CN101146636B - 用于冶金容器的线性滑动水口及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于冶金容器的线性滑动水口(10)包括具有第一孔(30)的滑动板(20)和具有第二孔(32)的固定板(22)。可线性滑动的托盘(26)支撑滑动板(20)并且被设置成使得滑动板(20)相对于固定板(22)滑动以通过第一孔和第二孔(30；32)的相对位置来控制冶金容器的流出量。滑动板(20)相对于所述可滑动的托盘(26)可转动。所述滑动水口还包括用于为滑动板(20)提供限定的角位置的棘轮机构(40；140)。棘轮机构(40；140)被安装在可滑动的托盘(26)上以使所述可滑动的托盘(26)形成棘轮机构(40；140)的固定框架。

Description

用于冶金容器的线性滑动水口及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于冶金容器的线性滑动水口(linear slidinggate valve)及其操作方法。

背景技术

滑动水口用于冶金行业中以打开或者关闭冶金容器(诸如浇包、中间包、转炉或者电弧炉)的浇注口。滑动水口能够通过流动通道孔径的变化来控制熔融金属的流速。一种典型应用是钢的连铸，其中熔融钢水以所需的流速从中间包转移到连铸模具中。

一般地，两种不同类型的线性滑动水口可被区分开。在所谓的三板式滑动水口中，滑动板可在上固定板与下固定板之间纵向移动(即滑动)，上固定板和下固定板相对于容器是固定的。每一个板具有一个孔并且固定板的那些孔是同轴的。滑动板中的孔相对于同轴孔的位置确定流动通道孔径，从而确定流速。利用使滑动板移位的线性滑动操作控制流速。在第二种类型的滑动水口中，下固定板被省略，但是滑动水口的工作原理保持相同。本发明特别用于后一种类型的滑动水口。

在这样的线性滑动水口中的重要元件是滑动板，滑动板通常包括由适合的耐火材料制成的平坦件。由于相当大的热应力、机械应力和化学应力作用在滑动板上，因此仅几次浇铸操作后就会发生耐火材料的开裂。在孔处的操作温度在1500℃以上并且出现相关的热膨胀的情况下，例如由于不同温度梯度所产生的耐火材料内的拉伸应力或者由于滑动板的固定所产生的压缩应力，导致发生开裂。其他原因可能是流动材料的化学侵蚀以及由于相当大的接触压力而导致的机械磨损。人们已经知道，在滑动板的在固定板的孔下方滑动的区域中磨损是最明显的。对于该局部磨损的区域增大了滑动板的孔在滑动方向上扩大(即变成椭圆形)的趋势。后两个因素也与耐火材料的开裂有关，耐火材料开裂具有两个主要的不良后果。一方面，需要更换滑动板，另一方面，流动通道的不可渗透性降低，带来热金属泄漏以及气体夹杂在流体中的危险。例如在钢的连铸中，通常在滑动水口的最多五个浇铸周期后就需要更换耐火材料板。

因此，一般而言，需要提高耐火材料板的耐久性(即，工作寿命)，且尤其是滑动板的耐久性。通过减小更换频率，可实现与维护操作和备件相关的重大成本节约。

由于滑动水口是与车间安全有关的装置，因此人们还需要对于耐火材料板的劣化进行更多的控制以及通常需要对滑动水口的状态且尤其是耐火材料板的状态有更多的了解。

为了克服部分上述问题，US 3764042提出了一种可滑动的水口机构(即滑动水口)，其中用于容器出口的封闭元件是为了在线性往复滑动的托盘中转动而安装的盘。每次关闭出口时，盘转动以延长盘的工作寿命。US 3764042中披露的机构是比较简单的结构但仅结合滑动操作使得盘转动。由于可转动的角度受到限制，因此需要几个滑动操作以达到一定的角位置，从而导致耐火材料板的附加的磨损。关于US 3764042的机构的另一个缺陷是与操作过程中执行转动相关的安全隐患。例如转动能力的失效可导致不能关闭容器出口。EP 0346258提出了一种转动对称并且具有中心孔的滑动板。在操作过程中滑动板可在滑动水口中转动。EP 0346258中公开的滑动水口包括使得滑动板线性滑动并且使得滑动板独立地围绕其对称轴线转动的组合机构。但是该组合机构比较复杂并且在浇注工位需要附加的致动器来执行滑动操作。另外，对于所公开的装置，需要比较复杂的控制机构来控制两个致动器。因此，可以预见到，在冶金车间所处的恶劣环境下非常容易出故障。另外，在滑动水口的操作中滑动板的转动需要浇注操作者的额外介入和知识。

这些可能是所公开的装置目前为何没有在工业中广泛使用的原因。尽管如此，也应该掌握现有技术中所公开的研究结果，即，为了减小热-机械应力而采用的滑动板的转动对称以及为了使得磨损不受到位置限制而采用的滑动板转动，这有助于提高滑动板的耐用性。

