專利名稱：水口單元的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及金屬連鑄生產線。具體而言,本發明涉及一種水口單元,該水口單元適合與水口更換裝置一起使用并設置有用于防止所述水口單元以錯誤的定向裝載在所述水口更換裝置中的裝置。
背景技術：
中間包容器(10)用于保持從鋼包(11)經鋼包長水口(ladle shroud) (12)所傳送的一定量的或滿容器的例如鐵水或鋼水等熔融金屬(參照圖I)。將鋼包(11)定位在中間包(10)上方幾米處，并且通過形式為從鋼包(11)引入中間包(10)內的長管的鋼包長水口(12)將熔融金屬傳送到中間包(10)。中間包(10)設置在鋼包(11)與鑄造設備或模具(mould,或稱結晶器)(13)之間，來自中間包(10)的熔融金屬經上水口( 18)被供給至該鑄造設備或模具(13 )，該上水口( 18 )位于中間包內與澆鑄水口( I)流體連通，該澆鑄水口( I)位于中間包外部和下方并且供應待成形的熔融金屬。在金屬鑄造期間，澆鑄水口(I)可能磨損或者水口開口(5)可能變得堵塞，并且可能不得不在期間更換澆鑄水口(I)。為解決此問題，可使用水口更換裝置(100)，該水口更換裝置(100)包括用于裝載新的管套水口的開口( 16)、用于將新水口滑入澆鑄位置的推動裝置(31)和引導裝置(7)以及位于引導裝置(7)的相對端處的排出開口，該排出開口用于通過利用新水口單元(I)推動用過的水口而排出用過的水口。水口單元的裝載和卸載通常借助于長夾具手動完成并且要求操作人員具有相當大的力量和精度。適合與這種水口更換裝置一起使用的水口單元(I)實際上由具有中央軸向孔的管狀部分(4 )組成，該孔在一端沿軸線開口，而在下出口端沿軸線或通過橫向窗口( 5 )開口(比較圖3 (a)和圖3 (b))。所述管狀部分在其入口端以板(2)為頂部，該板(2)適合緊密地配合在對應的水口更換結構的開口(16)內。該板包括適合沿著對應的固定板(通常為上水口出口的一部分)滑動的頂部滑動表面(2a)。水口單元(I)的板(2 )包括通孔，該通孔與上水口的通孔相匹配，并且適合在推入其澆鑄位置時與上水口的通孔流體連通。在本申請中，澆鑄管(4)與板(2)的結合稱為“可更換的水口單元”(1)，或者在不會與其它水口混淆時簡稱為“水口單元”(I)。在緊急情形下，必須可以封閉上水口開口。為此，可以將類似于如上所述的澆鑄管
(4)頂部的板(2)但不帶通孔的盲板引入裝載開口(16)，并推動該盲板與上水口對準。一些可更換的水口單元包括板(2)，其中通孔相對于其平行于引入引導裝置內的方向的軸向偏移。這允許將盲板與可更換的水口單元結合成整體，這是因為在其澆鑄位置，可更換的水口板(2)的通孔(3)與上水口出口流體連通，而在其封閉位置，上水口出口面對水口板的盲端表面并因此中斷金屬熔體流動。由于在所示情形中推動裝置(31)適于推動可更換的水口單元，所以整個更換操作始終沿著相同方向進行。由此，板的通孔(3)必然定位在板頂面(2a)的盲端部分的上游側。實際上，在緊急情形下，推動裝置(31)必須適合于將可更換的水口單元從其澆鑄位置推動到其封閉位置。雖然很有利，但是這種可更換的水口單元由于以下原因而并非沒有危險。水口板(2)的通孔(3)的偏移位置和它應該以位于滑動表面(2a)的盲端部分上游側的定向提供給水口更換裝置(100)的這一約束意味著水口單元沿著單一定向被裝載到水口更換裝置(100)上。實際上，如果以通孔(3)位于盲端部分下游側的定向裝載，則后果可能是災難性的。上水口(18)與澆鑄水口(I)之間將不形成流體連通或幾乎不形成流體連通，從而中斷鑄造操作，并且在緊急情形下，推動裝置(31，32)將進一步將板推動到板的理論封閉位置，但是使通孔(3)而不是盲端表面與上水口出口對準，從而開啟金屬流動路徑的全流量操作而不是中斷金屬流動路徑。US5188743和W09304805提出給可更換的水口板的底部設置防顛倒套環。該套環可為橢圓形或者設置有一對徑向相對的圓罩。然而，該方案將板可能提供給水口更換裝置的定向總數從無約束的四個定向限制為具有套環的兩個定向。因此，此方案不適合設置有帶通孔和盲端表面的長形板的可更換的水口單元的情形，這是因為在此情形中僅允許四個定向中的一個定向。