專利名稱：單件式內水口以及用于支承該內水口的夾持裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種特定的內水口，該內水口適于與一種用于冶金容器的內水口的夾持裝置一起使用，本發明還涉及這種新裝置。
已知液態金屬的連續澆鑄通常通過包括各種耐火材料部件的設備來實現，這些耐火材料部件形成一個在兩個連續冶金容器之間的槽道。這些部件執行各種功能，即傳送液態金屬，防止該液態金屬冷卻和受到周圍大氣的化學侵蝕，且適當時還調節液態金屬的澆注流量。例如，這些部件可以是通常支承在與上部冶金容器底部成一體的爐底塊(wellblock)上的內水口、浸沒式進入水口(entry nozzle)或澆注套、下水口(collector nozzle)、或者滑閥的固定或活動板。
近年來，在試圖使形成澆注槽道的各種耐火材料部件最簡化方面進行了很大的努力。因此，為了減少在耐火材料部件之間的接頭表面的數目(所有這些接頭表面都是潛在的空氣進入點)，越來越多地采用例如預裝配的部件或由單個塊形成的部件，其構成內水口和恰好位于該內水口下面的固定上部板，滑閥的活動板或者可更換的浸沒式進入水口的板對著該部件而布置(該部件可以形成具有浸沒式進入水口的組件，或者形成具有該浸沒式進入水口的單件式部件)。這樣的單件式部件例如如國際專利申請WO88/06500中所述。
已知的各種裝置可以調節澆注流量或在不需要中斷鑄造操作的情況下引入和更換浸沒式進入水口，或者甚至可以組合這兩種操作。這些裝置可以分成兩類在第一類中，固定的上部板(無論是否與內水口形成單件式組件)被向上推，并通過作用在它的上表面上的裝置來保持就位(例如見美國專利4573616)。通常，向上的推力通過位于下游的耐火材料部件(滑閥的活動板或浸沒式進入水口的板)而傳遞，該耐火材料部件自身通過各種彈簧機構而直接或以其它方式被向上推。根據第二類型裝置，固定的上部板被向下推，并通過固定止動件來保持就位，該固定上部板的下表面抵靠該固定止動件(例如見國際專利申請WO91/03339)。這時，該固定止動件以極其精確的方式確定了一參考平面，位于緊接在所述固定上部板的下游的活動耐火材料部件(滑閥的活動板或與浸沒式進入水口相連的板)在該參考平面內滑動。已知需要使構成澆注槽道的不同耐火材料部件之間進行完全氣密的連接；因此，重要的是使用于將下部部件朝著上部固定板推的壓力恒定，并能夠非常精確地確定該壓力。假定這些部件上的向上推力通過彈簧操作裝置來實現，那么這些部件的相對高度是能夠對壓力有很大影響的參數。在第一類型的裝置中，所涉及的所有耐火材料部件的尺寸都有非常緊密的公差，因此，由它們形成的疊置組件的相對高度能夠非常精確地確定。在第二類型的裝置中，尺寸公差(尤其是固定的上部板的尺寸公差)不再影響施加在不同耐火材料部件之間的壓力，因為下游部件所抵靠的參考平面獨立于所述板而被限定。因此，該第二類型的裝置理論上能夠采用不是很精確的固定上部板(無論是否與內水口形成單件式組件)，因此能采用尺寸公差較低的固定上部板。
不過，實際上，能將固定上部板向下推(逆著使它保持就位的固定止動件)的機械方法并不總是適用于具有非常大的不規則尺寸的板。尤其是，即使當在厚度上可接受某一公差時，也需要使固定的上部板的上表面完全平坦并平行于下表面。因此，本發明的一個目的是提供一種用于所述固定上部板(無論是否與內水口形成單件式組件)的夾持裝置，該夾持裝置適用于具有很寬尺寸公差的固定上部板。
