TW201302344A - 防呆型噴嘴更換裝置及噴嘴元件 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種噴嘴元件(1)，其用於一連續金屬鑄造設備的一噴嘴更換裝置(100)中，該噴嘴更換裝置(100)包含一裝載開口及一導引手段(7)，該導引手段係用以將噴嘴元件透過該開口而相對於噴嘴更換裝置滑入鑄造位置，其中該噴嘴元件(1)包含一噴嘴板體(1)，其係由披覆於一金屬容器內的耐火材料製成。為了防止該板體以錯誤方位裝入該裝載開口，即以其後緣(2d)朝前，該板體在後緣(2d)上或附近設有至少一凸耳(6)，該至少一凸耳(6)係橫貫該第一軸線(X1)且實質上延伸超過界定出該稜形體的底邊之周緣，致使該裝載開口(16)允許噴嘴板體(2)的底邊(2c、2d)之卡合，但卻不允許該至少一凸耳(6)的卡合。該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間，這一點對於徒手的使用者來說太大，但卻可以藉由液壓、機械或氣壓臂(31)而輕易達到，藉此彎曲或斷裂該至少一凸耳(6)以推擠該板體進入鑄造位置，且僅能使前緣在最前面。

Description

防呆型噴嘴更換裝置及噴嘴元件

本發明一般係關於連續金屬鑄造線，特別地說，本發明係關於一種噴嘴元件，其適合與一噴嘴更換裝置一起使用且設有用於防止該噴嘴元件以錯誤方位裝入該更換裝置內之一手段。

漏斗容器(10)係用以維持住一定量的熔融狀金屬(例如：熔融鐵或鋼)，如圖1所示，此熔融狀金屬是從一澆斗(11)透過一澆斗罩(12)而輸送。澆斗(11)係位於一漏斗(10)上方幾公尺且將熔融狀金屬透過一澆斗罩(12)而輸送至該漏斗(10)，澆斗罩(12)具有從澆斗(11)延伸到漏斗(10)的一長管形式。漏斗(10)係設置於澆斗(11)與鑄造設備或鑄造模(13)之間，此澆斗(11)與鑄造設備或鑄造模(13)係透過一內部噴嘴(18)而從漏斗(10)供應熔融狀金屬，此內部噴嘴(18)係位於漏斗內側且與一澆注噴嘴(1)流體相通，此澆注噴嘴(1)係位於漏斗外側下方且用以供應欲成型的熔融狀金屬。

澆注噴嘴(1)可能會磨損，或者管子開口(5)可能在金屬鑄造期間堵塞住，因此在金屬鑄造期間需要更換。為了解決此問題，可以使用一噴嘴更換裝置(100)，其包含用於裝入一新的護罩式噴嘴的一開口(16)、用於將該新的噴嘴滑入鑄造位置的推擠手段(31)和導引手段(7)、及一排放開口，該排放開口係位於該導引手段(7)的相反端，且當一個新的噴嘴元件(1)推擠使用過的噴嘴時能夠 排出該使用過的噴嘴。一個新的噴嘴元件的裝載與卸除通常須藉助長夾鉗並以人工方式進行，且需要操作人員施加很大的力量與精確度。

適合與這類噴嘴更換裝置一起使用的一噴嘴元件(1)實際上包含一管狀部(4)，比較圖3(a)與3(b)可以看出，管狀部具有在軸線一端敞開的一中心軸向膛孔或在下方出口端具有橫向窗口(5)。管狀部的頂端在其入口端處覆蓋有一板體(2)，此板體適用於擠壓裝入對應的噴嘴更換結構的開口(16)。此板體包含一頂端滑動表面(2a)，其適用於沿著一個對應的固定板滑動，此固定板通常是內噴嘴出口的一部分。噴嘴元件(1)的板體(2)包含一通孔，此通孔匹配內部噴嘴的通孔且適用於在推入鑄造位置時能夠與內部噴嘴的通孔產生流體相通。在本案中，澆注管(4)與板體(2)的組合被稱之為「可交換式噴嘴元件(1)」，或者在不會與其他噴嘴混淆的時候可以簡單稱之為「噴嘴元件(1)」。

在緊急情況下，必須閉塞住內部噴嘴開口。為達此目的，可以將一空白板引進該裝載開口(16)內，此空白板係類似於在澆注管(4)頂端上的板體(2)，但空白板卻沒有通孔，且將空白板推入對齊內部噴嘴。一些可更換式噴嘴元件包含一板體(2)，其中通孔相對於其本身平行於導引手段的引進方向之軸線產生偏差。如此能允許將一空白板與一可更換式噴嘴元件組合成單一元件，當處於鑄造位置時，可更換式噴嘴板體(2)的通孔(3)係與內部噴嘴出口流體相通；在其閉塞位置時，內部噴嘴出口正對 著噴嘴板體的一空白表面，且因此中斷金屬熔流。

在所顯示的情形上，由於推擠手段(31)適用於推擠可更換式噴嘴元件，所以整個更換操作總是在相同方向上進行。因此，板體的通孔(3)必須位於板體頂表面(2a)的空白部位上游。甚至在緊急情況中，推擠手段(31)必須適用於將可更換式噴嘴元件從其鑄造位置推擠到閉塞位置。雖然非常有利，但此種可更換式噴嘴元件並非毫無危害，其理由將敘述如下。

噴嘴板體(2)的通孔(3)之偏移位置以及它必須使噴嘴更換裝置(100)位於滑動表面(2a)的空白部位上游處之限制，迫使噴嘴元件僅能以單一方位裝載於噴嘴更換裝置(100)上。甚至，假如以通孔(3)位於空白部位下游之方式裝載的話，則後果可能很嚴重。因為在內部噴嘴(18)與澆注噴嘴(1)之間將不會建立起任何流體相通或僅有很少的流體相通，因此中斷了鑄造程序。而且，在緊急的時候，推動手段(31、32)將會更進一步地將板體推入其理論上的閉塞位置，但卻會使通孔(3)而非空白表面對齊內部噴嘴出口，因此以最高效率打開金屬流動路徑，而非將它中斷。

