CN1247351C - 单件式内水口以及用于支承该内水口的夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹持装置，该夹持装置包括至少两个组件，每个组件由夹子(10)构成，该夹子可绕水平轴(11)枢轴转动，并与一个容纳有滑靴(13)的槽(12)配合，该滑靴(13)通常为柱形形状，并包括一个平行于所述柱体轴线的平表面(14)，所述滑靴(13)能够在该槽(12)内枢轴转动。本发明还涉及一种尤其适于与该夹持装置一起使用的单件式内水口(2)。因此，本发明的单件式内水口(2)由确定了浇注槽道(4)的管状部分(6)和用于与该浇注槽道的下游部件接触的板(7)而构成。本发明的水口的特征在于：该板(7)通常形成为棱柱，该棱柱可以由它的多边形基底和棱柱形表面确定，且该多边形基底和棱柱形表面垂直相交，所述多边形基底包括上底(22)和下底(21)，该上底(22)在棱柱形表面中的位移确定了与管状部分(6)的交界面，该下底(21)平行于上底，且在该上底的两侧，两侧边(23、23’)与上底(22)形成钝角。

Description

单件式内水口以及用于支承该内水口的夹持装置

本发明涉及一种特定的内水口，该内水口适于与一种用于冶金容器的内水口的夹持装置一起使用，本发明还涉及这种新装置。

已知液态金属的连续浇铸通常通过包括各种耐火材料部件的设备来实现，这些耐火材料部件形成一个在两个连续冶金容器之间的槽道。这些部件执行各种功能，即：传送液态金属，防止该液态金属冷却和受到周围大气的化学侵蚀，且适当时还调节液态金属的浇注流量。例如，这些部件可以是：通常支承在与上部冶金容器底部成一体的炉底块(wellblock)上的内水口、浸没式进入水口(entry nozzle)或浇注套、下水口(collector nozzle)、或者滑阀的固定或活动板。

近年来，在试图使形成浇注槽道的各种耐火材料部件最简化方面进行了很大的努力。因此，为了减少在耐火材料部件之间的接头表面的数目(所有这些接头表面都是潜在的空气进入点)，越来越多地采用例如预装配的部件或由单个块形成的部件，其构成内水口和恰好位于该内水口下面的固定上部板，滑阀的活动板或者可更换的浸没式进入水口的板对着该部件而布置(该部件可以形成具有浸没式进入水口的组件，或者形成具有该浸没式进入水口的单件式部件)。这样的单件式部件例如如国际专利申请WO88/06500中所述。

已知的各种装置可以调节浇注流量或在不需要中断铸造操作的情况下引入和更换浸没式进入水口，或者甚至可以组合这两种操作。这些装置可以分成两类：在第一类中，固定的上部板(无论是否与内水口形成单件式组件)被向上推，并通过作用在它的上表面上的装置来保持就位(例如见美国专利4573616)。通常，向上的推力通过位于下游的耐火材料部件(滑阀的活动板或浸没式进入水口的板)而传递，该耐火材料部件自身通过各种弹簧机构而直接或以其它方式被向上推。根据第二类型装置，固定的上部板被向下推，并通过固定止动件来保持就位，该固定上部板的下表面抵靠该固定止动件(例如见国际专利申请WO91/03339)。这时，该固定止动件以极其精确的方式确定了一参考平面，位于紧接在所述固定上部板的下游的活动耐火材料部件(滑阀的活动板或与浸没式进入水口相连的板)在该参考平面内滑动。已知需要使构成浇注槽道的不同耐火材料部件之间进行完全气密的连接；因此，重要的是使用于将下部部件朝着上部固定板推的压力恒定，并能够非常精确地确定该压力。假定这些部件上的向上推力通过弹簧操作装置来实现，那么这些部件的相对高度是能够对压力有很大影响的参数。在第一类型的装置中，所涉及的所有耐火材料部件的尺寸都有非常紧密的公差，因此，由它们形成的叠置组件的相对高度能够非常精确地确定。在第二类型的装置中，尺寸公差(尤其是固定的上部板的尺寸公差)不再影响施加在不同耐火材料部件之间的压力，因为下游部件所抵靠的参考平面独立于所述板而被限定。因此，该第二类型的装置理论上能够采用不是很精确的固定上部板(无论是否与内水口形成单件式组件)，因此能采用尺寸公差较低的固定上部板。

