專利名稱：澆注液態(tài)金屬的管、管與金屬框架的組件以及金屬框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液態(tài)金屬的連續(xù)澆鑄的技術(shù)領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及用于澆注來自冶金容器的液態(tài)金屬的管。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了一種用于澆鑄液態(tài)金屬(特別是液態(tài)鋼)的設(shè)備，在該設(shè)備中金屬從第一冶金容器被轉(zhuǎn)移到第二容器。例如，將金屬從澆包轉(zhuǎn)移到中間包，或者甚至將金屬從中間包轉(zhuǎn)移到鑄模。為了在兩個容器之間轉(zhuǎn)移液體，通常使用管，諸如澆注管等，將該管保持壓靠第一容器，例如壓靠在位于該容器底部的流量控制閥上。通常，當(dāng)將澆鑄管抵靠容器時，則暫停澆注。然而，當(dāng)例如為了防止金屬由于澆注停止而硬化，或者可選擇地如果正在使用無法關(guān)閉的測定板時，則有時在金屬正被澆注的同時將管拉進(jìn)或縮回。然而，在澆注過程中將管拉進(jìn)或縮回管是一件冒險的事情，因為噴射流體可能飛濺并且損傷操作員。

發(fā)明內(nèi)容
顯然，本發(fā)明的目的是提供一種較安全的澆鑄設(shè)備。為此，本發(fā)明的顯著目的是提供一種用于澆注來自冶金容器的液態(tài)金屬的管，所述管界定具有澆注軸線的澆注通道，所述管包括下游部分和上游部分，在所述下游部分中所述澆注通道的直徑被稱為出口直徑，所述上游部分被限定為所述管的位于上橫斷面與下橫斷面之間的部分，所述上橫斷面與所述管的上端相切，所述下橫斷面與所述上橫斷面相距被稱為閾值距離的距離，所述閾值距離的尺寸大于所述出口直徑的4倍，所述上游部分向外張開。所述管以下述方式構(gòu)造:-所述管的上端具有沿著軸向凸出的整體形狀并且具有與所述上橫斷面相交的表面，所述表面在徑向上的寬度(e )小于所述出口直徑的一半，-所述上游部分包括在第一體積內(nèi)，所述第一體積與軸對稱截頭圓錐體積的互補(bǔ)部分相對應(yīng)，所述軸對稱截頭圓錐體積以所述澆注軸線作為其軸線并且其母線與所述澆注軸線形成大于5°的角alpha ( α )，所述截頭圓錐體積的小底面對應(yīng)于所述下橫斷面與所述澆注通道相交的表面，-所述上游部分包括在第二體積內(nèi)，所述第二體積由等腰梯形繞著所述澆注軸線旋轉(zhuǎn)而生成的旋轉(zhuǎn)面來界定，所示等腰梯形的小底位于所述上橫斷面中，所述小底的中心是所述管的上端的中心并且所述小底的尺寸寬度等于所述出口直徑的一半，所述等腰梯形的大底位于所述下橫斷面中，并且所述等腰梯形的兩條非平行的側(cè)邊一起形成小于30°的角 beta (β )。由于管的上游部分采取上述形狀，所以在澆注期間正被拉進(jìn)或縮回的管與液態(tài)金屬的噴射流相交叉時，可以限制飛濺或使得飛濺不太危險。具體地，由于上端的凸出形狀和窄的寬度，所以與管相交叉的噴射流被向下引向管的兩側(cè)，此構(gòu)造與下述情形相比危險性小:即，與端部平而厚或者甚至為凹形的情形，尤其是處于面部水平的情形，因為在這些情形下噴射流朝著管的頂部濺射并且具有擊中操作員的危險。此外，由于向外張開部分的相對長的長度以及由于該部分處于一定體積內(nèi)的事實(shí)，上游部分具有能夠引導(dǎo)噴射流朝著管的下游部分流淌的表面。具體地，由于向外張開的上游部分所采取的體積，那些彈離上游部分內(nèi)表面的部分噴射流隨后將很可能與該表面的某些其他部分相遇，然后在上游部分的內(nèi)側(cè)流下，從而防止這些噴射流被拋出管外。特別地，具有角alpha的截頭圓錐體積限定沒有管壁的第一禁區(qū)，該第一禁區(qū)保證上游部分足夠向外張開，以便能夠收集離開容器的大部分噴射流。此外，由兩個側(cè)邊形成角beta的梯形所限定的第二體積首先保證上游部分沒有過度地向外張開，因為如果是那樣的話，那些彈離上游部分內(nèi)部的部分噴射流將具有被拋出管外的風(fēng)險，其次保證上游部分的外表面不具有與噴射流相交叉的并且可能引起流體金屬朝著管的頂部回彈的突起。注意的是，根據(jù)下游部分中的噴射流的出口直徑來限定上端的寬度和第二體積，并且此設(shè)置是特別有利的。該原因在于:因為存在著噴射流越窄則所需上述寬度和體積越小的事實(shí)，反之亦然，所以更加精確地限定了這些參數(shù)的數(shù)值。