在采用單件式內水口時，當結束澆注程序時以及當需要進行拆卸以便于對所述機構進行維修操作或更換磨損的耐火材料部件或改裝上部冶金容器以使它用于下一程序時，可能很難拆卸上述機構。實際上，在程序結束時可能發生液態金屬在內水口中固化并將該內水口粘接在上部冶金容器底部的情況。在固定上部板/內水口組件的情況下，這并不會引起任何實際問題，因為只需要將這兩部件分離，以便拆去使內水口完全處于上部冶金容器的底壁中的機構。對于單件式內水口，這將不可能進行，因為如上所述，固定上部板將保持在頂部(第一類型的裝置)或被向下推(第二類型的裝置)。在這兩種情況下，作用在固定板的上表面上的裝置的存在將防止機構脫開。此外，有限的可用空間將大大阻礙或者甚至防止對固定上部板的保持裝置或向下推的裝置進行拆卸的操作。
準確地說，本發明的目的是提供一種用于內水口的、新穎的夾持裝置，其中，該內水口在爐底塊中牢固且精確地保持就位，但是該夾持裝置能夠簡單快速地拆卸。通過該新穎的裝置，流量調節或管更換機構或者能執行這兩個操作的機構能夠非常簡單地從澆口盤上拆下。
根據本發明，該夾持裝置包括至少兩個組件，每個組件由夾子構成，該夾子可繞水平軸樞軸轉動，并與一個容納有滑靴(shoe)的槽配合，該滑靴通常為柱形形狀，并包括一個平行于所述柱體軸線的平表面，所述滑靴能夠在該槽內樞軸轉動。因此，該滑靴布置成能在該夾子的槽中滑動或恰好能在該槽中滑動。
通過存在有可樞軸轉動的滑靴，可以自動建立起在夾子和支承在所述夾子上的內水口的表面之間的接觸，且操作者不需要對使得滑靴的平表面定位成平行于內水口的板的上表面的操作進行干預。這導致大大改進了水口的夾持，同時不會在該內水口處產生較大的局部應力。還應當知道，本發明的夾持系統包括幾個組件(夾子/滑靴)，它們都彼此獨立，這樣，該夾持裝置可適用于具有非常寬的公差的內水口，甚至可以在內水口的管狀部分的一側與另一側的尺寸(厚度)不同的情況下適用。
優選是，該槽通常為柱形形狀，且它的軸線位于一距離處，該距離至少大于所述柱體的半徑。這樣，該滑靴保持在槽內，并只能通過橫向開口而將其取出。在更優選的方式中，該柱體的軸線位于這樣的距離處，該距離稍微大于所述柱體的半徑(例如大約1至10％)。
根據一個優選實施例，該夾子包括沿垂直于該槽軸線的方向的孔，該孔與該槽的表面平齊，且該滑靴包括沿垂直于其軸線的方向的槽，且尺寸與夾子中的孔的尺寸相同，該槽布置成與滑靴的平表面相對。這樣，通過使一個大致管形形狀的元件例如鍵或螺釘穿過該夾子的孔和滑靴的槽，從而防止該滑靴在夾子的槽中橫向運動。實際上，優選是必須避免這樣的運動，因為它將在運送該機構時導致滑靴脫落。同樣，能夠防止該滑靴在槽內進行完全的旋轉運動。實際上，優選是能避免該滑靴的過度旋轉，因為當該平表面偶然位于槽內側時，該滑靴將不再自動適應內水口的接觸表面。
通過夾子繞水平軸的樞軸轉動，將使得夾子與支承在所述夾子上的水口的表面接觸。根據一個優選實施例，該樞軸轉動由凸輪引起，該凸輪的偏心部分插入該可樞軸轉動的夾子的狹槽中。當該凸輪在狹槽中向前運動時，它驅使夾子樞軸轉動，同時使滑靴在所述夾子的槽內轉動，這樣，它與內水口的板的上表面相適應。
優選是，與夾子接觸的凸輪支承表面并不平行于凸輪的旋轉軸，這樣，能夠減小作用在所述軸上的剪切或彎曲力。
根據本發明的一個實施例，夾子通過凸輪和夾子中的狹槽之間的摩擦力而簡單地保持就位。根據該實施例，凸輪例如通過錘而被壓入夾子狹槽內。作為一種變化形式，可以在偏心部分上提供有能夠與充分伸向凸輪的金屬桿配合的裝置，這樣，通過操作這樣形成的桿，能夠將凸輪壓入狹槽。取出凸輪以釋放可樞軸轉動的夾子的操作可沿相反的順序進行。
本發明還涉及一種尤其適用于這樣的夾持裝置的單件式內水口。術語“單件式內水口”表示內水口/固定上部板組件(該固定上部板是布置成緊接在內水口下面的板，滑閥的活動板或可更換的浸沒式進入水口的板抵靠該固定上部板)，其由單個塊形成。因此，本發明的單件式內水口包括限定了澆注槽道的管狀部分以及與澆注槽道的下游部件接觸的扁平部分或板。本發明的水口的特征是，該板通常形成為棱柱形，該棱柱可以由它的多邊形基底和棱柱形表面確定，且它們垂直相交，所述多邊形基底包括上底和下底，該上底在棱柱形表面內的位移(displacement)確定了與管狀部分的交界面，該下底平行于上底，且在該上底的兩側，兩個側邊與上底形成鈍角。