美國專利第5188743與WO9304805提出在可更換式噴嘴板體的底部裝設一止逆軸環。此軸環可以是橢圓形或設有一對對角相向的泡狀物。然而，此方案限制了板體相對於管件更換裝置所能存在的方位之總數從毫無限制的四個方位變成受限於軸環的二個方位。因此，此方案無法應用於可更換式噴嘴元件設有一細長板體，且此 細長板體設有一通孔及一空白表面之情形中，這是因為在此情形中只能允許四個方位中的一個方位而已。

美國專利第5211857號或美國專利第5174908號提出閘門安全配置，其中閘門包含不對稱的前緣與後緣，匹配一管件更換裝置的一非對稱裝載開口。然而，這些方案並未令人滿意地解決上述問題，其理由如下：第一、這類系統無法與業界現有的管件更換裝置(100)相容，且確實需要一個特別的(ad hoc)管件更換裝置，如此意味著消費者需要更大的投資。第二、除非在右舷側緣與左舷側緣(2e)之間產生夠大的不對稱，否則在更換管件周圍的熱作用之下，操作人員可能會施力於誤插入管件更換裝置內的開口(16)之一板體而使此系統受損。要注意的是右舷(右側)與左舷(左側)的側緣(2e)在此被界定成前緣(2c)相對於管件更換裝置(100)的開口(16)來說是在最前面。

本發明提出一種方案，用以將可更換式噴嘴元件以噴嘴板體的四個可能方位之唯一方位裝載於一管件更換裝置上，如此能夠完全防呆、便宜、且與金屬鑄造工廠目前所使用的現有管件更換裝置相容。

本發明係藉由申請專利範圍中的獨立項來界定。附屬項則是界定出較佳實施例。特別地，本發明係關於一種可更換式噴嘴元件，其用於一連續金屬鑄造設備的一噴嘴更換裝置中，該噴嘴更換裝置包含一裝載開口及一導引手段，該導引手段係用以將噴嘴元件透過該開口而 相對於噴嘴更換裝置滑入鑄造位置，其中該噴嘴元件包含：A)一噴嘴板體，係由局部披覆於一金屬容器內的耐火材料製成，該板體具有內切於稜形體內的形狀，且板體係由下列部位界定：a)一第一前緣及一第二相反後緣，二者分別界定出稜形體的第一底邊與第二底邊且橫貫於一第一軸線(X1)，該等底邊較佳為多角形；b)一上滑動表面，其係由一第一軸線(X1)、一第二軸線(X2)及一下支撐表面界定，該下支撐表面形成該稜形體的一第一對之相對且平行的連結表面；c)一第一與第二側緣，實質上平行於該第一軸線(X1)，該第一軸線連接該稜形體的該第一與該第二底邊以及該第一對相向連結表面；d)一通孔，流體連接該上滑動表面及該下支撐表面，該通孔係沿著該第一軸線(X1)偏移；以及e)一管狀導管，包含與該板體的該通孔流體相通的一中心膛孔，該導管的一端係固定於該板體的該下支撐表面，該中心膛孔敞開於大氣並貫穿該管狀導管相反端上或附近的至少一開口；其中至少一凸耳係設置於該後緣上或附近，該至少一凸耳係橫貫該第一軸線(X1)且實質上延伸超過界定出該稜形體的底邊之周緣，且其中該至少一凸耳的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間。

在本文中，如熟習本項技術者所知，「降伏點」被定義成應力-應變曲線中該曲線變平且開始發生塑性變形之一點。類似地，極限撓曲力在此被定義成當受到一個外部施加的撓曲負載而發生破裂之前，材質所能承受的最大力量。

在一較佳實施例中，該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於20與1000kgf(200N與10kN)之間、50與500kgf(500N與5kN)之間、較佳是介於75與250kgf(750N與2.5kN)之間、更好是介於100與200kgf(1與2kN)之間、最好是介於125與175kgf(1.25與1.75kN)之間。這些力量係用以防止操作人員施力而使誤插入的管件進入裝載開口內，但允許機械、氣壓或液壓推擠手段藉由在此過程中使凸耳彎曲或斷裂而將正確裝入的管件推入其鑄造位置。

外切於該板體的一稜形體之底邊的幾何形狀可根據應用情形而有所改變。例如，他們可以為(a)矩形、(b)平行四邊形、(c)梯形、(d)一矩形，其中鄰近下支撐表面的至少二角被切掉以匹配噴嘴更換裝置的導引手段之幾何形狀。可能需要改變稜形體的底邊之幾何形狀，以便使板體容易滑入管件更換裝置內，或者確保噴嘴元件無法以橫貫其正確方位之方式而安裝於裝置開口內。

至少一凸耳可以在任何方向上延伸超過底邊周緣，但是為了保護更換中的裝置之上滑動表面，較佳地，凸耳並未延伸在板體的上表面上方，最好鄰近於一側緣並延伸超過其一部分。它也可以延伸超過下支撐表面，只 要凸耳與噴嘴更換裝置內的通道之一些部位產生干涉即可。