发明内容

本发明的目的是，提供一种至少部分地克服了上述问题的改进滑动水口。

为了实现该目的，本发明提供了一种用于冶金容器的线性滑动水口，所述线性滑动水口包括：具有第一孔的滑动板和具有第二孔的固定板；以及可线性滑动的托盘，用于支撑滑动板并且被设置成使得滑动板相对于固定板滑动以通过第一孔和第二孔的相对位置来控制冶金容器的流出量。滑动板可相对于所述可滑动的托盘转动。所述滑动水口还包括用于为滑动板提供限定的角位置的棘轮机构。根据本发明的一个重要方面，所述棘轮机构被安装在可滑动的托盘上以使所述可滑动的托盘形成棘轮机构的固定框架。

所述棘轮机构使得滑动板围绕基本上垂直于其表面的轴线转动以分配磨损或者使得磨损不受到位置限制。所述棘轮机构被安装在可滑动的托盘上以独立于可滑动托盘的(滑动)位置为滑动板提供限定的角位置。所述棘轮机构无需具有附加的用于执行滑动操作的致动装置即可在独立于滑动操作的情况下使得滑动板转动。因此无需与滑动水口接合以能够使得滑动水口执行流动控制的第二致动器。实际上，已经发现例如在浇铸工位处在滑动操作过程中执行转动没有益处。相反，在有金属沉积物的情况下，存在由于转动而导致脱落耐火材料板的一些危险，即，在它们之间形成间隙。在操作中这会导致熔融金属泄漏和气体夹杂的重大危险。由于在固定板与滑动板之间通常存在接触压力，因此自动地保持可借助于棘轮机构设定的限定角位置，而与致动装置的存在与否无关。另外，由于棘轮机构独立于滑动机构，尽管未必可能，但棘轮机构的可能故障不会抑制滑动水口的正常操作。滑动水口在浇注工位以常规方式操作并且最好例如在维护工位或者维修车间分离地和独立地执行转动。实际上，在每一个浇注操作后，滑动水口通常与冶金容器一起被输送到维护工位，例如以倒空冶金容器的残留内容物。因此，无需附加的输送操作。

滑动水口最好包括安装在所述可滑动托盘上的可转动的滑动板支撑件。可转动的滑动板支撑件形成用于滑动板的保持座并且能够避免转动过程中滑动板的不活动侧部处的摩擦。

在一个优选实施例中，棘轮机构包括：棘轮，该棘轮固定于可转动的滑动板支撑件；推进器，所述推进器以可相对于棘轮移动的方式安装在所述可滑动托盘上；以及棘爪，该棘爪可枢转地安装于推进器。这些部件被布置成用于将推进器的线性动作转变为滑动板的转动。

在操作过程中，滑动水口包括用于定位可滑动托盘(即执行滑动操作)的流动控制致动器。为了使得推进器开动，棘轮机构最好包括固定于可滑动托盘以将一个独特的可分离线性致动器连接至棘轮机构的联接器。联接器适于接收适合的线性致动器(诸如液压缸)。在滑动板的转动后，可利用联接器容易地移除线性致动器。最好为流动控制致动器提供类似的联接器。

通常，在滑动水口的操作过程中在滑动板与固定板之间提供紧密接触压力。在本发明的一个优选变型中，滑动水口还包括用于接触压力的可控减小的压力减小装置。由于滑动水口通常设有壳体和用于回转打开壳体的铰链，因此该特征有利地用于上述效果。因此，一种简单的压力减小装置包括用于将壳体的打开度限制于预定范围的卡钩，从而使得接触压力以可控制的方式减小。

为了避免发生例如由于由滑动机构所施加的转矩而导致的滑动板的意外转动，优选地，棘轮机构包括用于阻挡可转动的滑动板支撑件的非故意转动的阻挡机构。除了由于棘轮机构的特性而在一个方向上阻挡转动外，该阻挡机构还在允许转动的方向上阻挡转动。该阻挡机构被设计成这样的形式，即，当利用线性致动器执行有意的转动时该阻挡机构是无效的。

已经发现，最好使用包括转动对称(最好为盘状)的耐火材料的滑动板。另外，第一孔最好被做成转动对称的形式，优选为圆形的并且设置在耐火材料的中心位置。通过为从孔传播到耐火材料外围的热波提供相等或者类似的路径长度而减小张应力。

根据本发明的另一个变型，滑动水口优选包括用于紧固滑动板的夹紧环。该夹紧环在可转动的滑动板支撑件上被阻止转动并且包括用于将滑动板弹性紧固于夹紧环的多个弹性紧固件。利用弹性紧固，使得在径向上的预定程度的热膨胀被允许，从而减小在滑动板的耐火材料中的不利的机械应力。

已经发现，最好以转动对称的形式(即以规则的角度间隔)将弹性紧固件设置在夹紧环的内侧上。它们的数量优选大于4个。

最好，可调节的预张紧装置与弹性紧固件结合使用以便于对弹性紧固件施加预定的预应力。热膨胀是不可避免的，该措施能够确定下限，在该下限以上滑动板的膨胀被允许以及热-机械应力的一些控制被允许，以保持在抗断裂的限度以下。

