5.2. Специальные ковши и разливочные желоба

К специальным ковшам относятся вакуумные, промежуточные, разливочные ковши и др.

Вакуумный ковш предназначен для извлечения жидкого алюминия, магния из электролизера. Ковш с ручным приводом вместимостью 2 – 3 т (рис. 218, а) состоит из стального корпуса 1, усиленного кольцом жесткости 4. Корпус футерован шамотным кирпичом 3. Сверху на корпус установлена съемная крышка 10 для ремонта и чистки ковша. Для повышения герметизации используют асбестовое уплотнение 11, сдавливаемое крышкой при свинчивании ее с корпусом. Для текущей чистки ковша и его осмотра используют люк 8, крышка которого крепится быстродействующими захватами 7. Уплотнение люка металлическое. Для сбора алюминия к приливу корпуса приболчена всасывающая сборная чугунная труба 2, состоящая из отдельных колен, что позволяет заменять не всю трубу полностью, а ее сгоревшую часть (обычно погружаемую в электролизер). Чугунная труба вводится в слой алюминия через отверстие в корке электролита. При неточном погружении трубы в ковш будет засасываться либо электролит (недостаточное погружение), либо глиноземный осадок (слишком глубокое погружение). После установки всасывающей трубы на необходимую глубину, вакуум-ковш подключают к вакуумной системе 6. Она состоит из эжектирующего узла, работающего от цеховой сети компрессорного воздуха. При подаче воздуха в эжектор в ковше создается разрежение. При наличии цеховой вакуумной системы ковш непосредственно подсоединяется к ней.

Ковш первоначально прогревается и после создания вакуума порядка 250 – 300 мм ртутного столба заполняется алюминием. По мере накопления алюминия с помощью скобы 9 и серег вакуумный ковш поворотным устройством наклоняется и расплав сливается через круглую летку 5 в транспортно-литейный ковш, установленный на металловозной тележке. Затем ковш на тележке транспортируется в литейное отделение. Летку используют как смотровое устройство для контроля за переливом металла. При набирании металла леточная труба уплотняется щитком со смотровым окошком.

Рис. 218. Вакуумный ковш для извлечения жидкого алюминия

Для сокращения ручного труда в последнее время стали применять модернизированный вакуумный ковш с механическим приводом вместимостью 5 т (рис. 218, б, в). Он состоит из футерованного корпуса 19, съемной крышки 2 и уровнемера 15 для определения количества алюминия. Футерованный корпус снабжен траверсой 14 со щеками 1, установленными на цапфах 17 опорного кольца 8, и приводом поворота ковша 10. В верхней части корпуса расположена летка 4. У летки на кронштейне 5 размещен поворотный носок 6. Носок предназначен для закрытия летки 4. Управление носком осуществляется механическим приводом. Для уменьшения усилия поворота носка из нижнего положения в верхнее применяют набор пружин кручения, воздействующих через гибкий трос на барабан, на оси которого закреплен носок. Съемная крышка 2 представляет собой сварную конструкцию со стальным корпусом, экранированным асбестовым уплотнителем и внутренним стальным кожухом. Для забора металла предназначена чугунная труба 7. Ее уплотнение осуществляется асбестовым шнуром и поджимающим фланцем. На крышке расположены труба вакуумного подвода 13, окно контроля 12. Крышка с помощью крана устанавливается на неподвижный фланец корпуса ковша и центрируется на нем с помощью экранирующей обечайки, своим торцом упирающейся в кольцевую проточку фланца. К крышке с помощью стального жаропрочного сильфона присоединен подвижный фланец. Между фланцами в канавку закладывается уплотнительный валик из теплостойкой резины на основе силиконовых каучуков, а фланцы закреплены четырьмя быстродействующими эксцентриковыми зажимами 11. Для определения количества залитого алюминия используют уровнемер. Он состоит из металлического щупа 18, подвешенного на тросе 16 к устройству 15. При наполнении емкости металлом до уровня щупа замыкается электрическая цепь, и сигнал подается к прибору, по шкале 3 которого с точностью 0,1 т регистрируется количество алюминия в ковше.

