RU217354U1

RU217354U1 - ARC STEEL FURNACE

Info

Publication number: RU217354U1
Application number: RU2022126854U
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Вдовин; Михаил Георгиевич Кузьмин; Александр Витальевич Речкалов
Original assignee: Акционерное общество "Сибирское Специальное Конструкторское Бюро Электротермического Оборудования"
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2023-03-28

Abstract

Полезная модель относится к металлургии, конкретно к устройствам качающихся дуговых печей. Дуговая сталеплавильная печь содержит двухсегментную наклоняемую люльку, на которой смонтирована ванна печи и свод, подвешенный к полупорталу, закрепленному на траверсе с электрододержателями, с возможностью подъёма и поворота относительно ванны с помощью механизма подъёма и поворота свода, установленного на люльке, при этом механизм подъёма и поворота свода снабжен гидроцилиндром плунжерного типа, корпус которого имеет возможность перемещаться относительно люльки.The utility model relates to metallurgy, specifically to the devices of oscillating arc furnaces. SUBSTANCE: arc steel-smelting furnace contains a two-segment tilting cradle, on which a furnace bath and a roof are mounted, suspended from a half-portal, fixed on a traverse with electrode holders, with the possibility of lifting and turning relative to the bath using a mechanism for lifting and turning the roof mounted on the cradle, while the lifting mechanism and turning the arch is equipped with a plunger-type hydraulic cylinder, the body of which is able to move relative to the cradle.

Технический результат - снижение металлоемкости конструкции печи достигается тем, что при работе механизма подъёма и поворота свода вертикальная нагрузка воспринимается фундаментной балкой, не создавая изгибающий момент на люльке. При выполнении элементов в соответствии с расчетом достигается необходимая прочность без превышения металлоемкости.The technical result - the reduction of the metal content of the furnace structure is achieved by the fact that during the operation of the mechanism for lifting and turning the roof, the vertical load is perceived by the foundation beam without creating a bending moment on the cradle. When the elements are made in accordance with the calculation, the required strength is achieved without exceeding the metal consumption.

Description

Полезная модель относится к металлургии, конкретно к устройствам качающихся дуговых печей.The utility model relates to metallurgy, specifically to the devices of oscillating arc furnaces.

Известно «Наклонное расположение контактных поверхностей крышки и корпуса в дуговой печи» EP 0073538 [1], Дуговая печь с топочным котлом, крышкой и верхней печью, содержащая, устройство для поддержки крышки, причем топочный котел и крышка печи могут перемещаться относительно друг друга примерно на одну ширину топочного котла, разделительные поверхности имеют одинаковую ширину, котел печи и крышка печи наклонены на одинаковый угол по отношению к горизонтали. Дуговая печь снабжена опорой на котле печи и крышке печи, чтобы при открывании котла печи и крышки печи вес крышки печи частично приходился на верхнюю часть печи.It is known "Inclined arrangement of the contact surfaces of the cover and the body in an arc furnace" EP 0073538 [1], an arc furnace with a furnace boiler, a cover and an upper furnace, containing a device for supporting the cover, and the furnace boiler and the furnace cover can move relative to each other by about one width of the furnace boiler, the dividing surfaces have the same width, the furnace boiler and the furnace cover are inclined at the same angle with respect to the horizontal. The arc furnace is provided with a support on the furnace boiler and the furnace cover, so that when the furnace boiler and the furnace cover are opened, the weight of the furnace cover is partially borne by the top of the furnace.

Недостатком известного устройства является повышенная металлоемкость.The disadvantage of the known device is the increased metal consumption.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Качающаяся дуговая печь» RU 2206031 [2], включающая люльку с тремя сегментными опорами. Третья опора воспринимает часть вертикальной нагрузки от веса всей печи и предотвращает опрокидывание печи при повороте свода, так как при повороте свода значительно изменяется положение центра тяжести печи относительно опорных точек.Closest to the claimed technical solution is "Swinging arc furnace" RU 2206031 [2], including a cradle with three segmental supports. The third support perceives part of the vertical load from the weight of the entire furnace and prevents the furnace from tipping over when the roof is turned, since when the roof is turned, the position of the center of gravity of the furnace relative to the reference points changes significantly.

