Ковши литейные

 

Требования, предъявляемые к ковшам

   Ковш представляет собой стальной,  футерованный внутри  высокоогнеупорным материалом сосуд,  предназначенный для  транспортирования расплавленного литейного сплава и его заливки в форму.

Для удобства транспортирования ручные ковши снабжаются носилками, а более крупные – подвесками и траверсами для навешивания ковша  на крюк электротали, мостового крана или другого подъемно-транспортного оборудования.  Во избежание  опрокидывания  заполненного сплавом ковша во время его  транспортирования на подвесках  предусматривают  специальные  запорные устройства – защелки. Чтобы сплав во время  транспортирования  не охлаждался, ковши снабжаются  крышками,  которые футеруются  огнеупорным составом.

Для удобства и  создания определенного режима  заливки  к конструкциям  ковшей предъявляются требования, главнейшими из которых  следует  считать:

а) минимальная теплоотдача с поверхности залитого в ковш  сплава;

б) обеспечение ровной струи  заливаемого в форму жидкого сплава;

в) создание наименьшей высоты струи ( расстояние от носка  ковша до чаши формы) при заливке, при любом  расположении  чаши на поверхности формы;

г) надежное удержание шлака с тем, чтобы он не попал в  направляемую  в форму струю сплава;

д) легкость наклона и управления ковшом во время  заливки  формы.

Для  снижения теплоотдачи сплава размеры ковша  должны быть строго регламентированы: высота ковша должна быть  равна  верхнему диаметру внутреннего  конуса  футеровки (Dв),  который является  основным размером ковша.

Ровная струя заливаемого в форму сплава  обеспечивается  устройством в ковшах  носика или  горловины, а наименьшая  высота струи при заливке – наклоном ковша.  Во избежание опрокидывания  при наклоне   разливочные ковши  конструируются  таким образом, чтобы центр тяжести наполненного ковша  находился ниже (на 30-100 мм)  центра осей цапф подвески. С той же  целью  наклон  крупных ковшей производится  самотормозящим  червячным механизмом, который приводится в действие от  ручного маховичка или  электромотора. Для надежного удержания  шлака разливочного ковша снабжаются  специальными  огнеупорными  перегородками.

При конструировании ковшей необходимо  учитывать  тяжелые условия их службы.  Следует иметь ввиду, что  выделяемая сплавом лучистая теплота разрушающе  действует на элементы подвески и детали грузоподъемных  устройств, а также на металлоконструкцию ковша. В связи с этим  необходимо обеспечить  высокую прочность всех  металлических  частей ковша,  снабдить кожухом (во избежание  засорения брызгами металла и шлака)  механизм поворота ковша,  защитить крюк  канаты и  цепи грузоподъемных и  транспортных  механизмов от действия  лучистой теплоты расплавленного сплава  стальным  щитком  с асбестовой прокладкой.

Прочность ковша в первую очередь зависит от  толщины  листовой стали, из которой  сделан кожух, а также  толщины  футеровки.  Установлено, что  толщина стального листа должна быть  равна 0,01  верхнего  диаметра ковша (Dв) .  Толщина футеровки  стенок ковша должна  соответствовать  емкости ковша.  Слишком тонкая футеровка не прочно держится на кожухе и быстро  разрушается, а слишком толстая – уменьшает емкость ковша и  трудно просушивается. Для разливки стали в среднем толщина  футеровки стенок  составляет 0,07 Dв,    а дна -0,1 Dв.  Футеровка ковшей для разливки чугуна делается  несколько тоньше футеровки ковшей  для стали, так как  температура расплавленной стали и ее шлаков много выше,  а разъедающее их  действие больше.  В связи с этим при  одинаковых размерах кожуха емкость ковшей для чугуна почти в 1,5 раза выше  емкости  ковшей  для стали.  Для придания устойчивости футеровке и удобства  очистки ковша от настылей металла,  боковые стенки ковшей  делаются с наклоном, равным 3-5ᴼ.  При этом нижний диаметр  внутреннего конуса становится равным 0,9 Dв. Учитывая, что верхние слои футеровки ковша находятся  в контакте  со сплавом и шлаком меньше времени, чем нижнее, они делаются  тоньше.  Это позволяет  увеличить емкость ковша и снизить  расход  огнеупоров.  Уменьшение толщины футеровки вверху  должно быть  постепенным и равномерным, так как резкие переходы (вследствие  неодинакового нагрева футеровки)  могут вызвать   появление в ней трещин.

Типы и устройства ковшей

Ручные ковши

Эти ковши подразделяются  на ковши – ложки и ковши  с носилками.

