Загрузочное устройство, прежде всего подогреватель шихты

008086 Настоящее изобретение относится к загрузочному устройству для загрузки шихты в плавильный сосуд, содержащему шахту, которая имеет образующие ее закрепленные в рамной конструкции стенки,днище, верхнее загрузочное отверстие для шихты и выполненное в одной из боковых стенок шахты в ее нижней части разгрузочное отверстие для шихты, и толкатель, который имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону, расположенную поперечно направлению перемещения им шихты торцовую сторону и две расположенные параллельно направлению перемещения им шихты боковые стороны и который для перемещения толканием находящейся в шахте шихты к указанному разгрузочному отверстию и из него выполнен с возможностью перемещения первым приводным устройством, прилегая своей нижней стороной к верхней стороне днища шахты, между первым положением, в котором толкатель полностью отведен назад и не загораживает днище шахты, и вторым положением, в котором толкатель полностью выдвинут в направлении указанного разгрузочного отверстия. Изобретение относится прежде всего к выполненному в виде подогревателя шихты загрузочному устройству указанного выше типа, в котором загружаемый в плавильный сосуд шихтовой материал подогревается пропускаемыми сквозь него отходящими печными газами, прежде всего горячими отходящими газами из плавильной печи, в которую загружается указанный шихтовой материал. Выполненное в виде подогревателя шихты загрузочное устройство подобного типа известно, например, из JP 7-180975 А. При эксплуатации подобных загрузочных устройств возникают проблемы, когда в подогревателе шихты без предварительной сортировки требуется предварительно нагревать, перемещать толканием к разгрузочному отверстию и загружать в плавильный сосуд стальной скрап, состоящий из значительно различающихся между собой по размерам компонентов, таких как стружка, железнодорожные рельсы,блоки цилиндров двигателей и т.д. Мелкие кусочки скрапа часто являются причиной заклинивания толкателя, жестко приводимого в направленное возвратно-поступательное движение линейным приводом(приводом поступательного действия). Помимо этого еще одна проблема, характерная главным образом для загрузочных устройств с толкателем неплоской формы, состоит в том, что при выдвижении толкателя из отведенного назад или убранного положения, в котором он не загораживает днище шахты, в направлении разгрузочного отверстия крупные или объемные компоненты шихты прижимаются к верхнему краю разгрузочного отверстия шахты, препятствуя дальнейшему перемещению шихты. У известного подогревателя шихты острота подобной проблемы, связанной с ненадежностью перемещения шихтового материала толкателем, несколько снижена за счет размещения на двух уровнях сдвижных или раздвижных, перегораживающих шахту запорных органов, которые позволяют разделять столб загруженной в шахту подогревателя шихты на меньшие порции, которыми шихта после ее нагрева выгружается из подогревателя. Однако подобные запорные органы имеют сложную конструкцию, а также чувствительны к ударным нагрузкам, воздействию которых они подвергаются при загрузке тяжеловесного скрапа в подогреватель шихтового материала. В основу настоящего изобретения была положена задача разработать загрузочное устройство, указанное в начале описания, которое обеспечивало бы возможность перемещения имеющимся у него толкателем шихты, состоящей из значительно различающихся между собой по размерам компонентов, например тяжело- и легковесного скрапа, к разгрузочному отверстию и из него без возникновения указанных выше проблем, т.е. без сбоев и застревания шихты. Этим же требованиям должно также отвечать прежде всего загрузочное устройство, выполненное в виде подогревателя шихты. Указанная задача решается согласно изобретению с помощью загрузочного устройства, отличительные признаки которого представлены в п.1 формулы. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Основная отличительная особенность предлагаемого в изобретении загрузочного устройства состоит в том, что боковые стороны его толкателя, имеющего, в основном, форму параллелепипеда, выполнены сходящимися от его верхней стороны к его нижней стороне, а приводное устройство, которым этот толкатель приводится в движение, установлено в рамной конструкции с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Благодаря подобному выполнению толкателя и его приводного устройства толкатель при опасности его заклинивания попавшими между его боковыми сторонами и стенками шахты кусками шихты в процессе его выдвижения из отведенного назад положения в направлении разгрузочного отверстия будет отклоняться