專利名稱：用于澆注熔融金屬的防渦旋注口系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于澆注熔融金屬的系統(tǒng)，特別涉及減少熔渣渦旋的系統(tǒng)。當(dāng)熔融金屬自采用滑動(dòng)澆口閥或塞棒作流量控制的中間包或鋼水包流出時(shí)會(huì)產(chǎn)生這種渦旋。熔渣渦旋的減少有助于產(chǎn)生較高百分比的無熔渣金屬。
熔融金屬通常自一個(gè)往往稱之為中間包或包的多底部排出的澆注容器送入一個(gè)錠模(或模子)。中間包通常由鋼水包供給熔融金屬。自中間包排出金屬的純度對(duì)于在模子內(nèi)成功地澆注純凈金屬是很重要的。特別是，澆注后的金屬應(yīng)該不含形成于熔融金屬表面的熔渣且不含有時(shí)在澆注過程中產(chǎn)生并夾雜于金屬中的氣泡。如果自鋼水包流出的熔融金屬夾雜熔渣或任何多余雜質(zhì)，澆注金屬的質(zhì)量將下降。這種下降的一個(gè)主要原因是渦旋的出現(xiàn)，這種旋渦狀渦旋是由于在澆注過程中產(chǎn)生了作用于流動(dòng)金屬的復(fù)合向心力。
如果熔渣被渦旋帶入澆注進(jìn)中間包或澆注包的熔融金屬流中，它能輕易地被夾聚在最終成品中。另外，如果澆注進(jìn)模子的熔融金屬流自容器的底部注口排出時(shí)形成螺旋，金屬流將變得空心并被擴(kuò)大，以致于其側(cè)表面更多地暴露于空氣中。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，金屬會(huì)被重新氧化，從而導(dǎo)致澆注成品質(zhì)量的顯著下降。有時(shí)可以從固化的澆注金屬中收集到重新氧化的成品，它們通常被稱作雜渣。
由于金屬熔化時(shí)熔渣形成在熔融金屬的表面，熔渣污染的危險(xiǎn)幾乎一直存在。然而只要熔渣停留在上表面，就不會(huì)對(duì)成功地澆注構(gòu)成麻煩。可惜通常情況下，當(dāng)澆注一爐鋼水時(shí)，熔渣被渦旋帶入自鋼水包到中間包的熔融金屬流中并會(huì)進(jìn)入到模子中。這種在中間包中出現(xiàn)熔渣的情況甚至是危險(xiǎn)通常會(huì)中止?jié)沧⑦^程。在這種情況下，2％至4％的金屬將留在鋼水包內(nèi)，這些金屬將被當(dāng)做重新熔化而回收的廢料。這些金屬的重新熔化導(dǎo)致了附加的、不希望的成本。因此我們希望減少自鋼水包到中間包的熔渣渦旋，特別是減少重新熔化大量金屬的要求，以便降低成本。
連續(xù)澆注和經(jīng)(模)澆注均表現(xiàn)出渦旋的缺陷。在連續(xù)澆注中，熔融金屬自注口的孔連續(xù)流出至模子中以形成連續(xù)的形狀，諸如鋼坯、鋼板、鋼錠或鋼條。在非連續(xù)澆注中，當(dāng)一個(gè)錠模被充滿后停止熔融金屬的流出，然后當(dāng)新錠模就位后重新開始澆注。
對(duì)于連續(xù)澆注，已知可以通過在注口的孔內(nèi)安排溝槽(限流注口)來減少不必要的渦旋和螺旋，該注口位于中間我的底部，向模子投送熔融金屬。防渦旋裝置也可與向中間包或錠模供料的鋼水包一起用于流出或集流注口。集流注口內(nèi)的防渦旋裝置有助于防止離開注口的金屬流的螺旋狀，但對(duì)鋼水包內(nèi)渦旋的防止卻幾乎不起作用。因此有必要在集流注口的上游安裝附加的防渦旋裝置以進(jìn)一步減小由鋼水包內(nèi)渦旋所產(chǎn)生的缺陷。
對(duì)于錠模澆注，已知可采用具有中心孔的注口，中心孔內(nèi)排列著溝槽以提高自注口流出的金屬流的質(zhì)量從而消除前述的渦旋及螺旋影響。注口的流量和速率由限流裝置，如塞棒或滑動(dòng)澆口來控制。
內(nèi)部溝槽也可以與具有圓形、三解形或正方形中心孔的注口一起應(yīng)用。通常，一爐鋼水澆注完后，注口用氧氣情況使它除去任何多余殘?jiān)?。可惜澆注和清洗?huì)導(dǎo)致溝槽的損耗并使得涉及注口的溝槽操作壽命只能達(dá)到三至四爐鋼水。通常，無溝槽裝置的注口在必須更換前能處理八至十二爐鋼水。尤其是與澆注八至十二爐鋼水后才要求替換的無溝槽注口相比，在每三至四爐鋼水后從限流裝置上卸去有內(nèi)溝槽的注口是不切實(shí)際且很費(fèi)時(shí)的。因此需要提供在限流裝置內(nèi)易于替換的帶溝槽注口，同時(shí)它仍能減少不必要的渦旋。
