CN102189249B - 用于传输来自冶金容器中的熔融金属的内水口及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于浇铸来自冶金容器的熔融金属的内水口，所述内水口包括具有轴向通孔的基本上的管状部分；内水口板，所述内水口板包括在周边内被封闭的底部平坦接触面和与所述底部接触面相对并且将所述管状部分的壁连接至所述板的侧边的第二表面，所述侧边限定所述板的周长和厚度，所述内水口还包括金属壳，所述金属壳包覆除所述内水口板的所述滑动面以外的所述侧边和所述第二表面中的一些或所有的至少一部分并且设有金属支承面，面向所述接触面并且相对于所述接触面凹进，并且从所述侧边的包覆部分延伸超出所述接触面的所述周边，其特征在于，所述支承面由围绕所述板的所述周边分布的至少两个单独的支承组件的凸缘限定。

Description

用于传输来自冶金容器中的熔融金属的内水口及装置

技术领域

本发明涉及用于传输来自冶金容器的熔融金属的装置并且更具体地涉及在连续熔融金属浇铸技术领域中用于传输来自冶金容器的熔融金属的内水口。更具体地，本发明涉及一种具有特殊装置的内水口，该特殊装置用于将该内水口固定于金属浇铸设备中的管交换装置。本发明涉亦及一种包括内水口及管交换装置的装置。

背景技术

浇铸设备中，在被传输到另一个容器之前，例如铸模内之前，熔融金属通常被容纳在冶金容器，例如中间包中。金属被从冶金容器经由设置在该冶金容器的底部中的水口系统传输到容器，该水口系统包括内水口，该内水口至少部分地位于冶金容器中并且和滑动传输板（浇铸板）紧密接触，该滑动传输板位于冶金容器下面和外面并且通过安装在冶金容器下面的用于保持和更换板的装置达到与内水口配准。该滑板可以是校准板，包括两个或更多个板的铸管或退火箱。因为所有这些类型的板都是水口的一部分，该水口包括连接至根据应用而变化长度的管状部分的板，并且从所使用的阀门上对它们加以区别，例如用于钢包中的阀式浇口，所以它们在本文中将被称为“滑动水口”、“浇钢水口”、“可交换浇钢水口”或者它们的结合。浇钢水口可以被用来传输呈配有短管的自由流形式，或配有长的、部分浸没的铸管的导流形式的熔融金属。

欧洲专利文献EP1289696中描述了用于浇铸设备的管交换装置的实例。为提供内水口和滑动水口之间的紧密接触，用于保持和更换浇钢水口的管交换装置包括夹紧装置和挤压装置，该夹紧装置旨在抵靠装置的框架夹紧内水口，该挤压装置旨在具体地向上压在浇钢水口的板上，从而将板压在内水口上，并且因此获得紧密接触。

如上所述，内水口在浇铸期间是固定组件。因此，其使用寿命应该至少和冶金容器中的一个一样长。另一方面，浇钢水口在浇铸期间可以借助于管交换装置被替换。

欧洲专利文献EP1454687公开了一种被连接至位于钢包的底部的闸式阀的滑动门的下水口，用于将熔融金属浇铸到中间包内。像中间包的内水口一样，EP1454687中公开的下水口包括耐火芯，该耐火芯包括管状部分和板，下水口的大部分外表面包覆有金属壳。这是两种类型的水口端之间的类似处。实际上，不同于内水口，本发明的主题，钢包的下水口在使用期间不会经受任何摩擦应力，因为该下水口被固定地附接于滑动闸阀的滑动门板。此外，下水口悬挂在钢包的底部，然而内水口靠在管交换装置的框架的上部上。用于两种类型的水口的夹紧装置基本上不同于彼此。在EP1454687中公开的下水口中，水口被引入第一金属圆筒，第一金属圆筒包括作为卡口与第二金属圆筒啮合的凸缘，该第二金属圆筒被用螺丝钉固定于滑动闸阀的滑板的下部。第一金属圆筒和第二金属圆筒都不是下水口的一部分，而是用来将下水口固定于滑动门板的下表面的夹紧装置。该将水口夹紧于冶金容器的方案不适合于将内水口夹紧于管交换装置的框架的上部。

内水口和浇钢水口的板每个均至少部分地包括耐火材料。一个问题在于由夹紧或挤压装置施加的力趋于将应力集中施加在耐火材料上。这些应力集中可能破坏脆弱的耐火材料，并且形成裂纹或导致破裂。

发明内容

本发明目的在于提供一种内水口，在水口和冶金容器两者的整个使用寿命期间将维持材料质量和完整性。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种用于浇铸来自冶金容器的熔融金属的

内水口，所述内水口包括

（a）具有轴向通孔的基本上的管状部分或大致上管状的部分，所述管状部分限定第一方向（Z），并且流体连通进口和出口让液体或流体流通所述管状部分，所述内水口还包括

（b）内水口板，所述内水口板包括底部平坦接触面，该底部平坦接触面所述内水口板的周边（Pm）包围内并且称为滑动面（Pg），所述接触面垂直于或大致上垂直于所述第一方向（Z），所述接触面包含所述出口和第二表面，该第二表面相对于所述底部接触面并且将所述管状部分的壁连接至所述内水口板的侧边，所述侧边从所述底部接触面延伸到所述第二表面并且限定所述板的周长和厚度，所述内水口还包括

（c）金属壳，所述金属壳包覆除所述内水口板的所述滑动面（P_g）以外的所述侧边和所述第二表面中的一些或所有的至少一部分，并且设有

（d）金属支承面，面向所述滑动面（P_g）并且相对于所述滑动面（P_g）凹进或沿Z方向入口后移，并且从所述侧边的包覆部分延伸至超出或突出所述接触面的所述周边（Pm），

所述支承面由围绕所述内水口板的所述周边分布的至少两个单独的支承组件的凸缘或突出部分限定。

在优选实施方式中，如上所述的内水口，其中，所述至少两个支承组件的所述凸缘具有长度（L）和宽度（I），每个所述长度和宽度均具有至少5mm，优选地至少10mm的尺寸；最优选地所述支承组件的高度是至少10mm，以便当被夹紧在管交换装置的框架的上部上时对内水口给予足够的稳定性。在另一个优选实施方式中，支承组件的高度至少是10mm。

