CN1053764A - 金属浇铸装置 - Google Patents

Abstract

一种金属浇铸装置，它包括一浇铸包(2)，在浇铸 包的底壁上有一出液嘴(4)，在浇铸包(2)内有一竖直 的、其下部具有一前端(10)的塞子(8)。该装置进一 步包括一个放置于塞子(8)的前端(10)和出液嘴(4) 之间的屏蔽元件(28),该元件由例如是陶瓷纤维的耐 火材料构成，可经受装置预热和随后加热的相应温 度，但在金属液具有的相应温度下能够燃烧。屏蔽元 件(28)的材料可以变形，当塞子(8)处于其起作用的 工位时，屏蔽元件(28)与出液嘴(4)和塞子(8)的前端 (10)的形状能够吻合。

Description

本发明涉及金属浇铸装置，特别是钢水的定量浇铸装置。

已确定的是，用常规手段所提供的金属浇铸装置，包括一个浇铸包，例如一个铁水包、中间包或浇包，在浇铸包的底部设有出液嘴，金属液从浇铸包经过出液嘴流入相应的铸模，该过程由在浇铸包内垂直设置的细长的塞子加以控制。塞子的下部端头与出液嘴的相互作用使得塞子相对于浇铸包的轴向运动可使出液嘴依据所希望的钢水流量而被打开或堵住。

浇铸前，浇铸包与毗邻的设备通常被预热到约1000℃的温度，以减轻当浇铸包在接受从熔炉中倾入其中的温度高达1600℃的金属液时耐火材料所受到的温度冲击。

然后，浇铸包置于铸模之上准备浇铸，而塞子则位于出液嘴内将其堵住。当塞子以某种控制方式被提起后，金属液便流入铸模，而当铸模充满后，塞子则下降阻住上述金属流。

然后，移开浇铸包或铸模，以浇注下一个铸模，这个过程连续进行，直至浇铸包中的金属液被倒空，之后，塞子落下将出液嘴塞住并锁在这个位置。

在铸造过程中，熔渣在浇铸包内形成。熔渣轻于金属液，它聚积于金属液的表面，这样，当浇铸包被倒空时，相当数量的熔渣被残留并积在塞子下端和出液嘴区域。

在浇铸包重新注入新的金属液之前，必须从浇铸包内除去熔渣，为此要将浇铸包翻转，使得熔渣能落下或从浇铸包内被耙出。

但是，塞子的相对比较脆弱的支承机构，特别是通常用以将塞子与横向支撑臂相连的所谓的转动杆，会在这种翻转过程中使塞子受到损坏或断裂，从而要花相当的代价来更换塞子。

欧洲专利NO.0084416详细给出了一种比前述的带转动杆的通用装置更不易在翻转时受到损伤的更坚固的塞子支持机构。

在除去熔渣后，按照后续的铸造工艺，浇铸包及与它连带的机构重新复位至它们的竖直位置，预热并重新注入金属液，随后重复上述过程。

然而，可能产生的严重问题是，对该机构的零部件的工作寿命具有不利的影响，特别是塞子。

熔渣的形成是不可避免的，它们随着塞子，特别是其前端的磨损聚集在塞子前端周围。这种在铸造过程中不可避免产生的现象连带造成塞子的前端粘连在出液嘴上，这样，当随后升起塞子时，必须首先克服塞子对出液嘴的粘连，这样就会损坏塞子以致必须更换新的塞子，再之，即使上述粘连被克服，也通常会损坏塞子的前端，从而即使塞子位于出液嘴内的下部的位置也可造成由浇铸包经出液嘴的泄漏现象。

