CN1131921A - 打开熔融金属排放口的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种打开一熔融金属处理容器的出口的方法和装置，其包括具有活动阀门部件(7、9和8、11)的阀门(6)和气体能够穿过其中通过的脆性管(13)，管(13)穿过阀门部件(7、9和8、11)进入该容器的出口(5a)，因此通过阀门部件(9、11)的相对运动来打开阀门(6)可折断该管，所以它不妨碍阀门的开启，管(13)的端部有一杯形底座部分(13a)，以与阀门(6)上或其附近具有相似形状的凹槽相配合。

Description

打开熔融金属排放口的方法和装置

本发明涉及熔融金属处理容器，特别是与为该容器(例如钢包)底部的开口提供一种改进型式有关。在该容器的出钢槽下面固定有一个阀门，它包括带流体通道的活动阀门部件，当阀门处于关闭位置时，通道是相互错位的；而当阀门处于开启位置时，它们基本是对正的，因此熔融金属可以从该容器中通过流体通道流出。

这类阀门及其周边设备称之为滑动水口系统，且可以有多种设计形式，包括那些以直线平移的轨迹相对运动的和那些以相对转动的轨迹相对运动的阀门部件。这类阀门的例子尤其在WO/87/07306中有介绍。

下面将借助一钢包对本发明进行进一步阐述。

在钢包的底部有一个通向滑动水口阀门系统的出钢口。为了防止熔融金属向下流入阀门、凝固而堵塞出钢槽，出钢口通常灌满沙子。尽管这样，在钢的制造过程中，当钢包上充满熔融钢水的出钢阀门打开使钢水向下流入锭模或中间包时仍是一个关键时刻。有时会发生的情况是，由于阀门中或它与出钢口的联结部位有某种形式的堵塞，当打开阀门时钢水就流不出来。

当阀门打开时没有熔融金属的自然流动会造成一系列经济及工作环境方面的问题。正常情况下，熔融金属从钢包中通过一保护管流出，它能防止空气与钢水相接触。当出钢槽出现堵塞时，为了去除障碍物必须卸下此保护管使氧气燃烧设备能够靠近。以人工方式将一连有供氧线的管式喷枪向上送入出钢槽，从而可将堵塞物烧掉。

在此操作过程中，熔融金属和炉渣会在出钢口周围飞溅且随着障碍物的去除，钢水急流向下进入操作人员旁边的中间包。这种操作所伴随的危险是十分明显的。除了氧喷枪和氧气的成本之外，这种操作还会增加制造钢槽所用耐火材料的消耗。另外，因为打开被堵塞的钢包要耗费时间，从而会使自中间包至结晶器的浇铸速度不能达到最佳，进而造成钢的质量恶化。在最坏的情况下，浇铸必须停止，随之而来的是要为开始新一轮浇铸做准备并对钢包内的钢水进行二次加热。

已有这样的建议，在滑动水口打开之前向出钢槽内吹入氩气，通过这种方式使出钢槽内压力升高，从而去除覆盖出钢口的嘴部的高温烧结沙壳或也可能是凝固了的钢。在此提议中，氩气是在阀门处于关闭位置的情况下引入到出钢槽的下部的，这样，需克服很大阻力，迫使其通过整个沙柱向上达到出钢槽的上部。

在对这项建议进行试验的过程中，沙子被吹开，而钢水向下流入出钢槽，但在打开阀门前有时间凝固。同样的堵塞问题也很显著。

这样，出于多种原因，就有必要对与打开阀门相关的自动出钢过程进行改进，而本发明的目的就是提供这样的改进。

因此本发明是建立在使用气体(最好是氩气)的基础上的，其方法是将氩气引入出钢槽较高的上部。根据本发明，在操作过程中将一根由较脆性材料制成的管子引入出钢槽，该管子在处于关闭位置的阀门之内，穿过两上阀门部件延伸。随后，氩气通过该管吹入，于是打开阀门，管子随之被剪断。在出钢过程中，管子的被剪断的一段在熔融钢水流出之前随着外流的沙子流出。