現(xiàn)有澆注操作中已采用的澆注設(shè)備易受渦旋及螺旋的不良影響。為排除不必要的渦旋和螺旋而替換現(xiàn)有設(shè)備將耗費(fèi)大量的開支及時(shí)間。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供能易于安裝在現(xiàn)有澆注設(shè)備內(nèi)的裝置以減少不利的渦旋和螺旋，從而方便有利地生產(chǎn)出高質(zhì)量的澆注金屬。
本發(fā)明的另一目的是為位于中間包上游部位且?guī)в邢蛑虚g包投料的溝槽注口的連續(xù)澆注設(shè)備提供一澆注包，以便進(jìn)一步防止會(huì)在熔融金屬內(nèi)加入雜質(zhì)或氣泡或使?jié)沧⒑蠼饘僦匦卵趸臏u旋及螺旋。它們都會(huì)導(dǎo)致澆注最終成品的質(zhì)量下降。
本發(fā)明的又一目的是提供一個(gè)適用于中間包的防渦旋裝置，以便能防止會(huì)在熔融金屬內(nèi)加入雜質(zhì)或氣泡或使?jié)沧⒑蠼饘僦匦卵趸臏u旋及螺旋。
本發(fā)明的再一目的是提供一個(gè)具有溝槽部位的注口裝置。該裝置不僅減少了渦旋和螺旋的情況而且使得溝槽部位能方便地替換。
對(duì)于那些精通本領(lǐng)域者，本發(fā)明的其余目的和優(yōu)點(diǎn)將通過參照下文中所附的插圖及說明而變得顯而易見。
總的說來，本發(fā)明的目的是用于金屬澆注爐的防渦旋裝置。該裝置帶有具有中心孔的排出孔，中心孔作為熔融金屬的出口。防渦旋裝置包括至少一個(gè)橫貫中心孔的葉片以限制流過其中的熔融金屬。防渦旋裝置位于中心孔的入口部位。
另一方面，本發(fā)明的目的是提供一種滑動(dòng)澆口閥與防渦旋裝置的組合結(jié)構(gòu)?；瑒?dòng)澆口閥具有一個(gè)入口。一個(gè)出口、一個(gè)孔和一個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。該孔自入口延伸至出口并限定了一個(gè)熔融金屬流的流經(jīng)通道，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)用于選擇性地關(guān)閉孔的至少一部分。防渦旋裝置位于孔內(nèi)靠近入口處且包括至少一個(gè)橫貫孔的葉片以限制流過其中的熔融金屬。
另外，本發(fā)明的目的還在于為金屬澆注爐提供一種帶有與防渦旋裝置配合的溝槽的塞棒。該金屬澆注爐包括至少一個(gè)孔的出口、孔作為熔融金屬的流徑通道。塞棒具有能選擇性地關(guān)閉出口孔的形狀。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，本發(fā)明的目的是提供一種熔融金屬澆注系統(tǒng)，它包括(1)具有第一預(yù)定尺寸的第一熔融金屬澆注包；(2)具有第二預(yù)定尺寸的第二熔融金屬澆注包，其尺寸小于第一預(yù)定尺寸且相應(yīng)于第一熔融金屬澆注包放置，以容納自其中流出的熔融金屬；(3)用于控制熔融金屬流出且位于第一熔融金屬澆注包底部的第一裝置；(4)位于上述第一裝置入口部位且用于控制熔融金屬出流的防渦旋裝置，該裝置與上述澆注包中的熔融金屬直接接觸，所述防渦旋裝置具有一中心孔和至少一個(gè)葉片用于當(dāng)熔融金屬流入該中心孔時(shí)對(duì)其加以限制以減少渦旋；及(5)用于控制熔融金屬流出且位于第二熔融金屬澆注包底部的第二裝置，所述第二裝置控制熔融金屬流出至鑄模。
為說明本發(fā)明，圖中表示出目前最佳的一種形式；盡管如此，本發(fā)明并不局限于所示的明確的配置及手段。


圖1說明本發(fā)明熔融金屬澆注系統(tǒng)主要部件的相互關(guān)系。
圖2是本發(fā)明限流注口裝置的說明。
圖3，4和4a說明一個(gè)能減少自限流裝置流出的熔融金屬的渦旋的插件的實(shí)施例。
圖5，6，7，7a，8，9和10說明該插件可選擇的實(shí)旋例，它們能減少自限流裝置流出的金屬的渦旋。
圖11是一個(gè)改進(jìn)的塞棒，在靠近塞棒的底部有一些溝槽。
圖12說明一個(gè)抑制渦旋插件，它包括與塞棒配合使用的溝槽以減少自限流裝置流出的熔融金屬的渦旋。
圖13說明一個(gè)改進(jìn)的輔助入口罩，適于與塞棒配合以便可選擇地關(guān)閉至少一個(gè)部分出口孔。
