УСТРОЙСТВО РАЗЛИВОЧНОГО СТАКАНА
STRUCTURE OF POURING NOZZLE

[Область техники]
[0001]
Настоящее изобретение относится к устройству разливочного стакана для управления скоростью потока расплавленной стали.
[Уровень техники]
[0002]
Устройство разливочного стакана, например, прикреплено к выпускному отверстию ковша и управляет скоростью потока расплавленной стали посредством расположения друг на друге двух огнеупорных пластин, которые имеют отверстие разливочного стакана, и посредством прямолинейного скольжения нижней пластины относительно верхней пластины в состоянии с приложенным поверхностным давлением для изменения проходного сечения отверстия разливочного стакана.
[0003]
Такое устройство разливочного стакана, в общем, включает в себя неподвижную металлическую раму для удерживания верхней пластины, скользящую металлическую раму для удерживания нижней пластины и которая скользит прямолинейно, чтобы сместить нижнюю пластину относительно верхней пластины, открывающую и закрывающую металлическую раму для удерживания скользящей металлической рамы скользящим образом, упругий корпус для приложения поверхностного давления между верхней и нижней пластинами, и приводное устройство для приведения в движение скользящей металлической рамы. В этой конфигурации скользящая металлическая рама скользит в состоянии контакта с открывающей и закрывающей металлической рамой под высоким давлением и таким образом находится в контакте с открывающей и закрывающей металлической рамой посредством скользящих элементов.
[0004]
По существу, верхняя и нижняя пластины перемещаются посредством скольжения друг относительно друга в состоянии, в котором приложено поверхностное давление, и используются в дальнейшем при высоких температурах. Более того, поскольку пластина непосредственно контактирует с расплавленной сталью на плоскости внутренней окружности отверстия разливочного стакана во время литья, ее температура повышается по сравнению с ее окружением и пластина расширяется вокруг отверстия разливочного стакана. Из этого расширения расширение вдоль направления центральной линии отверстия разливочного стакана (направление течения расплавленной стали) считается вызывающим повреждение пластины. То есть непосредственно периферические части отверстия разливочного стакана верхней и нижней пластин входят в контакт друг с другом из-за расширения вдоль направления центральной линии отверстия разливочного стакана; это вызывает деформацию пластины в противоположных друг от друга направлениях, таким образом вызывая концентрацию поверхностного давления на окружении отверстия разливочного стакана. Считается, что повреждения, такие как скалывание в окружении отверстия разливочного стакана и шероховатость поверхности на наиболее ответственной (рабочей) поверхности, возникают вследствие частого скольжения пластин для изменения проходного сечения отверстия разливочного стакана, чтобы управлять скоростью потока в этом состоянии.
[0005]
Для того чтобы предотвратить это повреждение, Патентный документ 1 предлагает обеспечить углубленную часть в пластине вокруг отверстия разливочного стакана. Однако если углубленная часть обеспечена согласно Патентному документу 1, может существовать риск утечки расплавленной стали из отверстия разливочного стакана в зависимости от изменений в условиях эксплуатации, например в случае, в котором предварительный нагрев пластины недостаточен.
[0006]
Тем временем, известные скользящие контактные системы с вышеупомянутой скользящей металлической рамой в устройстве разливочного стакана включают в себя: гильзовую систему, в которой металлические гильзы выполнены в скользящем контакте друг с другом, и роликовую систему, в которой скользящий контакт достигается роликом.
[0007]
В Патентном документе 2 в качестве одного примера предыдущей гильзовой системы открывающая и закрывающая металлическая рама (защитный корпус) расположена под скользящей металлической рамой (корпус рамы), и две гильзы, выполненные из металла, которые продолжаются в направлении скольжения скользящей металлической рамы, обеспечены к каждой из скользящей металлической рамы и открывающей и закрывающей металлической рамы в качестве скользящих элементов. То есть в этой системе две гильзы, обеспеченные с каждой стороны центральной линии скользящей металлической рамы в направлении скольжения, входят в скользящий контакт с гильзами на открывающей и закрывающей металлической раме. Однако в этой системе гильзы на скользящей металлической раме и гильзы на открывающей и закрывающей металлической раме входят в скользящий контакт друг с другом на всей длине диапазона скольжения скользящей металлической рамы; таким образом, когда окружение отверстия разливочного стакана пластины расширяется в направлении центральной линии отверстия разливочного стакана, как описано выше, это расширение не может быть поглощено, и возникают повреждения, такие как скалывание в окружении отверстия разливочного стакана и шероховатость поверхности на наиболее ответственных поверхностях.
[0008]
В качестве одного примера последней роликовой системы Патентный документ 3 раскрывает систему, в которой два ролика обеспечены с каждой стороны скользящей металлической рамы (скользящий корпус) в качестве скользящих элементов, и скользящая металлическая рама скользит при том, что открывающая и закрывающая металлическая рама (элемент с приложенным поверхностным давлением) служит в качестве направляющей. Главная задача этой системы состоит в уменьшении сопротивления трения, используя ролики, и выполнении компактной приводной системы. Однако в этой системе давление от открывающей и закрывающей металлической рамы (элемент с приложенным поверхностным давлением) воспринимается только четырьмя роликами; таким образом, при длительном использовании параллельность плоскости скольжения не может быть гарантирована вследствие износа роликов или деформации вала роликов, и быстрого образования зазоров между поверхностями пластин. В результате это вызывает проблемы с износом пластины и увеличением повреждений.
[0009]
Поскольку пластина входит в скользящий контакт при высокой температуре и высоком давлении в устройстве разливочного стакана по существу, существует проблема быстрого возникновения повреждений, таких как шероховатость поверхности и скалывание отверстий разливочного стакана, вызванных, например, тепловым расширением, описанным выше, или деформацией устройства.
