TWI831754B - 底板總成及用於將收集器鑄嘴安裝到澆口系統上的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關一種用於冶金容器的澆口，該澆口設置有與該澆口的底板總成耦接的一收集器鑄嘴。本發明之底板總成允許一收集器鑄嘴與一底澆口板耦接，而不需要一分離的卡扣環。該卡扣環係整合至該底板總成，允許一收集器鑄嘴藉由單一機器人、或藉由單一操作者比現有系統更容易地安裝。

Description

底板總成及用於將收集器鑄嘴安裝到澆口系統上的方法

本發明係有關一種新穎的底板總成，用於將收集器鑄嘴耦接至附接於冶金容器之底部的機構，諸如盛鋼桶或分鋼槽，不需要在鑄嘴收集器上插入額外的卡扣環，也不需要收集器鑄嘴的任何旋轉。在此方式中，操作者僅需要搬運收集器鑄嘴。本發明也允許藉由簡單的機器人將收集器鑄嘴耦接至附接於冶金容器之底部的機構。由於不需要收集器鑄嘴的旋轉來將收集器鑄嘴固定在適當位置，可以使用密封材料薄層將收集器鑄嘴密封在適當位置，而其不會被剪應變破壞。

在金屬成形製程中，熔融金屬(1)從一個冶金容器(200L、200T)轉移到另一個冶金容器，轉移到模具(300)或用於鑄錠的工具。例如，如第1圖所示，盛鋼桶(200L)用來自熔爐(未顯示)的熔融金屬填充，且經由盛鋼桶護罩(111)轉移到分鋼槽(200T)中以供鑄造。接著可以將熔融金屬從分鋼槽經由澆注鑄嘴(101)鑄到模具(300)以形成板坯、坯料、樑或鑄錠，或者直接從盛鋼桶鑄到用於鑄錠的工具。來自冶金容器的熔融金屬流被重力驅動通過鑄嘴系統(101、111)，該鑄嘴系統(101、111)係位於該容器之底部。流速可以藉由澆口及/或止擋件來控制。

尤其，盛鋼桶(200L)的底板之內表面設置有包含內孔的內鑄嘴(100)。該內鑄嘴的出口端係耦接至澆口，通常是滑動板澆口或旋轉板澆口，控制來自盛鋼桶的熔融金屬之流速。在此種澆口中，設置有孔的固定板係固定至盛鋼桶底板的外表面上，且孔係與內鑄嘴的孔相對準而定位。可以移動也設置有孔的滑動板或旋轉板，以使孔係與固定板的孔相對準或不對準，因此控制來自盛鋼桶的熔融金屬之流速。滑動板或旋轉板係耦接至收集器鑄嘴，或耦接至底部固定板，底部固定板本身係耦接至收集器鑄嘴。為了保護熔融金屬在從盛鋼桶流至分鋼槽(200T)時不被氧化，盛鋼桶護罩(111)係與收集器鑄嘴的出口端作流體連通且低於熔融金屬之水平高度而深入貫穿至分鋼槽，以形成連續的熔融金屬流動路徑，屏蔽在盛鋼桶內的內鑄嘴的入口端往下到浸入分鋼槽中所含的液態金屬之盛鋼桶護罩的出口之間與氧氣的任何接觸。盛鋼桶護罩簡單地係為包含長管狀部分的鑄嘴，該長管狀部分係由具有中心孔之上游耦接部分加冠。盛鋼桶護罩係繞著短收集器鑄嘴(10)插入且密封到短收集器鑄嘴(10)，該收集器鑄嘴(10)係耦接至盛鋼桶底板的外表面且從該外表面突伸，且藉由澆口與內鑄嘴(100)分開。

類似地，分鋼槽(200T)的底板之出口也設置有內鑄嘴(10)，其類似於上文關於盛鋼桶所敘述的內鑄嘴。該內鑄嘴的下游表面可以直接耦接至澆注鑄嘴(101)，或者供選擇地耦接至澆口或管更換裝置。為了保護熔融金屬在從分鋼槽流至模具(300)時不被氧化，澆注鑄嘴(101)低於熔融金屬之水平高度而深入貫穿至模具，以形成連續的熔融金屬流動路徑，屏蔽在分鋼槽內的內鑄嘴之上游表面往下到浸入流至模具的液態金屬之澆注鑄嘴的出口之間與氧的任何接觸。澆注鑄嘴係為包含長管狀部分的鑄嘴，該長管狀部分係由具有中心孔之上游耦接部分加冠。澆注鑄嘴可以繞著短收集器鑄嘴(10)插入且密封到短收集器鑄嘴(10)上，該收集器鑄嘴(10)係耦接至分鋼槽底板的外表面且從該外表面突伸。對於連續鑄造操作，通常係藉由止擋件(7)或澆口及止擋件的組合來控制來自分鋼槽之流速。如上所述的滑動澆口或旋轉澆口也可以使用於鑄造分離的鑄錠。