由於可更換式噴嘴元件的板體是由耐火材料製成，此耐火材料披覆於一金屬容器(有時稱為金屬殼體)中上滑動表面以外的表面，有利地，至少一凸耳是由延展性金屬製成且被固定至金屬容器或為金屬容器的整體部位，該金屬容器披覆有耐火材料。此一或多個凸耳可以具有延伸超過界定出稜形板體的周緣之任何幾何形狀，且適用於與其一起使用的管件更換裝置之開口產生干涉。特別地且僅作為範例之用，凸耳可以具有下列的幾何形狀：(a)L形板，該L形板的垂直桿係固定於後緣上或附近的板體，且該L形板的水平桿係朝外延伸超過側緣的表面，它最好鄰近於該下支撐表面的水平高度底下；(b)L形板，該L形板的一桿延伸平行於一側緣，而L形板的另一桿則朝外延伸超過側緣的表面，它鄰近或位於後緣上；(c)一板體，朝外延伸超過側緣的表面，其鄰近且實質上平齊於後緣；(d)在噴嘴板體的側緣並未扁平的情形中，鄰近後緣的二凸耳各延伸超過界定出稜形體的底邊，以便被包圍在外切該底邊的最小矩形內，例如：(e)在噴嘴板體的稜形體底邊包含一矩形且該矩形具有至少二個被切掉的角度之情形時，鄰近後緣的二凸耳(6)各具有切掉部位的幾何形狀，且彼此互補而形成一 矩形；(f)在噴嘴的稜形體底邊包含一矩形且該矩形具有至少一凸起突出於一側緣附近的至少一邊緣之情形中，該至少一凸耳實質上平齊於該凸起與該下支撐表面附近的下邊緣；(g)一曲線桿或刀片，固定於該支撐表面；(h)曲線狀半殼體，固定至一側緣。

本發明亦關於一種噴嘴更換裝置，用以在金屬的連續鑄造期間與上述的一可更換式噴嘴元件共同合作來更換一噴嘴元件，該噴嘴更換裝置包含：(a)一第一固定板，包含一通孔，適用於與一金屬熔化物來源(例如：漏斗)形成流體相通，該第一固定板包含一第一下滑動表面；(b)一裝載開口，用於裝載第二活動噴嘴板，該裝載開口允許該噴嘴板體的底邊卡合，但不允許與該至少一凸耳卡合；(c)導引手段，用於以平行於第一軸線(X1)的方向滑動該活動板通過該開口而進入鑄造位置，該鑄造位置係該第一固定板與該第二活動板處於流體相通的位置；(d)一排出開口，係位於該導引手段的相反端，用以在使用之後以一新的噴嘴元件推擠而排出該噴嘴元件；(f)一機械、氣壓或液壓臂，用於推擠一活動噴嘴，使其從裝載位置進入鑄造位置，且具有比至少一凸耳的撓曲降伏力或極限撓曲力更大的推擠力；(g)可更換式噴嘴元件的上滑動表面適用於沿著第 一固定板的第一滑動表面滑行，且使第一板與第二板的通孔形成流體相通。

噴嘴更換裝置中上述定義的機械、氣壓或液壓臂較佳適用於(a)推擠一第一噴嘴元件，使其從裝載位置進入鑄造位置；(b)推擠一第一噴嘴元件，使其鑄造位置進入一閉塞位置，在該閉塞位置中，該第一固定板的通孔正對著噴嘴板體的上滑動表面的一空白表面；以及(c)推擠一第二噴嘴元件，使其從裝載位置進入鑄造位置，因此推擠該第一活動噴嘴元件通過排放開口。

在本發明的一較佳實施例中，假如是以前緣在最前面以外的任何其他位置的話，則凸耳的幾何形狀及噴嘴更換裝置的開口甚至並未允許一噴嘴元件的裝入而與裝載開口相互卡合。以此方式，液壓、氣壓或機械臂不會有強迫可更換式噴嘴以錯誤方位與結構進入管件更換裝置內之風險。

本發明亦關於一種連續金屬鑄造線，包含一噴嘴更換機構及上述之一可更換式噴嘴元件。噴嘴更換裝置較佳地係位於漏斗的一出口。

本發明亦關於一金屬容器或殼體，用於披覆上述的可更換式噴嘴元件的板體，其具有適用於披覆除了上滑動表面以外噴嘴板體的所有表面之至少一部分，且其特徵在於：它包含設置在後緣上或附近的至少一凸耳，該至少一凸耳係橫貫於一第一軸線(X1)且實質上延伸超過界定出後緣的底部之周緣，且該至少一凸耳的撓曲降伏點或極限撓曲力是介於10與2000kgf(100N與20kN)之 間，此撓曲降伏點及極限撓曲力係如上述般定義。

金屬容器及凸耳的幾何形狀係如上述相對於可更換式噴嘴元件。該至少一凸耳可以透過熟習此項技術者所周知的任何固定手段而固定至金屬箱，這些固定手段例如為熔接或焊接、膠黏、水泥黏接、鉚接、螺接。然而，較佳地，固定手段為金屬容器的一部分，它可以是其一彎曲段，選擇性地是從金屬容器的主體切下的一部分。

