CN1104830A - 具有可更换的耐火材料阀板组件的滑动闸板阀及阀板组件的更换方法 - Google Patents

Abstract

为便于维护操作，设置一种具有可更换的耐火材 料阀板组件。滑动闸板阀通常包括一个安装在冶金 转炉炉身上的金属支座，具有一个流出口的至少一个 固定耐火材料板，具有一个流出口的至少一个可动耐 火材料板，一个与可动板牢固连接的浇注嘴，一个用 来控制可动板相对于固定板的移动以便控制两块板 的流出口的重叠程度的气缸，以及一个用来将固定和 可动耐火材料板组合成一个阀板组件的互连机构，所 述阀板组件通过一次操作装入滑动闸板阀的金属支 座或从中取出。

Description

发明背景

本发明一般地涉及用于调节熔化金属流的滑动闸板阀，具体地涉及一种用于简化闸板阀的维护操作的可更换的耐火材料阀板组件，所述类型的闸板阀包括：安装在冶金转炉炉身上的金属支座，至少一个固定耐火材料板，该板至少具有一个流出口，至少一个可动耐火材料板，该板至少具有一个流出口，至少一个与所述可动板紧密相连的浇注嘴，用于控制可动板相对于固定板的移动以便控制两板流出口的重合程度的装置;以及用来有力地使可动板靠接在固定板上以便在它们中间设置流体密封的压力装置。

在这种类型的装置上，滑动闸板阀的金属零件，具体地说是金属支座或外壳，它们的工作寿命一般是数百次甚或数千次熔化金属的排效。相反，流量调节耐火材料部件（例如固定板、可动板以及浇注嘴）只有很少次数的排放工作寿命，这就要频繁地更换。

目前使用两种方法更换这些耐火材料部件：

根据第一种方法，单独地更换每个耐火材料部件。在某些结构中，浇注嘴可从金属支座的外部接触到，但是必须打开支座才能接触到耐火材料板。例如，滑动闸板阀可以具有安装在铰链上的门或类似装置，可将所述门打开以接触耐火材料部件。分别将每个用旧的耐火材料板拆下，并换上新的耐火材料板，所述耐火材料板可能罩有或可能不罩有金属外壳。当待处理的耐火材料部件很轻，足以徒手更换，并在允许操作者不冒风险地轻易接触到的环境条件下该部件是可接触的时候，这种方法才是满意的。但是对于例如那些用于炼钢炉、转炉或大钢小包或中间包的大的滑动闸板阀来说，每个耐火材料部件可能重达几百磅。对于炼钢炉或转炉（与钢水包、中间包或类似设备相反，它们不能从其工作环境运走）来说，耐火材料部件必须在现场更换，而现场的环境，具体地说是高温的环境，对于操作者来说是很恶劣的。在板的更换期间必须中断生产，从而遭到损失，因此需将更换板的时间保持在最短，而在由于这种强制性的限制而使滑板阀不能充分冷却的情况下，情况会更加恶化。这样，操作者所处的环境会特别恶劣。可以设想用诸如机器人或机械手等设备帮助操作者。对于这种设备来说，板的重量不会防碍工作。但是，关键在于要执行的操作量。在机械手或机器人的帮助下更换板所需要的时间将比操作者手动执行同样的更换动作所需的时间多得多。每个夹紧装置必需与待操纵的物体相适应。这样，要解决这些问题将是非常费线、复杂、耗时的事。

根据第二个已知方法，从转炉炉身上卸下整个滑动闸板阀并换上包括新耐火材料部件的滑动闸板阀。这种方法也有很多缺点。整体的滑动闸板阀比待更换的耐火材料部件重得多，例如超过20倍重。这样，如果耐火材料部件重100公斤，就必须操纵其它重2000公斤的部件，这些部件需要大功率的设备和非常长的操作时间。在使用第二种方法时，也需要断开和重新连接使可动板前后滑动的气缸，并需要拆卸和重新固定围绕着阀的各种保护罩。所需要的全部时间和操作量是可观的。此外，必须将包括用旧的耐火材料部件的滑动闸板阀运到车间，在那里，用旧的耐火材料板被新的耐火材料板所替换。当工作环境，具体地说是高温环境不太恶劣，并且由于在重新装配期间不必中断生产，因此时间问题不太重要时，更换耐火材料部件所必需的操作量仍然一样，而且必须承担运输工具和车间的费用。

本发明的概述

一般说来，本发明包括滑动闸板阈的流量调节耐火材料部件的一个必须定期更换的可更换组件，该组件纠正了前述两种方法的缺点。本发明还包括更换流量调节耐火材料部件的组件的方法。

