CN1108891C - 用于控制熔融金属流量的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制来自容器中的诸如熔融金属之类的材料流量的装置，该装置包括一个用于容器出口的第一关闭元件(202)，一个用于第一元件的支撑系统(204)，一个用于移动支撑系统和第一元件的致动器系统，一个用于安装支撑系统和第一元件的固定支架(250)，和一个在固定支架和支撑系统之间的便于支撑系统相对于固定支架运动的轴承系统，其中该轴承系统包括一个或多个在支架(250)的一个元件和支撑系统的一个元件之间的接触表面(208，214)，至少有一个元件(264)提供一个可旋转的接触表面。

Description

用于控制熔融金属流量的装置和方法
技术领域
本发明涉及处理熔融材料及其改进，特别是涉及控制来自中间包的熔融金属的流量，但不局限于此。
背景技术
铸造操作通常将中间包作为铁水包和铸型之间熔融金属的贮存容器。铁水包用来将熔融金属从熔融工位输送到铸造工位。铸型用来控制铸造过程中凝固金属的形状。
为了控制金属来自中间包的金属流量，就必须以受控的方式阻塞和打开中间包的出口。通常，通过在熔融金属中使用塞棒元件来实现上述目的，塞棒元件与出口配合来密封出口，该塞棒元件由一个塞棒导向器支撑，使用一个致动器使该塞棒导向器上下移动。
该塞棒元件经常在离致动器驱动的塞棒导向器的位置相当远的地方被支撑。由于支撑塞棒元件中存在正确校准和合适摩擦力级别的问题。现有技术系统容易卡住和/或摩擦力级别引起塞棒元件的不平稳运动，或过大的间隙导致不能校准。这些问题都会使来自中间包流量的控制不佳，而且增加致动系统上的机械载荷。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的塞棒传动机构，其中塞棒的运动和位置被很精确地控制，致动器和塞棒传动装置上的机械载荷被减小。
根据本发明的第一方面，提供一种用于控制来自容器中的材料流量的装置，该装置包括一个用于容器出口的第一关闭元件，一个用于第一元件的支撑系统，一个用于移动支撑系统和第一元件的致动器系统，一个用于安装支撑系统和第一元件的固定支架，和一个在固定支架和支撑系统之间的便于支撑系统相对于固定支架运动的轴承系统，其中该轴承系统包括多个在支架的一个元件和支撑系统的一个元件之间的接触表面，至少有一个元件提供一个可旋转的接触表面，该轴承系统包含：第一组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的一对表面中的一个接触旋转的接触面；第二组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的另外一对表面中的一个接触旋转的接触面；通过固定支架或通过支撑系统提供可旋转的接触表面，通过支撑系统或固定支架中的另外的一个提供呈几何形状的成对的接触表面；通过固定支架或通过支撑系统提供可旋转的接触表面。
最好，该轴承系统有利于支撑系统相对于固定支架的往复运动。在这一点上，往复运动最好沿着竖直轴进行。
一个支架或支撑系统所提供的接触表面最好是平面。平面可以由支架提供，较好的是，一个接触表面由支撑系统提供，更好的是由支撑系统的支撑轴提供，最好的是由支撑轴的正方形横截面部分的一个面提供。
可旋转的接触表面可以由支撑系统提供或最好由固定支架提供。可旋转的接触表面最好由安装在固定支架上的一个装置提供。
该装置包括一个固定件，比如一个轴，该固定件提供可旋转接触表面的旋转保持力并且连接到固定支架上。最好由轮轴提供旋转保持力，该轮轴与限定可旋转接触表面的元件啮合。该元件最好是一个凸轮或凸轮从动件。该凸轮从动件最好具有偏心轴。
