專利名稱：用于線性滑動(dòng)水口的多孔、多邊緣控制板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融金屬的連續(xù)鑄造。尤其是，本發(fā)明涉及用于在連續(xù)鑄造過程中控制流動(dòng)液體金屬的物件。
背景技術(shù)：
滑動(dòng)水口閥(slide gate valve)和它們的相關(guān)耐火材料件用于控制熔融金屬從冶金容器(包括熔爐、澆包和澆口盤)中流出?；瑒?dòng)水口閥設(shè)置在容器的外表面以及側(cè)部或底部上。閥包括至少一個(gè)第一耐火材料板，該第一耐火材料板與第二耐火材料板滑動(dòng)嚙合。板通常包括靜止板和滑動(dòng)板。各板包括至少一個(gè)孔。使孔對(duì)齊布置將確定澆鑄槽道，并使液體金屬能夠從容器流出并流過該閥。使板彼此相對(duì)滑動(dòng)將使孔越來越錯(cuò)開，從而減慢熔融金屬的流動(dòng)，直到關(guān)閉澆鑄槽道。
滑動(dòng)水口閥包括旋轉(zhuǎn)和線性類型。旋轉(zhuǎn)閥中的滑動(dòng)板繞固定板旋轉(zhuǎn)。線性閥中的滑動(dòng)板相對(duì)于固定板平動(dòng)。
用于旋轉(zhuǎn)閥的耐火材料板可以包括多個(gè)孔?；瑒?dòng)板與靜止板配合，并繞中心軸線旋轉(zhuǎn)，直到在滑動(dòng)板中的孔與在靜止板中的孔流體連通。缺點(diǎn)是，旋轉(zhuǎn)閥沒有緊急情況關(guān)閉位置，也就是，在緊急情況下，操作人員必須調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)板的配置，以便使孔不再對(duì)正。旋轉(zhuǎn)閥必須依賴于位置反饋，例如電傳感器或機(jī)械標(biāo)記或者操作人員的視覺確認(rèn)，以便保證確實(shí)關(guān)閉。
相反，線性閥可以有獨(dú)立于位置反饋或操作人員確認(rèn)的內(nèi)置緊急情況關(guān)閉位置。線性閥可以設(shè)計(jì)成使滑動(dòng)板完全運(yùn)動(dòng)至一側(cè)而迫使滑動(dòng)板抵靠物理止動(dòng)件。在該極端位置，板中的孔錯(cuò)開，并確實(shí)形成關(guān)閉。其它線性閥包括板，該板包括兩個(gè)孔，其中，一個(gè)孔位于滑動(dòng)板的極端行程極限處或附近，也就是，孔在滑動(dòng)板的任意一端。在該多孔板中，只有通過將板調(diào)節(jié)成使滑動(dòng)板的中心與固定板的孔對(duì)齊，才能使液體金屬流斷開。與旋轉(zhuǎn)閥一樣，多孔線性閥不能確實(shí)進(jìn)行緊急情況時(shí)的關(guān)閉。
旋轉(zhuǎn)和線性滑動(dòng)水口閥的耐火材料件都可以包括至少局部環(huán)繞板中的孔的切割邊緣。在滑動(dòng)板和固定板的交界面處可能形成沉積物。這些沉積物包括橫跨兩板的交界面的固化金屬和氧化物。切割邊緣切斷該沉積物，并使板能夠運(yùn)動(dòng)。例如，US5348202公開了包括環(huán)繞澆鑄槽道的硬陶瓷材料的切割邊緣。
切割邊緣可以隨著使用或時(shí)間而損壞。液體金屬流可能侵蝕該邊緣。還有，由沉積物引起的破裂可能使該邊緣變鈍或斷裂。沉積物例如氧化鋁也可能堵塞孔。對(duì)邊緣的侵蝕或磨損將使得熔融金屬在板之間泄漏。堵塞可能阻止鑄造。因此，當(dāng)孔的損壞超過最小允許規(guī)格時(shí)，必須放棄該磨損的孔。旋轉(zhuǎn)板可以包括多個(gè)孔，這可以通過簡(jiǎn)單地使板旋轉(zhuǎn)以便利用第二組孔產(chǎn)生新的澆鑄槽道，從而延長(zhǎng)單個(gè)板的使用壽命。
線性板通常沒有第二組孔，因此，具有磨損的孔的線性板必須更換。具有多個(gè)切割邊緣的多個(gè)孔將解決該問題，但是通常需要更長(zhǎng)的板、更長(zhǎng)的滑動(dòng)水口機(jī)構(gòu)以及更高成本。克服在線性板中的該單孔限制的方法包括US4890665，其中，在線性板中的孔的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)邊緣都用作切割邊緣。
需要一種滑動(dòng)水口閥，它有多個(gè)孔以及多個(gè)邊緣控制，同時(shí)能夠在緊急情況時(shí)確實(shí)關(guān)閉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種在熔融金屬的鑄造中用于線性滑動(dòng)水口閥的物件。該物件包括固定板，該固定板可滑動(dòng)地與滑動(dòng)板嚙合?；瑒?dòng)板包括多個(gè)孔，熔融金屬可以通過這些孔流動(dòng)。使孔對(duì)齊確定了熔融金屬的澆鑄槽道。對(duì)齊孔的偏移將節(jié)流熔融金屬流。