在根据本发明的流量调节耐火材料部件的组件中，浇注嘴与可动板牢固地连接，固定耐火材料板和可动耐火材料板互相连接，以便构成一个独立结构，该结构可以通过一次操作插入滑动闸板阀或从中移出。

本发明的方法适用于滑动闸板阀，此种类型的闸板阀包括安装在冶金转炉炉身上的金属支座或外壳;至少一个固定耐火材料板，该板至少具有一个开口;至少一个可动耐火材料板，该板至少具有一个开口;用来控制可动板相对于固定板的流出口的重叠程度的装置;以及有力地使可动板靠接在固定板上以形成密封的压力装置，并且一般包括通过一次操作来装配，更换或拆卸所有的流量调节耐火材料部件的步骤。

本发明方法的第一个步骤中，通过一次操作拆卸用过的流量调节耐火材料部件，在第二步骤中，装配一套新的流量调节耐火材料部件。因此，只要有单一的夹紧装置和一次动作就足够了，而在现有技术中，每个耐火材料部件需要特殊的夹紧构件和特殊的动作。由于一次整体操作取代了每个部件的单独操作，因此大大减少了操作时间。动作量的减少使自动化易于实现;必要的操作量减少到原来的1/2～1/3。

由于必要的操作量更加简化固而更快，所以可能在现场执行操作，而不求助于前述的第二个现有技术方法，该方法是将整个滑动闸板阀卸下，再在特殊的车间中拆开。这样就保持了所述第一个方法的优点。待操作的零件重量只限于流量调节耐火材料的重量，可能还要加上直接固定在板上的金属外壳的重量。由于不需要使用能够对付诸如固定耐火材料部件的金属支架那样的非常重的载荷的操作设备，因此这是很有利的。

从以下的详细说明和其后对典型实施例的详细说明中将会明显地看到本发明的其它目的和优点，所述的详细说明和实例供图示的目的使用，不限制本发明的范围，并参照附图提出。

图1    是盛放熔化金属的转炉和安装在该转炉上的滑动闸板阀的外部轮廓图;

图2    是图1所示的滑动闸板阀的总体纵剖视图;

图3    是在垂直于图2的剖视图的一个平面上所作的剖视图，该图示出将阀的固定耐火材料板和可动耐火材料板连接起来的装置的详细结构;

图4    是图2和图3所示的滑动闸板阀处于另一个位置时的剖视图;

图5    是另一个可供选择的实施例示意图，其中对火材料阀板的连接装置设置在耐火材料板的金属外壳上;

图6    是又一个实施例，其中连接装置设置在固定板的金属外壳和设置有可动板的支座上;以及

图7    是在本发明方法的变型中应用的夹紧装置图。

最佳实施例的详细说明

图1    是炼钢转炉1的部分外轮廓图。滑动闸板阀10固定在转炉1上。转炉所盛的钢水由阀10控制通过转炉1上的出钢口倒入钢水包3。

图2    是安装在转炉1上的滑动闸板阀10的剖视图。该阀包括一个金属支座12，该支座固定在转炉1的外壁上，并接纳包括诸如固定板14和可动板16等两块板的组件，每块板具有一个流出口（分别为14a、16a），做为熔化金属的通道。一个压力装置将可动板16紧紧地压在固定板14上，也将固定板14紧紧地压在板36上，该板36安装在支座12的开口内。在下文中将参照图3详细说明压力装置26。

固定板14设置在托架20内。可动板16设置在另一个托架22内。设置有压缩空气气缸（下文简称“气缸”），其活塞杆44卡在可动板的托架22的槽内。气缸使可动板16能在固定板14上移动。

相对位移能够以已知方式改变两块板的流出口的重叠程度，以便控制或完全中断熔化金属流。应该指出，在所述实例中滑动闸板的流量调节装置包括三块板，即连接板36、固定板14和可动板16。但是，固定板14和可动板16是工作板，由于与熔化的金属接触，它们易受到较重的烧蚀。连接板36不受到相同程度的熔化金属的烧蚀作用，只是在转炉空了的时候更换。在所述实例中，除了连接板之外，流量调节部件只包括两块工作板;但是它可以包括三个或更多的工作板，这取决于滑动闸板阀的具体设计。

在所述实例中，术语“阀板组件”指的是可能由金属外壳38所围绕的固定板14以及和浇注嘴42相连的可动板16，板16和浇注嘴42也安装在金属外壳40内。但是，阀板组件不包括与内浇注嘴36a相连的连接板36。外壳40使可动板16和浇注嘴42固定在一起。它使组件具有足够的刚性，以起到压力装置26的支撑面的作用，关于压力装置26，下文还要说明。该外壳40还带有一个防护罩，可以保护阀板组件不受热辐射和熔化金属飞溅的影响。