在支架的一个元件和支撑系统的一个元件之间最好提供至少两个相对的接触表面。在支架的一个元件和支撑系统的一个元件之间提供两套彼此相对的接触表面更好。最好第一套相对的接触表面相对于第二套接触表面偏移90度角。第一和/或第二套接触表面的旋转轴最好在同一平面内，最好是水平面，是垂直于支架的元件的平面更理想。可以提供两个或更多个这样的接触表面组。最好一套这样的接触表面位于支撑系统的上部，第二套位于支撑系统的下部。
最好熔融金属从容器流到铸造或造型操作处。最好熔融金属由一个铁水包提供到该容器中。该容器最好是一个中间包。
最好第一关闭元件包括一个塞棒。最好该塞棒设置在容器中基本竖直的轴上。最好该塞棒的末端在形状上以密封的方式与容器的出口匹配。
最好容器的出口设置在该容器的底部。最好出口的嘴部与塞棒的末端的轮廓相匹配以进行封闭。该容器在其内部周边具有圆形的边缘。
该支撑系统最好具有一个横向伸展的元件，最好是水平伸展的元件。该元件可以是一个横杆。
该支撑系统最好包括或还包括一个基本竖直校准的支撑轴。
最好将该支撑轴放置在轴承系统中。最好，该支撑轴上设置有一个用于横向伸展元件的固定件。
该支撑系统可包括一个或多个彼此可以相对旋转安装的部分。比如可以提供一个安装在轴承系统中的支撑轴，被采用的支撑轴的两个或更多的部分彼此相对旋转。可以使用轴套方便旋转。最好旋转围绕轴的纵轴出现。
该支撑轴可以包括提供轴承系统接触表面的一个或多个部分，在轴的纵向上彼此分开，这样有利于各部分彼此间的旋转运动。
该支撑系统可以包括或最好还包括一个将支撑轴连接到致动器的元件。在这一点上最好将一个水平伸展的元件连接到支撑轴的底部。
该致动器系统可包括一个往复运动器，比如一个液压活塞。最好该致动器沿着基本竖直校准的轴往复运动。
最好固定支架通过轴承系统将支撑系统安装在容器上。最好将该支撑系统安装在容器的侧部上。
按照本发明的第二方面，我们提供一种用来受控地提供熔融金属的装置，该装置包括一个容器，用来接收使用中的熔融金属，该容器具有一个出口，该出口与本发明第一方面的一个控制装置的关闭元件配合。
本发明的第二方面可以包括本发明第一方面和/或本文件中其它地方所提出的任何装置、选件、可能性和元件。
本发明提供一种用于控制来自容器的熔融金属流量的方法，该方法包括下述步骤：提供一定体积的在容器中的熔融金属，将致动器从第一位置移动到第二位置，改变致动器的位置，通过旋转在支撑系统和固定支架之间的轴承系统中的多个接触表面将支撑系统相对于固定支架移动，轴承系统包含两组相对的接触表面，第一组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的一对表面中的一个接触旋转的接触面；第二组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的另外一对表面中的一个接触旋转的接触面；轴承系统的接触表面被限定在支撑系统的一个元件和固定支架的一个元件之间，通过固定支架或支撑系统提供可旋转的接触表面，通过固定支架或支撑系统中的另外一个提供用于提供成对接触表面的几何形状，支撑系统的运动移动用于容器出口的关闭元件，关闭元件离开出口的运动有利于熔融金属从出口流出，关闭元件与容器出口的接触运动阻止熔融金属从容器流出。
最好致动器向下的运动使关闭元件向下移动，致动器向上的运动使关闭元件向上移动。
该方法的元件、选件、特征、可能性、组成部分和步骤还可以包括本文件中其它地方所提出的细节、特征和可能性。
附图说明
现在通过实例，参照附图描述本发明的实施例：
图1是中间包和塞棒传动机构的横剖面图；
图2是塞棒传动机构的横剖面图；和
图3是按照本发明第一实施例的塞棒传动机构的横剖面图。
具体实施方式
图1中所示的中间包和塞棒传动机构用来控制熔融金属2通过中间包6底部中的出口4流到铸型台上，图中未示出。金属2通过开口4的流量由塞棒元件10的末端和出口4之间的啮合或隔开来控制。