在优选实施方式中，其中，所述支承面由围绕所述内水口板的所述周边分布的三个单独的支承组件的凸缘限定，并且相应的凸缘的所述滑动面（P_g）之上的正交投影的质心形成三角形的顶点。从而提高了所述内水口和滑动浇钢水口之间内表面的密封性。

在优选实施方式中，其中，所述三角形优选地由下列几何形状中的任何一个的一种或任何一种结合限定：

（a）通过被称为X-顶点的第一顶点的被称为X-高线的所述三角形的第一高线基本上平行于第一轴，所述第一轴平行于X-方向并且通过管交换装置的浇铸开口的质心,所述X-方向与板更换方向对应的纵向并垂直于Z方向；

（b）通过所述X-顶点被称为X-中线的所述三角形的第一中线基本上平行于所述第一轴；

（c）三角形使得所述X-高线或所述X-中线在所述通孔质心处与水口通孔的中心轴（Z）相交；

（d）所述三角形的所有角都是锐角；

（e1）根据（c）所述的三角形，所述三角形是等腰的；

（e2）根据（c）所述的三角形，所述三角形是等腰的，使得所述X-顶点是相等长度的两边的交点；

(e3)根据（c）和（d）所述的三角形,所述三角形是等腰的；

（f）根据（c）所述的三角形，其中由所述通孔质心和除了所述X-顶点以外的所述三角形的两个顶点形成的角2α被包括在60°和90°之间；

（g）三角形，其中由所述X-顶点形成的角小于60°。

在优选实施方式中，其中，与所述X-顶点对应的所述支承凸缘的角扇形γ在14°和52°之间，并且另两个所述支承凸缘跨越包括在10°和20°之间的角扇形β，所有的角度都相对于所述通孔质心测量。优选地，与所述X-顶点对应的所述支承凸缘的外脊具有与所述第一轴（X）垂直地相交的切线。

在根据本发明所述的内水口的板的滑动面之上的正交投影优选地被内切（inscribed）为矩形，具有如下的两对相对边：基本上平行于方向（X）的两个纵向边，和基本上垂直于所述X-方向的两个横向边，至少两个支承组件中没有一个设置在所述壳的所述纵向边上。所述板投影可以包括横向于（不必垂直于）所述X-方向的其它边，具有圆角或者具有截止角。所述支承组件当然可以定位在所述板的这种横向的、非垂直边缘上。

在一个实施方式中，所有所述支承组件的所述支承凸缘都落在平行于或基本上平行于所述滑动面（P_g）的相同平面中。相反地，所述支承凸缘可以落在不同平面上，取决于为将所述支承凸缘容纳在所述管交换装置的上部上而设计的支撑表面的几何形状。落在不同平面中的所述支承凸缘在所述内水口必须定位成具有特定的角定向的情况下可以是有用的，因为在所述支承凸缘被放置在错误的支撑表面上的情况下，它将倾斜。所述支承凸缘也可以不平行于所述内水口的所述滑动面。一定倾斜可以帮助将所述内水口定中心套在所述管交换装置上。在所有情况下，所述内水口支承凸缘的设计必须匹配所述管交换装置的所述支撑表面。

在优选实施方式中，所述支承组件由金属支承突起构成，该金属支承突起从所述内水口板周边伸出，所述金属支承突起包括支承凸缘和适合将夹紧装置接纳在管交换装置的内水口接纳部中的相对的夹紧面。在一个实施方式中，至少一个支承突起的所述支承凸缘仅通过夹在两个金属层之间的耐火材料而与相对的所述夹紧面分开。所述支承凸缘和所述夹紧面的所述金属层获得来自所述管交换装置的所述夹紧装置和所述支撑表面的所有压缩应力，并且将所述压缩应力均匀地分布到中间耐火部分，所述中间耐火部分吸收并削弱所有的应力集中。类似地，在改变浇钢水口时，严重的剪切应力被施加于所述内水口的所述接触面，并且这些应力被所述金属层吸收。换言之，来自所述夹紧装置的所述压缩应力不会影响含于周边pm之间的所述耐火材料的有用部分。

在又另一个实施方式中，所述支承突起的所述支承凸缘仅通过金属与所述相对的夹紧面分开。在本实施方式中，由将所述内水口夹紧在其位置中产生的所有的压缩应力由金属承受，并且所述耐火材料根本不受这些应力中的任何一个影响。

根据本发明所述的内水口通过用金属壳（包括所述支承凸缘）包覆耐火芯的一部分，特别是所述板的部分而制成。本发明因此还涉及用于包覆如上所限定的所述内水口的所述水口板的第二表面和侧边中的一些或所有的至少一部分的金属壳，其中所述金属壳包括具有用于容纳所述水口的管状部分的开口的第一主表面和从所述第一主表面的周边伸出的侧边，所述侧边支撑支承面，所述支承面由围绕所述壳的周边分布至少两个单独的支承组件的所述凸缘限定。

本发明还涉及一种内水口和用于保持并更换滑动浇钢水口的管交换装置的组件，所述滑动浇钢水口用于浇铸来自冶金容器的熔融金属，所述内水口包括支承面，并且所述管交换装置包括

具有浇铸开口的框架，包括邻近所述浇铸开口的周边的支撑表面，并且适合接纳并接触所述水口的所述支承面，

夹紧系统，所述夹紧系统面向所述支撑表面并且布置成压在被称为夹紧面的与所述内水口的所述支承面相对的表面上，

所述内水口的所述支承面是金属的。所述内水口优选地如在上限定的。

本发明的另一方面提供了一种用于输送来自冶金容器的熔融金属的内水口（12），所述内水口（12）包括由耐火材料制成的内水口芯（24）和金属壳；

其中所述内水口（12）包括夹紧面和支承面，所述夹紧面适于与夹紧装置接合，所述支承面适于与下游支承面接合；

其中所述内水口芯（24）包括管状部分和板部分，

-所述管状部分限定了浇铸孔，所述浇铸孔限定浇铸方向或Z-方向，其中心孔轴线则限定Z-轴，所述管状部分具有进口端部和出口端部，所述进口端部和所述出口端部分别限定了进口孔和出口孔（28），所述进口孔适于接收来自冶金容器的熔融金属，而所述出口孔（28）用于将熔融金属向内水口（12）下游输送，以及