US5211857或US5174908提出閘門安全裝置，其中閘門包括與水口更換裝置的不對稱的裝載開口相匹配的不對稱的前緣和后緣。然而，這些方案由于以下原因并未令人滿意地解決問題。首先，此類系統不能與工業中已經安裝好的現有的水口更換裝置(100)兼容，而且要求安裝特制的水口更換裝置，這表示需要客戶大量投資。其次，除非右舷和下風板側緣(2e)之間相當不對稱，否則存在如下危險即，操作人員可能在更換管時做激烈動作而使板錯誤地插入水口更換裝置的開口(16)內并損壞系統。注意的是，在此，右舷(右)和下風板(左)側緣(2e)是關于朝著待首先向水口更換裝置(100)的開口( 16)提供的前緣(2c)觀看而限定的側緣。本發明提出一種僅沿著水口板的可能的四個定向中的一個定向將可更換的水口單元裝載到水口更換裝置上的方案，該水口板完全易于操作、廉價并與金屬鑄造車間中所使用的現有的水口更換裝置兼容。
發明內容在本文中，正如本領域技術人員通常理解的，將“屈服點”定義為應力-應變曲線中的處于曲線趨平并且開始發生塑性變形時的點。類似地，在此，將“最大彎曲力”定義為材料在承受所施加的彎曲負載發生斷裂之前所耐受的最大力。本實用新型的水口單元在金屬連鑄設備中的水口更換裝置中使用，所述水口更換裝置被設置為沿著由水口交換操作時第一軸線(Xi)所定義的縱向方向移動所述水口單元；其中所述水口單元包括水口板，其具有上滑動表面和下支撐表面，且一澆鑄管道從所述下支撐表面延伸，所述水口板和所述澆鑄管道由耐火材料制成；其中所述水口板包括前緣、后緣及連接所述前緣和后緣的側緣，且一通孔將所述上滑動表面和所述下支撐表面流體連接；其中所述澆鑄管道包括中央孔，其與所述水口板的所述通孔流體連接，所述中央孔經至少一個為排出熔鑄金屬的開口與環境連通；特征在于，在所述水口板的所述后緣處或后緣附近設置有至少一個金屬凸柄，所述金屬凸柄相對于所述第一軸線橫向地或側向地凸出(且具有介于IOkgf和2000kgf即100N和20kN之間的彎曲屈服點或最大彎曲力)。在一個優選實施例中，所述至少一個凸柄(6)的彎曲屈服點或最大彎曲力介于20kgf 與 IOOOkgf (200N 與 IOkN)之間，或者介于 50kgf 與 500kgf (500N 與 5kN)之間，優選地介于75kgf與250kgf (750N與2. 5kN)之間，更優選地介于IOOkgf與200kgf (IkN與2kN)之間，最優選地介于125kgf與175kgf (I. 25kN與I. 75kN)之間。這些力意味著防止操作人員迫使錯誤插入的管行進到裝載開口上，并且意味著允許機械、氣動或液壓推動裝置通過使凸柄在該過程中彎曲或斷裂而將正確裝載的管推動到其澆鑄位置。棱柱的外接水口板的基部的幾何形狀可因應用而異。它們例如可為以下形狀中的任意一者(a)矩形，(b)平行四邊形，(C)梯形，(d)如下矩形該矩形中的至少鄰近下支承表面的兩個角被切去以與水口更換裝置的引導裝置的幾何形狀匹配。可能需要改變棱柱基部的幾何形狀以使板易于滑動到水口更換裝置中，或者用于確保水口單元不能橫向于其正確定向而安裝在裝置開口內。至少一個凸柄可沿著任何方向超出基部周界進行延伸，但是為了留出更換裝置的上滑動表面，優選地，凸柄不在板的上表面上方延伸。優選地，凸柄與至少一個側緣鄰近，并且超出側緣的一部分進行延伸。凸柄也可超出下支承表面進行延伸，只要凸柄將與水口更換裝置中的一部分通路發生干涉。凸柄也可從至少一個所述水口板的側緣側向地凸出。由于可更換的水口單元的板由利用金屬外殼(有時稱為金屬殼體)包覆除了上滑動表面之外的全部表面的耐火材料制成，所以有利的是該至少一個凸柄由延展性金屬制成，并且固定在包覆耐火材料的金屬外殼上或者為金屬外殼的一體部分。水口板也被包覆在金屬外殼中，且金屬凸柄從金屬外殼側向地凸出。該金屬凸柄與金屬外殼一體地形成。該凸柄也包括預切削或薄弱的部分(以在水口交換操作時利于彎曲或斷裂)。一個或多個凸柄可具有超出限定棱柱板的周界的任意幾何形狀，并且一個或多個凸柄的幾何形狀適于與一起使用的水口更換裝置的開口發生干涉。具體而言，僅作為示例，該凸柄可具有以下幾何形狀中的一種(a)L形的板，其中“L”的豎線固定在板的后緣處或者固定在板的后緣附近，而“L”的水平線超出其鄰近的側緣的表面向外延伸，優選地，位于下支承表面的水平面的下方；(b) L形的板，其中“L”的豎線平行于側緣延伸，而“L”的水平線超出其鄰近的側緣的表面向外延伸，并且位于后緣處或鄰近后緣；(C)板，其超出其鄰近的側緣的表面向外延伸，并且與后緣大致齊平；(d)在水口板的側緣為不平的邊緣的情形中，兩個凸柄與后緣鄰近，每個凸柄均超出限定棱柱的基部進行延伸，以便被包圍在外接基部的最小矩形內，例如(e)在水口板的棱柱基部由具有至少切去兩個角的矩形組成的情形中，兩個凸柄