不过，实际上，能将固定上部板向下推(逆着使它保持就位的固定止动件)的机械方法并不总是适用于具有非常大的不规则尺寸的板。尤其是，即使当在厚度上可接受某一公差时，也需要使固定的上部板的上表面完全平坦并平行于下表面。因此，本发明的一个目的是提供一种用于所述固定上部板(无论是否与内水口形成单件式组件)的夹持装置，该夹持装置适用于具有很宽尺寸公差的固定上部板。

在采用单件式内水口时，当结束浇注程序时以及当需要进行拆卸以便于对所述机构进行维修操作或更换磨损的耐火材料部件或改装上部冶金容器以使它用于下一程序时，可能很难拆卸上述机构。实际上，在程序结束时可能发生液态金属在内水口中固化并将该内水口粘接在上部冶金容器底部的情况。在固定上部板/内水口组件的情况下，这并不会引起任何实际问题，因为只需要将这两部件分离，以便拆去使内水口完全处于上部冶金容器的底壁中的机构。对于单件式内水口，这将不可能进行，因为如上所述，固定上部板将保持在顶部(第一类型的装置)或被向下推(第二类型的装置)。在这两种情况下，作用在固定板的上表面上的装置的存在将防止机构脱开。此外，有限的可用空间将大大阻碍或者甚至防止对固定上部板的保持装置或向下推的装置进行拆卸的操作。

准确地说，本发明的目的是提供一种用于内水口的、新颖的夹持装置，其中，该内水口在炉底块中牢固且精确地保持就位，但是该夹持装置能够简单快速地拆卸。通过该新颖的装置，流量调节或管更换机构或者能执行这两个操作的机构能够非常简单地从浇口盘上拆下。

根据本发明，该夹持装置包括至少两个组件，每个组件由夹子构成，该夹子可绕水平轴枢轴转动，并与一个容纳有滑靴(shoe)的槽配合，该滑靴通常为柱形形状，并包括一个平行于所述柱体轴线的平表面，所述滑靴能够在该槽内枢轴转动。因此，该滑靴布置成能在该夹子的槽中滑动或恰好能在该槽中滑动。

通过存在有可枢轴转动的滑靴，可以自动建立起在夹子和支承在所述夹子上的内水口的表面之间的接触，且操作者不需要对使得滑靴的平表面定位成平行于内水口的板的上表面的操作进行干预。这导致大大改进了水口的夹持，同时不会在该内水口处产生较大的局部应力。还应当知道，本发明的夹持系统包括几个组件(夹子/滑靴)，它们都彼此独立，这样，该夹持装置可适用于具有非常宽的公差的内水口，甚至可以在内水口的管状部分的一侧与另一侧的尺寸(厚度)不同的情况下适用。

优选是，该槽通常为柱形形状，且它的轴线位于一距离处，该距离至少大于所述柱体的半径。这样，该滑靴保持在槽内，并只能通过横向开口而将其取出。在更优选的方式中，该柱体的轴线位于这样的距离处，该距离稍微大于所述柱体的半径(例如大约1至10％)。

根据一个优选实施例，该夹子包括沿垂直于该槽轴线的方向的孔，该孔与该槽的表面平齐，且该滑靴包括沿垂直于其轴线的方向的槽，且尺寸与夹子中的孔的尺寸相同，该槽布置成与滑靴的平表面相对。这样，通过使一个大致管形形状的元件例如键或螺钉穿过该夹子的孔和滑靴的槽，从而防止该滑靴在夹子的槽中横向运动。实际上，优选是必须避免这样的运动，因为它将在运送该机构时导致滑靴脱落。同样，能够防止该滑靴在槽内进行完全的旋转运动。实际上，优选是能避免该滑靴的过度旋转，因为当该平表面偶然位于槽内侧时，该滑靴将不再自动适应内水口的接触表面。

通过夹子绕水平轴的枢轴转动，将使得夹子与支承在所述夹子上的水口的表面接触。根据一个优选实施例，该枢轴转动由凸轮引起，该凸轮的偏心部分插入该可枢轴转动的夹子的狭槽中。当该凸轮在狭槽中向前运动时，它驱使夹子枢轴转动，同时使滑靴在所述夹子的槽内转动，这样，它与内水口的板的上表面相适应。

