CN102281968B - 装卸钢包长水口的支撑头 - Google Patents

Abstract

本项发明关于一种用于支撑液态金属浇注用钢包长水口(12)的支撑头(20)，钢水包长水口包括能够让金属通过的基本沿轴线延伸的通道(40)，支撑头(20)设计成用于套管操作装置(10)。该支撑头(20)包括控制构件(36a、36b)，用于控制长水口绕着对应通道轴线的轴线相对于支撑头的角定向。本发明还涉及一种能够与该支撑头配合的钢水包长水口。

Description

装卸钢包长水口的支撑头

本发明涉及一种浇注机构，特别是涉及一种用于将钢水包长水口装入这样一种浇注机构的装置。

钢水包长水口是一根套管，包括沿轴线延伸的通道，套管处于使用位置时，该轴线保持垂直，通道允许钢水包等冶金容器内的液态金属流至中间包。当其处于使用位置时，套管上端固定在钢水包上，接触浇注机构上游元件，套管下游端浸在中间包内。

现有技术中已有一种钢水包长水口装卸装置，其包括由操作员人工移动的机械臂，在臂的端部包括夹具，夹具能围绕套管放置并夹住套管，夹具夹住套管以移动套管将其装入浇注机构。在现有技术中，由机械臂抓紧套管从而套管是相对于该臂以完全随机的角定向放置，除非操作员以特定的方向将套管提供给机械臂。

这样的装置能以理想的方式将套管装入浇注机构。但是就降低浇注相关成本而言，这样的装置并非是优选的。

为了降低浇注相关成本，本发明的一个目的是提供一种能支撑用来浇注液态金属的钢水包长水口的支撑头，该钢水包长水口有能够让金属通过的基本沿轴线延伸的通道，该支撑头设计成用于套管装卸装置，其包括控制构件，用于控制长水口绕着对应通道轴线的轴线相对于支撑头的角定位。

这样便于确定长水口相对于包括支撑头的装卸装置的方向。因而，当装卸装置作相同的运动时，其每次都将长水口装入浇注机构。并且还使得长水口相对于浇注机构，尤其是相对于浇注机构上游元件确定长水口的装入方向成为可能。因此使用这样一种支撑头，使得长水口能够定向为希望的相对于浇注机构的方向。

其特别有利之处在于允许在长水口上设置开孔或流出管，因而这些开孔或流出管具有预定的方向，从而实现钢流定向，提高浇注效率。

另外，因为包括支撑头的装卸装置能够在数个方向上抓紧长水口，所以装卸装置能使同一长水口以不同的方向装入浇注机构。这还能分摊长水口内壁的磨损，因为从钢水包内流出的金属流一般带有稍许的方向，所以内壁的某些位置比内壁的其他部分磨损得快。同样，以滑动方式将长水口装入浇注机构时，还能均衡沿浇注机构上游元件滑动的接触面磨损，有些区域有相对于浇注机构上游元件的预定位置比其他区域磨损得快。因此，长水口的整体寿命得以延长，增加同一长水口的使用次数避免钢水包长水口出现过早损坏的风险。

通过长水口在支撑头内的定向得到的不同效果能促进浇注工艺的成本降低。

本发明还包括下列一种或多种特性：

-支撑头，包括设有控制构件的两个臂；

-具体的，支撑头的设置为两个臂使头部形成单一的结构或者两个臂构成夹具的活节臂使头部形成多种结构。如果两个臂使头部形成单一的结构，两个臂不能相互做相对运动。在这种情况下，因为头部被制成一体件，且移动头部的构件不太复杂因为无需运动以合拢移动臂，所以此时的装卸装置是简单的装卸装置。当移动臂构成夹具时能抓紧长水口，避免长水口移动时在头部控制构件和长水口之间产生间隙，从而保证长水口能更可靠地移动并装入浇注机构；

-控制构件还构成保持构件，将长水口保持在支撑头上。因此无需使用夹具就能将长水口保持在头部，而夹具夹住长水口时可能会对长水口造成损坏。本实施例能降低长水口在移动并装入浇注机构的过程中受到损坏的风险；

-控制构件包括至少一个沿长水口轴线延伸设置的槽口，当长水口连接到头部时，槽口能配合长水口的突出物，槽口在对应长水口轴线的方向上有扩口端。这样，头部和长水口之间的配合是以基于形状的配合。另外，由于通向槽口的扩口能使长水口被导入槽口，所以更便于在头部调整长水口的突出物的位置。这一特性在利用作预定运动的自动装置将支撑头放到长水口上时更为有利；

