专利名称：金属熔液容器浇注口处闸门的耐火定子与转子组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属熔液容器浇注口处闸门的耐火定子与转子组件，它由一个固定在容器壁中的定子和一个可在定子中转动和/或纵向移动以打开或关闭闸门的转子组成，此组件浸入熔液中，在组件上至少有一个横向孔和由此横向孔出发从容器中引出的浇注孔。
在一种上述类型的闸门中(US-PS3651998)，表示了一个插入熔液中的定子和在定子中与之同心的可转动转子。转子在装在其下端面的弹簧作用下，压在上端封闭的定子上。闸门开启时，熔液从多个横向孔流到转子的中心孔处，再从那里流向出口。因为在转子的外径和定子的孔之间有较大的间隙，所以几乎不能阻止在输入气体时金属熔液流入所形成的间隙中，它们将很快凝固，从而使转子卡死。此外，还应考虑到弹簧通过转子在定子中造成的拉力，因为用作定子的耐火材料只能承受很小的拉力，而且由于其上制有已提及的横向孔而使定子材料进一步被削弱。
按DE-PS3540202的一种流量调节机构，设有两根插入储料容器中互相同心并可相对运动的管，管上有熔液流通孔，其中，内管固定在容器的浇注孔中，外管套在内管上。转动或纵向移动外管，可调节熔液的流出。为了转动管子，需要一个装在容器上方的一个比较复杂的机构，不允许它在这些管子上作用任何横向力，以防内管折断。若储料容器所涉及的是一个中间容器，则由于钢水包直接设在它的上方，一般该处的空间很小，在这种情况下不宜于采用所述的这种结构。
本发明的目的是进一步改进本文开始所述类型的闸门，使之在工作可靠和较率更高的条件下，简化结构和减小体积。
按本发明达到上述目的所采取的措施是，装在定子内的转子可从容器底部起被驱动;在几乎整个处于容器内腔的那一部分内的转子和定子之间，设有一个包围横向孔的圆柱形密封面，而处于容器壁中的那一部分内，则设有可承受定子与转子不同热膨胀量的间隙，以防组件卡死。
在上述诸特征的共同作用下，可获得一种比现有技术显著优越的闸门。在转子和定子之间实际上不作用有压紧力，转子可从容器底起被驱动，因此可使用一种尺寸很小和节省空间的从容器底起传动的装置。在容器内这一部分中的圆柱形密封面，以及在容器壁中转子和定子之间所设置的间隙，形成了一种非常适合炼钢车间工作条件的闸门系统。为了有效防止组件卡死，扩大处于容器壁中的那一部分定子的孔径使之大于处于容器内的这一部分定子的孔径和/或减小处于容器壁中的那一部分转子的外径。这样便能适应于定子和转子热膨胀性能的明显差别。此外，在转子和定子的间隙为零点几毫米时，保证当转子上作用有横向力时仍能使转子沿其全长被定子所导引，因而可防止转子被折断。
在一种有优点的组件的结构形式中，转子同心地装在定子中，它有一个中心流通孔和至少一个与此孔连通并处于容器内腔的横向孔。这种结构形式，并加上将定子设计成套筒状，可得到本发明的一种简单和制造成本低廉的方案。
尤其是在组件下方使用一根浇注管时，最好将此管与闸门的固定部分相连接。按本发明，定子上设有一个横向孔和一个与此孔连通并从容器内引出的浇注孔，转子只是装在定子横向孔所在区域中，它可在定子内转动和/或纵向移动。
转子和定子之间的下部最好设惰性气体输入装置，这样几乎可以完全防止将空气吸入熔液中。
定子上的横向孔应位于容器内壁面上方，并与之相隔一定距离，使底壁上积聚的冷的和夹杂的熔液不会流出。
最好将定子轴线垂直地装在容器底部，但尤其在盛装铝液的容器中，也可以装在侧壁而具有水平浇注口。
本发明组件另一种有很多优点的结构中，定子上为安装转子所设的孔中至少有一个环槽，此槽位于横向流通孔之下，并被圆柱密封面所包围。径向通孔使此环槽与容器内腔连通。在定子或转子中的孔内流过的熔液通常造成低压，在转子和定子之间的密封间隙中也是如此，这种低压会导致吸入外部空气。通过设环槽中断了此低压，因而在实际上防止了空气的吸入。
下面借助于附图所示的一些实施例说明本发明。其中
图1闸门纵剖面示意图，图2图1所示闸门改型的纵剖面图，图3另一种改型的纵剖面图，图4沿图3Ⅳ-Ⅳ线的闸门横剖面图，图5一种本发明的闸门纵剖面图，图6和图7两种按图5闸门的定子结构改型的纵剖面图，图8和图9各表示一种本发明的定子和转子组件其它方案的局部剖面图。
图1所示的闸门10装在只画出一部分的容器11的容器壁14的出口13中，容器11由钢外壳12和耐火壁14组成，它可以是一个钢水包，或是盛钢水的中间容器。闸门10主要由埋入容器壁14中的耐火定子15、可旋转地支承在定子中的耐火转子16和传动机构24装配而成。转子16装在壳体25中，它通过一个未在图中表示的传动连接装置与齿轮21固定在一起，齿轮21经小齿轮26由传动马达可控制地驱动。
