專利名稱：金屬熔液容器澆注口處閘門的耐火定子與轉(zhuǎn)子組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬熔液容器澆注口處閘門的耐火定子與轉(zhuǎn)子組件，它由一個(gè)固定在容器壁中的定子和一個(gè)可在定子中轉(zhuǎn)動和/或縱向移動以打開或關(guān)閉閘門的轉(zhuǎn)子組成，此組件浸入熔液中，在組件上至少有一個(gè)橫向孔和由此橫向孔出發(fā)從容器中引出的澆注孔。
在一種上述類型的閘門中(US-PS3651998)，表示了一個(gè)插入熔液中的定子和在定子中與之同心的可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在裝在其下端面的彈簧作用下，壓在上端封閉的定子上。閘門開啟時(shí)，熔液從多個(gè)橫向孔流到轉(zhuǎn)子的中心孔處，再從那里流向出口。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子的外徑和定子的孔之間有較大的間隙，所以幾乎不能阻止在輸入氣體時(shí)金屬熔液流入所形成的間隙中，它們將很快凝固，從而使轉(zhuǎn)子卡死。此外，還應(yīng)考慮到彈簧通過轉(zhuǎn)子在定子中造成的拉力，因?yàn)橛米鞫ㄗ拥哪突鸩牧现荒艹惺芎苄〉睦?，而且由于其上制有已提及的橫向孔而使定子材料進(jìn)一步被削弱。
按DE-PS3540202的一種流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，設(shè)有兩根插入儲料容器中互相同心并可相對運(yùn)動的管，管上有熔液流通孔，其中，內(nèi)管固定在容器的澆注孔中，外管套在內(nèi)管上。轉(zhuǎn)動或縱向移動外管，可調(diào)節(jié)熔液的流出。為了轉(zhuǎn)動管子，需要一個(gè)裝在容器上方的一個(gè)比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，不允許它在這些管子上作用任何橫向力，以防內(nèi)管折斷。若儲料容器所涉及的是一個(gè)中間容器，則由于鋼水包直接設(shè)在它的上方，一般該處的空間很小，在這種情況下不宜于采用所述的這種結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是進(jìn)一步改進(jìn)本文開始所述類型的閘門，使之在工作可靠和較率更高的條件下，簡化結(jié)構(gòu)和減小體積。
按本發(fā)明達(dá)到上述目的所采取的措施是，裝在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子可從容器底部起被驅(qū)動;在幾乎整個(gè)處于容器內(nèi)腔的那一部分內(nèi)的轉(zhuǎn)子和定子之間，設(shè)有一個(gè)包圍橫向孔的圓柱形密封面，而處于容器壁中的那一部分內(nèi)，則設(shè)有可承受定子與轉(zhuǎn)子不同熱膨脹量的間隙，以防組件卡死。
在上述諸特征的共同作用下，可獲得一種比現(xiàn)有技術(shù)顯著優(yōu)越的閘門。在轉(zhuǎn)子和定子之間實(shí)際上不作用有壓緊力，轉(zhuǎn)子可從容器底起被驅(qū)動，因此可使用一種尺寸很小和節(jié)省空間的從容器底起傳動的裝置。在容器內(nèi)這一部分中的圓柱形密封面，以及在容器壁中轉(zhuǎn)子和定子之間所設(shè)置的間隙，形成了一種非常適合煉鋼車間工作條件的閘門系統(tǒng)。為了有效防止組件卡死，擴(kuò)大處于容器壁中的那一部分定子的孔徑使之大于處于容器內(nèi)的這一部分定子的孔徑和/或減小處于容器壁中的那一部分轉(zhuǎn)子的外徑。這樣便能適應(yīng)于定子和轉(zhuǎn)子熱膨脹性能的明顯差別。此外，在轉(zhuǎn)子和定子的間隙為零點(diǎn)幾毫米時(shí)，保證當(dāng)轉(zhuǎn)子上作用有橫向力時(shí)仍能使轉(zhuǎn)子沿其全長被定子所導(dǎo)引，因而可防止轉(zhuǎn)子被折斷。
