專利名稱：與電磁流量控制器結(jié)合使用的通/斷閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制液態(tài)金屬流的裝置，并特別涉及與電磁流量控制器結(jié)合使用的通/斷閥。
電磁流量控制器(或稱電磁閥EMV)出現(xiàn)在許多工業(yè)應(yīng)用中。例如，已發(fā)現(xiàn)EMV特別適用于連鑄生產(chǎn)線中液態(tài)金屬流的控制。美國(guó)專利No.4，842，170表明了在這類設(shè)施中EMV的典型應(yīng)用。EMV也可用于鋼坯或厚板鑄造機(jī)。在這類鑄造機(jī)中，EMV可用于調(diào)節(jié)流經(jīng)從澆口盤(pán)到鑄模的注口的液態(tài)金屬的流量。
EMVs不適于用作使流量的金屬停止的截流閥。流經(jīng)EMV的液態(tài)金屬會(huì)消除由EMV產(chǎn)生的額外熱量。應(yīng)用EMV停止流動(dòng)的金屬可能會(huì)引起金屬過(guò)熱并造成鑄造操作中不希望有的金屬霧化。
在現(xiàn)有的鑄造操作中，有幾種裝置已用于停止流經(jīng)注口的液態(tài)金屬流。一種裝置是冷卻塞。冷卻塞一般是一個(gè)圓錐形的插入注口的下端或出口端的銅塞。該冷卻塞使得注口中的金屬凝結(jié)從而形成停止金屬流的固體金屬柱。冷卻塞可用于注口較小的開(kāi)放式澆注連鑄操作中。冷卻塞還不能適用于厚板鑄造機(jī)。厚板鑄造機(jī)注口常常是太大使得冷卻塞不能使足夠量的金屬凝結(jié)而充分地阻擋住流經(jīng)注口的金屬流。
而且，為了應(yīng)用冷卻塞，注口的出口端必須象開(kāi)放澆注操作那樣是可以接近的。很多連續(xù)鑄造操作今天都用被封閉起來(lái)的金屬流，其中罩蓋內(nèi)注口的出口一直延伸到鑄模。該罩蓋形成流動(dòng)的金屬的導(dǎo)管并防止雜質(zhì)混入金屬流。該罩蓋的存在使得注口的下端是不可接近的，因而使得冷卻塞無(wú)法實(shí)用。
用于阻擋液態(tài)金屬流的另一種裝置是滑動(dòng)門?；瑒?dòng)門裝有注口的出口端(或稱下端)，使得該滑動(dòng)門的開(kāi)口與注口的開(kāi)口相連?；蹇晌挥诨瑒?dòng)門開(kāi)口的上方以便阻擋金屬由此流過(guò)。該滑板上還可以具有多個(gè)開(kāi)口以便使金屬流不斷流經(jīng)該滑板并可調(diào)節(jié)該金屬流。但是滑動(dòng)門的主要問(wèn)題是它只能用于短時(shí)間內(nèi)阻擋金屬流。如果在滑動(dòng)門板處出現(xiàn)金屬的凝結(jié)，那么如果不卸下該滑動(dòng)門則就無(wú)法重新使金屬流再流動(dòng)。
由上述已可看到，需要一種簡(jiǎn)潔緊湊的裝置可與EMV流量控制器結(jié)合使用以便能夠使流經(jīng)注口的液態(tài)金屬流停止和重新流動(dòng)而不會(huì)引起注口的損壞，也不需要復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)操作。該裝置應(yīng)能使用注口中金屬凝結(jié)了之后已能重新流動(dòng)起來(lái)。操縱該裝置應(yīng)不需要接近金屬流注口的出口(或下端)，從而該裝置可用于使用開(kāi)式澆注或罩蓋金屬流過(guò)程的鑄造機(jī)。
