CN102139366A - 高温金属液体柔性转注接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁及有色金属行业冶炼、熔炼等过程中金属液体的转注或铸造等技术用到的一种柔性连接的接头。本发明这样实现的，一种高温金属液体柔性转注接头，含有钢结构、壳及顶箱体，以上各件共同组成了箱体，特征在于，其还含有流口芯座、筒状套，流口芯座通过夹板固定于倾动炉炉体上，筒状套两端固定在钢结构上，流口芯座头部为半圆柱形，且有开口，以便倾动炉炉体内的金属液体经过流口芯座后平滑流入筒状套内，筒状套主体为圆柱形筒，金属液体出口方向为矩形截面的溜槽状，与下游的固定式溜槽对接。本发明实现相对密封的高温金属液体转注，密封效果好，使用寿命长，从而减少金属液体和环境气体的接触，减少氧化现象，同时可改善车间环境，减少污染物泄漏。

Description

高温金属液体柔性转注接头

技术领域

本发明属于工业窑炉技术领域，具体涉及钢铁及有色金属行业冶炼、熔炼等过程中金属液体的转注或铸造等技术，尤为涉及高温金属液体转注时用到的一种柔性连接的接头，即高温金属液体柔性转注接头。

背景技术

随着科技的进步，对金属品质的要求不断提高；因而工艺上对金属液或合金液体的要求相应日趋严格，转注过程是生产过程中的一个环节，在这个过程中也可能会对金属及合金熔液的品质造成一定的影响。

以铝加工行业的熔炼、保温及铸造过程为例，传统的较多采用固定式流口或倾动式转注；由于需要对流口进行操作（如拔掉流口塞以放出铝液）或倾动炉与固定溜槽间需要留出一定的空间以便倾动过程的顺利进行（该过程就像用茶壶向茶杯内注入茶水一样），因而转注过程无法密闭实现并且过程中液体的落差较大。

随着技术的进步及倾动式熔炼炉、保温炉的更多的应用，在转注流口方面也有一些改进，如：旋转接头式的转注流口也有很多的应用，这种结构也可克服上述问题实现专注过程中无落差及相对密封；然而，旋转式回转流口还存在以下局限性：

1、受场地制约：必须置于炉子回转中心轴线上。

2、通常旋转接头前后需要较长的流槽进行设备间的连接。

3、密封毡会受到磨损及金属液体的侵蚀较易损坏，因而更换较为频繁。

4、由于密封材料的损坏，易造成金属泄露。

5金属液体在旋转接头处凝固，造成其损坏。

发明内容

针对以上述现状，本发明提供了一种高温金属液体柔性转注接头装置，它可克服以上缺点，实现专注过程相对密闭，安全便捷的进行转注操作。

本发明技术方案是这样实现的，一种高温金属液体柔性转注接头，含有钢结构、壳体及顶箱体，壳体由钢板焊接而成，内有保温层，并与钢结构之间焊接连接，顶箱体由耐热钢焊接组成，根据实际情况也可增加耐火材料内衬，以提高其使用温度，顶箱体与钢结构之间以螺栓连接，以上各件共同组成了箱体。其特征在于，其还含有流口芯座、筒状套，流口芯座与倾动炉炉体固定连接，筒状套与固定式溜槽固定连接，流口芯座通过夹板固定于倾动炉炉体上，筒状套可由两件或两件以上组成，以利安装，其端部固定在钢结构上，并以柔软的耐火材料与墙体密封，流口芯座与筒状套之间留有一定的间隙以便在转注时二者之间没有摩擦，流口芯座头部为半圆柱形，随着转注过程的进行，其和筒状套之间能一直保持合适的间隙不变，流口芯座端部有开口，以便倾动炉炉体内的金属液体经过流口芯座后平滑无障碍地顺利流入筒状套内，筒状套主体（端部）为圆柱形筒，筒体上根据流口芯座的大小及转动范围开孔以利其安装并转动，两端设有盖板，可单独制作后安装以免金属液体漏出；筒状套的金属液体出口方向为矩形截面的溜槽状，尺寸方便与下游的固定式溜槽对接，在筒状套和流口芯座下部最近的配合位置设有凸起结构，以防止金属液体倒流漏入箱体底部；

进一步，和金属液体接触的流口芯座和筒状套，用高密度耐火浇注料如刚玉、石墨、碳化硅、氮化硅等制成；

进一步，在倾动炉炉体及箱体壳体间设置有密封刷，密封刷由耐火纤维编织物及耐热钢丝共同编制而成，其外侧端部用耐热钢夹具夹牢以增加其强度且用紧定螺钉将其固定在倾动炉炉体及箱体壳体上，对倾动炉炉体及箱体之间进行密封；

进一步，密封软带由耐火纤维及耐热钢丝共同编制而成，在其横向方向安置一定间距的不锈钢钢板条，以便其形状稳定，两侧面呈较软的毛刷状与顶箱体滑动密封，两端分别固定于倾动炉炉体及顶箱体上实现倾动炉炉体及顶箱体无间隙密封；

