装有一更换管装置的中间包和用于这种更换管装置的板 本发明涉及一种用于轧钢厂的连续浇注中间包，所述中间包装有至少一个更换管装置，所述更换管装置具有一个安装在中间包上的底座以及多块用于确定一浇注通道的耐火材料板，所述浇注通道能使钢水从中间包注入一个连续浇注的铸型中，这些耐火材料板包括至少一个固定板和一根管，在所述管的上端具有一块板，所述更换管装置还包括能使所述管的板压靠在固定板上的施压装置，它们的表面形成一接合平面，所述底座具有用于引入一根新管的位置、浇注位置和用于排出一根旧管的位置，所述更换管装置还具有能使新管从引入位置移到浇注位置以及使旧管从浇注位置移到排出位置的导向装置，该更换管装置还具有使新管从引入位置移到浇注位置以及使旧管从浇注位置移到排出位置的驱动装置。
法国专利申请No 9505504中描述了这样装置的一个具体实例。这种装置相对于现有装置(例如在文献EP 0192019中所描述的)具有优越性。但是，这种装置的缺点是，固定板和管板的表面必须为圆柱形滑动表面。为了保证这些板间的密封，所述固定板和管板地半径必须完全相同，从而导致加工上的困难。此外，在浇注过程中，这些板易遭受热应力的影响，并且不能保证由于这些板的热膨胀而导致的变形在这些板的整个圆周上是相同的，从而不利于这些板之间的密封。人们已经知道，在这样一个装置的浇注通道中的压力通常低于大气压。为了避免因空气的吸入而使钢水质量降低和使钢水成分出现化学扰动，通常在可动板中的一个固定板中设置至少一个完全围绕所述浇注通道的槽，在该槽中提供一种加压的中性气体(例如氩气，从而使吸入的气体为不会降低钢水化学成分的中性气体。在圆柱形的板上加工槽也是非常困难的，并且成本较高。
本发明涉及一种装有一更换管装置的中间包，这种装置具有上述装置的优点，同时还能克服其缺点。
根据本发明的主要特征，所述接合平面相对于水平面倾斜一个非零度角(α)，利用在接合平面上以至少部分非直线的轨迹滑动使新管从引入位置移到浇注位置并且使旧管从浇注位置移到排出位置，将接合平面的倾斜角(α)以及所述管的尺寸和轨迹结合起来使所述管在更换管的过程中避开所述铸型。
将一个倾斜的接合平面与非直线运动结合起来可以在一个较宽的范围内预先确定所述管的起始位置和终止位置，这个优点的重要性将在下面的叙述中更好地得到说明。
根据本发明的一个优选特征，所述管的板具有一个前支承表面和一个后支承表面，根据换管方向来确定所述前支承表面和后支承表面，所述新管板的前支承表面与所述旧管板的后支承表面接触以将所述旧管板推至排出位置并在浇注位置处更换所述旧管板。
根据本发明的另一优选特征，所述连续浇注铸型具有一个较长的边并且所述接合平面的水平直线平行于所述铸型的较长边。这样可在铸型内提供最大的移动量。
根据本发明另一优选实施例，在接合平面中沿着以O为中心的圆周滑动方式进行更换管的操作。有效的转动具有便于操作的优点。
根据本发明的一个特定实施例，圆周运动的中心O高于所述浇注通道与接合平面相交的位置。这样的结构能够在铸型外侧引入一根新管并且在更换管的转动过程中在将位于铸型中的所使用的管从铸型中移出时通过转动使所述新管移到铸型中。这种结构特别适用于形状细长的板坯铸型，这种坯板铸型能使管在铸型中纵向移动。
根据本发明的另一特定实施例，圆周运动的中心O低于所述浇注通道与接合平面相交的位置。这种结构特别适用于方坯铸型，所述方坯铸型的截面为正方形或接近正方形。在这样的铸型中，在不提升中间包的情况下更换所述浸入式注管意味着一根新管可以与正在使用的注管并靠在一起。考虑到铸型的狭窄，这意味着，所述新管是倾斜的以致于在铸型中央所述新管的端部紧靠着正在使用的管的端部。