參看圖，同樣的數(shù)字表示同樣的部件，圖1表示一用于連續(xù)澆注的系統(tǒng)10而圖2表示一個(gè)限流裝置12。系統(tǒng)10和限流裝置12均與熔融金屬的連續(xù)澆注有關(guān)，系統(tǒng)10和限流裝置12能減少渦旋及螺旋。它們通常在向模子及中間包內(nèi)澆注熔融金屬時(shí)發(fā)生，且有時(shí)會(huì)導(dǎo)致熔渣夾雜入澆注的金屬中或是在澆注金屬中產(chǎn)生氣泡或空洞。由于這里所描述的防渦旋插件在中間包和鋼水包中是等效的，為清楚起見下面的描述將主要針對(duì)在鋼水中的安裝。在中間包和鋼水包內(nèi)使用防渦旋插件的方法是一致的。
系統(tǒng)10主要用于控制自每個(gè)限流裝置12流出的熔融金屬14以提供一個(gè)非湍流的、層流型金屬流12A。系統(tǒng)10包括具有澆注鋼水包16形狀的第一熔融金屬澆注包和具有中間包18形狀的第二熔融金屬澆注包，二者均裝有熔融金屬14。通常，熔融金屬14的上表面有一層熔渣20。第一和第二澆注包16和18均包括一個(gè)最好由耐高溫鋼制成的外殼22和一個(gè)最好由耐熔材料制成的襯里24。包16和18具有預(yù)定的尺寸，包16的體積比包18要大得多。
在熔融金屬澆注系統(tǒng)中，大包16通常被稱作鋼水包而小包18通常被稱作中間包，正如上面所提到的。(名詞鋼水包與第一熔融金屬澆注包，中間包與第二熔融金屬澆注包在此是可互換使用的。)中間包18位于鋼水包16的下游處并容納自鋼水包16流出的熔融金屬。鋼水包16和中間包18所提供熔融金屬14用于澆注鋼坯、鋼錠、鋼板或鋼條26。
自任一熔融金屬澆注包16或18澆注的熔融金屬14的流量(Q)是下列因素的函數(shù)相應(yīng)包內(nèi)熔融金屬的高度(“鋼水靜壓頭”)，使熔融金屬流出的注口孔的大小，流量控制機(jī)構(gòu)諸如滑動(dòng)澆口閥12或塞棒28的操作。另外，由于流量是注口孔大小的函數(shù)，流出量通過滑動(dòng)澆口閥或塞棒會(huì)變得不可控，而通過限流注口30變得可控。應(yīng)該提到塞棒28通常僅用于中間包18，而不用于鋼水包16。
中間包18位于被澆注模子的正上方，它可以包含一組注口，每個(gè)均位于中間包18的底部，且向相應(yīng)的模子提供熔融金屬，從而可以澆注一系列形狀諸如鋼坯、鋼錠、鋼塊或鋼條。塞棒機(jī)構(gòu)28可被用于控制中間包18流出的熔融金屬流量，該機(jī)構(gòu)在技術(shù)上已是眾所周知的。
如圖1中進(jìn)一步所示，第二熔融金屬澆注包18位于模子26的正上方。自第二燒注包18流出的熔融金屬被導(dǎo)入模子26的輔助入口罩或輔助入注口32。這使得熔融金屬流依靠重力被導(dǎo)入模子26。模子26的澆注由諸如一塞棒機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)澆口閥或一限流注口以熟知的方式所提供的流出量控制來共同完成。
限流裝置將參照?qǐng)D2做進(jìn)一步描述。限流裝置12控制自包16的熔融金屬流出量。限流裝置12包括一個(gè)插件36和進(jìn)狀塊52。井狀塊52包括兩個(gè)注口部件，上井狀注口42和下井狀注口44。限流裝置12還包括一個(gè)由固定板的定位板50(也即基板或安裝板)所緊固的固定板48，和一個(gè)動(dòng)板56及集流注口46。插件36，注口部件42、44、46和固定板48均由耐熔材料構(gòu)成。插件36確定了至少一個(gè)孔36A。注口部件42、44、46和固定板48分別有中心孔42A、44A、46A和48A。插件36、上井狀注口42和下井狀注口44至少部分位于包16底壁的底部耐熔襯里24內(nèi)，包16由含耐熔材料的套狀塊或井狀塊52所支承?？拷疇顗K52的是一個(gè)調(diào)整板54。
固定板48位于下井狀注口44和集流注口46之間。一個(gè)可動(dòng)的滑動(dòng)板56支承并固定著集流注口46的頂部?；瑒?dòng)板56與固定板48配合形成一典型的滑動(dòng)澆口控制裝置。滑動(dòng)澆口控制裝置還包括一個(gè)依靠安裝板60安裝在其相關(guān)包16上的滑動(dòng)澆口機(jī)構(gòu)58。
