专利名称：液态金属浇注机构用钢包长水口的制作方法
液态金属浇注机构用钢包长水口本发明涉及一种液态金属浇注机构(casting installation)，具体涉及一种可装入浇铸机构的钢水包长水口(ladle shroud)。钢水包长水口是一种套管，其包括沿轴线延伸的流道，从钢水包等冶金容器流出的液态金属通过该流道进入中间包。套管装入浇注机构时，流道轴线保持垂直，使流道上端接触浇注机构的上游元件，流道下端浸入中间包内。一种钢水包长水口，包括，基于传统的长水口设计，是在位于相对于流道上端一侧的长水口尾部本体上加装一金属夹套，并且该金属夹套厚度不超过5毫米。由于夹套尺寸较小，只能用于减少由于采用耐火材料生产长水口而必须产生的尺寸公差。具体地，该夹套完全不能适应与钢水包长水口使用有关的应力载荷(温度、压力)，因此难以利用该夹套固定或定位钢水包长水口。如果想在某一装置中使用这种长水口以便以滑动方式装入长水口，这些问题会更加突出，因为在这种情况下，滑入式装置的载荷(如拉伸应力载荷)比一般推入式装置的载荷更加集中。在将长水口装入浇注机构前，可先把长水口尾部装入可拆装的加劲框架(例如， 参见W0-A1-2004/052576)。接着把框架放到支架上，将长水口和框架组装件装入浇注机构， 使长水口的尾部接触浇注机构的上游元件。操作人员需要花费较长时间，进行比较复杂的操作才能完成这种框架的装配，而且这种框架的成本非常高。因此有必要简化浇注机构的内部操作，尤其需要降低浇注相关成本。为此，本发明的目的之一是提供一种用于液态金属浇注的钢水包长水口，其包括能够让金属通过的沿轴线延伸的流道以及金属夹套，金属夹套位于与流道端对应的长水口的尾端，该夹套至少有一部分厚度超过或相当于10毫米，优选为14毫米，长水口还包括与套管驱动构件固定的构件，该固定构件(attachment means)设在夹套上，具体位于夹套较厚部分。由于夹套厚度的原因，本发明的长水口比现有技术的长水口更结实耐用，承载能力更强，尤其当该长水口装入浇注机构时可能在构成长水口上端的尾端遇到的拉伸应力载荷。由于该长水口还包括与套管驱动构件固定的构件，这些构件，举例来说，包括能使长水口在浇注机构内移动和固定的支架。此外，由于具备足够的机械性能，无需再使用框架。因为省略了需要操作人员操纵长水口，把长水口装入框架的步骤，所以简化了将长水口装入浇注机构的程序，从而提高了把长水口装入浇注机构的速度，降低了成本。另外，对于用毕报废的长水口，无需再进行分离框架和长水口的步骤。对于原有设计的长水口，在浇注过程中溅出、凝固的钢滴使框架的构成部分焊接在一起而使得框架和长水口的分离变得非常困难。另外，由于省略了框架，装入浇注机构的长水口比现有技术的包括长水口和框架的浇注元件轻。因此简化了支撑和移动长水口进入浇注机构的装置。从而进一步降低了浇注相关成本。最后，因为带状物较厚，所以能在带状物开槽口，这些槽口会和钢水包长水口固定和/或定位装置配合来在浇注位置固定、支撑钢水包长水口或者把钢水包长水口装到浇注位置，从而在使用过程中，金属夹套不会有损坏或变形的风险。本发明还包括下列一种或多种特征-长水口的尾部至少包括一个与流道轴线垂直的截面，该截面的形状及/或尺寸不同于长水口其他部分的截面，尾部截面具体为矩形，优选为正方形。这样，相对于长水口的其余截面(一般为圆形)对尾部截面进行了修改，使其能与现有浇注机构和支撑圈配合， 该支撑圈用于容纳装配有框架的长水口。而且，尾部的方形截面使长水口在浇注机构内及 /或支架上的定位变得更加容易；-一体式金属夹套，避免了过去设计中，通常采用焊接的方式对夹套各部件进行连接。也简化了长水口的制造方法。另外，采用一体式夹套还提高了长水口的坚固性，这意味着可以再略微减少夹套的厚度和减轻长水口的重量；-套管，包括用第一种材料制成的管体以及包覆模制到长水口尾部管体上的第二种材料，具体位于长水口体和夹套之间。这样，用简单的制造方法制成该长水口。事实上， 成型、冲压或挤出等管体制作方法优于将材料包覆模制到管体上的方法，优于以单一操作制作包括两个不同截面的长水口。