TW553788B - One-piece inner nozzle and clamping device for an inner nozzle - Google Patents

Description

553788 五、發明説明（1 ) 發明之說明 本發明係有關於一種適合於結合一用於冶金容器之內 噴嘴之夾緊裝置使用的特殊內噴嘴，及該新穎裝置。 已知一液態金屬之連續鑄造通常藉由一設備執行之’ 該設備包括在兩連續之冶金容器之間形成一通道之複數 耐火組件。這些組件可達成許多功能，即運送液態金屬 、保護液態金屬抵抗因環境大氣造成之冷卻及化學侵襲 、且適當地調節液態金屬之澆鑄流率。這些組件可譬如 爲一內噴嘴，其通常支承於一與上方冶金容器之底部整 合爲一體的井體上、一下潛式進入噴嘴或一澆鑄管套、 一收集器噴嘴、或一滑閥之固定式或可動式板。 近年來，已全力展開嘗試使形成澆鑄通道之複數耐火 組件最簡單化。因此，爲了減少各耐火組件的接合表面 數量（其全部皆爲潛在之空氣入口處），已逐漸更頻繁地 使用譬如預裝配組件或由一單體形成之組件，其構成該 內噴嘴及設於該內噴嘴正下方之該固定式上方板，並且 緊靠著該單體設置一滑閥之可動式板或一可替換之下潛 式進入噴嘴的板件（其可與該下潛式進入噴嘴形成一總成 或形成一單件式組件）。這種單件式組件係在譬如國際專 利申請第W0 88/06 500號案中說明之。 已知的各種裝置可調節澆鑄流率、或導入且更換該下 潛式進入噴嘴而無需中斷鑄造動作，或著甚至組合這兩 動作。這些裝置可分爲兩類：一第一型，其中該固定式 上方板（不論是否與該噴嘴形成單件式總成）係藉由一作 553788 五、發明説明（2 ) 用於其上方面之裝置而向上推動且保持於位置中（參閱譬 如美國專利第4,573,6 1 6號案）。通常設於下游之該等耐 火組件（一滑閥之可動式板或一下潛式進入噴嘴之板件） 本身直接向上推或藉各種彈簧機構來傳遞向上推力。依 據一第二裝置，藉一固定式制動件將該固定式上方板向 下推且保持於位置中，且該固定式上方板係推迫該固定 式止動件（參閱譬如國際專利申請第W0 91 /03 3 39號案） 。該固定式止動件將因此以一極精密之方式定義一參考 平面，使設於該固定式板正下游之該可動式耐火組件（一 滑閥之可動板或結合一下潛式進入噴嘴之板件）在其中滑 動。已知必須在構成該澆鑄通道之各不同耐火組件之間 製作一良好氣密之連接；因此，將用於該下方組件推向 該固定式上方板之壓力保持定値且非常精確地定義之係 十分重要。若施加於這些組件上之向上推力係藉由一彈 簧操縱裝置釋放，則這些組件之相對高度將爲一可大幅 影響該壓力之參數。在該第一型裝置中，所有該等耐火 組件之尺寸公差皆非常緊密，以致可精密定義由該等組 件形成之疊積總成中的相對高度。在該第二型裝置中， 尺寸公差、且特別是該固定式上方板者對於施加在各耐 火組件之間的壓力已無任何影響，這條因爲由位在下游 處之組件所推迫的該參考平面係與該板件無關地獨立定 義之。結果，該第二型裝置理論上可收納該等固定式上 方板（不論是否形成具有該內噴嘴之一單件式總成），其 具有大致較不嚴謹且因此較不麻煩之尺寸公差。. -4- 553788 五、發明説明（3 ) 然而實際上，允許向下推該固定式上方板（緊靠著該固 定式止動件而將其保持於位置中）之機械式解決方案無法 完全適用尺寸不規則過大的板件。