К недостаткам конструкции относится завышенная металлоёмкость и заниженная эксплуатационная надежность, что связанно, во-первых, со сложностью расчета на механическую прочность, так как расчетная схема представляет собой балку, лежащую на трех опорах – систему статически неопределимую. Во-вторых, установка люльки (балки) на три сегмента (опоры) практически возможна только с учетом упругих деформаций люльки, чтобы обеспечить одновременное касание трех сегментных опор с фундаментными балками. Практическое же изготовление металлоконструкций люльки с учетом допусков на размеры применяемых материалов, точности сварки или литья и последующей мехобработки приводит к тому, что напряжения, возникающие в металлоконструкции люльки, достоверно рассчитать невозможно. Поэтому в расчет механической прочности люльки печи приходится вводить ряд допущений и заведомо завышенные коэффициенты запаса прочности. Естественно, металлоемкость конструкции завышается, а надежность снижается.The disadvantages of the design include overestimated metal consumption and underestimated operational reliability, which is associated, firstly, with the complexity of calculating mechanical strength, since the design scheme is a beam lying on three supports - a statically indeterminate system. Secondly, the installation of a cradle (beam) on three segments (supports) is practically possible only taking into account the elastic deformations of the cradle in order to ensure simultaneous contact of three segment supports with foundation beams. The practical manufacture of metal structures of the cradle, taking into account the tolerances for the dimensions of the materials used, the accuracy of welding or casting and subsequent machining, leads to the fact that the stresses arising in the metal structure of the cradle cannot be reliably calculated. Therefore, it is necessary to introduce a number of assumptions and deliberately overestimated safety factors into the calculation of the mechanical strength of the furnace cradle. Naturally, the metal consumption of the structure is overestimated, and the reliability is reduced.

Кроме того, к недостаткам конструкции следует отнести увеличенный габарит, что связано с необходимостью физического размещения третьей сегментной опоры.In addition, the increased size should be attributed to the disadvantages of the design, which is associated with the need for physical placement of the third segment support.

Технический результат снижение металлоемкости конструкции печи и повышение эксплуатационной надежности.The technical result is a reduction in the metal consumption of the furnace design and an increase in operational reliability.

Технический результат достигается тем, что: дуговая сталеплавильная печь, содержащая двухсегментную наклоняемую люльку, на которой смонтирована ванна печи и свод, подвешенный к полупорталу, закрепленному на траверсе с электрододержателями, с возможностью подъёма и поворота относительно ванны с помощью механизма подъёма и поворота свода, установленного на люльке, характеризуется тем, что механизм подъёма и поворота свода, снабжен гидроцилиндром плунжерного типа, корпус которого, имеет возможность перемещаться относительно люльки.The technical result is achieved by the fact that: an arc steel-smelting furnace containing a two-segment tilting cradle, on which the furnace bath and a vault are mounted, suspended from a half-portal fixed on a traverse with electrode holders, with the possibility of lifting and turning relative to the bath using the mechanism for lifting and turning the vault installed on the cradle, characterized by the fact that the mechanism for lifting and turning the arch is equipped with a plunger-type hydraulic cylinder, the body of which is able to move relative to the cradle.

Шток гидроцилиндра может иметь конусную головку, а в траверсе соответственно коническая выемка. Указанное выполнение позволит сохранить взаимное положение штока и траверсы без дополнительных направляющих, что позволит дополнительно снизить металлоемкость и повысить эксплуатационную надежность.The rod of the hydraulic cylinder may have a conical head, and in the traverse, respectively, a conical recess. This implementation will allow you to maintain the relative position of the rod and the traverse without additional guides, which will further reduce the metal consumption and increase operational reliability.

Корпус гидроцилиндра, а именно его пятка, может располагаться напротив упора фундаментной балки, что дополнительно позволит снизить материалоемкость фундаментной балки и повысить надежность устройства.The body of the hydraulic cylinder, namely its heel, can be located opposite the stop of the foundation beam, which will additionally reduce the material consumption of the foundation beam and increase the reliability of the device.