因為多個原因，該特定形式的單件式內水口特別有利。首先，它能夠非常精確和快速的固定內水口。根據本發明的特定實施例，實際上可以將一個夾子鎖定在閉合位置，并使水口滑靠該夾子，這樣，可樞軸轉動的滑靴完全抵靠在水口的傾斜表面上，并使該水口在水平平移時固定在完全確定的位置。這樣，相對的夾子能夠閉合，以便完成水口的夾持，同時不必使該水口再移動。
單件式水口的初始形式的另一重要優點是，在拆卸該管更換裝置或調節裝置的過程中，可樞軸轉動的夾子能夠自動折疊起來，而不需要人工干預。松開該夾子后(例如通過拆下凸輪)，足以放低所述裝置，且該夾子能通過繞其軸樞軸轉動而簡單移開。可以很容易地知道，對于板的上表面完全水平的單件式內水口，將不能獲得該效果。這時，夾子實際上必須樞軸轉動較大的角度，以便與板脫開，因此，必須在板和冶金容器的底壁之間提供相當大的空間。在任何情況下，兩個連續冶金容器之間的距離通常有限，且該空間很難使用。
而且，與內水口的板的傾斜表面相關的附加優點是，通過夾持裝置施加的壓力的方向朝著環繞澆注槽道布置的內水口的板的下表面區域，這是不可缺少的，以保證使耐火材料元件之間盡可能氣密地接觸。該壓力所具有的效果是減小裂紋在該區域內的出現，或者當裂紋出現時，防止它們變寬或傳播。
如上述的最簡單的多邊形是梯形。不過，通常優選是避免有易于破裂的尖銳邊緣。因此，根據本發明的優選形式，多邊形基底包括至少兩個附加的邊，這樣，該多邊形不會有任何銳角。優選是，這些附加的邊基本垂直于下底，這樣，可以簡單地使該內水口滑動，直到用于沿垂直方向保持該內水口的止動件，因此，該內水口通過最大的可用表面區域而支承在該止動件上。
根據另一實施例，也截去與棱柱的各多邊形基底的上底相對應的邊緣。這樣，可以通過四個可樞軸轉動的夾子來夾持內水口，這樣的優點是可以避免內水口和機構之間的任何相對運動。在該實施例中，該板可以由頂上有棱錐的平行六面體代替，該棱錐有在平行于它的基底的平面上截成的正方形或矩形基底。不過，為了方便，板的該類型形狀將稱為通用術語“棱柱”(具有截邊)。
優選是，該內水口的板不對稱，這樣，該水口只能在一個夾持位置來對著所述機構。當內水口必須與用于注入載體流體中的密封劑的氣體傳送系統相連時，只有一個夾持位置將特別有利，該氣體傳送系統例如在國際專利申請WO98/17420和WO98/17421中所述。這種內水口的非對稱的板例如可以利用基本為棱柱形狀的板而獲得，該棱柱的多邊形基底為不規則的多邊形。不過，根據一種優選形式，該板的非對稱形式通過改變它的拐角的形狀而實現，例如通過截去該拐角或使它們形成圓角形狀。優選是，通過對該板的各對拐角以不同的曲率半徑進行圓角，從而實現板的非對稱。
而且，應當知道，通過上述夾持裝置和單件式內水口的配合作用，它們的組合有特別重要的優點。實際上，迄今為止，總是考慮使單件式內水口與一金屬外殼或箱配合。首先，該金屬箱有利于將由夾持裝置施加的應力分布到一個較大的面積區域，從而避免在耐火材料中產生局部應力，其次，通過采用精確尺寸的預制箱，可以在一定程度上吸收某些公差。不過，由于它必然帶來的附加制造成本(箱自身、裝配、使用水泥等)，因此并不希望有該箱。
通過本發明，可以采用沒有該保護箱的單件式內水口。實際上，已經發現，在自調節的、可樞軸轉動的滑靴上存在扁平部分使得板和夾子之間在任何情況下都能建立表面類型的接觸。因此，不再需要該箱的分布澆口盤的應力的功能。同樣，夾持裝置能夠采用具有非常寬的尺寸公差的耐火材料部件。因此，不再需要該箱的吸收某些公差的功能。
為了便于更好地理解本發明，下面將參考表示本發明特定實施例的附圖進行介紹，不過，該特定實施例決不是限制本發明。
在這些附圖中，
