本发明涉及一种浇注冶金容器中的液态金属熔体的闭锁与调节装置,该装置尤其适用于接近成品规格的连续浇注,例如带材浇注或薄板坯的浇注;在此装置中,该容器具有至少一个延伸的排出口。 从DE-OS3508218中,人们已知一种装置,它可对冶金熔体流过以壁面为界的空间时特别是连续浇注时的流量产生影响。该装置用冷却和/或加热的方法控制熔体温度来调节熔体的粘度,从而迫使金属熔体的流量符合当时的使用目的,这时,此液流的局部状态和膨胀程度取决于其流速。该装置特别在用于连续浇注时应当具有优点,条件是那里地液态金属流量必须受到细管或缝隙的影响,它们可以是输入导管或密封区段。加热装置采用一种高频电流加载的感应线圈。这种装置无论是在建造时还是在运转时都要化费相当的费用,并且不适宜于快速开启和关闭排出口。
由DE-PS3440236已知的一种带材连续浇注装置中,金属熔体在贮存容器中金属静压力作用下,持续地导入一个设在结晶器或板的连续铸锭结晶器入口的漏头中。在这种情况下不可能摆脱贮存容器的金属静压力,来对金属熔体导入板的连续铸锭结晶器进行调节。
在由EP-OS0233281已知的一种带材连续浇注装置中,其贮存容器底部有一个缝隙形的出口,在它下面装有两对可彼此相对移动的封闭板,它们可以在关闭和开启位置之间移动,以调节金属流过一个大小确定的缝隙时的流量。这一装置在结构方面消耗的费用较大;并且由于不得不将封闭结构安装在贮存容器的下面,因此在温度梯度的影响下使封闭板有不同的热负荷,这种情况在带材连续铸坯的厚度比较大时已经限制了它们的精度。
本发明的任务是:推荐一种在本文开始时已提及的浇注液态金属熔体的闭锁与调节装置;这一装置在结构方面只需较少的费用,却能获得高的浇注精度,即使在处置极薄的铸坯时也是这样。
按照本发明,这一任务主要地将这样解决:在出口处安装一个耐火的定子与一个安装在定子中间的耐火的转子,它们均设有彼此紧靠的园柱形工作面,并带有沿轴向延伸和共同工作的熔体通道孔槽;其中,转子可相对于定子转动和/或轴向移动。
在这种闭锁与调节装置中,至少可通过转子相对于定子旋转,或多或少地覆盖这些孔槽。通过这一方式便能使板材铸坯厚度的调节轻而易举,并能在直至板厚很薄的情况下均可达到很高的精确程度。这里只需要一个使转子转动的驱动装置。对此,尽管闭锁与调节装置具有很好的密封性,也只需要很小的驱动力。此外,转子与定子在磨损后可以简便地用新的部件来更换。
转子或定子中沿轴向延伸的缝隙形孔槽几乎沿闭锁机构的全长延伸。
但是也可以沿定子或转子的整个长度上,按一定的轴向间隔分布着许多径向孔槽,这些孔槽仍能设计成缝隙形的、并与定子和转子较长的纵轴线相交。当无论是定子或是转子设有多个这种径向孔槽时,以及尤其当这些孔槽的轴向间隔大于沿定子或转子的纵向所测得的各孔槽的宽度时,也可通过转子相对于定子轴向移动。对金属熔体的流动进行阻断或调节。阻断金属熔体的流动最好采用使转子相对于定子转动来实现。
最好使沿定子或转子的纵向看的各孔槽的长度或其分布,能与所浇注的铸坯-尤其是带材连续铸坯-的宽度相符。这样就不需要采取其它措施来使带材铸坯达到所希望的宽度。
特别是当转子-最好也包括定子-设计成圆管形时,可节省材料和使磨损部件有均匀的温度负荷。此外,在这种情况下,金属熔体能够均衡地流过转子上的长孔。定子的外部横截面可以是矩形的或是正方形的,而转子则除了缝隙形孔槽或一个个孔口形的或缝隙形的孔槽外,是一个实心圆柱体。
为了尽可能均匀地调节金属熔体流量,必须使各孔槽顺流动方向看沿其长度具有不变的宽度。但也可以例如将各孔槽(尤其是在入口那一端)设计成锥形的。
