equipped with horizontal stiffeners, and the bottom is made in the form of a trough-shaped container with a flange, part of which is located in the bucket cavity.

Повышение стойкости ковша достигается за счет выполнения оболочки и днища с эллипсообразными горизонтальными сечениями, так как в этом они имеют выпуклость в сторону, противоположную нормальным перемещениям срединной поверхности, вызванным тепловыми нагрузками, поэтому имеют меньший перепад напряжений по толщине, чем сфероконическая чаша. Increasing the durability of the bucket is achieved by making the shell and the bottom with elliptical horizontal sections, since in this they have a bulge in the direction opposite to the normal displacements of the middle surface caused by thermal loads, therefore they have a smaller voltage drop across the thickness than the spherical cone.

Соединение оболочки с днищем поворотными скобами, смонтированными посредством осей в расположенных в нижней части оболочки проушинах, и прижатие их друг к другу клиньями, размещенными между скобами и фланцем днища, дает возможность оболочке свободно перемещаться вверх при ее линейном удлинении от температурного воздействия, а днище, установленное своим фланцем на опорные площадки кожуха, будет свободно перемещаться вниз. Например, для находящихся в эксплуатации сфероконических ковшей вместимостью 16 м³ с высотой чаши 3300 мм, при температуре нагрева 560^oC наружной поверхности линейное удлинение стальной чаши составит l = L•t^°•α, где L 3300 мм высота чаши, t^o 560^oC температура нагрева чаши, α = 11,5•10^-6 коэффициент линейного расширения стали на 1^oC, тогда l 3300•560•11,5•10^-6=21 мм.The connection of the shell with the bottom with swivel brackets mounted by means of axes in the eyes located in the lower part of the shell and pressing them together with wedges placed between the brackets and the bottom flange allows the shell to move upward when it is linearly extended from the temperature effect, and the bottom, mounted with its flange on the supporting pads of the casing will freely move down. For example, for in-use spherical conical buckets with a capacity of 16 m ³ and a bowl height of 3300 mm, at a heating temperature of 560 ^o C of the outer surface, the linear extension of the steel bowl will be l = L • t ^° • α, where L 3300 mm the height of the bowl, t ^o 560 ^o C bowl heating temperature, α = 11.5 • 10 ^-6 coefficient of linear expansion of steel by 1 ^o C, then l 3300 • 560 • 11.5 • 10 ^-6 = 21 mm.

Незначительные объемные расширения будут компенсироваться поворотом скоб. Снабжение оболочки горизонтальными ребрами жесткости позволяет значительно повысить критические значения тепловых нагрузок, при которых происходит потеря устойчивости (образование пластических шарниров) полой оболочки. Minor volume expansions will be compensated by turning brackets. The supply of the shell with horizontal stiffeners can significantly increase the critical values of thermal loads at which there is a loss of stability (the formation of plastic hinges) of the hollow shell.

Выполнение днища в виде корытообразной емкости, имеющей утолщенное дно и непрерывное уменьшение толщины боковой стенки в направлении фланца, позволяет выполнить дно со значительно меньшими размерами, что повышает величину критического температурного напряжения, например уменьшение диаметра плоского дна с 2000 до 1000 мм, при равной толщине, повышает величину критического температурного напряжения в 4 раза, т.е. стойкость днища при равной температурной нагрузке повышается в 4 раза, так как критические температурные напряжения находятся в прямой зависимости от толщины размеров плоского дна. The execution of the bottom in the form of a trough-shaped container having a thickened bottom and a continuous decrease in the thickness of the side wall in the direction of the flange allows the bottom to be made much smaller, which increases the critical temperature stress, for example, reducing the diameter of a flat bottom from 2000 to 1000 mm, with equal thickness, increases the critical temperature stress by 4 times, i.e. the stability of the bottom with an equal temperature load increases 4 times, since critical temperature stresses are directly dependent on the thickness of the dimensions of the flat bottom.

Геометрические характеристики корытообразного днища (эллипсовидная форма, высота, угол наклона и переменная толщина боковой стенки, размеры и толщина плоского дна) обеспечивают переход от механизма полного (раскола) разрушения к механизму частичного (местного растрескивания) разрушения, легко устраняемого газовой сваркой при отливке днища из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, что позволяет производить многократный ремонт, увеличивая тем самым срок службы днища. The geometric characteristics of the trough-like bottom (ellipsoidal shape, height, angle of inclination and variable side wall thickness, dimensions and thickness of the flat bottom) provide a transition from the mechanism of complete (split) fracture to the mechanism of partial (local cracking) fracture, easily eliminated by gas welding when casting the bottom from ductile iron with spherical graphite, which allows for multiple repairs, thereby increasing the service life of the bottom.