根据另一特定实施例，在所述固定板和管板之间的接合平面是垂直的。该垂直平面最好平行于铸型的主轴。这种结构特别适用于薄板坯的铸型，它能有效地保证注管运动与铸型主轴对起。
根据另一特定实施例，所述更换管装置位于中间包的侧面，而不是象通常所设置的位于中间包下方。这种结构可以抑制所述浇注通道的弯曲，并且还能为更换管装置的操作提供较大的空间。在钢水的连续浇注过程中，通常使用一种用于调节钢水流动的装置，例如柱塞或滑阀。本发明能使注管与滑阀封闭装置很好地结合在一起。特别是，按照一个实施例，中间包装有一个在中间包和所述更换管装置之间的滑动式水口。
根据另一特定实施例，管板具有线性支承表面，在换管过程中，这些支承表面内接于以O为中心的扇形中并且具有与板转动的角度相等的中心角。这种结构在换管过程中当所述结合平面上的滑动为转动时两个管板在它们的支承表面之间不存在任何间隙的情况下被推动。
当所述滑动不完全是转动时，所述管板最好具有凹圆弧和凸圆弧形状的支承表面，一块板的前支承表面与在其之前的后支承表面相配合，所述支承表面之间保持足够长的接触距离以便在换管过程中至少当所述支承表面经过固定板的注孔时完全覆盖所述注孔。这种结构在换管过程中当持久地关闭注孔时使两个板/管被推动。
在一个换管系统中，所述浇注通道通常与固定板和可动板之间的接合平面垂直。当所述接合平面是垂直的或近似垂直时，这意味着所述浇注通道在上部容器和固定板入口之间具有卡口形状。所述浇注通道的卡口形状存在缺点。一方面，在弯头位置处可能增加所述浇注通道的磨损。另一方面，弯头会产生例如氧化铝的沉积并会堵塞所述浇注通道。
为了克服上述缺点，本发明的一个特定实施例提供了以一个倾斜角度截断所述接合平面的浇注通道以降低所述卡口效应。
实际中，利用使浇注通道与在固定板和可动板之间的接合平面相交的角度倾斜，能够使所述浇注通道的轴线接近垂直，从而降低了卡口效应。
根据一个特定实施例，沿着一个与相对于水平面的接合平面倾斜角α互余的斜角使所述浇注通道与所述接合平面相交，从而使所述浇注通道在其整个长度上呈直线形状。
另一方面，本发明涉及一用于装在本发明中间包上的更换管装置上的固定板以及用于本发明更换管装置的一个由板/管所组成的系统。
本发明还涉及一适于装在一个更换管装置中的管。它包括一个管和一个具有接合平面的板，所述板适于与所述更换管装置的固定板压靠在一起。当所述管在浇注位置处时所述接合平面相对于水平面倾斜一非零角(α)。
本发明的其它特征和优点可以通过下列参照附图结合实施例的叙述中得出。
图1是本发明一优选实施例的截面图。
图2是图1中所示的更换管装置的透视图。
图3和图4是图1和图2所示的更换管装置的正视图。
图5和图6分别是本发明另一实施例的正视图和侧视图，其中转动中心低于所述浇注通道与所述接合平面相交的位置。
图6a是一个方坯铸型的俯视图。
图7和图8表示了本发明的两个实施例，其中所述更换管装置位于中间包侧面。
图9表示了板的形状，其中所述圆周运动是以O为中心的转动。
图10表示了当所述运动不同于纯粹的转动时在所述接合平面中的板的形状。
在图1中，附图标号2所代表的中间包具有一钢制厚底壁4，该底壁4上覆有一耐火材料层6。一耐火材料板8(在本申请中被称之为固定板)垂直地经过所述底壁4和耐火材料层6。在固定板8的中央部分中确定了一浇注通道10。浇注通道10的上部12形成了一个用于塞杆14的座，所述塞杆14能调节中间包2中的钢水经过浇注通道10时的流动。一底板16固定在中间包的底部下方。一由附图标号18整体表示的更换管的装置安装在底板16的下方。