Порядок работы вакуум-ковша следующий. Подготовленный к работе ковш с помощью крана закрывается крышкой, установленной таким образом, чтобы заборная труба входила в летку. Затем крышка эксцентриковыми зажимами крепится к корпусу, и ковш на щеках траверсы транспортируется к электролизеру. После ввода заборной трубы в ванну электролизера к фланцу вакуумного подвода гибким шлангом подсоединяют внешнюю магистраль вакуума. Разрежение, созданное в ковше, обеспечивает перелив металла из электролизера в ковш. Уровень металла контролируется прибором. После сигнала о заполнении ковша снимают шланг с вакуумного трубопровода и слив прекращают. Затем открывают быстродействующие зажимы и крышку переставляют на следующий порожний ковш. С помощью крана наполненный ковш устанавливают на металловозную тележку, предварительно закрыв поворотным носком леточное отверстие. Тележку транспортируют в литейное отделение. Здесь ковш снимают и после отстоя, шихтовки и охлаждения металла его кантуют с помощью электропривода 10 и штурвала 9. Металл через летку сливается в миксер литейной машины.

Рис. 219. Вакуумный ковш для извлечения жидкого магния

Для удаления магния из катодного пространства электролизеров также используются вакуум-ковши. На рис. 219 показана конструкция вакуум-ковша для извлечения магния из ванны. Ковш состоит из корпуса 4 с плоским днищем, нагревательных элементов, размещенных в муфеле 5, огнеупорной футеровки 6, стаканчикового клапана 7, запорного клапана 3, крышки 16, вакуумного устройства 17.

Рис. 220. Разливочный ковш

Предварительно ковш нагревается. С помощью крана 7 и цепной подвески 2 его подвозят к ванне и опускают всасывающую трубу 6 в катодное пространство. Подводящую трубу вакуумного устройства соединяют с магистралью для создания в ковше вакуума. Затем с помощью маховика 11, конической передачи 10, гайки 12 и винта 13 поворачивается двуплечий рычаг 14. Соединенная шарнирно с его свободным концом штанга 9 открывает запорный клапан 3, вследствие чего магний засасывается через всасывающую трубу 8 и стаканчик в ковш. Для повышения герметизации крышка ковша снабжена металлическим уплотнительным кольцом. Втулка с уплотнением 15 герметизирует и центрирует подвижную штангу в крышке.

Передвигая ковши от ячейки к ячейке электролизера, заполняют его магнием, который потом разливают в изложницы через стаканчиковый запорный клапан.

Конструкция ковшей для заливки изложниц и промежуточных ковшей разливочных стендов аналогична конструкции транспортных ковшей. Различие заключается только в способе раздачи жидкого металла. Заливочные ковши снабжены устройством для выпуска расплавленного металла через днище ковша.

В днище предусмотрен футерованный стаканчик, к которому прижимается стопор, состоящий из металлической штанги, защищенной огнеупорными кольцами. Отжатие стопора от стаканчика осуществляется механизмом, показанным на рис. 220. С помощью рукоятки 6 штанга 3, размещенная внутри трубы 4, воздействует на вилку 1, направляемую пазом кронштейна 2. При этом стопор 7 отходит от стаканчика 8, и металл можно сливать через отверстие в стаканчике. При отпускании рукоятки пружина и сила тяжести прижимают стопор к сливному отверстию стаканчика.

Такая конструкция не обеспечивает высокую стойкость – действие стопора приводит к разрушению стаканчика. Поэтому в новых разливочных устройствах отверстие ковша для выпуска жидкого используют шиберные затворы.

Различают шиберы (рис. 221, а) скользящего и поворотного (рис. 221, б) типов. При скользящем шибере 5 он поступательно перемещается в направляющих под действием навесного гидроцилиндра 1. Для плотного прижатия к выпускному отверстию 2 используют уплотнение и пружинное поджатие 4. В шибере установлен выпускной патрубок 3. При положении, когда выпускные патрубок и отверстие корпуса ковша совмещаются, происходит разливка расплава. При перемещении шибера его поверхность перекрывает выпускное отверстие ковша и разливка прекращается.

