用于更换炼钢厂分流器中连续浇铸管的装置和方法

摘要

一种换管装置,它包括安装在分流器(2)上的框架(16)、限定一浇铸通道的耐火材料部件(10,18,22)、施压装置(36)、新管(22a)的导入位置、浇铸位置、旧管(22b)的撤出位置、导向装置(18,48)、驱动装置(34、36),该耐火材料部件具有至少一个固定板(18)和一个管(22),该管(22)在其上端具有一块板(24),该施压装置将管(22)的板(24)压靠在固定板(18)上,该导向装置将新管(22a)从导入位置移动到浇铸位置并将旧管(22b)从浇铸位置移动到撤出位置,该驱动装置将新管从导入位置移动到浇铸位置并将旧管从浇铸位置移动到撤出位置。导入位置、浇铸位置和撤出位置围绕形成固定板轮廓的凸圆柱面(18)设置。

说明书

本发明涉及一种更换连续浇铸管的装置，该装置包括：

---固定在分流器上的底盘；

---耐火材料部件，用以确定一个浇铸槽，使钢水从分流器流到一个具有长边和短边的连铸结晶器中，这些耐火材料部件包括至少一个固定板和一个上部带有一平板的管；

---施压装置，用以使管上的平板紧靠固定板；

---新管的导入位置、浇铸位置以及旧管的撤出位置；

---导向装置，用以使新管从导入位置移动到浇铸位置以及使旧管从浇铸位置移动到撤出位置；

---驱动装置，用以驱动新管从导入位置移动到浇铸位置以及驱动旧管从浇铸位置移动到撤出位置。

所述装置一般适用于板坯浇铸，特别适用于薄板坯浇铸。

在炼钢厂连铸设备中，钢水从钢包浇铸到分流器中，再从分流器进入一个或多个结晶器。为了防止钢水在从分流器流入结晶器的过程中与空气接触，利用一个固定在分流器底部并且下端浸入结晶器中的浸入式耐火材料管使钢水与空气隔绝。

这种管子很快就会磨损和堵塞，特别是在其下部。这就限制了浇铸的持续时间。为延长浇铸时间已经提出了许多装置，使得可以用新管替代旧管。由于经济原因，更换浇铸管时最好不中断浇铸，即不抬起分流器。

在这些被称为换管装置的设备中，浇铸管在其上端装有一平板，该平板可以和浇铸管连接或与之形成一个整体部件。这个平板可以在分流器固定板的下端面上滑动，同时与之保持紧密接合。浇铸管和平板所形成的整个组件在下面将简称为浇铸管。新浇铸管被导入铸锭结晶器，与旧管并排布置。当旧管被移到结晶器的另一侧时，该装置允许新管进入浇铸位置。

为了在不抬高分流器的情况下更换浇铸管，新管的下端必须在旧管移到撤出位置以前浸入到结晶器的钢水中。同样，旧管在撤出位置时也应保持浸入在钢水中。

这类装置的一个例子可从欧洲专利0,192019中得到。

这些常用装置有一些缺点。

结晶器必须具有足够的宽度以便三个浇铸管能并排放置：新管的位置、浇铸过程中浇铸管所在的位置以及旧管在更换后所应处的位置。在大多数情况下，结晶器没有足够的宽度，并且不具备有利的操作条件。

为了更换浇铸管，普遍采用一个放置在旧管平板上的传动装置去推动新管到其平板位置。利用新管和旧管的平板来传递这种推动作用是必不可少的，换言之，在浇铸管的下端接触之前平板的互相接触是不可避免的。事实上，在不利的情况下，作用在浇铸管端部的力将导致浇铸管在换管滑动表面上楔紧并被破坏。为了使装置正常工作，平板的长度必须比浇铸管端部沿结晶器长边方向所需的空间更大。这种要求在浇铸厚板坯的情况下容易满足。事实上，浇铸管具有近似圆形的紧凑截面，因而平板长度可以很容易地大于管的外径。另一方面，由于在薄板坯浇铸时结晶器非常窄，为了保证足够的通道截面，浇铸管端部在沿结晶器长边的方向上应当被扩伸得相当长。因此位于浇铸管上端的平板本身也应被加长。除增加花费外，这还导致了所需空间的增加，并增加了在分流器底部与结晶器之间较小空间内操纵浇铸管的难度。