滑動(dòng)澆口機(jī)構(gòu)58有一個(gè)托架62，它包括一個(gè)彈簧機(jī)構(gòu)64以保證滑動(dòng)板56與固定板48緊密接觸。托架62由附在臂66上的外部機(jī)構(gòu)(未示出)來橫向移動(dòng)。托架62被移動(dòng)如圖2所示的一段距離68。與距離68有關(guān)的移動(dòng)的極限，在圖2中被標(biāo)記為“關(guān)閉”或“打開”位置，這對(duì)于精通本行技術(shù)者是熟知的。通常當(dāng)澆口位于“打開”位置時(shí)，不利用本發(fā)明或無任何插件，熔融金屬自限流裝置12流出時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦旋和螺旋。
另一種限流裝置包括一個(gè)塞棒裝置28，一個(gè)插件36和一個(gè)改進(jìn)的輔助入口罩32。如圖11所示，塞棒28還包括上部28A和底部或端部28B。底部28B還包括沿其四周排列的溝槽或葉片92。插件36確定了至少一個(gè)孔36A。改進(jìn)的塞棒28由精通本行技術(shù)者熟知的普通材料構(gòu)成。塞棒28必須能工作在熔融金屬環(huán)境中而不會(huì)損壞它的結(jié)構(gòu)完整性。塞棒與一個(gè)動(dòng)力源相連接，它能垂直抬起塞棒從而允許熔融金屬流過孔36A而進(jìn)入輔助入口罩32。
不具有本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的限流裝置可以通過在圖2中從限流裝置上拆去插件36并將留出的空間當(dāng)作井狀塊52的入口有具體概念。拆去插件部分36后，限流裝置將易受渦旋和螺旋缺陷的影響。可以采用集流注口46來減少螺旋，它包括排列在其中心孔內(nèi)的溝槽，諸如位于中心孔四周的半圓形的六邊對(duì)稱排列。這樣的方案作為減少流體螺旋的方法而采用是成功的。但對(duì)渦旋則不然。也曾經(jīng)在上部和下部井狀注口中嘗試過溝槽，但無實(shí)效。可惜，如在“背景”一部分所述，井狀注口或內(nèi)部注口內(nèi)的溝槽的預(yù)計(jì)壽命受到某種程度限制且替換它們較為昂貴。更為重要的是，替換它們較為困難因?yàn)樗鼈兪紫缺仨殢木疇顗K52的封閉中拆出。本發(fā)明將插件36簡(jiǎn)單地放入井狀塊52的入口處并采用常有不包括任何溝槽的中心孔的標(biāo)準(zhǔn)集流注口(諸如圖2的注口46)來消除這些困難。當(dāng)插件36(具有與先有技術(shù)的帶溝槽集流注口相同的預(yù)計(jì)壽命)需要替換時(shí)，舊插件36只要從井狀塊52的入口處提起而替換件放入同一入口的原位置。不同于先有技術(shù)的裝置，插件36使限流注口裝置僅有很小的延誤便恢復(fù)到操作就緒狀態(tài)。
插件36將參照?qǐng)D3、4、4a、7和7a做進(jìn)一步描述。圖3中所示插件36是與一個(gè)包括帶有基底B2和上邊緣84的外壁的支架相組合成的。圖4和7中的插件36可簡(jiǎn)單地放入井狀塊52的入口處且與井狀塊52水平面之上的熔融金屬直接接觸。圖4和7中的插件36包括貫穿插件36的中心孔36A?？?6A表示為圓的，但也可以是方的、三角形或其他任何剖面形狀。插件36具有一個(gè)或多個(gè)葉片或溝槽92，它們延伸至孔36A內(nèi)并在熔融金屬流到達(dá)中心孔36A前對(duì)其進(jìn)行限制。溝槽對(duì)熔融金屬流的限制打斷了渦流運(yùn)動(dòng)并減少了渦旋。如圖插件36與支架組合，隨著其外壁自基底82延伸至上邊緣84。插件36最好呈向外的錐形。插件36的內(nèi)壁有一個(gè)向下彎曲的傾斜部分86，它從靠近插件36的上邊緣84的位置88處開始，進(jìn)入中心孔36A向下呈錐形。插件36還包括一個(gè)平的表面90使得插件36與井狀塊52保持齊平。然而如果需要，葉片92的頂部可以高于邊緣84的頂部。插件36還包括一個(gè)垂直貫穿插件36第一部分的溝槽92。
如圖4a所示，插件36可以不帶支架。無支架插件36包括一個(gè)下部94能與井狀塊52的內(nèi)壁嚙合。插件36的下部94自下邊緣96到中部98最好呈向外斜的錐形。插件36的中部98與井狀塊52齊平。圖4a中所示的插件36最好帶有二至四個(gè)葉片92。可采用多于四個(gè)葉片92，但每個(gè)附加葉片對(duì)消除螺旋或渦旋的改善作用很小。
如圖4所示，溝槽92在熔融金屬流進(jìn)入孔36A前打亂螺旋的方法。溝槽92充當(dāng)防渦旋裝置以減少或有效消除熔融金屬的渦旋即渦流或圓周運(yùn)動(dòng)，它們將產(chǎn)生一種力將位于熔融金屬表面的熔渣帶入或夾雜入金屬流中。
