用于液态金属流量控制的滑动水口的制作方法

专利名称：用于液态金属流量控制的滑动水口的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属铸造。尤其是，本发明涉及在金属铸造过程中用于计量液态金属的方法和装置。
相关技术的说明基于三个板的计量水口用于控制离开浇铸容器例如浇口盘的液态金属流量。例如，计量水口可以用于控制液态钢从连续铸造机器的浇口盘流向模具的流量。
计量水口包括耐火材料部件的组件，各耐火材料部件有流动槽道。在耐火材料部件中的流动槽道(即孔)装配在一起，以便提供通过该水口的完整流动槽道，该完整流动槽道与浇铸容器流体连通，且液态金属能够流过该完整流动槽道。
计量水口的耐火材料部件通过机械装置装配和夹在一起，这样，一个部件，即节流阀板能够在计量水口组件中横向滑动，以便控制液态金属流过该水口的流量。通过使该节流阀板滑动到不同位置，该水口可以关闭、部分打开或完全打开，以便控制离开浇铸容器的流量。
通过计量水口控制离开浇口盘的液态钢的流量通常涉及几个问题。这些问题包括(1)在水口的流动槽道中的金属流折弯，这可能引起过大湍流和使液态金属排出不对称；(2)由粘附在槽道壁上的金属和非金属材料的积累引起流动槽道的严重非均匀堵塞，随后将不能够获得合适流量和使液态金属平稳排出；以及(3)使计量水口的耐火材料部件局部加速腐蚀，随后污染液态金属，并可能导致无法控制或金属泄漏。
参考

图1和2，三板式计量水口组件10(下文称为“水口10”)通常包括五个基本部件注入嘴20、顶板30、节流阀板40。底板50和出口管60。液态金属(未示出)从顶部流入水口10，并从底部流出该水口10。
注入嘴20是一根管道，它允许液态金属从浇铸容器(未示出)流入在该注入嘴20顶部的流动槽道孔22中。顶板30与注入嘴20的底部接触，并包括一个流动槽道孔32。如图2所示，顶板30中的流动槽道孔32的中心轴线35与注入嘴20的流动槽道孔22的中心轴线25共线。
节流阀板40与顶板30的底部接触。水口10设计成使节流阀板40可以相当于水口10的其它部件横向滑动。底板50与该节流阀板40的底部接触，并包括一个流动槽道孔52。底板50中的流动槽道孔52的中心轴线55与注入嘴20的流动槽道孔22的中心轴线25共线。
出口管60与底板50的底部接触，并包括一个流动槽道孔62。出口管60中的流动槽道孔62的中心轴线65与注入嘴20的流动槽道孔22的中心轴线25共线。
在注入嘴20、顶板30、底板50和出口管60中的流动槽道22、32、52和62的中心轴线25、35、55和65分别共线，并一起确定了水口10的“主中心轴线”15。
如图3-5所示，节流阀板40在完全打开位置(图3)、部分打开位置(图4)和水口关闭位置(图5)之间滑动。如图4所示，在正常工作时，节流阀板40通常置于部分打开位置，这样，可以对流过水口10的液态金属流量进行计量，即设定和控制为合适流量。如图3所示，节流阀板40采取完全打开位置，以便使液态金属流过水口10的流量最大。如图5所示，节流阀板40可以采取关闭位置，这时将阻止液态金属流过水口10。
计量水口部件可以进行组合或继续细分。例如，为了减小部件数目，水口710可以仅由三个部分组成，如图6所示，其中，注入嘴可以与顶板组合起来，定义为第一部件712，和/或底板可以与出口管组合起来，定义为第二部件714，它们可选择地布置成与节流阀板740流体连通。如图7所示，为了更容易更换具有注入嘴812、节流阀板813和底板814的水口810的出口管，该底板814可以分成两个板816和818。