вверх, поскольку возможно возникшее в зазоре между боковыми сторонами толкателя и соседними с ними стенками шахты препятствие будет выталкивать толкатель вверх,воздействуя на его наклонные боковые стенки. В предпочтительном варианте верхнее ограничение разгрузочного отверстия для шихты образовано установленным с возможностью вращения горизонтальным валком. Такой валок направляет перемещаемую толкателем шихту в обход края разгрузочного отверстия, исключая тем самым возможность застревания шихты в этом месте. Валок предпочтительно установлен с возможностью качания вокруг горизонтальной оси и отжатия вниз приводным устройством. За счет этого валок может, совершая качательное движение, отклоняться вверх, преодолевая собственную силу тяжести или приложенное к нему со стороны его приводного устройства нажимное усилие, и таким путем увеличивать просвет разгрузочного отверстия по высоте. Наличие же у валка на его окружной поверхности захватывающих элементов обеспе-1 008086 чивает приведение валка во вращение контактирующей с его окружной поверхностью выгружаемой толкателем шихтой и перекатывание по ней валка без проскальзывания его боковой поверхности относительно шихты. В предпочтительном варианте ограниченное стенками внутреннее пространство шахты подогревателя шихты, прежде всего в своей нижней части, имеет в сечении горизонтальной плоскостью прямоугольную форму. В этом случае при выполнении разгрузочного отверстия занимающим всю длину более длинной стороны прямоугольного поперечного сечения шахты за один ход толкателя, который имеет близкую к параллелепипеду форму и который с боков доходит до стенок шахты, из подогревателя шихты можно выгрузить относительно большое ее количество. Для бокового подсоединения загрузочного устройства к плавильному сосуду у разгрузочного отверстия можно предусмотреть охватывающую его надставку с фланцем или в виде муфты, обеспечивающую газонепроницаемое соединение загрузочного устройства с завалочным отверстием плавильного сосуда, которое предпочтительно расположено сбоку в верхней части плавильного сосуда. В предпочтительном варианте загрузочное устройство выполнено с возможностью его горизонтального перемещения и для этой цели либо установлено на ходовой тележке, либо опирается на ролики. При этом наиболее предпочтительно использовать муфтовое соединение, поскольку оно обеспечивает возможность быстрого подсоединения загрузочного устройства к плавильному сосуду и быстрого отсоединения загрузочного устройства от плавильного сосуда, что предпочтительно прежде всего в том случае, когда плавильным сосудом является дуговая электропечь с наклоняемым рабочим пространством. Плавильному сосуду,соответственно рабочему пространству плавильной печи предпочтительно придавать овальную в виде сверху форму и предусматривать подсоединяемое к разгрузочному отверстию загрузочного устройства завалочное отверстие в более длинной стенке имеющего такую форму плавильного сосуда, соответственно рабочего пространства плавильной печи. Для выполнения подогревателя шихты с устойчивой к возможным нежелательным воздействиям и надежной в работе конструкцией, позволяющей загружать в него несортированный тяжело- и легковесный скрап, подверженные воздействию механических нагрузок элементы шахты и/или толкателя в предпочтительном варианте образованы расположенными рядом друг с другом, объединенными в конструктивный блок или узел мерными стальными болванками. Плотное соединение между собой расположенных рядом друг с другом мерных стальных болванок в предпочтительном варианте обеспечивается промежуточными мерными стальными прутками, расположенными с подверженной воздействию термических и механических нагрузок стороны указанного конструктивного узла и придающими ему определенную упругость в поперечном мерным стальным болванкам направлении, а также обеспечивающими возможность их эффективного спрейерного охлаждения с обратной стороны конструктивного узла. Мерные стальные болванки должны располагаться в зоне стенок шахты вертикально. Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на восемь прилагаемых к описанию чертежей, на которых показано: на фиг. 1 - вид в перспективе предлагаемого в изобретении загрузочного устройства, выполненного в виде подогревателя шихты,на фиг. 2 - схематичный вид частично показанного в продольном разрезе загрузочного устройства,присоединенного к верхней части дуговой электропечи,на фиг. 3 - продольный разрез передней части толкателя,на фиг. 4 - вид спереди толкателя,на фиг. 5 - разрез толкателя плоскостью V-V по фиг. 3,на фиг. 6 - поворотный рычаг с установленным на нем захватывающим шихтовой материал валком и на фиг. 7 и 8 - вид спереди и сверху конструктивного узла, образованного мерными стальными болванками. На фиг. 1 в перспективе показан шахтный подогреватель 1 загружаемой в плавильный сосуд шихты, имеющий шахту 2, образованную закрепленными в рамной конструкции 3 стенками 4, 5, 6 и 7. Шахта имеет днище 8 и верхнее загрузочное отверстие 9 для шихты, закрываемое крышкой 10 (см. фиг. 2). В нижней части шахты 2 в ее расположенной слева на фиг. 2 боковой стенке 4 предусмотрено разгрузочное отверстие 11 для шихты, которое одновременно образует впускное отверстие для отходящих печных газов, которыми нагревается находящаяся в шахте шихта. В верхней части шахты 2 имеется выпускное отверстие 12 для прошедших сквозь шихту отходящих печных газов. Подогреватель шихты содержит далее толкатель 13, который частично показан на фиг. 3-5 в различных проекциях в увеличенном масштабе. Толкатель 13 имеет верхнюю сторону 14, нижнюю сторону 15, расположенную поперечно направлению перемещения шихты торцовую сторону 16 и две расположенные параллельно направлению перемещения шихты боковые стороны 17 и 18. Толкатель 13 может перемещаться, прилегая своей нижней стороной 15 к верхней стороне 19 днища 8 шахты, между первым - убранным - положением (не показано), в котором он полностью отведен назад и не загораживает днище шахты между ее стенками, и вторым - выдвинутым - положением (показанным на фиг. 1 и 2), в котором он полностью выдвинут в направлении разгрузочного отверстия 11. Для направления толкателя-2 008086 13 при его перемещении в первое, полностью убранное положение днище 8 шахты продлено в противоположную от загрузочного отверстия 11 сторону за заднюю стенку 6 шахты. Для перемещения толкателя 13 в выдвинутое положение и обратно в убранное положение служит первое приводное устройство 20,которое в показанном на чертежах варианте выполнено в виде двух линейных приводов (приводов поступательного действия), каждый из которых состоит из гидроцилиндра 21 со штоком 22. Первое приводное устройство 20 установлено в рамной конструкции 3 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Для этого на рамной конструкции 3 для каждого из гидроцилиндров 21 предусмотрены поворотные опоры 23. Как показано на фиг. 3 и 5, штоки 22 гидроцилиндров соединены с толкателем 13 горизонтальными цапфами 24 также с возможностью поворота вокруг них. Подобное соединение штоков гидроцилиндров с толкателем позволяет придать ему необходимую подвижность при его перемещении вперед и назад и тем самым предотвратить его заклинивание. В предпочтительном варианте верхняя сторона 19 днища 8 шахты выполнена наклонной с уклоном в направлении разгрузочного отверстия 11 шахты 2. Оптимальный угол наклона верхней стороны днища шахты относительно горизонтали составляет, как было установлено, 15. При этом угол наклона верхней стороны днища шахты не должен превышать 45, поскольку при большей величине этого угла шихта просто не будет удерживаться на днище шахты, а будет неконтролируемо ссыпаться или сползать через разгрузочное отверстие 11 под действием собственной силы тяжести. Угол наклона(см. фиг. 5) каждой из сходящихся боковых сторон 17, 18 толкателя 13 к горизонтали предпочтительно должен составлять от 45 до 75. Наиболее предпочтительно этот угол, как было установлено, должен составлять около 60. Во избежание застревания или блокирования несортированного скрапа при его выгрузке из шахты у верхнего ограничения разгрузочного отверстия 11 это его верхнее ограничение образовано установленным с возможностью вращения горизонтальным валком 26. Этот валок установлен в рамной конструкции 3 с возможностью качания вокруг неподвижной горизонтальной оси 27 (см. фиг. 6) и может поворачиваться, соответственно отжиматься вниз вторым приводным устройством 28. На фиг. 6 в виде слева показан изображенный на фиг. 1 левый поворотный рычаг 29. В рассматриваемом варианте второе приводное устройство 28 аналогично первому приводному устройству 21 выполнено в виде двух линейных приводов (приводов поступательного действия), позволяющих поворачивать валок 26 с помощью соединенных с ним качающихся рычагов 29 вокруг расположенных на одной прямой осей 27. Валок 26 имеет на своей периферии (боковой окружной поверхности) распределенные по ней захватывающие элементы 30, которые в рассматриваемом варианте выполнены в виде ориентированных в осевом направлении валка захватывающих ребер. При выгрузке шихты из шахты толкателем 13 захватывающие элементы зацепляются за перемещаемый им шихтовой материал, который в результате захватывается свободно вращающимся валком 26. За счет этого устраняется опасность застревания шихтового материала и обеспечивается его свободная выгрузка и в зоне верхнего края