优选是，与夹子接触的凸轮支承表面并不平行于凸轮的旋转轴，这样，能够减小作用在所述轴上的剪切或弯曲力。

根据本发明的一个实施例，夹子通过凸轮和夹子中的狭槽之间的摩擦力而简单地保持就位。根据该实施例，凸轮例如通过锤而被压入夹子狭槽内。作为一种变化形式，可以在偏心部分上提供有能够与充分伸向凸轮的金属杆配合的装置，这样，通过操作这样形成的杆，能够将凸轮压入狭槽。取出凸轮以释放可枢轴转动的夹子的操作可沿相反的顺序进行。

本发明还涉及一种尤其适用于这样的夹持装置的单件式内水口。术语“单件式内水口”表示内水口/固定上部板组件(该固定上部板是布置成紧接在内水口下面的板，滑阀的活动板或可更换的浸没式进入水口的板抵靠该固定上部板)，其由单个块形成。因此，本发明的单件式内水口包括限定了浇注槽道的管状部分以及与浇注槽道的下游部件接触的扁平部分或板。本发明的水口的特征是，该板通常形成为棱柱形，该棱柱可以由它的多边形基底和棱柱形表面确定，且它们垂直相交，所述多边形基底包括上底和下底，该上底在棱柱形表面内的位移(displacement)确定了与管状部分的交界面，该下底平行于上底，且在该上底的两侧，两个侧边与上底形成钝角。

因为多个原因，该特定形式的单件式内水口特别有利。首先，它能够非常精确和快速的固定内水口。根据本发明的特定实施例，实际上可以将一个夹子锁定在闭合位置，并使水口滑靠该夹子，这样，可枢轴转动的滑靴完全抵靠在水口的倾斜表面上，并使该水口在水平平移时固定在完全确定的位置。这样，相对的夹子能够闭合，以便完成水口的夹持，同时不必使该水口再移动。

单件式水口的初始形式的另一重要优点是，在拆卸该管更换装置或调节装置的过程中，可枢轴转动的夹子能够自动折叠起来，而不需要人工干预。松开该夹子后(例如通过拆下凸轮)，足以放低所述装置，且该夹子能通过绕其轴枢轴转动而简单移开。可以很容易地知道，对于板的上表面完全水平的单件式内水口，将不能获得该效果。这时，夹子实际上必须枢轴转动较大的角度，以便与板脱开，因此，必须在板和冶金容器的底壁之间提供相当大的空间。在任何情况下，两个连续冶金容器之间的距离通常有限，且该空间很难使用。

而且，与内水口的板的倾斜表面相关的附加优点是，通过夹持装置施加的压力的方向朝着环绕浇注槽道布置的内水口的板的下表面区域，这是不可缺少的，以保证使耐火材料元件之间尽可能气密地接触。该压力所具有的效果是：减小裂纹在该区域内的出现，或者当裂纹出现时，防止它们变宽或传播。

如上述的最简单的多边形是梯形。不过，通常优选是避免有易于破裂的尖锐边缘。因此，根据本发明的优选形式，多边形基底包括至少两个附加的边，这样，该多边形不会有任何锐角。优选是，这些附加的边基本垂直于下底，这样，可以简单地使该内水口滑动，直到用于沿垂直方向保持该内水口的止动件，因此，该内水口通过最大的可用表面区域而支承在该止动件上。

根据另一实施例，也截去与棱柱的各多边形基底的上底相对应的边缘。这样，可以通过四个可枢轴转动的夹子来夹持内水口，这样的优点是可以避免内水口和机构之间的任何相对运动。在该实施例中，该板可以由顶上有棱锥的平行六面体代替，该棱锥有在平行于它的基底的平面上截成的正方形或矩形基底。不过，为了方便，板的该类型形状将称为通用术语“棱柱”(具有截边)。

优选是，该内水口的板不对称，这样，该水口只能在一个夹持位置来对着所述机构。当内水口必须与用于注入载体流体中的密封剂的气体传送系统相连时，只有一个夹持位置将特别有利，该气体传送系统例如在国际专利申请WO98/17420和WO98/17421中所述。这种内水口的非对称的板例如可以利用基本为棱柱形状的板而获得，该棱柱的多边形基底为不规则的多边形。不过，根据一种优选形式，该板的非对称形式通过改变它的拐角的形状而实现，例如通过截去该拐角或使它们形成圆角形状。优选是，通过对该板的各对拐角以不同的曲率半径进行圆角，从而实现板的非对称。