为了避免这种缺点，提出了在浇铸管平板之间插入中间板的设想。例如在专利WO95/03906中就对这种布置进行了描述。这种插入板能有效地减小平板尺寸，但是需要附加的操纵机构，并且有遗漏中间板的危险以及存在着对中问题。

最后，在放置浇铸管的过程中，管的端部要先插入结晶器中，然后再浸入到钢水中。同样，在抽出旧管的过程中，浇铸管的下端要先从钢水中抽出，然后再从结晶器抽出。

在现有技术中，这些工序通常由操作者人工完成，操作者利用夹钳、有时还有方便操作之用的支架来移动和导向浇铸管。在浇铸厚板坯的情况下，这些人工工序相对容易些，因为在浇铸管和结晶器边缘之间存在着几厘米的空间，同时也因为在结晶器壁处的钢水凝固坯壳比较厚而稳固，并且能较好地承受人工操纵浇铸管所可能带来的冲击。在浇铸薄板坯的情况下，操作的问题变得关键，因为浇铸管与结晶器壁之间的空间减少到几毫米，同时这类薄板坯的凝固坯壳非常薄和脆。浇铸管与薄坯壳的接触会带来坯壳断裂的较大危险，这会导致结晶坯的断裂并使浇铸中止。因此如果操作人员不想碰撞浇铸管，那么操作应当十分地精确。

因而在浇注薄板坯的过程中人工操作是不现实的。必须使用一个或多个精确的操纵机构来导入和撤出浇铸管。这些操纵机构不仅昂贵、很难布置在很小的工作区域内，而且必须使操作者接触到。本发明恰好涉及能克服这些缺点的换管装置。

根据本发明的主要特点，导入位置、浇铸位置以及撤出位置绕一个凸圆柱表面布置，这个凸圆柱面具有一个垂直于结晶器长边的轴线并构成固定板的周面。

浇铸管平板具有与固定板凸圆柱面相适配的凹圆柱面形状，以便在通过围绕圆柱板轴线的旋转运动使新管从导入位置移到浇铸位置、以及使旧管从浇铸位置移到撤出位置的过程中，在这些面之间保证紧密接合。

固定板最好尽可能低地布置在结晶器上方，这样使浇铸管在其旋转过程中所界定的圆周能尽可能地小。由于这个特点，即使当结晶器的宽度小于浇铸管端部长度的两倍多时该装置也可使用。事实上，由于是通过旋转运动来实现新管的导入以及旧管的撤出，所以可以使浇铸管端部所界定的圆周不和结晶器边缘相碰。因此即使在窄结晶器里也可以不抬高分流器而实现换管。当结晶器宽度减小时，有可能需要稍微抬起分流器，以便避免使浇铸管的圆周空间与结晶器边缘相碰，同时使浇铸管在浇铸位置保持浸入状态。

使浇铸管平板的尺寸小于管端部是很容易的。事实上，圆柱面的半径远小于浇铸管端部形成圆周的半径。因此，足以使平板长度和浇铸管端部长度的比值等同于圆柱面的半径和浇铸管端部横截圆半径的比值。

最终也是最主要的是，当新浇铸管在导入位置时它完全位于钢水之外，甚至通常也在结晶器之外；当旧浇铸管在撤出位置时它完全位于钢水之外，甚至通常也在结晶器之外。

由于这些优选的特征，在新管的导入过程和旧管的撤出过程中，浇铸管是依靠换管装置本身进行导向的。这种导向是依靠浇铸管板凹圆柱面在其上滑动的固定板圆柱面所引起的旋转运动实现的。换管装置也具备对结晶器内浇铸管的横向引导功能。这两种导向都很精确。这样可以避免相当多的操作问题，而且也无需求助于价格昂贵又很难操作的操纵结构了。