本發(fā)明提供了用于控制流經(jīng)注口出口的液體金屬流的閥門組件。該閥門包括不導(dǎo)電的注口，該注口上有開(kāi)口，此開(kāi)口規(guī)定了液態(tài)金屬流經(jīng)的出口。注口的上游端與液態(tài)金屬的源(一般是澆口盤(pán))相連系。電磁流量控制器(或電磁閥)與注口相鄰接并圍繞著該注口。一個(gè)通/斷閥門連接到該注口的下游端。該通/斷閥有一般為縱向的開(kāi)口，該開(kāi)口與穿過(guò)注口的開(kāi)口相連。該通/斷閥還包括至少開(kāi)有一個(gè)開(kāi)口的導(dǎo)電的滑動(dòng)板。該滑動(dòng)板的位置充分靠近EMV，使之能被EMV所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感應(yīng)加熱。
當(dāng)滑板上的開(kāi)口與閥門上的開(kāi)口重合時(shí)，液態(tài)金屬就會(huì)由此開(kāi)口流過(guò)。當(dāng)滑板上的開(kāi)口與閥門上的開(kāi)口不重合時(shí)，則金屬流被阻擋。所裝設(shè)有滑動(dòng)器用來(lái)在一般是垂直于閥門開(kāi)口的平面中移動(dòng)該滑板，以便有選擇地使得滑板上的開(kāi)口能與閥門上的開(kāi)口重合。
本發(fā)明的主要目的是提供可與電磁流量控制器結(jié)合使用的用來(lái)控制流經(jīng)注口液態(tài)金屬流的通/斷閥。
參照以下附圖可更好地理解本發(fā)明。


圖1是沿表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)明裝置的中心線所取的縱向剖視圖。
圖2是與圖1成90°的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的縱向剖視圖。
圖3a是沿圖1的3-3線所取的截面視圖，表示處于開(kāi)啟位置的本發(fā)明的滑動(dòng)板。
圖3b是沿圖1的3-3線所取的截面視圖，表示處于閉合位置的本發(fā)明的滑動(dòng)板。
圖4是沿圖1的4-4線所取的截面視圖。
參見(jiàn)圖1，圖中示出本發(fā)明用于連續(xù)鑄造操作時(shí)的閥門組件2的一個(gè)實(shí)施例。閥門組件2包括注口4，該注口上有一般為縱向的第一開(kāi)口5，該開(kāi)口規(guī)定了一般為圓柱形的出口6;一個(gè)電磁流量控制器(EMV)8以及一個(gè)通/斷閥10。注口4的上游端與液態(tài)金屬源相連接，使得液態(tài)金屬可流經(jīng)出口6。在較佳實(shí)施例中，液態(tài)金屬源為一澆口盤(pán)14，液態(tài)金屬為鋼。但應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可結(jié)合任何適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)金屬容器應(yīng)用并可用于任何適當(dāng)類型的金屬。注口4，例如，最好由諸如鋯等非導(dǎo)電材料制成。
EMV8與注口4相鄰并圍繞著該注口。EMV8最好包括交流線圈16，該線圈與注口4相鄰并圍繞之，又非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)18配置在其中并在注口4內(nèi)沿線圈16的一部分配置。結(jié)構(gòu)18最好占據(jù)出口6的軸向一部分并且出口6的鄰接部分不被占據(jù)。該未被占據(jù)的出口部分規(guī)定了流動(dòng)區(qū)域。而被占據(jù)的區(qū)域規(guī)定了非流動(dòng)區(qū)域。非流動(dòng)區(qū)域一般最好位于流動(dòng)區(qū)域相鄰的周圍。一個(gè)較佳的EMV在美國(guó)專利No.4，842，170中透露，該透露在此結(jié)合作為對(duì)照。但應(yīng)當(dāng)明白的是任何適當(dāng)?shù)腅MV都是可用的。