圖1表示了固定在連續鑄造的澆口盤的底部下面的管更換機構的橫剖圖，該澆口盤包括本發明的內水口夾持裝置。圖2是圖1的放大圖，表示了該夾持裝置的詳細情況。圖3表示了該夾持裝置的俯視圖。圖4表示了本發明的內水口的軸向剖視圖。
在圖1和2中，表示了澆口盤(未示出)的底壁1，支承于爐底塊3內的單件式內水口2穿過該底壁1，且該內水口2形成用于將液態金屬澆注到連續鑄造的模具或鑄模(未示出)中的槽道4。盡管并不總是這樣，但是內水口2的下部可以與金屬箱5(見圖4)配合。該內水口2包括管狀部分6和板7，該板7的下表面7’提供了與澆注槽道4的下游部件8接觸的表面。這時，直接在內水口下游的部件是浸沒式進入水口8，該浸沒式進入水口8的下端插入鑄模的液態金屬熔池中。
圖中還示意表示了管更換裝置9，該管更換裝置9用于在不需要中斷鑄造工作的情況下以新的浸沒式進入水口更換磨損的浸沒式進入水口8。該內水口2通過夾持裝置保持就位并相對于管更換裝置9而進行夾持，該夾持裝置包括夾子10，該夾子10可繞水平軸11樞軸轉動。該可樞軸轉動的夾子10包括一個槽12，該槽能夠容納滑靴13，該滑靴13至少能在該槽12中進行部分旋轉運動。該可樞軸轉動的滑靴13包括一扁平表面14，當夾子運動到關閉位置時，該可樞軸轉動的滑靴13在該槽12內進行旋轉運動，這樣，該滑靴的扁平部分14所處的平面方向平行于內水口的板7的上表面。在繞垂直軸16樞軸旋轉的凸輪15的旋轉作用下，夾子10運動到夾持位置。凸輪15的偏心部分的傾斜端50插入夾子10的狹槽20中，并且當它沿該狹槽20運動時，使得該夾子10傾斜。
圖中還表示了在夾子10中的孔17，該孔17與槽12的表面平齊。還表示了在可樞軸旋轉的滑靴13中的槽18。將鍵19(未示出)插入該孔17和槽18中可以防止該可樞軸轉動的滑靴13在該槽12中平動，并能減小轉動。
圖3使得能夠更好地理解該夾持裝置自身。該圖表示了內水口2的板7，該板7與兩夾子10接觸，這兩夾子10可繞位于水口2的兩側的水平軸11而樞軸轉動。在該圖中，槽12和可樞軸轉動的滑靴13是不可見的。在插入夾子10的狹槽20中的凸輪15(該凸輪15的、支承在夾子10上的支承表面50相對于軸16傾斜)繞它的軸16的旋轉運動的作用下，將迫使該夾子10傾斜，這樣，滑靴13在槽12中樞軸轉動，并牢固抵靠在內水口的板7的上表面上。
圖4表示了包括管狀部分6和板7的單件式內水口2。該水口的下部裝入金屬箱5中。該圖直接表示確定了板7的棱柱的一個多邊形基底上的視圖。該多邊形包括下底21(在該下底上的棱柱表面的線形成了板的下表面7’)、平行于該下底21的上底22(在該上底上的棱柱表面的線形成了一個平面，該平面截斷在管狀部分6的下端和板7的上部之間的連接)、以及在該上底的兩側的兩個側邊(23、23’)，這兩側邊與上底形成一個鈍角(α)(在這兩側邊上的棱柱表面的線形成了由夾子10的可樞軸轉動的滑靴13抵靠的板的表面)。為了避免有尖銳邊緣(角度α)，下底21通過基本垂直于下底21的中間側邊24、24’而與傾斜側邊23、23’相連。
圖3還表示了水口2，并表示了在該水口2上的管狀部分6和板7。拐角25、25’進行圓角，其圓角的曲率半徑與拐角26、26’的圓角的曲率半徑不同，這樣，該水口2只能以一個位置安裝在澆口盤的底壁1中。
參考標號1.澆口盤底壁2.內水口3.爐底塊4.澆注槽道5.金屬箱6.管狀部分7.板7’ 板的下表面8.浸沒式進入水口9.管更換機構10. 夾子11. 夾子的樞軸轉動軸12. 夾子的槽13. 可樞軸轉動的滑靴14. 滑靴的扁平部分15. 凸輪16. 凸輪的樞軸轉動軸17. 夾子的孔
18. 滑靴的槽19. 鍵20. 夾子的狹槽21. 下底22. 上底23，23’ 傾斜側邊24，24’ 中間側邊25，25’，26，26’板的拐角50. 凸輪的傾斜端