在第一實(shí)施例中，滑動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)使得固定孔能夠越過滑動(dòng)板孔的外邊緣。優(yōu)選是，這使得板組件有(i)至少兩個(gè)切割邊緣和一個(gè)緊急情況停止位置，或者(ii)超過兩個(gè)切割邊緣。緊急情況停止位置的確實(shí)定位并不需要傳感器或操作人員進(jìn)行判斷?？蛇x實(shí)施例提供了在板的孔之間的停止位置。
其它實(shí)施例包括橢圓形孔。橢圓形孔可以增加停止位置的尺寸，同時(shí)保持熔融金屬的相同流量。偏移孔使得液體金屬流動(dòng)通路更直，并提供更對(duì)稱和更少湍流的排出，從而減小了由于堵塞和腐蝕水口部件而影響熔融金屬流過該閥。
板還可以包括錐形外邊緣。優(yōu)選是，該錐形邊緣便于將板夾在閥組件內(nèi)。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的滑動(dòng)水口閥板的俯視平面圖；圖2是圖1的滑動(dòng)水口閥板的俯視平面圖，其中有擴(kuò)大的孔；圖3是圖1的滑動(dòng)水口閥板的俯視平面圖，其中有橢圓形的孔；圖4是包括本發(fā)明的滑動(dòng)水口閥板和夾環(huán)的組件的俯視平面圖；圖5是圖4的組件沿軸線5-5的縱向剖視圖；圖6是圖4的組件沿軸線6-6的縱向剖視圖；圖7是圖4的組件的俯視平面圖，表示了偏移的孔。
具體實(shí)施例方式
線性滑動(dòng)水口閥包括至少兩個(gè)耐火材料板，它們能夠彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通常，只限于一個(gè)板(也就是滑動(dòng)板)能運(yùn)動(dòng)。其它的板固定。滑動(dòng)板相對(duì)于固定板線性運(yùn)動(dòng)。板通常通過夾子和框架而固定在閥中。
圖1表示了現(xiàn)有技術(shù)的線性、多孔滑動(dòng)水口閥的一部分，該滑動(dòng)水口閥包括由框架2環(huán)繞的耐火材料滑動(dòng)板1。框架2用于將板1保持在閥中，并使板沿運(yùn)動(dòng)軸線A-A平動(dòng)。滑動(dòng)板1包括兩個(gè)孔(3A和3B)。固定板(未視出)包括由虛線圓表示的單孔。
在固定板和滑動(dòng)板的第一相對(duì)位置B處，滑動(dòng)板處于閥內(nèi)的行程極端位置，也就是在行程的末端。固定板的孔10沿運(yùn)動(dòng)方向延伸超過滑動(dòng)板的孔3A。在第二相對(duì)位置C處，滑動(dòng)板處于行程的相對(duì)末端。固定板的孔10沿運(yùn)動(dòng)方向延伸超過滑動(dòng)板的孔3B。在第三相對(duì)位置D處，固定板的孔10的中心在滑動(dòng)板的孔(3A和3B)之間。關(guān)閉余量是在滑動(dòng)孔3和固定孔10的邊緣之間的距離。
使板運(yùn)動(dòng)成使得固定板孔處于關(guān)閉區(qū)域?qū)⑿枰鐐鞲衅骰虿僮魅藛T控制，以便保證關(guān)閉。沒有機(jī)械裝置能使固定孔確實(shí)處于關(guān)閉區(qū)域。而且，行程末端的限制使得現(xiàn)有技術(shù)的滑動(dòng)水口閥只有兩個(gè)切割邊緣。該邊緣在滑動(dòng)板孔3的內(nèi)側(cè)邊緣8上?，F(xiàn)有技術(shù)的多孔閥包括最多兩個(gè)切割邊緣以及一個(gè)關(guān)閉區(qū)域，該關(guān)閉區(qū)域取決于操作人員的控制。
圖2表示了現(xiàn)有技術(shù)的耐火材料板1，它類似于圖1的耐火材料板，除了固定板孔10和滑動(dòng)板孔3擴(kuò)大。由于孔3的尺寸增加，關(guān)閉余量7減小。還有，調(diào)節(jié)率(也就是容積流量從完全打開位置的可能減小率)隨著孔的尺寸而減小。因此，當(dāng)孔增加時(shí)，關(guān)閉區(qū)域減小，流動(dòng)的控制程度減小。
圖3表示了孔形的變化形式，以便減小關(guān)閉余量和降低調(diào)節(jié)率?；瑒?dòng)板孔(3A和3B)和固定板孔10為橢圓形。與圓形孔的情況相比，關(guān)閉余量7增加。還有，與具有相同面積的圓形孔相比，調(diào)節(jié)率增加。該設(shè)計(jì)并沒有解決現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)主要缺陷，即提供超過兩個(gè)切割邊緣和確實(shí)用于緊急情況關(guān)閉的止動(dòng)件。