EMV8用于控制流經(jīng)注口4的液態(tài)金屬。交流電通過(guò)激勵(lì)裝置20供給線圈16以便生成電磁場(chǎng)。由線圈16所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)可被有選擇地用以幫助或阻礙液態(tài)金屬流經(jīng)注口4。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，線圈16配置在澆口盤(pán)14下面的殼體22的內(nèi)部。
參見(jiàn)圖1與2，通/斷閥10與注口4的下游端23相連。通/斷10一般包括有一般為縱向的開(kāi)口24及導(dǎo)電滑板26。開(kāi)口24與注口4的開(kāi)口5相連?；?6的位置充分靠近EMV8以便被由其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感應(yīng)加熱。在較佳實(shí)施例中，滑板26由石墨制成。換一種方式，滑板也可外包石墨。石墨具有高電導(dǎo)率和低的摩擦系數(shù)。
現(xiàn)參見(jiàn)圖2，3a與3b，滑板26上面具有一般為圓柱狀開(kāi)口30。開(kāi)口30可被選擇地與開(kāi)口24重合。圖2與圖3a表示開(kāi)口24與30重合，而圖3b則表示這兩個(gè)開(kāi)口的不重合位置。當(dāng)開(kāi)口24與30重合時(shí)，液態(tài)金屬可自由流過(guò)閥組合2。當(dāng)開(kāi)口24與30不重合時(shí)，金屬流被阻擋。開(kāi)口24最好稍小于開(kāi)口30。
滑動(dòng)器28是用以一般是在垂直于開(kāi)口24的平面上移動(dòng)滑板26的?；瑒?dòng)器28可以是一個(gè)或多個(gè)與滑板26相連的液壓缸或氣動(dòng)缸。另外，任何適當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)裝置都可應(yīng)用，比如若施以足夠的力量滑板26也可被人工移動(dòng)。在較佳實(shí)施例中，應(yīng)用的是液壓缸。
再看圖1與2，在較佳實(shí)施例中，通/斷閥10包括一個(gè)非導(dǎo)電的與注口4下游端23相接的墊套40。墊套40上有開(kāi)口41規(guī)定了第二個(gè)一般是縱向的開(kāi)口24。墊套40的下游部分與滑板26的上游表面是面對(duì)面相連的。第二個(gè)非導(dǎo)電墊套42是與滑板26的下游表面面對(duì)面接觸的。第二墊套42上有開(kāi)口44規(guī)定了一般是縱向的第二開(kāi)口24的一部分。安裝件46用于保持第一墊套40與注口4相連。安裝件46包括壓緊件48用以保持第一墊套40，滑板26與第二墊套42的面對(duì)面的連接。希望能維持高的壓力以保持那些部件在一起以抵抗液態(tài)金屬向各部件之間的界面侵入。墊套40與42宜用耐火的不導(dǎo)電的材料氧化鋁制成。但應(yīng)明白，任何合適的不導(dǎo)電的耐火材料均可應(yīng)用。
在較佳實(shí)施例中，壓緊件48包括鎖定板50和集流器注口52。鎖定板50圍住并與第一墊套40及滑板26連接。鎖定板50最好包括通道53，使得滑板26位于此通道之中。通道53寬度最好基本上等于滑板26的寬度?；?6長(zhǎng)度比通道53的延伸要短，使得滑板26可充分活動(dòng)以便將開(kāi)口24，30能重合并保證當(dāng)這兩個(gè)開(kāi)口不重合時(shí)滑板26又能完全蓋住開(kāi)口24。集流器注口52與第二墊套42連接并圍住它。裝設(shè)有用于把集流器注口52緊固到鎖定板50上的多個(gè)緊固件54。緊固件54最好包括多個(gè)普通的帶螺紋的螺栓(見(jiàn)圖1-3)。緊固件54最好包含彈簧件56在其上以使得保持在集流器注口52與鎖定板50之間的壓力，從而把第一墊套40，滑板26與第二墊套42彼此密實(shí)地緊壓在一起，并保持第一墊套40與注口4的緊密接觸。彈簧件56最好為貝利維爾式彈簧(即波浪式墊圈)，這是本技術(shù)領(lǐng)域人員熟知的。但應(yīng)當(dāng)明白，任何合用的彈簧件都是可用的。