在一般情况下,孔槽的走向是沿径向的直线,如果将孔槽设计成顺流动方向看是折弯的,那么对于定子-转子-组合体的某些结构形式可能具有优越性。
定子和转子可安装在容器的外面,但最好安装在容器内部,并因而置于金属熔体所在范围之内,所以可以保证磨损部件有尽可能均匀的热负荷,并且尽可能地减少了凝固的危险。但是,定子和转子也可以安装在容器的底部或在出口的敞开的一端。
定子和转子作为容器的底部内衬和/或侧壁内衬的组成部分是适宜的。
当定子与转子至少以它们的一端穿过容器的侧壁装入,并从那里起,使转子可相对于定子转动和/或作轴向移动时,特别有利于简化操纵。转子与定子尤其可以以其两端穿过容器的两个彼此对置的侧壁。在这种情况下定子与转子横穿容器底部的整个宽度。定子和转子无论是只以其一端置入侧壁,还是在以它们的两端置入彼此对置的侧壁之内,穿过侧壁更换定子和转子在这两种情况下都是特别简便的。
这时也可作如此设计:使转子和转子的各部分(如果该转子是由数个轴向彼此连接相同的部分组成的话)即使在容器中充满熔体的情况下,也可用一个新的转子或新的转子部分沿纵向推入进行更换。
本发明的内容还包括用于前面所描述的那种闭锁与调节装置中的、由耐火材料做成的一种新型定子和转子。
定子或转子的主要特点为:它具有一个在其整个长度上沿轴向延伸作为熔体通道的缝隙式孔槽,它的入口和/或出口通至一个园柱形的工作面;或者,在它的整个长度上,按一定的轴向间隔分布有许多个径向孔槽,它们的入口和/或出口通至一个园柱形的工作面。
定子或转子最好能设计成圆管形的。
沿流动方向看,一个或多个孔槽在其全长具有基本不变的宽度,这是合乎目的的。
尤其是一个或多个顺流动方向看可以是折角的。
作如此设计的定子或转子的优点,同那些在描写使用这种定子或转子的闭锁与调节装置时已经提到过的优点是相同的。
此外,本发明还建议,采用比较坚硬和耐磨的耐火材料制造定子或转子,例如含氧化陶瓷或就由氧化陶瓷组成。选用这种材料尤其适合于定子,因为应当使定子更换的次数比转子要更少一些。
但是制造定子或转子的材料也可以采用比较软和可磨损的,例如,含有陶瓷纤维或陶瓷纤维加碳纤维或石墨,或就由这些物质组成。所选用这种材料尤其适合于转子,因为转子较之定子来说必须更经常地更换。选用这种材料保证了定子与转子之间的工作面有良好的密封性。
为了减少在闭锁机构中的必要的驱动力,最好至少在定子或转子的耐火材料彼此相接的工作面表层范围内含有碳、石墨或诸如此类的耐久的润滑剂。
定子或转子可以例如整个地用碳或石墨尤其是电极石墨制成。
也可以将定子或转子由含碳的耐火混凝土制成。
本发明其它的目的、特征、优点以及使用的可能性,将在下面对附图表示的实施例所作的说明中给出。下面的一切文字描述和/或用图表示的特征本身或任何有意义的组合,都是本发明的对象,也是除本发明在权利要求或其反映中所作的总结以外的自成一体的东西。
图表说明:
图1 在冶金容器浇注口入口区的本发明的闭锁与调节装置横断面示意图。
图2 闭锁与调节装置为另一种结构形式的相当于图1那样的示意图。
图3和4 另外两种形式的闭锁与调节装置的放大剖面图。
图5 不带底部内衬和侧壁内衬的连续浇注装置的冶金容器的斜视示意图,但带有按本发明设计的约相当于图2所示的闭锁与调节装置。
图6a及6b用于按本发明设计的闭锁与调节装置上的定子与转子的斜视图。图中的虚线表明,定子与转子也可以由几个部分组成。