-所述板部分横向地从所述管状部分突出，并且包括在所述出口端部的底部接触面（26）、肩表面，以及将该底部接触面和肩表面互连的周边部分；

其中，所述金属壳包覆在所述内水口芯（24）上，并且包覆所述板部分和所述周边部分；

所述金属壳包括支承装置，所述支承装置适于与内水口夹紧装置接合，以使所述内水口在使用时被所述内水口夹紧装置夹紧时挤压地保持在下游支承面上。

所述支承装置可从所述周边部分突出并整体地形成了所述夹紧面和所述支承面。

优选地，至少所述支承面轴向地从所述底部接触面上退。

所述夹紧面和所述支承面可平行于或大致平行于所述底部接触面。

所述支承装置可从所述板部分的周边部分上突出并且适于在使用时夹在所述内水口夹紧装置和下游支承面之间。

所述支承装置可轴向地从所述内水口芯的所述底部接触面上退。

所述支承装置可在所述内水口芯的所述底部接触面和所述肩表面之间突出。

所述支承装置可包括多个支承组件，所述多个支承组件从所述周边部分突出并整体地形成了所述夹紧面和所述支承面。

所述支承组件的每一个可从所述内水口芯的所述周边部分突出并悬垂于所述周边部分。

每一个所述支承组件可包括夹紧面和支承面，所述夹紧面用于与所述夹紧装置接合，所述支承面用于与所述下游支承面接合，所述夹紧面和所述支承面分别面向所述内水口的所述进口端部和出口端部。

所述支承组件可围绕所述板部分的所述周边分布，并且所述支承组件可布置成使得施加在一个支承组件的夹紧力被施加在其它一个或多个支承组件的夹紧力所抗衡。

所述支承组件可为金属突起物，其与所述金属壳在所述板部分的所述周边部分上整体地形成。

所述支承组件可包括耐火材料的突起物以及覆盖所述突起物的金属包覆，所述突起物整体地在所述板部分的所述周边部分上形成，在所述突起物上的所述金属包覆形成所述夹紧面和所述支承面。

优选地，至少所述支承面是由金属制成的。

所述金属壳可永久地粘结到内水口芯或者以接合剂粘结到内水口芯。

优选地，所述金属壳并不盖着底部接触面。

所述内水口可与水口交换装置配合并用于连续熔融金属浇铸，其中所述水口交换装置适于保持浇钢水口在一个浇铸位置，并且适于将浇钢水口沿一个浇钢水口移动方向（X）从引入方向移进该浇铸位置以及将浇钢水口沿浇钢水口移动方向（X）朝输出方向移离该浇铸位置，所述X-方向与通过板部分的浇铸孔的中心线相交限定了X-轴；其中所述板部分包括面向引入方向的前方突出部分以及面向输出方向的后方突出部分，并且所述板部分包括第一侧部和第二侧部，所述第一侧部和第二侧部与所述前方突出部分和后方突出部分互连；其特征在于，所述支承装置仅在所述前方突出部分和后方突出部分上形成。

所述内水口的所述前方突出部分和所述后方突出部分的每一个可相对于所述浇铸孔的中心线形成角扇形，所述角扇形相对于所述浇铸孔的中心线为±45°内，并且优选地为±30°内。

所述支承装置可包括多个所述支承组件，所述多个支承组件分布在所述前方突出部分和所述后方突出部分上的位置，其中至少一个所述支承组件形成在所述前方突出部分上，并且至少一个所述支承组件形成在所述后方突出部分上。

优选地，至少一个所述支承组件在X-轴线上。

所述支承装置可包括两个支承组件，所述支承组件置于X-轴线的前后端部。

所述支承装置可包括三个支承组件，并且所述支承组件置于一个三角形的顶点上，所述浇铸孔的中心线在所述三角形之内。

所述支承组件可置于包含所述孔轴线的等腰三角形的顶点上，其中所述顶点的一个置于X-轴上，而形成所述等腰三角形底部的顶点在平行于浇钢水口移动方向以及与所述孔轴线相交的所述X-轴线的不同侧上。

附图说明

在参照图，阅读仅仅作为发明的范围的非限制实施例给出的下列描述时，将更清楚地理解发明，其中：

图1是根据一个实施方式，处于其浇铸定向的内水口的立体图；

图2是图1中内水口沿垂直方向翻转后的立体图；

图2（a）是支承组件的放大图；

图3是沿着夹紧在管交换装置上的图1的内水口的两个轴向半平面分开的立体图；

图4是沿着图3的两个轴向半平面的剖面侧视图；

图5和图5a是图1的内水口的示意性俯视图；以及

图6（a）是支承组件均为金属的实施例的结构示意图；

图6（b）是支承组件具有夹在两个金属层之间的耐火材料的实施例的结构示意图。

附图标记说明：

10            用于保持和更换板的装置

12            内水口

16            导向装置

20            夹紧系统

22            金属壳

26            底部接触面

28            出口

30a,30b,30c   支承组件

31            框架

32a,32b,32c   夹紧面

34a,34b,34c   支承面(支承凸缘)

36            外周面

40a,40b       纵向边

42a,42b       横向边

80a,80b,80c   装置的支撑表面

Pa            支承平面

Pg            滑动面

X             板更换方向

Y             横向

Z             浇铸方向

具体实施方式

本发明涉及一种用于浇铸容纳在冶金容器的熔融金属的内水口，诸如中间包。浇铸方向限定垂直方向。内水口包括局部包覆有金属包层的耐火芯。耐火芯包括附接于板的中空管状部，该中空管状部具有从管状部的一端延伸到板的底部接触面的通孔，该中空管状部沿着被称为滑动面的基本上的水平面延伸。内水口待被垂直固定，并且其接触面向下朝向管交换装置的上侧部。滑动面旨在紧密接触到可交换浇钢水口的滑板，该可交换浇钢水口通过沿着管交换装置的下侧部滑动移到与内水口相反的浇铸位置。内水口还包括金属壳，该金属壳包覆内水口板的侧边的至少一部分。该金属壳包括支承面，该支承面分布在至少两个分开的支承组件30a、30b、30c之中，用于靠在管交换装置的框架的匹配的支撑面上。所述框架还包括夹紧装置，该夹紧装置适合将压缩力施加在内水口支承组件的夹紧面32a、32b、32c之上，所述夹紧装置与支承面34a、34b、34c相对。根据本发明，内水口的支承面34a、34b、34c和夹紧面32a、32b、32c由金属制成，使得在框架、夹紧装置以及支承组件之间仅存在金属-金属接触，从而允许消散并分配起源于夹紧装置的任何应力集中。