圖4表示了本發(fā)明的板。耐火材料滑動(dòng)板1由框架2環(huán)繞?？蚣?用于將板1保持在閥中，并使該板沿運(yùn)動(dòng)軸線A-A平動(dòng)?；瑒?dòng)板1包括兩個(gè)滑動(dòng)孔(3A和3B)。固定板(未示出)包括單個(gè)孔10(由虛線圓表示)?；瑒?dòng)孔和固定孔表示為橢圓形，但是也可以為圓形或任意其它合適形狀。使用橢圓形孔使得關(guān)閉位置D和位置B和E之間的關(guān)閉余量7更大。板通常不對(duì)稱，有較大端11和較小端12。不對(duì)稱減小了框架2錯(cuò)誤插入的可能性，但是也可以為對(duì)稱板。也可選擇，框架或板可以包括凹槽13，該凹槽13防止板在閥中反向。
孔有四個(gè)工作位置。在第一末端行程B處，滑動(dòng)板孔3和固定板孔10至少部分對(duì)齊，以便產(chǎn)生澆鑄槽道。圖4表示了完全對(duì)齊時(shí)的孔。在第二末端行程位置C處，滑動(dòng)板孔3與固定板孔10錯(cuò)開。這表示緊急情況停止位置。在緊急情況下，操作人員可以將滑動(dòng)板推向第二末端位置C處，閥將確實(shí)關(guān)閉。末端行程位置C是閥的機(jī)械限制，并不取決于傳感器或操作人員的準(zhǔn)確性。傳感器或位置反饋傳感器的失效對(duì)緊急情況關(guān)閉沒有影響。在末端B和C之間存在第二關(guān)閉位置D和第二孔對(duì)齊位置E。
因此，圖4的實(shí)施例介紹了這樣的結(jié)構(gòu)，其中，閥包括關(guān)閉位置D、緊急情況關(guān)閉位置C和兩個(gè)完全對(duì)齊位置(B和C)，在該完全對(duì)齊位置，調(diào)節(jié)率為1。此外，滑動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)范圍使得該結(jié)構(gòu)具有三個(gè)切割邊緣，也就是，一個(gè)在位置B處，兩個(gè)在位置C處，因?yàn)殚y可以在位置C的兩側(cè)進(jìn)行節(jié)流?？蛇x實(shí)施例將在滑動(dòng)板中包括超過兩個(gè)孔，且在第一末端位置處，孔完全錯(cuò)開，或者在第二末端位置處，孔在一定程度上對(duì)齊。該變化形式將改變切割邊緣的數(shù)目或緊急情況關(guān)閉位置的存在。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠根據(jù)上述說明很容易設(shè)計(jì)多種變化。
圖5表示了沿圖4的實(shí)施例的A-A軸線的縱剖圖?；瑒?dòng)板包括上游面14、下游面15和兩個(gè)孔(3A和3B)，這兩個(gè)孔不對(duì)稱地布置在板的表面中。插入件20確定了孔3。該插入件通常包括較硬、耐腐蝕的材料例如氧化鋯。板的外邊緣包括上游的錐形邊緣16A以及下游的錐形邊緣16B。上部夾環(huán)18和底部夾環(huán)19分別與上游和下游邊緣配合。夾環(huán)必須比它們的相應(yīng)邊緣更薄，以便確定操作間隙21；否則，該環(huán)可能與相鄰板接觸，并使閥不能起合適作用。優(yōu)選是，上游和下游邊緣確定了兩個(gè)不相等的角度(17A和17B)。該不相等角度減小了板錯(cuò)誤插入的可能性。
圖6表示了板相對(duì)于夾子錯(cuò)誤插入時(shí)的情況下。下游邊緣16B與上游夾子18配合，而上游邊緣16A與下游夾子19配合。該情況使得上游夾子18超過板凸出一干涉距離22。該干涉導(dǎo)致滑動(dòng)水口閥不能正確裝配和關(guān)閉。不正確裝配將引起慘重?fù)p失，因?yàn)檫@時(shí)正常的緊急情況關(guān)閉位置是較寬打開的位置。此外，在板中的不對(duì)稱(也就是孔相對(duì)于較大端或較小端的位置)將加速腐蝕，并使得板越過它的邊緣損壞。
本發(fā)明還可用于偏移孔技術(shù)，如美國專利申請(qǐng)No.10/221516中所述，該專利申請(qǐng)的說明書被本文參引。偏移孔描述為當(dāng)滑動(dòng)水口閥部分打開時(shí)產(chǎn)生更小曲折和更對(duì)稱的流動(dòng)通路，同時(shí)當(dāng)水口完全打開時(shí)提供相對(duì)較直的向下澆鑄槽道，以便允許完全流量。偏移孔設(shè)計(jì)成沿單個(gè)方向進(jìn)行節(jié)流。