进一步，在壳体下部设置有配合热电偶及电气控制***精确控制壳体内部的温度以保持壳体温度不变的加热棒，加热棒为硅碳棒或电热合金，特殊情况下也可采用辐射管形式；

进一步，在壳体下部设置有检测有无金属液体漏入壳体内部的测漏棒，当进入液体流入时，流口芯座跟测漏棒之间通过金属液体联通为一个回路，检测元件可输出开关量信号以控制倾动炉炉体快速复位，并发出报警，以免事故的发生。事故处理完毕后通过放干塞头把壳体内的金属液体放出。

本发明有益的效果

1、实现较小落差的高温金属液体转注，从而减少因转注过程落差大造成的吸气、氧化、夹渣等现象。

2、实现相对密封的高温金属液体转注，从而减少金属液体和环境气体的接触，减少氧化现象，同时可改善车间环境，减少污染物泄露。

3、转注流程缩短，减少金属液体被污染、被氧化的几率。

4、适合各种安装配置，对工艺布局提供较大的便利。

5、实现较为恒温的转注，金属液体温度降幅减小。

6、可以方便的通入保护性气体，同时配合增加流槽盖板等措施对转注过程全程进行更为严格的控制，进一步减小氧化及金属吸气等不良现象的发生。并且易于使得保护性气体的消耗量控制在较低的水平。

7、无金属凝固造成的卡阻现象，因而转动更灵活。

8、所有的密封件不和金属液体接触，且处于较低温度，因而更耐用，更换更方便。

9、密封效果好，适用于绝大多数工艺过程。

10、使用寿命长，维护工作量小。

更为安全可靠。

附图说明

附图1为本发明结构主视剖视示意图

附图2为本发明结构主视A-A向剖视示意图。

附图3为本发明结构主视转注极限位置剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明；

在图中，5为倾动炉炉体，11为固定式溜槽，二者之间的部分为高温金属液体柔性转注接头，高温金属液体柔性转注接头实现倾动炉炉体与固定式溜槽之间柔性密闭式连接。

2为流口芯座，通过夹板18固定于倾动炉炉体5上；4为筒状套，可由两件或多件组成，以利安装，其端部固定在箱体侧墙上（也即壳体20侧墙上），并以柔软的耐火材料与墙体密封。流口芯座2与筒状套4之间留有一定的间隙以便在转注时二者之间没有摩擦；流口芯座2头部为半圆柱形，因此，随着转注过程的进行，其和筒状套4之间能一直保持合适的间隙不变；流口芯座2端部按图示形状有开口，以便倾动炉5炉体内的金属液体经过流口芯座2后平滑无障碍地顺利流入筒状套4内。筒状套4端部为圆柱形（即与流口芯座2配合部分），筒体上根据流口芯座2的大小及转动范围开孔以利其安装并转动，两端设有盖板，可单独制作后安装以免金属液体漏出；筒状套4的金属液体出口方向为矩形截面的溜槽状，尺寸方便与下游的固定式溜槽11对接（用连接件10连接）；在筒状套4和流口芯座2下部最近的配合位置设有凸起结构，以防止金属液体倒流漏入箱体底部。

在正常工作情况下，除倾动炉炉体5及固定式溜槽11外，只有流口芯座2和筒状套4和金属液体接触。根据金属液体品种、温度等特性选择合适的耐火材料，以便提高该主要部件的使用寿命；同时，该部件还应具有尺寸稳定、易成型、机加工性能好等优点，以便获得高精度的产品，从而提高接头的性能。通常可采用高密度耐火浇注料、刚玉、石墨、碳化硅、氮化硅等等。

由于流口芯座2和筒状套4之间的间隙的存在，密封问题交由其它部件来完成。

如图所示，除去核心构件流口芯座2及筒状套4，1为钢结构，由型钢焊接而成；3为耐火内衬；8为顶箱体，由耐热钢焊接组成，根据实际情况也可增加耐火材料内衬，以提高其使用温度；19为保温层；20为壳体，由钢板焊接而成，并与钢结构之间焊接连接；以上各件共同组成了箱体，完成密封及其它如固定筒状套4、承接事故漏出的金属液体、安装加热棒、对转注过程的保温等功能。

首先，密封的实现需要对箱体及倾动炉炉体接口处做适当的结构处理；如图1所示，以回转中心点为圆心，耐火内衬3、顶箱体8及倾动炉炉体5相关部位制作成圆弧状结构，以便在倾动过程中各构件的相对间隙保持不变，从而便于密封且使得转注动作灵活无障碍；6为密封刷，由耐火纤维编织物及耐热钢丝共同编制而成，外侧端部用耐热钢夹具夹牢以增加其强度及便于其固定；用紧定螺钉将其固定在倾动炉炉体5及箱体壳体20上，分别在上、下及两侧对倾动炉炉体5及箱体之间进行密封。