优选地，所述夹紧环包括至少三个刚性链，所述刚性链具有相应的铰接轴。带有铰接轴的链使得由弹性紧固装置施加在滑动板上的紧固力均匀地圆周分布。与适合的封闭装置结合，它们通过扩展开口的夹紧环而允许简单的滑动板更换操作。

滑动板通常包括利用收缩配合为耐火材料镶边的外钢带(例如由钢制成的)。最好，钢带和夹紧环分别包括与之配合的用于阻挡滑动板相对于夹紧环转动的阻挡装置。除了弹性紧固件以外，这样的阻挡装置也永久地保证滑动板相对于夹紧环的确定的定向以及滑动板相对于可转动的滑动板支撑件的确定的定向。

已经发现，最好这样设计滑动板，即，使得耐火材料的外径与第一孔的直径的比值大于或者等于4。

还已经发现，最好这样制造滑动板和固定板，即，使得它们具有相同尺寸。因此它们可容易互换。

根据本发明的另一个方面，一种用于操作如上所述的线性滑动水口的方法包括将线性致动器连接于棘轮机构并且利用棘轮机构使得滑动板转动的步骤。优选地，当滑动水口不处于操作状态下(例如在维护工位或者维修车间)时执行该步骤以避免安全性隐患。因此，无需改变常规的浇注程序以及无需浇注操作者的附加的知识。

在一个变型中，该方法还包括在使得滑动板转动前利用压力减小装置以可控制的方式减小滑动板与固定板之间的有效接触压力的步骤。因此，转动是轻松的并且减小了转动过程中滑动板和固定板的磨损。

在另一个变型中，该方法还包括在滑动板的转动过程中测量线性致动器的一个或者多个操作参数的步骤。在一个附加的变型中，该方法还包括在滑动水口的操作过程中测量与可滑动托盘连接的流动控制致动器的一个或者多个操作参数的步骤。在液压缸用作致动器的情况下，上述参数例如为有效活塞位移、液压缸的两个腔室内的压力、这些压力的持续时间和/或时间变化或者其任何适合的组合。这些参数有利地用于例如检测棘轮机构和/或滑动水口的正确操作。另外，这些参数有助于预防性维护。

尽管棘轮机构理论上可在滑动水口的操作过程中被使用，但是最好在远处工位且在所述滑动水口不操作时执行将线性致动器连接于棘轮机构并且利用所述棘轮机构使得所述滑动板转动的步骤。

附图说明

从下面参照附图对几个非限定性实施例的描述中可以更明白本发明，其中：

图1是处于打开状态下的滑动水口的第一实施例的透视图，其中特别示出了滑动板；

图2是图1的滑动水口的不同透视角度的透视图，其中示出了用于转动滑动板的棘轮机构；

图3是示出另一棘轮机构的第二实施例的俯视图；

图4是图3的棘轮机构的局部截面图；

图5是示出可能的转动模式的滑动板的俯视图；

图6是示出具有夹紧环的滑动板的第三实施例的俯视图；

图7是图6的夹紧环的局部截面图；

图8是图6的夹紧环的锁定的透视图；

图9是示出了压力减小装置的滑动水口的第四实施例的透视图；

图10是处于完全压缩状态的图9的滑动水口的横向侧视图；

图11是处于部分减压状态的图9的滑动水口的横向侧视图；

图12是根据图10的纵向侧视图；

图13是根据图11的纵向侧视图；

图14是根据图11的部分侧视图，示出了用于打开滑动水口的壳体的工具；

图15是沿着线XV-XV截取的图3的滑动水口的纵向截面图。

具体实施方式

图1示出了通常由附图标记10表示的线性滑动水口的第一实施例。滑动水口10包括具有盖14和框架16的壳体12。盖14通过铰链18枢转地安装于框架16以使壳体12可被回转打开(如图1中所示)，例如为了检查和维护。根据要求，铰链18可设置在壳体12的短侧而不是长侧。打开壳体12使得可接近滑动板20和固定板22。可利用布置在与铰链18相对的侧部上的锁定装置23打开和关闭壳体12。锁定装置23包括盖14上的适合的锁定装置、框架16上的相应的配合装置、以及用于开动锁定装置23的可人工操作的杆(lever bar)。滑动板20安装在可转动的滑动板支撑件24上以使得滑动板20相对于可转动的滑动板支撑件24转动被阻挡。滑动板支撑件24被安装在可滑动的托盘26上以使得滑动板支撑件24的平移被阻挡但可围绕轴线25转动。

在操作过程中，利用盖14使得滑动水口10被关闭并且被固定于冶金容器(未示出)。以本身已知的方式，可滑动的托盘26按照箭头28或者28’的线性平移能够改变滑动板20中的第一孔30和固定板22中的第二孔32的重合度。第一和第二孔30，32的重合度的变化或者其不重合分别能够控制冶金容器的流出量或者停止流出。在操作过程中，利用通过第一联接器34与壳体12连接的流动控制致动器(未示出，例如线性液压缸)，使得可滑动的托盘26平移。