特別地，即使厚度方 向上可接受一特定之公差’但該固定式上方板之上方表 面必須完美地平坦且平行該下方表面。因此本發明之目 的係提供一種用於該固定式上方板（不論是否形成具有內 噴嘴之一單件式總成）之一夾緊裝置，其係以放寬之尺寸 公差收納該固定式上方板。 爲使用一單件式內嘴時，當完成澆鑄程序，及當必須 拆解該機構以便於在該機構上實施維修作業或更換磨損 之組件或爲了下--次程序而整修嚙合該機構之該上方冶 金容器時，欲拆解上述機構亦非易事。實際上，程序結 束時可能發生一情況，即液態金屬在該內噴嘴中凝固且 將該內噴嘴黏著至該上方冶金容器底部。這在一固定式 上方板/內噴嘴總成之情況下不致造成任何實際問題， 僅需分離該兩組件以將該機構移出完全設於該上方冶金 容器底側壁中之內噴嘴即可。對於一單件式內噴嘴而言 ，亦不可能發生，這條因爲如上述描述者一般，該固定 式上方板係保持於頂部（該第一型裝置）或向下推（該第二 型裝置）。在這兩情況下，具有作用於該固定式板上方表 面上之一裝置可防止該機構分離。此外，有限空間可相 當程度地阻礙、或甚至防止分解該固定式上方板中的扣 持裝置或向下推之裝置。 本發明之目的明確地彳％^—種新穎的用於該內噴嘴之夾： 553788 五、發明説明（4 ) 緊裝置，其中該內噴嘴係牢固地保持且精密地定位於該 井體中’但允許簡單且快速地分解該夾緊裝置。藉由該 新穎的裝置即可非常輕易地自該澆口盤分離該流動調節 或管件更換機構或實施此兩動作之機構。 依據本發明，該夾緊裝置包括至少兩總成，每一個皆 由環繞著一水平軸之一夾緊件構成且配合於一溝槽，該 溝槽收納一屐件，其大致爲圓柱形外型且結合平行於該 圓柱之軸的一平坦表面，該屐件能夠在該溝槽中旋轉。 該屐件將因此配置成滑動或僅在該夾緊件之溝槽中滑動。 藉由存在有該旋轉屐，可自動地建立介於該夾緊件與 推迫該夾緊件之該內噴嘴表面之間的接觸且無需操作者 介入該屐件平坦部，且該平坦部係定位於與該內噴嘴之 板件之一上方表面平行的一平面中。這造成無需在該內 噴嘴產生大的局部應力即可大致達成該噴嘴之夾緊改良 。亦應注意到，依據本發明之夾緊系統係由複數個總成 (夾緊件/屐件）構成，其可完全地互相獨立而使該夾緊 裝置適合於具有極大公差之內噴嘴，甚至其管狀剖面兩 側之尺寸（厚度）可不相同。 較佳地，該溝槽係呈大致圓柱形外型且其軸位於至少 大於該圓柱半徑之一距離處。如此，該屐件係保持於該 溝槽中且僅可經由一橫向開口移出。在一極佳之方式中 ，該圓柱之軸係設於極微幅大於（譬如1至10%之等級）該 圓柱半徑之一距離處。 依據一較佳具體實施例，該夾緊件在與該溝槽之軸正 五、發明説明（5 ) 交的一方向上結合一孔口，該孔口係緊接著該溝槽之表 面設置，並且該屐件係在與一溝槽之軸正交的一方向上 結合該溝槽且其大小尺寸係相似於該夾緊件中之該孔口 ’該溝槽係與該屐件之平坦部相對地設置。如此，藉由 導入類似之一鍵或一螺桿之一大致管狀外型元件通過該 夾緊件孔口及屐件溝槽，可防止該屐件在該夾緊件溝槽 中橫向運動。實際上，由於這種運動可能使該屐件在操 縱該機構時掉落，因此較佳地必須避免之。基於相同理 由，亦需防止該屐件在該溝槽中實施一完全的旋轉運動 。事實上，最好避免該屐件過度旋轉，且倘若該屐件之 平坦部意外地定位至該溝槽內部，則將無法再自動地調 整成該內噴嘴之接觸表面 該夾緊件與推迫該夾緊件之該噴嘴表面之間的接觸係 藉由該夾緊件環繞一水平軸之旋轉運動而達成，依據一 較佳具體實施例，該旋轉運動係由一凸輪引發，且該凸 輪之偏心部係嚙合於該旋轉夾緊件之一槽縫中。