因此，本发明的一个方面是提供一种打开和关闭熔融金属处理容器出口的装置，它包括一个与该出口联通和带有活动阀门部件的阀门，该阀门部件带有开口，它们处于相互错位状态时可关闭阀门，进而关闭出口，而它们相互间连通且与出口联通时可使出口打开，使熔融金属可由此流出该容器，其特点在于提供有一个气体能从其中通过的脆性管，该管有足够的长度穿过两个阀门部件而进入容器的出口，由此气体可以通入该出口，然后通过阀门部件的相对运动使阀门打开，折断该管，所以它不会妨碍阀门的开启，且其特点还在于管子的端部有一杯形底座，其与阀门上或其附近一相同形状的凹槽相配合。

在另一方面，本发明提供一种打开和关闭熔融金属处理容器出口的方法，其中一阀门定位成与该出口联通，该阀门带有活动阀门部件，该阀门部件具有开口，它们处于相互错位状态时可关闭阀门，进而关闭出口，而它们相互间连通且与出口联通时可使出口打开，因此熔融金属可流出该容器，其特点在于一脆性管在阀门处于关闭状态时穿过阀门部件插入该出口，气体通过该管喷入该出口，以去除堵塞出口的任何障碍物，且打开阀门，于是出口内管子的管身被剪断，且其特点还在于管子的端部有一杯形底座，与阀门上或其附近一相同形状的凹槽相配合。

该较脆性的管可以例如穿过阀门活动部件的一部分到达阀门开口(即流动通道)的一侧，且向上穿过阀门固定部件中的开口(即通道)。

脆性管的杯形底座部分可以方便地座落于连接装置上的一相应形状的凹槽内，该连接装置联结到下阀门部件，即滑动水口中的阀门活动部件的下侧。

杯形底座部分可以是例如大体呈半球或部分半球形状，且为了方便起见以下将结合实施例进行描述。但是可以理解，本发明并不局限于这种特定的形状。

管子的半球形底座部分的直径最好大于管本身的直径。这样，半球形底座部分在管子的一端形成一球形增大部分，而半球的极点位于远离管子的最远端。

通过管子的气体通道(一条或多条)必须或者是连续通过该半球部分，或者是进入其上的管子，前者较好。

脆性管的端部(即使用中的下端)不必是完整的半球形状，而实际上底座部分的形状最好制成一下表面为平面的截头半球形，且可以发现这种布置形式的优点是可以保证气流通过管子，下面还将详细阐述。

本发明的优点是提供有一种保护脆性管的手段，使该管在穿过它所接附的阀门部件时能适应不完全精确对中的情况。而如果没有半球形底座，该管有可能稍稍偏离所要求的定位线固定，而随后在阀门的安装或操作中其有可能损坏，因此就不能在关键时刻发挥所需的功用。本发明采用一种简单而有效的方式解决了这一问题。距所要求的定位线的任何偏离都能利用半球形配合底座配置的特性得以完全消除和调整。

因此再有一点，本发明提供一种脆性管，它具有至少一条气体能从中通过的纵向通道，在管的一端有一杯形(例如大体是半球形)的底座部分，以与熔融金属处理容器的出口阀门上或其附近的具有相应形状的凹槽相配合。

该脆性管最好用陶瓷材料制成，它可以承受钢水的温度且在打开阀门时易于折断。它可以有多条(例如4条)穿过管本身轴向长度延伸的气体通道。这种带有半球形凸出部分的管子可以例如浇铸而成或用一大直径管加工而成。

提供多个小直径轴向气体通道的优点是，当阀门找开时，通气管折断，而其下部一段仍固定在阀门的移动板上。如果在随后的出钢过程中必须要关闭滑动水口时，管子的残留段将形成一个塞棒，而剩下的可以流出的区域就是管子中的一个或多个孔。而对于多个小孔，它能使气体自由通过，同时通过熔融金属凝固来堵塞其自身的通道，而能阻止熔融金属通过。