图2从不同的透视角度示出了图1的滑动水口10。加压装置36和36’设置在框架16的长侧上。例如在滑动水口10的操作过程中，当壳体12关闭时，加压装置36、36’在滑动板20与固定板22之间提供紧密接触压力。以本身已知的方式，加压装置36、36’被设计成在滑动板20和固定板22的表面上提供均匀的接触压力。该接触压力基本上与这些表面之间的可能角度以及可滑动的托盘26的平移位置无关。

图2还示出了棘轮机构40。棘轮机构40与可转动的滑动板支撑件24连接并且安装在可滑动的托盘26上的与滑动板20相对的侧部上。实际上，可滑动的托盘26形成电影链的刚性框架或者刚性链，所述电影链用于限定棘轮机构40。因此，棘轮机构40被设置成可随可滑动的托盘26一起移动。棘轮机构40包括固定于可转动的滑动板支撑件24的棘轮42和可按照箭头45和45’相对于棘轮42移动的推进器44。棘爪46枢转地设置在推进器44上。棘轮机构40用作将推进器44的线性动作转变为滑动板20的转动的齿轮。第二联接器48固定于可滑动的托盘26并且能够使得诸如液压缸的线性致动器(未示出)连接于棘轮机构40并且更准确地连接于推进器44。第二联接器48随可滑动的托盘26一起移动并且通过框架16中的相应孔突出。因此，第二联接器48还用作可滑动的托盘26的位置的外部视觉指示器。这样，它有助于避免由于氧通过而导致滑动板26的意外破坏，氧通过是在冶金容器中流动通道堵塞的情况下常常出现的错误。

棘轮机构40以不连续的步幅将限定的转动传递到滑动板20并且保证了滑动板20的限定的角位置。由于棘轮机构40的性质，滑动板20的转动仅被限制于箭头49所示的一个方向。在允许的方向49上的不希望的转动也被避免。实际上，壳体12通常仅是为了更换滑动板20和/或固定板22而打开，从而保证滑动板20与固定板22之间的给定接触压力。这主要是因为，按照传统，一旦滑动水口10已被打开就更换板20、22，而与它们的状态无关。另外，通常在预定的接触压力下执行滑动板20的转动。转动过程中的该接触压力可等于操作过程中的紧密接触压力，或者根据要求，可等于减小的接触压力。在一种不同的手段中，可转动的滑动板支撑件24的轴承可设计成具有摩擦来实现相同的效果。由于上述(操作或者减小的)接触压力，在允许的方向49上的滑动板20的任何非故意的转动被避免并且滑动板20的给定角位置在其已被设定后被保持。

因此，不需要在操作过程中具有安装于滑动水口10的线性致动器，并且特别不需要在浇注工位处提供线性致动器。实际上，最好在滑动水口10不操作(例如在维护工位)时执行转动。另外，利用棘轮机构40，不需要复杂的控制装置来保证滑动板20的限定角位置。

由于利用棘轮机构40使得滑动板20转动在操作上与可滑动的托盘26的滑动功能是独立的，因此与现有技术所涉及的转动装置相比，提高了使用的安全性。即使在不太可能的例如棘轮机构40或者可转动的滑动板支撑件24的轴承出现故障的情况下，滑动水口10仍然可以常规方式操作，这是因为滑动板20的转动和滑动不是机械连接的。

如果需要滑动板20和固定板22的轻松转动和减小磨损，如上所述和如图9-14中所示，滑动水口10设有用于操作接触压力的可控减小的压力减小装置。参照图1和2，在图9-14中类似或者相同的部件由相同的附图标记表示。

在一个简单的实施例中，如图9中所示的压力减小装置50包括用于限制壳体12的打开回转的卡钩和止挡件设计物。图9示出了包括卡钩52和止挡件54的压力减小装置50。卡钩52借助于轴56被枢转地安装在盖14上。止挡件54包括安装于框架16的底板58和固定于底板58的凸起60。如图10和11中所示，它们是根据图9中箭头X的侧视图，卡钩52具有齿62，齿62被布置成与止挡件56的凸起60接合。利用适合的弹性装置(或者如果适当布置的话简单地利用重力)将卡钩52压在凸起60上。当壳体12被关闭时，如图10和12中所示，在滑动板20与固定板22之间提供操作接触压力。为了以可控制的方式减小或者减轻该接触压力，压力减小装置50与锁定装置23和铰链18一起允许较小的预定位移，如图10中63所示的。

如图11中所示，当利用锁定装置23的杆64使得壳体12解锁时，凸起60被齿62钩住以将壳体12的打开回转限制为小预定范围，即，限制为位移63。图12至13是根据图9中箭头XII的侧视图。当与关闭的壳体12(即，图12中所示的完全压缩状态)相比时，在图13的部分减压状态下在盖14与框架16之间具有斜度。应该注意的是，尽管具有该斜度，但滑动板20和固定板22保持平行并且通过上述加压装置36和36’在它们的表面上施加均匀的接触压力。