[Список противопоставленных материалов]
[Патентный документ]
[0010]
[Патентный документ 1] Нерассмотренная заявка на патент Японии №Н11-57989
[Патентный документ 2] Нерассмотренная заявка на патент Японии №S61-189867
[Патентный документ 3] Нерассмотренная заявка на патент Японии №2006-136912
[Раскрытие изобретения]
[Проблемы, решаемые изобретением]
[0011]
Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства разливочного стакана, которое может снизить возникновение повреждений на используемой пластине, таких как шероховатость поверхности и скалывание в окружении отверстия разливочного стакана.
[Средство решения проблем]
[0012]
Согласно настоящему изобретению предложено устройство разливочного стакана по следующим пунктам (1)-(6).
[0013]
(1) Устройство разливочного стакана содержит неподвижную металлическую раму для удерживания верхней пластины, которая имеет отверстие разливочного стакана; скользящую металлическую раму для удерживания нижней пластины, которая имеет отверстие разливочного стакана диаметром, идентичным отверстию разливочного стакана верхней пластины, выполненную с возможностью прямолинейного скольжения для перемещения нижней пластины относительно верхней пластины скользящим образом; упругий корпус для приложения поверхностного давления между верхней пластиной и нижней пластиной; открывающую и закрывающую металлическую раму, прикрепленную к неподвижной металлической раме, для удерживания скользящей металлической рамы скользящим образом; и приводное устройство скользящей металлической рамы, причем каждая из скользящей металлической рамы и открывающей и закрывающей металлической рамы имеет скользящий элемент, расположенный симметрично относительно центральной линии направления скольжения скользящей металлической рамы и параллельно направлению скольжения, и скользящие элементы, входящие в контакт друг с другом на их скользящих контактных поверхностях скользящим образом, при этом скользящие контактные поверхности скользящего элемента открывающей и закрывающей металлической рамы обеспечены спереди и сзади в направлении скольжения, на расстоянии друг от друга, равном диаметру отверстия разливочного стакана, или больше от плоскости, служащей в качестве центра, причем плоскость проходит через центральную линию отверстия разливочного стакана верхней пластины и перпендикулярна направлению скольжения, а часть между передней и задней скользящими контактными поверхностями служит в качестве углубленной части.
[0014]
(2) Устройство разливочного стакана согласно (1), в котором скользящие контактные поверхности скользящего элемента скользящей металлической рамы обеспечены на расстоянии друг от друга на длину наиболее ответственной поверхности или больше, причем наиболее ответственная поверхность проходит через центр наиболее ответственной поверхности нижней пластины, причем центр перпендикулярен направлению скольжения, а часть между передней и задней скользящими контактными поверхностями служит в качестве углубленной части.
[0015]
2
(3) Устройство разливочного стакана согласно (1) или (2), в котором общая наименьшая площадь скользящего контакта, которая является наименьшим значением площади, на которой скользящие контактные поверхности контактируют друг с другом во время использования, составляет 40 см или более.
[0016]
(4) Устройство разливочного стакана согласно (1), (2) или (3), в котором скользящие элементы на открывающей и закрывающей металлической раме и скользящие элементы на скользящей металлической раме выполнены с возможностью установки в углубленную часть скользящей металлической рамы и углубленную часть открывающей и закрывающей металлической рамы, и посредством скольжения скользящей металлической рамы поверхностное давление снимается, когда скользящий элемент на открывающей и закрывающей металлической раме и скользящий элемент на скользящей металлической раме входят в их соответствующие углубленные части, и поверхностное давление прикладывается, когда скользящий элемент на открывающей и закрывающей металлической раме и скользящий элемент на скользящей металлической раме контактируют друг с другом посредством их скользящих контактных поверхностей.
[0017]
(5) Устройство разливочного стакана согласно (4), в котором каждый из скользящих элементов имеет наклонную поверхность, продолжающуюся от нижней поверхности углубленной части до скользящей контактной поверхности в направлении скольжения, и эти наклонные поверхности обеспечены под идентичными углами наклона и в идентичных направлениях, угол наклона которых составляет 25 градусов или менее, a R угловой секции, где продолжаются наклонная поверхность и скользящая контактная поверхность, составляет 40 мм или более.
[0018]
(6) Устройство разливочного стакана согласно (5), в котором каждый из скользящих элементов имеет поверхность с твердостью Hs по Шору 60 единиц или более.
[Полезные эффекты изобретения]
[0019]
Согласно настоящему изобретению, посредством обеспечения скользящих контактных поверхностей открывающей и закрывающей металлической рамы на расстоянии друг от друга на заданной длине или больше спереди и сзади в направлении скольжения и посредством дополнительного выполнения части между передней и задней скользящими контактными поверхностями, служащей в качестве углубленной части, скользящая металлическая рама и пластина могут деформироваться внутрь углубленной части, когда окружение отверстия разливочного стакана пластины термически расширяется в направлении центральной линии. Следовательно, пластины могут приходить в контакт друг с другом на широких поверхностях даже во время теплового расширения, и давление, действующее на окружение отверстия разливочного стакана, может быть снижено по сравнению с традиционными гильзовыми системами.
[0020]
Более того, скользящая металлическая рама и открывающая и закрывающая металлическая рама скользят посредством поверхностного контакта скользящих контактных поверхностей, и таким образом поверхностное давление (давление) распределяется по сравнению с роликовой системой, описанной выше. Поскольку избыточное давление не прикладывается на скользящую контактную поверхность, деформация скользящей контактной поверхности не возникает даже при длительном использовании.
[0021]
Как описано выше, настоящее изобретение может уменьшить любые повреждения, такие как шероховатость поверхности пластины и скалывание в окружении отверстия разливочного стакана, вызванные тепловым расширением или деформацией устройства.
[Краткое описание чертежей]
[0022]
Фиг. 1 - вид спереди, показывающий первый Пример устройства разливочного стакана согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 - вид в сечении по линии А-А на Фиг. 1.
Фиг. 3 - вид сверху устройства разливочного стакана с Фиг. 1.
Фиг. 4 - вид в перспективе, показывающий состояние, в котором открывающие и закрывающие металлические рамы открыты, причем сторона скользящего устройства с гидравлическим цилиндром с Фиг. 1 обращена вверх.