塞棒10由耐火材料形成，是塞棒导向器机构的可消耗的组成部分，因为它存在于熔融金属2中。竖直安排的塞棒10被支撑在水平支撑杆14的末端12上。支撑杆14本身安装在一个竖直安装的支撑轴20的上端16上。
安装支撑轴20使其在中间包6上安装的支架24中的钻孔22中滑动。支撑轴和支撑系统之间的滑动啮合受一系列滑动盘的影响，下面结合图2更详细地描述。
通过致动器26控制塞棒10的位置，致动器26作用在连接到支撑轴20上的元件30的末端28。致动器26伸展使塞棒末端8下降进入出口4与之啮合。缩回致动器26使塞棒末端8提升离开出口4与之不再啮合，这样就使熔融金属2从中间包6中流出。
塞棒10的末端8相对于出口4的准确定位在控制熔融金属2的流量时是关键的。定位不准确就会使熔融金属的流量控制不准确。塞棒10的错误运动就会给出熔融金属2流量的错误变化。
如图2所示，当在支撑轴20和支架24之间采用导向盘100实现滑动啮合时，将会出现一些问题。在这个系统中，支撑轴20的正方形横截面102的周边四面被导向盘100啮合。所得到的滑动表面具有相对高级别的摩擦力，也容易卡住。克服高级别的摩擦力就需要致动器的大载荷，支撑轴20的启动载荷可能导致有效输出的升高过大。
使用导向盘100与轴20的正方形截面102啮合还面临着由于系统元件运动造成的未对准的问题。支架24安装在中间包6的上面，结果接触到高温。然而，这些温度依据中间包6内熔融金属的水平面而变化，结果可能引起支架24和/或导向盘100本身中的变形。任何这些变形都会显著增加滑动系统中的摩擦力和/或导致未校准以致塞棒机构卡住的程度。结果这些问题中的任何一个都可能在控制熔融金属排出中引起问题，和在铸造/浇铸操作中引起普遍问题。
图3的实施例中说明了本发明的系统。再次提供了塞棒200。塞棒200具有端部202，其形状与所述中间包的出口的嘴部的轮廓相匹配。塞棒200安装在水平杆204上，水平杆204又安装在支撑轴206上。支撑轴206包括一个上部正方形横截面长度208，一个具有环形齿条部分212的环形横截面长度210和一个同轴安装的下部正方形横截面长度214。依据需要，螺纹部分212与手动操作的正齿轮和用来手动升高或降低塞棒的杆216啮合。正方形横截面214通过轴套安装在支撑轴206上，使正方形横截面214相对于轴206围绕着轴206的纵轴旋转。这种下部正方形横截部分被旋转的潜力就避免了出现卡住。支撑轴208的底端218被连接到水平杆220上，水平杆220又连接到致动器的一端，图3中未示出，如图3所示安装在支撑轴206的后面。
横截面208和214可以是其它几何形状，该形状具有与凸轮从动件相配合的成对表面。
通过使用致动器来相对于中间包的出口上下移动杆220，支撑轴206，水平杆204和塞棒200可以实现对塞棒200的控制。
然而，支撑轴206和支架250之间的滑动啮合以一种完全不同于现有技术的方式被影响。支架250上设置有具有四个凸轮从动件264的上部组件260和下部组件262。该凸轮从动件264的结构使得每个上部组件和下部组件中的一个凸轮从动件与支撑轴206的正方形横截面长度208，214的每个表面啮合。凸轮从动件264安装有支撑系统250使得凸轮从动件在支撑轴206提升或降低的时候旋转。凸轮从动件264所提供的滚动啮合，而不是现有技术所提供的金属对金属的滑动啮合，这种啮合光滑得多，相当大地减小了摩擦力，使用本发明可以使摩擦力等级减少大约5000％。
使用偏心凸轮264可以调节凸轮264与支撑轴206之间的空隙，比如可以采用不同尺寸的支撑轴或由于操作条件变化，比如温度，采取变化。由于凸轮从动件264与支撑轴206之间的被限制的接触表面，不但摩擦力等级被减小，而且支撑轴206和支撑系统250中相互之间的任何未校准或移动的影响被极大地减少。
由于它们本身的性质，当需要的时候凸轮从动件264还很容易被互换或放置，因此它们可以被作为一种备件。