必須理解的是，參考液體流動的方向來定義上游方向和下游方向。此外，將意識至IJ，當(dāng)管處于壓靠容器的澆注位置時，管的軸向與重力方向重合。還將理解到，表述“上游部分包括在體積內(nèi)”意指用于界定管的材料(即，耐火材料)處在該體積內(nèi)。管的內(nèi)表面由界定管的澆注通道的表面來表示。將注意到，可以直接將管安裝在容器上，或者當(dāng)將管安裝到與容器所緊固的中間組件上時可以將管間接安裝在容器上。還將注意到，管的上端是將該管接合到容器上的端部，該端部與管在軸向上的頂部相對應(yīng)。管還可包括一個或多個下述特征，這些特征可單獨(dú)存在或相互組合。-所述閾值距離的尺寸約為所述出口直徑的5倍。-所述角alpha處在5°與15°之間，優(yōu)選地，處在5°與10°之間，并且優(yōu)選地大約為7。。-所述角beta處在10°與30°之間，優(yōu)選地，處在15°與25°之間，并且優(yōu)選地大約為20°。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，管的上游部分的外壁包括處于圓錐過渡處(B卩，管的上端與上游部分的其余部分之間的分隔區(qū))的曲率半徑，以便引導(dǎo)液態(tài)金屬沿著管的外壁流動。在這種情況下，有利的是，夾持裝置不與沿著壁流動的液態(tài)金屬的噴射流相干涉。在變型例中，該半徑被消除。作為替代，圓錐過渡處采取具有尖銳邊緣的形狀。結(jié)果是流體與管外壁分離，從而從管外壁偏轉(zhuǎn)的液態(tài)金屬噴射流離開夾持裝置。由此，減少了由于液態(tài)金屬噴射流回彈在夾持裝置上而導(dǎo)致的飛濺。在設(shè)計液態(tài)金屬噴射流與夾持裝置的接觸最小化的另一變型例中，管的上游部分的外壁包括用于安放和保護(hù)夾持裝置的凹部。本發(fā)明的另一目的在于提供由以上所限定的管與容納所述管的上端的金屬框架構(gòu)成的組件。優(yōu)選的是，所述金屬框架包括容納所述管的上端的殼體，所述殼體具有大致沿著橫向延伸的端壁，所述端壁徑向上的寬度小于所述管的出口直徑的一半。還優(yōu)選的是，所述金屬框架安裝在冶金容器上，所述金屬框架包括密封件，所述密封件抵靠所述金屬容器對所述金屬框架進(jìn)行密封。該金屬框架例如安裝在調(diào)節(jié)閥的下方，所述調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)澆注并且安裝在所述容器上。特別有利的是，所述管安裝在上述金屬框架上而不是直接安裝在流量控制閥上，這是因為:此結(jié)構(gòu)允許在閥的移動門正在移動的同時使管保持在澆注位置。本發(fā)明的另一個目的是提供用于如上所限定的組件的金屬框架，用于容納澆注液態(tài)金屬的管。


通過閱讀以下僅作為示例且參考附圖所做的說明將更好地理解本發(fā)明，在圖中:-圖1是根據(jù)一個實(shí)施例的管的軸向剖視圖，-圖2是圖1的管的上游部分的放大圖，-圖3是圖2的放大 圖，-圖4a和圖4b是類似于圖3的視圖，分別示出了管的兩種類型的端部，-圖5是在將圖1的管安裝到冶金容器上時部分澆鑄設(shè)備和部分管的軸向剖視圖，-圖6是從容納圖1的管的金屬框架的下方觀看到的立體圖，以及-圖7是在將圖1的管安裝到圖6的金屬框架上時從部分澆鑄設(shè)備和部分管的下方觀看到的立體圖。
具體實(shí)施例方式圖1不出了用于燒注來自冶金容器18的液態(tài)金屬的管10,其中，冶金容器18的一部分可在圖5中看到。在此實(shí)例中，容器18是中間包，而管10是用于將中間包18中的金屬轉(zhuǎn)移到連鑄模(例如鋼坯模；在圖中未示出)的套管。管10界定具有澆注軸線X的澆注通道12，當(dāng)管10靠著容器18處于澆注位置時澆注軸線X與豎直方向Z重合。管10包括下游部分14和上游部分16，其中下游部分14位于液態(tài)金屬排出的一端，上游部分16處于容器18端中位于液態(tài)金屬進(jìn)入管的一端。下游部分14為圓筒狀，該下游部分14的內(nèi)表面和外表面各自具有中心位于澆注軸線上的圓作為它們的準(zhǔn)曲線并且具有澆注軸線X作為它們的準(zhǔn)直線。下游部分14的內(nèi)表面界定澆注通道12，該下游部分14的內(nèi)表面具有內(nèi)徑Dwt，該內(nèi)徑Dwt被稱為出口直徑。優(yōu)選地，直徑Dtjut處于20mm與50mm (毫米)之間，例如大約為25mm。