因此提议通过设置靠在框架上的内水口的表面由金属而不是耐火材料制成，来节约内水口的耐火材料。这样，当夹紧系统压在内水口之上以压在框架上时，金属表面遭受由夹紧装置导致的应力集中。因为金属不像耐火芯脆弱，所以裂纹不可能发生，这意味着更小的漏气、金属熔体泄漏的风险，因此基本上可以延长内水口的使用寿命，并且提高铸造金属质量。优选的是，支承面相对于滑动面基本上被凹进，使得由耐火材料制成的底部接触面的磨损不会影响框架中内水口的夹紧。

金属壳可以由适合履行其功能的任何金属制成，并且优选地是钢或铸铁。特别是假如由铸铁制成，则金属壳可以是6mm和更厚。因此可以获得复杂的壳体形状同时保持可接受的生产成本。在大多数情况下，金属壳可以被再次使用以当第一个内水口耐火芯被磨损时包覆第二内水口耐火芯。

上述金属支承面由至少两个支承组件30a、30b、30c的支承凸缘34a、34b、34c限定。每个凸缘应该具有足够的面积，使得内水口可以稳定地靠在框架上。例如，传统的内水口的金属壳的厚度不能被认为是支承面，因为它的厚度很少超过2或3mm，特别是当新的浇钢水口被滑进浇铸位置时，该厚度不足以将内水口保持在适当位置，从而产生高剪应力。

在本申请中，管交换装置的内水口“夹紧系统”的表述指的是夹紧组件50a、50b、50c的结合，并且相对的支撑表面80a、80b、80c设置成在适当位置夹紧内水口的匹配的支承组件30a、30b、30c，并且其支承凸缘34a、34b、34c靠在支撑表面上。夹紧组件将压缩力施加在支承组件的夹紧面32a、32b、32c上，该夹紧面32a、32b、32c与支承凸缘34a、34b、34c相对。

内水口还可以包括单独的或结合的一个或多个下列部件。

支承面从内水口板的外周面突出。术语“外周面”指的是优选地沿基本上的垂直方向从底板接触面的外周伸出的表面。水口包括至少两个分开的支承组件30a、30b、30c，每个支承组件均包括支承凸缘34a、34b、34c。术语“分开的”指的是明显的、不邻近表面。它们例如可以通过间隙或肋彼此分离开。

支承凸缘每个均具有大于5mm，优选地大于或等于10mm的长度和宽度。支承凸缘因而具有足够的面积以将靠在框架上的水口固定在其浇铸位置中。

水口可以包括三个，并且仅三个分开的支承凸缘34a、34b、34c。该构造赋予内水口高稳定性，并且均匀压力通过夹紧装置被分配在每个支承组件上，就像众所周知的三条腿站立的椅子或桌子比四条腿站立更稳定。在三个以上支承凸缘的情况下，如果在它们对准中存在小的缺陷，则夹紧可能是令人不满意的。

在优选实施方式中，可以限定内水口的垂直中心纵向平面，包括内水口通孔的中心Z-轴，并且三个支承凸缘34a、34b、34c布置在垂直于所述垂直中心纵向平面的平面上，形成金属壳的外周上的Y形，Y的底部布置在所述纵向平面中，并且Y的两臂布置在所述平面的任一侧上，在内水口接触面的质心处相遇。优选地，Y的两臂相对于中心平面是对称的。当限制夹紧系统的空间需求并且利用特别简单的夹紧方法时，支承凸缘34a、34b、34c的该Y形布置产生特别满意的水口夹紧稳定性。应当注意，对于对称的内水口，其中浇铸口布置在接触面或滑动面的质心，内水口板的质心与内水口通孔的质心对应。另一方面，对于不对称水口，例如具有矩形大体形状并且其中浇铸通道未布置在接触面的质心，内水口接触面的质心不同于通孔的质心。

金属壳包括具有用于容纳水口的管状部分的开口的主表面和从主表面的周边伸出的侧边，主表面的周边可以由具有两个纵向边和两个垂直边的矩形限制，当内水口被夹紧在其浇铸位置时，纵向由在装置内的板更换方向限定。纵向边和垂直边可以成直角连接，或者它们可以通过圆角或虚线角（broken angle）连接。在优选实施方式中，支承凸缘34a、34b、34c仅设置在壳的横向边上，即垂直边，或将垂直边连接至纵向边的边。有利地是沿横向于纵向的方向布置支承凸缘34a、34b、34c，因为位于管交换装置的下侧部的挤压装置通常沿纵向布置，其中该挤压装置抵靠内水口的滑动面施压于可交换浇钢水口的板。通过横向于挤压装置布置支承凸缘，在内水口和浇钢水口的滑动面之间的全部界面上施加更均匀的压缩力分布。

水口包括用于抵靠管交换装置的框架的支承面夹紧内水口的至少两个支承组件。每个支承组件30a、30b、30c是金属壳的一部分并且包括：

·支承凸缘34a、34b、34c；和

·夹紧面32a、32b、32c，该夹紧面32a、32b、32c与支承凸缘相对，并且夹紧组件旨在将夹紧力施加在该夹紧面32a、32b、32c上。该夹紧面32a、32b、32c可以是壳的主表面的一部分，或者它可以如图1和图2所示与主表面分开。

支承组件优选地完全由金属制成，并且仅在支承凸缘34a、34b、34c和夹紧面32a、32b、32c之间具有金属。在本实施方式中，仅金属支撑夹紧应力，节约内水口的耐火材料。可替代地，支承组件的支承凸缘和夹紧面的金属表面可以由非金属材料诸如耐火材料分开。在本实施方式中，支承组件的金属层支撑与夹紧装置相关联的所有应力集中并且将它们更均匀地重新分布到耐火芯，该耐火芯具有良好的抗压力。