应该注意的是，在图9-13的滑动水口10中，铰链18布置在壳体12的短侧上。图9还示出了在滑动板20的密封接触下游中安装于可转动的滑动板支撑件24(在图9中未示出)的收集器喷嘴66。图9中所示的锁定装置23适于壳体12的横向打开。尽管未示出，滑动水口10通常安装于冶金容器并且当执行利用压力减小装置50的可控部分减压时处于维护工位。在这种情况下，如图9-14中所示，滑动水口10垂直定向。锁定装置23和压力减小装置50被这样布置，即，在该构造中可容易地执行操控。另外，第二联接器48被布置成使其容易接近。

如图14中所示，当需要回转打开壳体12时，利用工具68使得卡钩52和止挡件54脱离成由虚线所示的位置。为此，卡钩52具有与工具68的顶端相对应的孔。实际上，同样的工具68与锁定装置23的杆64结合使用，锁定装置23的杆64包括类似的孔。如图14中进一步示出的，止挡件54的底板58包括细长槽70，细长槽70能够精确地调节所允许的位移63以及接触压力减小的量。应该注意的是，诸如为了在滑动板20与固定板22之间保持预定的接触而选择所述范围。通过允许较小的位移，压力减小装置50保证了操作接触压力的可控制的减小。它还防止壳体12的意外打开。

图3是根据第二实施例的具有棘轮机构140的滑动水口10的平面图。参照图1和2，在图3中类似或者相同的部件由相同的附图标记表示。棘轮机构140安装于可滑动的托盘26并且包括棘轮142、推进器144和棘爪146。棘轮142设有多个凹陷部分150，凹陷部分150相对于棘轮142的半径倾斜。应该理解的是，棘轮机构140被布置成使滑动板20以限定的不连续的步幅(在该实施例中例如为15度)转动，并且保证滑动板20的限定的角位置。

图4中详细地示出了图3的棘轮机构140。滑动轴承座152、152’固定于可滑动的托盘26以引导推进器144。可调节的限位止挡件154、154’被设置在滑动轴承座152、152’上以在由箭头45和45’表示的两个方向上将推进器144的行程限制于预定的范围。限位块154、154’与固定于推进器144的相应凸台156、156’相配合。棘爪146可围绕推进器144上的轴158枢转。第一弹簧160保证在转动过程中棘爪146接合给定的凹陷部分150。

如图15中所示，其中示出了沿着图3的线XV-XV的截面图，第二弹簧162设置在联接器48内部。第二弹簧162被可滑动的托盘26支撑并且通过连接杆163作用在推进器144上。在没有与联接器48相连接的线性致动器的作用的情况下，第二弹簧162将推进器144推压到如图3、4和15中所示的位置。联接器48保护第二弹簧162免受不良影响。参照图1至3，在图15中类似或者相同的部件由相同的附图标记表示。可注意到，图15还示出了收集器喷嘴66和保护性片状金属盖67，在图1至3中没有该保护性片状金属盖。

现参见图4，可调节的阻挡件164固定于推进器144并且朝向棘轮142垂直突出。在图3和4中所示的位置，阻挡件164接合棘轮142的某一凹陷部分150’。阻挡件164和第二弹簧162形成用于阻挡滑动板20在按照箭头49的允许方向上的转动的阻挡机构。如果上述操作接触压力不足以充分阻止沿允许方向49的转动或者如果在操作过程中可出现较大的转矩，那么可能需要在该允许方向49上的附加阻挡。在图3和4的实施例中，阻挡件164还阻挡相反方向上的转动，这是由于棘爪146未完全接合棘轮142。第二弹簧162被预张紧并且诸如为了在阻挡件164与棘轮142之间保证阻挡接合而选择其弹簧常数。利用由线性致动器施加的足够的作用力可使得第二弹簧162被压缩。这样，通过按照箭头45移动推进器144，使得阻挡件164被脱开以使在允许方向49上的转动被允许。

如图5中清楚示出的滑动板20包括由耐火材料(例如氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、碳或其任何适合的组合)制成且具有轴向中心圆孔(即第一孔30)的整体圆盘20’。盘20’设有由适合的钢制成的周边钢带20”。钢带20”以本身已知的方式收缩装配于盘20’，从而即使在破裂的情况下也能保证盘20’的内聚力。在一个特定的实施例中，滑动板20的选择参数是：外径450mm；孔直径90mm；耐火材料厚度40mm；钢带厚度5mm以及在1000℃下收缩装配。但是这些数值取决于实际要求并可不同地选择。由于滑动板20是转动对称的，因此没有优选的定向并且它可容易地转动。更具体地，耐火材料盘20’被制造成在最大可能的程度上是各向同性的。从下面对图5的描述中可以明显地看出棘轮机构40，140的最佳转动模式和功能。