三板式水口的基本部件可以进行各种变化。例如，在图1-5所示的水口中，注入嘴20有圆锥形剖面的孔22，且板30和50的孔32和52以及出口管60的孔62都确定为简单的柱形，与图1-5所示的水口不同，如图8所示，水口110可以有具有圆柱形孔122的注入嘴120和具有圆锥形剖面孔132的顶板130，而节流阀板140、底板150和出口管160的孔都与图1-5中的水口10相同。还有，如图9所示，水口210可以有注入嘴220和顶板230中的圆锥形剖面孔222和232，而节流阀板240、底板250和出口管260的孔都与图1-5中的水口10相同，还如图10所示，水口310可以有具有抛物线形状剖面的孔322的注入嘴320和具有圆锥形孔332的顶板330，而节流阀板340、底板350和出口管360的孔都与图1-5中的水口10相同。
图11表示了水口410的另一变化形式，其中，节流阀板440中的柱形孔相对于板平面443以一定角度倾斜，以便能够将流过节流阀板440的流体引回到水口410的主中心轴线415。图12和13分别表示了水口410的部分打开和关闭位置。
在水口410中，注入嘴420、顶板430、节流阀板440、底板450和出口管460中的孔422、432、442、452和462通常分别为轴对称。例如，该孔可以为柱形或圆锥形剖面几何形状。注入嘴420、顶板430、底板450和出口管460的中心轴线425、435、455和465通常共线。
还发展了计量水口的其它变化形式，以便当它关闭时更好地将节流阀板排空。例如，图14-16表示了包括注入嘴520、顶板530、节流阀板540、底板550和出口管560的一种水口510，分别表示该水口510处于打开、部分打开和关闭的位置。水口510与图1-5的水口类似，除了节流阀板流动槽道孔542在一侧的靠近底边缘546处延伸有一个专门的排空切口544，以便当该水口处于关闭位置时能使孔542排空，如图16所示。这防止将液态金属截留在节流阀板孔542中，否则，截留的液态金属将可能在该水口50暂时关闭时固化。
图17-19表示了包括注入嘴620、顶板630、节流阀板640、底板650和出口管660的另一种水口610，分别表示该水口610处于打开、部分打开和关闭的位置，该水口610有另外的排空特征。在底板650顶部的圆锥形剖面孔652在底板650顶表面654处的的直径大于在底板650底表面656处的孔径。
遗憾的是，当水口局部打开时，前述水口设计都有弯曲的液态金属流动通路，该水口局部打开位置是在液态金属浇铸过程中的正常工作位置。计量水口设计成有最大流量，但是将在大约50％最大流量的情况下工作。这保证有合适的水口控制反应和能够提供更大生产能力，该更大生产能力可能在高生产率或大型型材铸造时偶然需要。因此，在液态金属浇铸过程中水口通常部分打开，因为流动槽道的尺寸必须足够大，以便能在充分打开时提供最大铸造流量，但是水口通常在低于最大流量的情况下工作。在浇铸工作过程中，所需要或希望流过注入嘴的液态金属的流量通常可变，并通常明显小于该最大值，大多时候在30％至70％的最大值范围内变化。因此，当部分打开时，在这些水口中的弯曲和可控制的流动通路将导致(1)液态金属的不对称排出；(2)流动槽道中的过大湍流；(3)可能导致局部区域的耐火材料加速腐蚀；(4)过度制约流动；以及(5)在流动槽道的关键位置快速形成堵塞。这些作用都将缩短水口部件的使用寿命，增加工作成本。
由这些水口在部分打开时产生的畸变流分别通过水口210(图9)和410(图11-13)在图20和21中示意表示。在图20中，流动槽道212中的流体流271撞上节流阀板240的上部凸缘248(在区域A处)，该节流阀板240的上边缘使该部分流体流271朝着孔242的开口急剧弯曲。其余部分的流体流272弯曲的程度小得多。该流体流的主要单侧弯曲使得流体流273在低于节流阀板孔242的上边缘248的位置处与节流阀板孔242的表面分离，并且方向改变为朝向孔242。在节流阀板孔242中形成的高速喷流274强烈倾斜地离开流动槽道212的主中心轴线215。该倾斜的喷流撞在底板250的孔252的一侧上(区域B)，并将流体供给在由板230形成的凸缘下面的回流流体流275。上述严重弯曲和倾斜的流体流产生在底板250和出口管260中的非对称流动图形，其中有(1)限定于流动槽道212的一侧的高速流体流276；以及(2)大范围的回流流动277，该回流流动277包括占据流动槽道212大部分的极度湍流部分278、279。