在将内水口夹紧于管交换装置的框架时，水口支承组件可以被夹在框架支撑面和夹紧系统之间。

水口支承组件的支承凸缘或夹紧面可以是平面。可替代地，这些表面可以具有各种形状，例如，倾斜的、凸起的、凹入的、结构的或开槽的。支承凸缘或夹紧面可以在基本上平行于接触面26的平面中延伸。优选地，支承凸缘或夹紧面是共面的，优选地平行于接触面26。重要的是该表面在几何形状、阻力、厚度等方面适合履行它们的功能。支承组件30a、30b、30c的几何形状必须紧密配合它们待安装在其上的管交换装置的夹紧组件和支承面。附加组件诸如纤维、密封件或可压缩组件可以由现有技术中已知的任何手段（胶水、机械连接、嵌入等）加入支承凸缘或夹紧面。

发明还涉及如上所述用于内水口的金属壳，连同用于生产如上所述的内水口的方法，该方法包括组装金属壳和耐火组件的步骤。

发明还涉及内水口和用于保持并更换滑动浇钢水口的管交换装置的组件，该组件用于浇铸来自冶金容积的熔融金属，该内水口包括金属壳，该装置包括：

·框架，该框架的上部和水口的至少一个支承面接触，和

·面向框架的上部的夹紧系统，布置成压在内水口的夹紧面之上，

其中内水口支承面设置在金属壳上并且由至少两个单独的支承组件30a、30b、30c的支承凸缘34a、34b、34c限定。

如上所述，建议靠在框架上的内水口的表面由金属而不是耐火材料制成。因此，当夹紧系统压在内水口上以将其压在框架上时，建立了具有上述所有机械利益的金属-金属接触。

在下文中，与浇铸方向对应的基本上的垂直方向被称为Z方向，并且内水口的通孔的中心轴被称为Z轴，当内水口被安装在管交换装置上的其浇铸位置中时该Z轴平行于Z方向。与板更换方向对应的纵向被称为X方向，该X方向基本上垂直于Z方向；X轴平行于X方向并且通过管交换装置的浇铸开口的质心。

在诸如用于浇铸钢水的连续熔融金属浇铸设备中，用于保持和更换滑动水口的管交换装置10被用于将容纳在冶金容器，例如中间包中的金属浇铸到容器，诸如一个或多个铸模。图3和图4中局部示出的装置10被安装在冶金容器下面，与冶金容器的底面中的开口配准，诸如贯穿其插入内水口12，固定于管交换装置10的框架以及例如用接合剂附着于冶金容器的底部。在EP1289696的图1中可以发现典型的管交换装置的侧视图。内水口12的通孔14限定浇铸通道，并且装置10布置成使得它可以将浇钢水口的滑板引导到浇铸位置，使得滑板的轴向孔与内水口的通孔14成流体连通。为此目的，装置10包括用于引导滑动水口通过进口并且从备用位置到浇铸位置的装置16。例如导向装置可以呈导轨16形式。导轨16沿装置10的通道的纵向边缘布置，该纵向边缘从装置进口通向停止位置并且通向浇铸位置，而且，在浇钢水口浇铸位置处，装置10包括平行于X方向布置以将浇钢水口的板压在内水口12的接触面上的装置，例如压簧，所述装置布置成在浇钢水口的滑板的两个纵向边缘中的每一个的底面上施加力，从而将板紧密压在内水口12的接触面上并且从而在内水口的通孔14和浇钢水口的轴向孔之间产生流体密封连接。装置10还包括在下面更详细地描述的用于夹紧内水口的装置20，该装置20布置成在内水口12的两个边缘的顶部夹紧面32a、32b、32c上施加力，从而保持内水口的相对的支承面34a、34b、34c压在装置10的支撑表面上。在上下文中术语横向装置不平行于X方向或与X方向正切。

如从图2及图6可见，内水口12包括除了耐火材料制成的内水口板24的第一接触面26之外都包覆的金属壳22。金属壳22加强耐火组件24并且优选地利用接合剂粘结到板，无论水口在什么地方接触金属熔体，耐火板必须支持高温，但是无论在什么地方存在应力的集中，该耐火板的机械性能，特别是剪切阻力、摩擦阻力以及耐磨性都是不足的。为此，耐火板包覆有金属壳，无论在什么地方施加机械应力而远离与熔融金属任何可能的接触。金属壳的厚度可以从大约1mm到大于6mm变化，当金属壳由铸铁制成时较厚的壁是普遍的。金属壳不接触内水口的接触面26（参见图2和图6），因为后者将与浇钢水口的板的滑动面密切接触。金属不能用于包覆接触面，因为在金属熔体泄漏的情况下将被损坏而带来严重的后果。如在上提及的，当浇钢水口在适当位置被装置10推到浇铸位置，即面向内水口12时，内水口的接触面26旨在与浇钢水口的滑动面紧密接触。内水口通孔14的一端在接触面26处打开。

支承凸缘30a、30b、30c与内水口12的板的外周面36分开并且从其突出，所述表面36优选地但不是必须地沿基本上的垂直方向Z从板的底部接触面26的周边pm伸出。在一个实施方式中，耐火材料可以在内水口的支承组件的支承凸缘和夹紧面之间延伸（参见图6（b））。在本实施方式中，耐火材料的一部分遭受夹紧装置20的压缩应力，但是所有应力集中都被使耐火材料与管交换装置的夹紧装置和支撑表面分开的金属层吸收和分布。在优选实施方式中，支承凸缘和相对的夹紧面仅被金属分开（参见图6（a））。这确保了夹紧力不被完全施加于耐火材料，而是仅施加于金属。像图中所示的实施例一样，三个支承凸缘30a、30b、30c完全由金属制成，即，在支承面34a、34b、34c和夹紧面32a、32b、32c之间仅存在金属。