在一種有優(yōu)點(diǎn)的組件的結(jié)構(gòu)形式中，轉(zhuǎn)子同心地裝在定子中，它有一個(gè)中心流通孔和至少一個(gè)與此孔連通并處于容器內(nèi)腔的橫向孔。這種結(jié)構(gòu)形式，并加上將定子設(shè)計(jì)成套筒狀，可得到本發(fā)明的一種簡單和制造成本低廉的方案。
尤其是在組件下方使用一根澆注管時(shí)，最好將此管與閘門的固定部分相連接。按本發(fā)明，定子上設(shè)有一個(gè)橫向孔和一個(gè)與此孔連通并從容器內(nèi)引出的澆注孔，轉(zhuǎn)子只是裝在定子橫向孔所在區(qū)域中，它可在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動和/或縱向移動。
轉(zhuǎn)子和定子之間的下部最好設(shè)惰性氣體輸入裝置，這樣幾乎可以完全防止將空氣吸入熔液中。
定子上的橫向孔應(yīng)位于容器內(nèi)壁面上方，并與之相隔一定距離，使底壁上積聚的冷的和夾雜的熔液不會流出。
最好將定子軸線垂直地裝在容器底部，但尤其在盛裝鋁液的容器中，也可以裝在側(cè)壁而具有水平澆注口。
本發(fā)明組件另一種有很多優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)中，定子上為安裝轉(zhuǎn)子所設(shè)的孔中至少有一個(gè)環(huán)槽，此槽位于橫向流通孔之下，并被圓柱密封面所包圍。徑向通孔使此環(huán)槽與容器內(nèi)腔連通。在定子或轉(zhuǎn)子中的孔內(nèi)流過的熔液通常造成低壓，在轉(zhuǎn)子和定子之間的密封間隙中也是如此，這種低壓會導(dǎo)致吸入外部空氣。通過設(shè)環(huán)槽中斷了此低壓，因而在實(shí)際上防止了空氣的吸入。
下面借助于附圖所示的一些實(shí)施例說明本發(fā)明。其中

圖1閘門縱剖面示意圖，圖2圖1所示閘門改型的縱剖面圖，圖3另一種改型的縱剖面圖，圖4沿圖3Ⅳ-Ⅳ線的閘門橫剖面圖，圖5一種本發(fā)明的閘門縱剖面圖，圖6和圖7兩種按圖5閘門的定子結(jié)構(gòu)改型的縱剖面圖，圖8和圖9各表示一種本發(fā)明的定子和轉(zhuǎn)子組件其它方案的局部剖面圖。
圖1所示的閘門10裝在只畫出一部分的容器11的容器壁14的出口13中，容器11由鋼外殼12和耐火壁14組成，它可以是一個(gè)鋼水包，或是盛鋼水的中間容器。閘門10主要由埋入容器壁14中的耐火定子15、可旋轉(zhuǎn)地支承在定子中的耐火轉(zhuǎn)子16和傳動機(jī)構(gòu)24裝配而成。轉(zhuǎn)子16裝在殼體25中，它通過一個(gè)未在圖中表示的傳動連接裝置與齒輪21固定在一起，齒輪21經(jīng)小齒輪26由傳動馬達(dá)可控制地驅(qū)動。
定子15設(shè)計(jì)成套筒，它具有錐形外表面，使之方便地裝入容器壁14中。定子一直伸入到容器11的內(nèi)部，在容器內(nèi)部的這一部分定子上有兩個(gè)橫向孔17和18，它們可以是圓的，也可以是其它橫截面形狀，例如是水平方向或垂直方向的長孔。與定子15同心的轉(zhuǎn)子16有一個(gè)沿軸向的盲孔19′和與上述孔17和18連通的橫向孔19，橫向孔與容器內(nèi)壁14之間有一定的距離(約20至70毫米)。圖中所表示的位置表示閘門處于開啟狀態(tài)，它可使例如鋼水可調(diào)節(jié)地經(jīng)孔17、18和19流入結(jié)晶器。此外，轉(zhuǎn)子可以設(shè)計(jì)成一直插入結(jié)晶器熔液中的延長的潛管。