Фиг. 5 - сечение вдоль направления В-В на Фиг. 3, на которой (а) показывает случай, в котором скользящая металлическая рама расположена в полностью открытом положении, (b) показывает случай, в котором скользящая металлическая рама расположена в полностью закрытом положении, и (с) показывает случай, в котором скользящая металлическая рама расположена в положении замены пластины.
Фиг. 6 - показывает пример распределения температуры, вычисленного методом конечных элементов (FEM), во время использования верхней пластины.
Фиг. 7 - график, показывающий температуру сечения А на Фиг. 6.
Фиг. 8 - пример степени деформации пластины, вычисленной методом конечных элементов (FEM).
[Описание вариантов осуществления изобретения]
[0023]
Ниже описан вариант осуществления настоящего изобретения, основанный на первом Примере, показанном на чертежах.
[Примеры]
[0024]
Фиг. 1 - вид спереди, показывающий первый Пример устройства разливочного стакана согласно настоящему изобретению, Фиг. 2 - вид в сечении вдоль линии А-А на Фиг. 1, и Фиг. 3 - вид сверху. Фиг. 4 - вид в перспективе, показывающий состояние, в котором открывающая и закрывающая металлическая рама открыта, причем сторона скользящего устройства с гидравлическим цилиндром с Фиг. 1 обращена вверх.
[0025]
Как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, устройство 10 разливочного стакана согласно настоящему изобретению включает в себя неподвижную металлическую раму 20, прикрепленную к нижней части контейнера с расплавленным металлом, такому как ковш, скользящую металлическую раму 30, прикрепленную с возможностью скольжения и открытия относительно неподвижной металлической рамы 20, и две открывающие и закрывающие металлические рамы 40, прикрепленные с возможностью открытия относительно неподвижной металлической рамы 20. Более того, верхняя пластина 50 удерживается и прикреплена к неподвижной металлической раме 20, и нижняя пластина 60 удерживается и прикреплена к скользящей металлической раме 30, каждая посредством общеизвестного способа крепления. Верхний разливочный стакан, прикрепленный к верхней пластине 50, и нижний разливочный стакан, прикрепленный ниже нижней пластины 60, не показаны.
[0026]
Хотя это не показано, неподвижная металлическая рама 20 прикреплена к корпусу на нижней части контейнера с расплавленным металлом, используя болт или подобное. Более того, неподвижная металлическая рама 20 соединена с гидравлическим цилиндром 70, служащим в качестве приводного устройства для прямолинейного скольжения скользящей металлической рамы 30.
[0027]
Как показано на Фиг. 2, скользящая металлическая рама 30 соединена с неподвижной металлической рамой 20 штифтом 21, обеспеченным на неподвижной металлической раме 20, причем штифт 21 проникает через длинное отверстие 32, открывающееся в соединительную секцию 31 на одном конце скользящей металлической рамы 30. Посредством такого соединения скользящая металлическая рама 30 выполнена с возможностью открытия и скольжения в направлении скольжения относительно неподвижной металлической рамы 20, и более того поскольку длинное отверстие 32 открывается далеко в направлении, перпендикулярном направлению скольжения, скользящая металлическая рама 30 выполнена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению скольжения в пределах этого диапазона длинного отверстия 32.
[0028]
Более того, как показано на Фиг. 4, в целом два скользящих элемента 33, по одному с каждой из длинных сторон, обеспечены выступающими из краев длинных сторон скользящей металлической рамы 30 на поверхности, противоположной удерживающей пластину поверхности, которые скользящие элементы 33 обеспечены симметрично относительно центральной линии направления скольжения (центральной линии продольного направления) скользящей металлической рамы и параллельно направлению скольжения. Эти скользящие элементы 33 имеют, на каждой из длинных сторон, две из каждой скользящей контактной поверхности 33а и наклонной поверхности 33b, которые расположены на стороне нижней поверхности в состоянии использования с Фиг. 1 и обеспечены параллельно направлению скольжения. Каждая наклонная поверхность 33b расположена под идентичными углами и в идентичных направлениях. Здесь скользящие контактные поверхности являются поверхностями 33а и 46а соответствующих скользящих элементов 33 и 46, соответственно обеспеченных в скользящей металлической раме 30 и открывающей и закрывающей металлической раме 40, которые поверхности 33а и 46а включают в себя поверхность, параллельную направлению скольжения, и которые контактируют друг с другом во время литья.
[0029]
Скользящая контактная поверхность 33а скользящего элемента 33, описанная выше, расположена спереди и сзади в направлении скольжения скользящей металлической рамы в используемом состоянии с Фиг. 1, и таким образом далее называется передняя и задняя скользящая контактная поверхность 33а.
[0030]
Как показано на Фиг. 4, скользящий элемент 33 выполнен в виде единого целого, используя участок 33 с основания в состоянии, в котором две скользящие контактные поверхности 33а выступают из участка 33 с основания, и часть между передней и задней скользящими контактными поверхностями 33а составляет углубленную часть 34. Эта углубленная часть 34 образует пространство, которое проходит, не соприкасаясь какой-либо частью с другой скользящей контактной поверхностью в направлении по ширине скользящего элемента (направлении, перпендикулярном направлению скольжения), во время литья. Далее эта углубленная часть предпочтительно обеспечена в положении, симметричном друг другу. Посредством выполнения скользящего элемента 33 по существу в виде единого целого преимуществом является улучшение точности крепления. С другой стороны, также возможно образовать углубленную часть не выполнением в виде единого целого, а обеспечением двух скользящих элементов, которые имеют переднюю и заднюю скользящие контактные поверхности 33а.