显然，对于浇铸包的数量来说，相应给定的塞子是否够用是很不一定的，在最坏的情况下，可能每次浇铸都要更换一个塞子，这在金融和商业上都是不可接受的。

因此，希望能提供一种金属浇铸装置，它能够较好地避免上述缺点，特别是其中的塞子不易因其间存在熔渣而粘在出液嘴上。

按照本发明，提供了一种金属浇铸装置，包括容纳用于浇铸的金属液的浇铸包，上述浇铸包包括位于其底部的作为金属液通道的出液嘴，以及基本为竖直的细长的位于浇铸包内的塞子，该塞子具有一个位于下部的与上述出液嘴相邻的前端。塞子可在两个工位间相对浇铸包移动：一个是塞子起作用的塞紧工位，此外，塞子的前端位于出液嘴上并将其塞紧;另一个是塞子不起作用的敞开工位，此处，塞子的前端从出液嘴上移开以敞开出液嘴。其特征在于该装置进一步包括一个屏蔽元件，在浇铸包中的金属液倒空后且塞子位于其敞开工位时，该元件被置于出液嘴与塞子的前端之间，该屏蔽元件由能够经受该装置在预热和随后加热时的相应温度的耐火材料构成，但可以在金属液所具有的相应温度下燃烧，并且，该屏蔽元件可以变形，当塞子返回其塞紧工位时，它与出液嘴以及塞子前端的形状相适应（吻合）。

显然，放置屏蔽元件后，塞子在其起作用工位时，其前端与出液嘴的相对表面不会相互接触，而仅仅是与它们之间的屏蔽元件的相应一侧接触，这样，屏蔽元件在周围有熔渣聚集的情况下防止了塞子与出液嘴间的粘连。

此外，屏蔽元件的变形特性保证其可用作塞子前端与出液嘴间的密封件，这样，当塞子处于其起作用工位时，即使其前端发生损坏，从出液嘴产生的泄漏也可以被防止。

屏蔽元件在相应于金属液的温度条件下的可燃性保证了当塞子上升至远离出液嘴的不起作用工位时屏蔽元件即被置露于金属液中并被引燃。

屏蔽元件最好包括一个由塞子前端和出液嘴径向向外排布的周缘部，而更好地是使屏蔽元件呈盘状。

合适的是，屏蔽元件含有陶瓷纤维材料，最好是KAOWOOL（注册商标）。

该装置可连带一个敷料器，它用于将屏蔽元件放入其在塞子前端与出液嘴间的起作用的位置。该敷料器最好包括一细长的构件，该构件在其上端或邻近处带有一手柄而在其下端或邻近处带有容放屏蔽元件的支持件，敷料器还具有一夹持件，用以将屏蔽元件在将其置入其起作用位置的过程中保持在支持件上，所述的夹持件可在敷料器从浇铸包中移出时将屏蔽元件放入上述起作用位置。

下面仅用举例的方法结合附图对本发明的一个实施例进行更详细的描述。

图1为本发明装置的一部分，其中屏蔽元件要放入拔开的塞子与出液嘴之间。

图2为图1中的装置，当屏蔽元件放置在开启的塞子与出液嘴之间时的情况。

图3是图1与图2的装置，当塞子位于其起作用的塞紧工位时的情况。

参见附图，其中部分地显示出其底壁上设有将熔化的金属从中导入相应铸模的出液嘴4的常规的浇铸包或中间包2。出液嘴4包括一个基本呈凹形的上部6。

在浇铸包2内有一垂直设置的其整体以标号8标示的基本呈圆柱形的塞子，其上具有一圆形端头10，其形状使其能座入出液嘴4的凹部6内堵住嘴4。

塞子8由一安装在紧固于包2的支持板14上，其整体以标号12指示的机构支承，该机构基本与如欧洲专利NO.0084416所述的类似，它包括安装于板14上并带有与小齿轮18联动的齿条的主支承轴16，小齿轮18由手柄20转动，以通常的方式来使轴16相对容器2升降。

一横臂22使塞子8与轴16相联，臂22一端带有抱握住塞子8上部的夹子24，同时以标号26作整体标示的连接块26把臂22的另一端以允许臂22在与块体26紧固前可相对于块体26作纵向与侧向运动的方式与轴16紧固在一起。整个装置要使得塞子8的端头10与嘴4的凹部6最终能够精确地对齐。

如上所述，已述及的该装置的主要问题是当塞子8处于它起作用的塞紧工位时，塞子8的端头10有粘在出液嘴4的凹部6上的趋势，这是因为后者周围聚积有熔渣，从而塞子从其起作用的封闭嘴4的工位上移至敞开嘴4的不起作用工位时会产生移动困难，损伤塞子8的端头10和/或毁坏塞子8。