在實踐中，盛鋼桶準備用於包括構建耐火內襯裡、將澆口固定至盛鋼桶的底部、定位內鑄嘴、耐火板及收集器鑄嘴之操作。當準備好操作時，盛鋼桶被驅動到熔爐，在熔爐中填充新的一批熔融金屬，且澆口處於關閉狀態下。接著，使其在分鋼槽(200T)上進入其鑄造位置，其中盛鋼桶護罩係以鑄造狀態之方式耦接至收集器鑄嘴，使得收集器鑄嘴(10)的出口端緊貼地嵌套在盛鋼桶護罩的孔入口中，以形成密封接頭(參見第1(b)圖)。盛鋼桶護罩可以藉由機器人或藉由此技藝中已知的 任何其他手段保持在其鑄造狀態，諸如WO 2015124567中所述。澆口被打開，且熔融金屬可以從盛鋼桶經由內鑄嘴、澆口、收集器鑄嘴及盛鋼桶護罩流入至分鋼槽。當盛鋼桶是空的時，關閉澆口且取回盛鋼桶護罩以允許移除空盛鋼桶且藉由填充有新的一批熔融金屬的第二盛鋼桶作更換。首先檢查盛鋼桶及澆口耐火材料的缺陷。接著，將盛鋼桶送回熔爐以重新填充熔融金屬，或送去修理，其中一個以上的耐火組件(例如，板、收集器鑄嘴及內鑄嘴)在需要時被更換。

在藉由盛鋼桶的數次澆注循環之後，盛鋼桶及分鋼槽的各種組件可能磨損或損壞且必須更換。此包括收集器鑄嘴。

收集器鑄嘴(10)通常係用密封材料來密封至底澆口板(20g)的底表面，且藉由分離的卡扣環(22b)固定，卡扣環插入收集器鑄嘴上且藉由其本身的旋轉而耦接至框架。此操作對於操作者來說非常麻煩，因為當盛鋼桶放置在其側邊上時，他必須將收集器鑄嘴保持在實質水平的適當位置，且同時採用(重)卡扣，將其插入收集器鑄嘴上且接著旋轉它以將其固定至框架上。一個簡單的機器人很難執行這些操作，因為它需要兩個臂，一個用於保持收集器鑄嘴，且另一個用於搬運卡扣。US 4887748係敘述在底澆口板及鑄嘴之間的卡扣式附接的例子，該鑄嘴在操作期間可均勻地調節。已經提出了設置有整合卡扣之收集器鑄嘴，但因為收集器鑄嘴及卡扣的重量太大，單一操作者無法搬運它，幾乎沒有遇到成功。機器人可以搬運額外的重量，但如果機器人在給定時間不可用，對於操作者來說它仍然非常重的。

也提出了一種螺釘，其中收集器鑄嘴簡單地擰到框架上的適當位置。與螺紋相關的問題在於，收集器鑄嘴的旋轉可能不可逆地損壞在收集器鑄嘴之上游表面(10u)及下游澆口板之下游表面之間施加的密封材料(2)薄層。如果密封層被破壞，熔融金屬可能在鑄造期間經由密封層中的裂縫洩漏，此顯然是非所欲的。

本發明提出一種底板總成，其允許將收集器鑄嘴耦接至框架而不需要分離的卡扣(22b)，不需要藉由在其中包括卡扣來增加收集器鑄嘴的重量，且不需要旋轉收集器鑄嘴以將其固定至框架上，因此保持將收集器鑄嘴密封到底澆口板(20g)的密封層之完整性。本發明之這些及其他優點將在後續更詳細地介紹。

在所附的獨立項中界定本發明。在附屬項中界定較佳實施例。尤其，本發明係有關一種底板總成，包含：(A)一收集器鑄嘴，包含：˙一上游表面(及一下游表面，藉由一側表面彼此連接)，且包含從該上游表面沿著一縱向軸線Z延伸到該下游表面的一孔，˙N個突部，其中N

2(較佳地，N=3或4)，該等突部繞著該側表面的一周邊分佈，較佳地繞著該側表面的一周邊均勻地分佈，每個突 部包含一上表面及一下表面，且具有垂直於該縱向軸線Z測量的一方位角寬度W，該上表面係與該收集器鑄嘴之上游表面相鄰，該下表面係藉由該突部之高度與該上表面分開，(B)一框架，包含一澆口板收容單元，用於收容一底澆口板(20g)；及(C)一鑄嘴耦接單元，用於收容該收集器鑄嘴且將該收集器鑄嘴剛性地耦接至該框架，該鑄嘴耦接單元包含剛性地固定至該框架的一鑄嘴收容套管，其中，該鑄嘴耦接單元更包含一卡扣環，該卡扣環包含以該卡扣環之高度隔開的一上游邊緣及一下游邊緣，該卡扣環永久地且可旋轉地安裝在該鑄嘴收容套管中，使得該卡扣環可以繞著該縱向軸線Z旋轉，且其中該卡扣環包含一內表面，該內表面設置有N個通道，該等通道從該下游邊緣沿著該縱向軸線Z延伸到該上游邊緣，其中該N個通道在該下游邊緣之水平高度處具有一下游寬度Wd，該下游寬度Wd實質等於、略微大於該等突部之方位角寬度W，允許沿著該收集器鑄嘴之縱向軸線Z平移通過該卡扣環之下游邊緣，且該等突部係接合在相對應的通道中，直到它們接觸相對應的突部匹配結構，且其中該N個通道在該上游邊緣之水平高度處具有一上游寬度Wu，該上游寬度Wu係大於該下游寬度Wd，因此允許該卡扣環繞著該縱向軸線Z相對於該收集器鑄嘴旋轉，直到該通道的一邊緣接觸該相對應突部的下表面，因此將該收集器鑄嘴鎖定在一操作位置。

在本文件中，詞語「Wd略微大於寬度W」係表示下游寬度Wd應足夠大於W以允許突部沿著通道的下游端移動，且足夠窄以將突部朝向相對應的突部匹配結構引導。為了允許突部沿著通道移動，Wd可以比W大至少1%，較佳地比W大至少2%。為了允許引導突部，Wd可以比W大不超過10%，較佳地比W大不超過5%。