[0031]
Со ссылкой на Фиг. 1- Фиг. 3 две открывающие и закрывающие металлические рамы 40 обеспечены симметрично относительно центральной линии направления скольжения скользящей металлической рамы 30, и каждая прикреплена к неподвижной металлической раме 20. Открывающая и закрывающая металлические рамы 40 включают в себя портальный рычаг 41, пружинную коробку 42, направляющую 48 поверхностного давления и скользящий элемент 46. Более конкретно конец основания портального рычага 41 вращательно прикреплен с возможностью перемещения относительно штифта 22, расположенного в неподвижной металлической раме 20, пружинная коробка 42 расположена между рычагами 41а портального рычага 41, и направляющая 48 поверхностного давления обеспечена заодно с пружинной коробкой 42.
[0032]
Пружинная коробка 42 размещает в себе в целом четыре спиральные пружины 43, которые расположены вдоль направления скольжения скользящей металлической рамы 30, и пластину 44 прижатия пружины, которые соприкасаются с нижними концами этих спиральных пружин 4 3 и выполнены с возможностью перемещения внутри пружинной коробки 42 в направлении растягивания спиральной пружины. Пластина 44 прижатия пружины имеет два соединительных болта 45, и два соединительных болта 45 проходят через соответствующие две спиральные пружины 4 3 и отверстия пружинных коробок 42, и прикреплены к концу основания портального рычага 41. Более того, рычаги 41а портального рычага 41 имеют непоказанную выемку, и выступы, обеспеченные на боковых поверхностях пружинной коробки 42, проходят через него с возможностью перемещения в направлении продольной оси соединительного болта 45. Следовательно, пружинная коробка 42 выполнена с возможностью перемещения в направлении продольной оси соединительного болта 45. Далее совместно с портальным рычагом 41 пружинная коробка 42 выполнена с возможностью вращательного перемещения относительно неподвижной металлической рамы 20.
[0033]
Направляющая 48 поверхностного давления обеспечена заодно с пружинной коробкой 42 и аналогично выполнена с возможностью перемещения в направлении продольной оси соединительного болта 45. Более конкретно направляющая 48 поверхностного давления обеспечена выступающей из пружинной коробки 42 в направлении отверстия разливочного стакана и далее продолжается вдоль направления скольжения скользящей металлической рамы 30. Далее на стороне скользящей металлической рамы 30 направляющей 48 поверхности давления обеспечен выступающий скользящий элемент 46. Аналогично скользящим элементам 33 скользящей металлической рамы 30 обеспечены в целом два скользящих элемента 46, по одному спереди и сзади для каждой стороны, симметрично относительно и параллельно центральной линии направления скольжения (центральной линии продольного направления) скользящей металлической рамы. Эти скользящие элементы 46 имеют скользящую контактную поверхность 46а и наклонную поверхность 46b, расположенные на верхней поверхности в состоянии использования с Фиг. 1 и параллельно направлению скольжения. Каждая из наклонных поверхностей 46b расположена под идентичными углами и в идентичных направлениях. Более того, аналогично скользящему элементу 33 скользящей металлической рамы 30 скользящий элемент 46 выполнен в виде единого целого, используя участок 46с основания в состоянии, в котором две скользящие контактные поверхности 46а выступают из двух участков 46с основания, и часть между передней и задней скользящими контактными поверхностями 46а выступает в качестве углубленной части 47.
[0034]
Со ссылкой на Фиг. 3 концевая соединительная секция 72 штока 71 гидравлического цилиндра 70 съемно прикреплена к соединительной секции 35 скользящей металлической рамы 30. Корпус гидравлического цилиндра 70 съемно прикреплен к крепежной секции 23 гидравлического цилиндра неподвижной металлической рамы 20, чтобы позволить их использование с различными ходами во время использования пластины и во время замены. В первом Примере использование двух гидравлических цилиндров с различным ходом позволяет изменять диапазон перемещения скользящей металлической рамы 30 и позволяет прикладывать и снимать поверхностное давление. Общеизвестный способ изменения хода одного гидравлического цилиндра также может быть использован вместо замены гидравлического цилиндра, как описано.
[0035]
Далее описано взаимное расположение скользящих элементов 33 на скользящей металлической раме 30 и скользящих элементов 46 на направляющей 48 поверхностного давления открывающей и закрывающей металлической рамы 40, с верхней пластиной 50 и нижней пластиной 60, описанными выше со ссылкой на Фиг. 5. Фиг. 5 показывает сечение в направлении В-В на Фиг. 3, в котором (а) показывает случай, в котором скользящая металлическая рама 30 расположена в полностью открытом положении, (b) показывает случай, в котором скользящая металлическая рама 30 расположена в полностью закрытом положении, и (с) показывает случай, в котором скользящая металлическая рама 30 расположена в положении замены пластины. Здесь полностью открытое положение является положением, в котором отверстия разливочного стакана верхней пластины 50 и нижней пластины 60 совпадают друг с другом, полностью закрытое положение является положением, в котором отверстия разливочного стакана верхней пластины 50 и нижней пластины 60 расположены на наиболее удаленном друг от друга расстоянии в пределах диапазона перемещения скользящей металлической рамы 30 во время использования, и положение замены пластины является положением, в котором скользящий элемент 33 на скользящей металлической раме 30 и скользящий элемент 46 на направляющей 48 поверхностного давления могут войти в углубленную часть 47 и углубленную часть 34 соответственно. Более того, ход во время использования является диапазоном перемещения скользящей металлической рамы 30 и является расстоянием между центрами отверстий разливочного стакана в верхней пластине 50 и нижней пластине 60 в полностью закрытом положении. Более того, для того чтобы достичь положения замены пластины, требуется заменить приводное устройство (гидравлический цилиндр), имеющий больший ход, чем ход во время использования.
[0036]
На Фиг. 5(а) передние и задние скользящие контактные поверхности 46а на стороне направляющей 48 поверхностного давления расположены в целом на расстоянии 180 мм друг от друга, продолжаясь на длину, центром которых является поверхность S1, проходящая через осевую линию отверстия разливочного стакана верхней пластины 50 и перпендикулярная направлению скольжения, L1 = 70 мм по направлению к ориентации гидравлического цилиндра 70 и L2 = 110 мм в противоположном направлении гидравлического цилиндра 70, и эта часть между ними служит в качестве углубленной части 47 (диаметр отверстия разливочного стакана составляет 50 мм). Эта углубленная часть 47 служит в качестве нескользящей контактной поверхности во время использования и включает в себя часть с наклонной поверхностью 46b.