本发明也涉及炼钢厂连铸分流器上用新浇铸管代替旧管的换管方法，在该方法中新管被放置在换管装置上，然后把它推入到浇铸位置，同时旧管从浇铸位置被推到撤出位置。

该方法的特征在于，新管被放置在换管装置上位于结晶器之外的部位，依靠绕垂直于结晶器长边的水平轴线的旋转运动使新管进入浇铸位置，该旋转运动也使旧管绕相同轴线旋转，并使旧管进入位于结晶器之外的撤出位置，旋转中心应尽可能地低。

在困难情况下，即当结晶器的宽度特别小时，分流器被充分抬高，以避免在旋转过程中新管端部所界定的圆周与结晶器边缘相碰，但正在浇铸的浇铸管仍然浸在结晶器的钢水中。

---新管被放置到换管装置中；

---旧管依靠旋转运动进入浇铸位置，该旋转运动也使旧管绕同一轴线旋转；

---旧管从换管装置中被抽出；

---分流器被降至正常浇铸位置。

这种方法允许当结晶器宽度的减小且在不中断浇铸的情况下更换浇铸管。

根据本发明方法的一个优选变形，新管被放置在换管装置上大致水平的位置，通过绕水平轴线旋转大约90°而将新管引入浇铸位置，该旋转运动也使旧管围绕相同轴线旋转大约90°，从而使旧的或磨损的浇铸管从换管装置中基本上以水平的位置被撤出。

驱动装置优选地包括了一个可绕圆柱表面的水平轴线转动式安装的旋转体；该旋转体包括了一个抓手，它在施压装置的作用下推动新管。

该抓手优选地带动新管前后运动。

该装置优选地具有第一保持装置，以使新管保持在导入位置，并具有第二保持装置，以使旧管保持在撤出位置。

导向装置和保持装置优选地设计成能在垂直于结晶器长边的方向上完成新管的导入和旧管的撤出。

对平板施压的装置优选地设计成向平板的背面传递径向力。

平板的边缘优选地设计成保持连续接触，从而当连接部位正对浇铸口通过时在两块相连的板之间不会留有间隙。

圆柱板优选地具有相对底盘锁定转动的装置。

参见附图的描述，本发明的其它特点和优点将从对下面具体实施例的阐述中变得显而易见。

图1是根据本发明的换管装置的纵向剖视图；

图2是示出换管时该装置位置的纵向截面示意图；

图3是沿图1中3-3线的横截面图。

标记为2的分流器在图中只是部分示出。该分流器包括覆盖有一层耐火材料6的钢制底壁4，并容纳熔融钢水8。允许熔融钢水8流过的内水口10通过分流器2的底部。通过内水口10的钢水流量可由塞棒12控制，也可由插在分流器底部和换管装置之间的滑动装置(未示出)控制。

固定板或基板13固定在分流器底板4的下面。根据本发明，换管装置的底盘或底架16固定在基板14下面。固定板18装在底盘16上。该固定板是一个由耐火材料构成的圆柱体，它的上部具有槽19以容纳内水口10的底端。固定板被注孔20穿过，该注孔延长了内水口10的通道。固定板18的中心用字母O标记。标记为22的浇铸管安装在固定板18的下部。在浇铸管22的上部具有一个与固定板18紧密接触的凹形板24。设置施压设备36，该施压设备36用来使浇铸管22上的凹形板24压靠在固定板18上。

浇铸管下端的长度被标记为26。

结晶器28位于换管装置的下方，它具有标记为30的长边，通常称之为宽度。结晶器容纳仍为液态形式的熔融钢水8，只有在与用水冷却的结晶器壁相接触时钢水才凝固形成坯壳32。

在图1中，标记为22a的第二浇铸管被放置在圆柱面18上。管22a是用来替代旧管22的一个新浇铸管。为了达到更换旧管的目的，本发明提供了使新管22a从图1所示的导入位置移到浇铸位置的驱动装置，与此同时，该驱动装置也可使浇铸管22从浇铸位置移到撤出位置22b。在所示的实施例中，驱动装置包括了作用在新管的凹形板24a上部边缘的横杆34。杆34与旋转体48相连，它能绕与固定板相同的轴线旋转。该驱动装置还包括安装在基板14下的传动装置36，它能驱动横杆34。

