CN1264628C - 用于线性滑动水口的多孔、多边缘控制板 - Google Patents

用于线性滑动水口的多孔、多边缘控制板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于熔融金属铸造中的滑动水口阀板组件。该组件包括固定板以及有多个孔的滑动板。滑动板的行程的末端将产生至少两个切割边缘和一个紧急情况关闭位置，该紧急情况关闭位置独立于传感器、检测器或操作人员的判断。板可以包括椭圆形孔，用于增加关闭余量，或者包括偏移孔，用于提高熔融金属流过通过使固定孔与滑动孔对齐而确定的浇铸槽道的流量。

Description

用于线性滑动水口的多孔、多边缘控制板
技术领域
本发明涉及熔融金属的连续铸造。尤其是，本发明涉及用于在连续铸造过程中控制流动液体金属的物件。
背景技术
滑动水口阀(slide gate valve)和它们的相关耐火材料件用于控制熔融金属从冶金容器(包括熔炉、浇包和浇口盘)中流出。滑动水口阀设置在容器的外表面以及侧部或底部上。阀包括至少一个第一耐火材料板，该第一耐火材料板与第二耐火材料板滑动啮合。板通常包括静止板和滑动板。各板包括至少一个孔。使孔对齐布置将确定浇铸槽道，并使液体金属能够从容器流出并流过该阀。使板彼此相对滑动将使孔越来越错开，从而减慢熔融金属的流动，直到关闭浇铸槽道。
滑动水口阀包括旋转和线性类型。旋转阀中的滑动板绕固定板旋转。线性阀中的滑动板相对于固定板平动。
用于旋转阀的耐火材料板可以包括多个孔。滑动板与静止板配合，并绕中心轴线旋转，直到在滑动板中的孔与在静止板中的孔流体连通。缺点是，旋转阀没有紧急情况关闭位置，也就是，在紧急情况下，操作人员必须调节旋转板的配置，以便使孔不再对正。旋转阀必须依赖于位置反馈，例如电传感器或机械标记或者操作人员的视觉确认，以便保证确实关闭。
相反，线性阀可以有独立于位置反馈或操作人员确认的内置紧急情况关闭位置。线性阀可以设计成使滑动板完全运动至一侧而迫使滑动板抵靠物理止动件。在该极端位置，板中的孔错开，并确实形成关闭。其它线性阀包括板，该板包括两个孔，其中，一个孔位于滑动板的极端行程极限处或附近，也就是，孔在滑动板的任意一端。在该多孔板中，只有通过将板调节成使滑动板的中心与固定板的孔对齐，才能使液体金属流断开。与旋转阀一样，多孔线性阀不能确实进行紧急情况时的关闭。
旋转和线性滑动水口阀的耐火材料件都可以包括至少局部环绕板中的孔的切割边缘。在滑动板和固定板的交界面处可能形成沉积物。这些沉积物包括横跨两板的交界面的固化金属和氧化物。切割边缘切断该沉积物，并使板能够运动。例如，US5348202公开了包括环绕浇铸槽道的硬陶瓷材料的切割边缘。
切割边缘可以随着使用或时间而损坏。液体金属流可能侵蚀该边缘。还有，由沉积物引起的破裂可能使该边缘变钝或断裂。沉积物例如氧化铝也可能堵塞孔。对边缘的侵蚀或磨损将使得熔融金属在板之间泄漏。堵塞可能阻止铸造。因此，当孔的损坏超过最小允许规格时，必须放弃该磨损的孔。旋转板可以包括多个孔，这可以通过简单地使板旋转以便利用第二组孔产生新的浇铸槽道，从而延长单个板的使用寿命。
线性板通常没有第二组孔，因此，具有磨损的孔的线性板必须更换。具有多个切割边缘的多个孔将解决该问题，但是通常需要更长的板、更长的滑动水口机构以及更高成本。克服在线性板中的该单孔限制的方法包括US4890665，其中，在线性板中的孔的近侧和远侧边缘都用作切割边缘。
需要一种滑动水口阀，它有多个孔以及多个边缘控制，同时能够在紧急情况时确实关闭。
发明内容
本发明公开了一种在熔融金属的铸造中用于线性滑动水口阀的物件。该物件包括固定板，该固定板可滑动地与滑动板啮合。滑动板包括多个孔，熔融金属可以通过这些孔流动。使孔对齐确定了熔融金属的浇铸槽道。对齐孔的偏移将节流熔融金属流。
在第一实施例中，滑动板的运动使得固定孔能够越过滑动板孔的外边缘。优选是，这使得板组件有(i)至少两个切割边缘和一个紧急情况停止位置，或者(ii)超过两个切割边缘。紧急情况停止位置的确实定位并不需要传感器或操作人员进行判断。可选实施例提供了在板的孔之间的停止位置。
其它实施例包括椭圆形孔。椭圆形孔可以增加停止位置的尺寸，同时保持熔融金属的相同流量。偏移孔使得液体金属流动通路更直，并提供更对称和更少湍流的排出，从而减小了由于堵塞和腐蚀水口部件而影响熔融金属流过该阀。
板还可以包括斜切外边缘。优选是，该斜切边缘便于将板夹在阀组件内。
附图的简要说明
图1是现有技术的滑动水口阀板的俯视平面图；
图2是图1的滑动水口阀板的俯视平面图，其中有扩大的孔；
图3是图1的滑动水口阀板的俯视平面图，其中有椭圆形的孔；
图4是包括本发明的滑动水口阀板和夹环的组件的俯视平面图；
图5是图4的组件沿轴线5-5的纵向剖视图；
图6是图4的组件沿轴线6-6的纵向剖视图；
图7是图4的组件的俯视平面图，表示了偏移的孔。
具体实施方式
线性滑动水口阀包括至少两个耐火材料板，它们能够彼此相对运动。通常，只限于一个板(也就是滑动板)能运动。其它的板固定。滑动板相对于固定板线性运动。板通常通过夹子和框架而固定在阀中。