разгрузочного отверстия 11,при которой валок благодаря своей возможности совершать качательное движение способен изменять свое положение по высоте и таким путем компенсировать неравномерность толщины слоя перемещаемого толкателем шихтового материала. В принципе, валок можно также выполнить приводным для принудительного перемещения и выгрузки шихтового материала в зоне верхнего края разгрузочного отверстия 11. В этом случае вращение валка 26 должно быть синхронизировано с поступательным движением толкателя 13. В предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении загрузочное устройство выполнено в виде подогревателя шихты, загружаемой в плавильный сосуд, прежде всего в рабочее пространство дуговой электропечи. С учетом этого целесообразно обеспечить возможность быстрого отсоединения подогревателя шихты от плавильного сосуда во избежание необходимости наклонять подогреватель шихты вместе с рабочим пространством самой печи при выпуске из нее жидкого металла. С другой стороны,необходимо обеспечить возможность подачи в шахту 2 горячих отходящих газов из дуговой электропечи без значительных потерь через выполняющее функцию отверстия для их впуска разгрузочное отверстие 11 для выгрузки шихты из шахты и их отвода после их прохождения через нагреваемую шихту через верхнее выпускное отверстие 12. Подобное соединение между подогревателем 1 шихты и наклоняемым рабочим пространством 31 дуговой электропечи показано на фиг. 2. Верхняя, обычно выполненная из водоохлаждаемых стеновых элементов часть рабочего пространства 31 печи имеет прямоугольное загрузочное отверстие 32 для шихты. В предпочтительном варианте рабочее пространство 31 печи имеет овальную в виде в плане форму,упрощающую в этом случае выполнение прямоугольного загрузочного отверстия 32. У разгрузочного отверстия 11 подогревателя 1 шихты предусмотрена охватывающая это отверстие надставка 33 для подсоединения к служащему завалочным отверстием загрузочному отверстию 32 плавильного сосуда. Надставка выполнена в виде вставляемой в завалочное отверстие 32 муфты, наружный контур которой согласован с его внутренним контуром. Помимо этого подогреватель 1 шихты выполнен подвижным или перемещаемым. С этой целью рамная конструкция 3 опирается на ролики 34, по которым она может горизонтально перемещаться в направлении, поперечном направлению наклона рабочего пространства 31 плавильного сосуда. Перед наклоном рабочего пространства 31 плавильного сосуда для выпуска из него-3 008086 расплава муфту 33 отсоединяют от завалочного отверстия 32 перемещением подогревателя 1 шихты вправо в плоскости чертежа по фиг. 2. Предлагаемый в изобретении подогреватель шихты способен выдерживать высокие механические нагрузки. Для повышения устойчивости подогревателя шихты к возможным нежелательным воздействиям и надежности в работе по сравнению с известными подогревателями шихты согласно одному, составляющему отдельный объект изобретения варианту его осуществления подверженные воздействию высоких механических нагрузок элементы шахты 2 и/или толкателя 13 образованы расположенными рядом друг с другом, объединенными в конструктивный блок или узел 40 мерными стальными болванками 41. Подобный конструктивный узел показан на фиг. 7 и 8 в виде спереди и в виде сверху. Мерные стальные болванки 41 по краям 42, расположенным с подверженной воздействию механических нагрузок стороны конструктивного узла 40, соединены между собой приваренными к ним промежуточными мерными стальными прутками 43, отрезанными предпочтительно от круглого прутка. У описанного выше подогревателя шихты воздействию значительных механических нагрузок подвергаются внутренние стороны стенок 4, 5, 6, соответственно 7 шахты, верхняя сторона днища 19 шахты в ограниченных ее боковыми стенками пределах, соответственно торцовая сторона 16 и частично примыкающая к ней верхняя сторона толкателя 13. Для изготовления мерных стальных болванок предпочтительно использовать имеющиеся на рынке стальной продукции стальные болванки с размерами поперечного сечения 100 х 100 мм. Диаметр мерных стальных круглых прутков 43 предпочтительно должен составлять пятую часть от длины стороны поперечного сечения стальных болванок, т.