(6)與后緣鄰近，每個凸柄均具有該切去部分的幾何形狀并且補足以形成矩形，(f)在水口板的棱柱基部由具有從鄰近一個側緣的至少一個邊緣突出的至少一個突出體的矩形組成的情形中，該至少一個凸柄與該突出體以及鄰近下支承表面的下緣大致齊平；(g)固定在下支承表面上的彎桿或葉片；(h)固定在側緣上的彎曲的半殼體。本發明還涉及一種水口更換裝置，該水口更換裝置與如前文所述的可更換的水口單元一起使用用于在連鑄金屬期間更換水口單元，所述水口更換裝置包括(a)第一固定板，其包括適于與金屬熔體的源頭諸如中間包等流體連通的通孔，所
5述第一固定板包括第一下滑動表面；( b )裝載開口，其用于裝載第二可移動的水口板，所述裝載開口允許與水口板的基部接合，但不允許與該至少一個凸柄接合；(c)引導裝置，其用于使可移動的板沿著平行于第一軸線(Xl)的方向經裝載開口滑動到澆鑄位置，該澆鑄位置定義為第一固定板的通孔與第二可移動的板的通孔流體連通的位置；(e)排出開口，其位于引導裝置的相對端處，用于在使用新水口單元推動用過的水口單元時排出用過的水口單元；(f)機械、氣動或液壓臂，其適于將可移動的水口單元從其裝載位置推動到其澆鑄位置，并且具有高于該至少一個凸柄的彎曲屈服力或最大彎曲力的推力，并且其中，(g)可更換的水口單元的上滑動表面適于沿著第一固定板的第一滑動表面滑動并且適合于使第一固定板的通孔和第二可移動的板的通孔流體連通。前文的水口更換裝置的機械、氣動或液壓臂優選地適合(a)用于將第一水口單元從裝載位置推動到澆鑄位置，(b)用于將第一水口單元從澆鑄位置推動到封閉位置，在所述封閉位置，第一固定板的通孔面對水口板的上滑動表面的盲端表面，以及(C)用于將第二水口單元從裝載位置推動到澆鑄位置，從而將第一可移動的水口單元經排出開口推出。通孔在水口板上，其相對于后緣更靠近前緣，從而在第一軸線的方向上通孔的邊界和后緣之間的部分具有大于通孔的直徑的長度。在本發明的一個優選實施例中，如果水口單元以除了前緣在先之外的任何位置提供，則凸柄幾何形狀和水口更換裝置的開口甚至不允許將水口單元裝載接合在裝載開口內。這樣，不存在液壓、氣動或機械臂迫使可更換的水口單元以錯誤定向和構造進入水口更換裝置的風險。其中水口板的所述前緣和后緣互補成形。本發明還涉及一種金屬連鑄生產線，該金屬連鑄生產線包括如上所述的水口更換機構和可更換的水口單元。優選地，該水口更換裝置位于中間包的出口處。本發明還涉及一種金屬外殼或金屬殼體，該金屬外殼用于包覆如前文所述的可更換的水口單元的板，該金屬外殼的形狀適合包覆水口板的除了上滑動表面之外的所有面的至少一部分，并且特征在于，金屬外殼包括設置在后緣處或鄰近后緣設置的至少一個凸柄，所述至少一個凸柄橫向于第一主軸線(Xl)并且大大超出限定棱柱的基部的周界進行延伸，并且所述至少一個凸柄的彎曲屈服點或最大彎曲力介于IOkgf與2000kgf (100N與20kN之間)。該彎曲屈服點和最大彎曲力由如上所限定的定義來理解。該金屬外殼和凸柄的幾何形狀與前文關于可更換的水口單兀中的金屬外殼和凸柄的幾何形狀一樣。該至少一個凸柄可使用本領域技術人員公知的任何固定裝置如釬焊或焊接生產線、膠水、水泥、鉚釘、螺絲等固定在金屬殼體上。然而，優選地，凸柄是金屬外殼的整體的一部分。凸柄可以是金屬外殼的彎曲區段，可以從金屬外殼的主體上選擇地切去。此外，上滑動表面和下支撐表面共同限定了棱柱的第一組對面的和平行的面，且其中棱柱的面為以下中的任意一者(a)矩形，(b)平行四邊形，(C)梯形，(d)如下矩形所述矩形中的至少臨近所述下支撐表面的兩個角被切去以與所述水口更換裝置的所述引導裝置(7)的幾何形狀匹配。
