CN110394441B - 一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，属于镁合金铸轧领域，主要包括传动装置、传动锁紧机构、拆卸式闸门控流阀和密封装置；传动装置与拆卸式闸门控流阀的闸门连接，带动闸门上下移动，传动装置与传动锁紧机构串联，安放在前箱外表面上侧，密封装置套装在可拆卸式闸门控流阀的闸门连杆上；通过传动装置拉动闸门上下滑动，传动锁紧机构与传动装置串联，确保对了阀口流量的精确控制，改良后的拆卸式闸门控流阀解决了阀门热变形后的卡死问题，且更换方便，降低了工人劳动强度提高了生产效率，本控流装置的整体结构，为简单安全可靠的密封方式提供了良好途径。本发明在高温环境下，在控流精度以及结构整体密封性能方面具有突出优势。

Description

一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置

技术领域

本发明涉及镁合金铸轧领域，具体涉及一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置。

背景技术

高性能变形镁合金薄板是航空、航天、汽车、高铁、3C电子产品等行业急需的基础材料，是镁合金未来的发展方向。但国内的生产工艺和技术还不成熟，镁合金薄板还严重依赖从日本、欧美等国家进口。而镁合金薄板的制备迫切需要相关先进成形工艺理论与装备技术的支撑，其中镁合金连续铸轧开坯轧制工艺同传统铸锭开坯和挤压开坯轧制方法相比具有流程短、成材率高、成本低等优势，已成为镁合金薄板生产最具潜力和应用前景的先进制备技术。镁合金前箱控流装置作为镁合金铸轧生产线上的关键部件，通过其可控制前箱中镁液流入铸嘴中的流量大小，对后续镁合金铸轧板的铸轧质量和产品成材率至关重要。

目前常见的控流装置，多用于常温环境中，结构多为连杆带动塞头移动或摆动。在一般的常温非密闭环境中能够满足控流要求，但由于镁合金铸轧复杂的高温工作环境，以及镁合金自身容易氧化的材料特性，导致现有的控流装置存在如下缺点：（1）650℃的高温下，现有控流装置的连杆和塞头受热变形严重，导致塞头闭合控流时偏心或受阻，影响控流精度和密封效果；（2）现有的连杆式控流装置调整，由于连杆摆动时，其上固定点的运动轨迹为圆弧，且前箱整体温度较高，软质的弹性橡胶类密封材料无法正常使用，导致前箱整体的密封困难，难以解决保护气体的泄露问题；（3）镁合金易在前箱内反应凝固，凝固后的镁合金附着在装置表面，为保证控流装置的密封性，故需经常对控流阀更换或清理。现有结构中控流阀为一个整体，给清理和更换带来不便。

专利文献CN206104867U中，提出了闸板式铸轧机前箱控流装置，其结构中前箱的进液口与活动流槽连通，闸门设置在U形活动槽上，闸门结构包括了固定框、旋动杆、闸板夹具和耐高温闸板，通过对闸板上下的控制实现控流的目的。但其主要适用于铝合金铸轧，其结构特征很难满足镁合金的工况要求；再有就是现有的闸门结构，根据其选用耐热材料的性能，需要预留间隙，而这样的结构就很难满足控流装置密封性的要求了。

发明内容

针对上述技术情况，本发明的目的在于：提供一种受热变形影响较小，控流精准，利于保护气密封的闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，包括传动装置、传动锁紧机构、拆卸式闸门控流阀和密封装置；其中传动装置与拆卸式闸门控流阀的闸门连接，带动闸门上下移动，传动装置与传动锁紧机构串联，安放在前箱外表面上侧，密封装置套装在可拆卸式闸门控流阀的闸门连杆上；闸门式控流阀可解决高温变形所带来的问题，确保闸门及闸门板受热膨胀后控流精确和正常闭合。

所述传动装置由蜗轮、蜗杆、推力轴承架、推力轴承、伺服电机、弹性联轴器、主轴、轴套、紧定螺钉，丝杠、滚动轴承及轴承座组成；其中伺服电机由弹性联轴器与主轴右端相连，蜗杆通过键连接固定于主轴中部，并由轴承和轴承座固定在支撑架上，蜗轮由推力轴承和推力轴承架固定，且蜗轮孔与丝杠之间螺纹配合传动。蜗杆由伺服电机提供力矩，带动蜗轮旋转，并带动丝杠做轴向运动。

所述传动锁紧机构包括：电磁铁、弹簧、杠杆、杠杆架、固定块、制动轮、刹车带、紧定螺钉和轴间挡圈；其中制动轮由轴间挡圈和紧定螺钉，通过键连接固定于主轴上，刹车带两端分别固定在固定块和杠杆上，杠杆和杠杆架之间铰接;且电磁铁与伺服电机串联，当电机给电时，电磁铁通电带动杠杆转动，使弹簧发生压缩变形，同时刹车带与制动盘分离，主轴转动正常；当电机断电时，电磁铁同时断电，杠杆在弹簧弹力作用下，带动刹车带将制动轮锁紧。值得强调的是阀门的闭合程度对出口流量影响较大，由于转子自身的转动惯量，锁紧装置可确保断电后阀门立即闭合，保证了控流精度，同时锁紧主轴，防治闸门闭合时松动。