该流动特性并不好，因为它将导致过大的压力损失，并将促进堵塞和腐蚀。流体流的强烈弯曲和倾斜以及它对耐火材料的撞击(例如在区域A& B处)都过度制约了该流体流，且任何积累的堵塞材料都将更容易阻碍液态金属的排出。通过引入的流体对回流流动275进行供给提供了使非金属堵塞材料在节流阀板240的孔242中积累的理想条件，这对水口的性能来说是一个严重问题。流体流在出口管260中的非对称特性，即在一侧有集中喷流277，而在另一侧有湍流回流279的特性导致(1)液态金属从出口管260中非对称排出，这将对铸件金属质量有不利影响；以及(2)出口管260的非均匀快速堵塞。流体流例如在区域B处撞击孔252的侧面也将加剧局部耐火材料腐蚀的问题。
参考图21，一种将流体向着水口410的主中心轴线引回的方法并不好，甚至加剧了在水口410部分打开时与弯曲流动通路和流体流分布不对称相关的问题。图21表示了与具有在节流阀板440的倾斜柱形孔442和在底板450的圆锥形剖面孔452的水口410相关的流动图形。该流动图形与图20的流体流类似，但是更不对称。尤其是，倾斜的节流阀孔的流体流471在它撞上节流阀板440的顶部凸缘446的位置处(区域A)更急剧地弯曲，同时流体流472的弯曲比流体流471小得多。这样的原因是，比较图20和21，对于倾斜的柱形孔442，孔242的进入口大幅度向右移动，这实际上提供了更长的凸缘446，该凸缘446迫使流体流471比与较小顶部凸缘相互作用的流体流272更垂直于主中心轴线。
与图20相比，在节流阀板440中的倾斜孔442还促使在节流阀板240的孔242的一侧上有更大区域的分离流473。高速流体流474更加偏离水口410的主中心轴线415偏斜，它将更直接地冲撞在底板孔452的一侧(区域B)。增加喷流的直接冲撞将增加在顶板凸缘446下面的回流流动475和476的比例，并更加限制了进入出口管460流向流动槽道462一侧的高速流477。随后，将在一定程度上增加在流动槽道462另一侧的湍流478、479和480。这样，排出受到过度制约，且进入出口管460的流体流的不对称性更严重，从而促使堵塞和腐蚀。
因此，通过使节流阀板中的流动槽道成角度倾斜，以便在水口部分打开时将流体流朝着主中心轴线引回，从而提高流动对称性的方法有缺陷，并可能在工作过程中引起更大问题。
由此可见，需要一种能够提高液态金属流动通路的直线性的计量水口。
发明简介本发明提供了一种用于计量流量的方法和装置，包括可选择地使流体通过顶板中的通道，该通道有进口和出口，该进口和出口偏移，然后使流体进入节流阀板。
本发明提供了一种计量水口，该计量水口使得液态金属流动通路更直，并使排出更对称和湍流更小，从而减小水口部件堵塞和腐蚀的可能性。当水口部分打开时，本发明能够减小流动区域分离和湍流的程度。本发明提供了腐蚀更少的流动性能。当部分打开时，本发明的制约更少，从而使液态金属更容易通过。通过延迟积累速度、减小积累程度和改进积累的均匀性，本发明的堵塞问题更小。本发明改进了在出口管中的流体流分布，从而提高了在下游容器例如连续铸造模具中的金属流动性。本发明还更容易排空节流阀板，同时不会有对流动性有害的影响。为了上述目的，本发明提供了改进的元件和结构，它们能够可靠有效地实现本发明的目的。