-支撑头包括邻接面，该邻接面的形状与长水口的回程面的形状互补，并设置为能与该回程面邻接。该邻接面与槽口结合时，支撑头的槽口能阻碍长水口除垂直平移外沿所有轴的旋转自由度和平移自由度。支撑头的表面，尤其包括上表面，与长水口的回程面邻接，阻碍长水口的向下垂直平移，再通过重力阻止长水口的向上垂直平移。这样能通过角定位控制构件和支撑头上表面完全保持长水口。

本发明的另一个目的是提供一种装卸用来浇注液态金属的钢水包长水口的装置，其包括本发明所述的支撑头、移动支撑头的移动构件以及驱动移动构件的驱动构件，优选地，包括操作驱动构件的操作构件。

这样能将长水口自动装入浇注机构，避免操作员操纵移动臂的困难，同时避免人为误差引起的事故。另外还能缩短将钢水包长水口装入浇注机构的时间。

本发明的另一个目的是提供一种用来浇注液态金属的钢水包长水口，其包括能让金属通过的基本沿轴线延伸的通道，其特征在于包括控制构件，用于控制长水口绕着对应通道轴线的轴线相对于本发明支撑头的角定向，这些构件能与支撑头的互补构件配合。

长水口的构件还包括基本沿通道轴线延伸的突出物，其具有相对于该方向保持不变的截面，如上所述，该突出物能与支撑头的槽口配合。

长水口还可包括一个回程面，优选的，在长水口处于使用位置时面向长水口尾端，在该位置通道轴线保持垂直，该回程面能与本发明一个实施例所述的具有互补形状的支撑头邻接面邻接。

另外，长水口的控制构件可包括至少三个控制元件。特别地，使长水口能在相对于支撑头的数个方向上定向。这样，如上所解释的，能更好地分配该长水口接触浇注机构上游元件的内壁及上表面的磨损。

本发明的另一个目的是提供一种本发明所述的装卸装置以及一种本发明所述的钢水包长水口的组装件。

本发明的另一个目的是提供一种抓紧本发明所述的钢水包长水口的方法，其包括如下步骤：

-将根据本发明所述的支撑头放到长水口某一部分附近，当长水口处于使用位置时该部分位于长水口控制构件高度下方，从而将长水口装入头部两个臂之间界定的空隙内；

-向上移动支撑头，使长水口的角定向控制构件与支撑头控制构件配合，优选的，直至支撑头的表面与长水口的回程面相邻接；

-可选的，当支撑头的臂形成夹具的活节臂时，在夹具处于张开的状态下将臂已经放置到长水口附近后，合拢夹具。

本发明的另一个目的是提供一种利用本发明所述的装卸装置将本发明所述的钢水包长水口装入浇注机构的方法，其包括如下步骤：

-实施本发明所述的抓紧方法的各个步骤；

-移动支撑头，将长水口装入浇注机构。

通过阅读下文仅仅作为示例的描述并参考附图能更好地理解本发明，图纸包括：

-图1是根据本发明一个实施例所示的装卸装置以及根据一个实施例所示的存放在处于使用位置的长水口的组装件的侧面示意图；

-图2是图1所示的装卸装置的支撑头透视图；

-图3是图1所示的长水口，特别是长水口处于使用位置时的长水口上端的透视图；

-图4是存放装置的透视图，该存放装置用于存放包括由图3所示的长水口和图2所示的支撑头；

-图5是图1所示的长水口和支撑头正在进入配合位置时的垂直平面剖面图。

图1显示了装卸装置10和用来浇注液态金属的钢水包长水口12的组装件。长水口12包括让金属通过的基本沿轴线延伸的通道，当长水口12处于如图1所示的使用位置时，该轴线是垂直的。长水口放在存放装置56内。

装卸装置包括底座14，第一移动臂16及设于第一移动臂16尾部的第二移动臂18。支撑头20安装于装置10的第二移动臂尾部。

装卸装置10包括连接构件22、24和26，分别用于连接托架14和第一移动臂16、第一移动臂16和第二移动臂18、以及第二移动臂18和支撑头20。连接构件22、24和26包括球窝接头，允许各动件(分别为第一移动臂16、第二移动臂18及支撑头20)分别围绕各自的基准件(分别为托架14、第一移动臂16和第二移动臂18)的任何轴线旋转。