参见图1，图5中所示的滑动板20按照箭头28和28’定向。在图5中，第一局部磨损区域由附图标记200表示(由阴影表示)。区域200形成滑动板20的在第二孔32下方滑动的部分并且其长度对应于由202表示的滑动范围。在流动调节过程中，区域200至少部分地位于熔融金属流内。这样，在滑动水口10的操作中，区域200遭受严重的侵蚀和腐蚀。由于滑动水口10的性质，区域200的磨损朝向第一孔30增大，从而导致第一孔30在箭头28的方向上扩大的已知症状。为了使得滑动板20的使用表面上的磨损不受区域限制以及为了避免第一孔30的非对称扩大，棘轮机构40、140使得滑动板20按照箭头49转动。在图3中所示的实施例中，棘轮142设有24个凹痕部分以便从推进器144的每一个行程中产生一个15度的不连续转动步幅。因此，与棘轮机构40、140连接的线性致动器使得先前未磨损的区域204、206、208(由阴影表示)位于滑动范围202内并且在第二孔32的下方。如图5中转动模式的角度指示所示，执行推进器144的几个连续行程(例如在该示例中为6个行程)，以获得给定的转动角度，例如在该示例中为90度。

装有棘轮机构40、140的滑动水口10的一种示例性操作方法概述如下：

在浇铸操作中：

利用滑动水口10以本身已知的方式启动、控制和停止冶金容器(未示出)的流出；

在浇铸操作后：

将带有滑动水口10的冶金容器转移到维护工位(未示出)并且翻转容器，例如为了倒空残留内容物，以使得滑动水口10垂直布置且容易接近；

将线性致动器(未示出)与第二联接器48连接，即与棘轮机构40、140连接；

(可选择地：)利用锁定装置23和压力减小装置50使得操作接触压力减小预定量；

(可选择地：)通过使得可滑动的托盘26平移到最大流量位置使得第一孔30和第二孔32对准；

控制线性致动器以产生预定数量的行程，其开动棘轮机构40、140以使得滑动板20以不连续的步幅转动到限定的角位置；

将线性致动器从第二联接器48上移除；

(可选择地：)在滑动水口上执行其它维护操作。

尽管最好在每一个浇铸操作后执行滑动板的转动，但是可注意到，仅在一定次数的浇铸操作后才更换滑动板20和固定板22，这取决于它们的工况。应该理解的是，通过使得滑动板20的磨损受区域限制，浇铸操作的该次数超过了现有技术中具有不可转动滑动板的滑动水口可能达到的数量。

自动系统(未示出)通常控制线性致动器。为了保证预定数量的行程被有效地执行，更准确地，为了保证限定的角位置被有效地达到，在滑动板20的转动过程中测量线性致动器(例如液压缸)的一个或者多个操作参数。这些参数例如包括有效活塞位移、对于给定位移所花费的时间间隔、液压缸的两个腔室中的压力和这些压力的持续时间和/或时间变化。例如，在限定的可允许范围以上的压力水平表示板20、22或者滑动水口10的其他机械部件的堵塞或者夹持。相反，在可允许的范围以下的压力水平表示棘轮机构40、140的电影链的破裂。最好考虑的一个因素是转动过程中的有效接触压力，例如由加压装置36、36’的设置决定，并且如果可应用的，由压力减小装置50的设置决定。棘轮机构40、140及其线性致动器的自动控制能够检测可能的故障，从而有助于在其整个工作寿命中保证滑动板20的预定角位置。

以一种类似的手段，能够在滑动水口10的操作过程中测量流动控制致动器的一个或者多个操作参数。在操作过程中在流动控制致动器上测量的上述参数提供了另外的关于广义上的滑动水口10Q且尤其是板20、22的状态上的信息。

利用下列步骤或者其部分组合：

识别滑动水口(例如通过条形码)；

追踪所识别的滑动水口的机械部分的进展(例如，部件的操作次数、用于打开/关闭滑动水口的滑动操作的完成量等)；

追踪其滑动板和其固定板的进展(例如，板的操作次数，滑动板的角位置等)；

存储转动过程中其线性致动器的操作参数(例如，活塞位移、位移持续时间、活塞压力、压力持续时间等)；

存储转动过程中其流动控制致动器的操作参数(例如，活塞位移、位移持续时间、活塞压力、压力持续时间等)；

能够在信息系统中产生具有关于滑动水口10历史信息的数据库。通过考虑在维护车间中在维护工位和浇注工位测量的滑动水口10的机械参数而在信息系统中产生历史信息。该历史信息用作滑动水口10的操作控制装置的输入并且还用于安排预防性维护的输入。历史信息能够最佳使用和设计广义上的滑动水口10尤其是转动时间安排以使得滑动板20的磨损最小化。例如，滑动水口10方面的这样试验数据通过避免过早更换而使得其构造部件(特别是板20、22)的操作时间最大化。另外，历史信息通过在适时地安排必需的维护来提高操作的安全性。