本發明的不同實施例係顯示於附圖。

本發明係以簡單可靠的方式來解決上述問題，用於防止非對稱的可更換式噴嘴元件以錯誤方位裝入一噴嘴更換裝置(100)的裝載開口(16)上，藉此避免可能引起的誤差等可怕後果。根據本發明的一可更換式噴嘴元件包含：一中空管狀部(4)，其具有一通孔(3a)，該管狀部的一端係裝附至一板體(2)的一第二主要表面(2b)，此板體(2)實質上延伸垂直於管狀部的軸線。管狀部開口(3)的通孔(3a)在正對著該上述第二主要表面(2b)的一第一主要表面(2a)上敞開至大氣，且在管狀部(4)的另一端上敞開至大氣，此另一端係位於圖3(b)所示的管件軸線中或如圖3(a)所示設置於尾端附近的管件壁體上之窗口(5)之位置。由於該第一主要表面係用以在滑入一噴嘴更換裝置中的鑄造位置時與一內部噴嘴的對應板體表面產生緊密的流體接觸，該第一表面(2a)被稱之為「滑動表面」。此滑動表面是由耐火材料製成且並未披覆有金屬，免得一些熔融金屬外洩而破壞金屬披覆表面。因此，板體本身 包含二相反的主要表面(2a、2b)：滑動表面及連接板體與噴嘴的管狀部(4)之表面，此二表面係藉由界定出板體的周緣與厚度的邊緣(2c-2e)所連接，這些側緣包含一對相向的前緣(2c)與後緣(2d)，前後方向係指板體欲安裝並滑入噴嘴更換裝置內的方向。前緣與後緣實際上界定出板體內接的一稜形體之底邊。在大多數的情形中，稜形體可能是標準的，但這一點並非強制。由於當一第二板體的前緣(2c)接觸欲被取代的第一板體之後緣(2d)時，相鄰二板體之間會形成更緊密的接觸，所以二相反的前緣與後緣必須互補，且在大部分的情形中，他們包含二個平行的平面區段。平行於橫向的第一方向(X)且通常垂直於前緣與後緣(2c、2d)的這些側緣(2e)，通常會從前緣直線延伸到後緣，但他們在二個主要表面(2a、2b)之間可以具有任何輪廓。

在本文中，假如一形狀被一稜形體包圍且「緊密裝配」於該稜形體內的話，則該形狀被稱之為內接於該稜形體內，這一點為熟習此項技術者所能接受的幾何學定義。明確地說，在符合圖形的所有點上，其邊緣必須正切。必須沒有類似於內切物體之任何物體，但是卻更大且亦被外部圖形包圍。在本發明中，板體被稱之為具有內切於一稜形體內的一形狀，這是因為側緣(2e)不需要直接會合到前緣及/或後緣(2c、2d)或者形成一銳角。相反地，在許多情形中，使板體的各個角落變得平滑是有利的，不論是渾圓角落或切掉的角落。如此能促進使用者握著不含尖銳角落的板體，且亦有助於順利地將板體 對齊裝載開口與導引手段。然而，除了角落以外，板體具有稜形的幾何形狀。

板體被稱之為非對稱，因為通孔在滑動表面(2a)的開口(3)相對於第一方向(X)並未集中於板體的中心。甚至，在許多情形中，開口(3)形成偏移而在開口附近界定出一空白區域，以便藉由使板體從其鑄造位置滑動至一空白位置而允許中斷金屬熔流。在鑄造位置時，開口(3)是與對應的內部噴嘴(18)之通孔(23)流體相通；在空白位置時，內部噴嘴的通孔(23)正對著板體的一盲目區域(稱之為空白區域)，這一點類似用於相同目的之空白板體。現在，假如板體被錯誤地裝入一噴嘴更換裝置的裝載開口中，這會發生在它被推入其鑄造位置的時候，在內部噴嘴與噴嘴元件的開口(3)之間則毫無或僅有限的流體相通，結果毫無或只有少量的金屬熔化物。倘若緊急的話，當板體必須從鑄造位置被推擠到空白位置時，開口(3)與內部噴嘴的通孔(23)形成流體相通，因此可增加金屬流體而非停止金屬流體。

為了防止發生不幸事故，本發明提出在後緣(2d)上或附近設置至少一凸耳(6)，該至少一凸耳(6)係橫貫於該第一主要軸線(X1)且實質上延伸超過界定出稜形體底邊的周圍，且該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間。由於至少一凸耳(6)係橫向延伸超過界定出稜形體的底邊之周圍，它將必定與裝載開口(16)的框架產生干涉而將會彎曲或破裂，以允許板體通過該裝載開口且沿著導引手段(7)通 過。假如板體以正確方位裝入的話，則該至少一凸耳(6)將位於板體後方且鄰近其後緣(2d)，且可以徒手使板體緊貼地引入通過裝載開口，且沿著側緣(2e)的全長之主要部分滑動，直到至少一凸耳(6)到達並妨礙裝載開口(16)的框架為止。在該點上，操作人員無法徒手再進一步推擠板體，這是因為在鑄造設施所遭遇的條件中，100N是徒手所能施加的一股很大力量。在此階段中，機械、氣壓或液壓臂(31)被致動以推擠板體，直到板體到達其鑄造位置為止。在此過程中，至少一凸耳(6)被彎曲或破裂，因為20kN僅為這樣用途所能施加的一部分力臂而已(圖7)。較佳地，該至少一凸耳產生塑性彎曲且不會破裂，以便防止凸耳碎片掉入底下的鑄模。

假如操作人員將板體的後緣裝到前面時，即使後緣(2d)面向前方並使前緣(2c)面向後方，假如並未設置任何手段來防止板體以錯誤方位安裝的話，則會產生可怕的結果。本發明的一噴嘴元件無法以其後方朝前(亦即：後緣(2d)朝前)之方式安裝，這是因為至少一凸耳(6)將會妨礙到負載開口(16)的框架，以防止板體擱置於導引手段上。至少一凸耳具有至少100N的機械阻力(彎曲或破裂阻力)，在鑄造設備的工作條件下，100N對於操作人員來說太大而無法藉由施力使錯誤安裝的板體彎曲或破裂而通過裝載開口。以此方式，即使幾次嘗試之後，操作人員將會迅速了解其錯誤而將板體旋轉成如上述中前緣(2c)朝前至裝載開口。