为了消除这种问题，提供有设置于塞子8的端头10与出液嘴4的凹部6之间的呈盘28形式的屏蔽元件。

更特别的是，盘28是一种用陶瓷纤维制成的挠性高强度纸，市场上称为KAOWOOL（注册商标）。盘28材料的无机组份包括50%至53%的氧化铝（AL₂O₃）与47%至50%的带有百万分之五十的滤出氯化物的氧化硅（SiO₂），该材料能持续耐受高达1260℃的温度。盘28的材料包括约6%的有机粘合剂，最好是丙烯聚合物，以使得纸张具有冷态操作强度并同时仍保持其固有的挠性。该粘合剂在大约300℃时被烧去而不附带产生如通常用于其它一些高强度与高挠性陶瓷纤维纸中的以氯丁橡胶为基的粘合剂的酸性烟雾。

盘28盖在出液嘴4的凹部6之上并介于凹部6与塞子8的前端10之间，当塞子8处于其最低的塞紧嘴4的作用工位时，盘28被压紧在塞子8的前端10与出液嘴的凹部6之间，从而构成它们之间的屏蔽元件并将嘴4封闭（如图3所示）。

当盘28处于该位置时，其外围区域30从盘28的剩余部分中竖起环绕于塞子8的下部，其作用在下文中可以看出。

盘28的使用如下：首先使用新的塞子来进行装置的第一次浇铸，该浇铸是在没有塞子8与嘴4间的盘28的条件下实现的，然后，浇铸包与相连的部件在塞子处于其起作用的塞紧工位时翻转以除去浇铸过程中形成的熔渣。

浇铸包随之复位而塞子8提起以将端头10从凹部6中拔出，并使盘28可以在浇铸包2重新注满金属液前插入塞子8与出液嘴4之间。

盘28用以标号32指出其整体的敷料器插入，敷料器包括有外套管34，其上部接有手柄36，而支持板38则横过其下部伸展，支持板38用于承托盘28。一可动杆40穿过整个管34座于板38上，而其上端从管34的上端伸出。

盘28置于板38上，使用者用一只手握住敷料器32的手柄36，而用另一只手握住杆40的上端，以便用支持板38与杆40的下端夹住盘28。

盘28借助于使用者的操作到达图1中所示的位置，杆40上移放开盘28，同时敷料器32移开，而把盘28留在如图2所示的跨在出液嘴4的凹部6的位置上。

塞子8降至其起作用的位置上，使挠性的盘28产生与塞子8的端头10及嘴4之凹部6的形状相一致的变形（如图3所示），并使出液嘴4封闭，以备下一炉金属液注入浇铸包。

在塞子8处于该位置时，盘28的外周区域30形成了环绕在塞子8下端周围的环状杯体，因此，任何残留在塞子8上的熔渣在浇铸包翻转，然后复位及逐渐降下塞子之后而为盘28的外周区域30所容纳，从而防止了塞子8的端头10和/或嘴4的凹部6被沾污。

这样，盘28构成了塞子8与出液嘴4之间的屏蔽物，从而防止了任何的塞子8的端头10与嘴4的凹部6之间的粘连现象，使得下一步塞子8提升至其不起作用的敞开工位的动作进行顺利，而不致使塞子8或嘴4受到任何损伤。

另外，盘28作为塞子8与嘴4间的密封物防止了经过塞子8的端头10的任何泄漏，否则，当塞子8的前端10在塞子长期使用而产生磨损或损伤时就会发生这种现象。

盘28被插入且塞子8处于其塞紧工位后，装置即被预热至约1000℃，以备接纳下一份金属液，盘28的物理性能使其易于承受这样的温度。

温度约为1600℃的金属液被注入浇铸包中，盘28的部位30由于暴露于金属液中而立即被烧毁，但由于所使用的是丙烯聚合物粘合剂，故不产生任何酸性烟雾，从而金属熔液不被沾污或其品质不会受到损害。

