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CN1697714A - 浇注嘴、适用于该浇注嘴的推压装置、和铸造设备 - Google Patents

浇注嘴、适用于该浇注嘴的推压装置、和铸造设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于浇注嘴插入和/或拆卸装置的浇注嘴(1)，该浇注嘴的形状适合于更好地抵抗在使用时产生的应力，特别是将浇注嘴支撑在所述装置中的应力。所述浇注嘴设置有两个支承面，所述支承面与浇道形成的角β范围为20°到80°。本发明也涉及一种适用于浇注嘴的推压装置，并且涉及一种包含所述浇注嘴和装置的铸造设备。

Description

浇注嘴、适用于该浇注嘴的推压装置、和铸造设备
技术领域
本发明涉及一种用于将熔融金属从上冶金容器向下冶金容器输送的浇注嘴。具体地说，该发明涉及一种由耐火材料制成的浇注嘴，该浇注嘴用于将熔融钢水从浇口盘向锭模输送，或者可选择地，从浇包向浇口盘输送。
背景技术
浇注嘴用来从一个冶金容器向另一个冶金容器输送熔融金属，同时使这些金属免于化学侵蚀，并与周围的空气绝热，这些浇注嘴是磨损元件，而这些磨损元件受到的压力很大，所以在一定程度上讲，它们的使用寿命会限制铸造时间。最近在现有技术中描述的适用于插入和/或拆卸浇注嘴的装置已经解决了这个问题(例如参见欧洲专利192,019和441,927)。例如，一旦邻近弯液面的浇注嘴外壁的腐蚀达到一定程度，废浇注嘴将在相当短的时间内被新的浇注嘴替换而不中断铸造过程。
通常，在这些装置中所使用的浇注嘴由形成一个浇道的管状部分和位于它上端的带有形成一个浇道的孔口的板构成，所述板包括一个与浇道上游元件接触的上表面和一个与浇注嘴下部形成界面的下表面，所述下表面包括两个平面型支承面，它们位于浇道两侧。
浇注嘴在导轨中靠着平面型下表面滑动，该表面或是属于浇注口，例如内水口，或是属于固定在浇注口上的底板，或是属于固定在铸造流控制装置上的固定板，该铸造流控制装置插在浇注口(以内水口为例)与浇注嘴之间。很显然，在本发明中提到的浇注嘴是可以在一个装置中滑动的，而不是一个固定浇注嘴，例如内水口。
已知的装置，特别是文献EP192,019中公开的装置，具有一个滑进导轨的浇注嘴，所述导轨能向上传递推力(推压装置)。该推力通过弹簧来获得，该弹簧被设置在浇注口与驱动杆或摇杆的一定距离处。这样就能向浇注嘴板的平面型表面传递推力。这个方向朝上的推力，将浇注嘴板和上游的耐火元件特别是内水口或耐火板相对推紧。
浇注嘴可以是一个单一的块体，或是一个由若干耐火元件构成的组件。
在多数情况下，板的下表面和浇注嘴的管状部分的上端都有金属罐作为保护。
然而，经常发现有裂缝或微小裂缝在管状元件和板的连接处出现，所述板位于管状元件的上端。当浇注嘴进行维修或使用时，都可能产生裂缝。破裂可能是热应力、机械应力或热力学应力过大引起的。这些应力是由用来将浇注嘴支撑在所述装置中而施加的力，振动和液态金属的流动产生的。
在某些情况下，这些裂缝会导致元件裂开。在其它情况下，即使这些裂缝很微小，也有必要重视它们。浇注嘴中液态金属流动产生节流，实际上形成低压，从而，对周围的空气产生了很大的吸力。大气中的氧气甚至氮气都是液态金属，具体地说是钢，的重大污染源。此外，在氧化反应和高温的条件下，在氧气进入的地方，即在裂缝处，耐火材料会大量变质。这种变质加剧了耐火材料的局部变质，同时使裂缝扩大到足以终止铸造的程度。
在现有技术中提供有几种增强浇注嘴抵抗开裂的能力的装置。
已经知道耐火材料具有较好的抵抗开裂的能力。然而，这些材料通常对其它现象很敏感，例如侵蚀和腐蚀。
文献WO00/35614中公开了另一种方案，即采用一种金属罐，这种金属罐通过增强其刚度的机械装置在其下部进行了加固。
文献EP1,133,373描述了一种浇注嘴，所述浇注嘴包括一个介于金属罐和耐火浇注嘴之间的吸振中间区域。这个区域由其热性能可以使其在环境温度下保持固态而在高温环境下要发生变形的一种材料构成。该缓冲区域降低了在开始铸造时因出现热力学应力而形成裂缝或微小裂缝的风险。
尽管上述解决方案为该技术提供了有利因素，并且在过去的几年里持续不断地改进，但是依然存在一些问题。
实际上，在已知的用于浇注嘴插入和/或拆卸的装置中，板总是受到很大的弯曲应力，该弯曲应力是在管状部分上端形成裂缝的原因。实际中观察到了上部板会围绕一个轴发生弯曲变形，这个轴平行于所述板滑动的导轨的方向。
上述解决方案允许通过消除或减弱弯曲应力，通过作用于材料本身，或通过作用于浇注嘴装配技术，减小这些弯曲应力。这些解决方案昂贵且不完全令人满意。
发明内容
本发明的目的是提供一种浇注嘴，它的形状适合于更好地抵抗使用过程中产生的应力，特别是将浇注嘴保持在所述装置中相关的应力。
该浇注嘴的形状也适合于接受一个推压装置，这种装置能产生良好的应力分布。
具体地说，本发明涉及一种适用于浇注嘴插入和/或拆卸装置的浇注嘴，其中浇注嘴由形成一个浇道的管状部分和位于它上端的具有形成一个浇道的孔口的板构成，所述板包括一个与浇道上游元件接触的上表面和一个与所述浇注嘴的管状部分形成界面的下表面；所述板包括两个平面型支承面，它们位于板上表面的相对侧以及浇道的两侧。这种浇注嘴的特征在于，所述两个平面型支承面与浇道轴线形成的角β的角度范围为20°到80°。管状部分通常是圆柱形、椭圆形或圆锥形。板优选为正方形或长方形。