定子15设计成套筒，它具有錐形外表面，使之方便地装入容器壁14中。定子一直伸入到容器11的内部，在容器内部的这一部分定子上有两个横向孔17和18，它们可以是圆的，也可以是其它横截面形状，例如是水平方向或垂直方向的长孔。与定子15同心的转子16有一个沿轴向的盲孔19′和与上述孔17和18连通的横向孔19，横向孔与容器内壁14之间有一定的距离(约20至70毫米)。图中所表示的位置表示闸门处于开启状态，它可使例如钢水可调节地经孔17、18和19流入结晶器。此外，转子可以设计成一直插入结晶器熔液中的延长的潜管。
按照本发明，在定子15和可从容器底11′起驱动的转子16之间，在处于熔液中的这一部分，有一个围绕着孔17和18的密封圆柱面20，而在容器壁14中的这一部分，在转子16和定子15之间设有间隙22，此间隙最好至少为零点几毫米，间隙的大小应选择为能使此组件在膨胀系数差别很大的情况下在浇注时不会卡死，但与此同时定子的下部仍应能给予转子以导向作用。
图2表示了另一种类似于图1所示的耐火定子和转子组件的改型方案，其中只设有一个横向孔31和一个在转子上的与此孔连通的浇注孔31′，定子32设计成帽盖状。在定子32和转子33之间也还是在处于熔液中的那一部分设有一个圆柱密封面30。定子在容器壁14内的这一部分，它的内径被扩大，以形成间隙34。定子孔的下端制有一个环槽35，它与连接导管36相连通，并在其中送入惰性气体，例如氩气，以防止吸入空气。横向孔31向下方倾斜地导入浇注孔31′，但也可以垂直于浇注孔31。
图3和图4所示的组件仍由埋在容器壁14内设计成套筒状的耐火定子42和可旋转地装在定子中的耐火转子43所组成。一个横向孔41和一个在转子43内与此孔连通的浇注孔41′，使熔液可从容器11中放出。作为本发明的另一种结构形式，定子42的孔中有一环槽44，径向孔44′与之相通。径向孔44′位于横向孔41和容器11的内壁面14′之间。定子42和转子43之间的圆柱密封面40包围着孔41和环槽44，从而防止在环槽44中的熔液外漏。在定子42和转子43之间，仍在容器壁14中的那一部分设有间隙46，这是通过减小转子外径来得到的。
图5所示的闸门有一个耐火定子和转子组件，在容器11的出口13中，用灰浆砌入一个截角錐形定子52，设有一个沿纵向的盲孔54和一个与此盲孔连通的横向孔55，以及在横向孔55所在处装有一个转子53，转子可在定子中转动和/或纵向移动。一个与此转子53连接起来传扭的驱动轴53′，经定子52插入，它与图上未表示的位于容器底11下面的传动装置相连接。
在转子53和定子52之间设圆柱密封面56，它大约沿着整个处于熔液中的组件的那一部分延伸。在传动轴53′和围绕此轴的定子52的孔之间设一定大小的间隙57，以防止传动轴53′在此孔中卡死。转子53可以转动，或也可以沿纵向移动，以开启或关闭闸门50。在定子52的流出孔54上连接着一根浇注管58，它通常一直延伸到浸入结晶器的熔液中。
在图6所示的方案中，为了延长使用寿命，定子52中装有一个围绕转子53″的高质量耐火衬套52′，它最好装在铸造的耐火定子52中。与图5所示的方案相比，在这里的流出孔55′与之不同，它横过转子53″和定子52之间的密封面56′，大约在转子53″的中央从转子端面引出。
图7中的耐火定子52′，在其横向孔55下部，有一个围绕着转子53的环槽60，它被转子53和定子52′之间的圆柱密封面56所包围，并通过至少一个孔61与容器内腔连通。因此，如上面已提到过的那样，可以避免将空气吸入横向孔55处的熔液中，以及避免使该处的钢水再氧化。
图8和图9各表示了一种图1所示闸门的改型。按图8，定子15′和可在定子中转动的转子16′各有一个在工作状态互相接触其走向垂直于圆柱面20的环面75、76。这两个环面构成了除定子15′和转子16′之间反正要设置的密封面20之外附加的密封装置。因此可避免金属熔液流入处于容器壁区域内的定子和转子之间扩大了的空腔中。
图9所示的定子和转子组件15″、16″与图8所示的区别仅在于，附加的环形密封面75′、76′有一定斜度，并最好与圆柱密封面20构成30至60度之间的斜角，最好在转子16″上装上一个密封环77，密封环77用具有良好滑移性能的耐火材料制成，例如石墨。为了定心，将密封环77定位在转子16″的定位面78上。密封环当然也可以装在定子15″中。定子和转子15′、16′或15″、16″最好通过几公斤轻微的压力在密封环处互相压紧。
所介绍的定子和转子组件尤其可考虑用于盛钢水的容器中，此时，组件装在具有垂直浇注口的容器底中。但也可设想用于轻金属熔液的容器中，这时应将它装在具有水平浇注口的侧壁上。