本發明的各種實施例在附圖中示出圖I示意性地示出了典型的連鑄生產線。圖2示出水口更換裝置的剖視圖。圖3示出根據本發明的水口單元的各種實施例。圖4示出根據本發明的水口單元的另一個實施例。圖5示出根據本發明的用于包覆圖3的水口板的金屬殼體。圖6示出根據本發明的水口單元，其中，(a)是水口單元以后緣在先的方式錯誤裝載的圖示，而(b)是水口單元以前緣在先的方式正確裝載的圖示。圖7示出根據本發明的水口更換裝置的使用原理。
具體實施方式
本發明以簡單和可靠的方式解決了以下問題防止將不對稱的可更換的水口單元以錯誤的定向裝載到水口更換裝置(100 )的裝載開口( 16 )上，從而避免這種錯誤可能弓I發的嚴重后果。根據本發明的可更換的水口單元屬于這樣的類型其包括帶有通孔(3a)的中空管狀部分(4)，所述管狀部分的一端與板(2)的大致垂直于該管狀部分的軸線延伸的第二主面(2b)連接。管狀部分的通孔(3a)在板的與前述第二主面(2b)相對的第一主面(2a)上具有與環境連通的開口(3)，并且管狀部分的通孔(3a)或者沿著管的軸線在管狀部分(4)的另一端處具有與環境連通的開口(參照圖3的(b))，或者在靠近該端部設置在管壁上的窗口(5)處與環境連通(參照圖3的(a))。由于所述第一主面在滑動到水口更換裝置中的澆鑄位置時將與上水口的對應板表面進行緊密流體接觸，所以將所述第一表面(2a)稱為“滑動表面”。該滑動表面由耐火材料制成且未被包覆金屬，以免一些熔融金屬泄漏并損壞金屬包覆表面。因此,板本身由兩個相對的主面(2a，2b)組成滑動表面和將板連接到水口的管狀部分(4)的表面；兩個表面通過限定板的周界和厚度的邊緣(2c至2e)連接。側緣包括相對于板安裝并且滑動到水口更換裝置中的方向而言的一對相對的前緣(2c)和后緣(2d)。該前緣和后緣實際上限定棱柱的基部，板可內切在該棱柱中。在絕大多數情形下，該棱柱是正棱柱，但此特征不是強制性的。由于當第二板的前緣(2c)接觸待更換的第一板的后緣(2d)時兩個連續的板之間應該形成相當緊密的接觸，所以兩個相對的前緣和后緣必須互補，并且大多數情形下它們包括兩個平行的平坦區段。平行于作為橫向的第一方向(X)的、通常垂直于前緣和后緣(2c，2d)延伸的側緣(2e)通常從前緣線性地延伸到后緣，但是可在兩個主面(2a，2b)之間具有任何輪廓。在本文中，如果某一形狀由棱柱包圍并“緊密地配合”在該棱柱內部，則可以說所述形狀在棱柱中內切，這是在幾何學上一般為本領域技術人員所接受的定義。具體而言，在圖形相遇的所有點處，它們的邊緣必定相切。必然不存在與該內切物體類似、更大并且還被外圖形包圍的物體。在本發明中，可以說板具有在棱柱中內切的形狀，因為側緣(2e)不一定直接與前緣和/或后緣(2c，2d)相遇或形成銳角。相反，在很多實例中，使板的角部平滑可能是有利的，要么具有圓角部，要么將角部切去。這有利于操作人員操縱無尖角部的板，而且還有助于在裝載開口和引導裝置內平滑地對準板。然而，除角部之外，該板具有總體大致棱柱的幾何形狀。可以說該板不對稱，因為通孔在滑動表面(2a)上的開口(3)相對于第一方向(X)未在板的中心上。實際上，在許多情形下，開口(3)偏移以便緊挨著它限定一盲端區域，該盲端區域允許通過使板從其澆鑄位置滑動到盲端位置以中斷金屬熔體的流動，其中所述澆鑄位置為開口(3)與對應的上水口(18)的通孔(23)流體連通的位置，所述盲端位置為上水口的通孔(23)面向板的盲區(類似于用于相同目的的盲板，稱為盲端區域)的位置。現在，如果該板被錯誤地裝載到水口更換裝置的裝載開口內，則產生下述情形當將板推入其澆鑄位置時，水口單元的上水口與開口(3)之間不會形成流體連通或者限制流體連通，結果不能流動或幾乎沒有流動金屬熔體。在緊急情形下，當必須將板從其澆鑄位置推動至其盲端位置時，開口(3)經孔(23)與上水口完全流體連通，從而增加金屬流動而不是停止金屬流動。為了防止發生這種災禍，本發明提出在后緣(2d)處或者鄰近后緣(2d)設置至少一個凸柄(6)，所述至少一個凸柄(6)橫向于所述第一主軸線(XI)并且大大超出限定棱柱的基部的周界進行延伸，并且所述至少一個凸柄(6)的彎曲屈服點或最大彎曲力介于IOkgf與2000kgf (100N與20kN)之間。