外徑可處在50mm與90mm之間，例如大約為60mm。上游部分16被限定為管10位于上橫斷面Psup與下橫斷面Pinf之間的部分。上橫斷面Psup對應(yīng)于與管的上端20相切的橫斷面。該上端20對應(yīng)于管10的頂部并且旨在直接地或者經(jīng)由閥或金屬框架與容器18連接。下橫斷面Pinf是與平面Psup為面相平行且與上橫斷面Psup相距距離L。距離L被稱為閾值距離，并且距離L的尺寸大于出口直徑Dwt的4倍(L彡4XD-)，優(yōu)選地，大約為該出口直徑的5倍(L ^ 5XD0Ut)o可以理解的是，橫斷面Pinf和Psup是垂直于澆注軸線X的互相平行的平面。上游部分16還向外張開。上游部分的上端20具有沿著軸向X凸出的整體形狀。如圖4a中看到，上端20具有與上橫斷面Psup相交的表面20a。表面20a在徑向Y上的寬度s小于出口直徑Dtjut的一半(6<0.5\0_)。當(dāng)頂部非常薄并且相交表面20a實(shí)際上對應(yīng)于圓時，該寬度旦可大約為0，或者當(dāng)頂部稍微寬時寬度旦可能較大，如圖4b中的頂部20’所示，其中相交表面20’a具有在徑向Y上的厚度為這的環(huán)形形狀。上游部分包括在第一體積內(nèi)，該第一體積與圖2中顯著示出的軸對稱截頭圓錐體積V1的互補(bǔ)部分相對應(yīng)。該軸對稱截頭圓錐體積V1以澆注軸線X作為其軸線并且其母線與澆注軸線X形成大于5°的角alpha ( α )。截頭圓錐體積V1的小底面22對應(yīng)于下橫斷面Pinf與澆注通道12相交的表面。更具體地，角alpha處在5°與15°之間，優(yōu)選地，處在5°與10°之間，并且在本實(shí)例中大約為7°。上游部分16還包括在圖2中所示的第二體積V2內(nèi)。第二體積V2由等腰梯形24繞著澆注軸線X旋轉(zhuǎn)而生成的旋轉(zhuǎn)面界定，等腰梯形的小底26位于上橫斷面Psup中，小底26的中心是管的上端20的中心￡并且小底26的尺寸寬度E等于出口直徑Dtjut的一半(E=0.5 X Dout)。等腰梯形24的大底28位于下橫斷面Pinf中，并且等腰梯形24的兩條非平行的側(cè)邊30、32—起形成圖3中可見的角beta ( β )。該角beta小于30°。更具體地,該角beta處在10°與30°之間，優(yōu)選地，處在15°與25°之間，并且在本實(shí)例中大約為20°。如在圖5中可以看到，當(dāng)在不停止噴射流34所示的澆注的情況下拉進(jìn)或縮回管10時，上游部分16的形狀顯著地限制飛濺現(xiàn)象。此外，所存在的少量飛濺物以較小的入射角指向下方，而這限制了飛濺物接觸到操作員或破壞設(shè)備的風(fēng)險。管10可以被直接安裝到容器18上，例如將管10裝配在諸如噴嘴36等澆注元件上或裝配在由容器18支撐的流量控制閥上。在特別有利的實(shí)施例中，管10由容納管的上端20的金屬框架38接納。金屬框架38包括用于容納管的上端20的殼體40，該殼體具有水平端壁，該水平端壁大致沿著橫向Y延伸，并且水平端壁的徑向?qū)挾刃∮诔隹谥睆紻wt的一半，使得該外殼能夠容納并定位管的上端20。外殼40具有向外展開的壁，該向外展開的壁的形狀或多或少地與體積V2的外表面的形狀互補(bǔ)。圖6和圖7示出了金屬框架的另一實(shí)例38’。該框架38’也具有接納管的殼體40’，該殼體40’具有水平端壁42’，該水平端壁42’的寬度與管的頂部20的寬度互補(bǔ)，并且該殼體40’具有向外展開的壁44’，該向外展開的壁44’的形狀或多或少地與體積V2的外表面的形狀互補(bǔ)。如可以從各圖中所看到的，金屬框架38、38’安裝在冶金容器18上，金屬框架包括密封件45，該密封件45抵靠容器18對金屬框架進(jìn)行密封。該金屬框架例如利用夾持裝置46安裝在噴嘴36的下方，從而劃一管10與噴嘴36之間的連接。
注意的是，本發(fā)明不限于以上描述的實(shí)例也不限于各圖中所示的實(shí)施例。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附權(quán)利要求中所限定提及的特征后附有附圖標(biāo)記，而包括這些附圖標(biāo)記僅僅是為了有助于對權(quán)利要求的理解而絕不是對權(quán)利要求的范圍產(chǎn)生限制?？梢岳斫獾氖牵?0和框架38、38’提高了澆鑄設(shè)備的安全性。
權(quán)利要求