溝槽92防止湍流的發(fā)生并形成一種非湍流、層流型熔融金屬流。本發(fā)明形成的層流(如圖1中12A所示)導(dǎo)致渦旋和螺旋的顯著減少，伴隨著不帶有溝槽裝置的先前技術(shù)的注口發(fā)生的這種渦旋和螺旋會(huì)將不希望的熔渣、或其他多余雜質(zhì)帶入模子或中間包，從而使最終的澆注成品產(chǎn)生缺陷。
應(yīng)該理解本發(fā)明的防渦裝置與鋼水包16內(nèi)的熔融金屬14直接接觸，且位于限流裝置的入口。而以前的防渦旋裝置位于限流裝置的集流注口部位，或是出口，或是上部及下部井狀注口的入口處。
另一種限流裝置可以采用圖11所示的改進(jìn)的塞棒28來進(jìn)一步減少出自中間包的渦旋。改進(jìn)的塞棒28包括靠近塞棒28端部或底部的葉片92。改進(jìn)的塞棒28可以包括沿塞棒28的底部28B周邊等間距分布的二、四或更多個(gè)葉片。最佳的配置提供了沿塞棒28的底部28B周邊等間距分布的四個(gè)葉片。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一個(gè)與渦旋抑制插件17相配合的塞棒28。渦旋抑制插件17的特點(diǎn)在于具有一個(gè)或多個(gè)葉片19A，它們向孔36A延伸并在金屬流到達(dá)孔36A前對(duì)其進(jìn)行限制。葉片19A對(duì)熔融金屬流的相互作用打斷了渦流作用從而減少了渦旋。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一個(gè)與改進(jìn)的輔助入口罩32相配合的塞棒28。改進(jìn)的輔助入口罩32如圖13所示。輔助入口罩32被改進(jìn)以便能安裝與熔融金屬接觸的葉片92。為使熔融金屬自中間包流入模子，塞棒28必須自它與輔助入口罩32的支座嚙合處垂直抬起。
傳統(tǒng)上，本領(lǐng)域的專家認(rèn)為無葉片92的塞棒28能抑制金屬澆注爐中的渦旋作用。然而發(fā)現(xiàn)大量的表面物質(zhì)(空氣)仍被渦旋入采用傳統(tǒng)塞棒系統(tǒng)的流出注口。在靠近塞棒28端部或底部增加葉片92，如圖11所示，采用改進(jìn)的塞棒28的熔融金屬澆注包中100％的剩余渦旋將被消除。在中間包底部17增加圍繞塞棒的底座和/或在輔助入口罩32頂部增設(shè)呈現(xiàn)為一新構(gòu)件形式的葉片92能夠消除任何渦旋。
盡管采用插件形狀的裝置被描述為充當(dāng)本發(fā)明的防渦旋裝置，能夠理解具有不同于所述溝槽形狀的其他裝置也可作為本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例，例如，可以采用三角形、矩形、波紋狀或其他形狀的部件只要能阻斷熔融金屬流的一部分并起防渦旋作用。本發(fā)明的其余實(shí)施例保證熔融金屬流出至模子的層流并可參照?qǐng)D5-10做進(jìn)一步的描述。
圖6和7表示一個(gè)與支架配合的改進(jìn)的插件36。插件36包括一對(duì)互成直角排列且具有呈半圓形上部的葉片92。葉片92上部的半圓形外形保證葉片92與熔融金屬之間比圖3和4中所示形狀有更多的相互作用。改進(jìn)的插件36還包括一個(gè)出口80(未畫出)，其外壁自基底82延伸至上邊緣84。改進(jìn)的插件36的內(nèi)壁有一個(gè)向下傾斜部分86(在圖7中看不見但在圖4的類似結(jié)構(gòu)中可見)，它開始于靠近上邊緣84的位置88。圖7a表示無支架的改進(jìn)的插件36。無支架的改進(jìn)的插件36可以帶具有上部半圓形狀的二、四或更多個(gè)葉片。
改進(jìn)的插件36還具有平的表面90使得它能齊平的抵靠在井狀塊52上。對(duì)圖7a中所示的插件36，中部98齊平地放在井狀塊52上。盡管圖6和7中所示的葉片92伸出外緣84之外，改進(jìn)的插件36可如圖8所示進(jìn)一步修改，即一個(gè)或多個(gè)葉片，在外緣處終結(jié)，這樣仍能令人滿意地減少渦旋。同樣，圖3和4中所示的插件36可以按類似的方法修改，如圖9所示。
另一個(gè)實(shí)施例如圖10所示。圖10中的插件36是包括一個(gè)帶有一組伸入中心孔36A的葉片92和一個(gè)橫貫中心孔36A以截?cái)嗔鲝狡渲械囊徊糠秩廴诮饘俚膰樒?2的組合注口插件。葉片92具有可以是矩形、三角形、波浪形或半圓形的上部，只要能阻斷熔融金屬流的一部分并起防渦旋作用即可。