按照本發(fā)明，在定子15和可從容器底11′起驅(qū)動的轉(zhuǎn)子16之間，在處于熔液中的這一部分，有一個(gè)圍繞著孔17和18的密封圓柱面20，而在容器壁14中的這一部分，在轉(zhuǎn)子16和定子15之間設(shè)有間隙22，此間隙最好至少為零點(diǎn)幾毫米，間隙的大小應(yīng)選擇為能使此組件在膨脹系數(shù)差別很大的情況下在澆注時(shí)不會卡死，但與此同時(shí)定子的下部仍應(yīng)能給予轉(zhuǎn)子以導(dǎo)向作用。
圖2表示了另一種類似于圖1所示的耐火定子和轉(zhuǎn)子組件的改型方案，其中只設(shè)有一個(gè)橫向孔31和一個(gè)在轉(zhuǎn)子上的與此孔連通的澆注孔31′，定子32設(shè)計(jì)成帽蓋狀。在定子32和轉(zhuǎn)子33之間也還是在處于熔液中的那一部分設(shè)有一個(gè)圓柱密封面30。定子在容器壁14內(nèi)的這一部分，它的內(nèi)徑被擴(kuò)大，以形成間隙34。定子孔的下端制有一個(gè)環(huán)槽35，它與連接導(dǎo)管36相連通，并在其中送入惰性氣體，例如氬氣，以防止吸入空氣。橫向孔31向下方傾斜地導(dǎo)入澆注孔31′，但也可以垂直于澆注孔31。
圖3和圖4所示的組件仍由埋在容器壁14內(nèi)設(shè)計(jì)成套筒狀的耐火定子42和可旋轉(zhuǎn)地裝在定子中的耐火轉(zhuǎn)子43所組成。一個(gè)橫向孔41和一個(gè)在轉(zhuǎn)子43內(nèi)與此孔連通的澆注孔41′，使熔液可從容器11中放出。作為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)形式，定子42的孔中有一環(huán)槽44，徑向孔44′與之相通。徑向孔44′位于橫向孔41和容器11的內(nèi)壁面14′之間。定子42和轉(zhuǎn)子43之間的圓柱密封面40包圍著孔41和環(huán)槽44，從而防止在環(huán)槽44中的熔液外漏。在定子42和轉(zhuǎn)子43之間，仍在容器壁14中的那一部分設(shè)有間隙46，這是通過減小轉(zhuǎn)子外徑來得到的。
圖5所示的閘門有一個(gè)耐火定子和轉(zhuǎn)子組件，在容器11的出口13中，用灰漿砌入一個(gè)截角錐形定子52，設(shè)有一個(gè)沿縱向的盲孔54和一個(gè)與此盲孔連通的橫向孔55，以及在橫向孔55所在處裝有一個(gè)轉(zhuǎn)子53，轉(zhuǎn)子可在定子中轉(zhuǎn)動和/或縱向移動。一個(gè)與此轉(zhuǎn)子53連接起來傳扭的驅(qū)動軸53′，經(jīng)定子52插入，它與圖上未表示的位于容器底11下面的傳動裝置相連接。
在轉(zhuǎn)子53和定子52之間設(shè)圓柱密封面56，它大約沿著整個(gè)處于熔液中的組件的那一部分延伸。在傳動軸53′和圍繞此軸的定子52的孔之間設(shè)一定大小的間隙57，以防止傳動軸53′在此孔中卡死。轉(zhuǎn)子53可以轉(zhuǎn)動，或也可以沿縱向移動，以開啟或關(guān)閉閘門50。在定子52的流出孔54上連接著一根澆注管58，它通常一直延伸到浸入結(jié)晶器的熔液中。
在圖6所示的方案中，為了延長使用壽命，定子52中裝有一個(gè)圍繞轉(zhuǎn)子53″的高質(zhì)量耐火襯套52′，它最好裝在鑄造的耐火定子52中。與圖5所示的方案相比，在這里的流出孔55′與之不同，它橫過轉(zhuǎn)子53″和定子52之間的密封面56′，大約在轉(zhuǎn)子53″的中央從轉(zhuǎn)子端面引出。
圖7中的耐火定子52′，在其橫向孔55下部，有一個(gè)圍繞著轉(zhuǎn)子53的環(huán)槽60，它被轉(zhuǎn)子53和定子52′之間的圓柱密封面56所包圍，并通過至少一個(gè)孔61與容器內(nèi)腔連通。因此，如上面已提到過的那樣，可以避免將空氣吸入橫向孔55處的熔液中，以及避免使該處的鋼水再氧化。