图1表示了现有技术的线性、多孔滑动水口阀的一部分，该滑动水口阀包括由框架2环绕的耐火材料滑动板1。框架2用于将板1保持在阀中，并使板沿运动轴线A-A平动。滑动板1包括两个孔(3A和3B)。固定板(未视出)包括由虚线圆表示的单孔。
在固定板和滑动板的第一相对位置B处，滑动板处于阀内的行程极端位置，也就是在行程的末端。固定板的孔10沿运动方向延伸超过滑动板的孔3A。在第二相对位置C处，滑动板处于行程的相对末端。固定板的孔10沿运动方向延伸超过滑动板的孔3B。在第三相对位置D处，固定板的孔10的中心在滑动板的孔(3A和3B)之间。关闭余量是在滑动孔3和固定孔10的边缘之间的距离。
使板运动成使得固定板孔处于关闭区域将需要例如传感器或操作人员控制，以便保证关闭。没有机械装置能使固定孔确实处于关闭区域。而且，行程末端的限制使得现有技术的滑动水口阀只有两个切割边缘。该边缘在滑动板孔3的内侧边缘8上。现有技术的多孔阀包括最多两个切割边缘以及一个关闭区域，该关闭区域取决于操作人员的控制。
图2表示了现有技术的耐火材料板1，它类似于图1的耐火材料板，除了固定板孔10和滑动板孔3扩大。由于孔3的尺寸增加，关闭余量7减小。还有，调节率(也就是容积流量从完全打开位置的可能减小率)随着孔的尺寸而减小。因此，当孔增加时，关闭区域减小，流动的控制程度减小。
图3表示了孔形的变化形式，以便减小关闭余量和降低调节率。滑动板孔(3A和3B)和固定板孔10为椭圆形。与圆形孔的情况相比，关闭余量7增加。还有，与具有相同面积的圆形孔相比，调节率增加。该设计并没有解决现有技术的两个主要缺陷，即提供超过两个切割边缘和确实用于紧急情况关闭的止动件。
图4表示了本发明的板。耐火材料滑动板1由框架2环绕。框架2用于将板1保持在阀中，并使该板沿运动轴线A-A平动。滑动板1包括两个滑动孔(3A和3B)。固定板(未示出)包括单个孔10(由虚线圆表示)。滑动孔和固定孔表示为椭圆形，但是也可以为圆形或任意其它合适形状。使用椭圆形孔使得关闭位置D和位置B和E之间的关闭余量7更大。板通常不对称，有较大端11和较小端12。不对称减小了框架2错误插入的可能性，但是也可以为对称板。也可选择，框架或板可以包括凹槽13，该凹槽13防止板在阀中反向。
孔有四个工作位置。在第一末端行程B处，滑动板孔3和固定板孔10至少部分对齐，以便产生浇铸槽道。图4表示了完全对齐时的孔。在第二末端行程位置C处，滑动板孔3与固定板孔10错开。这表示紧急情况停止位置。在紧急情况下，操作人员可以将滑动板推向第二末端位置C处，阀将确实关闭。末端行程位置C是阀的机械限制，并不取决于传感器或操作人员的准确性。传感器或位置反馈传感器的失效对紧急情况关闭没有影响。在末端B和C之间存在第二关闭位置D和第二孔对齐位置E。
因此，图4的实施例介绍了这样的结构，其中，阀包括关闭位置D、紧急情况关闭位置C和两个完全对齐位置(B和C)，在该完全对齐位置，调节率为1。此外，滑动板的运动范围使得该结构具有三个切割边缘，也就是，一个在位置B处，两个在位置C处，因为阀可以在位置C的两侧进行节流。可选实施例将在滑动板中包括超过两个孔，且在第一末端位置处，孔完全错开，或者在第二末端位置处，孔在一定程度上对齐。该变化形式将改变切割边缘的数目或紧急情况关闭位置的存在。本领域技术人员将能够根据上述说明很容易设计多种变化。
图5表示了沿图4的实施例的A-A轴线的纵剖图。滑动板包括上游面14、下游面15和两个孔(3A和3B)，这两个孔不对称地布置在板的表面中。插入件20确定了孔3。该插入件通常包括较硬、耐腐蚀的材料例如氧化锆。板的外边缘包括上游的斜切边缘16A以及下游的斜切边缘16B。上部夹环18和底部夹环19分别与上游和下游边缘配合。夹环必须比它们的相应边缘更薄，以便确定操作间隙21；否则，该环可能与相邻板接触，并使阀不能起合适作用。优选是，上游和下游边缘确定了两个不相等的角度(17A和17B)。该不相等角度减小了板错误插入的可能性。
图6表示了板相对于夹子错误插入时的情况下。下游边缘16B与上游夹子18配合，而上游边缘16A与下游夹子19配合。该情况使得上游夹子18超过板凸出一干涉距离22。该干涉导致滑动水口阀不能正确装配和关闭。不正确装配将引起惨重损失，因为这时正常的紧急情况关闭位置是较宽打开的位置。此外，在板中的不对称(也就是孔相对于较大端或较小端的位置)将加速腐蚀，并使得板越过它的边缘损坏。
本发明还可用于偏移孔技术，如美国专利申请No.10/221516中所述，该专利申请的说明书被本文参引。偏移孔描述为当滑动水口阀部分打开时产生更小曲折和更对称的流动通路，同时当水口完全打开时提供相对较直的向下浇铸槽道，以便允许完全流量。偏移孔设计成沿单个方向进行节流。
下面将参考图7介绍使用多孔滑动水口阀的方法。滑动板1包括椭圆形孔(3A和3B)。固定孔10表示为虚线的椭圆滑动孔3B和固定孔10首先在位置B对齐。从位置B进行节流并通过关闭位置D至位置E。当需要时，仍然可以采用紧急情况关闭位置C。优选是，与现有技术不同，本发明允许板完全节流，这包括了偏移孔技术。
尽管已经参考本发明的特殊实施例介绍了本发明，但是本领域技术人员应当知道多种其它变化和改变以及其它用途。因此，本发明并不由本文中特别所述的内容来限定。