Claims (17)

1、一种用于控制来自容器中的材料流量的装置，该装置包括一个用于容器出口的第一关闭元件，一个用于第一元件的支撑系统，一个用于移动支撑系统和第一元件的致动器系统，一个用于安装支撑系统和第一元件的固定支架，和一个在固定支架和支撑系统之间的便于支撑系统相对于固定支架运动的轴承系统，其中该轴承系统包括多个在支架的一个元件和支撑系统的一个元件之间的接触表面，至少有一个元件提供一个可旋转的接触表面，其特征在于该轴承系统包含：
第一组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的一对表面中的一个接触旋转的接触面；
第二组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的另外一对表面中的一个接触旋转的接触面；
通过固定支架或通过支撑系统提供可旋转的接触表面，通过支撑系统或固定支架中的另外的一个提供呈几何形状的成对的接触表面；
通过固定支架或通过支撑系统提供可旋转的接触表面。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于提供可旋转接触表面的元件位于固定件上，该固定件维持并保证可旋转接触表面的旋转。
3、按照权利要求1所述的装置，其特征在于可旋转的接触表面由固定到固定支架上的元件提供。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于几何形状的截面为除正方形形状以外的其他的形状。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于几何形状的截面为正方形形状。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述材料为熔融金属。
7、按照权利要求1到6中任何一项所述的装置，其特征在于由支撑系统的几何形状所提供的接触表面是平面。
8、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于第一套相对的接触表面相对于第二套接触表面偏移90度角。
9、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于提供两个或更多个这样的接触表面组，至少一套这样的接触表面位于支撑系统的上部，至少一个第二套接触表面位于支撑系统的下部。
10、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于第一关闭元件包括一个塞棒，该塞棒设置在容器中基本竖直的轴上。
11、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于该支撑系统包括一个横向伸展的元件和一个基本竖直校准的支撑轴，该支撑轴放置在轴承系统中，该支撑轴安装有一个用于横向伸展元件的固定件。
12、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于该支撑系统包括一个或多个彼此可以旋转安装的部分。
13、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于在轴承系统中安装一个支撑轴，该支撑轴的两个或更多的部分彼此相对旋转。
14、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于该支撑系统包括一个将支撑轴连接到致动器系统上的元件，该致动器系统包括一个往复运动器，比如一个液压活塞。
15、按照权利要求1到6中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于固定支架通过轴承系统将支撑系统安装在容器上。
16、一种用于受控地提供熔融金属的装置，该装置包括一个容器，用于接收使用中的熔融金属，该容器具有一个出口，该出口与按照权利要求1到5中任何一项所述的控制装置的关闭元件配合。
17、一种用于控制来自容器的熔融金属流量的方法，该方法包括下述步骤：提供一定体积的在容器中的熔融金属，将致动器从第一位置移动到第二位置，改变致动器的位置，通过旋转在支撑系统和固定支架之间的轴承系统中的多个接触表面将支撑系统相对于固定支架移动，轴承系统包含两组相对的接触表面，第一组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的一对表面中的一个接触旋转的接触面；第二组接触表面，每个相对的接触表面都包含一个与呈几何形状的另外一对表面中的一个接触旋转的接触面；轴承系统的接触表面被限定在支撑系统的一个元件和固定支架的一个元件之间，通过固定支架或支撑系统提供可旋转的接触表面，通过固定支架或支撑系统中的另外一个提供用于提供成对接触表面的几何形状，支撑系统的运动移动用于容器出口的关闭元件，关闭元件离开出口的运动有利于熔融金属从出口流出，关闭元件与容器出口的接触运动阻止熔融金属从容器流出。
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Owner name: HUWART INDUSTRY (UK) LIMITED

Free format text: FORMER OWNER: KVAERNER METALS CONTINUOUS CASTING LTD.

Effective date: 20020321

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TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20020321

Address after: Poole

Applicant after: Wahl industries (UK) Ltd

Address before: Schonfeld

Applicant before: Kvaerner Metals Continuous Casting Ltd.

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GR01 Patent grant
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Owner name: SIEMENS VAL METAL TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: HUWART INDUSTRY (UK) LIMITED

CP03 Change of name, title or address

Address after: Poole

Patentee after: SIEMENS Wahl Metal Technology Co Ltd

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Patentee before: Wall Industry Co.

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Granted publication date: 20030521

Termination date: 20140716

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