下面將參考圖7介紹使用多孔滑動(dòng)水口閥的方法?；瑒?dòng)板1包括橢圓形孔(3A和3B)。固定孔10表示為虛線的橢圓滑動(dòng)孔3B和固定孔10首先在位置B對(duì)齊。從位置B進(jìn)行節(jié)流并通過關(guān)閉位置D至位置E。當(dāng)需要時(shí)，仍然可以采用緊急情況關(guān)閉位置C。優(yōu)選是，與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明允許板完全節(jié)流，這包括了偏移孔技術(shù)。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的特殊實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道多種其它變化和改變以及其它用途。因此，本發(fā)明并不由本文中特別所述的內(nèi)容來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于線性滑動(dòng)水口閥中的耐火材料板組件，用于控制液體金屬從冶金容器中的流出，它包括固定耐火材料板，該固定耐火材料板有確定了固定孔的第一內(nèi)表面，該固定板與滑動(dòng)耐火材料板進(jìn)行滑動(dòng)嚙合，該滑動(dòng)耐火材料板有確定了滑動(dòng)孔的第二內(nèi)表面，因此，固定孔與滑動(dòng)孔的對(duì)齊確定了用于將液體金屬從冶金容器中排出的澆注槽道，其特征在于該滑動(dòng)板包括多個(gè)滑動(dòng)孔，且固定孔和滑動(dòng)孔確定了(i)至少兩個(gè)切割邊緣和一個(gè)在確實(shí)停止位置處的緊急情況關(guān)閉區(qū)域，或者(ii)超過兩個(gè)切割邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于在第一末端位置，一個(gè)滑動(dòng)孔與固定孔對(duì)齊，而在第二末端位置，固定孔與滑動(dòng)孔錯(cuò)開，從而確定了緊急情況關(guān)閉位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于第二關(guān)閉區(qū)域在滑動(dòng)板的至少兩個(gè)滑動(dòng)孔之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于該孔為橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于該孔為偏移孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于至少一個(gè)板包括防反向凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于至少一個(gè)板包括錐形外邊緣，該錐形外邊緣用于與匹配夾環(huán)配合，從而將板固定在閥內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐火材料板組件，其特征在于該外邊緣包括兩個(gè)傾斜面，用于與兩個(gè)匹配夾環(huán)配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐火材料板組件，其特征在于滑動(dòng)板有上游面，錐形面以不相等的角度與由該上游面形成的平面相交，因此，夾環(huán)和錐形面的配合不當(dāng)會(huì)防止滑動(dòng)板的錯(cuò)誤插入。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料板組件，其特征在于滑動(dòng)板包括較大端和較小端。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于滑動(dòng)孔不對(duì)稱地布置成偏向滑動(dòng)板的較大端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于熔融金屬鑄造中的滑動(dòng)水口閥板組件。該組件包括固定板以及有多個(gè)孔的滑動(dòng)板。滑動(dòng)板的行程的末端將產(chǎn)生至少兩個(gè)切割邊緣和一個(gè)緊急情況關(guān)閉位置，該緊急情況關(guān)閉位置獨(dú)立于傳感器、檢測(cè)器或操作人員的判斷。板可以包括橢圓形孔，用于增加關(guān)閉余量，或者包括偏移孔，用于提高熔融金屬流過通過使固定孔與滑動(dòng)孔對(duì)齊而確定的澆鑄槽道的流量。
文檔編號(hào)B22D41/24GK1585681SQ02822450
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月13日
發(fā)明者帕特里克·D·金, 道格拉斯·H·羅斯 申請(qǐng)人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司