權利要求
1.一種單件式內水口(2)，它包括一個確定了澆注槽道(4)的管狀部分(6)和一個用于與該澆注槽道的下游部件接觸的板(7)，其特征在于該板(7)基本形成為棱柱，該棱柱可以由它的多邊形基底和棱柱形表面來確定，且該多邊形基底和棱柱形表面垂直相交，所述多邊形基底包括上底(22)和下底(21)，該上底(22)在棱柱形表面中的位移確定了與管狀部分(6)的交界面，該下底(21)平行于上底，且在該上底的兩側，兩側邊(23、23’)與上底(22)形成鈍角(α)。
2.根據權利要求1所述的內水口，其特征在于該多邊形基底包括至少兩個附加的側邊(24、24’)，這樣，該多邊形沒有銳角。
3.根據權利要求1或2所述的內水口，其特征在于該板(7)的與棱柱的兩個多邊形基底的上底(22)相對應的邊緣被截去。
4.根據權利要求1至3中任意一個所述的內水口，其特征在于該內水口的板(7)是非對稱的。
5.根據權利要求4所述的內水口，其特征在于該板(7)的非對稱通過截去板的拐角而實現。
6.根據權利要求4所述的內水口，其特征在于通過對該板的各對拐角(25、25’、26、26’)以不同的曲率半徑進行圓角，從而實現該板(7)的非對稱。
7.用于內水口的夾持裝置，其特征在于它包括至少兩個組件，每個組件由夾子(10)構成，該夾子可繞水平軸(11)樞軸轉動，并與一個容納有滑靴(13)的槽(12)配合，該滑靴(13)基本為柱形形狀，并包括一個平行于所述柱體軸線的平表面(14)，所述滑靴(13)能夠在該槽(12)內樞軸轉動。
8.根據權利要求7所述的夾持裝置，其特征在于夾子(10)中的槽(12)基本為柱形形狀，且該槽(12)的軸線位于這樣一個距離處，該距離至少大于所述柱體的半徑，優選是稍微大于所述柱體的半徑。
9.根據權利要求8所述的夾持裝置，其特征在于該夾子(10)包括一個沿垂直于該槽(12)軸線的方向的孔(17)，該孔(17)與該槽(12)的表面平齊，且該滑靴(13)包括一個沿垂直于其軸線的方向的槽(18)，且尺寸與夾子中的孔(17)的尺寸相同，該槽(18)布置成與滑靴(13)的平表面(14)相對，該夾子的孔(17)和該滑靴的槽(18)可以接收一個基本為管形形狀的元件(19)。
10.根據權利要求7至10中任意一個所述的夾持裝置，其特征在于該夾子(10)有一狹槽(20)，可繞一垂直軸(16)樞軸轉動的凸輪(15)的偏心部分的傾斜端(50)插入該狹槽(20)中。
全文摘要
本發明涉及一種夾持裝置，該夾持裝置包括至少兩個組件，每個組件由夾子(10)構成，該夾子可繞水平軸(11)樞軸轉動，并與一個容納有滑靴(13)的槽(12)配合，該滑靴(13)通常為柱形形狀，并包括一個平行于所述柱體軸線的平表面(14)，所述滑靴(13)能夠在該槽(12)內樞軸轉動。本發明還涉及一種尤其適于與該夾持裝置一起使用的單件式內水口(2)。因此，本發明的單件式內水口(2)由確定了澆注槽道(4)的管狀部分(6)和用于與該澆注槽道的下游部件接觸的板(7)而構成。本發明的水口的特征在于該板(7)通常形成為棱柱，該棱柱可以由它的多邊形基底和棱柱形表面確定，且該多邊形基底和棱柱形表面垂直相交，所述多邊形基底包括上底(22)和下底(21)，該上底(22)在棱柱形表面中的位移確定了與管狀部分(6)的交界面，該下底(21)平行于上底，且在該上底的兩側，兩側邊(23、23’)與上底(22)形成鈍角。
文檔編號B22D11/10GK1424949SQ01808341
公開日2003年6月18日 申請日期2001年4月20日 優先權日2000年4月21日
發明者讓－盧克·雷納德, 維森特·布瓦斯德奎因, 卡羅格洛·拉圖卡, 瑪利亞諾·克魯拉 申請人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司