[0037]
На Фиг. 5(b) передняя и задняя скользящие контактные поверхности 33а на скользящей металлической раме 30 расположены в целом на расстоянии 170 мм друг от друга, продолжаясь на длину, центром которой является поверхность S2, проходящая через центр наиболее ответственной поверхности нижней пластины 60 и перпендикулярная направлению скольжения, L3=60 мм по направлению к ориентации гидравлического цилиндра 70 и L4=110 мм в противоположном направлении гидравлического цилиндра 70, и эта часть между ними служит в качестве углубленной части 34. Эта углубленная часть 34 также служит в качестве нескользящей контактной поверхности во время использования и включает в себя часть с наклонной поверхностью 34b.
[0038]
2
2
На Фиг. 5 ширина скользящих контактных поверхностей 33а и 46а составляет 40 мм, общая наименьшая площадь скользящего контакта, описанная ниже, составляет 80 см, давление, приложенное на скользящие контактные поверхности 33а и 46а составляет 6 Н/мм, толщина скользящей металлической рамы 30 составляет 30 мм, ход во время использования составляет 120 мм, и ход во время замены составляет 22 0 мм. Каждая из используемых верхней и нижней пластин 50 и 60 имеет общую длину 300 мм, ширину 150 мм, толщину 35 мм и диаметр 50 мм отверстия разливочного стакана.
[0039]
Здесь наиболее ответственной поверхностью верхней и нижней пластин называют диапазон, показанный стрелкой С на Фиг. 5(b), то есть участок поверхности каждой из пластин, длина которого в направлении скольжения является наиболее коротким расстоянием от конца отверстия разливочного стакана одной пластины до конца отверстия разливочного стакана другой пластины в полностью закрытом положении пластины, и ширина которого превышает диаметр отверстия разливочного стакана в около 1,2 раза. То есть длина наиболее ответственной поверхности соответствует длине наиболее ответственной поверхности в направлении скольжения, и, например, длина наиболее ответственной поверхности на Фиг. 5 составляет 70 мм. Эта длина наиболее ответственной поверхности является значением, полученным вычитанием диаметра 50 мм отверстия разливочного стакана из хода 120 мм во время использования. Ширина наиболее ответственной поверхности обычно выполнена симметрично относительно прямой линии, соединяющей центры отверстий разливочного стакана верхней и нижней пластин.
[0040]
Далее описано перемещение скользящего устройства настоящего изобретения.
[0041]
Сначала во время замены пластины концевая соединительная секция 72 штока гидравлического цилиндра 70 разъединяется от соединительной секции 35 скользящей металлической рамы 30 на Фиг. 3, и гидравлический цилиндр 70 разъединяется от крепежной секции 23 гидравлического цилиндра и заменяется гидравлическим цилиндром, имеющим больший ход.
[0042]
Затем скользящая металлическая рама 30 скользит влево из полностью закрытого положения с Фиг. 5(b) и перемещается в положение замены пластины с Фиг. 5(с). Это вызывает перемещение скользящего элемента 46 по направляющей 48 поверхностного давления в сторону неподвижной металлической рамы 20, и пружинная коробка 42, показанная на Фиг. 2, перемещается в сторону неподвижной металлической рамы 20, таким образом устраняя изгиб спиральной пружины 43 и снимая поверхностное давление. Наклонные поверхности 33b и 46b скользящих элементов 33 и 46 обеспечены для плавного перемещения соответствующих скользящих элементов 33 и 46 скользящим образом, когда поверхностное давление снимается или прикладывается, как описано выше.
[0043]
В состоянии, в котором поверхностное давление снимается, две открывающие и закрывающие металлические рамы 40 могут быть открыты, как показано на Фиг. 4, и далее скользящая металлическая рама 30 может быть открыта для замены верхней и нижней пластин.
[0044]
После того как пластины заменены, скользящая металлическая рама 30 и открывающая и закрывающая металлическая рама 40 закрываются, и скользящая металлическая рама 30 скользит из положения замены пластины с Фиг. 5(с) в полностью закрытое положение с Фиг. 5(b). В результате скользящие контактные поверхности 33а и 46а скользящего элемента 33 на скользящей металлической раме 30 и скользящего элемента 46 на направляющей 48 поверхностного давления соответственно приходят в контакт друг с другом, и спиральная пружина 43 изгибается вследствие перемещения пружинной коробки 42, показанной на Фиг. 2, в противоположную сторону неподвижной металлической рамы 20, таким образом прикладывая на нее поверхностное давление. Замена гидравлического цилиндра с меньшим ходом выполняется в состоянии, в котором поверхностное давление приложено. Это таким образом обеспечивает безопасное использование без снятия поверхностного давления во время использования.
[0045]
Здесь, если скользящая металлический рама 30 подлежит скольжению вправо из состояния с Фиг. 5(с) для приложения поверхностного давления, поскольку каждый из скользящих элементов 33 и 46 имеет наклонные поверхности 33b и 46b, продолжающиеся от нижней поверхности углубленной части до скользящих контактных поверхностей 33а и 46а, соответственно сначала наклонные поверхности 33b и 46b приходят в контакт друг с другом. Для того чтобы уменьшить сопротивление трения в это время приложения поверхностного давления, чтобы обеспечить плавное перемещение скольжения скользящих элементов 33 и 46, все углы наклона и ориентация наклонных поверхностей 33b и 46b выполнены одинаковыми, и дополнительно угол наклона 0 (см. Фиг. 5(c)) может составлять 25 градусов или меньше, более предпочтительно 20 градусов или меньше. Для того чтобы уменьшить сопротивление во время перемещения скольжения и дополнительно уменьшить любое повреждение поверхности скользящих элементов 33 и 46, и в случае выполнения устройства более компактным угол наклона 0 составляет 10 градусов или больше, предпочтительно 14 градусов или больше.