如图5和图5（a）中可见，内水口12可以具有两个基本上纵向相对边40a、40b以及基本上垂直于纵向边的两个相对边：42a、42b。而且，垂直中心纵向平面P可以由X-轴和Z-轴限定，并且三个支承组件30a、30b、30c可以在水口12的外周36布置成Y形，Y的底部44a布置在与X-轴共轴的中心纵向平面P中，并且Y的两臂44b、44c布置在所述平面P的任一侧上，并且Y的所有臂在内水口通孔14的质心46处相遇（假定对称内水口）。更具体地讲，第二支承组件30b和第三支承组件30c具有第二支承凸缘34b和第三支承凸缘34c，这些第二支承凸缘34b和第三支承凸缘34c中的每一个均布置在纵向平面P的任一侧上。在所述实施例中，第二支承凸缘和第三支承凸缘对称地布置，但是这不是必要的情况。此外，支承凸缘34b、34c在平行于接触面26的平面之上的正交投影中的每一个均具有质心32’b、32’c，该质心32’b、32’c关于内水口12的质心46，相对于纵向平面P成30°和45°之间的角度α（alpha）定位，质心46与浇铸孔28的中心对应。此外，第二支承凸缘34b和第三支承凸缘34c中的每一个均被包括在关于内水口12的中心46的10°和20°之间的角扇形β（beta）中。而且，第一支承组件30a具有通过水口12的纵向平面P的第一支承凸缘34a。更具体地讲，支承凸缘34a基本上相对于平面P对称地延伸，该表面的质心32’a定位在平面P中。支承凸缘34a可以在包括在关于内水口的中心46的14°和52°之间的角扇形γ（gamma）中的表面中延伸。

在图中所示的实施方式中，支承组件30a、30b、30c，从而支承凸缘34a、34b、34c仅设置在壳的横向边42a、42b上。应当注意，在如图5和图5a所示内水口具有大体上的矩形形状的情况下，中心纵向平面是垂直于底部接触面26的平面，包括受限的矩形的两个最短侧的中部。

管交换装置的夹紧装置20包括优选地横向于X-轴布置的两个夹紧组件。优选地，三个夹紧组件50a、50b、50c在内水口的外周布置成Y形（参见图3），即，位于Y的底部的第一夹紧组件50a布置在中心纵向平面P的后部上，并且位于Y的两臂的端部的第二夹紧组件50b和第三夹紧组件50c布置在所述平面P的前部的任一侧上。如可见的，夹紧装置布置成在内水口的横向边42a、42b上施加其力。夹紧组件50a、50b、50c具有支承组件30a、30b、30c的互补结构。这样，第一夹紧组件50a、第二夹紧组件50b以及第三夹紧组件50c分别在上述第一支承凸缘34a、第二支承凸缘34b以及第三支承凸缘34c上施加夹紧力F（参见图6）。夹紧组件50a、50b、50c可移动地安装在停止位置和夹紧位置之间。在夹紧位置中，组件50a、50b、50c接触到支承组件30a、30b、30c的夹紧面32a、32b、32c，从而通过压在这些表面上施加夹紧力。为此目的，夹紧组件50a、50b、50c可以由充当与组件50a、50b、50c接触的凸轮的旋转装置致动。可选地，一个或多个组件50a、50b、50c借助于连杆致动。

如图3和图4所示，当内水口12被联接至管交换装置10时，支承凸缘34a、34b、34c靠在设置在框架31上的相应的支撑表面80a、80b、80c上。支承组件30a、30b、30c因而被夹在夹紧组件50a、50b、50c和框架的支撑表面80a、80b、80c之间。由表面34a、34b、34c形成的支承面P_a优选地相对于滑动面P_g垂直地凹进，从而在适合建立和浇钢水口的滑动面紧密接触的位置中暴露在滑动面前面。在实施例中，支承凸缘34a、34b、34c是支承组件的底面，并且夹紧系统在支承组件的顶部夹紧面32a、32b、32c上具体地向下施加力。然而，支承凸缘和夹紧面可以通过夹紧系统施加具体向上的力而被倒置。施加具体向上的力时，内水口因而可以被向上夹紧。而且在本实施方式中，支承组件30a、30b、30c可以被夹在夹紧组件和支撑表面之间。

如图6所示，支承组件优选地呈伸出板周边的金属支承突起的形式，包括支承凸缘和相对的夹紧面，该夹紧面适合将夹紧装置容纳在内水口中，该内水口容纳管交换装置的一部分。在图6（b）所示的一个实施方式中，支承突起的支承凸缘通过夹在两个金属层之间的耐火材料而与相对的夹紧面分开。支承凸缘和夹紧面的金属层吸收来自管交换装置的夹紧装置和支撑表面的压缩应力，并且将该压缩应力均匀地分布到中间耐火部分，吸收并削弱所有的应力集中。类似地，在改变浇钢水口时，严重的剪切应力被施加于内水口的接触面，并且由金属层吸收。

在图6（a）所示的另一个实施方式中，支承突起的支承凸缘可以仅通过金属与相对的夹紧面分开。在本实施方式中，由内水口在其位置中的夹紧产生的所有压缩应力由金属承受，并且耐火材料根本不受这些应力中的任何一个影响。在本实施方式的情况下，耐火材料的使用寿命被充分延长。

在如上所述，与管交换装置10一起使用的水口12的益处之中，应当注意，由金属制成并且为金属壳的一部分的支承凸缘34a、34b、34c比它们由耐火材料24制成而迅速磨损的抗磨损性强，并且其不可能在应力集中的影响下破裂或粉碎。

特别地，发明涉及用于保持和更换板的装置，例如用于更换管或用于更换校准板的装置的内水口。根据发明的水口还可以用在保持和更换板的装置中，其中，例如，包括两个或更多个板的盒子通过与冶金容器的浇铸孔相反滑动而移动。

本发明的另一个优点在于在使用第一内水口12之后同样的金属壳22可以被再次使用以包覆第二耐火组件24。

内水口也可以包括在使用之前组装在一起的多个耐火组件。特别地，水口板和其管状部可以是两个单独的组件。

Claims (38)

1.一种用于浇铸来自冶金容器的熔融金属的内水口（12），所述内水口包括

（a）具有轴向通孔的管状部分（24）或大致上管状的部分（24），所述管状部分限定第一方向（Z），并且连接进口（14）和出口（28）让液体或流体流通所述管状部分（24），所述内水口还包括