与流量调节功能相适应，阀板组件的重量减少到最小。图3示出图2的实施例在垂直平面内的横截面图。该图示出压力装置的细部，该压力装置的件号通常标注为26。所述装置包括一个杠杆10，在其一端固定有一个扭力杆102（以其横截面表示）。杠杆10的另一端顶靠在滑动接触件104上，该接触件104固定在金属外壳40上。杠杆上的力传递到板16，然后传递到撑靠在连接板36上的板14上。这样，就在固定板14和连接板36之间设置了静密封，同时也在板14和16之间设置3动密封。应该指出，使固定板14贴靠在排放口的连接面上的压力装置26与使固定板14压靠在可动板16上的装置相同。这样，同一个装置形成两种截然不同的功能。

根据本发明，围绕固定板14的金属外壳38具有凹槽38a。舌片106和凹槽38a构成一个装置，使耐火材料构件能够连接起来形成一个组件，该组件可以做为独立的组件从而通过一次操作插入杠杆10的闭合空间或从中取出。更确切地说，在图示的实例中，阀板组件不仅包括固定和可动板本身，而是还包括外壳38和40，以及浇注嘴42。这种组件通过一次动作插入和/或取出。姑且承认，必须处理的重量大于耐火材料板本身的重量;但是，重量的增加是适度的。

下面将详细说明图2所示的固定装置，该装置用来使固定板的托架20相对于外壳12和可动板的托架22固定。这些装置包括一个安装在固定板的托架20上的两工位锁合装置50。在图1所示的第一位置上，锁合装置的锁定构件伸入支座12的凹槽51内。在第二位置上，锁定构件伸入设置在可动板16的托架22上的凹槽53内。在第一位置上，它使固定板14的托架20相对于支座12固定，在第二位置上，它使托架20相对于可动板16的托架22固定。气缸活塞44有足够的活动范围使两个托架20、22移动，以将成套耐火材料部件从将固定板14压靠在排放口连接表面上的压力装置的影响区移开。两工位锁合装置50使气缸能够实现两个截然不同的功能。首先，它使可动板16在固定板14上移动。其次，在拆卸待更换的部件期间，它起到插入新的看上去与板14完全相同的固定板的作用。为了实现后一个目的，将锁合装置50放入第二位置，这能使一个整体在固定板14的托架20和可动板16的托架22中间移动，这两个托架是由锁合装置50固定在一起的，待更换的成套耐火材料部件与托架（20、22）同时移动。

图4    示出处于打开位置（例如准备更换零件）的图3的滑动装置。应该指出，锁合装置50设置在上述第二位置，在这一位置上，该锁合装置使固定板14的托架20同可动板16的托架22紧密连接。气缸的活塞杆44与可动板16的托架22相连，用来推动包括两个托架20、22以及设置在这些托架的凹口内的板14和16的组件。这种移动范围足以将所述成套耐火材料部件从压力装置26的作用下移出。由于托架20和22的凹口是重叠的，因此不必打开门或诸如在现有技术的装置中通常所需要的同类装置，就可以容易地将成套耐火材料移出。由于在操作期间，气缸活塞杆44仍然与固定板14的托架20相固定，就不需要形成或断开任何连接。所述待更换组件包括：固定耐火材料板14、可动板16、固定板14的外壳28以及可活动板16的外壳40。上述组件由夹紧装置通过一次操作移开。然后，通过相同或不同的夹紧装置将包括新的耐火材料部件的替换组件插入。

然后启动气缸，拉入新的组件，该组件相对于位于压力装置26之下的排放口横向地向其中心移动;用这种方法，不用任何附加动作，就可以使两个板14和16定位。新的固定板14在压力装置26之下滑动，直到新固定板14上的流出口14a开始与连接板36上的排放口重合为止。

可以看到，这个实施例有两个优点。第一，根据本发明，通过一次操作，就能更换成套耐火材料部件14、16，而不必分别地接连处理单独的耐火材料板。当成套耐火材料构件包括在实例中所示出的两块板时，这一点就很重要。这可以节省很多时间;并且如果使用两台夹紧装置，一台将用过的耐火材料板14、16移出，另一台装入新的成套耐火材料板，就会节省更多的时间。由于将成套用过的耐火材料14、16移出比装入新的耐火材料容易，因此两台夹紧装置的功能各不相同。这样，执行移出动作的夹紧装置就没有必要做得非常复杂。使用两个夹紧装置的办法使第二个装置，即插入新的成套耐火材料构件的装置保持备用状态，一旦将用过的耐火材料板14、16移开，它就可以开始使用。这就节省了宝贵的时间，特别是对于需要使更换耐火材料部件的时间保持在很短时间或数分钟之内的转炉来说，尤其是这样。