回到图5，可注意到本发明的发展产生的几个发现：

具有中心圆孔的盘状耐火材料相对于热和机械应力被认为是优选的；

滑动板在其支撑件上的径向固定的几何布置对于断裂具有重要的影响；

盘的外径与孔的直径的直径比大于或者等于4(优选地，5)对于在操作过程中减小机械应力并且保证盘边界处的可接受的温度是有益的；

常规收缩装配钢带足以避免由滑动板在其支撑件上的轴向固定所导致的应力集中并且在断裂的情况下保证滑动板的内聚力；

增大数量(即，大于4个)的径向固定点对于滑动板的耐用性具有有益的影响，大大减小张应力；

通过确保减小扩张自由度来限制径向固定点的数量的增加，径向固定点的数量的增加会导致压缩应力的增大；

耐火材料的厚度对张应力的影响很小；

滑动板的已知刚性径向固定模式不能在确保可接受的压缩应力的同时减小耐火材料中的张应力，实际上，在滑动板的自由运动不危害流动控制的情况下，应该提供一定的扩张自由度。

图6-8示出了根据第三实施例的夹紧环300的细节。参照图1和2，图6中类似或者相同的部件由相同的附图标记表示。夹紧环300是根据上述发现以及独立于棘轮机构40、140设计的。图6的滑动水口10中的滑动板20与图5的滑动板20相对应。它包括由钢带20”镶边的盘状耐火材料20’并且具有中心孔，即，第一孔30。夹紧环300能够将滑动板20固定于可转动的滑动板支撑件24，可转动的滑动板支撑件24可在可滑动的托盘26上转动。如图6中所示，夹紧环300包括4个圆弧形刚性链302和一个安装座304。利用旋转接点类型的铰链306使得刚性链302和安装座304互连，该铰链能够围绕垂直于图6平面的轴线相对转动。小榫308固定于钢带20”，榫308安装在安装座304中的榫眼310中。榫308(如图5中所示)与榫眼310配合以阻挡滑动板20相对于夹紧环300转动但不阻挡滑动板20在榫308的区域中径向膨胀。实际上，榫眼310的深度大于榫308的高度。可注意到，无需改变耐火材料盘20’的圆形形状，榫308可阻挡滑动板20转动。利用安装座304阻挡夹紧环300在滑动板支撑件24上转动。

多个弹性紧固件320以转动对称的方式布置在夹紧环300的外围。紧固件320相对于夹紧环300弹性地固定滑动板20以在操作过程中允许一定量的径向扩张。在图6中所示的实施例中，总共9个弹性紧固件320布置在夹紧环300中，即它们以40度的规则角度设置，如由附图标记321表示的。如上所述，足够数量的径向固定点能够减小滑动板20中的张应力。在操作过程中，弹性紧固件320还具有代替钢带20’的功能，因为已经发现，钢带20’在滑动水口10的高操作温度下趋于塑性变形至不能接受的程度。

如图7中清楚示出的，每一个弹性紧固件320包括由相应的刚性链302支撑并且压靠在紧固件324上的螺旋弹簧322。尽管描绘了螺旋弹簧322，但也不排除诸如盘簧或者气动装置的其他适合装置。螺纹轴326固定于紧固件324并且通过夹紧环300中的相应孔突出。螺母328使得螺旋弹簧322预张紧以使得滑动板的刚性固定保持达到一定的扩张度。使得超出对应于螺旋弹簧322的预定预应力的任何扩张达到由附图标记330表示的径向间隙宽度。如图7中所示，与紧固件320结合的夹紧环300确保滑动板的充分固定，同时允许一定量的径向扩张。

夹紧环300在与安装座304径向相对的区域中设有极端(all-or-nothing)类型的罩340。夹紧环300和罩340被设计成用于简化滑动板20的更换并且用于阻止其预张紧紧固的反常。它包括锁342(如图8中所示)。锁342通过轴343枢转地安装于一个刚性链302的一端并且接合在相对链302的端部中的相应空腔。锁342具有垂直于其枢轴343的孔344，孔344能够按照箭头345使用工具68来打开和关闭夹紧环300。与铰链306结合的罩340能够扩宽夹紧环300以更换滑动板20。应该理解的是，与弹性紧固件320结合的铰链306确保滑动板20相对于夹紧环300以及因而相对于可滑动的托盘26自动定中心。尽管未示出，但显然类似的夹紧环有利地用于滑动水口10中的固定板22。

回到图1和2，可注意到，滑动板20和固定板22具有相同的构造，即，相同的尺寸。更具体地，除了转动对称以外，板20、22相对于中心径向对称平面是对称的。这样，用过的滑动板20可用作固定板22，反之亦然，以使其先前的未用的表面作为新的有用表面。如果需要的话，可执行各个板20、22的先前的机加工。应该理解的是，利用这里公开的滑动水口10获得的延长的工作寿命和减小的磨损有助于板20、22的再使用能力。