Внутренняя замкнутая эллипсовидная в плане опорная площадка, образованная фланцем днища, выполняет функцию опорного плеча, обеспечивающего безударную очистку ковша от настылей и закозлений. При этом расположенный выше стыка шлак, имеющий больший коэффициент теплового расширения чем сталь и большую массу, при остывании, опираясь на внутреннюю замкнутую эллипсовидную площадку как на опорное плечо, отрывает осевшие на днище сталь и шлак, в свою очередь, полая оболочка при остывании, укорачиваясь на величину линейного удлинения, смещается относительно остывшего шлака, осуществляя таким образом самоочистку своей рабочей поверхности. В результате взаимодействия всех указанных сил шлаковый монолит оказывается зависшим на замкнутой эллипсовидной опорной площадке и при опрокидывании ковша свободно выпадает. An internal closed ellipse-shaped support platform, formed by the bottom flange, serves as a support arm, providing shock-free cleaning of the bucket from accretions and gaps. At the same time, the slag located above the joint, which has a greater coefficient of thermal expansion than steel and a large mass, when cooling, relying on an internal closed ellipsoid platform as a supporting shoulder, tears steel and slag deposited on the bottom, in turn, the hollow shell during cooling, shortening by the amount of linear elongation, is shifted relative to the cooled slag, thereby self-cleaning its working surface. As a result of the interaction of all these forces, the slag monolith hangs on a closed ellipsoidal supporting platform and when tipping over the bucket falls out freely.

Увеличение вместимости ковша с допустимыми габаритами для перевозки по железным дорогам СССР и других стран обеспечивается выполнением полой оболочки и корытообразного днища эллипсообразной формы в горизонтальном сечении. An increase in the bucket capacity with acceptable dimensions for transportation by railways of the USSR and other countries is ensured by the implementation of a hollow shell and a trough-shaped bottom of an ellipsoidal shape in horizontal section.

Таким образом, конструктивные особенности основных элементов позволяют повысить стойкость, снизить трудоемкость очистки от настылей и увеличить вместимость предложенного шлакового ковша. Thus, the structural features of the main elements can increase the durability, reduce the complexity of cleaning from accretions and increase the capacity of the proposed slag ladle.

На фиг. 1 показана схема шлакового ковша, смонтированного на шлаковозе; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2. In FIG. 1 shows a diagram of a slag bucket mounted on a slag carrier; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. one; in FIG. 3 section BB in FIG. one; in FIG. 4, section BB in FIG. 2.

Шлаковый ковш выполнен в виде оболочки 1 и днища 2, соединенных поворотными скобами 3 и прижатых друг к другу клиньями 4. The slag bucket is made in the form of a shell 1 and a bottom 2, connected by rotary brackets 3 and pressed against each other by wedges 4.

Оболочка 1 имеет эллипсообразную форму в горизонтальном сечении и трапециевидную в продольном и поперечном сечениях, выполнена из литейной стали равной толщины по высоте и усилена параллельными горизонтальными ребрами жесткости 5. В верхней ее части размещены транспортировочные проушины 6 и направляющие 7, а в нижней проушины 8 для монтажа посредством осей 9 поворотных скоб 3. The shell 1 has an elliptical shape in horizontal section and trapezoidal in longitudinal and transverse sections, made of cast steel of equal thickness in height and reinforced with parallel horizontal stiffeners 5. In its upper part are placed transport eyes 6 and guides 7, and in the lower eye 8 mounting by means of axles 9 of rotary brackets 3.

Днище 2 выполнено, например, из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в виде корытообразной емкости и имеет эллипсообразную форму в плане и трапециевидную в продольном и поперечном сечениях. В верхней части оно снабжено фланцем 10, который подкреплен ребрами жесткости 5, а в средней части размещены упорные площадки 11. The bottom 2 is made, for example, of ductile iron with spherical graphite in the form of a trough-shaped container and has an elliptical shape in plan and trapezoidal in longitudinal and transverse sections. In the upper part it is equipped with a flange 10, which is supported by stiffeners 5, and in the middle part there are thrust pads 11.

Монтаж шлакового ковша производится следующим образом. Installation of the slag bucket is as follows.