е. в данном случае должен равняться примерно 20 мм. В этом варианте необходимое охлаждение стенок шахты предпочтительно обеспечивается путем спрейерного (струйного) охлаждения соплами, размещенными в рамной конструкции 3. Поскольку охлаждению подвергается дальняя от мерных стальных прутков сторона конструктивного узла, мерные стальные болванки 41 могут также охлаждаться через имеющиеся между ними, образованные благодаря помещенным между ними мерным стальным пруткам 43 промежутки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Загрузочное устройство (1) для загрузки шихты в плавильный сосуд, содержащее шахту (2), которая имеет образующие ее закрепленные в рамной конструкции (3) стенки (4, 5, 6, 7), днище (8), верхнее загрузочное отверстие (9) для шихты и выполненное в одной из боковых стенок шахты (2) в ее нижней части разгрузочное отверстие (11) для шихты и толкатель (13), который имеет верхнюю сторону (14),нижнюю сторону (15), расположенную поперечно направлению перемещения им шихты торцовую сторону (16) и две расположенные параллельно направлению перемещения им шихты боковые стороны (17,18) и который для перемещения толканием находящейся в шахте (2) шихты к указанному разгрузочному отверстию (11) и из него выполнен с возможностью перемещения первым приводным устройством (20),прилегая своей нижней стороной (15) к верхней стороне (19) днища (8) шахты, между первым положением, в котором толкатель полностью отведен назад и не загораживает днище шахты, и вторым положением, в котором толкатель полностью выдвинут в направлении указанного разгрузочного отверстия (11),отличающееся тем, что боковые стороны (17, 18) толкателя (13) выполнены сходящимися от его верхней стороны к его нижней стороне (15), а первое приводное устройство (20) установлено в рамной конструкции (3) с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. 2. Загрузочное устройство по п.1, отличающееся тем, что верхнее ограничение разгрузочного отверстия (11) для шихты образовано установленным с возможностью вращения горизонтальным валком. 3. Загрузочное устройство по п.2, отличающееся тем, что валок (26) установлен с возможностью качания вокруг горизонтальной оси (27). 4. Загрузочное устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что валок (26) выполнен с возможностью его отжатия вниз вторым приводным устройством (28). 5. Загрузочное устройство по одному из пп.2-4, отличающееся тем, что валок (26) имеет на своей окружной поверхности распределенные по ней захватывающие элементы (30). 6. Загрузочное устройство по п. 5, отличающееся тем, что захватывающие элементы (30) выполнены в виде захватывающих ребер. 7. Загрузочное устройство по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что первое и/или второе приводное устройство выполнено в виде линейного привода (привода поступательного действия). 8. Загрузочное устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что ограниченное стенками (4,5, 6, 7) внутреннее пространство шахты (2) имеет в сечении горизонтальной плоскостью прямоугольную форму. 9. Загрузочное устройство по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что у разгрузочного отверстия(11) для шихты предусмотрена охватывающая его надставка (33) для подсоединения к завалочному отверстию (32) плавильного сосуда (31).-4 008086 10. Загрузочное устройство по п.9, отличающееся тем, что надставка выполнена в виде вставляемой в завалочное отверстие (32) плавильного сосуда (31) муфты (33), наружный контур которой согласован с внутренним контуром этого завалочного отверстия (32). 11. Загрузочное устройство по одному из пп.1-10, отличающееся тем, что оно выполнено перемещаемым. 12. Загрузочное устройство по п.11, отличающееся тем, что рамная конструкция (3) шахты (2) выполнена с возможностью перемещения на ходовой тележке или по роликам (34). 13. Загрузочное устройство, прежде всего по одному из пп.1-12, отличающееся тем, что подверженные воздействию высоких механических нагрузок элементы шахты (2) и/или толкателя (13) образованы расположенными рядом друг с другом, объединенными в конструктивный блок или узел (40) мерными стальными болванками (41). 14. Загрузочное устройство по п.13, отличающееся тем, что мерные стальные болванки (41) по краям (42), расположенным с подверженной воздействию термических и/или механических нагрузок стороны образуемого ими конструктивного узла (40), соединены между собой приваренными к ним промежуточными мерными стальными прутками (43). 15. Подогреватель шихты с загрузочным устройством по одному из пп.1-14, у которого его выполненное в одной из боковых стенок шахты в ее нижней части разгрузочное отверстие (11) для шихты служит впускным отверстием для отходящих печных газов, которыми нагревается находящаяся в шахте шихта, верхнее загрузочное отверстие (9) для шихты закрывается крышкой (10), а в верхней части шахты(2) предусмотрено выпускное отверстие (12) для отходящих печных газов. 16. Подогреватель шихты по п.15, отличающийся тем, что в рамной конструкции (3) размещено устройство спрейерного водяного охлаждения с направленными на подверженные воздействию термических нагрузок участки стенок (4, 5, 6, 7) шахты соплами.