当阀门打开时只要求管子通过阀门的部分折断，而管子的全长不必全用脆性材料制成。管子的剩余部分(例如上部)可以用例如金属制成。金属管可以装配在脆性管的顶部上一合适的凹槽内，或反之亦然，或者也可以用紧配合方式压入两者之间。如果需要可用适当的粘接剂将其粘在一起。

在一优选实施例中，脆性管联接到阀门上的方式可以包括一联接装置，它能提供进一步的调节，以适应管子距所要求的竖直位置的偏离。该联接装置包括一“浮动轴”，其中联接件上的杯形底座凹槽可以侧向移动，即趋向于所要求的脆性管的竖直轴，以适应上述偏离。下面将参照附图对这样一种联接方式进行更详细的介绍。

本发明将通过实施例的方式参照附图进行进一步的阐述，其中：

图1所示为带有根据本发明设置的滑动水口系统的一钢包底部的截面图；

图2、3和4是相似的截面图，它们表示打开阀门时的连续步骤；

图5是气体管适用设计的较大比例的透视图；

图6是以更大比例表示的沿图5中箭头A所示方向的视图；和

图7是图1中的A区的放大图。

在附图中，标号1表示钢包的底部，标号2是钢包的砖内衬，而标号3是钢包的底部上的一个孔。座砖块4位于孔3内且衬有陶瓷管5(称为内水口)，它构成了钢包的出钢槽5a。

固定在钢包底部1上的是一套滑动水口系统6，其包括一上阀套7和类似的下阀套，即活动阀套部件8。滑动水口系统6是这样一种装置，它既可以安装到钢包上且也可以从其上拆下。它包括上阀套7和下阀套8，前者包含耐火材料阀门板9和有一个从其中通过的流动通道开口10；后者包括一带出口槽12的耐火材料阀门板11。滑动水口系统7的上部的布置是，在图中所示的位置，它不能相对于钢包运动，因此流动通道开口10是处于由内水口5所确定的开口同轴的位置，即也与出钢槽5a同轴。在图1中所示的滑动水口系统处于关闭位置，下部的移动阀件8位于左侧，因此阀板11上的出口槽12偏离阀板9上的流动通道开口10所处的一侧，而阀板11的表面堵在出钢槽5a上且将其关闭。正如所述，滑动水口系统是与众所周知的类似系统相一致的。

根据本发明，一气体管13穿过下阀套8和关闭出钢槽5a的阀板11的那部分。气体管13的上端伸入槽5a的上部，而其下端坐落在一底座联接件14内，此联接件紧靠在下阀套的下侧。一气体源(未示出)可通过联接件14连接到气体管上。气体管13是用较脆的(即易碎的)耐火材料制成的。

气体管13的下端13a为截头半球形，且坐落在联接件14中一相同形状的凹槽内。这种形状的气体管端头下面还将参考图5和图6进一步阐述。

在钢包内，砖内衬2、座砖块4和内水口5的上方有一钢包熔融金属(未示出)，且如众所周知的，由水口5构成的出钢槽5a内作为辅助手段充满了沙子(未示出)，它与熔融金属接触的区域烧结成拱顶形硬壳15。