[0046]
Более того, для того чтобы аналогично уменьшить сопротивление трения во время приложения поверхностного давления, R обеспечено в угловых секциях С1 (см. Фиг. 5(с)), где продолжаются наклонные поверхности 33b и 46b и скользящая контактная поверхность 33а и 46а, и R этих угловых секций С1 может составлять 40 мм или больше, предпочтительно 50 мм или больше. Более того, когда R угловых секций С1 увеличивается, сопротивление трения уменьшается и таким образом обеспечивает плавное скольжение, однако если R слишком велико, скользящие контактные поверхности 33а и 46а скользящих элементов 33 и 46 становятся более короткими на эту величину; для того чтобы обеспечить скользящие контактные поверхности 33а и 46а заданной длины, скользящие элементы 33 и 46 становятся длинными и таким образом устройство становится больше. В случае уменьшения размера устройства R составляет 180 мм или меньшее, более предпочтительно 150 мм или меньше.
[0047]
Более того, для того чтобы уменьшить возникновение любого повреждения поверхности скользящих элементов 33 и 46 во время скольжения, предпочтительно чтобы твердость Hs по Шору поверхности скользящих элементов 33 и 46 составляла 60 единиц или больше, более предпочтительно 70 единиц или больше.
[0048]
Далее описано взаимное расположение отверстия разливочного стакана пластины и углубленной части 47, и между наиболее ответственной поверхностью и углубленной частью 34, во время использования.
[0049]
На Фиг. 5(а) расплавленная сталь выгружается в полностью открытом положении. Во время фактического литья нижняя пластина 60 немного перемещается по направлению к гидравлическому цилиндру 70 для изменения проходного сечения отверстия разливочного стакана, чтобы управлять скоростью потока расплавленной стали. В это время диапазон, показанный стрелкой Z1, является частью, в которой скользящий элемент 46 не контактирует со скользящей контактной поверхностью 46а за счет присутствия углубленной части 47, и отверстие разливочного стакана расположено над этой частью. Когда окружение отверстия разливочного стакана расширяется в направлении центральной линии отверстия разливочного стакана в этом состоянии, скользящая металлическая рама 30 может деформироваться в направлении стрелки X1 по сравнению со случаем, в котором используется скользящий элемент, не имеющий традиционной углубленной части. Это позволяет пластине деформироваться относительно скользящей металлической рамы 30, и пластины могут соприкасаться друг с другом по более широким поверхностям. Следовательно, возможно уменьшить скалывание в окружении отверстия разливочного стакана пластины, вызванное частым перемещением скольжения для изменения проходного сечения отверстия разливочного стакана, и любое повреждение наиболее ответственной поверхности.
[0050]
Когда литье окончено, скользящая металлическая рама 30 скользит из состояния на Фиг. 5(а) или состояния, близкого в этому состоянию, в полностью закрытое положение на Фиг. 5(b). В это время наиболее ответственная поверхность С верхней пластины 50 и нижней пластины 60 в скользящем контакте друг с другом расположены в диапазоне, показанном стрелкой 22, то есть, над частью, в которой скользящий элемент 33 не соприкасается со скользящей контактной поверхностью 33а за счет присутствия углубленной части 34. Следовательно, даже если область, в которой температуры обеих верхней пластины 50 и нижней пластины 60, то есть наиболее ответственная поверхность расширяется в направлении центральной линии отверстия разливочного стакана, скользящая металлическая рама 30 может деформироваться в направлении стрелки Х2 по сравнению со случаем, в котором используется скользящий элемент, не снабженный традиционной углубленной частью. В результате пластина может деформироваться относительно скользящей металлической рамы 30, и пластины могут прийти в контакт друг с другом по более широким поверхностям. В результате возможно уменьшить шероховатость поверхности наиболее ответственной поверхности верхней пластины и нижней пластины, сопровождающей скольжение.
[0051]
Фиг. 6 и Фиг. 7 показывают примеры температуры верхней пластины во время использования, вычисленной методом конечных элементов (FEM). Фиг. 6 - вид, показывающий распределение температуры пластины в трехмерном пространстве, и Фиг. 7 показывает на графике температуры сечения А с Фиг. 6. Условия вычислений следующие: пластина выполнена из углеродно-алюминиевого материала, длина которой составляет 330 мм, ширина составляет 180 мм, толщина составляет 30 мм, диаметр отверстия разливочного стакана составляет 60 мм и температура расплавленной стали составляет 1550°С. Более того, Фиг. 8 показывает результат расчета методом конечных элементов (FEM) величины деформации пластины в случае, в котором пластина используется в устройстве разливочного стакана при тех же условиях и далее с давлением 5 тонн, и где гильза скользящей металлической рамы и гильза открывающей и закрывающей металлической рамы соприкасаются друг с другом по всей длине диапазона скольжения скользящим образом, как в Патентном документе 2. Эта Фиг. 8 показывает изменение размера сечения, перпендикулярного продольному направлению центральной линии пластины, в состоянии, в котором верхняя пластина и нижняя пластина находятся в полностью открытом положении и соприкасаются друг с другом при высоком давлении. Горизонтальная ось показывает расстояние, в котором 0 является центральной линией отверстия разливочного стакана пластины, и вертикальная ось показывает величину деформации пластины, в котором 0 является поверхностью контакта пластин.
[0052]
На Фиг. 7 можно видеть, что температура является высокой на расстоянии до около 30 мм от края отверстия разливочного стакана (60 мм от центра отверстия разливочного стакана), с температурой приблизительно 1000°С или больше, и по мере увеличения расстояния больше 30 мм от края отверстия разливочного стакана снижение температуры замедляется. Более того, на Фиг. 8 можно видеть, что хотя верхняя пластина и нижняя пластина расположены близко друг к другу, поскольку диапазон ширины 31 мм вокруг отверстия разливочного стакана разогревается до высокой температуры и значительно расширяется, по мере дальнейшего увеличения расстояния от отверстия разливочного стакана степень расширения уменьшается и между ними образуются пространства.