由于所述至少一個凸柄(6)超出限定棱柱的基部的周界橫向地延伸，所以凸柄(6)必然與裝載開口(16)的框架發生干涉，并且將不得不彎曲或斷裂以便允許板通過所述裝載開口并沿著引導裝置(7)穿行。如果板以正確定向裝載，則所述至少一個凸柄(6)將鄰近板的后緣(2d)定位在板的后部，并且板可由手緊貼地引導通過裝載開口并且沿著側緣(2e)的相當一部分長度滑動，直到至少一個凸柄(6)到達裝載開口(16)的框架處并且與裝載開口(16)的框架發生干涉。在所述地點，操作人員不能再用手推動板，因為100N在鑄造設備中所遇到的條件下用手施加是相當大的力。在此階段，啟動機械、氣動或液壓臂(31)，以推動板直到板到達其澆鑄位置。在該過程中，所述至少一個凸柄(6)彎曲或斷裂，因為20kN僅為用于這種目的設置的力臂可施加的力的一小部分(參照圖7)。優選地，所述至少一個凸柄塑性地彎曲而不斷裂，以便防止凸柄碎片落入下方的鑄模內。萬一操作人員將板前后顛倒(B卩，使后緣(2d)朝前且使前緣(2c)向后)裝載，如果沒有設置防止板沿著錯誤定向裝載的裝置，則后果不堪設想。根據本發明的水口單元不能被前后顛倒(即，以后緣(2d)在先的方式)安裝，因為所述至少一個凸柄(6)將與裝載開口
(16)的框架發生干涉，以防止板擱靠在引導裝置上。在鑄造設備的工況下，所述至少一個凸柄具有至少100N的機械阻力(彎曲或折斷阻力)，這對于操作人員通過迫使錯誤定向的板通過裝載開口而彎曲或斷裂來說過高。這樣，即使在幾次嘗試之后，操作人員將迅速地意識到其錯誤并且翻轉板如上所述地將板的前緣(2c)在先地提供給裝載開口。必須從大的方面來理解鑄造設備的工況。該工況包括在該裝置和水口單元處于冷態或室溫的情況下將水口更換裝置組裝在中間包的出口處時的工況、以及在連鑄操作時該裝置和水口單元處于熱態時的工況。實際上，在該裝置的組裝期間，引入水口更換裝置的第一水口通常處于冷態，因為該裝置和水口在后續階段將與中間包一起被預熱。另一方面，在連鑄平臺上，當裝置和水口已經進行操作并且必須將新水口單元引入正在操作的裝置內時，則首先對新水口單元進行預熱，以減小在與熔融金屬接觸時的熱沖擊。在此方面，通常設置有預熱工位，該預熱工位安裝在連續平臺上，以在800°C -IOOO0C的范圍內的溫度下預熱新水口單元。當需要更換水口時，使待命并隨時可用的經預熱的水口接合在裝載開口(16)中。所述至少一個凸柄(6)的屈服點或最大彎曲力的較高的下限值大大降低了迫使板通過裝載開口的強壯且固執的操作人員的能力。相反，較低的上限值減小了臂(31)用于彎曲或斷裂所述至少一個凸柄所需的力。因此，所述至少一個凸柄(6)的彎曲屈服點或最大彎曲力可介于20kgf與IOOOkgf (200N與IOkN)之間，或者介于50kgf與500kgf (500N與5kN)之間，優選地介于75kgf與250kgf (750N與2. 5kN)之間，更優選地介于IOOkgf與200kgf (IkN 與 2kN)之間，最優選地介于 125kgf 與 175kgf (I. 25kN 與 I. 75kN)之間。在本申請中，考慮室溫下所述至少一個凸柄(6)的彎曲屈服點或最大彎曲力的值。基于工況和臂可產生的力，本領域技術人員可選擇恰當的值或值的范圍，以確保既在組裝時又在鑄造時(冷階段和熱階段)滿足本發明的原理。水口單元(I)的板可具有此類水口中常見的任何形狀。具體而言,該板的幾何形狀在如下棱柱中內切，該棱柱的基部與一方面利用相對的滑動表面和支承表面(2a, 2b)而另一方面利用側緣(2e)接合的前緣和后緣(2c，2d)相對應。在本文中，術語“棱柱”的幾何含義認為由利用多個面接合的兩個平行基部限定，使得平行于基部面的所有截面均相同。基部可具有任意幾何形狀，但它們一般為多邊形。板不需要完全地呈棱柱形，而是僅在棱柱中內切，因為板的側緣(2e)與前緣和后緣(2c，2d)或側緣(2e)本身接合成的角部可有利地呈圓形或被切去，以有利于裝載到水口更換裝置(100)的裝載臺上并被引導通過該裝載臺。該棱柱的基部(2c，2d)可為以下中的任意一者(a)矩形，(b)平行四邊形，(c)梯形，Cd)如下矩形該矩形中的鄰近下支承表面(2b)的至少兩個角被切去以與水口更換裝置(100)的引導裝置(7)的幾何形狀匹配。