利用这种技术能以简单廉价的方式制作相对复杂的长水 Π ；-夹套的较厚部分，至少在长水口上延伸长水口的至少一个周长的距离，这能提高套管的坚固性，无论套管在支架及/或浇注机构内的固定方向；-长水口在尾端终止于一平面。如此，以滑动方式将长水口装入浇注机构时，长水口的平面直接接触浇注机构的上游元件，并在浇注过程中相对于上游元件滑动。如此，当长水口在表面遇到的应力载荷是较大的拉伸应力载荷时，会产生使长水口受损的风险。但是， 夹套的厚度足以确保套管的坚固性，即使将长水口滑入浇注机构，长水口也不会受损。有利地，带状物槽口作为控制长水口围绕其轴线的相对于上游元件的角度方向的构件，这些构件至少能为长水口提供三个不同的方向。这样，浇注元件(尤其是套管)能在一个或多个预定的方向上安装到钢水包的下方。因此，每次重新使用长水口时，可根据长水口上次使用时的角度方向，控制长水口相对于浇注机构上游元件的待置角度方向。因此能更好地分散套管的内部磨损。具体来说，从连铸钢水包流出的钢水带有一定的方向性，特别是当在钢水包和钢水包长水口之间具有被称为“滑动阀门”的阀时尤其如此，该滑动阀门包括有在浇铸过程中能部分关闭的阀孔。当阀孔部分关闭时，液态金属流作正弦运动该液态金属流更为集中地被导向长水口的内壁的既定部分，在其中，该金属流被反射导向该内壁的相对部分等。这样，由于液态金属提高了温度，处于金属流引导方向上的钢水包长水口的内壁部分比其他内壁部分磨损得快。这样，通过按使用情况分配易损内壁部分的方式，使管壁的内部磨损比较均勻，避免因为内壁的某一部分相对于其他部分严重磨损(当套管方向随机时，会出现这种情况)而报废套管。从而延长了长水口寿命。此外，因为已经确切了解长水口在浇注机构中的放置位置，所以有了方向控制构件以后，能方便地定向液态金属流。因此，比如说，能在长水口上设多个孔，使金属流在中间包内按更有利的方向流动。这能提高浇注效率。本发明的另一个目的是提供一种本发明钢水包长水口的制造方法，包括第一种材料制成的管体以及包覆模制在管体上的第二种材料，其中
-用第一种材料制成管体；-金属夹套套在管体上，使该夹套定位在长水口尾端；-第二种材料包覆模制在夹套和管体之间。该方法能以简单廉价的方式制造本发明的长水口。通过阅读下文以示例方式给出的说明书并结合本发明具体实施例的钢水包长水口尾部透视图能更好地理解本发明。图为用于液态金属，具体为钢水，浇注机构的钢水包长水口 10。长水口 10包括让金属通过的沿轴线延伸的流道11，长水口处于使用位置时，轴线垂直。该图具体显示了长水口处于使用位置时的长水口上端，即能接触浇注机构上游元件的一端。长水口包括用耐火材料制成的管体12，以及管体端部的头部14，头部截面为正方形，有别于管体12的圆形截面，方形截面垂直于流道11的轴线。另外，头部14的方形截面尺寸大于管体12的圆形截面尺寸，因此，头部14和管体 12之间，钢水包长水口 10包括回程面15，回程面15 (return surface)处于水平状态，当长水口处于使用位置时，面向长水口的下端。这样，长水口的头部形状和尺寸不同于长水口的其他部分，能再生产出(reproduce)包括框架的现有技术的浇注元件尺寸，使长水口能够与现有的浇注机构或现有的套管装卸装置进行装配。在端部，长水口头部14终止于接触平面16。该接触平面16能接触浇注机构的上游元件，靠着上游元件滑动，处于加载张紧状态。此外，从图中可以看出，沿管体12的尾部设有一体式夹套17。夹套17采用金属材料制成，尤其为钢材，完全盖住头部14和长水口 10管状部分的上部。夹套17包括构成带状物18的环状部分，带状物18厚度大于夹套其他部分的厚度，带状物18的厚度超过10毫米，优选为超过14毫米，而夹套其他部分的厚度在2毫米和 7毫米之间，优选为4至6毫米。金属夹套的带状物18位于夹套盖住头部14的部分。另外，夹套17包括固定构件20，例如夹套的带状物18内的四个槽口，具体位于该带状物的下半部分。四个槽口相同。它们使长水口能固定到套管驱动构件上，驱动构件特别包括套管机械臂(manipulator arm)或者用于将长水口固定在浇注机构内的工字形支架。 各槽口位于头部14不同侧的中间部位。槽口由相接面(abutment surfaces)限定，该相接面能与管支架的销的补充相接面配合。