圖8和圖9各表示了一種圖1所示閘門的改型。按圖8，定子15′和可在定子中轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子16′各有一個(gè)在工作狀態(tài)互相接觸其走向垂直于圓柱面20的環(huán)面75、76。這兩個(gè)環(huán)面構(gòu)成了除定子15′和轉(zhuǎn)子16′之間反正要設(shè)置的密封面20之外附加的密封裝置。因此可避免金屬熔液流入處于容器壁區(qū)域內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子之間擴(kuò)大了的空腔中。
圖9所示的定子和轉(zhuǎn)子組件15″、16″與圖8所示的區(qū)別僅在于，附加的環(huán)形密封面75′、76′有一定斜度，并最好與圓柱密封面20構(gòu)成30至60度之間的斜角，最好在轉(zhuǎn)子16″上裝上一個(gè)密封環(huán)77，密封環(huán)77用具有良好滑移性能的耐火材料制成，例如石墨。為了定心，將密封環(huán)77定位在轉(zhuǎn)子16″的定位面78上。密封環(huán)當(dāng)然也可以裝在定子15″中。定子和轉(zhuǎn)子15′、16′或15″、16″最好通過幾公斤輕微的壓力在密封環(huán)處互相壓緊。
所介紹的定子和轉(zhuǎn)子組件尤其可考慮用于盛鋼水的容器中，此時(shí)，組件裝在具有垂直澆注口的容器底中。但也可設(shè)想用于輕金屬熔液的容器中，這時(shí)應(yīng)將它裝在具有水平澆注口的側(cè)壁上。
權(quán)利要求
1.金屬熔液容器澆注口處閘門的耐火定子與轉(zhuǎn)子組件，它由一個(gè)固定在容器壁中的定子和一個(gè)可在定子中轉(zhuǎn)動和/或縱向移動以打開或關(guān)閉閘門的轉(zhuǎn)子組成，此組件伸入容器內(nèi)部，組件上至少有一個(gè)橫向孔和由此孔出發(fā)從容器中引出的澆注孔，其特征為裝在定子(15、52)內(nèi)的轉(zhuǎn)子(16、53)可從容器底(11′)起被驅(qū)動，在幾乎整個(gè)伸入容器(11)內(nèi)腔的那一部分的轉(zhuǎn)子(16、53)和定子(15、52)之間設(shè)有一個(gè)包圍橫向孔(17、18、55)的圓柱形密封面(20、56)，而處于容器壁(14)中的那一部分內(nèi)，則設(shè)有可承受定子和轉(zhuǎn)子不同熱膨脹量的間隙(22、57)，以防組件卡死。
2.按照權(quán)利要求1所述之組件，其特征為擴(kuò)大處于容器壁(14)中的那一部分定子(15、52)的孔徑使之大于處于容器內(nèi)腔的這一部分定子(15、52)的孔徑和/或減小在容器壁(14)中的那一部分轉(zhuǎn)子(16)的外徑各至少為零點(diǎn)幾毫米。
3.按照權(quán)利要求1或2所述之組件，其特征為轉(zhuǎn)子(16、33、43)同心地裝在定子(15、32、42)中，它有一個(gè)中心流通孔(19′、31′、41′)和至少一個(gè)與此孔連通并處于容器內(nèi)腔的橫向孔(19、31、41)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述之組件，其特征為定子(52)上設(shè)有一個(gè)橫向的和一個(gè)與之相連通并從容器(11)內(nèi)引出的澆注孔(55和54)，轉(zhuǎn)子(53)裝在定子(52)上橫向孔(55)所在區(qū)域的一個(gè)孔中，并可在此孔中轉(zhuǎn)動和/或縱向移動，轉(zhuǎn)子上有一個(gè)橫向通孔或一個(gè)在容器內(nèi)部拐彎的流通孔(55或55′)。
5.按照上述諸權(quán)利要求之一所述之組件，其特征為在處于容器壁中那一部分的轉(zhuǎn)子(33、53′)和定子(32、52)之間設(shè)置惰性氣體例如氬氣的輸入裝置(35、36、71、72)。