本发明中板的形状能增强抵抗破裂的能力而不会增加对裂缝敏感的区域的材料数量。于是，隐含的尺寸与现有技术中的浇注嘴基本上相同。
当本发明浇注嘴被引入一个插入和/或拆卸装置时，所述两个支承面与浇注嘴的入料(firing)方向平行。
据观察，角度在30°到60°之间，具体地说是在45°左右的角β，能获得很好的防止破裂的能力和好的应力分布。角度为45°时在浇注嘴内临界区域测量的牵引应力，比对应的现有技术在角度为90°时检测的牵引应力小40％到50％。
根据本发明的具体实施例，浇注嘴板相对于垂直于浇注嘴板的支承面而且包括浇道轴线的平面是不对称的。于是，该平面两侧的板的有效表面是不同的。这样能够将浇注嘴插入两个位置：一个是铸造位置，另一个是中间位置，其中在铸造位置，板的孔口与上游浇道对准；在中间位置，板的孔口没有与上游浇道接通以便阻断它。当例如由一个塞子形成的上游封闭系统损坏时，这样的设计很有用。它也可以避免使用保护板，因为浇注嘴的板自身可形成封闭。
本发明浇注嘴的形状也能够使用推压装置，所述装置与该技术中所使用的有所不同。
本发明也涉及一种适用于浇注嘴插入和拆卸装置的浇注嘴。本发明推压装置的特征在于，施加推力合力的方向与浇道轴线之间形成的夹角α角度范围为10°到70°。
在现有装置中，推压装置向浇注嘴支承面施加一个推力，该推力方向不是向上与浇道轴线平行，而是与之斜交且指向浇道。
由该装置在浇注嘴产生的弯曲应力比现有技术的装置所产生的弯曲应力小。推力合力包括一个垂直分量和一个水平分量，其中该垂直分量用于确保与上游元件的密封性。该水平分量是有利的，因为它使耐火材料受到压缩，于是，可以减少裂缝的产生和/或扩展。
本发明推压装置的推力合力必须以一个10°到70°的角度α进行施加。实际上，一个小于10°的角相当于在已知装置中施加一个几乎垂直的力，而且对破裂现象没有明显的积极影响。当施加力的角度大于70°时，所述推力合力的垂直分量不再能充分保证浇注嘴板与上游元件之间良好的接触和密封性。
据观察，推角α的角度在30°到60°之间，具体地说，在45°左右的角能够获得极好的抵抗裂缝的能力和应力分布。推角为45°时在浇注嘴内临界区域测量的牵引应力比相应的现有技术中推角为90°时的测量值小40％到50％。角度为45°的角是推力垂直分量和水平分量之间良好的折衷，所述垂直分量用于保证密封性。实际上，最小垂直分量要能使浇注嘴和上游元件紧密接触。角α越大，推力也必须越大，以确保具有相同的垂直分量。推力太大会产生不能忽略的机械问题，特别地会增加对弹簧的要求并减少它们的使用寿命。
45°的角度使浇注嘴和推压装置易于加工。
推力可直接施加在浇注嘴板的支承面上，例如通过弹簧，或通过中间元件，例如摇杆。
本发明另一个方面涉及一种铸造设备，它包括一个浇注嘴插入和调换装置，和一个本发明浇注嘴。
在推压装置的作用下，浇注嘴与上游铸造元件保持紧密接触。浇注嘴板的两个平面型支承面上都施加了推压装置产生的推力。该铸造设备也包括了一个导轨装置，该导轨装置能接受浇注嘴的两个支承面，能将新的浇注嘴插入铸造位置并将作废的浇注嘴排出铸造位置。
该导轨装置具有一个支承面，该支承面与浇道轴线形成的角基本上和角β相等，角β是浇注嘴板支承面与所述浇道轴线形成的夹角。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将结合附图对本发明进行描述，所述附图显示了本发明的具体实施例，但没有以任何方式对本发明进行限定。
在这些附图中，附图1显示了现有技术中的浇注嘴和施加在平面型支承面上的垂直推力合力。
附图2显示了本发明的浇注嘴和施加在平面型支承面上的推力合力。
附图3显示了本发明的浇注嘴，角α、β分别表示推力合力、平面型支承面与浇道轴线之间的夹角。
附图4表示现有技术中的推压装置。
附图5和6显示了本发明的推压装置的实施例。
具体实施方式
附图1显示了现有技术中的一种浇注嘴(1)，所述浇注嘴包括一个板(2)和一个管状部分(3)。平面型支承面(5)与浇道轴线(7)之间形成的角β角度为90°。推力(4)是竖直的，与浇道轴线(7)平行。在现有技术中，浇注嘴内产生的应力是形成管状部分(3)顶端裂缝的原因。
附图2和附图3显示了本发明浇注嘴(1)。所述浇注嘴(1)的板(2)以一种特定方式被斜截。平面型支承面(5)形成的角β的角度范围为20°到80°，这样就不需要增加板(2)材料的数量。
附图3显示了角α与β。推力合力与浇道轴线之间形成的角α的角度为21°。平面型支承面与浇道轴线之间形成的角β角度为69°。
附图4显示了现有技术中的推压装置(8)。通过一个摇杆(10)施加的推力合力(4)在竖直方向上，与浇道轴线(7)平行。
附图5显示了本发明推压装置(8)。推力合力(4)通过一个摇杆(10)来施加。
附图6显示了本发明推压装置(8)。推力合力(4)通过弹簧(11)直接施加在支承表面。
附图标记
1.浇注嘴
2.板
3.管状部分
4.推力合力
5.平面型支承表面
6.浇道
7.浇道轴线
8.推压装置
9.内水口
10.摇杆
11.弹簧