必須知道鑄造設備的工作條件具有很大規模，它包 括當噴嘴更換裝置與噴嘴元件係處於冷溫或室溫時，在漏斗出口處噴嘴更換裝置與噴嘴元件組裝時之工作條件，以及當裝置與噴嘴係處於熱溫時，在連續鑄造操作時的條件。甚至，在裝置的組裝期間，引進到噴嘴更換裝置內的第一噴嘴通常是冷溫的，因為裝置與噴嘴在稍後的階段中會與漏斗一起預熱。另一方面，在連續鑄造平台上，當一裝置及一噴嘴已經開始進行操作，且一個新的噴嘴元件必須引進到操作裝置內，此新的噴嘴元件首先經過預熱而減少在融熔金屬接觸時的熱衝擊。在此方面，通常在連續平台內安裝有一預熱架，以便在攝氏800度至1000度的溫度範圍內預熱一新的噴嘴元件。當須要更換噴嘴時，此預熱過且準備好的噴嘴係被卡合於裝載開口(16)內。

該至少一凸耳(6)的的降伏點或極限撓曲力之下限值較大，能夠大幅減少強壯頑固的操作人員施力使一板體通過裝載開口之能力。相反地，上限值較小則會降低臂(31)為了彎曲或破裂該至少一凸耳所需的力量。因此，該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力可介於20與1000kgf(200N與10kN)之間、介於50與500kgf(500N與5N)之間、較佳係介於75與250kgf(750N與2.5kN)之間，更佳係介於100與200kgf(1與2kN)之間，最佳係介於125與175kgf(1.25與1.75kN)之間。

在本發明中，該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力的值被認為係處於室溫下。取決於工作條件及臂可能產生的力量，熟習此項技術者將可選擇適當值或一 定範圍內的值以確保能夠在組裝與鑄造(冷溫階段與熱溫階段)均符合本發明的原理。

噴嘴元件(1)的板體可具有這類噴嘴中常見的任何形狀。特別地，板體的幾何形狀為內接於一稜形體內，此稜形體的底邊對應於前緣與後緣(2c、2d)，前緣與後緣一方面係被相向的滑動與支撐表面(2a、2b)連結在一起，而在另一方面則為側緣(2e)連結在一起。在本文中，「稜形體」一詞的幾何意義係指由多數表面連結成的二平行底邊所界定，致使平行於底邊表面的所有剖面是相同的。這些底邊可能具有任何幾何形狀，但他們一般為多角形。板體不一定絕對是稜形體，也可以內接於一稜形體。由於連接側緣(2e)、前緣與後緣(2c、2d)或側緣(2e)本身的多個角落有利地可為渾圓或被倒角，以促進裝入或引進通過到管件更換裝置(100)的裝載站內。

稜形體的底邊(2c、2d)可以為下列之任一：(a)一矩形、(b)一平行四邊形、(c)一梯形、(d)一矩形，其中鄰近下支撐表面(2b)的二角被切下以符合噴嘴更換裝置(100)的導引手段(7)之幾何形狀。然而，如上所述，對本發明來說，板體的實際幾何形狀並不是最重要的，只要能夠應用於管件更換裝置上所安裝的任何種類的可更換式噴嘴元件即可，亦即，它必須具有如下的條件：一平面狀滑動表面(2a)，係由耐火材料製成；側緣(2e)與支撐表面(2b)，適用於在噴嘴更換裝置的導引手段(7)上滑行；以及一前緣(2c)，平行於一相向的後緣(2d)，致使在更換 一噴嘴元件期間，當一第二板體的前緣被擠壓而緊靠著一第一板體的後緣時可形成一緊密接觸。

至少一凸耳(6)必須位於後緣(2d)上或附近，如圖3(d)至3(f)所示係較佳地位於至少一側緣(2e)附近。替代地，如圖3(a)至3(c)與圖4所示，該至少一凸耳可以位於側緣底下。由於該至少一凸耳較佳地具有延展性且適用於被介於100N與20kN之間的一力量彎曲，較佳的，該凸耳是由金屬製成。由於噴嘴板體的所有表面中除了滑動表面(2a)之外的至少一部分表面披覆有一金屬殼體，凸耳可以如圖5(a)、5(d)及5(e)所示般有利地為殼體的整體部份，或者利用此項技藝中熟知的任何手段加以固定，這些固定手段例如為熔接、焊接、膠黏、鉚接、螺接及如圖5(b)、5(c)及5(f)所示之其他方式。

凸耳可以具有許多不同的幾何形狀，特別地，凸耳可以具有下列之任一形狀：(a)L形板，該「L」形的垂直桿係固定至板體或鄰近於後緣(2d)，且該「L」形的水平桿朝外延伸超過側緣(2e)的表面，如圖3(a)所示，它鄰近且較佳位於下支撐表面(2b)的水平高度底下；(b)L形板，該「L」形的垂直桿係延伸平行於一側緣(2e)，且該「L」形的水平桿朝外延伸超過該側緣(2e)的表面，如圖3(b)與5(a)所示，它鄰近且位於後緣(2d)附近；(c)細長板，朝外延伸超過側緣(2e)的表面，如圖3(d)至3(f)及5(d)與5(e)所示，它鄰近於且實質上平齊於後緣 (2b)；(d)在噴嘴板體的側緣並未扁平的情形中，二凸耳係鄰近於後緣，各延伸超過界定出稜形體的底邊，以便能夠被包圍在例如外切該底邊的最小矩形內；(e)在噴嘴板體(2)的稜形體包含一矩形且此矩形具有至少二切掉角落之情形中，二凸耳(6)鄰近後緣(2d)，如圖5(f)所示，各凸耳的幾何形狀為具有切除部位且與之互補以形成一矩形；(f)在噴嘴板體(2)的稜形體底邊包含一矩形且該矩形具有至少一凸起之情形中，該凸起突出於鄰近一側緣(2e)的至少一邊緣，該至少一凸耳(6)實質上平齊於該凸起且平齊於該下支撐表面(2b)附近的下緣，這一點係顯示於圖5(b)；(g)一曲線桿或刀片(6)，係固定於該支撐表面，這一點係顯示於圖3(c)、圖4與圖5(c)中；(h)曲線半殼，係如圖5(b)所示般固定至一側緣(2e)。