當該凸 輪於該槽縫中向前運動時，其將驅使該夾緊件旋轉，且 同時造成該屐件在該夾緊件之溝槽內轉動，使該屐件配 合該內噴嘴之板件的一上方表面。 較優地，設計成接觸該夾緊件之該凸輪支持面並非平 行於該凸輪之旋轉軸，以降低該軸之剪力或彎曲力。 依據本發明之一具體實施例，該夾緊件僅需藉由該凸 輪與該夾緊件中該溝槽之間的摩擦力即可保持於位置中 依據本具體實施例，係譬如藉由一木槌而將該凸輪驅迫 553788 五、發明説明（6 ) 入該槽縫中。另一變型中，可能在該偏心組件上提供一 裝置以允許安裝一金屬桿來充分地延伸該凸輪，而可藉 由操縱如此形成之槓桿將該凸輪驅迫入該槽縫中。可由 相反順序移除該凸輪以放鬆該旋轉夾緊件。 本發明亦有關於一種特別適用於此一夾緊裝置中之單 件式內噴嘴。單件式內噴嘴一詞係指一由單一體形成之 內噴嘴/固定式上方板總成（其係位於該內噴嘴正下方之 板件，且緊靠著該板件設置一滑閥之可動式板或一可替 換之下潛式進入噴嘴）。依據本發明之單件式內噴嘴因此 由一定義一澆鑄通道之一管狀部件及接觸該澆鑄通道下 游組件之一平坦部件或板件構成。依據本發明之噴嘴的 特徵在於該板件大致成型爲一角柱，可由其垂直交叉之 多邊形外型的基座及角柱形表面定義之，且該多邊形外 型基座包括一上方基座，其在該角柱表面內之位移係定 義與該管狀部件之介面，及一下方基座，其平行於該上 方基座，及兩側邊，在該上方基座之任一側上、相對該 上方基座形成一鈍角。 此特殊型式之單件式內噴嘴基於眾多理由而爲特別優 良者。首先，其允許非常精密且快速地安裝該內噴嘴。 依據本發明之一特殊具體實施例，可能實際上地將·一夾 緊件鎖定至閉合位置且靠著該夾緊件滑動該噴嘴，使得 該旋轉屐較佳地推迫該噴嘴之傾斜表面且使該噴嘴在一 較佳定義之位置處停止水平運動。接著再閉合相對之夾 緊件以完全夾緊該噴嘴而無需再移動該噴嘴。 553788 五、發明説明（7 ) 該原始型式之單件式噴嘴提供另一重要優點在於分解 該管件更換裝置或調節裝置期間無需人力干涉即可自動 地將該旋轉夾緊件向外翻摺。鬆開該夾緊件（譬如藉脫離 該凸輪）之後，需降下該裝置且該夾緊件僅藉環繞其軸旋 轉即得移開。可輕易了解到，無法藉由該板件上方表面 爲絕對水平之一單件式噴嘴來獲致這種效果。在此狀況 下，該夾緊件實際上必須旋轉一大角度以自該板件脫離 ’並且需爲此在該板件與該冶金容器底側壁之間提供一 相當大的空間。在任何情況下，兩連續冶金容器之間距 通常係受限制而難以獲致這類空間。 更，關於該噴嘴板件傾斜表面之一額外優點在於由該 夾緊裝置施加之壓縮力係朝向該內噴嘴之板件下方面、 環繞該繞鑄通道局部的一範圍，其係欲在該等耐火元件 之間確保最大可能氣密接觸所不可或缺之一區域。這些 壓縮力可減少在該範圍中出現破裂，倘若仍然出現這種 破裂，則可防止其擴大或增殖。 符合上述定義之最簡單多邊形係一梯形。然而，通常 最好避免可輕易斷裂之尖銳邊緣。因此，依據本發明之 一較佳型式，該等多邊形基座包括至少兩個額外側邊， 使得該等多邊形不具有任何尖銳角。較佳地，這些額外 側邊大致與該下方基座垂直，使得該內噴嘴可僅向上滑 動至用於將其鉛直地保持之該止動件，且使得該噴嘴以 最大可能表面積推迫該止動件。 依據另一具體實施例，符合該角柱之每一多邊形基座- 553788 五、發明説明（8 ) 之該等上方基座的邊緣亦爲截頭彩。