这样，移动臂16和18与连接构件22、24和26一起构成移动支撑头20的构件。该装置还包括驱动移动构件的驱动构件(图中未显示)，该驱动构件，举例来说，包括电机和操作构件，操作构件支配移动构件，允许操作员能够支配移动臂16相对于托架移动，支配移动臂18相对于移动臂16移动以及支配支撑头20相对于移动臂18移动。操作移动臂16和18以及支撑头20使其在运行时使支撑头始终保持基本水平。

以下根据图2特别地对支撑头20进行更详细的说明。

从该图可以看出，支撑头状如叉子，尤其是包括两个基本平行的侧臂28a和28b的叉子。侧臂28a和28b不能相互作相对移动，因而能形成头部单一的结构。侧臂28a和28b界定了两者之间的空间，该空间的尺寸为能够容纳钢水包长水口，例如长水口12。

侧臂28a和28b各自具有基本为平行六面体状的横截面，尤其包括水平上表面30、竖向外表面32及内表面34。

支撑头20包括两个槽口36a和36b，分别位于侧臂28a和28b的内表面34。槽口基本沿垂直于侧臂延伸的轴线的方向延伸，尤其是支撑头20处于使用位置时的垂直方向。长水口处于使用位置时，槽口36a和36b的延伸方向与通道轴线的延伸方向相同。

槽口36a和36b从上表面30开始延伸，可一直延伸到支撑头20的下表面。每个槽口36a和36b各自在支撑头处于使用位置时的垂直方向上具有一个扩口进入端38。扩口进入端38尤其包括两个斜面，两个斜面位于内表面34限定槽口36a和36b边界的部分在垂直方向上的上端上。

槽口36a和36b构成控制构件，用于控制在支撑头和长水口处于使用位置时，长水口围绕对应通道轴线的长水口12轴线的角定向，该等槽口能按下文所述的方式配合长水口。

现在根据图3对钢水包长水口12进行说明。图3特别地显示了长水口处于使用位置时的长水口上端。

长水口12包括由耐火材料制成的管体42以及其上端具有方形横截面的头部44。头部横截面的形状不同于管体42的圆形横截面。另外，头部44方形截面的尺寸大于管体42的圆形截面尺寸，因此，钢水包长水口12在头部44和管体42之间包括回程面46，该回程面基本水平，在长水口处于使用位置时面向长水口尾端。该回程面用于配合支撑头20的上表面30，以便在长水口处于使用位置时与上表面30相邻接。

另外，从图3可以看出，长水口包括单一件的绕管体尾端设置的夹套48。该夹套采用金属材料，尤其是钢材制造，完全盖住头部44和长水口的管状部分上端。

金属夹套盖住长水口管状部分的部分包括四个突出物或翅片52。每个翅片基本沿通道轴线延伸，即长水口处于使用位置时轴线垂直，并且每个翅片具有不变的横截面，尤其是三角形的横截面。这些翅片是相同的，沿长水口圆周均匀分布，尤其是相隔90度。

长水口12的两个面对面的翅片52与支撑头20的槽口36a和36b配合，其形状与槽口互补。翅片因此构成控制构件，控制长水口相对于支撑头20的方向，相对于长水口12的通道40轴线测量该方向。

由于长水口包括四个均匀分布的翅片52，所以能以数个不同的方向将长水口放置在支撑头20内。具体的，因为所有翅片都相同，所以每个翅片52都能与槽口36a和36b中的任何一个进行同等优先的配合。这使得长水口能以各个方向装入浇注机构。

从图3可以看出，夹套还配置包括构成带状物50的环状部分，带状物厚度大于夹套的其他部分。金属夹套的带状物50设于该夹套盖住头部44的部分。带状物的厚度大于10毫米，优选为14毫米，而夹套其他部分的厚度介于2毫米和7毫米之间，优选为4至6毫米。

长水口还包括设于夹套带状物50内的一些槽口54，尤其地槽口54位于带状物的下部。各个槽口54各自设于头部44的各侧中部。尤其地槽口54位于各翅片52上方。尤其地槽口54使长水口头部44容纳在存放装置56内，下文将对存放装置进行简介。由于槽口有4个且均匀地分布在长水口上，所以能以不同的方向将长水口放入存放装置。