当从钢包中向外出钢时，气体(最好是氩气)通过联接件14吹入，打碎出钢槽内的障碍物(即烧结的沙壳15)，图2中所示即为其被破碎的状况。由于气体管向上伸入出钢槽5a内相当长的一段距离(从底部测量，大约是水口高度的四分之三，已表明效果良好)，气压直接被引入到所要去除的障碍物之下。另外，大部分沙子将留在水口内，且随后可防止熔融金属向下推压水口而出现凝固和堵塞出钢槽的危险。再有，残留的沙子给出一个反压，使泄漏的风险减小。但是如果需要，在阀板9上的开口10的下部环绕气体管13可以安装一合适的垫圈(未示出)，而对阀板9和移动阀板11之间进行密封。该垫圈应是由可压缩、无孔、耐高温的材料制成，例如覆有云母层的陶瓷纤维材料。由于气压系统不影响开启阀门的驱动装置(未示出)，诸如液压活塞和液压缸装置，因此活动的下阀套部分8可以如图1中所示向右移动，以打开水口孔装置。在此，气体管13碰到内水口5的内壁，且为后者的下缘所切断。此位置示于图3。但是在实施操作中，由于气体管的插入部分为内水口5中的沙子所固定，所以它断开得还要早些。气体管13在阀板11上方的插入部分可能同时被推向图3中所示的位置。连续的开启动作将出钢槽完全打开，使熔融金属能通过水口5、通过流动通道开口10、然后是从下阀板出口槽12流出。而在此气体管13的剪断部分随之而出。气体管13在下阀套部件8内的残余部分在出钢完成后可以通过松开将联接件14固定在下阀套部分8上的附加装置(未示出)而除去。

脆性管13更详细地示于图5和图6中。其下端有一截头半球形的底座13a，其圆弧表面的形状是与联接件14中的一类似的圆弧凹槽相配合的。利用底座部分13a和联接件14之间的配合表面是弧形这一优点，管子距所要求的轴向位置的偏移可以得到补偿，因此管子在穿过阀门而进入出口的插入中不会损坏。

如图所示，脆性管13有四个轴向气体通道13b，它们从管子的顶部延伸并在截头半球形底座的平端面13c露出。尽管如前面所指出的，在截头半球形底座上提供一呈平面的端面不是必需的，但可以发现其优点是在制造半球形部分的过程中，孔13b被阻塞的可能性比它为曲面时所出现的要小。

仅举一例，管13和端面13c的直径可以是8mm左右，且半球的半径也可是以约8mm作为直径。每条轴向通道的直径可以是2mm左右。管子的长度可以超过200mm，例如350至700mm长。

图7中所示的是脆性管13的下端与阀套的下侧之间的一“浮动轴”联接。

在此实施例中，脆性管13的杯形端13a坐落在浮动轴20的上表面的一与之互配的凹槽内。轴20安装在环形阀套21内，该阀套通过一底板22固定在阀门部件8的下侧。一个O型密封圈21a在阀套21和底板22之间起密封作用。在轴20和阀套21的内壁之间形成一环形缝隙23。杯形下端13a通过一垫圈22a联接到底板22的下侧。气体可以通过与气源(未示出)相连的一管道24，经过环形缝隙23和轴20内的通道25，到达管13的底座13a，而后引入管13内。

一底塞26将阀套21的下端封闭，且通过一个O型密封圈27与阀套的内壁密封。底塞26有一向上的环形台肩28，其上圆周承接一阶梯止动环29。轴20的下部有一附属中心凸台30和一环形台肩31。台肩31座落在止动环29的上表面上，而凸台30则穿过止动环伸出，在它与环之间留下一环形缝隙29a。凸台30有一位于中心的、垂直延伸的空腔，用于承纳一倒置T形联接件或定位板32的腿。倒“T”件的横杆座落在底塞26的台肩28之间(且与之相间隔一段距离)的上表面26a上。

这种布置形式使管13及其底座在阀套21内的布置便于装配。环形缝隙23和29a允许轴20有侧向移动，因此它可以“浮动”且适应管13的垂直偏离。这一点，再结合管13的杯形端的对中特性，提供了一种最优布置形式。

Claims (16)