Жесткость возвратной пружины должна быть промежуточной, чтобы в пределах рабочего хода усилие пружины поднимало гидроцилиндр, но не поднимало траверсу с присоединенным к ней оборудованием.The stiffness of the return spring must be intermediate so that, within the working stroke, the spring force raises the hydraulic cylinder, but does not raise the traverse with the equipment attached to it.

Наиболее распространены дуговые сталеплавильные печи со сводом, отворот которого осуществляется с помощью механизма подъема и поворота свода с гидравлическим приводом. Как правило, большинство компоновочных решений предусматривают установку механизма подъёма и поворота свода на отдельном фундаменте, благодаря чему, при работе механизма, полупортал, закрепленный на траверсе и несущий свод вместе с системой электрододержателей, представляет собой механическую систему не связанную с основной частью печи – плавильной ванной, установленной на двухсегментной люльке. The most common arc steel-smelting furnaces with a roof, the lapel of which is carried out using a mechanism for lifting and turning the roof with a hydraulic drive. As a rule, most layout solutions provide for the installation of a mechanism for lifting and turning the vault on a separate foundation, due to which, during the operation of the mechanism, the semi-portal, fixed on the traverse and the supporting vault, together with the system of electrode holders, is a mechanical system not connected with the main part of the furnace - the melting bath installed on a two-segment cradle.

Расчет такой печи на механическую прочность состоит из двух частей. Первая часть – расчет основной части печи - плавильной ванны, установленной на двухсегментной люльке при горизонтальном положении печи с полной нагрузкой от всех наклоняемых частей, куда входит, кроме ванны и люльки, полупортал, закрепленный на траверсе и несущий свод вместе с системой электрододержателей, а также вес загруженной шихты. Расчетная схема, основной несущей конструкции, люльки, статически определена и представляет собой балку переменного сечения, лежащую на двух опорах. Вторая часть – расчет механизма подъёма и поворота свода от нагрузки, обусловленной приложением силы тяжести всех поднимаемых и отворачиваемых частей, куда входят полупортал, закрепленный на траверсе и несущий свод вместе с системой электродержателей. The calculation of such a furnace for mechanical strength consists of two parts. The first part is the calculation of the main part of the furnace - a melting bath installed on a two-segment cradle with a horizontal position of the furnace with a full load from all tilting parts, which includes, except for the bath and the cradle, a semi-portal fixed on a traverse and a supporting roof together with a system of electrode holders, as well as the weight of the loaded charge. The calculation scheme of the main supporting structure, the cradle, is statically determined and represents a beam of variable section, lying on two supports. The second part is the calculation of the mechanism for lifting and turning the roof from the load caused by the application of the gravity force of all lifted and turned away parts, which includes a semi-portal fixed on a traverse and a supporting roof together with a system of electric holders.

Расчетная схема представляет собой вертикальный, защемленный с одной стороны стержень, нагруженный сжимающей силой и изгибающим моментом. The calculation scheme is a vertical rod pinched on one side, loaded with a compressive force and a bending moment.

При рассмотренной компоновке печи, при подъеме и повороте свода, нагрузка на люльку уменьшается, так как часть её переносится на механизм подъёма и поворота свода, при этом положения центра тяжести плавильной ванны, установленной на двухсегментной люльке, сохраняется в пространстве между сегментами люльки, что исключает возможность опрокидывания ванны с люлькой. With the considered arrangement of the furnace, when lifting and turning the roof, the load on the cradle decreases, since part of it is transferred to the mechanism for lifting and turning the roof, while the position of the center of gravity of the melting bath installed on the two-segment cradle is maintained in the space between the segments of the cradle, which eliminates the possibility of overturning the bath with a cradle.