Claims (10)

1.适用于浇注嘴插入和/或拆卸装置的浇注嘴(1)，其中，浇注嘴由形成一个浇道(6)的管状部分(3)和位于它上端的具有形成一个浇道(6)的孔口的板(2)构成，所述板(2)包括一个与浇道上游元件(9)接触的上表面和一个与浇注嘴管状部分(3)的上部形成界面的下表面；所述板(2)包括两个位于浇道(6)两侧的平面型支承面(5)，其特征在于，所述两个支承面(5)与浇道轴线(7)形成的角β范围为20°到80°。
2.根据权利要求1所述的浇注嘴，其特征在于，所述两个支承面(5)与浇注嘴入料方向平行。
3.根据权利要求1或2所述的浇注嘴，其特征在于，所述两个支承面(5)与浇道轴线(7)形成的角β范围为30°到60°。
4.根据权利要求3所述的浇注嘴，其特征在于，所述表面(5)与浇道轴线(7)形成的角β大约为45°。
5.根据权利要求1或2所述的浇注嘴，其特征在于，浇注嘴板(2)相对于垂直于浇注嘴板(2)的支承面(5)而且包括浇道轴线(7)的平面是不对称的。
6.用于浇注嘴插入和拆卸装置的适用于浇注嘴(1)的推压装置(8)，其特征在于，施加推力合力(4)的方向与浇道轴线(7)形成的角α范围为10°到70°。
7.根据权利要求6所述的推压装置(8)，其特征在于，施加推力合力(4)的方向与浇道轴线(7)形成的角α范围为30°到60°。
8.根据权利要求6所述的推压装置，其特征在于，施加推力合力(4)的方向与浇道轴线(7)形成的角α大约为45°。
9.根据权利6或7所述的推压装置(8)，其特征在于，推力(4)经过弹簧(11)直接被施加到支承面(5)上。
10.包括一个管状调换装置的铸造设备，其特征在于，该铸造设备包括一个根据权利要求1到5中任一所述的浇注嘴(1)和一个根据权利要求6到9中任一所述的推压装置(8)。
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