基於機械因素，板體除了上滑動表面(2a)以外的一部分表面及管狀部(4)的一起始區段係披覆有一金屬容器(12)，有時被稱之為金屬殼體，這二個用詞在此被認為是同意字。如上所述，較佳地，至少一金屬凸耳(6)係金屬殼體的一整體部份或固定至金屬殼體本身。因此，本發明的一金屬容器(12)在形狀上類似，以對應於現有金屬容器的形狀，其形狀為一開放箱體，其幾何形狀匹配欲披覆的耐火板之形狀，且底表面具有一開口以容納噴嘴元件(1)的管狀部。本發明的金屬容器與現有技術的 金屬殼體之差異在於：它包含設置於後緣(2d)上或附近的至少一凸耳(6)，該至少一凸耳(6)係橫貫於第一軸線(X1)且實質上延伸超過界定出稜形體底邊的周緣，且該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間。

已經於上述內容廣泛地討論該至少一凸耳(6)，其內容係比照金屬殼的該至少一凸耳。特別地，該至少一凸耳可以為金屬容器的一整體部份；或者，替代地，可以運用固定手段將至少一凸耳固定至金屬容器，這些固定手段例如為熔接或焊接線、水泥黏接、鉚接、螺接及類似手段。

金屬殼體可運用下列方式加以鑄造或成形，這些方式例如可為壓印、摺疊、使用沖壓床或壓印床進行沖壓、切料、壓花、彎曲、冷輾、壓印模製、焊接及金屬加工所用之類似方式。然後，這些金屬殼通常被裝運至噴嘴元件製造商的場所，且通常使用水泥而被塗敷至噴嘴元件的耐火芯材。為了在金屬殼裝運至噴嘴元件製造商期間減少包裝體積，較佳地，該至少一凸耳能夠使金屬殼裝入一長方體內，該長方體具有一表面，其實質上類似或稍微大於滑動表面(2a)。殼體的這類範例係顯示於圖5(d)與5(f)以及圖3(e)與3(f)。在殼體包含一管狀區段以披覆噴嘴元件的管狀部(4)頂端之情形中，例如圖4所示，則該凸耳也可能延伸自下支撐表面(2b)，這一點係顯示於圖3(c)、圖4、及圖5(c)。

凸耳可以包含一預先切除或較脆弱的部位，以協助 凸耳彎曲或斷裂。如此能允許將彎曲或破裂的區域予以正確定位，並減少噴嘴板體(2)上的應變。凸耳固定於殼體上的固定手段之位置也可以有助於產生較脆弱的部位。

凸耳的較佳形狀係如圖4所示，此形狀能允許當噴嘴元件以錯誤方位裝入時與裝載開口產生重要干涉。另一方面，當噴嘴元件係以正確方位裝入時，凸耳在彎曲方向上預先成形，且允許順利變形。在噴嘴板體的耐火部位上產生毫無或極少應變，因此可避免或減少裂縫。圖4的凸耳也相當容易製造。

本發明的噴嘴元件係用以與一噴嘴更換元件(100)一起使用，其包含：(a)一第一固定板(22)，包含一通孔(23)，適用於與一金屬熔化物來源(例如：漏斗(10))形成流體相通，該第一固定板包含一第一下滑動表面(22a)，該固定板通常是一漏斗(10)的內部噴嘴(18)之一部分且包含一滑動表面，該滑動表面係用以與本發明的活動噴嘴元件之滑動表面(2a)產生緊密干涉；(b)一裝載開口(16)，用於裝載本發明的活動噴嘴元件(1)的板體(2)，該裝載開口允許與前緣、後緣(2c、2d)所形成的該噴嘴板體(2)的底邊卡合，但並未與至少一凸耳(6)卡合；(c)導引手段(7)，用於以平行於第一軸線(X1)的方向滑動該活動板體(2)通過該開口(16)而進入鑄造位置，該鑄造位置係該第一固定板(22)與該第二活動板體(2)的通 孔(3、23)處於流體相通的位置，活動板體(2)的滑動表面及內部噴嘴的固定板在接觸時必須形成一金屬熔化物的緊密干涉；(e)一排出開口，係位於該導引手段(7)的相反端，用以在使用之後以一新的噴嘴元件(1)推擠來排出該噴嘴元件(1)；以及(f)一機械、氣壓或液壓臂(31)，用於推擠一活動噴嘴元件(1)，使其從裝載位置進入鑄造位置，且具有比至少一凸耳(6)的撓曲降伏力或極限撓曲力更大的推擠力；且其中(g)可更換式噴嘴元件(1)的上滑動表面(2a)適用於沿著第一固定板(22)的第一滑動表面(22a)滑行，且使第一板與第二板的通孔(3、23)形成流體相通。

裝載開口(16)可以具有如下結構：假如活動板體(2)錯誤地以其後緣(2d)在最前面的話，則板體無法鋪設於導引手段。替代地，為了使握住噴嘴元件的操作人員感到輕鬆，如圖6(a)所示，板體可以鋪設於導引手段上，但不能太深而使臂(31)推擠於前緣(2c)上。由於該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間，此力量對於操作人員徒手來說太大，且臂(31)太前面而到達前緣(2d)，所以板體卡在此處且無法再進一步滑動。因此，操作人員唯一的選擇就是將噴嘴元件(1)予以退出，將其翻轉至前使前緣面向前方而裝入裝載開口，且將噴嘴元件鋪設於導引手段上，操作人員徒手施力推擠噴嘴元件，使其穿過導引手 段，直到至少一凸耳(5)與裝載開口(16)相互干涉為止。在此階段，臂(31)係被定位成緊鄰後緣(2d)，且藉由使該凸耳彎曲或破裂而強迫該至少一凸耳(6)通過裝載開口，直到板體到達其鑄造位置為止。