Ковши –ложки  (табл. 1)  изготовляют емкостью 6,10 16 кг.  Для переноски и заливки одним  рабочим они снабжаются  односторонней ручкой с кольцом – держателем, которая  может быть съемной (рис.1,а) или  привариваемой к корпусу ковша (рис 1, б). Ковш имеет один носок.

ручные ковши

Ручные ковши-ложки таблица  1

 

Емкость ковшей, кгРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с футеровкой и ручкой, кг
диаметрвысотатолщинасъемнойприваренной
верхнийнижнийстенкиднища
6130105135225,975,44
10155125170227,556,93
16175135215229,018,28

 

Ковши с носилками (табл .2)  изготовляются емкостью 25, 40 и 60 кг. Они подразделяются на ковши с одним и двумя носками. Носилки делаются съемными двустороними с кольцом,  охватывающим  корпус ковша. Различают носилки с  жестким креплением  ручек (рис 1.в) и с поворотной ручкой, рис. 1 г.

Ручные ковши, таблица 2

Емкость ковша, кгРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с футеровкой и носилками, кг
диаметрвысотатолщинаНосилки с жестким креплением ручекНосилки с поворотной ручкой
ВерхнийнижнийстенкиднищаС одним носкомС двумя носкамиС одним носкомС двумя носками
252001602253315,8816,117,0717,35
402402002603322,4022,6523,6123,92
602702202903326,4026,827,4627,9

 

Монорельсовые ковши

Монорельсовые ковши перемещаются по монорельсам (однорельсовые балки)  и бирельсам (двухрельсовые балки). Эти ковши подразделяются  на  конические и барабанные. Для  надежного удержания  шлака в ковшах  предусмотрены  чайниковые устройства.

Конические монорельсовые ковши (табл.3)  изготовляются емкостью от 100 до 800 кг.  Ковш 1 (рис. 2 а) снабжается  двумя  носками.  К съемному стальному кольцу 2  приклепаны две цапфы 3, служащие  осями поворота ковша, что  осуществляется с помощью  рукоятки 4 (рис. 2 а) или  червячным редуктором 4 (рис. 2 б).  Траверса 5  позволяет подвешивать  ковш на грузоподъемном механизме при его  транспортировании и заливке форм. Для предохранения ковша от опрокидывания на траверсе предусмотрена откидная ручка 6 (рис. 2 а) или защелка 6 (рис. 2 б), закрепленная на корпусе ковша.

Конические монорельсовые ковши, таблица 3

Емкость ковшей, кгРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с траверсой, механизмом поворота и футеровкой, кг
диаметрвысотатолщина
верхнийнижнийстенкиднища
1003402803853485
1603803204504594
25045038051045115
40053044063056190
50057048068068220
63061051073068245
80066055079068310

 

монорельсовые ковши

   Чайниковые и монорельсовые ковши (рис. 2  в  и  г), емкостью 100, 160, 250 кг по конструкции  металлической части аналогичны  коническим, но в них предусмотрен сливной  носок из шамотной трубки, выполняющей роль шлакозадерживающей перегородки. Их размеры аналогичны коническим монорельсовым ковшам (см. табл. 3).

 

Барабанные монорельсовые ковши (рис 2 д и табл. 4) изготовляют  емкостью 400-800 кг. Они состоят из  сварного цилиндрического корпуса 1 с горловиной 2 и двух  торцовых стенок3, прикрепляемых к корпусу болтами. В торцовых  стенках ковшей,  армированных ребрами жесткости, закреплены  цапфы 4 для их поворота и транспортирования. На цапфах шарнирно  закреплены траверсы 5, которые крепятся  к подъемно-транспортному устройству. Поворот ковша осуществляется с помощью червячного редуктора 6. Самопроизвольный поворот  ковша предупреждается  защелкой 7.

Барабанные монорельсовые ковши, таблица  4

Емкость ковша, кгРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с траверсой, механизмом поворота и футеровкой, кг
диаметрвысотатолщина
стенкиднища
40053064056290
50069073068470
63072076068535
80076088068585

 

Крановые ковши

Эти ковши подразделяются на конические для заливки через носок, стопорные и барабанные.

Конические  крановые ковши для  разливки сплава через носок (см. табл. 5) емкостью 1-6 т (рис.3,а)  поворачивается  с помощью  ручного червячного редуктора,  а емкостью 8-70 т (рис.3, б и в) – редуктором  с электрическим приводом.