如此，可能藉由四 個旋轉夾緊件來夾緊該內噴嘴，其優點在於可避免該內 噴嘴與該機構之間的任何相對運動。在本具體實施例中 ，可藉一稜錐所覆蓋的一平行六面體來代表該板件，且 該稜錐係在平行其基座之一平面上具有一正方形或矩形 截頭基座。然而，爲了方便起見，該型板件之外型將由 通用之（具有截頭邊緣的）角柱指示之。 較優地，該內噴嘴之板件並非對稱，使得該噴嘴僅具 有一抵著該機構之夾緊位置。此僅具有一夾緊位置之情 況特別有利於當該內噴嘴必須連接一氣體輸送系統或如 國際專利申請第W0 98/ 1 7420及W0 98/ 1 7421號案所描述 之用於噴射一載運流體中之密封劑的系統。可譬如藉由 使用大致成一角柱形外型且其多邊形基座係不規則多邊 形的一板件來達成該非對稱內噴嘴板件。然而，依據一 較佳型式，該非對稱板件係藉由修飾其隅角之型式，譬 如藉由截去其隅角或使其隅角成爲圓形。較優地，該非 對稱板件係藉由該板件之每一對偶角皆爲具有不同曲率 半徑之圓形而得實現。 更應注意到，如上述之該夾緊裝置與該單件式噴嘴的 組合中，可藉由其交互作用而提供一特別重要之優點。 實際上，至今一直認爲必須將單件式內噴嘴安裝一金屬 套或外殼。首先，該金屬外殼有助於將該夾緊裝置所施 加之應力分佈於一較大面積上而避免在耐火材料中產生 局部應力，及其次藉使用具有精密尺寸之多孔外殻而能 -10- 1 553788 五、發明説明（9 ) 在某種程度上吸收些許公差。然而，因該外殼需承擔額 外之製造成本（外殼本身、安裝、使用黏結材料等）。医[ 此並不希望存有該外殼。 藉由本發明，可能使用未附有這種保護外殼之單件式 內噴嘴。事實上，已發現到，自我調整之旋轉屐上具有 該平坦部可在所有情況下皆允許該板件與該夾緊件之間 建立一表面形式之接觸。因此，不再需要該外殼可作爲 壓迫一澆口盤用的功能。相似地，該夾緊裝置允許在使 用耐火組泮時具有夠更寬大之尺寸公差。因此，不再需 要該外殼可吸收些許公差的功能。 以下將參考用於顯示本發明特殊具體實施例而不限制 本發明之圖式來說明，以幫助更了解本發明。這些圖式 中： 第1圖係顯示一管件更換機構之一橫截剖面，其固定 於結合一具有本發明之內噴嘴夾緊裝置之一連續鑄造澆 口盤的底部下方。 第2圖係顯示第1圖之放大視闘，其顯小3火緊災卩之 細部。 第3圖係顯示該夾緊裝置之一上視圖。 第4圖係各別顯示依據本發明之一內噴嘴的一軸向剖 面圖。 在第1圖及第2圖中係圖示一澆口盤（未顯示）之底側壁 1，其由支承於一井體3中之一單件式內噴嘴2貫穿且形成 用於澆鑄液態金屬進入一連續鑄造模或錠鑄模（未顯示) -11- 553788 五、發明説明（1G ) 內的一通道4。儘管並非必然如此，然內噴嘴2之下方部 可配合一金屬外殼5 (參閱第4圖）。內噴嘴2係由一管狀 部件6及一板件7，且該管件之下方面7 ·提供一接觸著澆 鑄通道4下游組件8的接觸表面。如此，位於該內噴嘴直 接下游之組件係一下潛式進入噴嘴8，其下方端係插入 該錠鑄模處之液態金屬池中。 亦槪略地顯示出一管件更換裝置9，其用於以一新的下 潛式進入噴嘴8來替換一磨損的該下潛式進入噴嘴而不致 中斷鑄造動作。內噴嘴2係藉由一包括環繞著一水平軸1 1 旋轉之一夾緊件1 0的夾緊裝置而保持於位置中且相對於 管件更換裝置9夾緊。旋轉夾緊件1 〇結合一能夠收納一屐 件1 3之一溝槽1 2，該屐件可至少部份地實施一在溝槽1 2 內之旋轉運動。