6.按照上述諸權(quán)利要求之一所述之組件，其特征為在定子(15、32、42、52)中的橫向流通孔(17、18、31、41、55)與容器內(nèi)壁面(14′，41′)之間有一個(gè)確切的距離，最好不小于20毫米。
7.按照上述諸權(quán)利要求之一所述之組件，其特征為組件最好軸線垂直地裝在容器底上。
8.按照上述諸權(quán)利要求之一所述之組件，其特征為轉(zhuǎn)子(16″)和定子(15″)在它們的圓柱密封面(20)處至少各有一個(gè)互相接觸用于密封的傾斜環(huán)面(75′、76′)。
9.按照權(quán)利要求8所述之組件，其特征為環(huán)面(75、76、75′、76′)設(shè)在轉(zhuǎn)子(16′、16″)和定子(15′、15″)之間圓柱密封面(20)的下端。
10.按照權(quán)利要求8或9所述之組件，其特征為定子(15′)或轉(zhuǎn)子(16′)的環(huán)面(75、76)大體垂直于圓柱面(20)。
11.按照權(quán)利要求8或9所述之組件，其特征為至少通過一個(gè)密封環(huán)(77)構(gòu)成一個(gè)環(huán)面(76′)，密封環(huán)尤其可用石墨或一種類似的具有良好滑移性能的材料制成。
12.按照權(quán)利要求1所述組件中的定子，其特征為它有一個(gè)圓柱形盲孔(30)或一個(gè)圓柱形通孔(20)。
13.按照權(quán)利要求12所述之定子，其特征為它的孔在處于容器壁(14)中的那一部分被擴(kuò)大或減小。
14.按照權(quán)利要求4、12或13之一所述之定子，其特征為它有一個(gè)橫向的和一個(gè)與此相連從容器(11)中引出的澆注孔(55和54)以及一個(gè)為轉(zhuǎn)子(53)所設(shè)置沿軸向延伸的通孔。
15.按照權(quán)利要求14所述之定子，其特征為定子用耐火鑄造材料制成，在裝轉(zhuǎn)子(53″)的孔中設(shè)有一個(gè)高質(zhì)量耐火襯套(52′)。
16.按照上述諸權(quán)利要求之一所述之定子，其特征為它的安裝轉(zhuǎn)子(43、53)的孔中至少設(shè)有一個(gè)環(huán)槽(44、60)，最好有多個(gè)從容器(11)內(nèi)腔出發(fā)與此環(huán)槽相通的徑向孔(44′、61)，環(huán)槽(44、60)設(shè)在橫向流通孔(41、55)下方，并被圓柱密封面(40、56)所包圍。
17.按照權(quán)利要求1所述組件中之轉(zhuǎn)子，其特征為它有一個(gè)圓柱形外表面。
18.按照權(quán)利要求17所述之轉(zhuǎn)子，其特征為它的圓柱形外表面在處于容器壁(14)中的那一部分被縮小或擴(kuò)大。
全文摘要
一種金屬熔液容器澆注口處閘門的耐火定子與轉(zhuǎn)子組件，它由一個(gè)固定在容器壁中的定子和一個(gè)裝在定子中從容器底的下側(cè)面起可轉(zhuǎn)動地打開或關(guān)閉閘門的轉(zhuǎn)子。伸入容器內(nèi)部的組件上設(shè)有橫向孔和從這些孔出發(fā)的一個(gè)從容器中引出的澆注孔。在整個(gè)伸入容器內(nèi)腔的那一部分轉(zhuǎn)子和定子之間，是一個(gè)包圍著橫向孔的圓柱密封面，而處于容器壁中的那一部分內(nèi)，設(shè)有可承受定子和轉(zhuǎn)子不同熱膨脹量的間隙。這是一種簡單、體積小和工作可靠的閘門系統(tǒng)。
文檔編號B22D11/10GK1041553SQ89107479
公開日1990年4月25日 申請日期1989年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月29日
發(fā)明者維爾納·克勒爾, 羅爾夫·瓦爾泰斯波爾 申請人:斯多平克股份公司