在一個較佳實施例中，該N個通道係以一實質固定寬度Wd從該下游邊緣延伸過該卡扣環之高度的至少40%，且被加寬直到到達在該上游邊緣之該寬度Wu。較佳的是，該卡扣環包含設置有一螺紋的一外表面，該螺紋係與設置在該鑄嘴收容套管的一內表面之一螺紋匹配，使得該卡扣環相對於該鑄嘴收容套管的旋轉令該卡扣環沿著該縱向軸線Z平移。

該鑄嘴收容套管較佳地包含突部匹配結構，用於收容該等突部且防止該收集器鑄嘴繞著該縱向軸線Z旋轉。此是有用的，因為卡扣環的旋轉可以驅動收集器鑄嘴的旋轉，其可能因此破壞在收集器鑄嘴的上游表面及底澆口板的底表面之間施加的密封材料之完整性。在此實施例中，該卡扣環較佳地包含設置有一旋轉止擋件的一外表面，且該鑄嘴收容套管較佳地包含設置在該鑄嘴收容套管的一內表面的一相對應旋轉止擋件，當該卡扣環的該等通道面向該鑄嘴收容套管的該等突部匹配結構時，阻止該卡扣環旋轉。

該鑄嘴收容套管較佳地係由剛性地固定至該 框架的一上游部分及耦接至該上游部分的一下游部分形成且夾住該卡扣環，允許該卡扣環相對於該鑄嘴收容套管旋轉，但不會從該鑄嘴收容套管中抽出該卡扣環。為了便於該卡扣環的旋轉，較佳的是，該卡扣環的下游邊緣包含旋轉手段，該旋轉手段包括突部或凹部，允許插入用於繞著該縱向軸線Z旋轉該卡扣環的一工具。

本發明之底板總成可以是安裝在一冶金容器之一底部的一澆口系統之一部分，包括一盛鋼桶、一熔爐或一分鋼槽。該框架係為該澆口系統的一部分，且可以是：●雙板澆口中的一移動托架，或●三板澆口中的一固定框架。

本發明也有關一種用於將一收集器鑄嘴安裝到一澆口系統上的方法，該方法包含以下步驟：(a)提供如上所述的一底板總成，(b)從該下游邊緣經由該卡扣環接合該收集器鑄嘴之上游表面，且該N個突部係接合在該等對應的通道中，(c)通過該卡扣環沿著該縱向軸線Z將該收集器鑄嘴完全地插入直到該收集器鑄嘴到達一操作位置；(d)相對於該收集器鑄嘴繞著該縱向軸線Z旋轉該卡扣環，直到該收集器鑄嘴被鎖定在其操作位置且不能沿著該縱向軸線Z移動。

在較佳實施例中，該底板總成包含如上所述設置有突部匹配結構的一鑄嘴收容套管，且其中該方法 更包含在通過該卡扣環沿著該縱向軸線Z將該收集器鑄嘴完全地插入直到該收集器鑄嘴到達一操作位置的步驟(c)之前，將該卡扣環的通道與該鑄嘴收容套管的對應鑄嘴匹配結構面對面地定位的步驟，且該等突部係接合在該等鑄嘴匹配結構中且因此防止相對於該縱向軸線Z旋轉。

本發明之方法在步驟(c)中經由該卡扣環接合該收集器鑄嘴之前，可以更包含以下步驟：●將一底澆口板定位在該澆口板收容單元中且剛性地耦接至該框架，●將一耐火密封材料施加到該收集器鑄嘴之上游表面上，使得當該收集器鑄嘴在步驟(d)中到達其操作位置時，該密封材料接觸該底澆口板的一下游表面。

較佳的是，本發明之方法的步驟(b)至(d)中的至少一些步驟，較佳地所有的步驟係由一機器人執行。

1‧‧‧熔融金屬

2‧‧‧密封材料

3:剛性固定

10:收集器鑄嘴

10b:收集器鑄嘴孔

10c:罐

10d:收集器鑄嘴下游表面

10L:收集器鑄嘴側表面

10u:收集器鑄嘴上游表面

11:突部

11d:突部下表面

11u:突部上表面

20:鑄嘴耦接單元

20f:框架

20g:底澆口板

20p:液壓活塞

21:鑄嘴收容套管

21b:卡扣環旋轉止擋件

21d:鑄嘴收容套管的下游部分

21m:突部匹配結構

21t:鑄嘴收容套管的螺紋

21u:鑄嘴收容套管的上游部分

22:卡扣環

22b:旋轉止擋件

22c:用於收容突部的通道

22d:卡扣環的下游邊緣

22r:旋轉夾緊手段

22t:卡扣環的螺蚊

22u:卡扣環的上游邊緣

25f:支撐中間澆口板的托架

25g:中間澆口板

30f:頂框架

30g:頂澆口板

100:內鑄嘴

101:澆注鑄嘴

111:盛鋼桶護罩

200:冶金容器

200L:盛鋼桶

200r:冶金容器的耐火襯裡

200T:分鋼槽

211:機器人

W:突部寬度(最大)