附图的简要说明下面将参考附图详细介绍本发明，在这些附图中，相同的参考标号一直表示相同的部件，其中图1是一种已知计量水口处于部分打开位置时的俯视图；图2是沿图1中的线II-II的剖视图，表示处于部分打开位置时的计量水口；图3是表示图2的实施例处于完全打开位置时的视图；图4是表示图2的实施例处于部分打开位置时的视图；图5是表示图2的实施例处于水口关闭位置时的视图；图6是表示第二种已知计量水口处于部分打开位置时的剖视图；图7是表示第三种已知计量水口处于部分打开位置时的剖视图；
图8是表示第四种已知计量水口处于部分打开位置时的剖视图；图9是表示第五种已知计量水口处于部分打开位置时的详细剖视图；图10是表示第六种已知计量水口处于部分打开位置时的剖视图；图11是表示第七种已知计量水口处于完全打开位置时的剖视图，该计量水口有倾斜的节流阀板孔；图12是表示图11的计量水口处于部分打开位置时的视图；图13是表示图11的计量水口处于水口关闭位置时的视图；图14是表示第八种已知计量水口处于完全打开位置时的剖视图；图15是表示图14的计量水口处于部分打开位置时的视图；图16是表示图14的计量水口处于水口关闭位置时的视图；图17是表示第九种已知计量水口处于完全打开位置时的剖视图；图18是表示图17的计量水口处于部分打开位置时的视图；图19是表示图17的计量水口处于水口关闭位置时的视图；图20是表示图9的计量水口中的流动图形的视图；图21是表示图12的计量水口中的流动图形的视图；图22是表示根据本发明构成的一个计量水口实施例处于部分打开位置时的俯视图；图23是沿图22中的线XXIII-XXIII的剖视详图；图24是表示图22中的计量水口的顶板的放大平面图；图25是沿图24中的线XXV-XXV的剖视图；图26是表示图23的实施例处于完全打开位置时的视图；图27是表示图23的实施例处于部分打开位置时的视图；图28是表示图23的实施例处于水口关闭位置时的视图；图29是表示图23的计量水口的流动图形的视图；图30是表示根据本发明构成的另一计量水口实施例处于部分打开位置时的俯视图；图31是沿图30中的线XXXI-XXXI的剖视图；图32是沿图30中的线XXXII-XXXII的剖视图；图33是表示图31的实施例处于完全打开位置时的视图；
图34是表示图31的实施例处于部分打开位置时的视图；图35是表示图31的实施例处于水口关闭位置时的视图；图36是表示图30-33的计量水口的顶板的放大俯视图；图37是沿图36中的线XXXVII-XXXVII的剖视图；图38是沿图36中的线XXXVIII-XXXVIII的剖视图；图39是表示图30-33的计量水口的节流阀板的放大平面图；图40是沿图39中的线XL-XL的剖视图；图41是沿图39中的线XLI-XLI的剖视图；图42是表示图31的计量水口中的流动图形的视图；图43是表示图32的计量水口中的流动图形的视图；图44是表示根据本发明构成的另一计量水口实施例处于完全打开位置时的剖视图；图45是表示图44的实施例处于部分打开位置时的视图；以及图46是表示图44的实施例处于水口关闭位置时的视图。
优选实施例的详细说明本发明涉及一种用于液态金属流量控制且能减小堵塞的计量水口，该计量水口包括一个顶板，该顶板中的流动槽道的轴线与水口的主中心轴线偏离。
参考图22-28，本发明计量水口1010的第一实施例包括注入嘴1020、顶板1030、节流阀板1040、底板1050和出口管1060。在注入嘴1020中的流动槽道孔1022可以有圆锥形剖面，但是也可以采用其它形状。节流阀板1040和底板1050中的流动槽道孔1042和1052如图所示为简单的柱形，但是也可以采用其它形状。同样，在出口管1060中的流动槽道孔1062如图所示为柱形，但也可以采用其它形状。
如图23所示，注入嘴1020、底板1050和出口管1060的流动槽道孔1022、1052和1062分别包括中心轴线1025、1055、1065，它们共线并确定了主中心轴线1015。顶板1030的流动槽道孔1032有具有进口轴线1035的进口和有出口轴线1033的出口，该进口的轴线1035与主中心轴线1015共线。该出口的轴线1033并不与进口轴线1035共线。