如上所述，圖1表示一個(gè)類似于先有技術(shù)的熔融金屬澆注設(shè)備的系統(tǒng)10。然而，不同于先有技術(shù)的熔融金屬澆注系統(tǒng)，系統(tǒng)10在熔融金屬自鋼水包16流出的路徑上有一個(gè)帶溝槽的注口。在鋼水包16內(nèi)旋置帶溝槽注口減少了否則會(huì)被當(dāng)作廢渣的金屬量，從而也減少了涉及再處理廢金屬的附加的成本。
特別是，一個(gè)典型的澆注過程，無論是用于在鋼水包16和中間包18內(nèi)都有溝槽注口或是用于僅在中間包18內(nèi)有溝槽注口的結(jié)構(gòu)。將包含250至400噸鋼水。通常，用一個(gè)僅在中間包18內(nèi)有溝槽注口的系統(tǒng)澆注250至400噸鋼水，出現(xiàn)在鋼水包16的熔融金屬14表面的熔渣20將被渦旋入自鋼水包16流出至中間包18的熔融金屬中。當(dāng)出現(xiàn)此情況時(shí)，自鋼水包16流出的熔融金屬被中止。通常，2至4％的熔融金屬，即10,000至32,000磅將殘留在鋼包16內(nèi)。這些金屬被清除并重新熔化。重熔化廢金屬費(fèi)用為$100.00/噸，相應(yīng)地回收和加熱10,000到32,000磅金屬的重新熔化費(fèi)用為$500.00到$1,600.00。本發(fā)明通過提供用于減少存在于鋼水包16內(nèi)的渦旋狀態(tài)的裝置，將廢金屬量從100,000到32,000磅減少至大約1,000磅。
廢金屬?gòu)拿繝t10,000磅減至1,000磅產(chǎn)生每爐約$450的節(jié)約額。它是對(duì)應(yīng)于重加熱所需9,000(10,000-1,000)磅的多余費(fèi)用而言的。當(dāng)有31,000(32,000-1,000)磅廢金屬不必重加熱時(shí)，這個(gè)節(jié)約值增加至每爐$1,550,00。
現(xiàn)在應(yīng)該理解，實(shí)施本發(fā)明在熔融金屬澆注設(shè)備的鋼水包內(nèi)提供溝槽注口產(chǎn)生了顯著的成本效益，同時(shí)也產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)上無缺陷的澆注成品。
另外，本發(fā)明還為困擾金屬澆注操作的問題提供了一個(gè)解決辦法。這個(gè)辦法便于實(shí)施且其效益是十分顯著的。
還有，應(yīng)該理解本發(fā)明提供了一單個(gè)部件。更確切地是一個(gè)插件。它能方便地安裝到現(xiàn)有的限流裝置內(nèi)，從而簡(jiǎn)便地改造現(xiàn)有鋼水包以提供一個(gè)具有本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的熔融金屬澆注系統(tǒng)。
盡管前述熔融金屬澆注系統(tǒng)在鋼水包16和中間包18內(nèi)均包括溝槽注口。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)1 0只需在鋼水包16內(nèi)設(shè)置有溝槽注口結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的好處。另外，對(duì)這些裝置，中間包18僅需用一注口來控制或?qū)б廴诮饘俚牧鞒觯恍枰T如圖2的滑動(dòng)澆口裝置58的開—關(guān)控制裝置。
另外，盡管圖2的限流裝置12被描述為包括插件36和注口部分42、44、46和48，應(yīng)該理解到注口部分42和44可以結(jié)合成一個(gè)注口部分。
本發(fā)明最適于連續(xù)澆注金屬成品諸如鋼坯、鋼錠、鋼板和鋼條。它在鑄錠的底注或頂注中也十分有效。本發(fā)明還可用于其他金屬澆注操作。
本發(fā)明在不背離其基本精神實(shí)質(zhì)的宗旨下可以具有其他具體形態(tài)，相應(yīng)地，應(yīng)該依照說明本發(fā)明范圍的所附的權(quán)利要求書，而不是上述的詳細(xì)說明。
權(quán)利要求
1 一用于有一排出注口的金屬澆注容器的防渦旋裝置，排出注口內(nèi)有一供熔融金屬流過的中心開孔(或中心孔)，該防渦旋裝置包含至少一個(gè)橫貫中心孔延伸的葉片以與流經(jīng)的熔融金屬相互作用，所述防渦旋裝置位于中心孔的入口區(qū)域。