旋轉屐13係結合一平坦表面1 4。當該夾 緊件運動至閉合位置時，旋轉屐1 3可因此實施一在溝槽 1 2內之旋轉運動，使得該屐件之平坦表面1 4係呈一平行 於該內噴嘴板件7上方表面之方位。夾緊件1 〇將在一凸輪 1 5環繞著一垂直軸1 6旋轉之影響下運動至夾緊位置。凸 輪1 5偏心部之傾斜端50將嚙合於夾緊件1 〇中之一槽縫20 中且造成其隨後沿著槽縫20運動時偏斜。 亦圖示設於夾緊件1 0中之一孔口 1 7，其緊鄰著溝槽1 2 之表面。亦顯示旋轉屐1 3之一溝槽1 8。將一鍵1 9 (未顯 示）插入孔口 1 7及溝槽1 8中可防止平移運動且減少旋轉屐 1 3在溝槽1 2中之轉動。 由第3圖可更了解夾緊裝置本身。本圖式顯示內噴嘴2 -12- 553788 五、發明説明（11 ) 之板件7接觸著兩夾緊件1 〇，該夾緊件環繞著位於噴嘴2 兩側上之複數水平軸1 1旋轉。在本圖式中無法觀察到溝 槽1 2及旋轉屐1 3。在一環繞著嚙合於夾緊件1 〇之槽縫20 中的凸輪1 5 (其位於夾緊件1 〇上之軸承面50係相對於軸 1 6傾斜）之軸1 6旋轉運動的影響下，將驅使該槽縫偏斜 而使屐件1 3在溝槽1 2中旋轉且穩固地推迫該內噴嘴之板 件7的一上方表面。 第4圖係顯示一單件式內噴嘴2，其包括一管狀部件6 及一板件7。該噴嘴之下方部係封閉於一金屬外殼5內。 本圖式係直接顯示一通常定義板件7之角柱的多邊形基 座。該多邊形包括一下方基座2 1 (其上，位於角柱形表 面上之輪廓線係形成該板件之下方面7 ·)、平行於下方 基座21之一上方基座22(其上，位於角柱形表面上之輪 廓線係形成一截斷管狀部件6下方端與板件7上方部之間 接合的平面）、及設於該上方基座兩側上之兩側邊（23、 23')(其上，位於角柱形表面上之輪廓線係形成該板件之 表面，可藉此推迫夾緊件1 0之旋轉屐1 3 )，其形成相對該 上方基座之一鈍角（α )。爲了避免出現尖銳邊緣（角度α ) ，下方基座2 1可藉由大致垂直下方基座2 1之中間側邊24 、24’來連接傾斜側邊23、23’。 第3圖亦圖示噴嘴2，顯示出其上之管狀部件6及板件7 。隅角25、25’係呈圓形，且其曲率半徑不同於隅角26、 26 ·之曲率半徑，使得噴嘴2僅可安裝於澆口盤底側壁1中 之一位置處。 553788 五、發明説明（12 ) 符號之說明 1 .. ..澆口盤底側壁 2 .. ..內噴嘴 3 .. ..井體 4 .. ..澆鑄通道 5 .. ..金屬外殼 6 .. ..管狀部件 7 ... ..板件 V ·, ...板件下方面 8 .., ..下潛式進入噴嘴 9.., ..管件更換機構 10 ., ...夾緊件 11.. ,..夾緊件旋轉軸 12 .. ,..夾緊件溝槽 13 ., ,..旋轉屐 14 .. ,..旋轉屐平坦表面 15 .. ,..凸輪 16.. ,..凸輪旋轉軸 17 .. ,..夾持件孔口 18 . _ ,..屐件溝槽 19 .. ,.·鍵 20 ., ,..夾持件槽縫 21 . _ ,..下方基座 22 . _ ...上方基座 -14- 553788 五、發明説明（13 ) 23、 23’____傾斜側邊 24、 24、中間側邊 .板件之隅角 25、 25'、26、26 ’ … 50....凸輪傾斜端 -15-