参考图24和25，在顶板1030中的流动槽道孔1032包括上部形状1034和底部形状1031。流动槽道孔1032设置成有不共线的两个轴线1033和1035。由两个形状1031和1034叠加而形成两个轴线1033和1035。在顶板1030中的两个形状1031和1034相交，并形成有两个轴线的一个孔1032。
顶板1030中的形状1034可以为圆锥形剖面(即圆锥剖面或截头圆锥)。下文中将形状1034的中心轴线1035称为顶板1030中的流动槽道1032的进口轴线1035。顶板1030中的第二形状1031可以为柱形剖面。下文中将形状1031的中心轴线1033称为顶板1030中的流动槽道1032的出口轴线1033。出口轴线1033平行于进口轴线1035，但并不与该进口轴线1035共线。下文中将两轴线1033和1035之间的距离称为偏移量1036。
参考图23，顶板1030中的流动槽道孔1032的进口轴线1035可以布置成使它与水口1010的主中心轴线1015共线。因此，顶板1030的出口轴线1033沿使节流阀板1040打开的平移方向1044而偏离水口1010的主中心轴线。当水口1010如图27所示部分打开时，该结构使得流动通路弯曲更小和更对称，而且当水口1010如图26所示完全打开时，还能使向下的流动槽道1012相对较直，从而能够达到全流量。
通过将图22和23与图1-2比较，可以更好地理解本发明的优点。正如通过比较图1和22所看到的那样，与水口10的主中心轴线15在流动槽道12的一边或靠近一边的情况不同，水口1010的主中心轴线1015位于更靠近中心。实际上，在本发明之前，通常认为当水口10如图3所示完全打开时，水口10的主中心轴线15只能在流动槽道12的中心或靠近中心。相反，当如图23所示水口1010明显没有完全打开时，本发明使得水口1010的主中心轴线1015处于大致中心的位置。因此，当水口1010部分打开时，用于使液态金属通过的流动通路更直，弯曲更小。
参考图25，顶板1030的进口轴线1035和出口轴线1033之间的偏移量1036影响本水口1010在主中心轴线1015大致位于中心时可以打开的量。这样，如果水口1010在工作时通常打开65％，则水口1010可以设计成当计量水口打开65％时使水口1010的主中心轴线1015位于流动槽道1012的中心。换句话说，该水口1010可以设置成当水口1010打开65％时，主中心轴线1015位于流动槽道的中心处。例如，注入嘴1020可以相对于顶板的出口孔偏移，从而使中心轴线1015相对于流动槽道偏移。
参考图26-28，本计量水口表示为节流阀板1040处于不同位置完全打开水口的位置(图26)；部分打开水口的位置(图27)；以及关闭水口的位置(图28)。如图28所示，在水口关闭位置，本发明能够很容易地排空节流阀板1040中的流动槽道1042，同时不需要在节流阀板流动槽道1042中切出专门的排空通道，或者不需要使底板1050的流动槽道1052具有圆锥形顶部。该排空特征是因为顶板1030的出口轴线1033相对于进口轴线1035的固有偏移1036使得顶板1030的流动槽道孔1032的底边缘1037移向水口1010的主中心轴线1015。换句话说，因为顶板1030的出口孔1038相对于主中心轴线1015偏移，终止流过水口1010的流动只需要使节流阀板1040平移到使得节流阀板1040的进口孔1048不与偏移的顶板出口孔1038流体连通，这在节流阀板出口孔1049不与底板1050的流动槽道1052流体连通之前发生。因此，当水口1010关闭时，节流阀板1040的流动槽道孔1042仍然能够排空到底板1050的流动槽道1052中。