图1中所显示的连续浇注装置具有一个冶金容器1,从这个容器中,金属熔体将通过出口2进入一个(图上没有显示出的)连续铸锭的结晶器或铸模,其间,用按本发明设计的闭锁与调节装置3,可使金属熔体有控制地引入或导向一个运动的(例如由一个滚筒构成的)表面。这个闭锁与调节装置3,如图1所示,是由两个水平的、同轴的彼此安装在一起的圆管形定子6与转子7所组成。定子与转子均由耐火材料制成,它们均设有作为金属熔体通道的缝隙形径向孔槽4或5。定子6与转子7彼此以园柱形的工作面8和9为界。转子7可绕其纵轴线10相对于定子6转动,并使缝隙形孔槽4和5的出口11和12与入口16和17均能或多或少得到覆盖。在图1所示的结构形式中,内部的圆管形转子7可转动地支承在外部的圆管形定子6内,并处于完全开启的状态。外部的固定不动并安装在出口2上定子6的孔槽4,其走向是垂直的;内部的圆管形转子7上的孔槽5在处于开启状态时其走向也同样是垂直的。定子6孔槽4的出口11,与安装在容器1底部的出口2的液流通道18相通。出口2的上部构成容器1的底部内衬和侧壁内衬13的一个部分。
图2的设计安排与图1所显示的设计安排的主要区别在于:闭锁与调节装置3中的定子6的外部轮廓不是园柱形的,而是长方六面体形的。定子6以其下面部分构成容器1的底部内衬和侧壁内衬13的一个部分。在这种情况下,出口2从下面与容器底部相接。在这一实施例及其它实施例中,也可以将定子6和出口2构成一个整体。转子7在这种情况下不是管形的,除了它上面有缝隙形孔槽以外它是一个实心圆柱体。
在图3所示的闭锁与调节装置中,定子6完全埋入容器1的底部内衬和侧壁内衬13中。在图1和图2所示的实施例中,顺流动方向看,孔槽4和5沿其整个长度基本上具有不变的宽度;而在图3的形式中,这两个孔槽4和5都在入口端展成锥形。此外,孔槽4和5要与金属熔体接触的内表面有一层高级耐火材料,而定子6和转子7的其余部分则可由耐热能力较低的从而也较便宜的耐火材料制成。
在图4所示的闭锁与调节装置3中,同轴的、套装在一起的闭锁机构,即定子6和转子7,安装在容器1的底部内衬和侧壁内衬之间的过渡区,它们同样也构成了底部内衬和侧壁内衬13的一个部分。在这种情况下,孔槽4和5均沿其流动方向折角,这时,当转子7处于开启状态时,孔槽4和5在进口端的走向是倾斜的,在出口端则是垂直的。在这种情况下,例如也可以这样做,即让孔槽4和5的走向在进口端是倾斜的,而当转子7处于开启状态时,它们在出口端的走向是水平的,这时,定子6的出口11从侧壁引出。
图5中的斜视图表明,本发明按图2所设计的闭锁与调节装置3可安装在冶金容器1的底部,这时,定子6和转子7以它们的两端穿过容器1的侧壁14和15,并借助于装在容器1两个侧壁中一个外面的传动装置(图上没有表示),使转子7可从外面相对于固定的定子6旋转或作轴向移动。在这种情况下,定子6与转子7可穿过侧壁进行更换。从图5中还可看出:除了较小的末端区外,定子6的孔槽4和与此相应的转子7的孔槽5,以及安装在它们下面的延伸的出口2的缝隙形液流通道18,均可沿定子6和转子7的整个长度,并从而几乎沿容器1的整个长度延伸。在这种情况下,用相应的宽度便可浇注出接近成品规格的带材铸坯。
从图6a和6b中可见一个定子6和一个转子7的斜视图。按本发明的另一种结构形式,在它们的整个长度上,按一定的轴向间隔,分布着许多缝隙形的径向孔槽4、5,通过转子7在定子6中转动或作轴向移动,可以使它们或多或少地彼此覆盖住。图中的虚线还表明,无论是定子6还是转子7,都可以由数个它们的端面彼此紧靠的定子部分或转子部分组成,它们最好是彼此刚性固定,因而能在闭锁与调节装置3中可靠地定位,而由数部分组成的转子7也可由一个外部的驱动装置统一驱动。
图表符号说明
1 冶金容器
2 出口
3 闭锁与调节装置
4 孔槽
5 孔槽
6 定子
7 转子
8 工作面
9 工作面
10 纵轴线
11 出口
12 出口
13 底部内衬与侧壁内衬
14 侧壁
15 侧壁
16 入口
17 入口
18 液流通道