Wd:與下游邊緣相鄰的通道寬度

Wu:與上游邊緣相鄰的通道寬度

Z:縱向軸線

為了更全面地理解本發明之本質，參考以下結合附圖的詳細敘述，其中：第1圖係表示用於鑄造金屬之鑄造裝置的總體視圖。

第2圖係顯示本發明中界定的收集器鑄嘴。

第3圖係顯示根據本發明之底托架總成的耦接元件之分解圖。

第4圖係顯示根據本發明之底托架總成。

第5圖係顯示根據本發明將收集器鑄嘴耦接至底托架總成的原理。

第6圖係顯示根據本發明之屬於雙板澆口的底板總成。

第7圖係顯示根據本發明之屬於三板澆口的底板總成。

如上所述，第1圖係顯示冶金裝置，該冶金裝置包含盛鋼桶(200L)，該盛鋼桶(200L)包括從熔爐填充的熔融金屬，且位於分鋼槽(200T)的上方，該分鋼槽本身係與模具(300)作流體連通。熔融金屬從盛鋼桶轉移到分鋼槽及從分鋼槽轉移到模具係經由相對應的鑄嘴來執行：用於前者的盛鋼桶護罩(111)及用於後者的澆注鑄嘴(101)。實際上在所有情況下對於盛鋼桶，及在一些情況下對於分鋼槽，金屬經由相對應鑄嘴之流速係由包含滑動板(20g、30g)的澆口來控制，滑動板(20g、30g)對準及不對準每個板中設置的對準孔。在後續中，敘述係著眼於盛鋼桶，但很顯然地，相同的教示也比照適用於分鋼槽及任何設置有澆口的冶金容器。

盛鋼桶護罩(111)保護熔融金屬在從盛鋼桶(200L)澆注到分鋼槽(200T)中時不與空氣有任何接觸。它藉由收集器鑄嘴(10)耦接至盛鋼桶的出口，在收集器鑄嘴(10)上緊密地匹配(參見第1圖(b))。如第2圖所例示，在本發明中使用之收集器鑄嘴包含：(a)一上游表面(10u)及一下游表面(10d)，藉由一側表面(10L)彼此連接，且包含從該上游表面沿著一縱向軸線(Z)延伸到該下游表面的一孔(10b)，(b)N個突部(11)，其中N

2，該等突部(11)繞著該側表面的一周邊分佈，每個突部包含一上表面(11u)及一下表面(11d)，且具有垂直於該縱向軸線(Z)測量的一方位角寬度(W)，該上表面(11u)係與該收集器鑄嘴之上游表面相鄰，該下表面(11d)係藉由該突部之高度與該上表面分開。

如第2圖(c)所例示，方位角寬度W在此處係界定為垂直於縱向軸線Z測量的突部(11)之最大寬度。

收集器鑄嘴係耦接至盛鋼桶的底部出口，且澆口夾在兩者之間。該澆口包含底板總成，該底板總成包含框架(20f)，該框架(20f)包含用於收容底澆口板(20g)的澆口板收容單元，且設置有鑄嘴耦接單元(20)，用於收容收集器鑄嘴(10)且將收集器鑄嘴(10)剛性地耦接至框架。如第6及7圖所示，鑄嘴耦接單元(20)可以用本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的固定手段(3)固定至框架(20f)上，該固定手段(3)係包括螺釘及/或螺栓。鑄嘴耦接單元包含剛性地固定至框架的鑄嘴收容套管(21)，且較佳地包含用於收容突部且防止收集器鑄嘴繞著縱向軸線Z旋轉的突部匹配結構(21m)。本發明之要點在於新設計的鑄嘴耦接單元，該鑄嘴耦接單元係與收集器鑄嘴的匹配突部(11)組合，其組合允許更容易地將收集器鑄嘴耦接至澆口及從澆口移出收集器鑄嘴。

如第3及4圖所示，鑄嘴耦接單元包含卡扣環(22)，該卡扣環(22)包含以卡扣環之高度隔開的上游邊緣(22u)及下游邊緣(22d)，卡扣環永久地且可旋轉地安裝在鑄嘴收容套管，使得卡扣環可以繞著縱向軸線Z旋轉。卡扣環包含內表面，該內表面設置有N個通道，該等通道從下游邊緣沿著縱向軸線Z延伸到上游邊緣。N個通道在下游邊緣之水平高度處具有下游寬度Wd，該下游寬度Wd實質等於、略微大於突部之寬度W，允許沿著收集器鑄嘴之縱向軸線Z平移通過卡扣環的下游邊緣，且突部係接合在相對應的通道中。在較佳實施例中，鑄嘴收容套管設置有突部匹配結構(21m)。因此，收集器鑄嘴可以平移通過卡扣環，直到突部與相對應的突部匹配結構接合，因此防止收集器鑄嘴繞著縱向軸線Z旋轉。N個通道在上游邊緣之水平高度處具有上游寬度Wu，該上游寬度Wu係大於下游寬度Wd，因此允許卡扣環繞著收集器鑄嘴旋轉，直到通道的邊緣接觸相對應突部的下表面，因此將收集器鑄嘴鎖定在操作位置。

本發明之鑄嘴耦接元件實質上優於習知的耦接系統，習知的耦接系統包含分離的卡扣，當用手或用機器人將其保持在適當位置時，該卡扣必須接合在收集器鑄嘴上，通常需要第二個操作者或第二個機器人。它也優於設置有整合卡扣的收集器鑄嘴，因為(1)此種收集器鑄嘴搬運起來是非常沉重的，以及(2)包含暴露於熔融金屬流的耐火部分之收集器鑄嘴必須在定期時間間隔更換，同時由金屬製成且不會暴露於過熱及磨損的卡扣可以重複使用數次，因此不必要地增加收集器鑄嘴之成本。

收集器鑄嘴(10)

適用於本發明之收集器鑄嘴的一個實施例係在第2圖中例示。作為傳統的收集器鑄嘴，適用於本發明之收集器鑄嘴包含上游表面(10u)及下游表面(10d)，藉由側表面(10L)彼此連接，且包含從上游表面沿著縱向軸線Z延伸到下游表面的孔(10b)。側表面(10L)通常具有與孔同心的圓形橫截面。它可以包含朝向下游表面(10d)逐漸變細的下游部分，以便於盛鋼桶護罩與其耦接，具有與下游部分之幾何形狀匹配的錐形孔。