图29中示意表示了当本发明的计量水口1010部分打开时，在它的流动槽道1012中的流体流更直和更对称的特性。流体流1071撞上节流阀板1040的上部凸缘1047(区域A1)，并弯向节流阀板1040的开口1048。流体流中的第二部分1072在撞上顶板1030的形状1034的进口孔1080时(区域A2)也弯向开口1048，但是沿与流体流1071相反的方向。因此，本发明促使以在各侧都朝着水口1010的主中心轴线1015弯曲的方式进入开口1048的流体流在两侧弯曲。为此，形成于节流阀板孔1042中的高速喷射流并不会离开主中心轴线1015而强烈倾斜。高速喷射流几乎与水口1010的主中心轴线1015共线，从而获得更大程度的流动对称性。
喷射流1073并不会强烈地撞上底板1050中的孔1052的一侧，因此，与在不根据本发明构成的水口中的相应流动相比，回流流动部分1074、1075和1076都更弱，范围更小。在底板1050和出口管1060中的流动图形更对称和伸展更均匀，同时下游流体流1077、1078和1079占据了底板1050和出口管1060中的流动槽道1052和1062中的更大部分。
图30-35表示了根据本发明构成的计量水口2010的第二实施例，在该计量水口中得到促进的流动图形如图42和43所示。图36-38是该计量水口的顶板2030的放大图。图39-41是该计量水口的节流阀板2040的放大图。节流阀板2040有流动槽道孔2042，该流动槽道孔的横截面确定为形成的放样(lofted)孔。术语“放样”是三维实体计算机辅助设计领域的技术人员公知的，是一种连接存在于不同平面上的两个闭合图形的方法，该闭合图形例如圆、椭圆或多边形。在用于本申请中时，“放样”意味着没有扭绞。
计量水口2010包括两个重要特征(1)如图36和38所示，在顶板2030中的流动槽道孔2032的一个轴线2033与水口2010的主中心轴线2015之间有偏移2036，如前面参考计量水口1010所述；以及(2)分别在顶板2030和节流阀板2040中的具有独特几何形状的流动槽道孔2032、2034(图36)和2043(图30)，该流动槽道孔沿节流阀板2040运动的方向较窄，沿与该运动方向垂直的方向拉长。因此，形成于顶板2030的出口轴线2033周围的流动槽道孔2032和节流阀板2040的流动槽道2042并不轴对称，而是平面对称，也就是相对于平面2039对称。图33-35表示计量水口2010处于完全打开位置(图33)、部分打开位置(图34)和关闭水口的位置(图35)。
参考图36-38，在顶板2030中的流动槽道孔2032设计成有两个在平面2036内不共线的轴线2033和2035。轴线2035与主中心轴线2015共线。顶板2030的流动槽道2032的两轴线2033和2035通过使两形状2031和2034叠置而形成。在顶板030中的两形状2031和2034相交，形成有两个轴线的孔2032。在顶板2030中的第一形状2034可以是放样孔，该放样孔在板2030顶部为圆形横截面，且该圆形横截面光滑过渡成在顶板2030顶部下面的细长横截面。圆形横截面的中心轴线2035是进口轴线。顶部2030中的第二形状2031为沿垂直于平面2039的方向拉长，即沿平行于平面2038的方向拉长。该第二形状2031的中心轴线2033是出口轴线。出口轴线2033平行于进口轴线2035，但并不共线。两轴线2033和2035确定了一定距离或偏移2036。
顶板和节流板流动槽道的平面对称形状减小了开口沿节流阀板运动方向的横向尺寸，因为在流动中最大程度的不对称出现在该方向上。该平面对称结构增大了开口沿垂直方向的尺寸，因为不对称并不会引入沿该垂直方向的流动中。因此，当水口2010部分打开时，本结构使形成于节流阀板2040的流动槽道2042中的喷射流更加变直，并进一步提高了在底板2050和出口管2060中的流动对称性。这是因为，当部分打开时，该结构减小了流体流的弯曲部分，并在流体流接近节流阀板2040的开口2048时使该部分流体流更对称地弯曲。还有，如图35所示，与图29中所示的搁板1047和搁板下面区域1049相比，该结构使得搁板(shelf)2047在节流阀板2040上面的延伸部分和节流阀板2047中的流动槽道2042在搁板下面的区域2049减至最小。而该搁板和搁板下面区域是减小堵塞的关键性区域。