1.一種用于澆注來自冶金容器(18)的液態(tài)金屬的管(10)，所述管界定具有澆注軸線(X)的澆注通道(12)，所述管包括下游部分(14)和上游部分(16)，在所述下游部分中所述澆注通道的直徑被稱為出口直徑(Drat),所述上游部分被限定為所述管的位于上橫斷面(Psup)與下橫斷面(Pinf)之間的部分，所述上橫斷面(Psup)與所述管的上端(20)相切，所述下橫斷面(Pinf)與所述上橫斷面(Psup)相距被稱為閾值距離的距離(L)，所述閾值距離的尺寸大于所述出口直徑(Drat)的4倍，所述上游部分(16)向外張開，并且所述管以下述方式構(gòu)造: -所述管的上端(20，20’)具有沿著軸向(X)凸出的整體形狀并且具有與所述上橫斷面(Psup)相交的表面(20a，20’ a)，所述表面(20a，20’ a)在徑向(Y)上的寬度(e)小于所述出口直徑(Drat)的一半， -所述上游部分(16)包括在第一體積內(nèi)，所述第一體積與軸對稱截頭圓錐體積(V1)的互補(bǔ)部分相對應(yīng)，所述軸對稱截頭圓錐體積(V1)以所述澆注軸線(X)作為其軸線并且其母線與所述澆注軸線(X)形成大于5°的角alpha ( α )，所述軸對稱截頭圓錐體積(V1)的小底面(22)對應(yīng)于所述下橫斷面與所述澆注通道(12)相交的表面， -所述上游部分(16)包括在第二體積(V2)內(nèi)，所述第二體積(V2)由等腰梯形(24)繞著所述澆注軸線(X)旋轉(zhuǎn)而生成的旋轉(zhuǎn)面來界定，所述等腰梯形(24)的小底(26)位于所述上橫斷面(Psup)中，所述小底(26)的中心是所述管的上端(20)的中心(C)并且所述小底(26)的尺寸寬度(E)等于所述出口直徑(Drat)的一半，所述等腰梯形的大底(28)位于所述下橫斷面(Pinf)中，并且所述等腰梯形的兩條非平行的側(cè)邊(30，32)—起形成小于30°的角 beta (β )。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的管，其中， 所述閾值距離(L)的尺寸約為所述出口直徑(Drat)的5倍。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的管，其中， 所述角alpha處在5°與15°之間，優(yōu)選地大約為V。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的管，其中， 所述角beta處在10°與30°之間，優(yōu)選地大約為20°。
5.一種由根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的管與容納所述管的上端的金屬框架(38，38’)構(gòu)成的組件。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的組件，其中， 所述金屬框架包括容納所述管的上端的殼體(40，40 ’)，所述殼體具有大致沿著橫向延伸的端壁，所述端壁在徑向上的寬度小于所述管的出口直徑(Drat)的一半。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的組件，其中， 將所述金屬框架(38，38 ’)安裝在冶金容器(18 )上，所述金屬框架包括密封件(45 )，所述密封件(45)抵靠所述金屬容器(18)對所述金屬框架進(jìn)行密封。
8.一種用于根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項權(quán)利要求所述的組件的金屬框架(38，38’)，用于容納澆注液態(tài)金屬的管。
全文摘要
一種用于澆注來自冶金容器的液態(tài)金屬的管，所述管(10)界定具有澆注軸線(X)的澆注通道(12)及所述管包括下游部分和上游部分(16)，在下游部分中澆注通道的直徑被稱為出口直徑，上游部分被限定為管的位于上橫斷面(Psup)與下橫斷面(Pinf)之間的部分，上橫斷面與管的上端(20)相切，下橫斷面與上橫斷面(Psup)相距被稱為閾值距離的距離(L)，閾值距離的尺寸大于出口直徑的4倍，上游部分向外張開。
文檔編號B22D41/50GK103180068SQ201180050693
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者達(dá)米恩·德爾森, 馬里奧諾·克魯拉 申請人:維蘇維尤斯集團(tuán)有限公司