所述拆卸式闸门控流阀，包括上、下阀体、密封罩、石墨密封垫以及闸门；其中阀体上开有滑槽，与闸门上的滑条与滑槽配合，限制了闸门随丝杠转动，同时阀体的滑槽下侧开有溢流孔，便于镁液的流出，避免镁液凝固堵塞阀体和滑道，影响闸门闭合和闸门滑动；上、下阀体由螺栓连接后，外侧通过密封罩密封，以免镁液凝结后螺栓无法拆卸；同时在上、下阀体内表面镶嵌有石墨密封垫，确保闸门与上下阀体闭合时的紧密性。

值得强调的是，传统闸门多为长方体，在闸门和阀体受热膨胀后，闸门会被卡死难以正常工作；本发明采用的是横截面为等腰梯形的闸门，且闸门两侧的滑块和滑槽间留有间隙，消除了闸门和阀体受热膨胀后的卡死现象，同时等腰梯形的锥度具有定位对中的功能，可弥补滑块和滑槽间的间隙对阀门闭合的影响。此外，拆卸式阀体分为上、下两部分，便于镁液凝固后对阀体的及时清理，确保阀体与闸门闭合紧密。

所述的密封装置包括石墨密封圈和压紧盖，分别安置在前箱上下盖板的凸台上，该装置的所需密封的体积小，减小泄露发生的可能性，且采取上下两套密封装置，增加了装置的可靠性。

本发明的有益效果是：本发明提供一种适用于高温环境中，受热变形影响较小，控流精准，气密封性良好的闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置。所述的拆卸式闸门控流阀，在解决了传统控流装置在高温环境下，受热变形无法正常工作的问题的同时，可随时拆卸，便于及时对其进行清理或者更换；所采用的传动装置预留密封间隙小，有利于前箱整体的密封，避免了镁液中氧化杂质的产生，提高了镁板的成材率；所述的传动锁紧机构消除了惯性作用，确保了阀体的开口精确度，有利于提高铸轧镁板的工艺性能和板形。

附图说明

图1是镁合金铸轧机箱闸门式控流装置主视示意图；

图2是镁合金铸轧机箱闸门式控流装置Ⅰ处结构的示意图；

图3是镁合金铸轧机箱闸门式控流装置的俯视示意图；

图4是传动装置及传动锁紧机构的轴侧示意图；

图5是闸门及阀体的结构示意图A；

图6是闸门及阀体的结构示意图B;

图7是阀体内腔示意图；

图中：1、支架；2、上盖板；3、下盖板；4、箱体；5、推力轴承架；6、蜗轮；7、杠杆；8、推力轴承盖；9、推力轴承；10、杠杆架；11、电磁铁；12、弹簧；13、刹车带；14、紧定螺钉；15、伺服电机；16、固定块；17、石墨密封圈；18、密封圈压紧盖；19、滚动轴承；20、轴承座；21、弹性联轴器；22、闸门；23、上阀体；24、下阀体；25、轴间挡圈；26、密封圈；27、压紧套；28、法兰管；29、制动轮；30、蜗杆；31、丝杠；32、主轴；33、螺纹套；34、密封罩；35、石墨密封垫。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，基于本发明中的方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它方案，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图对本发明进行说明，如图1～7所示，本发明提供一种适用于高温环境中，受热变形影响较小，控流精准，气密封性良好的闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，它主要包括传动装置、传动锁紧机构、拆卸式闸门控流阀和密封装置，其中传动装置与拆卸式闸门控流阀的闸门连接，带动闸门上下移动，传动装置与传动锁紧机构串联，安放在前箱外表面上侧，密封装置套装在可拆卸式闸门控流阀的闸门连杆上；闸门式控流阀可解决高温变形所带来的问题，确保闸门及闸门板受热膨胀后控流精确和正常闭合。传动装置包括推力轴承架5、蜗轮6、推力轴承盖8、推力轴承9、伺服电机15、滚动轴承19、轴承座20、弹性联轴器21、蜗杆30、丝杠31及主轴32；如图1～4所示，固定于支架1上的伺服电机15经弹性联轴器21，将力矩传递给固定在主轴32上的蜗杆30，主轴32由滚动轴承19和轴承座20固定在支架1，蜗轮6由推力轴承9和推力轴承盖8，固定在位于支架1上的推力轴承架5上，蜗轮6在蜗杆30的带动下旋转，丝杠31通过螺纹套33，将蜗轮6的旋转运动转变成闸门22的上下移动。

如图1～4所示，传动锁紧机构包括，杠杆7、杠杆架10、电磁铁11、弹簧12、刹车带13、紧定螺钉14、固定块16、轴间挡圈25和制动轮29，其中制动轮29经轴间挡圈25和紧定螺钉14，通过键联接固定在主轴32上，随主轴32转动，裹在其外侧的刹车带13，两端分别固定在杠杆7和固定块16上，杠杆7铰接于杠杆架10，分别在电磁铁11和弹簧12的电磁吸引力和弹簧弹力作用下，带动杠杆7做顺时针和逆时针转动。