Claims (11)

1.一种用于线性滑动水口阀中的耐火材料板组件，用于控制液体金属从冶金容器中的流出，它包括固定耐火材料板，该固定耐火材料板有确定了固定孔的第一内表面，该固定板与滑动耐火材料板进行滑动啮合，该滑动耐火材料板有确定了滑动孔的第二内表面，因此，固定孔与滑动孔的对齐确定了用于将液体金属从冶金容器中排出的浇注槽道，其特征在于：该滑动板包括多个滑动孔，且固定孔和滑动孔确定了(i)至少两个切割边缘和一个在确实停止位置处的紧急情况关闭区域，或者(ii)超过两个切割边缘。
2.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：在第一末端位置，一个滑动孔与固定孔对齐，而在第二末端位置，固定孔与滑动孔错开，从而确定了紧急情况关闭位置。
3.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：第二关闭区域在滑动板的至少两个滑动孔之间。
4.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：所述固定孔和所述滑动孔为椭圆形。
5.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：所述固定孔和所述滑动孔为偏移孔。
6.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：至少一个板包括防反向凹槽。
7.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：至少一个板包括斜切外边缘，该斜切外边缘用于与匹配夹环配合，从而将板固定在阀内。
8.根据权利要求7所述的耐火材料板组件，其特征在于：该外边缘包括两个倾斜面，用于与两个匹配夹环配合。
9.根据权利要求8所述的耐火材料板组件，其特征在于：滑动板有上游面，倾斜面以不相等的角度与由该上游面形成的平面相交，因此，夹环和倾斜面的配合不当会防止滑动板的错误插入。
10.根据权利要求1所述的耐火材料板组件，其特征在于：滑动板包括较大端和较小端。
11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于：滑动孔不对称地布置成偏向滑动板的较大端。
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