收集器鑄嘴(10)包含N個突部(11)，其中N

2，該等突部(11)繞著側表面之周邊分佈且與上游表面(10u)相鄰。突部的數量N較佳係為N=3或4。N=3個突部係確保穩定地設置收集器鑄嘴在鑄嘴耦接單元中，且同時減少在卡扣旋轉時的摩擦。N個突部較佳地係繞著側表面(10L)之周邊均勻地分佈。

N個突部(11)用於藉由突部與上游寬度Wu中與卡扣之上游邊緣相鄰的通道之部分相互作用，將收集器鑄嘴固定至底板總成。在其中鑄嘴收容套管包含突部匹配結構(21m)之實施例中，接合在該等突部匹配結構中的突部(11)防止收集器鑄嘴旋轉。此是有用的，因為當卡扣環正在旋轉時，收集器鑄嘴不應與卡扣環一起旋轉。

N個突部(11)具有上表面(11u)及藉由突部之高度與上表面分開的下表面(11d)。突部之高度必須足以使突部在鑄嘴耦接至盛鋼桶期間及鑄造操作期間，機械 地抵抗施加到其上的力。例如，突部之高度可以包含在10到100mm之間，較佳地在20到70mm之間，更較佳地在30到60mm之間。類似地，垂直於縱向軸線Z測量的方位角寬度W必須足以確保在鑄造操作期間耦接之穩定性。方位角寬度W係根據突部的數量N而定。如第2(c)圖所例示，對於具有半徑為R之圓形橫截面的收集器鑄嘴，方位角寬度W=αR，其中α係為包圍突部的方位角。方位角α較佳地包含在360°/5N=72°/N及360°/2N=180°/N之間，較佳地在90°/N及135°/N之間。例如，對於N=3的突部中，方位角可以是α=30到50°的等級。

收集器鑄嘴係由耐火材料製成，用於抵抗流過孔(10b)的熔融金屬之高溫。收集器鑄嘴較佳地包含金屬罐(10c)，該金屬罐(10c)包覆側表面(10L)的一部分，該側表面(10L)包含與上游表面(10u)相鄰但從上游表面(10u)凹入的上游邊緣。金屬罐較佳地襯為該等突部的至少一部分，其在卡扣環旋轉時與通道邊緣相互作用。收集器鑄嘴之下游部分的一部分也可以由金屬罐包覆，以在盛鋼桶護罩接合在其側表面上時保護耐火材料免於受到磨損。金屬罐包含從收集器鑄嘴的下游表面凹入的下游邊緣。下游邊緣可以與收集器鑄嘴的下游表面相鄰或不相鄰。DE 102004008382係敘述一種由鑄鐵製成的可互換金屬罐。

鑄嘴耦接單元(20)

鑄嘴耦接單元係使用於收容收集器鑄嘴(10)且將收集器鑄嘴(10)剛性地耦接至框架。它包含剛性地固定至框架上的鑄嘴收容套管(21)，且較佳地包含突部匹配結構(21m)，用於收容突部且在收集器鑄嘴沿著縱向軸線Z到達其操作位置時，防止收集器鑄嘴繞著縱向軸線Z旋轉。收集器鑄嘴沿著縱向軸線Z的操作位置係對應於其中收集器鑄嘴的上游表面(10u)藉由密封材料(2)可密封地耦接至澆口之底澆口板(20g)的底表面之位置，且收集器鑄嘴的孔(10b)係與底澆口板(20g)的孔對準(參見第6及7圖)。在此階段，收集器鑄嘴係定位在其操作位置，但它還沒有固定。突部匹配結構(21m)可以是如第3圖所例示的通道之形式，通道之寬度係與突部(11)的方位角寬度匹配，且通道之高度低於突部之高度。供選擇地，當收集器鑄嘴處於操作位置時，突部匹配結構(21m)可以由突部的兩側上之側面突出構件來形成，如第5圖所示。只要突部匹配結構(21m)防止收集器鑄嘴繞著縱向軸線Z旋轉，本發明不受到其任何特定幾何形狀或設計之限制。在鑄嘴收容套管未配備有突部匹配結構(21m)之情況下，在旋轉卡扣環時必須小心以防止收集器鑄嘴隨著卡扣環旋轉。

本發明之要點在於將卡扣環(22)永久地安裝在鑄嘴收容套管中，使得它可以繞著縱向軸線旋轉。卡扣環包含以卡扣環之高度隔開的上游邊緣(22u)及下游邊緣(22d)。它也包含內表面，該內表面設置有N個通道，該等通道從下游邊緣沿著縱向軸線Z延伸到上游邊緣。N個通道在下游邊緣之水平高度處具有下游寬度Wd，該 下游寬度Wd實質等於、略微大於突部之寬度W，允許沿著收集器鑄嘴的縱向軸線Z平移通過卡扣環之下游邊緣，且突部係接合在相對應的通道中，直到它們接觸相對應的突部匹配結構(21m)。當收集器鑄嘴的突部係接合在下游寬度Wd的通道之部分中時，收集器鑄嘴可以沿著縱向軸線Z平移，但是卡扣環相對於收集器鑄嘴不能有任何實質的旋轉。

N個通道在上游邊緣之水平高度處具有上游寬度Wu，上游寬度Wu係大於下游寬度Wd。當突部位於通道的此部分中時，卡扣環可以相對於收集器鑄嘴繞著縱向軸線Z旋轉，直到通道的邊緣接觸相對應突部的下表面，因而將收集器鑄嘴鎖定在操作位置。