而且，应当知道，通过上述夹持装置和单件式内水口的配合作用，它们的组合有特别重要的优点。实际上，迄今为止，总是考虑使单件式内水口与一金属外壳或箱配合。首先，该金属箱有利于将由夹持装置施加的应力分布到一个较大的面积区域，从而避免在耐火材料中产生局部应力，其次，通过采用精确尺寸的预制箱，可以在一定程度上吸收某些公差。不过，由于它必然带来的附加制造成本(箱自身、装配、使用水泥等)，因此并不希望有该箱。

通过本发明，可以采用没有该保护箱的单件式内水口。实际上，已经发现，在自调节的、可枢轴转动的滑靴上存在扁平部分使得板和夹子之间在任何情况下都能建立表面类型的接触。因此，不再需要该箱的分布浇口盘的应力的功能。同样，夹持装置能够采用具有非常宽的尺寸公差的耐火材料部件。因此，不再需要该箱的吸收某些公差的功能。

为了便于更好地理解本发明，下面将参考表示本发明特定实施例的附图进行介绍，不过，该特定实施例决不是限制本发明。

在这些附图中，图1表示了固定在连续铸造的浇口盘的底部下面的管更换机构的横剖图，该浇口盘包括本发明的内水口夹持装置。图2是图1的放大图，表示了该夹持装置的详细情况。图3表示了该夹持装置的俯视图。图4表示了本发明的内水口的轴向剖视图。

在图1和2中，表示了浇口盘(未示出)的底壁1，支承于炉底块3内的单件式内水口2穿过该底壁1，且该内水口2形成用于将液态金属浇注到连续铸造的模具或铸模(未示出)中的槽道4。尽管并不总是这样，但是内水口2的下部可以与金属箱5(见图4)配合。该内水口2包括管状部分6和板7，该板7的下表面7’提供了与浇注槽道4的下游部件8接触的表面。这时，直接在内水口下游的部件是浸没式进入水口8，该浸没式进入水口8的下端插入铸模的液态金属熔池中。

图中还示意表示了管更换装置9，该管更换装置9用于在不需要中断铸造工作的情况下以新的浸没式进入水口更换磨损的浸没式进入水口8。该内水口2通过夹持装置保持就位并相对于管更换装置9而进行夹持，该夹持装置包括夹子10，该夹子10可绕水平轴11枢轴转动。该可枢轴转动的夹子10包括一个槽12，该槽能够容纳滑靴13，该滑靴13至少能在该槽12中进行部分旋转运动。该可枢轴转动的滑靴13包括一扁平表面14，当夹子运动到关闭位置时，该可枢轴转动的滑靴13在该槽12内进行旋转运动，这样，该滑靴的扁平部分14所处的平面方向平行于内水口的板7的上表面。在绕垂直轴16枢轴旋转的凸轮15的旋转作用下，夹子10运动到夹持位置。凸轮15的偏心部分的倾斜端50插入夹子10的狭槽20中，并且当它沿该狭槽20运动时，使得该夹子10倾斜。

图中还表示了在夹子10中的孔17，该孔17与槽12的表面平齐。还表示了在可枢轴旋转的滑靴13中的槽18。将键19(未示出)插入该孔17和槽18中可以防止该可枢轴转动的滑靴13在该槽12中平动，并能减小转动。

图3使得能够更好地理解该夹持装置自身。该图表示了内水口2的板7，该板7与两夹子10接触，这两夹子10可绕位于水口2的两侧的水平轴11而枢轴转动。在该图中，槽12和可枢轴转动的滑靴13是不可见的。在插入夹子10的狭槽20中的凸轮15(该凸轮15的、支承在夹子10上的支承表面50相对于轴16倾斜)绕它的轴16的旋转运动的作用下，将迫使该夹子10倾斜，这样，滑靴13在槽12中枢轴转动，并牢固抵靠在内水口的板7的上表面上。