图示的实施例具有第二个优点。在根据现有技术的滑动闸板阀中，通过绕枢轴转动地安装在铰链上的门或类似装置才能接触到待更换的耐火材料部件。为了接触到耐火材料部件，必须把门打开。这样，在更换耐火材料部件之后，必须重新将门关上才能使填塞砖回到工作状态。这两种附加步骤消耗时间，此外也不易于自动化。

可以看到，根据图示的实施例，为了接触耐火材料部件，不必将门打开和关闭。通过使待更换的组件滑动而取出耐火材料部件和插入新的耐火材料部件（例如，使旧组件滑出，使新组件滑入），这样也就不再需要开门和关门的步骤。此外，由于不需要手动干预，而只有气缸的简单动作，因此很容易操作。这里要注意，所使用的气缸同在移动阀板和控制流量的已知方式中所使用的气缸相同。这样就不需要附加的材料和设备。

图5    示出本发明的另一个实施例。此外，固定耐火材料板14由金属外壳110所围绕，该金属外壳包括诸如薄钢板或钢板等材料。可动耐火材料板16也由金属外壳112所包围。在示出的实例中，浇注嘴42刚性地固定在所述可动耐火材料板上。固定耐火材料板的外壳弯曲成法兰114。可动耐火材料板的金属外壳112围绕着固定耐火材料板的金属外壳110的法兰114并在其上面弯曲，从而形成滑动的导向槽116。这种导向槽和法兰组成一个连接机构，该连接机构通过滑动闸板阀的一次操作就使固定和可动耐火材料板14、16插入和移出。显然，如果耐火材料阀板组件包括的这种板多于两块，那末每块耐火材料板可以具有单独的金属外壳，并可以通过导向槽或与所述导向槽类似的导向装置与相邻的耐火材料板可滑动地连接和贴靠。由于有这种结构，就仍然有可能在使两块板水平地滑动以使它们相应的法兰同导向槽不再嵌合之后通过垂直操作使两块板分开。根据本发明，通过在导向槽上设限制滑动范围的末端止档，使这一缺点得以克服。在任何情况下，当装配板时，应允许有足够的滑动范围，以便滑动闸板阀能够正常地动作。

图6    示出图5所示的装置的又一个实施例。此外，固定耐火材料板14具有同图5所示的金属外壳相同的金属外壳，但可动耐火材料板16和排放口42设置在刚性金属支座120内，该金属支座具有一个槽122，该槽内嵌有固定耐火材料板14的金属外壳110的法兰114，以便如上文所述的那样设置一个滑动导向。该导向可以装有限位止档。

当装配一套新的耐火材料部件时，必须将固定板14相对于可动板16保持在精确的预定位置上。根据本发明，通过使两块板粘接在一起，很容易实现这一步骤，在第一次启动滑动闸板阀时，可动板16移动，以这种方法来破坏两板之间的粘接。通过提供机械准直的方法也可以达到预先相对固定的目的，这种机械准直的方法对于在装配的操作阶段保持两块板的相对位置来说是很有效的，但又是非常脆弱的，以致一移动可动板16，就会破坏机械准直的结果;这种准直方法可以是，诸如一套螺钉或斜楔、一个在金属支座由延伸的销子或其它合适的装置。

图7    示出本发明的又一个实施例。根据这一实施例，固定支座60具有装在铰链64上的门或装置62，铰链64装在固定支座60上。待更换的成套耐火材料部件包括一个固定耐火材料板14和一个可动耐火材料板16。这些板具有相互对准的通孔。操作装置66包括一个夹紧构件68，该构件的端部可以插入所述孔。夹紧构件68包括可以连接构成从属装置的板14、16的装置，因此通过一次操作就可以插入或移开从属装置。在这个典型的实施例中可以看到，使板能够互相连接的装置是在耐火材料部件的外部。因为只有在操作所述板（例如插入或移开）的时候才需要使板互相连接，所以这种装置也就够了。

Claims (15)