Claims (21)

1.一种用于冶金容器的线性滑动水口(10)，包括：

具有第一孔(30)的滑动板(20)和具有第二孔(32)的固定板(22)；

可滑动的托盘(26)，支撑所述滑动板(20)并且被设置成使得所述滑动板(20)相对于所述固定板(22)滑动以通过所述第一孔和第二孔(30；32)的相对位置来控制所述冶金容器的流出量；所述滑动板(20)相对于所述可滑动的托盘(26)可转动；以及

棘轮机构(40；140)，用于提供所述滑动板(20)的限定的角位置；

其特征在于

所述棘轮机构(40；140)被安装在所述可滑动的托盘(26)上以使所述可滑动的托盘(26)形成所述棘轮机构(40；140)的固定框架。

2.根据权利要求1所述的滑动水口，还包括安装在所述可滑动的托盘(26)上的可转动的滑动板支撑件(24)。

3.根据权利要求2所述的滑动水口，其中，所述棘轮机构(40；140)包括：棘轮(42；142)，所述棘轮固定于所述可转动的滑动板支撑件(24)；推进器(44；144)，所述推进器可移动地安装在所述可滑动的托盘(26)上；以及棘爪(46；146)，所述棘爪可枢转地安装于所述推进器(44；144)上，以将所述推进器(44；144)的线性动作转变为所述滑动板(20)的转动。

4.根据权利要求1所述的滑动水口，还包括用于所述可滑动的托盘(26)定位的流动控制致动器的联接器(34)和固定于所述可滑动的托盘(26)的联接器(48)，用于将独特的可分离的线性致动器连接于所述棘轮机构(40；140)。

5.根据权利要求1所述的滑动水口，其中，在操作过程中在所述滑动板(20)与所述固定板(22)之间提供紧密接触压力，并且所述滑动水口(10)还包括用于所述接触压力的可控减小的压力减小装置(50)。

6.根据权利要求5所述的滑动水口，还包括壳体(12)和用于回转打开所述壳体(12)的铰链(18)，并且其中所述压力减小装置(50)包括用于限制所述壳体(12)的打开度的卡钩(52)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的滑动水口，其中，所述棘轮机构(40；140)包括用于阻挡所述可转动的滑动板支撑件(24)转动的阻挡机构(162；164)。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的滑动水口，其中，所述滑动板(20)包括转动对称的耐火材料(20’)，所述第一孔(30)为转动对称的并且设置在所述耐火材料(20’)的中心位置。

9.根据权利要求8所述的滑动水口，还包括用于紧固所述滑动板(20)的夹紧环(300)，所述夹紧环(300)在所述可转动的滑动板支撑件(24)上被阻止转动并且包括用于将所述滑动板(20)弹性紧固于所述夹紧环(300)的多个弹性紧固件(320)。

10.根据权利要求9所述的滑动水口，其中所述弹性紧固件(320)以转动对称的方式设置在所述夹紧环(300)的内侧，并且它们的数量大于4个。

11.根据权利要求10所述的滑动水口，还包括用于为所述弹性紧固件(320)提供预定预应力的可调节预张紧装置(326，328)。

12.根据权利要求11所述的滑动水口，其中，所述夹紧环(300)包括至少三个刚性链(302)，所述刚性链(302)具有相应的铰接轴(306)。

13.根据权利要求9所述的滑动水口，其中，所述滑动板(20)包括利用收缩配合为所述耐火材料(20’)镶边的外钢带(20”)，所述钢带(20”)和所述夹紧环(300)包括与之配合的用于阻挡所述滑动板(20)转动的阻挡装置(308、310)。

14.根据权利要求9所述的滑动水口，其中，所述滑动板(20)包括盘状的耐火材料(20’)，所述第一孔(30)为圆形的并且设置在所述耐火材料(20’)的中心位置。

15.根据权利要求14所述的滑动水口，其中，所述耐火材料(20’)的外径与所述第一孔(30)的直径的比值大于或者等于4。

16.根据权利要求1-6中任一项所述的滑动水口，其中所述滑动板(20)和所述固定板(22)具有相同尺寸。

17.一种用于操作权利要求1-16中任一项所述的线性滑动水口的方法，

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将线性致动器连接于所述棘轮机构(40；140)；以及

利用所述棘轮机构(40；140)使得所述滑动板(20)转动。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：

在转动所述滑动板(20)前，利用压力减小装置(50)以可控制的方式减小所述滑动板(20)与所述固定板(22)之间的有效接触压力。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：

在所述滑动板(20)的转动过程中测量所述线性致动器的一个或者多个操作参数。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括以下步骤：

在所述滑动水口(10)的操作过程中测量与所述可滑动的托盘(26)连接的流动控制致动器的一个或者多个操作参数。

21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中在所述滑动水口(10)不操作的远处工位执行将线性致动器连接于所述棘轮机构和利用所述棘轮机构使得所述滑动板转动的步骤。

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