[0053]
С другой стороны, хотя пластина изменяется в размере в зависимости от условий использования, в большинстве случаев размеры лежат в пределах диапазона общей длины от 200 мм до 450 мм, ширины от 150 мм до 250 мм, диаметра отверстия разливочного стакана от 40 мм до 90 мм и толщины от 25 мм до 35 мм, и температура расплавленной стали составляет около 1550°С. Считается, что среди вышеупомянутого на распределение температуры пластины в большей степени влияет площадь отверстия разливочного стакана. То есть считается, что величина воспринимаемого тепла увеличивается и температура остается высокой в более дальнем положении, по мере увеличения площади отверстия разливочного стакана, и что температура пропорциональна диаметру отверстия разливочного стакана. С этой точки зрения положение углубленной части, обеспеченной на направляющей поверхностного давления, определено наличием диаметра отверстия разливочного стакана, служащего в качестве стандарта.
[0054]
То есть важно обеспечить передние и задние скользящие контактные поверхности 46а направляющей 48 поверхностного давления на расстоянии друг от друга спереди и сзади направления скольжения, каждую на расстоянии, равном диаметру отверстия разливочного стакана или более, причем их центр является поверхностью, проходящей через центральную линию отверстия разливочного стакана верхней пластины 50 и перпендикулярной направлению скольжения, и иметь часть между передними и задними скользящими контактными поверхностями 46а, служащими в качестве углубленной части 47. В случае, в котором каждая длина, подлежащая отделению, меньше диаметра отверстия разливочного стакана, скользящая металлическая рама 30 не может быть достаточно деформирована, и эффект предотвращения повреждения вокруг окружения отверстия разливочного стакана верхней пластины и наиболее ответственной поверхности становится недостаточным.
[0055]
Например, в случае Фиг. 8, для того чтобы по меньшей мере амортизировать расширение вокруг окружения отверстия разливочного стакана верхней пластины, граница деформации для открывающей и закрывающей металлической рамы может быть по большей части зафиксирована посредством обеспечения 60 мм или больше как спереди, так и сзади в направлении скольжения, центром которой является отверстие разливочного стакана, имеющее в целом 120 мм или больше углубленных частей скользящего элемента на направляющей поверхностного давления.
[0056]
Более того, положение углубленной части 34 на скользящей металлической раме 30 относится к эффекту предотвращения повреждения наиболее ответственной поверхности. Повреждение наиболее ответственной поверхности также происходит при скольжении из полностью открытого состояния или состояния, близкого к нему, в полностью закрытое состояние. При скольжении в это полностью закрытое положение окружение отверстия разливочного стакана нижней пластины входит в скользящий контакт с наиболее ответственной поверхностью верхней пластины, и окружение отверстия разливочного стакана верхней пластины входит в скользящий контакт с наиболее ответственной поверхностью нижней пластины. В это время, окружение отверстия разливочного стакана расширяется, таким образом тепловое расширение в осевом направлении разливочного стакана увеличивается, особенно в частях, где наиболее ответственные поверхности контактируют друг с другом. Соответственно, обеспечивая углубленную часть 34 скользящему элементу 33 на скользящей металлической раме 30, которая не изменяет положение относительно наиболее ответственной поверхности нижней пластины, скользящая металлическая рама деформируется и позволяет амортизацию действия, вызванного этим тепловым расширением.
[0057]
Следовательно, когда имеется необходимость предотвратить любое повреждение наиболее ответственной поверхности, скользящие контактные поверхности 33а, которые расположены спереди и сзади скользящей металлической рамы 30, могут быть обеспечены на расстоянии друг от друга на длину, большую длины наиболее ответственной поверхности, центром которой является поверхность, проходящая через центр наиболее ответственной поверхности нижней пластины и перпендикулярная направлению скольжения, и часть между передней и задней скользящими контактными поверхностями 33а, служащими в качестве углубленной части 34.
[0058]
2
В случае уменьшения шероховатости поверхности пластины посредством приложения равномерного поверхностного давления на всю поверхность пластины может быть обеспечена наименьшая площадь скользящей контактной поверхности в целом 40 см или больше скользящей контактной поверхности 33а скользящего элемента 33.
[0059]
2
2
Здесь наименьшая площадь скользящей контактной поверхности является наименьшим значением площади, на которой скользящая контактная поверхность 33а и 46а контактируют друг с другом во время использования. Например, в первом Примере площадь, на которой скользящие контактные поверхности 33а и 46а контактируют друг с другом, является наименьшей в полностью открытом положении на Фиг. 5(а), и площадь части в контакте друг с другом в одном местоположении составляет 20 см, и в целом четыре местоположения составляют 80 см.
[0060]
2
2
Хотя давление, приложенное к скользящей контактной поверхности, может быть выбрано при необходимости с учетом поврежденного состояния пластины и состояния скользящей контактной поверхности, чтобы дополнительно сделать перемещение скольжения скользящих элементов 33 и 46 более плавным и уменьшить какое-либо повреждение, наносимое пластине, возможно сделать давление, приложенное на скользящие контактные поверхности 33а и 46а во время использования, составляющим 10 Н/мм (приблизительно 100 кгс/см) или меньше.
[0061]
Для того чтобы увеличить скользящую контактную поверхность или уменьшить давление, приложенное к скользящей контактной поверхности, возможно увеличить ширину скользящей контактной поверхности по сравнению с традиционной скользящей контактной поверхностью устройства разливочного стакана, и более конкретно подходящее значение может быть выбрано в пределах диапазона от 25 мм или больше до 60 мм или меньше.
[0062]
Более того, хотя толщина скользящей металлической рамы традиционного обычного устройства разливочного стакана достаточна для деформации и поглощения скользящей металлической рамой теплового напряжения пластины, более конкретно толщина скользящей металлической рамы более предпочтительно лежит в диапазоне от 20 мм или больше до 40 мм или меньше.