盘28的剩余部分继续密封着出液嘴4。

当要进行金属浇铸时，塞子8被提起，由于盘28的存在，塞子8的下部在提起时不受阻碍。在提起过程中，盘28的剩余部分不断地被金属液引燃，但仍不产生任何污染。

这样，从浇铸包2的第二次浇铸可以方便而有效地使用原来的塞子8，且已知道，这样不会对塞子8或嘴4有任何的损伤。

上述过程可以使用同一个塞子在每次浇铸及重新注入金属液之前插入一个屏蔽元件的条件重复地进行，该屏蔽元件的存在能使处于环境温度下的该装置在一段持续的时间内塞子不会粘在出液嘴上，否则就会产生粘连现象。

这样，通常与多次的浇铸过程相伴生的不稳定因素就消除了，而一个塞子就可以一直使用到其在正常使用中被磨损为止，从而可以显著降低浇铸设备的成本。

以前，与金属铸造相关联的温度被认为是提供了一种相对难以操作的环境，不利于引进辅助设备来克服与铸造过程相关的长期存在的问题。

但是，在本发明中，由于屏蔽元件的耐火特性和其固有的物理、化学性质，它消除所有这些问题，使得连续一致的依次浇铸得以实现，并比以前大大降低了成本。

盘28进一步的优点在于它隔离从出液嘴4向塞子8的热传导，因此，这些耐火材料部件在较长的时间内保持较热，由于金属液更不易在塞子8的前端10与出液嘴4的周围受到冷却，浇铸得到了更佳的操条件。此外，在采用屏蔽元件之前，装置必须被预热相当长的时间，以使得位于塞子8的前端10和出液嘴4之凹部6之间的熔渣封闭物尽可能的热，以便其可较好地由随后注入浇铸包的金属液熔化，并消除在第一次通过出液嘴浇注时在塞子8与出液嘴4间的粘附力。

当熔渣封闭物不再存在时，所需对装置的预热大大减弱，从而节约了能源费用。

Claims (7)

1、一种金属浇铸装置，包括容纳用于浇铸的金属液的浇铸包(2)，浇铸包(2)包括位于其底部的作为金属液通道的出液嘴(4)，该装置还包括基本是竖直的、位于浇铸包(2)内部的细长塞子(8)，塞子(8)有一个位于下部的前端(10)与出液嘴(4)相邻，塞子(8)可在两个工位之间相对于浇铸包(2)移动：其一是塞子起作用的塞紧工位，此处，塞子(8)的前端(10)座于出液嘴上将其塞紧；另一个是塞子不起作用的敞开工位，此处，塞子的前端(10)从出液嘴上移开，敞开出液嘴(4)，其特征在于，该装置进一步包括一个屏蔽元件(28)，在浇铸包(2)中的金属液倒空后且塞子(8)位于其敞开工位时，该元件被置于出液嘴(4)与塞子(8)的前端(10)之间，该屏蔽元件(28)由能够经受该装置在预热和随后加热的相应温度的耐火材料构成，但可以在金属液所具有的相应温度下燃烧，该屏蔽元件可以变形，当塞子(8)返回其塞紧工位时，屏蔽元件(28)与出液嘴(4)和塞子(8)的前端(10)的形状相吻合。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于，屏蔽元件（28）包括一由塞子（8）的前端（10）和出液嘴（4）径向向外排布的外周缘部（30）。

3、根据权利要求1或2的装置，其特征在于屏蔽元件（28）为盘状体。

4、根据权利要求1-3中任一权利要求的装置，其特征在于，屏蔽元件（28）含有陶瓷纤维材料。

5、根据权利要求4的装置，其特征在于，屏蔽元件含有有机粘合剂。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于上述的有机粘合剂为丙烯聚合物。

7、根据权利要求1-6中的任一装置，它与一用于将屏蔽元件（28）置于其起作用的塞子（8）前端（10）和出液嘴（4）之间位置的敷料器（32）配合，其特征在于，该敷料器（32）包括一细长的构件（34），该构件在其上端或邻近处带有一手柄（36），而在其下端或邻近处具有用于容放屏蔽元件（28）的支持件（38），该敷料器还具有一夹持件（40），用于将屏蔽元件（28）在将其置入起作用位置的过程中保持在支持件（38）上，夹持件（40）可在敷料器（32）从浇铸包（2）中移出时将屏蔽元件（28）放入上述起作用的位置。

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