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第90 1 07 1 79號「單件式內噴嘴及用於內噴嘴之夾緊裝置 」專利案 (92年4月修正） 六、申請專利範圍： 1· 一種單件式內噴嘴（2 )，由定義一澆鑄通道（4)之一 管狀部件（6 )及接觸該澆鑄通道下游組件之一板件（7 ) 構成，其特徵爲該板件（7 )大致成型爲一正角柱形， 其係具有多邊形基座，該多邊形基座包括一上方基 座（22)及一下方基座（21)，其係平行於該上方基座 ，而且在該上方基座的相對邊上，兩側邊（23 ,23 <) 會與該上方基座（22 )形成一鈍角（α )，該角柱形的 面係包括有該等上方基座，其係與該管狀部件（1 6) 形成介面。 2. 如申請專利範圍第1項之內噴嘴，其中該等多邊形 基座包括兩個或兩個以上的額外側邊（24、24 ·)，使 得該等多邊形不具有尖銳角。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之內噴嘴’其中爲 符合該角柱之每一多邊形基座之該等上方基座（22) 的該板件（7 )之邊緣亦爲截頭形° 4. 如申請專利範圍第1項或第2項之內噴嘴’其中爲 該內噴嘴之板件（7 )並非對稱° 5. 如申請專利範圍第3項之內噴嘴’其中爲該內噴嘴 之板件（7 )並非對稱。 553788 、申請專利範圍 6.如申請專利範圍第4項之內噴嘴，其中該非對稱板 件（7 )係藉由截去該板件之隅角而得實現。 7·如申請專利範圍第5項之內噴嘴，其中該非對稱板 件（7 )係藉由截去該板件之隅角而得實現。 8. 如申請專利範圍第4項之內噴嘴，其中該非對稱板 件（7)係藉由該板件之每一對偶角（25、25'、26、 26 J皆爲具有不同曲率半徑之圓形而得實現。 9. 如申請專利範圍第5項之內噴嘴，其中該非對稱板 件（7)係藉由該板件之每一對偶角（25、25’、26、 26’）皆爲具有不同曲率半徑之圓形而得實現。 10. —種用於內噴嘴之夾緊裝置，其特徵爲，夾緊裝置 在該內噴嘴的相對邊上包括有兩個或兩個以上的總 成，每一個皆由環繞著一水平軸（1 1 )之一夾緊件（1 0 ) 構成且配合於一溝槽（1 2 )，該溝槽收納一屐件（1 3 ) ，其大致爲圓柱形外型且結合平行於該圓柱之軸的 一平坦表面（1 4 )，該屐件（1 3 )能夠在該溝槽（1 2 )中 旋轉。 11·如申請專利範圍第 1 0項之夾緊裝置，其中該夾緊 件（1 0 )中之該溝槽（1 2 )係呈大致圓柱形外型且溝槽 (1 2 )之軸係位於至少大於、且較佳地位於一極微幅 大於該圓柱半徑之一距離處。 12如申請專利範圍第1 1項之夾緊裝置，其中該夾緊 件（1 0 )在與該溝槽（1 2 )之軸正交的一方向上結合一 553788 —____— — _六、申請專利範圍 孔〇 ( 1 7 )，該孔口（ 1 7 )係緊接著該溝槽（1 2 )之表面 設置，並且該屐件（1 3 )係在與一溝槽（1 8 )之軸正交 的〜方向上結合該溝槽且其大小尺寸係相似於該夾 緊件中之該孔口（17)，該夾緊件之該孔口（17)及該 屐件之該溝槽（1 8 )能夠接收一大致管狀外型之元件 (19)〇 U如申請專利範圍第1 〇項至第 丨2項中任一項之夾 緊裝置，其中該夾緊件（10)具有一槽縫（20)，且環 繞一垂直軸（1 6 )旋轉之一凸輪（1 5 )中的偏心部傾斜 端（5 0 )係嚙合於該槽縫中。