[0063]
Как описано выше, в первом Примере, достигая взаимного расположения, в котором дополняющий скользящий элемент установлен в углубленную часть, образованную между скользящими контактными поверхностями, возможно достичь двух эффектов, эффекта уменьшения повреждения пластины и возможности приложения и снятия поверхностного давления автоматически.
[0064]
Далее Таблицы 1 и 2 показывают результаты выполнения испытания перемещения скольжения для скользящего элемента в устройстве разливочного стакана по первому Примеру посредством изменения угла наклона 0 наклонной поверхности и R угловых секций. Более того, Таблица 3 показывает результат выполнения испытания перемещения скольжения посредством изменения твердости поверхности скользящего элемента. Что касается твердости поверхности скользящего элемента, они, имеющие различную твердость Hs по Шору, были приготовлены посредством изменения условия термообработки скользящего элемента, выполненного из углеродной стали. Твердость Hs по Шору была измерена по методу испытаний, определенному в JIS Z 224 6. Твердость по Шору скользящих элементов в Таблице 1 и 2 составила 80 единиц.
[0065]
В испытании перемещения скольжения поверхность скользящего элемента была нагрета горелкой. В точке времени, когда достигнута [температура] 300°С, смазочное вещество наносится на поверхность, скользящая металлическая рама совершает 10 возвратно-поступательных движений, чтобы приложить и снять поверхностное давление, и была оценена степень повреждения поверхности на скользящем элементе. Более того, степень шума, создаваемого скользящим элементом во время испытания перемещения скольжения, также была оценена. Эти повреждения поверхности и шум были оценены по четырем степеням: «Отсутствует», «Незначительное/-ый», «Среднее/-ий» и «Значительное/-ый». Температура скользящего элемента был измерена при помощи контактного термометра. Общее поверхностное давление составляло 6 кН в состоянии, в котором поверхностное давление было приложено полностью.
[0066]
[0067]
[0068]
[0069]
В Таблице 1, Пример 2 - Пример 5 имели шум, создаваемый скользящим элементом во время испытания перемещения скольжения, от «Отсутствует» до «Средний» и имели повреждение поверхности скользящего элемента после испытания «Отсутствует» или «Незначительное», и таким образом были хорошими. В Примере 6, в котором угол наклона О наклонной поверхности скользящего элемента был значительным, повреждение поверхности скользящего элемента было на уровне «Среднее», и шум во время испытания был на уровне «Средний».
[0070]
В Таблице 2, Пример 8 - Пример 12 имели шум, создаваемый скользящим элементом во время испытания перемещения скольжения, от «Отсутствует» до «Средний» и имели повреждение поверхности скользящего элемента после испытания «Отсутствует» или «Незначительное», и таким образом были хорошими. В Примере 7, в котором R в углах скользящего элемента были незначительными, повреждение поверхности скользящего элемента было на уровне «Среднее», и шум во время испытания был на уровне «Средний».
[0071]
В Таблице 3, Пример 13 - Пример 16 имели шум, создаваемый скользящим элементом во время испытания перемещения скольжения, «Отсутствует» или «Незначительный» и имели повреждение поверхности скользящего элемента после испытания «Отсутствует» или «Незначительное», и таким образом были хорошими. В Примере 17, в котором твердость Hs по Шору поверхности скользящего элемента составляла 50 единиц, шум, создаваемый на поверхности скользящего элемента, был на среднем уровне, а степень повреждения поверхности после испытания была «Незначительная».
[0072]
Далее, результат использования устройства разливочного стакана по Примеру 4 настоящего изобретения в фактическом ковше со 180 тоннами расплавленной стали показан в Таблице 4. В качестве сравнительного примера было использовано устройство разливочного стакана, которое использует две гильзы, выполненные из металла, продолжающиеся в направлении скольжения каждой из скользящей металлической рамы и открывающей и закрывающей металлической рамы, которые имеют тип по Патентному документу 2. Используемая пластина была выполнена из углеродно-алюминиевого материала и имеет длину 33 0 мм, ширину 150 мм и диаметр 60 мм отверстия разливочного стакана. Испытание было выполнено посредством наблюдения состояния поверхности пластины при каждом использовании, чтобы определить, пригодна ли пластина или нет. Таблица 4 показывает среднее количество использований 10 комплектов пластин. Из Таблицы 4 было найдено, что пластины, используемые в устройстве разливочного стакана настоящего изобретения, имеют меньшую шероховатость поверхности на наиболее ответственной поверхности и меньшее повреждение в окружении отверстия разливочного стакана по сравнению со Сравнительным Примером, и таким образом имеют отличную долговечность.
[0073]
[0074]
Настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутыми Примерами и применимо при условии, что оно является устройством разливочного стакана системы, в которой скользящая металлическая рама и открывающая и закрывающая металлическая рама входят в скользящий контакт друг с другом на их скользящих контактных поверхностях. Более того, для системы приложения и снятия поверхностного давления оно также применимо даже для систем, не реализующих поверхностное давление автоматически, например система нарезания резьбы болта.
[Ссылочные позиции]
[0075]
10 устройство разливочного стакана
20 неподвижная металлическая рама
21, 22 штифт
23 крепежная секция гидравлического цилиндра
30 скользящая металлическая рама
31 соединительная секция
32 длинное отверстие
33 скользящий элемент
33а скользящая контактная поверхность
33b наклонная поверхность
33с участок основания
34 углубленная часть
35 соединительная секция
40 открывающая и закрывающая металлическая рама
41 портальный рычаг
41а рычаг
42 пружинная коробка
43 спиральная пружина
44 пластина прижатия пружины
45 соединительный болт
46 скользящий элемент
46а скользящая контактная поверхность
46b наклонная поверхность
46с участок основания
47 углубленная часть
48 направляющая поверхностного давления
50 верхняя пластина
60 нижняя пластина
70 гидравлический цилиндр
71 шток
72 концевая соединительная секция