如圖6(b)與圖7所示，假如被正確裝載於裝載開口上，則臂(31)適用於接觸一噴嘴元件(1)的板體之後緣(2c)，較佳地(a)將一第一噴嘴元件(1)從裝載位置推擠至鑄造位置；(b)用以將一第一噴嘴元件(1)從鑄造位置推擠至一閉塞位置，在該閉塞位置中，該第一固定板(22)的通孔(23)正對著噴嘴板體(2)的上滑動表面(2a)之一空白表面；以及(c)用以將一第二噴嘴元件(1)從裝載位置推擠至鑄造位置，因此將該第一活動板體(1)推出通過該排出開口。

一連續金屬鑄造線，包含一噴嘴更換裝置(100)，且因此本發明的噴嘴元件(1)能免於將後緣朝前的錯誤裝入一板體所形成之中斷，此現象發生的比人們想像得還要多。這樣的系統特別適用於一漏斗，其中該噴嘴更換裝置(100)係位於該漏斗底下的一出口。

1‧‧‧噴嘴元件

10‧‧‧漏斗

11‧‧‧澆斗

12‧‧‧金屬容器/澆斗罩

16‧‧‧(裝載)開口

18‧‧‧內部噴嘴

2‧‧‧(噴嘴)板體

2a‧‧‧(上)滑動表面/板體頂表面/第一表面/主要表面

2b‧‧‧下支撐表面/第二主要表面

2c‧‧‧第一側緣/底邊/邊緣/前緣

2d‧‧‧第二相反後緣/底邊/邊緣/後緣

2e‧‧‧(左舷/左側)側緣/邊緣

22‧‧‧第一固定板

22a‧‧‧第一下滑動表面

23‧‧‧通孔

3‧‧‧通孔/管狀部開口

31‧‧‧(液壓)臂/推擠手段

31a‧‧‧中心膛孔/通孔

4‧‧‧導管/(中空)管狀部

5‧‧‧開口/窗口

6‧‧‧凸耳/刀片

7‧‧‧導引手段

100‧‧‧噴嘴/管件更換裝置

X1‧‧‧第一(主要)軸線/第一方向

X2‧‧‧第二軸線

圖1係顯示一典型的連續鑄造線。

圖2係顯示噴嘴更換裝置的一剖面圖。

圖3係顯示依據本發明的一噴嘴元件之不同實施例。

圖4係顯示依據本發明的一噴嘴元件之另一實施例。

圖5係顯示依據本發明的金屬容器，其用於披覆圖3的噴嘴板體。

圖6係顯示依據本發明的一噴嘴元件，其(a)首先錯誤地裝載於後緣，且(b)正確地裝載於前緣。

圖7係顯示依據本發明的一噴嘴更換裝置之使用原理。

16‧‧‧裝載開口

18‧‧‧內部噴嘴

2a‧‧‧上滑動表面

2d‧‧‧第二相反後緣

2e‧‧‧側緣

3‧‧‧通孔

31‧‧‧液壓臂

4‧‧‧導管

5‧‧‧開口

6‧‧‧凸耳

7‧‧‧導引

Claims (14)