权利要求
1.金属熔液容器浇注口处闸门的耐火定子与转子组件，它由一个固定在容器壁中的定子和一个可在定子中转动和/或纵向移动以打开或关闭闸门的转子组成，此组件伸入容器内部，组件上至少有一个横向孔和由此孔出发从容器中引出的浇注孔，其特征为装在定子(15、52)内的转子(16、53)可从容器底(11′)起被驱动，在几乎整个伸入容器(11)内腔的那一部分的转子(16、53)和定子(15、52)之间设有一个包围横向孔(17、18、55)的圆柱形密封面(20、56)，而处于容器壁(14)中的那一部分内，则设有可承受定子和转子不同热膨胀量的间隙(22、57)，以防组件卡死。
2.按照权利要求1所述之组件，其特征为扩大处于容器壁(14)中的那一部分定子(15、52)的孔径使之大于处于容器内腔的这一部分定子(15、52)的孔径和/或减小在容器壁(14)中的那一部分转子(16)的外径各至少为零点几毫米。
3.按照权利要求1或2所述之组件，其特征为转子(16、33、43)同心地装在定子(15、32、42)中，它有一个中心流通孔(19′、31′、41′)和至少一个与此孔连通并处于容器内腔的横向孔(19、31、41)。
4.按照权利要求1或2所述之组件，其特征为定子(52)上设有一个横向的和一个与之相连通并从容器(11)内引出的浇注孔(55和54)，转子(53)装在定子(52)上横向孔(55)所在区域的一个孔中，并可在此孔中转动和/或纵向移动，转子上有一个横向通孔或一个在容器内部拐弯的流通孔(55或55′)。
5.按照上述诸权利要求之一所述之组件，其特征为在处于容器壁中那一部分的转子(33、53′)和定子(32、52)之间设置惰性气体例如氩气的输入装置(35、36、71、72)。
6.按照上述诸权利要求之一所述之组件，其特征为在定子(15、32、42、52)中的横向流通孔(17、18、31、41、55)与容器内壁面(14′，41′)之间有一个确切的距离，最好不小于20毫米。
7.按照上述诸权利要求之一所述之组件，其特征为组件最好轴线垂直地装在容器底上。
8.按照上述诸权利要求之一所述之组件，其特征为转子(16″)和定子(15″)在它们的圆柱密封面(20)处至少各有一个互相接触用于密封的倾斜环面(75′、76′)。
9.按照权利要求8所述之组件，其特征为环面(75、76、75′、76′)设在转子(16′、16″)和定子(15′、15″)之间圆柱密封面(20)的下端。
10.按照权利要求8或9所述之组件，其特征为定子(15′)或转子(16′)的环面(75、76)大体垂直于圆柱面(20)。
11.按照权利要求8或9所述之组件，其特征为至少通过一个密封环(77)构成一个环面(76′)，密封环尤其可用石墨或一种类似的具有良好滑移性能的材料制成。
12.按照权利要求1所述组件中的定子，其特征为它有一个圆柱形盲孔(30)或一个圆柱形通孔(20)。
13.按照权利要求12所述之定子，其特征为它的孔在处于容器壁(14)中的那一部分被扩大或减小。
14.按照权利要求4、12或13之一所述之定子，其特征为它有一个横向的和一个与此相连从容器(11)中引出的浇注孔(55和54)以及一个为转子(53)所设置沿轴向延伸的通孔。
15.按照权利要求14所述之定子，其特征为定子用耐火铸造材料制成，在装转子(53″)的孔中设有一个高质量耐火衬套(52′)。
16.按照上述诸权利要求之一所述之定子，其特征为它的安装转子(43、53)的孔中至少设有一个环槽(44、60)，最好有多个从容器(11)内腔出发与此环槽相通的径向孔(44′、61)，环槽(44、60)设在横向流通孔(41、55)下方，并被圆柱密封面(40、56)所包围。
17.按照权利要求1所述组件中之转子，其特征为它有一个圆柱形外表面。
18.按照权利要求17所述之转子，其特征为它的圆柱形外表面在处于容器壁(14)中的那一部分被缩小或扩大。
全文摘要
一种金属熔液容器浇注口处闸门的耐火定子与转子组件，它由一个固定在容器壁中的定子和一个装在定子中从容器底的下侧面起可转动地打开或关闭闸门的转子。伸入容器内部的组件上设有横向孔和从这些孔出发的一个从容器中引出的浇注孔。在整个伸入容器内腔的那一部分转子和定子之间，是一个包围着横向孔的圆柱密封面，而处于容器壁中的那一部分内，设有可承受定子和转子不同热膨胀量的间隙。这是一种简单、体积小和工作可靠的闸门系统。
文档编号B22D11/10GK1041553SQ89107479
公开日1990年4月25日 申请日期1989年9月25日 优先权日1988年9月29日
发明者维尔纳·克勒尔, 罗尔夫·瓦尔泰斯波尔 申请人:斯多平克股份公司