图4表示了包括管状部分6和板7的单件式内水口2。该水口的下部装入金属箱5中。该图直接表示确定了板7的棱柱的一个多边形基底上的视图。该多边形包括下底21(在该下底上的棱柱表面的线形成了板的下表面7’)、平行于该下底21的上底22(在该上底上的棱柱表面的线形成了一个平面，该平面截断在管状部分6的下端和板7的上部之间的连接)、以及在该上底的两侧的两个侧边(23、23’)，这两侧边与上底形成一个钝角(α)(在这两侧边上的棱柱表面的线形成了由夹子10的可枢轴转动的滑靴13抵靠的板的表面)。为了避免有尖锐边缘(角度α)，下底21通过基本垂直于下底21的中间侧边24、24’而与倾斜侧边23、23’相连。

图3还表示了水口2，并表示了在该水口2上的管状部分6和板7。拐角25、25’进行圆角，其圆角的曲率半径与拐角26、26’的圆角的曲率半径不同，这样，该水口2只能以一个位置安装在浇口盘的底壁1中。

参考标号

1.浇口盘底壁

2.内水口

3.炉底块

4.浇注槽道

5.金属箱

6.管状部分

7.板

7’板的下表面

8.浸没式进入水口

9.管更换机构

10.夹子

11.夹子的枢轴转动轴

12.夹子的槽

13.可枢轴转动的滑靴

14.滑靴的扁平部分

15.凸轮

16.凸轮的枢轴转动轴

17.夹子的孔

18. 滑靴的槽

19.键

20.夹子的狭槽

21.下底

22.上底

23，23’倾斜侧边

24，24’中间侧边

25，25’，26，26’板的拐角

50.凸轮的倾斜端

Claims (10)

1.一种单件式内水口(2)，包括：确定了浇注槽道(4)的管状部分(6)和用于与该浇注槽道的下游部件接触的板(7)，其特征在于：该板(7)基本形成为直棱柱，该直棱柱有多边形基底，该多边形基底包括上底(22)和下底(21)，该下底(21)平行于上底，且在该上底的相对侧，两侧边(23、23’)与上底(22)形成钝角(α)，该棱柱包括上底的表面确定了与管状部分(6)的交界面。

2.根据权利要求1所述的内水口，其特征在于：该多边形基底包括至少两个附加的侧边(24、24’)，这样，该多边形没有锐角。

3.根据权利要求1或2所述的内水口，其特征在于：该板(7)的与棱柱的两个多边形基底的上底(22)相对应的边缘被截去。

4.根据权利要求1至3中任意一个所述的内水口，其特征在于：该内水口的板(7)是非对称的。

5.根据权利要求4所述的内水口，其特征在于：该板(7)的非对称通过截去板的拐角而实现。

6.根据权利要求4所述的内水口，其特征在于：通过对该板的各对拐角(25、25’、26、26’)以不同的曲率半径进行圆角，从而实现该板(7)的非对称。

7.用于内水口的夹持装置，该装置在所述内水口的相对侧包括至少两个组件，每个组件由夹子(10)构成，其特征在于：所述夹子可绕水平轴(11)枢轴转动，并与一个容纳有滑靴(13)的槽(12)配合，该滑靴(13)基本为柱形形状，并包括一个平行于所述柱体轴线的平表面(14)，所述滑靴(13)能够在该槽(12)内枢轴转动。

8.根据权利要求7所述的夹持装置，其特征在于：夹子(10)中的槽(12)基本为柱形形状，且该槽(12)的轴线位于这样一个距离处，该距离至少大于所述柱体的半径，优选是稍微大于所述柱体的半径。

9.根据权利要求8所述的夹持装置，其特征在于：该夹子(10)包括沿垂直于该槽(12)轴线的方向的孔(17)，该孔(17)与该槽(12)的表面平齐，且该滑靴(13)包括沿垂直于其轴线的方向的槽(18)，且该槽(18)的尺寸与夹子中的孔(17)的尺寸相同，该槽(18)布置成与滑靴(13)的平表面(14)相对，该夹子的孔(17)和该滑靴的槽(18)可以容纳基本为管形形状的元件(19)。

10.根据权利要求7至10中任意一个所述的夹持装置，其特征在于：该夹子(10)设有一狭槽(20)，可绕一垂直轴线(16)枢轴转动的凸轮(15)的偏心部分的倾斜端(50)插入该狭槽(20)中。

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