然而，如上所述，板的精確幾何形狀對于適用于安裝在對應的水口更換裝置上的任何類型的可更換的水口單元的本發明來說并不關鍵，即，它必須具有-由耐火材料制成的平坦滑動表面(2a)，-適合于在水口更換裝置的引導裝置(7)上滑動的側緣(2e )和支承表面(2b )，以及-前緣(2c)，其平行于相對的后緣(2d)，使得在更換水口單元的過程中當第二板的前緣壓靠第一板的后緣時形成緊密接觸。該至少一個凸柄(6)必須位于后緣(2d)處或鄰近后緣(2d)，并且如圖3的(d)至圖3的(f)所示，優選地鄰近至少一個側緣(2e)。作為選擇，如圖3的(a)至圖3的(C)以及圖4所示，該至少一個凸柄(6)可位于側緣下方。由于該至少一個凸柄優選地具有延展性并且能夠適合于在介于100N與20kN之間的力下彎曲，所以優選地凸柄由金屬制成。由于水口板的除了滑動表面(2a)之外的所有面的至少一部分由金屬外殼包覆，所以如圖5的(a)、圖5的(d)以及圖5的(e)所示，該凸柄能夠有利地為該外殼的一體部分，或者如圖5的(b)、圖5的(c)以及圖5的(f)所示，利用本領域熟知的任何手段諸如焊接、釬焊、膠粘、鉚接、螺紋連接等將凸柄固定在該外殼上。凸柄可具有諸多不同的幾何形狀。具體而言，它們可具有以下幾何形狀中的任何一種形狀(a) L形的板，其中“L”的豎線固定在板的后緣(2d)處或者固定在板的鄰近后緣(2d)處，而“L”的水平線超出其鄰近的側緣(2e)的表面向外延伸，優選地，位于下支承表面(2b)的水平面的下方；這種實施例在圖3的(a)中示出；(b) L形的板，其中“L”的豎線平行于側緣(2e)延伸，而“L”的水平線超出其鄰近的側緣(2e)的表面向外延伸，并且位于后緣(2d)處或鄰近后緣(2d)，如圖3的(b)和圖5的(a)所示；(C)長形板，其超出其鄰近的側緣(2e)的表面向外延伸，并且與后緣(2d)大致齊平，如圖3的(d)至圖3的(f)以及圖5的(d)和圖5的(e)所示；(d)在水口板的側緣為不平的邊緣的情形中，兩個凸柄與后緣鄰近，每個凸柄均超出限定棱柱的基部進行延伸，以便被包圍在外接所述基部的最小矩形內，例如(e)在水口板(2)的棱柱基部由具有至少切去兩個角的矩形組成的情形中，兩個凸柄(6)與后緣(2d)鄰近，每個凸柄均具有該切去部分的幾何形狀并且補足以形成矩形，如圖3的(f)所示，( f )在水口板(2 )的棱柱基部由具有從鄰近一個側緣(2e )的至少一個邊緣突出的至少一個突出體的矩形組成的情形中，該至少一個凸柄(6)與該突出體以及鄰近下支承表面(2b)的下緣大致齊平,如圖3的(e)所示；(g)圖3的(C)、圖4以及圖5的(C)所示的固定在支承表面上的彎桿或葉片(6);(h)圖5的(b)所示的固定在側緣(2e)上的彎曲的半殼體。由于機械原因，板的除了上滑動表面(2a)之外的全部表面的至少一部分以及管狀部分(4)的初始區段有時由金屬外殼(12)包覆,該金屬外殼(12)有時也稱為金屬殼體,在此認為這兩個術語是同義詞。如前文所述，優選地，至少一個金屬凸柄(6)是金屬殼體本身的一體部分或者固定在金屬殼體上。因此，根據本發明的金屬外殼(12)的形狀類似于現有技術外殼相應的形狀，金屬外殼(12)的形狀為開口殼體,金屬外殼(12)的幾何形狀與其將包覆的耐火板之一相匹配，在底部表面具有開口，以容納水口單元(I)的管狀部分。本發明的金屬外殼(12)與現有技術金屬殼體的區別在于，本發明的金屬外殼(12)包括設置在后緣(2d)處或鄰近后緣(2d)設置的至少一個凸柄(6)，所述至少一個凸柄(6)橫向于第一主軸線(Xl)并且大大超出限定棱柱的基部的周界進行延伸，并且所述至少一個凸柄(6)的彎曲屈服點或最大彎曲力介于IOkgf與2000kgf (100N與20kN)之間。在前文中已詳盡地說明了該至少一個凸柄(6)，前文內容在經過必要修改后適用于金屬外殼的至少一個凸柄。具體而言，該至少一個凸柄可以是金屬外殼的一體部分，或者作為選擇，該至少一個凸柄可以利用諸如釬焊或焊接生產線、水泥、鉚釘、螺絲等固定裝置固定在金屬外殼上。金屬殼體可在金屬加工車間通過諸如鍛壓、折疊、使用壓力機或鍛壓機沖孔、下料、模壓、彎曲、折邊、壓印、焊接等技術鑄造或成形。然后，金屬殼體通常被運輸到水口單元制造商的設備處，在該處，通常使用水泥將金屬殼體施加在水口單元的耐火芯部上。