2.一滑動(dòng)澆口閥和一防渦旋裝置的組合，滑動(dòng)澆口閥有一進(jìn)口、一出口和一在進(jìn)口與出口之間延伸并限定出一供熔融金屬經(jīng)此流過的通道的開孔以及一用來有選擇地關(guān)閉至少部分開孔的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，防渦旋裝置位于開孔內(nèi)鄰近進(jìn)口處，它包含至少一個(gè)橫貫開孔的葉片以與流經(jīng)的熔融金屬相互作用。
3.按權(quán)利要求2的組合，其特征在于防渦旋裝置包含一可與滑動(dòng)澆口閥分開的插件。
4.一熔融金屬澆注系統(tǒng)包括有(a)一具有第一預(yù)定尺寸的第一熔融金屬保溫澆注包(以下簡(jiǎn)稱第一熔融金屬澆注包)；(b)一具有第二預(yù)定尺寸的第二熔融金屬保溫澆注包(以下簡(jiǎn)稱第二熔融金屬澆注包)；其尺寸小于上述第一預(yù)定尺寸且相應(yīng)于第一熔融金屬澆注包放置，以容納自上述第一熔融金屬澆注包中流出的熔融金屬；(c)一用于控制熔融金屬流出且位于第一熔融金屬澆注包底部的第一裝置；(d)位于上述第一裝置入口部位且用于挖制熔融金屬出流的防渦旋裝置，該防渦旋裝置與上述澆注包中的熔融金屬直接接觸，它具有一中心孔和至少一個(gè)用于當(dāng)熔融金屬流入中心孔時(shí)對(duì)其產(chǎn)生限制作用以減少渦旋的葉片；(e)一用于控制熔融金屬的出流且位于上述第二熔融金屬澆注包底部區(qū)的第二裝置，所述第二裝置控制熔融金屬流出至鑄模的流動(dòng)。
5.一按權(quán)利要求4的熔融金屬澆注(鑄)系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)控制熔融金屬流出的上述第一和第二裝置還包含一有工作連接的滑動(dòng)澆口閥，它確定了相應(yīng)的第一和第二熔融金屬澆注包中流出的熔融金屬的流量。
6.一用來控制從一澆注包中流出的熔融金屬的限流裝置，它包括有(a)具有一位于上述限流裝置的進(jìn)口處工作并直接與上述澆注包內(nèi)的熔融金屬相接觸的插件的第一區(qū)，上述插件包含一入口段和一出口段和有一中心孔及至少一個(gè)橫貫中心孔也以與流入中心孔的熔融金屬相互作用而減少渦旋的葉片；(b)一位于與上述插件的上述出口段對(duì)齊位置的第二區(qū)，它有一第二中心孔，其尺寸與上述第一中心孔成互補(bǔ)。
7.一按權(quán)利要求6的限流裝置，其特征在于上述第二區(qū)還包含一與第二區(qū)工作連接的滑動(dòng)澆口裝置，它控制從上述限流裝置流出的熔融金屬的流量。
8.一按權(quán)利要求7的限流裝置，其特征在于上述第二區(qū)包括有(i)一相對(duì)于上述第一區(qū)安置的固定注口；(ii)一具有帶孔的注口部分的固定板，該孔的尺寸與上述第一中心孔的尺寸成互補(bǔ)并相互對(duì)齊；(iii)一具有帶孔的注口部分的活動(dòng)板，該孔的尺寸與上述第一中心孔的尺寸成互補(bǔ)并相互對(duì)齊；(iv)連接于上述活動(dòng)板的活動(dòng)裝置，該活動(dòng)裝置響應(yīng)于一外部源而可使上述活動(dòng)板的上述注口與上述第一中心孔進(jìn)入對(duì)齊位置和脫離對(duì)齊位置。
9.一熔融金屬澆注系統(tǒng)包括有(a)一具有第一預(yù)定尺寸的第一熔融金屬澆注包；(b)一具有第二預(yù)定尺寸的第二熔融金屬澆注包，其尺寸小于上述第一預(yù)定尺寸且相應(yīng)于第一熔融金屬包放置，以容納自上述第一熔融金屬澆注包中流出的熔融金屬；(c)一用于控制熔融金屬流出且位于第一熔融金屬澆注包底部的第一裝置；(d)一用于控制熔融金屬流出且位于上述第二熔融金屬澆注包底部區(qū)的第二裝置，所述第二裝置控制熔融金屬流出至鑄模的流動(dòng)。(e)位于上述第二裝置入口部位且用于控制熔融金屬流出的防渦旋裝置，該防渦旋裝置與上述第二澆注包中的熔融金屬直接接觸，它具有一中心孔和至少一個(gè)用于當(dāng)熔融金屬流入中心孔時(shí)對(duì)其產(chǎn)生限制作用以減少渦旋的葉片。
10.一用于有一排出注口的金屬澆注容器的防渦旋裝置，排出注口內(nèi)有一供熔融金屬流過的中心開孔，該防渦旋裝置包含一支架和至少一個(gè)橫貫中心開孔延伸的葉片以與流經(jīng)的熔融金屬相互作用，所述防渦旋裝置位于中心孔的入口區(qū)域。