1.一种打开和关闭熔融金属处理容器的出口(5a)的装置，它包括一个与该出口(5a)联通和具有活动阀门部件(7、9和8、11)的阀门(6)，该阀门部件带有开口(10、12)，它们处于相互错位状态时可关闭阀门，进而关闭出口(5a)，而它们相互间连通且与出口联通时可使出口打开，使熔融金属可由此流出该容器，其特征在于：提供有一个气体能从其中通过的脆性管(13)，该管(13)有足够的长度能穿过阀门部件(7、9和8、11)并进入容器的出口(5a)，由此气体可以通入该出口，然后通过阀门部件(9、11)的相对运动使阀门(6)打开，折断该管(13)，所以它不会妨碍阀门的开启，其特征还在于：管子(13)的端部有一杯形底座(13a)，以与阀门(6)上或其附近一相似形状的凹槽相配合。

2.依照权利要求1所述的装置，其特征在于：该脆性管(13)在阀门部件的开口(12)的一侧穿过移动阀门部件(8、11)的一部分延伸，且向上穿过固定阀门部件(7、9)的开口(10)。

3.依照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：管(13)的杯形底座部分(13a)座落在联接到一滑动水口阀(6)的下阀件(8)的下侧上的联接装置(14)中的一具有相应形状的凹槽内。

4.依照权利要求3所述的装置，其特征在于：该联接装置包括一内含浮动轴(20)的环形阀套(21)，该相应形状的凹槽位于浮动轴(20)的上表面上。

5.依照前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：管(13)的杯形底座部分(13a)是半球或部分半球形。

6.依照权利要求5所述的装置，其特征在于：该半球或部分半球部分(13a)的直径大于管(13)的直径，以形成一半球的极点处于远离管子伸展的一球形凸出部分。

7.依照权利要求5或6所述的装置，其特征在于：该底座部分(13a)是带平面状下表面的截头半球形。

8.依照前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于：它包括一个环绕脆性管(13)的垫圈，该垫圈位于出口处，在两可相对运动的阀门部件(9、11)之间形成密封。

9.一种打开和关闭熔融金属处理容器的出口(5a)的方法，其中，一阀门(6)定位成与该出口连通，该阀门具有活动阀门部件(7、9和8、11)，该阀门部件具有开口(10、12)，它们处于相互错位状态时可关闭阀门，进而关闭出口(5a)，而它们相互间连通且与出口联通，以使出口打开，因此熔融金属可流出该容器，其特征在于：一脆性管(13)在阀门处于关闭状态时穿过阀门部件(7、9和8、11)插入该出口(5a)，气体通过该管(13)喷入该出口(5a)，去除堵塞出口的任何障碍物，且打开阀门(6)，于是出口(5a)内的管子(13)的管长度被剪断，其特征还在于：管子(13)的端部设有一杯形底座部分(13a)，以与阀门(6)上或其附近一相似形状的凹槽相配合。

10.依照权利要求9所述的方法，其特征在于：该脆性管(13)联接到一联接装置(14)上，后者联接在一滑动水口阀(6)的下阀门部件(8)的下侧。

11.依照权利要求10所述的方法，其特征在于：该联接装置包括一内含浮动轴(20)的环形阀套(21)，该相应形状的凹槽处于浮动轴的上表面上，因此当管(13)插入阀门部件(7、8)时，该浮动轴可横向移动，以允许该管相对于出口有竖直偏离。

12.一脆性管(13)，其具有至少一条气体能从其中通过的纵向通道(13b)，其特征在于：管(13)的一端有一杯形底座部分(13a)，以与熔融金属运输钢包的出口阀上或其附近的一具有相应形状的凹槽相配合。

13.依照权利要求12所述的脆性管，其特征在于：它用陶瓷材料制成且具有多个穿过陶瓷管的管长纵向延伸的通道(13b)。

14.依照权利要求12或13所述的脆性管，其特征在于：管(13)的一部分长度是用陶瓷材料制成而管(13)剩余部分的管身是用金属制成。

15.依照权利要求12、13或14所述的脆性管，其特征在于：该杯形底座部分(13a)是截头半球形。

16.依照权利要求12至15所述的脆性管，其特征在于：该底座部分(13a)的直径大于管(13)的直径。

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