В проушинах 8 оболочки 1 монтируют посредством осей 9 поворотные скобы 3, после чего оболочку 1 устанавливают на верхнюю плоскость фланца 10 днища 2, заводят поворотные скобы 3 под нижнюю плоскость фланца 10 днища 2 и клиньями 4 выбирают зазоры между скобами 3 и нижней плоскостью фланца 10 днища 2, прижимая тем самым нижний срез оболочки 1 и верхней плоскости фланца 10 днища 2, при этом из-за разницы размеров внутренних рабочих поверхностей оболочки 1 и днища 2 на верхней плоскости фланца 10 днища 2 образована внутренняя замкнутая эллипсовидная в плане опорная площадка 12, т.е. как бы часть фланца 10 выступает в полость ковша. In the eyes 8 of the shell 1, the rotary brackets 3 are mounted by means of the axes 9, after which the shell 1 is mounted on the upper plane of the bottom flange 10, the rotary brackets 3 are inserted under the lower plane of the bottom flange 10 and the gaps 4 select the gaps between the brackets 3 and the lower plane of the flange 10 the bottom 2, thereby pressing the lower cut of the shell 1 and the upper plane of the flange 10 of the bottom 2, while due to the difference in size of the inner working surfaces of the shell 1 and the bottom 2 on the upper plane of the flange 10 of the bottom 2, an inner closed ellipsoid in plan ornaya platform 12, ie, as if part of the flange 10 protrudes into the cavity of the bucket.

В собранном виде шлаковый ковш устанавливают нижней плоскостью фланца 10 днища 2 на подхваты 13 и фиксируют откидными упорами 14, входящими в контакт с упорными площадками 11 днища 2. Assembled, the slag ladle is installed with the lower plane of the flange 10 of the bottom 2 on the hooks 13 and fixed with folding stops 14 that come into contact with the thrust pads 11 of the bottom 2.

В свою очередь, подхваты 13 жестко связаны с совместно выполненными опорным кольцом 15 шлаковоза и кожухом 16. При установке направляющие 7 шлакового ковша заводят в пазы фиксаторов 17, размещенные на кольце 15 шлаковоза. Транспортирование ковша при монтаже и демонтаже производится посредством проушин 6, расположенных в верхней части оболочки 1. In turn, the grips 13 are rigidly connected with the jointly made support ring 15 of the slag carrier and the casing 16. When installed, the guides 7 of the slag ladle are inserted into the grooves of the latches 17 located on the ring 15 of the slag carrier. Transportation of the bucket during installation and dismantling is carried out by means of eyes 6 located in the upper part of the shell 1.

Для слива шлакового расплава крутящий момент передается опорным кольцом 15 шлаковоза и кожухом 16 на подхваты 13, которые, взаимодействуя с нижней плоскостью фланца 10 днища 2, поворачивают шлаковый ковш вместе с расплавленным шлаком, при этом шлаковый ковш удерживается от выпадания из кожуха 16 при кантовании откидными упорами 14, контактирующими с упорными площадками 11 днища 2 и выполняющими функцию неподвижной опоры, а направляющие 7 полой оболочки 1, контактирующие с пазами фиксаторов 17, выполняют функцию подвижной опоры шлакового ковша. To drain the slag melt, the torque is transmitted by the support ring 15 of the slag truck and the casing 16 to the grips 13, which, interacting with the lower plane of the flange 10 of the bottom 2, turn the slag ladle together with the molten slag, while the slag bucket is prevented from falling out of the casing 16 when folding emphasis 14 in contact with the thrust platforms 11 of the bottom 2 and performing the function of a fixed support, and the guides 7 of the hollow shell 1 in contact with the grooves of the latches 17, perform the function of a movable support of the slag ladle.

В процессе заливки и транспортировки шлака область максимальных температур и наибольших температурных градиентов перемещается в течение цикла вдоль стенки снизу вверх и наиболее термически напряженной оказывается полая оболочка 1, поэтому для повышения критических значений тепловых нагрузок она снабжена параллельными горизонтальными ребрами жесткости 5, а днище 2 с толщиной плоского дна в 3 раза больше полой оболочки 1, плавно уменьшающейся боковой стенкой в направлении фланца 10 до двукратной ее толщины, практически не имеет деформации, так как с увеличением толщины уменьшается температурный градиент при температурном перепаде "скачке" ниже 150^oC.In the process of pouring and transporting slag, the region of maximum temperatures and maximum temperature gradients moves during the cycle along the wall from bottom to top and the hollow shell 1 is the most thermally stressed, therefore, to increase the critical values of thermal loads, it is equipped with parallel horizontal stiffeners 5 and bottom 2 with a thickness the flat bottom is 3 times larger than the hollow shell 1, which gradually decreases by the side wall in the direction of flange 10 to twice its thickness, has practically no deformation Since thickness decreases with increasing temperature gradient in the temperature differential "jump" below 150 ^o C.

Claims

A slag ladle containing a shell and a bottom attached to it by means of connecting elements, characterized in that the shell is provided with horizontal stiffeners, the bottom is made in the form of a trough-shaped container with a flange, part of which is located in the bucket cavity, while the connection elements are made in the form of rotary staples, fixed on the shell and fixed by wedges placed between the brackets and the bottom flange, and the shell and bottom in a horizontal section are elliptical in shape.