所述更换装置18具有一底座20，该底座20固定在底板16的下方。所述固定板8安放在底座20中。为此，该固定板8具有一平表面22，利用该表面22使该固定板8支承在所述底座20上。安装一转动部分24，利用轴承26使所述转动部分24可在底座20上转动。该转动部分24支承一个包括一块板30和一个管32的由板/管所组成的系统28。所述由板/管所组成的系统28中的板30和所述固定板18都具有一工作表面。这些工作表面相互接触并确定了一接合面34。利用施压装置36使所述板30压靠在所述固定板18上。在所示的实施例中，这些施压装置包括六个具有一球形压头38的元件，利用弹簧40使所述球形压头38压在所述板30上。所述浇注通道10穿过所述由板/管所组成的系统以将钢水从中间包2带入一铸型42中，所述管32浸入所述铸型42中。
图2是图1中所示的更换管装置的透视图。其中未示出中间包2和底板16。
可以看出，板30的截面形状大致为与中心成90°角的扇形。在所示的实施例中，管32具有一延长部分，这是因为该管32是为截面较窄的用于浇注薄板坯的铸型42设计的。
图2还表示了驱动装置的操作，所述驱动装置可将一根新管从一个引入位置(见图3)送至图1和图2所示的浇注位置，并且将旧管从所述浇注位置送至排出位置(见图4)。这些驱动装置具有一推动部分46，该推动部分具有形状为安装在板30的一个角上的角铁形状的截面。该推动部分46是实心的并且一个臂48安装在转动部分24上。利用一起重器50带动所述臂48。所述起重缸50安装在底板16上，同时该起重缸的连杆固定在所述铰接臂48上。
使新管从引入位置移到浇注位置并且使旧管从浇注位置移到排出位置的导向装置，一方面包括具有固定板8的接合平面的工作表面，另一方面还包括所述施压装置36的球形压头38。利用这些装置可使板30的工作表面在所述接合表面上滑动，同时使足够的作用力持久地施加在所述接合表面上以使钢水得到密封。
图3和图4是图1和图2中所示的更换管装置的正视图。图3表示了在所述引入位置处(图中左侧)的一套新的板/管所组成的系统28a。沿着一个与所述接合平面垂直的方向将所述系统28a引入所述转动部分中。所述推动部分46设有一预室表面52，所述系统28a的板30支承在所述预室表面52上。另一方面，如图3和图4中正视图所示，固定板8的工作表面在浇注位置处没有被所述板/管所组成系统28a的板30完全覆盖。附图标号54所示的两个区域没有被覆盖。位于固定板8工作表面左部的区域54(如图3中所示)具有一个使新管的板30工作表面与所述接合表面精确定位的引导表面。位于固定板工作表面右部的区域54能够在排出所述旧管的过程中引导所述旧管。
除了新管位于工作位置以及旧管位于排出位置28b以外，图4的其它结构与图3是相同的。为了使所述管从图3中所示位置移到图4中所示位置，所述臂48转过一个与换管角度相等的角度，也就是，转过一个与由板30内接的扇形所形成的角度相等的角度。当新管从引入位置移到浇注位置时，所述新管保持铸型42的边缘间隙。当其从浇注位置移到排出位置时，同样如此。