В силу ряда причин механизм подъёма и поворота свода приходится устанавливать на люльку печи. В этом случае при подъёме и повороте свода происходит изменение положения центра тяжести всей системы: ванна – люлька – свод. Соответственно, изменяется опрокидывающий момент относительно опорных точек двухсегментной люльки и появляется крутящий момент от подвешенного на консоли свода, для уравновешивания которого, требуется усиливать люльку. В целом, расчет на механическую прочность, потерю устойчивости и надежность значительно усложняется, что приводит к увеличению коэффициентов запаса прочности и, в конечном итоге, увеличению металлоемкости конструкции и снижению надежности. For a number of reasons, the mechanism for lifting and turning the arch has to be installed on the furnace cradle. In this case, when the vault is raised and rotated, the position of the center of gravity of the entire system changes: bath - cradle - vault. Accordingly, the overturning moment changes relative to the reference points of the two-segment cradle and a torque appears from the vault suspended on the console, to balance which, it is required to strengthen the cradle. In general, the calculation of mechanical strength, buckling and reliability becomes much more complicated, which leads to an increase in safety factors and, ultimately, an increase in the metal consumption of the structure and a decrease in reliability.

Осуществление:Implementation:

На Фиг. 1 схематически показана печь, общий вид; на Фиг. 2 – сечение А- А на Фиг. 1, правая часть - исходное положение, левая - рабочее, где: On FIG. 1 schematically shows the furnace, general view; in FIG. 2 - section A-A in Fig. 1, the right side is the initial position, the left side is the working position, where:

1 – двухсегментная наклоняемая люлька; 1 - two-segment tilting cradle;

2 – ванна печи; 2 – oven bath;

3 – свод с патрубком газоотсоса; 3 - vault with a gas suction pipe;

4 – полупортал; 4 - semi-portal;

5 – электрододержатели; 5 – electrode holders;

6 – траверса; 6 - traverse;

7 – шток механизма подъёма и поворота свода; 7 - the rod of the mechanism for lifting and turning the arch;

8 – механизм подъёма и поворота свода; 8 - mechanism for lifting and turning the arch;

9 – гидроцилиндры поворота механизма подъёма и поворота свода; 9 - hydraulic cylinders for turning the mechanism for lifting and turning the arch;

10 – гидроцилиндр плунжерного типа подъёма свода механизма подъёма и поворота свода; 10 – plunger-type hydraulic cylinder for lifting the arch of the mechanism for lifting and turning the arch;

11 – фундаментные балки; 11 - foundation beams;

12 – плунжер; 12 - plunger;

13 – корпус; 13 - body;

14 – направляющие; 14 - guides;

15 – возвратные пружины.15 - return springs.

Дуговая сталеплавильная печь содержит ванну 2, установленную на двухсегментной люльке 1, опирающуюся на фундаментные балки 11, полупортал 4, закрепленный на траверсе 6 и несущий свод с патрубком газоотсоса 3, с электрододержателями 5. Траверса 6 имеет коническое отверстие, куда заходит конической частью шток 7 механизма подъёма и поворота свода. Механизм подъёма и поворота свода 8 включает в себя поворотную 9 и подъёмную часть 10. Подъёмная часть представляет собой гидроцилиндр плунжерного типа 12, корпус цилиндра которого 13, установлен в направляющих 14, с возможностью перемещения относительно люльки 1 с помощью возвратных пружин 15.The arc steel-smelting furnace contains a bath 2 installed on a two-segment cradle 1, based on foundation beams 11, a semi-portal 4 fixed on a traverse 6 and a bearing vault with a gas exhaust pipe 3, with electrode holders 5. The traverse 6 has a conical hole, where the rod 7 enters with a conical part mechanism for lifting and turning the vault. The mechanism for lifting and turning the arch 8 includes a rotary 9 and a lifting part 10. The lifting part is a plunger-type hydraulic cylinder 12, the cylinder body of which 13 is installed in the guides 14, with the possibility of moving relative to the cradle 1 using return springs 15.

Дуговая сталеплавильная печь работает следующим образом.Arc steel furnace operates as follows.