图39-41表示了本发明第二实施例的节流阀板2040。该节流阀板2040有流动槽道2042，该流动槽道2042的横截面由细长放样孔确定。
图42和43示意表示了当部分打开时在第二实施例的水口2010中形成的流动图形。在图42中表示的流动特性与图29中的非常类似，除了该流体流的弯曲更对称。图43所示的流动特性是对称和均匀的，且几乎没有弯曲。由于分别在顶板1030和节流阀板1040中的细长结构流动槽道1032和1042，流体流中的更大部分以几乎没有弯曲的方式流过水口2010。因此，流动通路总体为直的，没有对流动的更多制约，且在出口管2060中很容易形成总体更对称的流动。
图44-46表示了根据本发明构成的计量水口3010的第三实施例。图44-46表示了计量水口3010处于完全打开位置(图44)、部分打开位置(图45)和关闭水口的位置(图46)。
参考图44-46，计量水口3010有主中心轴线3015，在顶板3030中的流动槽道孔3032设计为有两个共线的轴线3033和3035。轴线3033是顶板3030的进口轴线，轴线3035是顶板3030的出口轴线。节流阀板3040有中心轴线3037。在顶板3030中的孔3032是简单的直通孔。
轴线3033和3035与主中心轴线3015平行，但偏离该主中心轴线3015。轴线3033和3035从主中心轴线3015处偏离一定距离3036。
总的来说，与其它计量水口相比，本发明使得流动制约更少，并减小了堵塞的速度和程度。回流流动范围更小且更弱，这能防止金属或非金属堵塞材料在流动槽道的关键区域中的积累，该关键区域例如节流阀板的孔。在出口管中的流动对称性的提高将改进液态金属从出口管的均匀排出，同时有利于模具流动特性和铸造金属质量。还有，流体流对流动槽道侧面的撞击更小，并减小了加速耐火材料腐蚀的可能性。
尽管通过实施例介绍了本发明，但是本领域技术人员显然可以进行多种其它变化和改变。因此，本发明并不由说明书限定。
权利要求
1.一种用于在熔融金属的连续浇铸中计量流量的装置，该装置包括计量水口，其中，该计量水口包括一顶板，该顶板有第一流动槽道孔，该第一流动槽道孔有具有进口轴线的进口和具有出口轴线的出口；以及一节流阀板，该节流阀板可滑动地与顶板接触，并用于可选择地接收来自顶板的流体；其特征在于该进口轴线和出口轴线偏离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该第一流动槽道孔由叠置的多个形状确定。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于该多个形状是对称的，并各有对称轴线。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于该多个形状从以下组中选择，该组包括柱形、圆锥形和它们的组合。
5.根据权利要求1-4中任意一个所述的装置，其特征在于该偏离在于一偏离方向；且该多个形状中的至少一个沿该偏离方向较窄。
6.根据权利要求2-5中任意一个所述的装置，其特征在于该多个形状确定了进口孔，用于使流过的流体流偏移。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于该节流阀板有第二流动槽道孔，该节流阀板可相对于顶板沿平移方向移动，该平移方向大致垂直于从该第一流动槽道孔的出口流出的方向。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于该节流阀板确定了一个凸缘，该凸缘使离开第一流动槽道孔的流体流偏移，且该进口孔和凸缘配合，使得流体流弯曲进入第二流动槽道孔中。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于该第二流动槽道孔设置为使流体膨胀。