為了縮小殼體在運輸到水口單元制造商的過程中的包裝體積，優選地，該至少一個凸柄為如下形式，即金屬外殼裝配在具有大致類似或略大于滑動表面(2a)的一個面的矩形長方體中。圖5的(d)和圖5的(f)以及圖3的(e)和圖3的(f)中圖示了外殼的此類實例。如果外殼包括用于包覆水口單元的管狀部分(4)的頂部的管狀區段，正如例如圖4中所看到的，則凸柄也可如圖3的(C)、圖4以及圖5的(C)所示從下支承表面(2b)延伸。[0074]凸柄可包括預切削或較薄弱的部分以利于凸柄彎曲或斷裂。此結構允許精確地定位彎曲或斷裂的區域并且減小水口板(2)上的應變。凸柄固定在外殼上的固定裝置的位置也可有助于形成較薄弱的部分。凸柄的優選形狀為圖4所示的凸柄的形狀。當水口單元沿著錯誤的定向被裝載時該形狀允許與裝載開口發生明顯干涉。另一方面，當水口單元沿著正確的定向被裝載時，凸柄沿著彎曲方向預成形并且允許平滑變形。在水口板耐火部分上沒有引起應變或者幾乎沒有引起應變。因此，避免或減少了裂紋。圖4的凸柄也相當易于制造。本發明的水口單元與水口更換單元(100) —起使用，該水口更換單元(100)包括(a)第一固定板(22)，其包括適合于與金屬熔體的源頭諸如中間包(10)等流體連通的通孔(23)，所述第一固定板包括第一下滑動表面(22a);此種固定板通常是中間包
(10)的上水口(18)的一部分并且包括滑動表面，該滑動表面將與本發明的可移動的水口單元的滑動表面(2a)形成緊密接觸面；(b)裝載開口(16)，其用于裝載本發明的可移動的水口單元(I)的板(2 )，所述裝載開口允許與水口板(2)的由前緣和后緣(2c，2d)形成的基部接合，但不允許與該至少一個凸柄(6)接合；(c)引導裝置(7)，其用于使可移動的板(2)沿著平行于第一軸線(Xl)的方向經所述裝載開口(16)滑動到澆鑄位置，該澆鑄位置定義為第一固定板(22)的通孔(23)與第二可移動板(2)的通孔(3)流體連通的位置，可移動板(2)的滑動表面與上水口的固定板的滑動表面在接觸時必須形成金屬熔體緊密接觸面；(e)排出開口，其位于引導裝置(7)的相對端處，用于在使用新水口單元(I)推動用過的水口單元(I)時排出用過的水口單元(I);以及(f)機械、氣動或液壓臂(31)，其適合于將可移動的水口單元(I)從其裝載位置推動到其澆鑄位置，并且具有高于該至少一個凸柄(6)的彎曲屈服力或最大彎曲力的推力，并且其中，(g)可更換的水口單元(I)的上滑動表面(2a)適合于沿著第一固定板(22)的第一滑動表面(22a)滑動并且適合于使第一固定板的通孔(23)和第二可移動板的通孔(3)流體連通。裝載開口(16)可以是這樣的，即如果將可移動板(2)以其后緣(2d)在先的方式錯誤地提供，則板不能被放置在引導裝置上。作為選擇，為了減輕拿著水口單元的操作人員的負擔，可將板放置在引導裝置上，但沒有深到足以允許臂(31)在前緣(2c)上推動，如圖6的(a)所示。由于所述至少一個凸柄(6)的彎曲屈服點或最大彎曲力介于IOkgf與2000kgf(100N與20kN)之間，所以其對于操作人員用手施加壓力來說過高，并且由于臂(31)過于在前而不能到達前緣(2d)，所以板卡在那里且不能進一步滑動。因此，操作人員的唯一選擇是收回水口單元(I )，將水口單元(I)前后翻轉并且以其前緣在先的方式將板弓I入裝載開口內，并且將板放置在引導裝置上，利用手力向深處推動板穿過引導裝置，直到該至少一個凸柄(6)與裝載開口(16)發生干涉。在所述階段，臂(31)抵靠在后緣(2d)上定位，并且通過使凸柄(6)彎曲或斷裂而迫使所述至少一個凸柄(6)通過裝載開口，直到板到達其澆鑄位置。如圖6的(b)和圖7所示，如果板被正確地裝載到裝載開口上，則臂(31)因此適于與水口單元(I)的板的后緣(2d)接觸，優選地，(a)用于將第一水口單元(I)從裝載位置推動到澆鑄位置，(b)用于將第一水口單元(I)從澆鑄位置推 動到封閉位置，在封閉位置，第一固定板(22)的通孔(23)面對水口板(2)的上滑動表面(2a)的盲端表面，以及(c)用于將第二水口單元(I)從裝載位置推動到澆鑄位置，從而將第一可移動的板(I)經排出開口推出。因此，包括根據本發明的水口更換裝置(100)和水口單元(I)的金屬連鑄生產線免于由于板以其后緣在先的方式錯誤裝載所導致的中斷，該中斷是一種比我們想象更頻繁發生的事故。這種系統特別適用于中間包，其中水口更換裝置(100)位于所述中間包下方的出口處。