конические крановые ковши

 Конические крановые ковши  для разливки сплава через носок, таблица  5

Емкость ковшей, тРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с траверсой,  механизмом  поворота и футеровкой, кг
диаметрвысотатолщина
верхнийнижнийстенкиднища
1-2710-800670-810880-1060810997-1323
3-6970-1280910-1200910-120010121731-3320
8-101390-15501300-14601680-180012164286-5652
1216301540189014186602
1617801680208016207506
2019001800222020259063
25-302030-21101910-21002370-2530202615310-19198
40241022802750222831883
50257024202980253035500
70282026603310253043920

 

Примечание.

Ковши емкостью до 5 т могут  также  транспортироваться тельфером по  подвесным  рельслвым путям

Стопорные крановые ковши (табл.6) характерны выпуском сплава через  отверстие стакана 6 (рис. 4. Г),  расположенного в днище, которое перекрывается  стопором 2 с помощью рычажного механизма 1.  Стопор  набирается из  керамических трубок на металлической штанге. Кожух 4 устанавливается в съемное кольцо 5,  снабженное цапфами 3, на которые  монтируются траверсы для  подвески ковша на крюк  мостового крана. Стопорные ковши емкостью 1-6 т (рис.4, а) снабжаются одним стопором,  а емкостью 8-12 т (рис.4,б) и 16-70т (рис.4 в) – двумя.  На ковшах этой группы емкостью до 12 т  установлен редуктор с ручным приводом,  служащим для  поворота ковша в аварийных случаях (во  время намерзания сплава на втулке стопорного устройства). В стопорных ковшах емкостью 16-70 т  поворот  ковша  осуществляется с помощью  мостового крана и двух петель из нижней части кожуха ковша.

стопорные крановые ковши

 

Стопорные крановые ковши, таблица 6

Емкость ковшей, тРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с траверсой,  механизмом  поворота и футеровкой, кг
диаметрвысотатолщина
верхнийнижнийстенкиднища
1-2760-910710-860900-11008101095-1477
3-61020-1340960-12601230-160010122032-3885
814501370169012164836
10-121600-16801510-15901830-193014186206-7327
1618201710211016208391
20194018302250202510146
25-402060-23801940-22602410-2800202510410-17460
50256024103040253025170
70284026803370253031600

 

Барабанные крановые ковши (см. рис. 2, д и  табл. 7)  изготовляются емкостью 1-5 т и отличаются  монорельсовых  более жесткой конструкцией  торцовых стенок,  в которых  закрепляются цапфы для поворота и транспортирования ковша.

Характерной особенностью барабанных ковшей является  наименьшая потеря  тепла жидким металлом, так как  он со всех  сторон (за исключением узкой горловины) закрыт  футеровкой.

Кроме того, они  обеспечивают  меньшую высоту струи сплава по сравнению с  коническими ковшами  и спокойную заливку форм,  так как горловину барабана ковша легче подвести  ближе к воронке или к чаше формы,  чем носок конического ковша. Основным недостатком барабанного ковша является трудность его футеровки.

 

Барабанные  крановые ковши, таблица 7 

Емкость ковшей, тРазмеры стального кожуха, ммВес ковша с траверсой,  механизмом поворота и футеровкой, кг
диаметрвысотаТолщина
стенкиднища
18008301081050
29509801081500
31070109012101900
41210125012102500
51260130012102900

 

Конструкция указанных типов ковшей цельносварная (кроме барабанных) из листового проката Ст3 или стали 30. Цапфы и тяги траверс  делаются из поковок с   15-кратным  запасом прочности.  Редукторы с механическим приводом снабжены  электродвигателями  переменного тока, позволяющими плавно регулировать  скорость поворота ковшей.

Для защиты траверсы и подъемного механизма от излучений металла  на ковшах всех типов предусмотрены  предохранительные стальные щитки  с асбестовыми прокладками. В ковшах емкостью 25 т и выше предусмотрена траверса  для подъема, снабженная  однорогим и двурогим крановыми крюками.  У крановых ковшей емкостью до 10 т (см. рис. 2, г),  предназначенных для  разливки металла через носок,  для удержания шлака  предусмотрены чайниковые  устройства, выкладываемые  из огнеупорного  кирпича при футеровки ковша.

Задержка  шлака наиболее полно обеспечивается в чайниковых и стопорных ковшах.  С учетом удобства и правильности заливки форм на первом месте стоит  барабанный ковш,  на втором- чайниковый и на третьем – конический.  Барабанные ковши в ряде случаев применяются  для заливки форм бронзой и сталью.  Стопорные ковши применяются  для заливки  форм сталью и реже чугуном.

В литейных цехах чаще всего  заливка форм  осуществляется из конических ковшей, которые наполняются расплавом  из плавильной печи, крупных разливочных ковшей чайникового типа или стопорных ковшей.

 

Используемая литература:

«Заливка литейных форм»  Б.Н. Вдович,  М.Н. Сосненко