在較佳實(shí)施例中，彼此相接的第二墊套42的表面與集流器注口52的表面一般是呈錐狀的，因而呆以保持所需要的壓力。同樣，彼此相接一第一墊套40的表面與鎖定板50的表面也是錐狀的，從而可保持所需的壓力。鎖定板50和集流器注口52最好由非磁性的不銹鋼制成。但應(yīng)理解，任何類似的抗腐蝕的非磁性材料都是可用的。
現(xiàn)參見(jiàn)圖1、2與4，安裝件46最好也包括一種卡口式鑲嵌，該鑲嵌在滑板50上有凸出部分58而在EMV8的殼體22上有凹陷部分60。凸出部分58被插入到凹陷部分60并且通/斷閥10繞具縱軸可轉(zhuǎn)1/8到1/4周。閥10的旋轉(zhuǎn)使得鎖定板50法蘭62與殼體22的法蘭64相嚙合，從而保持閥10的就位并與注口4接觸。如上所述，壓緊件48幫助保持第一墊套40與注口4緊密接觸。拆卸閥10可通過(guò)反向旋轉(zhuǎn)該閥并從凹陷部分60卸下凸出部分58而完成，安裝件46最好是能便于通/斷閥10從殼體22上的拆裝。
再看圖1與2，在較佳實(shí)施例中，在注口4與第一墊套40之間裝有密封件66。密封件66防止液態(tài)金屬侵入注口4與第一墊套40之的界面。第二密封件68最好裝在第二墊套42與儲(chǔ)流注口52之間以阻止液態(tài)金屬向這些部件之間的界面侵入。在較佳實(shí)施例中，密封件66與68由輕質(zhì)泥漿或相當(dāng)?shù)妮p質(zhì)耐火材料接口密封混合物形成。
在較佳實(shí)施例中，罩件70與閥10的下游端相連。罩件70規(guī)定了液態(tài)金屬?gòu)拈y組件2到鑄模(未示出)的走向。如罩件70這樣的罩件一般是用于閉式鑄造操作的。罩件70的較佳型是本技術(shù)專業(yè)人員所熟知的并以熟知的適當(dāng)方式緊固在閥10之上。在較佳實(shí)施例中，密封件68延伸在墊套罩件70與第二墊套42之間以阻止液態(tài)金屬向其間的界面侵入。
在操作中，當(dāng)開(kāi)口30與開(kāi)口24重合時(shí)，液態(tài)金屬流經(jīng)通/斷閥10。通/斷閥10通過(guò)移動(dòng)滑板26使得開(kāi)口30不與開(kāi)口24重合而用于停止液態(tài)金屬流動(dòng)。從而阻擋液態(tài)金屬流。因?yàn)榻饘倥c滑板26由EMV8所生成的電磁場(chǎng)所引起的感應(yīng)加熱將可保持金屬處于液態(tài)，因而金屬流可被長(zhǎng)時(shí)間地阻擋。如果EMV8無(wú)電激勵(lì)，則注口4與開(kāi)口24的上部的金屬就會(huì)凝結(jié)為柱狀。但凝結(jié)的金屬柱可通過(guò)重新電激勵(lì)EMV8由此引起金屬及滑板26的感應(yīng)加熱而被重新加熱。類似地，如果液態(tài)金屬侵入了滑板26與墊套40，42之一或兩者之間，是金屬由于滑板26的感應(yīng)加熱而能保持液態(tài)。于是液態(tài)金屬向這些界面的侵入也不會(huì)把滑板26鎖定到一個(gè)固定位置而對(duì)通/斷開(kāi)關(guān)10的操作造成不利的影響。如果已侵入到滑板26與墊套40，42之間的界面中的金屬由于失去EMV8的電激勵(lì)而造成凝結(jié)，則當(dāng)EMV8重新被激勵(lì)時(shí)滑板26的感應(yīng)加熱將使凝結(jié)的金屬熔化從而使得滑板26可自由活動(dòng)。這一特點(diǎn)使得無(wú)須保持滑板處于不斷的振動(dòng)狀態(tài)以防止被凝結(jié)的金屬鎖定在某個(gè)位置上，從而省卻了用于滑板26的復(fù)雜的操作機(jī)構(gòu)。