10.根据权利要求7-9中任意一个所述的装置，其特征在于该第二流动槽道孔是细长的放样孔(lofted bore)。
11.根据权利要求7-10中任意一个所述的装置，其特征在于该第二流动槽道孔沿平移方向收缩。
12.根据权利要求7-11中任意一个所述的装置，其特征在于该偏离沿平移方向发生。
13.根据权利要求7-12中任意一个所述的装置，其特征在于该计量水口还包括底板，该底板有第三流动槽道孔，该第三流动槽道孔相对于节流阀板布置成这样，即不管该节流阀板的平移，该第三流动槽道孔与第二流动槽道孔流体连通。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于该第三流动槽道孔包括第三轴线，该第三轴线与进口轴线共线。
15.根据权利要求7-14中任意一个所述的装置，其特征在于该第二流动槽道孔有第二轴线；以及当该节流阀板处于打开位置时，该第二轴线与出口轴线共线。
16.一种用于在熔融金属的连续铸造中计量流量的方法，包括使流体沿第一垂直方向进入在计量水口的第一板中的第一流动槽道孔内；以及使流体沿第二垂直方向从第一板中的第一流动槽道孔内流出；其特征在于该第一垂直方向与第二垂直方向水平偏离。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于使第二板沿平移方向相对于该第一板在打开位置和关闭位置之间运动，该第二板有第二流动槽道孔，该打开位置用于使流体从第一通道进入第二流动槽道孔中，该关闭位置防止流体从第一流动槽道孔进入第二流动槽道孔中。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于通过使第一流动槽道孔沿活动的第二板的平移方向收缩，从而使流体流出第一流动槽道孔。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于在第二流动槽道孔中使该流体膨胀。
20.根据权利要求17-19中任意一个所述的方法，其特征在于不管该第二板的位置，使流体进入在第三板中的第三流动槽道孔中。
21.根据权利要求17-20中任意一个所述的方法，其特征在于该偏离发生在沿活动的第二板平移的方向。
22.根据权利要求17-21中任意一个所述的方法，其特征在于使流体偏移进入第二流动槽道孔中。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于流体通过从下面组中选定的至少一个特征来偏移进入第二流动槽道孔中，该组包括第二板的凸缘、确定于第一流动槽道孔中的进口孔以及它们的组合。
全文摘要
一种计量水口(1010)，用于在减小顶板(1030)堵塞的情况下进行液态金属流动控制，该计量水口有第一流动槽道孔(1031)，该第一流动槽道孔有具有进口轴线(1015)的进口(1032)和具有出口轴线(1033)的出口(1038)。该进口轴线(1015)与出口轴线(1033)偏离。可滑动地安装在顶板(1030)上的节流阀板(1040)可选择地接收来自顶板(1030)的流体流。当该计量水口部分打开时，该计量水口(1010)有弯曲更小和更对称的流动通路，但是当该水口完全打开时，该计量水口有相对直的下游流动槽道，以便允许流过全流量。
文档编号B22D41/24GK1418138SQ01806520
公开日2003年5月14日 申请日期2001年3月16日 优先权日2000年3月16日
发明者徐东, 劳伦斯·J·希斯利普, 詹姆斯·D·多里科特 申请人:维苏维尤斯·克鲁斯布公司