具体地，位于头部14两个对边的两个槽口与支架的两个销配合。因为长水口包括四个槽口，所以能提供多个围绕流道轴线的相对于支架，从而相对于浇注机构的上游元件的角度方向。具体地，因为槽口相同且均勻分布在头部，所以能按四个不同的方向将长水口安装到支架上。金属夹套17还包括四个相同的翅片22，翅片位于盖住长水口管状部位的部分，沿流道的轴线和三角截面延伸。每个翅片22均位于一个槽口下方，相互间隔90度。翅片22 使长水口定位在装卸装置内的理想方向上，装卸装置一直将套管10移到支架。翅片22具体与属于装卸装置的具有互补形状的槽口配合，构成套管引导构件。由于长水口包括四个翅片22，所以能相对于装卸装置在围绕流道轴线的多个方向上把长水口放到装卸装置内，从而以不同的方向把长水口固定到支架上。上述长水口无需使用外围框架，能方便地装入浇注机构，同时具有足够的刚度，能够耐受使用条件。下面说明该长水口的制造方法。首先，采用挤出、成型或冲压方式制造管体12。其次，在长水口成型以后，将金属夹套17套到管体12的尾部。此时，长水口尾部的管体12和夹套17之间留有空隙。然后将第二种材料包覆模制到管体12和夹套17之间，即用该材料填充管体12和夹套17之间的空隙。该制造方法的好处在于能够将带有方形或其他形状头部的长水口装入现有浇注机构，同时仍采用比较简单的方法制造长水口。应注意的是本发明并不局限于上述实施例。例如，可以用上述材料以外的其他材料制作管体和夹套。长水口头部还可以采用上述截面以外的截面。同样，固定到驱动构件的构件20或套管引导构件可以采用不同的形状及布局。例如，长水口可以只有两个槽口，或者除槽口外，在金属夹套上构成多个销，使长水口固定到驱动构件上。另外，无需通过复杂的包覆模制第二种材料的方式即能制造具有不同形状截面的长水口。此外，只要夹套具有足够的刚度，能够耐受相应的浇注方法，还可以采用不同于上述说明的夹套形状和厚度。
权利要求
1.钢水包长水口(10)，用于液态金属浇注，其包括能够让金属通过沿轴线延伸的流道 (11)以及位于对应流道端的长水口尾端的金属夹套(17)，其特征在于夹套(17)包括至少一条厚度超过或等于10毫米，优先为14毫米的带状物(18)，以及长水口(10)包括联结到套管驱动构件的固定构件(20)，该固定构件位于夹套(17)的带状物(18)上。
2.根据上述权利要求所述的长水口(10)，尾部至少包括一个垂直于流道轴线的截面 (14)，该截面的形状和尺寸不同于长水口其他部分的形状和尺寸，尾部截面具体为正方形。
3.根据上述权利要求中任何一项权利要求所述的长水口(10)，其中所述金属夹套 (17)被制作成一体。
4.根据上述权利要求中任何一项权利要求所述的长水口(10)，包括用第一种材料制作的管体(12)，第二种材料被包覆模制在管体上的长水口的尾端，具体位于管体(1 和夹套(17)之间。
5.根据上述权利要求中任何一项权利要求所述的长水口(10)，其中夹套(17)的带状物(18)在长水口上至少延伸包裹一圈。
6.根据上述权利要求中任何一项权利要求所述的长水口(10)，其尾部终止于平面 (16)，使长水口能够以滑动方式装入浇注机构
7.制造权利要求4所述的钢水包长水口(10)的方法，其中-管体(1 用第一种材料制成；-金属夹套(17)套在管体上，使该夹套定位于长水口尾端；-用第二种材料制成的部分包覆模制在夹套(17)和管体(1 之间。
全文摘要
本发明涉及一种液态金属浇注用钢水包长水口(10)，其包括能让金属流过的基本上沿中心轴线延伸的流道(11)以及位于与流道端相对应的长水口尾端的金属夹套(17)，其特征在于夹套(17)包括至少一条厚度大于或等于10毫米，优选为14毫米的带状物(18)，以及长水口(10)包括联结到驱动构件的固定构件(20)，该固定构件位于夹套(17)上，特别是位于夹套的带状物(18)上。
文档编号B22D41/50GK102281969SQ200980155159
公开日2011年12月14日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月20日
发明者马里亚诺·科卢拉 申请人:维苏威集团有限公司