长水口12和装卸装置10并不局限于上文所述的范围。

具体的，支撑头20可以不是由叉子构成，而是由包括两个能够彼此之间相对运动的臂的夹具构成，能使支撑头20形成多种配置。一旦长水口12装入支撑头20以后，这样的夹具能最小化长水口12和支头撑20之间的间隙，尤其是翅片52和槽口36a和36b之间的间隙。

另外可以设想支撑头20的上表面不与长水口的回程面配合。在这种情况下，槽口36a和36b可以，举例来说，在其与入口端相对的一端(在支撑头处于使用位置时垂直方向上考虑)设置底部。支撑头和长水口处于使用位置时，该底部可使翅片52沿垂直轴线容纳在槽口内。

此外，长水口及／或支撑头的定向控制构件的形状可不同于上述的形状，只要这些构件能进行配合。

移动装卸装置的移动构件也不局限于上述构件。其可包括更多或更少的连接，更多移动臂或仅一个移动臂。另外，各种连接构件不一定使用球窝接头，具体的，连接构件24和26可以采用枢轴连接。还可以设想用制动气缸代替臂16和18，以增加其长度。

另外，长水口可以没有槽口54。可以采用不同于已经描述的方式将其保持在存储装置上，举例来说，只需将长水口放置在该等装置的底部。长水口还可包括横截面不同于上述横截面的头部，以及／或者，如果长水口的横截面在沿通道轴线延伸的整个尺寸是恒定的，则可不包括回程面。

此外，支撑头抓住的部件可以为包括长水口和框架的浇注元件。在此情况下，长水口可以不设有控制构件，这些控制构件设于框架上。

现在利用图1、图4及图5说明用支撑头抓紧长水口将长水口装入浇注机构的方法。

从图1和图4可以看出，在支撑头20抓住长水口前，长水口放在存储装置56内，其中固定销58与至少两个相对的长水口槽口54配合，使长水口处于悬挂状态。这样，通过储放装置56的一个入口端，长水口悬挂在存放装置56内，并使长水口在存放时处于使用位置。

为了在该位置抓住长水口，该方法包括第一个步骤，在第一个步骤中，将支撑头20放到靠近长水口控制构件高度下方的长水口部分，以便将长水口装入支撑头20的臂28a和28b之间所界定的空间29内。为了使装卸装置能够围绕着长水口抓住长水口，存放装置包括开口侧60，在该长水口处于使用位置时，开口侧60留有通向长水口12一个侧面的入口。装卸装置在该步骤之后的位置如图1虚线所示。

因为位于长水口控制构件高度下方的长水口部分的厚度小于装配有包括这些控制构件的夹套的长水口部分，由于夹套厚度的原因，所以相应确定臂28a和28b之间的空间尺寸，使该空间能容纳该装配有包括控制构件的夹套的长水口部分。

接下来，当支撑头20放在图1虚线所示的位置时，支撑头向上移动，使长水口控制构件与支撑头的构件配合，在此情况下，翅片52，尤其是位于槽口54下方用来悬挂长水口的两个翅片，与长水口的槽口36a和36b配合。为了更方便将长水口装入支撑头20，翅片52首先与支撑头的扩口38配合，这可以从图5中看出。由于配置的原因，扩口38分别将翅片52导向对应的槽口36a和36b。

该步骤完成以后，翅片52安置在槽口36a和36b中。支撑头继续向上移动直到其上表面30开始与长水口的回程面46配合。然后如图4所示将支撑头放到长水口上。

至此，长水口12完全容纳在支撑头20内。具体的，槽口36a和36b防止长水口任何转动，并防止长水口在水平面内平移。此外，回程面46和支撑头20上表面30之间的配合防止长水口12作向下的垂直平移。这样，长水口只可能作向上的垂直平移，但是长水口处于使用位置时，重力会阻碍这种运动。因此，控制长水口角定向的控制构件还构成保持构件，将该长水口保持在支撑头上。

这样，当长水口保持在支撑头20上，继续向上移动长水口12，直到翅片52脱离槽口54。槽口54未设置为阻碍长水口向上移动，因此该长水口可与存储装置56分离。因为长水口相对于存储装置56是自由的，所以可以用臂16和18移动该长水口，将其装入浇注机构。

该方法相对简单，使得控制长水口装入浇注机构的方向成为可能，并且还能以全自动方式进行。

应注意的是本发明并不局限于上述范围。例如，如果支撑头包括夹具，则该方法包括一旦在支撑头的槽口和长水口的翅片彼此之间相对到位后且一旦长水口回程面和支撑头上表面邻接以后，合拢夹具的附加步骤。该步骤在分离长水口和存储装置前实施。