（b）内水口板，所述内水口板包括底部平坦接触面（26），该底部平坦接触面（26）被所述内水口板的周边包围并且称为滑动面（Pg），所述接触面（26）垂直于或大致上垂直于所述第一方向（Z），所述接触面包含所述出口（28）；和第二表面，该第二表面相对于所述底部接触面（26）并且将所述管状部分（24）的壁连接至所述内水口板的侧边（40a、40b、42a、42b），所述侧边从所述底部接触面（26）延伸到所述第二表面并且限定所述板的周长和厚度；所述内水口还包括：

（c）金属壳（22），包覆除所述内水口板的所述滑动面（P_g）以外的所述侧边（40a、40b、42a、42b）和所述第二表面中的一些或所有的至少一部分，并且设有

（d）金属支承面（34a、34b、34c），面向所述滑动面（P_g）并且相对于所述滑动面（P_g）凹进或沿所述第一方向（Z）入口后移，并且从所述侧边（40a、40b、42a、42b）的包覆部分延伸至超出或突出所述接触面（26）的所述周边，

其特征在于，所述支承面（34a、34b、34c）由围绕所述内水口板的所述周边分布的至少两个单独的支承组件（30a、30b、30c）的凸缘或突出部分（34a、34b、34c）限定。

2.根据权利要求1所述的水口，其特征在于，所述至少两个支承组件（30a、30b、30c）的所述凸缘（34a、34b、34c）具有长度（L）和宽度（I），每个所述长度和宽度均具有至少5mm。

3.根据权利要求1或2所述的水口，其特征在于，所述支承面（34a、34b、34c）由围绕所述内水口板的所述周边分布的三个单独的支承组件（30a、30b、30c）的凸缘（34a、34b、34c）限定，其中，所述凸缘（34a、34b、34c）在所述滑动面（P_g）上的正交投影的各个质心形成三角形的顶点。

4.根据前述权利要求3所述的水口，其特征在于，由所述三个支承凸缘投影的质心形成的所述三角形由下列几何形状中的任一个的一种或任何一种结合限定：

（a）所述三角形的第一高线，被称为X-高线，通过被称为X-顶点的第一顶点，该第一高线平行于或基本上平行于第一轴，所述第一轴平行于X-方向并且通过管交换装置的浇铸开口的质心,所述X-方向为与板更换方向对应的纵向并垂直于所述第一方向（Z）；

（b）所述三角形的第一中线，被称为X-中线，通过所述X-顶点，该第一中线平行于或基本上平行于所述第一轴（X）；

（c）三角形使得所述X-高线或所述X-中线在所述通孔质心（46）处与水口通孔的中心轴（Z）相交；

（d）所述三角形的所有角都是锐角；

(e1)根据（c）所述的三角形,所述三角形是等腰的；

(e2)根据（c）所述的三角形，所述三角形是等腰的，使得所述X-顶点是相等长度的两边的交点；

(e3)根据（c）和（d）所述的三角形，所述三角形是等腰的；

（f）根据（c）所述的三角形，其中由所述通孔质心（46）和除了所述X-顶点以外的所述三角形的两个顶点形成的角2α包括在60°和90°之间；

（g）三角形，其中由所述X-顶点形成的角小于60°。

5.根据权利要求4所述的水口，其特征在于，与所述X-顶点对应的所述支承凸缘（34a）的角扇形γ在14°和52°之间，并且另两个所述支承凸缘（34b、34c）跨越包括在10°和20°之间的角扇形β，所有的角度都相对于所述通孔质心（46）测量。

6.根据权利要求4所述的水口，其特征在于，与所述X-顶点对应的所述支承凸缘（34a）的外脊具有与所述第一轴（X）垂直地相交的切线。

7.根据权利要求1或2所述的水口，其特征在于，所述金属壳（22）包括如下的两对对边（40a、42a、40b、42b）：两个纵向边（40a、40b）和两个横向边（42a、42b），所述至少两个支承组件（30a、30b、30c）中没有一个设置在所述壳的所述纵向边上。

8.根据前述权利要求1或2所述的水口，其特征在于，所有所述支承组件的所述支承凸缘均位于相同平面上，该平面平行于或基本上平行于所述滑动面（P_g）。

9.根据前述权利要求1或2所述的水口，其特征在于，所述支承组件（30a、30b、30c）中的至少一个由金属支承突起构成，该金属支承突起从所述内水口板的周边伸出，包括支承凸缘和适合将夹紧装置接纳在管交换装置的内水口接纳部中的相对的夹紧面。

10.根据权利要求9所述的水口，其特征在于，所述至少一个支承突起的所述支承凸缘仅通过金属与所述相对的夹紧面分开。

11.根据权利要求9所述的水口，其特征在于，所述至少一个支承突起的所述支承凸缘通过夹在两个金属层之间的耐火材料与所述相对的夹紧面分开。

12.用于包覆根据前述权利要求中的任一项所述的内水口的水口板的第二表面和侧边（40a、40b、42a、42b）中的一些或所有的至少一部分的金属壳（22），其中所述金属壳包括具有用于容纳所述水口的管状部分的开口的第一主表面和从所述第一主表面的周边延伸的侧边，所述侧边支撑支承面（34a、34b、34c），其特征在于，所述支承面（34a、34b、34c）由围绕所述壳的周边分布至少两个单独的支承组件（30a、30b、30c）的所述凸缘（34a、34b、34c）限定。

13.一种由内水口（12）和用于保持并更换滑动浇钢水口的管交换装置（10）组成的组件，所述滑动浇钢水口用于浇铸来自冶金容器的熔融金属，所述内水口包括支承面（34a、34b、34c），并且所述管交换装置包括

具有浇铸开口的框架（31），所述框架包括邻近所述浇铸开口的周边的支撑表面（80a、80b、80c），并且适合接纳并接触所述水口的所述支承面（34a、34b、34c），

夹紧系统（20），所述夹紧系统（20）面向所述支撑表面（80a、80b、80c）并且布置成压在与所述内水口的所述支承面（34a、34b、34c）相对的表面（32a、32b、32c）上，所述表面（32a、32b、32c）被称为夹紧面，