11.一用于有一出口的中間包的防渦旋裝置，出口內(nèi)有一供熔融金屬流過的中心孔，所述渦旋裝置包含至少一個(gè)橫貫中心孔延伸的葉片以與流經(jīng)的熔融金屬相互作用，所述防渦旋裝置位于中心孔的入口區(qū)域。
12.一按權(quán)利要求11所提出的防渦旋裝置，其特征在于中心孔由一外周面所限定且至少有一葉片延伸超出中心孔的外周面。
13.一按權(quán)利要求12所提出的防渦旋裝置，其特征在于至少有一葉片具有一半圓形上部。
14.一按權(quán)利要求12所提出的防渦旋裝置，其特征在于一付葉片橫貫中心孔延伸以與流經(jīng)的熔融金屬相互作用。
15.一按權(quán)利要求14所提出的防渦旋裝置，其特征在于葉片具有半圓形的上部。
16.一熔融金屬澆注系統(tǒng)包括有(f)一具有第一預(yù)定尺寸的熔融金屬澆注包；(g)一具有第二預(yù)定尺寸的第二熔融金屬澆注包，其尺寸小于上述第一預(yù)定尺寸且相應(yīng)于第一熔融金屬澆注包放置，以容納自上述第一熔融金屬澆注包中流出的熔融金屬；(h)一用于控制熔融金屬流出且位于第一熔融金屬澆注包底部的第一裝置；(i)一用于控制熔融金屬流出且位于上述第二熔融金屬澆注包底部區(qū)的第二裝置，所述第二裝置控制熔融金屬流出至鑄模的流動(dòng)；和(j)位于上述第一裝置入口部位和上述第二裝置入口部位分別用于控制熔融金屬出流的防渦旋裝置，這些防渦旋裝置分別與上述第一和第二澆注包口的熔融金屬直接接觸，所述防渦旋裝置都具有一中心孔和至少一個(gè)于當(dāng)熔融金屬流入中心孔時(shí)對(duì)其產(chǎn)生限制作用以減少渦旋的葉片。
17.一金屬澆注容器、一塞棒裝置和一防渦旋裝置的組合，具有一澆注口的金屬澆注容器包含一入口部、一出口部、一在入口部分與出口部之間延伸以限定出一供熔融金屬流經(jīng)通道的開孔和一用以有選擇地控制流過開口的熔融金屬流的塞棒裝置，防渦旋裝置位于開孔內(nèi)鄰近入口部位并包含至少一個(gè)延伸進(jìn)入開孔以與流經(jīng)的熔融金屬相互作用的葉片。
18.一金屬澆注容器和一塞棒裝置的組合，具有一澆注口的金屬澆注器包含一入口部、一出口部、一在入口部與出口部之間延伸以限定出一供熔融金屬流經(jīng)通道的開孔和一用以有選擇地控制流過開孔的熔融金屬流的塞棒裝置，該塞棒上至少有一個(gè)葉片，它用來與流入入口部的熔融金屬相互作用以抑制澆注時(shí)所產(chǎn)生的熔融金屬渦旋。
19.一金屬澆注容器和一塞棒裝置的組合，具有一澆注口的金屬澆注容器包含一入口部、一出口部、一在入口部與出口部之間延伸以限定出一供熔融金屬流經(jīng)通道的開孔和一用以有選擇地挖制流過開孔的熔融金屬流的塞棒裝置，該塞棒裝置與流入入口部的熔融金屬相互作用以抑制澆注時(shí)產(chǎn)生的熔融金屬渦旋，入口部至少有一個(gè)葉片，它用以減少所流經(jīng)的熔融金屬的渦旋。
20.一金屬澆注容器、一塞棒裝置和一防渦旋裝置的組合，具有一澆注口的金屬澆注容器包含一入口部、一出口部、一在入口部與出口部之間延伸以限定出一供熔融金屬流經(jīng)通道的開孔和一用以有選擇地控制流過開孔的熔融金屬流的塞棒裝置。防渦流裝置位于開孔內(nèi)鄰近入口部，它具有至少一個(gè)延伸進(jìn)入開孔內(nèi)用來與流經(jīng)的熔融金屬相互作用的葉片，在入口部至少有一個(gè)葉片，它用來減少流經(jīng)的熔融金屬的渦旋。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一熔融金屬澆注系統(tǒng)和一限流裝置，該系統(tǒng)包括第一熔融金屬澆注包；用以承納第一澆注包流出熔融金屬的第二熔融金屬澆注包；位于第一澆注包底部、控制熔融金屬流出的第一裝置；一位于第一位置入口控制熔融金屬流出的防渦旋插件，它至少有一孔和一葉片，該葉片當(dāng)熔融金屬流入第一裝置入口時(shí)對(duì)其進(jìn)行限制以減少渦旋；和位于第二澆注部底部用于控制熔融金屬流出的第二裝置。本發(fā)明能抑制澆注時(shí)產(chǎn)生的渦旋使鑄件質(zhì)量提高。
文檔編號(hào)B22D11/117GK1136787SQ94194408
公開日1996年11月27日 申請(qǐng)日期1994年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月6日
發(fā)明者米歇爾·哈拉斯姆 申請(qǐng)人:羅寧·麥金公司