如第3及5圖所示，卡扣環的通道(22c)可以其有固定下游寬度Wd的下游部分，接著是從下游寬度Wd逐漸向上游擴展到上游寬度Wu的上游部分，其中Wu>Wd。供選擇地，通道可以急遽地從下游寬度Wd通過上游寬度Wu。從下游寬度Wd到上游寬度Wu的漸進過渡是較佳的，因為卡扣環的旋轉也迫使收集器鑄嘴沿著縱向軸線，因而允許與澆口之底澆口板(20g)的密封接觸。通道(22c)的下游部分可以延伸過卡扣環之高度的至少40%。較佳地，下游部分延伸過不大於卡扣環之高度的80%。上游部分之高度必須大於收集器鑄嘴的突部之高度，否則卡扣環不會相對於收集器鑄嘴旋轉。

如第3及5圖所示，通道寬度可以僅在形成L形通道之通道的軸線的一側增加，因而允許卡扣環僅 在一個方向上旋轉。供選擇地，通道寬度可以相對於通道的軸線對稱性地增加，形成T形通道且允許環在兩個方向上旋轉。在後者之情況下，重要的是，要記住卡扣環已經在哪個方向上旋轉以固定收集器鑄嘴，使得在取回用過的收集器鑄嘴時它可以在正確的方向上旋轉。

在第3圖所例示的較佳實施例中，卡扣環包含外表面，該外表面設置有螺紋(22t)，螺紋(22t)係與設置在鑄嘴收容套管的內表面之螺紋(21t)匹配。在此方式中，卡扣環相對於鑄嘴收容套管的旋轉令卡扣環沿著縱向軸線Z平移，且將收集器鑄嘴更深地按壓向底板(22g)。利用此實施例，通道可以從下游寬度Wd急遽地變寬到上游寬度，且仍然允許在卡扣環旋轉時沿著縱向軸線Z推動收集器鑄嘴。

在又一個較佳實施例中，卡扣環包含外表面，該外表面設置有第3圖中所示的旋轉止擋件(22b)；且其中鑄嘴收容套管包含設置在鑄嘴收容套管之內表面的相對應的卡扣環旋轉止擋件(21b)，當卡扣環的通道(22c)面向鑄嘴收容套管的突部匹配結構(21m)時，阻止卡扣環的旋轉。利用此實施例，可以一致且非常容易地再現收集器鑄嘴沿著縱向軸線Z的位置，而不需要任何測量或額外的工具。

如第3圖所例示，為了便於卡扣環的旋轉，較佳的是，在卡扣環的下游邊緣設置包括突部或凹部的旋轉手段(22r)，允許插入用於繞著縱向軸線Z旋轉卡扣環的工具。此對於將收集器鑄嘴緊密地固定在適當位置是非常有用的，且甚至對於在使用之後從卡扣環鬆開收集器鑄嘴是更加有用的。

卡扣環(22)係為鑄嘴耦接單元的一部分，且在將新的收集器鑄嘴耦接至底板總成時保持在適當位置。在第3及4圖所例示的一個實施例中，卡扣環夾在鑄嘴收容套管的上游部分(21u)及下游部分(21d)之間。上游部分(21u)剛性地固定至框架(20f)，且下游部分(20d)剛性地固定至上游部分。利用此構造，卡扣環可以繞著縱向軸線旋轉，但是在未首先將套管的下游部分與上游部分解耦接之情況下，不能從鑄嘴耦接單元移除。供選擇地，鑄嘴收容套管可以是整體的且直接地耦接至框架(20f)，將卡扣環夾在套管及框架之間。

將收集器鑄嘴耦接至底板總成

第5圖係顯示用於將收集器鑄嘴固定至鑄嘴耦接單元的各個步驟，且第4圖係顯示根據本發明之底板總成的橫向切口，且收集器鑄嘴固定在其操作位置。第5圖的鑄嘴收容套管設置有鑄嘴匹配結構(21m)。在此種實施例中，如第5圖(a)所示，首先必須旋轉卡扣環，直到卡扣環的通道(22c)係與對應的鑄嘴匹配結構(21m)面對面地定位。接著，收集器鑄嘴(10)的上游表面經由卡扣環(22)從下游邊緣(22d)接合，且該N個突部係接合在相對應的通道(22c)中。如第5圖(b)所示，接著通過卡扣環沿著縱向軸線Z將收集器鑄嘴完全地插入，直到收集器鑄嘴的突部(11)係接合在突部匹配結構(21m)中。因此，防止了收集器鑄嘴相對於縱向軸線Z旋轉，但是在 此階段，它沒有被固定且可以沿著縱向軸線Z滑出。沒有突部匹配結構(21m)，收集器鑄嘴未被防止繞著縱向軸線Z旋轉。如第5圖(c)所示，為了固定收集器鑄嘴，卡扣環相對於縱向軸線Z旋轉，在突部上方接合通道的上游部分，直到它們接觸通道之邊緣，因此將收集器鑄嘴鎖定在其操作位置，收集器鑄嘴不再能夠沿著縱向軸線Z移動。

為了最佳化鎖定操作，較佳的是，通道的上游部分之幾何形狀以及該等突部中與通道之邊緣接觸的的部分之幾何形狀是互補的，避免產生過度應力集中之接觸區域，諸如拐角等等。突部的這些部分較佳地襯有金屬罐(10c)，以免耐火材料在卡扣環旋轉太緊時破裂。

相同的操作係反向地執行以解鎖及取回用過的收集器鑄嘴。首先旋轉卡扣環(22)以解鎖收集器鑄嘴。較佳地，此藉由夾持卡扣環之旋轉夾緊手段(22r)的工具來執行。接著可以用足夠的力沿著縱向軸線Z抽出收集器鑄嘴以破壞密封材料(2)。卡扣環保持在鑄嘴收容套管內，且可以如上所述再次地安裝新的收集器鑄嘴。