如图5、6所示，拆卸式闸门控流阀包括，闸门22、上阀体23、下阀体24、密封罩34、石墨密封垫35和下阀体24，其中，闸门22通过螺纹套33与丝杠31相连，由丝杠31带动，在上阀体23和下阀体24组成的空腔内滑动，控制管口开口度，实现控流功能。镶嵌在上阀体23和下阀体24内壁上的石墨密封垫35，能很好的提高密封性能。如图1所示，拆卸式闸门控流阀插入箱体4中，由密封圈密封，同时通过石墨密封环27和法兰管28进行密封固定。

如图2所示，密封装置包括石墨密封圈17和密封圈压紧盖18，套装在丝杠31外的石墨密封圈17，被密封压紧盖18压入在，上盖板2和下盖板3的凸台内，对丝杠31与轴孔间的间隙密封。

具体工作过程如下：在铸轧开始时，闸门22处于闭合状态，由转液泵向箱体4内供液，当液面检测装置箱体4内液面达到一定高度时，将信号反馈给控制系统，分析运算后控制系统发出指令给伺服电动机15，同时电磁铁11给电，拉动杠杆7逆时针转动，使刹车带13与制动轮29分离，主轴32开始转动，带动蜗轮6蜗杆30旋转，通过丝杠31拉动闸门22向上运动，当管口的开口度达到一定程度后，经出口处的流量检测，将信号反馈给控制系统，发出停止指令，伺服电动机15停转，同时电磁铁11断电，弹簧推动杠杆7顺时针转动，使刹车带13将制动轮29抱死，主轴立即停转，闸门运动时随即停止，并保持空间位置不动，根据箱体4内的液面波动，经控制系统分析运算，反复控制伺服电机15的正反转，对出口流量的大小实现动态控制。

根据现场工况，在需要停产检修和设备维护时，因闸门22和阀体的配合精度要求较高，故许经常更换或清理，本发明可方便的将法兰管28、密封圈26和石墨密封环27拆下，将上阀体23和下阀体24取出打开，对凝结在阀体内表面的镁合金氧化物进行清理，确保了闸门22和阀体密封紧密；当难以清理时，可将闸门22和阀体直接更换，节约了更换成本。

对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，基于本发明中的方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它方案，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，结构包括：传动装置、传动锁紧机构、拆卸式闸门控流阀和密封装置, 其特征在于：所述传动装置与拆卸式闸门控流阀的闸门连接，带动闸门上下移动，传动装置与传动锁紧机构串联，安放在前箱外表面上侧，密封装置套装在可拆卸式闸门控流阀的闸门连杆上；

所述传动装置由蜗轮、蜗杆、推力轴承架、推力轴承、推力轴承盖、伺服电机、弹性联轴器、主轴、丝杠、轴承及轴承座组成；其中伺服电机由弹性联轴器与主轴右端相连，蜗杆通过键连接固定于主轴中部，并由轴承和轴承座固定在支撑架上，蜗轮由推力轴承和推力轴承架固定，且蜗轮孔与丝杠之间螺纹配合传动；其中由伺服电机提供力矩，带动蜗轮旋转，并带动丝杠做轴向运动；

所述传动锁紧机构包括：电磁铁、弹簧、杠杆、支架、固定块、制动轮、刹车带、紧定螺钉和轴间挡圈；其中制动轮由轴间挡圈和紧定螺钉固定在主轴上，刹车带两端固定在固定块和杠杆上，杠杆和支架之间铰接；弹簧和电磁铁位于杠杆左下侧，分别带动杠杆顺时针和逆时针旋转，控制刹车带的锁紧与闭合；

所述拆卸式闸门控流阀，包括上、下阀体以及闸门；上、下阀体通过螺栓连接形成横截面为等腰梯形的空腔，阀门在空腔内滑动；

所述的密封装置包括石墨密封圈和压紧盖，分别安置在前箱上、下盖板的凸台上。

2.根据权利要求1所述的一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，其特征在于：所述拆卸式闸门控流阀，阀体上开有滑槽，与闸门上的滑条与滑槽配合，防止闸门随丝杠转动，同时阀体的滑槽下侧开有溢流孔，便于槽内镁液的流出，避免镁液凝固后堵塞滑道。

3.根据权利要求1所述的一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，其特征在于：所述拆卸式闸门控流阀，阀门的横截面形状为等腰梯形，两腰夹角为5°～90°。

4.根据权利要求1所述的一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，其特征在于：所述传动装置和传动锁紧机构中的伺服电机和电磁铁串联。

5.根据权利要求1所述的一种闸门式镁合金铸轧机前箱控流装置，其特征在于：所述拆卸式闸门控流阀，闸门与阀体之间的密封，由软质的石墨材料和硬质的合金钢配合作用。

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