權利要求1.一種水口單元(I)，其用于在金屬連鑄設備中的水口更換裝置(100 )中使用，所述水口更換裝置(100)被設置為沿著由水口交換操作時第一軸線(Xl)所定義的縱向方向移動所述水口單元(I);其中所述水口單元(I)包括水口板(2)，其具有上滑動表面(2a)和下支撐表面(2b )，且一澆鑄管道(4 )從所述下支撐表面(2b )延伸，所述水口板和所述澆鑄管道由耐火材料制成；其中所述水口板包括前緣(2c)、后緣(2d)及連接所述前緣和后緣的側緣(2e )，且一通孔(3 )將所述上滑動表面(2a)和所述下支撐表面(2b )流體連接；其中所述澆鑄管道(4)包括中央孔(3a)，其與所述水口板的所述通孔(3)流體連接，所述中央孔經至少一個為排出熔鑄金屬的開口(5)與環境連通；其特征是，在所述水口板的所述后緣處或后緣附近設置有至少一個金屬凸柄(6),所述金屬凸柄相對于所述第一軸線橫向地或側向地凸出。
2.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述金屬凸柄從至少一個所述水口板的側緣側向地凸出。
3.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述金屬凸柄與至少一個所述側緣相鄰。
4.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述金屬凸柄由延展性金屬制成。
5.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述水口板的所述前緣、后緣和側緣被包覆在金屬外殼中，且所述金屬凸柄從所述金屬外殼側向地凸出。
6.根據權利要求5所述的水口單元，其特征是，所述金屬凸柄與所述金屬外殼一體地形成。
7.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述水口板的所述前緣和后緣互補成形。
8.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述凸柄包括預切削或薄弱的部分。
9.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述凸柄為L形的板。
10.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述凸柄為固定在所述下支承表面上的彎桿或葉片(6)。
11.根據權利要求I所述的水口單元，其特征是，所述通孔(3)在所述水口板上，其相對于所述后緣更靠近所述前緣，從而在所述第一軸線的方向上所述通孔的邊界和所述后緣之間的部分具有大于所述通孔的直徑的長度。
12.根據前述任一項權利要求所述的水口單元，其特征是，所述上滑動表面和所述下支撐表面共同限定了棱柱的第一組對面的和平行的面，且其中所述棱柱的所述面為以下中的任意一者(a)矩形，(b)平行四邊形，(c)梯形，(d)如下矩形所述矩形中的至少臨近所述下支撐表面的兩個角被切去以與所述水口更換裝置的所述引導裝置(7)的幾何形狀匹配。
專利摘要本實用新型涉及一種水口單元，其用于在金屬連鑄設備中的水口更換裝置中使用，水口更換裝置被設置為沿著由水口交換操作時第一軸線所定義的縱向方向移動水口單元；其中水口單元包括水口板，其具有上滑動表面和下支撐表面，且一澆鑄管道從下支撐表面延伸，水口板和澆鑄管道由耐火材料制成；其中水口板包括前緣、后緣及連接前緣和后緣的側緣，且一通孔將上滑動表面和下支撐表面流體連接；其中澆鑄管道包括中央孔，其與水口板的通孔流體連接，中央孔經至少一個為排出熔鑄金屬的開口與環境連通；特征在于，在水口板的后緣處或后緣附近設置有至少一個金屬凸柄，其相對于第一軸線橫向地或側向地凸出。
文檔編號B22D41/56GK202726042SQ20122022181
公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者史蒂法納·塔布里 申請人:維蘇維尤斯集團有限公司