本發明之高度有利之處在於，所有的上述操作都可以由單一操作者或單一機器人容易地執行。此不是包含分離的卡扣環的習知系統之情況，且設置有整合卡扣環的收集器鑄嘴搬運起來更加沉重的。

雙板澆口及三板澆口

如第6及7圖所例示，收集器鑄嘴的上游表面(10u)係耦接至澆口之底板的表面。藉由密封材料(2) 確保兩個耐火表面之間的密封接觸。在如上所述經由卡扣環接合收集器鑄嘴之前，底澆口板(20g)係定位在框架(20f)的澆口板收容單元中且剛性地耦接至框架。耐火密封材料(2)被施加到收集器鑄嘴的上游表面(10u)上，使得當收集器鑄嘴到達其操作位置時，且收集器鑄嘴的上游表面接觸底澆口板的下游表面，密封材料被夾在收集器鑄嘴及底澆口板之間，在兩者之間形成密封接觸。

本發明之底板總成係為澆口系統的一部分，其藉由本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的固定手段(3)固定至盛鋼桶(200L)的底表面，且通常包括螺釘及/或螺栓。

在如第6圖所例示的雙板澆口系統中，底澆口板(20g)設置有孔且藉由平移或旋轉以滑動關係之方式耦接至頂澆口板(30g)，該頂澆口板(30g)設置有類似的孔。頂澆口板(30g)剛性地耦接至頂框架(30f)，頂框架本身剛性地耦接至盛鋼桶的底部。與底澆口板剛性地耦接的框架(20f)係為相對於頂框架(30f)可移動的托架。托架框架(20f)相對於頂框架(30f)的運動係由氣動缸或液壓缸(20p)及/或電驅動器來驅動，且允許底澆口板滑過頂澆口板(30g)上，諸如將澆口板的孔對準及不對準，以打開或關閉澆口(參見第6圖(a)及(b))。

從第6(a)及6(b)圖可以看出，因為在雙板澆口中，收集器鑄嘴係耦接至移動托架框架(20f)，盛鋼桶護罩係為接合在收集器鑄嘴上且延伸遠離盛鋼桶底部下方的細長管(參見第1圖)，當底澆口板被操作以打開或 關閉澆口時，盛鋼桶護罩與托架一起移動，以控制熔融金屬流速。在一些應用中，盛鋼桶護罩的此種運動是不可接受的。為了在不移動收集器鑄嘴及與收集器鑄嘴耦接的盛鋼桶護罩之情況下操作澆口，可以使用三板澆口來代替。

第7圖中係例示三板澆口。與雙板澆口相反，在三板澆口中，與收集器鑄嘴耦接的底澆口板(20g)係相對於頂澆口板(30g)固定且固定至盛鋼桶出口。框架(20f)剛性地固定至頂框架(30f)或是與頂框架(30f)形成單一結構。藉由移動夾在底澆口板及頂澆口板之間的中間澆口板(25g)來控制熔融金屬之流速。中間澆口板(25g)設置有類似於底澆口板及頂澆口板之孔的孔。藉由相對於底澆口板及頂澆口板移動中間澆口板，中間澆口板的孔相對於底澆口板及頂澆口板的孔對準或不對準。在此方式中，可以控制熔融金屬之流速而不需要移動收集器鑄嘴(10)及與收集器鑄嘴耦接的盛鋼桶護罩(111)。

以上的敘述係著眼於耦接至盛鋼桶(200L)的收集器鑄嘴，用於耦接盛鋼桶護罩(111)。顯然地，同樣也比照適用於與分鋼槽(200T)耦接之用於耦接澆注鑄嘴(101)的收集器鑄嘴，或者設置有與其耦接的鑄嘴之任何冶金容器。

10‧‧‧收集器鑄嘴

11‧‧‧突部

21b‧‧‧卡扣環旋轉止擋件

21d‧‧‧鑄嘴收容套管的下游部分

21m‧‧‧突部匹配結構

21t‧‧‧鑄嘴收容套管的螺紋

21u‧‧‧鑄嘴收容套管的上游部分

22‧‧‧卡扣環

22b‧‧‧旋轉止擋件

22c‧‧‧用於收容突部的通道

22d‧‧‧卡扣環的下游邊緣

22r‧‧‧旋轉夾緊手段

22t‧‧‧卡扣環的螺蚊

22u‧‧‧卡扣環的上游邊緣

Wd‧‧‧與下游邊緣相鄰的通道寬度

Wu‧‧‧與上游邊緣相鄰的通道寬度

Claims (14)

1. 一種底板總成，包含：(A)一收集器鑄嘴(10)，包含：(a)一上游表面(10u)及一下游表面(10d)，藉由一側表面(10L)彼此連接，且包含從該上游表面沿著一縱向軸線(Z)延伸到該下游表面的一孔(10b)；(b)N個突部(11)，其中N

   