1. 一種噴嘴元件(1)，其用於一連續金屬鑄造設備的一噴嘴更換裝置(100)中，該噴嘴更換裝置(100)包含一裝載開口及一導引手段(7)，該導引手段係用以將噴嘴元件透過該開口而相對於該噴嘴更換裝置滑入鑄造位置，其中該噴嘴元件(1)包含：A)一噴嘴板體(2)，係由局部披覆於一金屬容器內的耐火材料製成，該板體具有內切於一稜形體內的形狀，且板體係由下列部位界定：a)一第一前緣(2c)及一第二相反後緣(2d)，二者分別界定出該稜形體的第一底邊與第二底邊且橫貫於一第一軸線(X1)，該等底邊較佳為多角形；b)一上滑動表面(2a)，其係由一第一軸線(X1)、一第二軸線(X2)及一下支撐表面(2b)界定，該下支撐表面形成該稜形體的一第一對之相對且平行的連結表面且；c)一第一與第二側緣(2e)，實質上平行於該第一軸線(X1)，該第一軸線連接該稜形體的該第一與該第二底邊(2c、2d)以及該第一對相向連結表面(2a、2b)；d)一通孔(3)，流體連接該上滑動表面(2a)及該下支撐表面(2b)，該通孔係沿著該第一軸線(X1)偏移；以及B)一管狀導管(4)，包含與該板體的該通孔(3)流體相通的一中心膛孔(3a)，該導管(4)的一端係固定於該板體(2)的該下支撐表面(2b)，該中心膛孔(3a)敞開 於大氣並貫穿該管狀導管(4)相反端上或附近的至少一開口(5)；其特徵在於：至少一凸耳(6)係設置於該後緣(2d)上或附近，該至少一凸耳(6)係橫貫該第一軸線(X1)且實質上延伸超過界定出該稜形體的底邊之周緣，且其中該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間。
2. 如申請專利範圍第1項之噴嘴元件(1)，其中該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於20與1000kgf(200N與10kN)之間、50與500kgf(500N與5kN)之間、較佳是介於75與250kgf(750N與2.5kN)之間、更好是介於100與200kgf(1與2kN)之間、最好是介於125與175kgf(1.25與1.75kN)之間。
3. 如申請專利範圍第1或2項之噴嘴元件(1)，其中該稜形體的底邊(2a、2b)之幾何形狀可為下列之任一：(a)矩形、(b)平行四邊形、(c)梯形、(d)矩形，其中鄰近該下支撐表面(2b)的至少二角被切掉以匹配一噴嘴更換裝置(100)的導引手段(7)之幾何形狀。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之噴嘴元件(1)，其中該至少一凸耳(6)係位於該至少一側緣(2e)附近。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之噴嘴元件(1)，其中該至少一凸耳(6)是由一延展性材料製成並被固定於披覆耐火材料的金屬容器上或為該金屬容器的一整體部位，且該凸耳具有下列幾何形狀之一：(a)L形板，該L形板的垂直桿係固定於後緣(2d) 上或附近的該板體，且該L形板的水平桿係朝外延伸超過側緣(2e)的表面，它較佳地鄰近於該下支撐表面(2b)的水平高度底下；(b)L形板，該L形板的一桿延伸平行於一側緣(2e)，而L形板的另一桿則朝外延伸超過該側緣(2e)的表面，它鄰近或位於該後緣(2d)上；(c)一板體，朝外延伸超過該側緣(2e)的表面，其鄰近且實質上平齊於該後緣(2b)；(d)在一噴嘴板體的該等側緣並未扁平的情形中，鄰近該後緣的二凸耳各延伸超過界定出該稜形體的底邊，以便被包圍在外切該底邊的最小矩形內，例如：(e)在一噴嘴板體(2)的該稜形體底邊包含一矩形且該矩形具有至少二個被切掉的角度之情形時，鄰近該後緣(2d)的二凸耳(6)各具有切掉部位的幾何形狀，且彼此互補而形成一矩形；(f)在一噴嘴板體(2)的該稜形體底邊包含一矩形且該矩形具有至少一凸起突出於一側緣(2e)附近的至少一邊緣之情形中，該至少一凸耳(6)實質上平齊於該凸起與該下支撐表面(2b)附近的下邊緣；(g)一曲線桿或刀片(6)，固定於該支撐表面；(h)曲線狀半殼體，固定至一側緣(2e)。
6. 一部件組，包含如申請專利範圍第1至5項中任一項之噴嘴元件(1)及一噴嘴更換裝置(100)，該噴嘴更換裝置係用以在金屬的連續鑄造期間更換一噴嘴元 件，其中該噴嘴更換裝置包含：(a)一第一固定板(22)，包含一通孔(23)，適用於與一金屬熔化物來源(例如：漏斗(10))形成流體相通，該第一固定板包含一第一下滑動表面(22a)；(b)一裝載開口(16)，用於裝載第二活動噴嘴板體(2)，該裝載開口允許與該噴嘴板體(2)的底邊(2c、2d)卡合，但並未與該至少一凸耳(6)卡合；(c)導引手段(7)，用於以平行於第一軸線(X1)的方向滑動該活動板體(2)通過該開口(16)而進入鑄造位置，在該鑄造位置時，該第一固定板(22)與該第二活動板(2)的通孔(3、23)處於流體相通的位置；(e)一排出開口，係位於該導引手段(7)的相反端，用以在使用之後以一新的噴嘴元件(1)推擠來排出該噴嘴元件(1)；以及(f)一機械、氣壓或液壓臂(31)，用於推擠一活動噴嘴元件(1)，使其從裝載位置進入鑄造位置，且具有比該至少一凸耳(6)的撓曲降伏力或極限撓曲力更大的推擠力；(g)可更換式噴嘴元件(1)的該上滑動表面(2a)適用於沿著該第一固定板(22)的該第一滑動表面(22a)滑行，且使第一板與第二板的該等通孔(3、23)形成流體相通。
7. 如申請專利範圍第6項之部件組，其中該臂(31)適用於(a)推擠一第一噴嘴元件(1)，使其從裝載位置進入鑄造位置；(b)推擠一第一噴嘴元件(1)，使其從鑄造 位置進入一閉塞位置，在該閉塞位置中，該第一固定板(22)的該通孔(23)正對著該噴嘴板體(2)的該上滑動表面(2a)的一空白表面；以及(c)推擠一第二噴嘴元件(1)，使其從裝載位置進入鑄造位置，因此推擠該第一活動噴嘴元件(1)通過該排放開口。
8. 如申請專利範圍第6或7項之部件組，其中假如該噴嘴元件(1)係位於該前緣(2c)朝前以外的任何其他位置，則該噴嘴元件(1)無法被裝載成卡入該裝載開口(16)。
9. 一種連續金屬鑄造線，包含如申請專利範圍第6至8項中任一項之部件組。
10. 如申請專利範圍第9項之連續金屬鑄造線，其中該噴嘴更換裝置(100)係位於一漏斗的一出口。
11. 一種金屬容器(12)，用以披覆如申請專利範圍第1至5項中任一項之噴嘴元件(1)的板體(2)，其形狀適用於披覆該噴嘴板體(2)除了該上滑動表面(2a)以外的所有表面之至少一部分，其特徵在於：它包含設置在後緣(2d)上或附近的至少一凸耳(6)，該至少一凸耳(6)係橫貫一第一軸線(X1)且實質上延伸超過界定出該稜形體的底邊之周緣，且其中該至少一凸耳(6)的撓曲降伏點或極限撓曲力係介於10與2000kgf(100N與20kN)之間。
12. 如申請專利範圍第11項之金屬容器(12)，其中該至少一凸耳(6)係界定於申請專利範圍第2至5項中任一項。
13. 如申請專利範圍第11或12項之金屬容器(12)，其中該至少一凸耳是該金屬容器的一整體部分。
14. 如申請專利範圍第11或12項之金屬容器，其中該至少一凸耳(6)係以熔接或焊接線、水泥黏接、膠黏、鉚接、螺接等固定手段而固定至該金屬容器。