Claims (14)

1.一种能够支撑用来浇注液态金属的钢水包长水口(12)的支撑头(20)，钢水包长水口包括能够让金属通过的基本沿轴线延伸的通道(40)，该支撑头(20)设计成用于套管装卸装置(10)，其特征在于其包括控制构件，用于控制长水口绕着对应通道轴线的轴线相对于支撑头(20)的角定向；其中控制构件包括至少一个槽口(36a、36b)，槽口配置为在长水口连接到支撑头(20)时沿长水口(12)的轴线延伸，槽口能配合长水口的突出物并且在长水口的轴线方向上具有扩口进入端(38)；所述支撑头进一步包括一个形状与长水口(12)的回程面(46)互补的邻接面(30)，邻接面(30)能与该回程面邻接；邻接面(30)与槽口(36a、36b)相结合阻止长水口的任何转动以及在水平面内的平移。

2.根据上述权利要求所述的支撑头(20)，其包括两个臂(28a、28b)，控制构件设置在臂上。

3.根据权利要求2所述的支撑头(20)，其配置为两个臂(28a、28b)使支撑头形成单一的结构。

4.根据权利要求2所述的支撑头，其中臂形成夹具的活节臂并能够使支撑头形成数种结构。

5.根据上述任何一项权利要求所述的支撑头(20)，其中控制构件构成将长水口(12)容纳在支撑头(20)上的保持构件。

6.根据权利要求1所述的支撑头(20)，其中长水口的突出物为多个翅片。

7.一种用来浇注液态金属的钢水包长水口(12)，其包括能让金属通过的基本沿轴线延伸的通道(40)，其特征在于其包括控制构件，控制构件用于控制长水口围绕对应通道轴线的轴线相对于上述权利要求1至6中任一项所述的支撑头(20)的角定向，这些构件位于长水口的金属夹套上并能与支撑头上的互补构件(36a、36b)相配合；其中控制构件包括至少一个突出物，其基本沿通道轴线延伸并具有相对于通道轴线方向不变的横截面，该突出物能与根据权利要求1所述的支撑头的槽口(36a、36b)相配合，并包括回程面(46)，其能与所述支撑头的具有互补形状的邻接面(30)相邻接。

8.根据权利要求7所述的长水口(12)，其中所述突出物是翅片(52)。

9.根据权利要求7所述的长水口(12)，其中控制构件包括至少三个控制元件。

10.一种用于如权利要求7至9中任何一项所述的钢水包长水口(12)的装卸装置(10)，包括如权利要求1-6中任一项所述的支撑头(20)，还包括用于移动支撑头的移动构件(16、18、22、24、26)和驱动移动构件的驱动构件。

11.一种抓紧根据权利要求7至9中任何一项所述的钢水包长水口的方法，其特征在于包括下列步骤：

将根据权利要求2至6中任何一项所述的支撑头(20)放到长水口(12)某一部分附近，当该长水口处于使用位置时该某一部分位于长水口控制构件(52)高度下方，从而将长水口(12)装入支撑头的臂(28a、28b)之间所限定的空间(29)内；

向上移动支撑头(20)从而使长水口的控制构件(52)与支撑头(20)的控制构件配合，直至头部邻接面(30)与长水口的回程面(46)相邻接。

12.根据权利要求11所述的一种抓紧钢水包长水口(12)的方法，其中当支撑头的臂形成夹具的活节臂时，在夹具处于张开的状态下将臂已经放置到长水口附近后，合拢夹具。

13.一种用权利要求10所述的装卸装置(10)将权利要求7至11中任何一项所述的钢水包长水口安装入浇注机构的方法，其特征在于其包括以下步骤：

实施根据权利要求11至12所述的抓紧钢水包长水口的方法的步骤；

移动支撑头(20)，以便将长水口(12)装入浇注机构。

14.根据权利要求13所述的安装钢水包长水口的方法，其中已经在相对于所述长水口通道(40)轴线的第一个角定向上使用钢水包长水口(12)，并且其中，在所述抓紧方法的第一个步骤中，将支撑头(20)放到长水口(12)的某一部分附近从而使长水口能够以绕长水口通道(40)轴线且不同于第一个角定向的角定向被抓紧。