由以上所述可見(jiàn)，當(dāng)使用該裝置時(shí)，為了使得流過(guò)該裝置的液態(tài)金屬流停止或重新流動(dòng)，并不需要對(duì)注口4的排放端的近距操作。因而，實(shí)際上避免了由于使用氧氣噴槍切割而可能對(duì)注口造成的損壞。而且因?yàn)橥ㄟ^(guò)由EMV8所生成的電磁場(chǎng)引起的感應(yīng)加熱會(huì)有助于任何凝結(jié)在注口4或閥組件2內(nèi)的金屬的熔化，于是金屬流可被阻擋的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)于這個(gè)裝置來(lái)說(shuō)是沒(méi)有限制的?？煽吹?，本發(fā)明由于不需要為了防止滑板被凝結(jié)的金屬鎖定在一個(gè)地方而要使其處于不斷的振動(dòng)狀態(tài)，因而省卻了控制滑板的復(fù)雜的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.用于控制流經(jīng)出口的液態(tài)金屬流的閥組件，它包括一個(gè)注口，該注口由非導(dǎo)電材料構(gòu)成并在其上具有一般為縱向的第一開(kāi)口，該開(kāi)口規(guī)定了液態(tài)金屬流經(jīng)的出口，該注口的上游端與液態(tài)金屬源相連；一個(gè)電磁式流量控制器，該控制器緊鄰該注口并圍繞該注口，用于控制流經(jīng)該注口的上述液態(tài)金屬流，該電磁流量控制器包括緊鄰上述注口裝設(shè)的交流電磁線圈以及沿該線圈一部分裝設(shè)有一個(gè)非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該線圈環(huán)繞在該出口上并可被操作而在注口的出口及流經(jīng)該處的液態(tài)金屬中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，該非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)占據(jù)了上述注口出口的軸向一部分并留出未被該結(jié)構(gòu)占據(jù)的上述注口出口一個(gè)相鄰的部分，該結(jié)構(gòu)通過(guò)該出口被占據(jù)的上述部分規(guī)定了軸向延伸的流域以及軸向延伸非流域，該非流域位于緊鄰該流域的周圍，使得該電磁場(chǎng)在該注口中產(chǎn)生基本上是軸向抽吸力以便控制流經(jīng)這里的液態(tài)金屬流；一個(gè)通/斷閥，該閥與上述注口的下游端連接；并且上述通/斷閥包括一個(gè)第二開(kāi)口，一個(gè)與該第二開(kāi)口相連的滑板有及一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)該滑板的滑動(dòng)器，該第開(kāi)口一般是縱向通過(guò)的而與一般是縱向通過(guò)的第一開(kāi)口相連系，該滑板與一般上為縱向的第二開(kāi)口相連系并在其上至少有一個(gè)開(kāi)口，該滑動(dòng)器在一般為垂直于上述一般為縱向上的開(kāi)口的一個(gè)平面上驅(qū)動(dòng)該滑板，以便可選擇地使得穿過(guò)上述滑板的第二開(kāi)口與上述一般是縱向的第一開(kāi)口重合，如此，當(dāng)上述滑板上的開(kāi)口與一般為縱向的該第二開(kāi)口重合時(shí)則上述液態(tài)金屬可自由地流過(guò)該第二開(kāi)口，并且當(dāng)滑板上的開(kāi)口不與上述一般是縱向的開(kāi)口重合時(shí)則上述液態(tài)金屬流被阻塞。