由于转注过程中热气上浮，因此特别用密封软带7对其进行二次密封。密封软带7由耐火纤维及耐热钢丝共同编制而成，在其横向方向安置一定间距的不锈钢钢板条，以便其形状稳定；两侧面呈较软的毛刷状实现其和顶箱体8之间的滑动密封；两端用连接件9分别固定于倾动炉炉体5及顶箱体8上实现无间隙密封；根据需要在顶箱体上设置一定数量的导向杆以引导密封软带在转注过程中的形状变化。

为了避免温度下降，金属液凝固造成转动不灵甚至流口芯座2及筒状套4的损坏，在箱体下部（也即壳体下部）设置加热棒14，配合热电偶及电气控制***精确控制箱体内部（也即壳体内部）的温度以保持箱体（也即壳体）温度不变。加热棒14通常为硅碳棒或电热合金等，特殊情况下也可采用辐射管形式。

在壳体下部设置有测漏棒15，用以检测有无金属液体漏入箱体（也即壳体内部）内部。当进入液体流入时，流口芯座2跟测漏棒15之间通过金属液体联通为一个回路，检测元件可输出开关量信号以控制倾动炉炉体5快速复位，并发出报警，以免事故的发生。事故处理完毕后，可通过放干塞头12把箱体内（也即壳体内部）的金属液体放出，使得检漏棒状态复原。

底盘16是钢结构件，整个箱体置于其上，通过地脚调整件13、地脚螺栓17将箱体和基础连接，同时能在一定范围调整箱体的位置；这种结构设置能够方便地安装箱体及调整箱体的位置，使其达到较高的安装位置精度。

Claims (6)

1.一种高温金属液体柔性转注接头，含有钢结构（1）、壳体（20）及顶箱体（8），壳体（20）由钢板焊接而成，内有保温层（19），并与钢结构（1）之间焊接连接，顶箱体（8）由耐热钢焊接组成，与钢结构（1）之间用螺栓连接，以上各件共同组成了箱体，其特征在于，其还含有流口芯座（2）、筒状套（4），流口芯座（2）通过夹板（18）固定于倾动炉炉体（5）上，筒状套（4）可由两件或两件以上组成，以利安装，其端部固定在钢结构（1）上，并以柔软的耐火材料密封，流口芯座（2）与筒状套（4）之间留有一定的间隙以便在转注时二者之间没有摩擦，流口芯座（2）头部为半圆柱形，随着转注过程的进行和筒状套之间能一直保持合适的间隙不变，流口芯座（2）端部有开口，以便倾动炉炉体（5）内的金属液体经过流口芯座（2）后平滑无障碍地顺利流入筒状套（4）内，筒状套（4）端部为圆柱形筒，筒体上根据流口芯座的大小及转动范围开孔以利其安装并转动，两端设有盖板，可单独制作后安装以免金属液体漏出，金属液体出口方向筒状套（4）为矩形截面的溜槽状，与下游的固定式溜槽（11）对接，筒状套（4）和流口芯座（2）下部配合位置设有凸起结构，以防止金属液体倒流漏入箱体底部。

2.根据权利要求1所述的一种高温金属液体柔性转注接头，其特征在于，和金属液体接触的部位仅限于流口芯座（2）和筒状套（4），用高密度耐火浇注料：刚玉、石墨、碳化硅、氮化硅制成。

3.根据权利要求1所述的一种高温金属液体柔性转注接头，其特征在于，在倾动炉炉体（5）、及箱体壳体（20）间设置有密封刷（6），密封刷（6）由耐火纤维编织物及耐热钢丝共同编制而成，其外侧端部用耐热钢夹具夹牢以增加其强度，且用紧定螺钉将其固定在倾动炉炉体（5）及箱体壳体（20）上，对倾动炉炉体（5）及箱体壳体（20）之间进行密封。

4.根据权利要求1所述的一种高温金属液体柔性转注接头，其特征在于，密封软带（7）由耐火纤维及耐热钢丝共同编制而成，在其横向方向安置一定间距的不锈钢钢板条，以便其形状稳定，两侧面呈较软的毛刷状与顶箱体（8）滑动密封，两端分别固定于倾动炉炉体（5）及顶箱体（8）上实现倾动炉炉体（5）及顶箱体（8）无间隙密封。

5.根据权利要求1所述的一种高温金属液体柔性转注接头，其特征在于，在壳体（20）下部设置有配合热电偶及电气控制***精确控制壳体内部的温度以保持壳体温度不变的加热棒(14)，加热棒(14)为硅碳棒或电热合金，特殊情况下也可采用辐射管形式。

6.根据权利要求1所述的一种高温金属液体柔性转注接头，其特征在于，在壳体（20）下部设置有检测有无金属液体漏入壳体（20）内部的测漏棒（15），当进入液体流入时，流口芯座（2）跟测漏棒（15）之间通过金属液体联通为一个回路，检测元件可输出开关量信号以控制倾动炉炉体（5）快速复位，并发出报警，以免事故的发生，放干塞头（12）把壳体（20）内的金属液体放出。

Images