   2，該等突部(11)繞著該側表面的一周邊分佈，每個突部包含一上表面(11u)及一下表面(11d)，且具有垂直於該縱向軸線(Z)測量的一方位角寬度(W)，該上表面(11u)係與該收集器鑄嘴之上游表面相鄰，該下表面(11d)係藉由該突部之高度與該上表面分開；(B)一框架(20f)，包含一澆口板收容單元，用於收容一底澆口板(20g)；及(C)一鑄嘴耦接單元(20)，用於收容該收集器鑄嘴(10)且將該收集器鑄嘴(10)剛性地耦接至該框架，該鑄嘴耦接單元包含剛性地固定至該框架的一鑄嘴收容套管(21)，其特徵在於：該鑄嘴耦接單元更包含一卡扣環(22)，該卡扣環(22)包含以該卡扣環之高度隔開的一上游邊緣(22u)及一下游邊緣(22d)，該卡扣環永久地且可旋轉地安裝在該鑄嘴收容套管中，使得該卡扣環可以繞著該縱向軸線(Z)旋轉，且其中該卡扣環包含一內表面，該內表面設置有N個通道，該等通道從該下 游邊緣沿著該縱向軸線(Z)延伸到該上游邊緣，其中該N個通道在該下游邊緣之水平高度處具有一下游寬度(Wd)，該下游寬度(Wd)略微大於該等突部(11)之方位角寬度(W)，允許沿著該收集器鑄嘴之縱向軸線(Z)平移通過該卡扣環之下游邊緣，且該等突部係接合在相對應的通道中，直到它們接觸相對應的突部匹配結構，且其中該N個通道在該上游邊緣之水平高度處具有一上游寬度(Wu)，該上游寬度(Wu)係大於該下游寬度(Wd)，因此允許該卡扣環繞著該縱向軸線(Z)相對於該收集器鑄嘴旋轉，直到該通道的一邊緣接觸該相對應突部的下表面，因此將該收集器鑄嘴鎖定在一操作位置。
2. 如請求項1之底板總成，其中N=3或4，且其中該N個突部(11)係繞著該側表面(10L)之周邊均勻地分佈。
3. 如請求項1或2之底板總成，其中該N個通道(22c)係以一固定寬度(Wd)從該下游邊緣延伸過該卡扣環之高度的至少40%，且被加寬直到到達在該上游邊緣之該寬度(Wu)。
4. 如請求項1或2之底板總成，其中該卡扣環包含設置有一螺紋(22t)的一外表面，該螺紋(22t)係與設置在該鑄嘴收容套管的一內表面之一螺紋(21t)匹配，使得該卡扣環相對於該鑄嘴收容套管的旋轉令該卡扣環沿著該縱向軸線(Z)平移。
5. 如請求項1或2之底板總成，其中該鑄嘴收容套管包含突部匹配結構(21m)，用於收容該等突部(11)且防止該收集器鑄嘴繞著該縱向軸線Z旋轉。
6. 如請求項5之底板總成，其中該卡扣環包含設置有一旋轉止擋件(22b)的一外表面，且其中該鑄嘴收容套管包含設置在該鑄嘴收容套管的一內表面的一相對應的卡扣環旋轉止擋件(21b)，當該卡扣環的該等通道(22c)面向該鑄嘴收容套管的該等突部匹配結構(21m)時，阻止該卡扣環旋轉。
7. 如請求項1或2之底板總成，其中該鑄嘴收容套管(21)係由剛性地固定至該框架(20f)的一上游部分(21u)及耦接至該上游部分的一下游部分(21d)形成且夾住該卡扣環，允許該卡扣環相對於該鑄嘴收容套管旋轉，但不會從該鑄嘴收容套管中抽出該卡扣環。
8. 如請求項1或2之底板總成，其中該卡扣環的下游邊緣包含旋轉手段(22r)，該旋轉手段(22r)包括突部或凹部，允許插入用於繞著該縱向軸線(Z)旋轉該卡扣環的一工具。
9. 如請求項1或2之底板總成，其中該框架(20f)係為：(a)雙板澆口中的一移動托架，或(b)三板澆口中的一固定框架。
10. 如請求項1或2之底板總成，其係為安裝在一冶金容器(200)之一底部的一澆口系統之一部分，包括一盛鋼桶、一熔爐或一分鋼槽。
11. 一種用於將一收集器鑄嘴(10)安裝到一澆口系統上的方法，該方法包含以下步驟：(a)提供如請求項1至10中任一項之底板總成， (b)從該下游邊緣(22d)經由該卡扣環(22)接合該收集器鑄嘴(10)之上游表面(10u)，且該N個突部(11)係接合在該等對應的通道(22c)中，(c)通過該卡扣環沿著該縱向軸線(Z)將該收集器鑄嘴完全地插入直到該收集器鑄嘴到達一操作位置；(d)相對於該收集器鑄嘴繞著該縱向軸線(Z)旋轉該卡扣環，直到該收集器鑄嘴被鎖定在其操作位置且不能沿著該縱向軸線(Z)移動。
12. 如請求項11之方法，其中該底板總成係為如請求項5或6之底板總成，且該方法包含：在通過該卡扣環沿著該縱向軸線(Z)將該收集器鑄嘴完全地插入直到該收集器鑄嘴到達一操作位置的步驟(c)之前，將該卡扣環的通道(22c)與該鑄嘴收容套管的對應鑄嘴匹配結構(21m)面對面地定位的步驟，且該等突部(11)係接合在該等鑄嘴匹配結構中且因此防止相對於該縱向軸線(Z)旋轉。
13. 如請求項11或12之方法，其中在步驟(c)中經由該卡扣環接合該收集器鑄嘴之前，將一底澆口板(20g)定位在該澆口板收容單元中且剛性地耦接至該框架(20f)，將一耐火密封材料(2)施加到該收集器鑄嘴之上游表面(10u)上，使得當該收集器鑄嘴在步驟(d)中到達其操作位置時，該密封材料接觸該底澆口板的一下游表面(10d)。
14. 如請求項11或12之方法，其中請求項11的步驟(b)至(d)中的至少一些步驟，較佳地所有的步驟係由一機器人執行。

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