2.權(quán)利要求1的閥組件，其中上述滑板為可導(dǎo)電的并其位置充分靠近上述電磁流量控制器從而可被其感應(yīng)加熱。
3.權(quán)利要求2的閥組件，其中上述通/斷閥包括一個(gè)與上述注口下游端相連的第一非導(dǎo)體墊套，該墊套上有開(kāi)口規(guī)定了上述一般為縱向的第二開(kāi)口的一部分;上述第一墊套的下游端與上述滑板的上游曲面面對(duì)面地相連;一個(gè)第二非導(dǎo)體墊套，該墊套具有與上述滑板的下游面面對(duì)面相連的上游端并于其上具有開(kāi)口規(guī)定了上述第二一般為縱向的開(kāi)口的一部分;以及用于上述第一墊套與上述注口相連的安裝件，該安裝件包括用于保持上述第一墊套，上述滑板與上述第二墊套面對(duì)面相連壓緊狀態(tài)的壓緊件。
4.權(quán)利要求3的閥組件，其中上述壓緊件包括一個(gè)鎖定板，該板環(huán)繞上述第一墊套及上述滑板并與之相連;環(huán)繞該第二墊套并與之相連的一個(gè)集流器注口;以及用于將上述集流器注口連接到上述鎖定板上的多個(gè)緊固件、這些緊固件上帶有彈簧以保持上述集流器注口與上述鎖定板之間的壓力，如此，上述第一墊套，上述滑板與上述第二墊套被保持著彼此相連的壓緊狀態(tài)，并且上述第一墊套與上述注口保持相連壓緊狀態(tài)。
5.權(quán)利要求4的閥組件，其中上述壓緊件包括具有與上述鎖定板上的錐形表面相連的錐形表面的第一墊套，以及上述第二墊套具有與上述集流器注口上的錐形表面相連的錐形表面，使得上述壓力能被保持。
6.權(quán)利要求5的閥組件，還包括與上述通/斷閥下游端相連的罩件，用于規(guī)定上述液態(tài)金屬?gòu)拈y組件流至鑄模的通道。
7.權(quán)利要求6的閥組件，還包括用于防止流動(dòng)的液態(tài)金屬分布在上述注口與上述第一墊套之間以及上述第二墊套與上述集流器注口及上述罩件之間的密封件。
8.權(quán)利要求5的閥組件，其中上述安裝件包括卡口鑲嵌，該鑲嵌具有在上述鎖定板上的凸起部分及其中裝有該電磁流量器的殼體上的凹陷部分。
9.權(quán)利要求8的閥組件，其中上述滑板由石墨構(gòu)成。
10.權(quán)利要求9的閥組件，其中上述第一墊套與第二墊套由氧化鋁構(gòu)成;以及上述鎖定板與上述集流注口由不銹鋼構(gòu)成。
全文摘要
提供了一種用于控制通過(guò)出口的液態(tài)金屬流量的閥組件。該閥組件包括一個(gè)電磁流量控制器與一個(gè)通/斷閥。該通/斷閥包括一個(gè)導(dǎo)電的滑板，其位置充分靠近該電磁流量控制器，以便可被由該控制器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感應(yīng)加熱。該通/斷閥允許液態(tài)金屬流按需要而選擇地被阻止和啟動(dòng)。該閥組件適用于開(kāi)式澆注和遮蓋式連續(xù)鑄造或罐或澆注操作。
文檔編號(hào)B22D41/14GK1094141SQ9410139
公開(kāi)日1994年10月26日 申請(qǐng)日期1994年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月18日
發(fā)明者伊瑞威·L·帕克 申請(qǐng)人:西屋電氣公司