图2表示了换管过程中的新管22a和旧管22。可以看到，当新管22a位于如图1所示的导入位置时，它的下端完全位于结晶器钢水8的外面，甚至完全位于结晶器28的外面；只有当该管位于浇铸位置时，其下端才浸入钢水中。在导入位置22a和撤出位置22b中时，浇铸管接触但未被压靠在圆柱表面18上.当浇铸管从导入位置22a移到浇铸位置时，逐渐对其施加压力。当它从浇铸位置撤到撤出位置22b时，又将压力逐渐撤除。新管的凹形板24a伸入翻转装置36的下面，该翻转装置的一端被诸如弹簧之类的弹性装置驱动，而另一端则如图2所示与浇铸管的板24以及24a的背部相配合。翻转装置36的端部在浇铸管的凹形板24、24a、24b上施加一个径向作用力，换句话说，所施加作用力的方向最好指向固定板18的中心O。很显然，同现有技术的装置一样，本发明的换管装置也提供了三个位置，也即新管的导入位置、浇铸位置和旧管的撤出位置。然而与现有技术相比，当浇注管被安放在各自位置时，它们不是相互平行布置，而是径向地布置在固定板18上。如图2所示，当新管22a插入结晶器中时，旧管22已经部分离开结晶器了。为了便于操作，只要由管22、22a以及22b上离固定板18的中心O最远的点所界定的防撞圆38不与结晶器28的角隅40相碰就足够了。在防撞圆38可能与角隅40相碰的情况下，分流器还可以被稍微抬高一个距离42(见图1)以便浇铸管22仍然浸在结晶器的钢水8中。通过抬高分流器，固定板18的中心O被抬高，因而防撞圆38的位置也升高了。图3表示了本发明换管装置的一个横截面图。圆柱板18被夹持在可以与板18构成一个整体的两块隔热耐火材料板44之间。板44可以在其外表面或者可以在其内外两个表面上具有一层金属外壳。螺杆46或任何其它锁定装置可以夹持两块耐火材料板44和压靠在底盘16上的圆柱板18。旋转体48可旋转地安装在底盘16的圆柱支承面50上。旋转体48包括了两块通过横杆34彼此相连的侧板52，从而构成在放置浇铸管时用来推动新管的推力抓手。在本实施例所述的结构中，每个侧板52都装有穿过底盘16上柱形孔56的杆54。两个抓手54都与支承拨叉58相连，拨叉本身与传动装置36的杆滑动接触。传动装置36具有双重功能，它拔出且压入拨叉58以便抓手34往复转动。在这个运动过程中，两根轴54绕圆柱部件18的轴线X--X形成约90°的圆弧。这就是为什么传动装置36要绕轴线60与基板铰接以使其带有角度间隙的理由。要注意穿过圆柱板18的注孔20可以是如实施例中所示的圆柱形，但也可以具有端部扩张的截面形状。在这种情况下，管22入口处的浇铸槽应具有对应的端部扩张结构以保证浇铸槽截面的连续性。

另一方面，提供了将圆柱板18可旋转地固定到底盘16上的装置。实际上，在旋转过程中该装置承受了由浇铸管凹形板24的摩擦力所产生的相当大的旋转力。

图3展示了向板24以及诸如22的浇铸管施压装置的实施例。这些装置包括了翻转机构36，翻转机构在其中部与带有球形头的螺杆62铰接，并将翻转机构36安装在底盘16上。翻转机构36在其外端靠弹簧64推动。在其具有与板24之外表面相配合的凹形轮廓的下端，翻转机构36施加一个指向圆柱板18之X-X轴线的径向力。为了确保所述作用力沿板24分布，至少需要一对翻转机构，优选地采用几对翻转机构。