Рис. 221. Разливочные устройства

Для удобства разборки и обслуживания шиберный затвор смонтирован в отдельном корпусе 6, который крепится к ковшу 7 быстросъемными зажимами.

Шиберное устройство поворотного типа (см. pис. 221, б) отличается тем, что шиберная плита 4 с выпускным патрубком 3 закреплена в корпусе 2 на поворотной цапфе. Поворот шибера вокруг цапфы обеспечивает электродвигатель с редуктором 1. Когда оси выпускного отверстия 5 и патрубка шибера совмещены, происходит разливка. При несовпадении осей поверхность шибера отсекает поток жидкого металла. Поджатие шибера к выпускному отверстию обеспечивают пружины 6.

Недостатки шиберных затворов заключаются в высокой стоимости изготовления и большой сложности. Однако возможность быстрой смены шибера с переходом на новые выпускные патрубки позволяет быстро изменять скорость разливки, повышает удобство ремонта и обслуживания.

Разливка жидкого расплава из технологических устройств осуществляется с помощью желобов. На рис. 222, а показана конструкция стационарного желоба отражательной печи обезмеживания. Назначение такого желоба состоит в охлаждении свинца с 420 до 390 – 400 °С. С этой целью центробежным циркуляционным насосом расплав. Направляется в П-образный желоб, расположенный вне печи. Желоб состоит из чугунных секций 1, футерованных шамотом 2. Для дополнительного охлаждения расплава используются водоохлаждаемые плиты 3, погружение в расплав которых осуществляется пневмоцилиндрами 4 на глубину до 150 мм.

С целью повышения стойкости желобов в настоящее время получают распространение кессонированные желоба. На рис. 222, б показан водоохлаждаемый желоб отражательной печи для выпуска штейна. Желоб состоит из литых медных секций 1, в которых проходит разветвленная сеть труб 2. По ним циркулирует вода. Для повышения жесткости желоба отливки имеют продольные 3 и поперечные 4 ребра жесткости. Опыт эксплуатации описанных желобов показывает, что их стойкость по сравнению с чугунными желобами повышается в несколько раз.

При большой вместимости плавильной печи, когда разливка осуществляется в два ковша, применяют качающие и поворотные желоба. На рис. 222, в показана конструкция качающегося желоба, состоящего из литого или сварного корпуса 1 с двумя носками 6 и 7, опоры 3, закрепленной на раме 4, и привода качания 5. При сливе расплава (шлака) по стационарному желобу 2 печи приемный качающийся желоб с помощью привода принимают два наклонных положения (угол наклона 8 – 12°) в сторону левого и правого ковшей. Привод качания смонтирован на отдельной раме и включает электродвигатель, тормоз, коническо-цилиндрический редуктор, цилиндрический двуступенчатый редуктор, на выходном валу которого закреплен кривошип, соединенный со штангой шатуна. Другой конец штанги шатуна шарнирно соединен с корпусом желоба. Крайние положения кривошипно-шатунного механизма обеспечивают наклоны желоба к каждому ковшу. Для ручного управления желобом в приводе предусмотрено наличие маховика, который через червячный редуктор, кинематически связанный с коническо-цилиндрическим редуктором, передает крутящий момент на кривошипно-шатунный механизм.

Рис. 222. Стационарный и качающийся желоб

Отличие поворотного желоба (рис. 222, г) от качающегося заключается в постоянстве угла наклона корпуса (примерно 6 – 10°) в сторону слива расплава.

Желоб 4 установлен на поворотной жесткой сварной раме 2, имеющей вертикальную цапфу 1, перемещающуюся роликами 6 по дорожке 5 кронштейна. Передняя часть рамы шарнирно связана с опорноцентрирующим устройством 3 (передняя опора). Поворот рамы вокруг оси цапфы осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 7.