根据本发明的主要特征，所述接合平面34相对于水平面倾斜一个非零度角α。在图1至图4中所示的实施例，角α等于90°。换言之，所述接合平面34是竖直的。另外，利用在接合平面上以至少部分非直线的轨迹滑动使新管从引入位置移到浇注位置并且使旧管从浇注位置移到排出位置。在图1至图4的实施例中，所述轨迹是以O为圆心的圆。点O是所述转动部分24绕之转动的圆心。该点O也是板30支承面延伸部分的交点。这种实施方式具有结构简单的优点。这种实施方式特别适用于薄板坯的浇注，这是因为这种实施方式能够在铸型中精确地引导注管。这种实施方式还能在钢水范围之外将新管引入所述转动部分中并且在钢水范围之外使旧管完全脱离。在该实施例中，所述交接平面34与铸型的较大边平行。
图9表示两个板30a和30b的工作表面54a和54b(为了简化，这些管没有在该图中示出)。每个板30a和30b分别具有一后支承表面56a，56b和一个前支承表面58a和58b。根据更换板的方向60确定前支承表面58和后支承表面56。显然，板30a的前支承表面58a与板30b的后支承表面56b是相接触的。这些表面是完全连续的。在更换板的过程中，这些表面相互压靠，不存在能使熔融金属通过的间隙。所述支承表面56和58在更换板圆周运动的中心O处相交。图9中还表示了在浇注通道10与所述接合平面34相交位置处的浇注通道10细长的椭圆形截面。这种细长形状是由所述浇注通道与所述接合平面相交处的倾斜角(在图1至图4中的实施例中该角大约为45°)而导致。还应注意的是，所述圆周运动的中心O高于所述浇注通道10与接合平面相交的位置。
图5和图6表示了本发明的另一实施例。所述接合平面相对于水平面倾斜的角度α大约为45°。这个角度是所述浇注通道10与所述接合平面相交的角度的余角。这样，所述浇注通道在其整个长度方向上是呈直线形状的。与图1至图4中所示的实施例相反，转动中心O低于所述浇注通道与接合平面相交的位置。因为更换板的角度很小，所以图5中并没有示出点O。这种实施方式特别适用于如图6a中所示的具有正方形截面的铸型(用于方坯的铸型)。交接平面34的一个水平直线与铸型42的较大边平行，所述较大边在这里指的是其对角线。这样，一根新管28a和一根处于浇注位置处的管可以同时位于所述铸型中。利用将新管28a带入浇注位置以及将管28b带入排出位置28c即可在不提升分流器的情况下进行更换注管。
图7表示了又一种实施方式，其中的更换管装置18位于所述分流器2的侧面，而不是象通常所设置的位于所述分流器2的下方。这种设置方式可以抑制浇注通道10的弯曲，并且还为更换管装置的机构提供了更大的空间。最后，可在固定板8的工作表面与所述由板/管所组成的系统28的固定板30工作表面之间插入一滑动板62。该板62可在没有通常所使用的一塞杆的情况下调节熔融金属的流动。
图8表示了本发明再一实施例。其中，所述更换管装置也位于分流器的侧面。所述浇注通道10相对于水平面是倾斜的，这种设置方式能够减小由在所述板/管所组成的系统28中的浇注通道所形成的弯角。在本实施例中，使用一塞杆14来调整所述铸型42中的熔融金属的流动。
图9和图10表示的是从接合平面34处所看到的两个板30a和30b的工作表面。板30a和30b具有圆弧状的支承表面。后支承表面56a和56b的形状为凹弧。前支承表面分别为58a和58b。板30a的前支承表面58a装在板30b的后支承表面56b上。它们的外形是完全连续的，并且之间不存在缝隙，从而在换板过程中不会使熔融金属经过。所述板30a和30b相互间是铰接的，并且可以相互间移动以使其与由适合导向件所给出的外形相符合。这种外形可以是直线的、圆形的或其它形状的曲线。板30a的前支承表面58a保持与板30b的后支承表面56b的接触距离足够长以便至少在换管过程中当支承表面58a和56b经过浇注孔10时完全覆盖所述浇注孔10。