旋转体48上侧板52的直径最好大于固定板18的直径，以便使侧板52用作浇铸管的横向导板。旋转体48的其中一个侧板52具有两个凹槽，即一个凹槽用以导入新管，另一个凹槽用以撤出旧管。这些凹槽设计成允许经过结晶器的表面来导入新管和撤出旧管，换言之，能使浇铸管沿垂直于结晶器长边30的方向(见图1)(即平行于圆柱体的轴线)移动来进入导入位置和退出撤出位置。

提供保持装置以保证新管22a停留在导入位置。该保持装置包括一个位于底盘一侧的碟形板66。在底盘的另一侧，只在浇铸管的下部设置一个凸缘或抓手，以保证新管导入。同样在撤出区内用保持装置来保证旧管停留在撤出位置上。

本装置操作如下。当位于浇铸位置的浇铸管因磨损或堵塞而需要更换时，如图1中左边所示，先把新管送入导入位置。此时驱动抓手34位于固定板18的上端、接近内水口10。正如在实施例中所述的那样，可以沿结晶器的前表面导入新管22a，这使管的操作变得容易。但在本发明实施例的一个变形中，也可以设想沿其它方向导入新管，例如沿相对于固定板的径向导入新管。因此必须提供与这种新方向适配的保持装置。当新管22a在保持装置中就位时，驱动装置36驱动，如图1所示，它在拨叉58、54上施加一个从右到左的牵引力，从而使旋转体48逆时针转动。值得注意的是拨叉58将驱动装置的作用力分配到两个轴54上，因此这些力是对称的。驱动抓手34推动新管22a的凹形板24a。凹形板24a最好与旧管22的板压紧，从而在它们之间没有空隙让熔融钢水通过。可以利用塞棒12预先关闭浇铸槽。考虑到在这些板之间没有间隙，换管时也可以不关闭浇铸槽。

当旧管22到达撤出位置22b时，新管22a就代替了它并且钢水的浇铸可以正常连续地进行。完全有时间将夹持在上述保持装置中的旧管22b移走。随后传动装置36沿另一个方向驱动，以使抓手34回到它的初始位置。从而开始另一个循环的新管更换过程。

权利要求书

按照条约第19条的修改

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，将所述导向装置和保持装置设计成能沿垂直于结晶器长边(30)的方向完成新管(22a)的导入和旧管(22b)的撤出。

7.按照权利要求1～6中任一项所述的装置，其特征在于，向板(24)施加压力的装置向所述板的背部传递径向力。

8.按照权利要求1～7中任一项所述的装置，其特征在于，所述板的边缘被设计成确保嵌套接触，从而当接合部位正对浇铸口通过时在相连的板之间不会留有任何间隙。

9.按照权利要求1～8中任一项所述的装置，其特征在于，圆形板具有相对于底盘(16)的可旋转锁定装置。

10.在炼钢厂连铸分流器上用新管代替旧管的换管方法，在该方法中，新管被放置在换管装置中，之后它被推入浇铸位置，同时旧管从浇铸位置被推入撤出位置，其特征在于，

新管被放置在换管装置中的管未与结晶器(28)中钢水相接触的位置，新管通过绕垂直于结晶器长边之水平轴线(X-X)转动而被带入其浇铸位置，结果是使旧管绕同一轴线转动并将其带入管未与结晶器中钢水相接触的位置，在该位置将旧管从换管装置中撤出。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，分流器(2)被充分抬高，以避免由新管(22a)和旧管(22b)的端部所界定的圆周(38)与结晶器边缘(40)相碰，但正在浇铸的浇铸管(22)仍然浸在结晶器(28)的钢水(8)中。

12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，新管(22a)被放置在换管装置中基本上水平的位置，新管通过绕水平轴线(X-X)转动大致90°而被带入其浇铸位置，结果是使旧管绕同一轴线转动大致90°，并且旧管以基本上水平的位置撤出换管装置。

13.用于换管装置的板  管组件，它包括一个和管(22)成整体的板(24)，所述板适于在压力作用下在所述换管装置的固定板(18)上滑动，并且该板(24)适于安装施压装置，该施压装置将所述板密封地压靠在固定板(18)上，其特征在于，板(24)具有凸圆柱面的外形。