1、一种用于控制熔化金属流的滑动闸板阀，包括：

安装在冶金转炉炉身上的金属支座；

至少一个固定耐火材料板，该板至少具有一个用于引导熔化金属流的流出口；

至少一个移动耐火材料板，该板至少具有一个流出口；

至少一个浇注嘴，用于引导来自所述流出口的所述熔化金属流；

用于使可动板相对于固定板移动的装置，以便控制固定板和可动板的流出口之间的重合，从而调节所述熔化金属的流量；

用于将可动板压靠在固定板上以在两板之间形成密封的装置，以及

用于将所述固定耐火材料板和所述可动耐火材料板和所述浇注嘴互相接合在一个阀板组件中的装置，该组件可以通过一次操作装入所述滑动闸板阀的金属支座或从中取出。

2、根据权利要求1所述的滑动闸板阀，其特征在于，所述互连装置包括将所述固定耐火材料板相对于所述可动耐火材料板和所述浇注嘴可滑动地互相连接起来的装置，由所述可滑动的互联装置提供的可滑动范围足以调节通过所述滑动闸板阀的熔化金属的流量。

3、根据权利要求1所述的滑动闸板阀，其特征在于，所述固定耐火材料板，所述可动耐火材料板和所述浇注口罩有金属外壳，所述互连装置包括在所述外壳之间的互相连接。

4、根据权利要求3所述的滑动闸板阀，其特征在于，板和浇注嘴之间的互连装置包括固定在所述金属外壳上的滑动机构，用于在所述板之间提供滑动。

5、根据权利要求2所述的滑动闸板阀，其特征在于，所述互连装置还包括一个锁定装置，用于防止所述固定耐火板在装配和拆卸操作期间相对于所述可动耐火材料板移动，但在装配和拆卸操作之后允许相对运动。

6、根据权利要求5所述的滑动闸板阀，其特征在于，所述锁定装置包括设置在所述固定耐火材料板和所述可动耐火材料板之间的易碎装置，在所述装配操作之后，当所述移位装置开始移动所述可动板时，所述移位装置可使所述易碎装置碎裂。

7、根据权利要求1所述的滑动闸板开阀，还包括将所述耐火材料板固定在相互重叠位置上的装置，所述装置在机构上独立于所述滑动闸板阀。

8、根据权利要求7所述的滑动闸板阀，其特征在于，所述固定装置还包括一个夹紧和操纵装置，该装置能将耐火材料板夹持并锁定在一个经过选择的相对位置上。

9、一种更换滑动闸板阀的耐火材料阀板组件的方法，包括安装在冶金转炉炉身上的金属支座;至少一个固定耐火材料板，该板至少具有一个流出口;至少一个可动耐火材料板，该板至少具有一个流出口;至少一个浇注嘴，用于引导来自所述流出口的熔化金属流;用于使可动板相对于固定板移动的装置，以便控制板的流出口的重合，从而控制所述熔化金属流量;用于将可动板压靠在固定板上以形成密封的装置;包括的步骤是

将所述固定和可动耐火材料板互相连接成一个阀板组件，以及

通过一次操作，相对于滑动闸板阀的支座拆卸或装配所述阀板组件。

10、根据权利要求9所述的更换方法，其特征在于，使用了夹持装置，它包括一个夹紧装置，该夹紧装置在所述板的装配、定位、移位和拆卸期间将所述固定和可动耐火材料板互相连接起来。

11、根据权利要求9所述的更换方法，其特征在于，使用一种操作装置拆卸用过的阀板组件，使用另一种操作装置装配新的阀板组件，以便减少更换固定和可动板组件所需要的时间。

12、根据权利要求9所述的更换方法，其特征在于，用过的阀板组件的固定耐火材料板和可动耐火材料板主要靠地球引力从所述金属支座上卸下，然后再装上新阀板组件，其中所述新组件的板只有在所述装配期间才是互相连接的。

13、根据权利要求9所述的更换方法，其特征在于，金属外壳包围着所述固定和可动耐火材料板，其中所述外壳与所述耐火材料板同时更换。

14、一种更换安装在所述类型的滑动闸板阀的支座上的固定和可动耐火材料阀板的方法，其特征在于，使用移位装置，使可动板相对于固定板移动，以便控制熔化金属的流量，使用压力装置，向两个板施加压力，以便在两板之间造成动密封，包括的步骤是

使用移位装置使固定和可动耐火材料板移X处于压力装置所施加的所述压力之外的位置，使所述板与滑动闸板阀分离，以及

在不打开所述支座的情况下，将不受约束的板从所述滑动闸板阀的支座上取出，

其中每个固定和可动板都被不同的托架所包围，其中两个托架通过一个具有两个位置的锁合装置紧紧地互相连接，经锁合装置安装在固定板的托架上。

15、根据权利要求14所述的更换装置，其特征在于，固定板的托架有一个中央凹口，固定板装入其中，可动板的托架有一个中央凹口，可动板装入其中，其中两个托架的两个中央凹口在拆卸耐火材料板期间重合。

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