其特征在于，所述内水口的所述支承面（34a、34b、34c）是金属的。

14.根据权利要求13所述的组件，其特征在于，所述内水口为根据权利要求1至11中任一项的内水口。

15.一种用于生产根据权利要求1至11中的任一项所述的内水口的方法，其特征在于，该方法包括组装根据权利要求12所述的金属壳（22）和内水口的耐火板组件的步骤。

16.一种用于输送来自冶金容器的熔融金属的内水口（12），所述内水口（12）包括由耐火材料制成的内水口芯（24）和金属壳；

其中所述内水口（12）包括夹紧面和支承面，所述夹紧面适于与夹紧装置接合，所述支承面适于与下游支承面接合；

其中所述内水口芯（24）包括管状部分和板部分，

-所述管状部分限定了浇铸孔，所述浇铸孔限定浇铸方向或Z-方向，其中心孔轴线则限定Z-轴，所述管状部分具有进口端部和出口端部，所述进口端部和所述出口端部分别限定了进口孔和出口孔（28），所述进口孔适于接收来自冶金容器的熔融金属，而所述出口孔（28）用于将熔融金属向内水口（12）下游输送，以及

-所述板部分横向地从所述管状部分突出，并且包括在所述出口端部的底部接触面（26）、肩表面，以及将该底部接触面和肩表面互连的周边部分；

其中，所述金属壳包覆在所述内水口芯（24）上，并且包覆所述板部分和所述周边部分；

其特征在于，所述金属壳包括支承装置，所述支承装置适于与内水口夹紧装置接合，以使所述内水口在使用时被所述内水口夹紧装置夹紧时挤压地保持在下游支承面上。

17.根据权利要求16所述的内水口，其特征在于，所述支承装置从所述周边部分突出并整体地形成了所述夹紧面和所述支承面。

18.根据权利要求16或17所述的内水口，其中至少所述支承面轴向地从所述底部接触面（26）上退。

19.根据前述权利要求16或17所述的内水口，其中所述夹紧面和所述支承面平行于或大致平行于所述底部接触面（26）。

20.根据前述权利要求16或17所述的内水口，其中,所述支承装置从所述板部分的周边部分上突出并且适于在使用时夹在所述内水口夹紧装置和下游支承面之间。

21.根据前述权利要求16或17所述的内水口，其中所述支承装置轴向地从所述内水口芯（24）的所述底部接触面（26）上退。

22.根据前述权利要求16或17所述的内水口，其中所述支承装置在所述内水口芯（24）的所述底部接触面（26）和所述肩表面之间突出。

23.根据前述权利要求16所述的内水口，其特征在于，所述支承装置包括多个支承组件（30a、30b、30c）;所述多个支承组件（30a、30b、30c）从所述周边部分突出并整体地形成了所述夹紧面和所述支承面。

24.根据权利要求23的内水口，其中，所述支承组件（30a、30b、30c）的每一个从所述内水口芯的所述周边部分突出并悬垂于所述周边部分。

25.根据权利要求23的内水口，其中每一个所述支承组件（30a、30b、30c）包括夹紧面（32a、32b、32c）和支承面（34a、34b、34c），所述夹紧面用于与所述夹紧装置接合，所述支承面用于与所述下游支承面接合，所述夹紧面和所述支承面分别面向所述内水口的所述进口端部和出口端部。

26.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中所述支承组件（30a、30b、30c）围绕所述板部分的所述周边分布，并且所述支承组件（30a、30b、30c）布置成使得施加在一个支承组件的夹紧力被施加在其它一个或多个支承组件的夹紧力所抗衡。

27.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中所述支承组件（30a、30b、30c）为金属突起物，其与所述金属壳在所述板部分的所述周边部分上整体地形成。

28.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中所述支承组件（30a、30b、30c）包括耐火材料的突起物以及覆盖所述突起物的金属包覆，所述突起物整体地在所述板部分的所述周边部分上形成，在所述突起物上的所述金属包覆形成所述夹紧面和所述支承面。

29.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中至少所述支承面（34a、34b、34c）是由金属制成的。

30.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中所述金属壳永久地粘结到内水口芯或者以接合剂粘结到内水口芯。

31.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中，所述金属壳并不盖着底部接触面（26）。

32.根据权利要求23至25任一项所述的内水口，其中所述内水口与水口交换装置配合并用于连续熔融金属浇铸，其中所述水口交换装置适于保持浇钢水口在一个浇铸位置，并且适于将浇钢水口沿一个浇钢水口移动方向（X）从引入方向移进该浇铸位置以及将浇钢水口沿浇钢水口移动方向（X）朝输出方向移离该浇铸位置，所述浇钢水口移动方向（X）与通过板部分的浇铸孔的中心线相交限定了X-轴；其中所述板部分包括面向引入方向的前方突出部分以及面向输出方向的后方突出部分，并且所述板部分包括第一侧部和第二侧部，所述第一侧部和第二侧部与所述前方突出部分和后方突出部分互连；其特征在于，所述支承装置仅在所述前方突出部分和后方突出部分上形成。

33.根据权利要求32所述的内水口，其中所述内水口的所述前方突出部分和所述后方突出部分的每一个相对于所述浇铸孔的中心线形成角扇形，所述角扇形相对于所述浇铸孔的中心线为±45°内。

34.根据权利要求32所述的内水口，其中所述支承装置包括多个所述支承组件，所述多个支承组件分布在所述前方突出部分和所述后方突出部分上的位置，其中至少一个所述支承组件形成在所述前方突出部分上，并且至少一个所述支承组件形成在所述后方突出部分上。

35.根据权利要求34所述的内水口，其中至少一个所述支承组件在X-轴线上。

36.根据权利要求35所述的内水口，其中所述支承装置包括两个支承组件，所述支承组件置于X-轴线的前后端部。

37.根据权利要求36所述的内水口，其中所述支承装置包括三个支承组件，并且所述支承组件置于三角形的顶点上，所述浇铸孔的中心线在所述三角形之内。

38.根据权利要求37所述的内水口，其中所述支承组件置于包含所述浇铸孔的中心线的等腰三角形的顶点上，其中所述顶点的一个置于X-轴上，而形成所述等腰三角形底部的顶点在平行于浇钢水口移动方向以及与所述孔轴线相交的所述X-轴的不同侧上。

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