Перед завалкой шихты открывается рабочее пространство ванны, для чего приподнимается и отворачивается в сторону свод 3 с помощью механизма подъёма и поворота свода 8. Сначала подается жидкость под давлением в плунжерный гидроцилиндр подъёма свода 10. Жидкость давит во все стороны, но, сначала поднимается шток 7 механизма подъёма и поворота свода, который входит в коническое отверстие траверсы 6. Так как вес траверсы с установленным на ней оборудованием значительно больше, усилия, которое создают возвратные пружины 15 корпуса цилиндра 13, то корпус гидроцилиндра начинает перемещаться вниз, пока не преодолеет технологический зазор и не упрется в фундаментную балку 11, после чего начинается подъём траверсы с закрепленной на ней полупорталом, сводом и электрододержателями. Свод приподнимается, а затем отворачивается поворотной частью механизма подъёма и поворота свода. В повернутом положении свода, вертикальная нагрузка от веса поднятых элементов передается непосредственно на фундаментную балку. Металлоконструкция люльки испытывает дополнительно только крутящий момент. После загрузки ванны печи, свод поворачивают в исходное положение, давление в плунжерном цилиндре постепенно уменьшают и свод под действием собственного веса опускается и ложится на ванну печи. При дальнейшем уменьшении давления рабочей жидкости в плунжерном цилиндре, возвратные пружины поднимают корпус цилиндра. Before filling the charge, the working space of the bath is opened, for which the vault 3 rises and turns to the side using the mechanism for lifting and turning the vault 8. First, liquid is supplied under pressure to the plunger hydraulic cylinder for lifting the vault 10. The liquid presses in all directions, but first the rod 7 rises the mechanism for lifting and turning the arch, which enters the conical hole of the traverse 6. Since the weight of the traverse with the equipment installed on it is much greater than the force that is created by the return springs 15 of the cylinder body 13, the hydraulic cylinder body begins to move down until it overcomes the technological gap and does not rest against the foundation beam 11, after which the lifting of the traverse begins with a semi-portal fixed on it, a vault and electrode holders. The arch is raised and then turned away by the rotary part of the mechanism for lifting and turning the arch. In the rotated position of the vault, the vertical load from the weight of the raised elements is transferred directly to the foundation beam. The metal structure of the cradle experiences additionally only torque. After loading the furnace bath, the vault is turned to its original position, the pressure in the plunger cylinder is gradually reduced and the vault falls under its own weight and rests on the furnace bath. With a further decrease in the pressure of the working fluid in the plunger cylinder, the return springs raise the cylinder body.

Технический результат снижение металлоемкости конструкции печи достигается тем, что при работе механизма подъёма и поворота свода вертикальная нагрузка воспринимается фундаментной балкой, не создавая изгибающий момент на люльке. Повышение эксплуатационной надежности достигается тем, что прочностной растет от крутящего момента возможен с достоверной точностью. При выполнении элементов в соответствии с расчетом достигается необходимая прочность без превышения металлоемкости.The technical result of reducing the metal consumption of the furnace structure is achieved by the fact that during the operation of the mechanism for lifting and turning the roof, the vertical load is perceived by the foundation beam without creating a bending moment on the cradle. The increase in operational reliability is achieved by the fact that the strength increases with torque is possible with reliable accuracy. When the elements are made in accordance with the calculation, the required strength is achieved without exceeding the metal consumption.

Промышленная применимость. Изготовление предлагаемой печи может осуществляться посредством известных и широко распространенных устройств.Industrial applicability. The manufacture of the proposed furnace can be carried out by means of well-known and widespread devices.

Claims

1. An arc steel-smelting furnace containing a two-segment tilting cradle, on which the furnace bath and a vault are mounted, suspended from a half-portal mounted on a traverse with electrode holders, with the possibility of lifting and turning relative to the bath using a mechanism for lifting and turning the vault mounted on the cradle, characterized in that that the mechanism for lifting and turning the arch is equipped with a plunger-type hydraulic cylinder, the body of which is able to move relative to the cradle.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the rod of the hydraulic cylinder has a conical head, and there is a conical recess in the traverse.

3. The furnace according to claim 1, characterized in that the body of the hydraulic cylinder is located opposite the stop of the foundation beam.