專利名稱：中間包沖擊墊的制作方法
中間包沖擊墊本發(fā)明大體涉及金屬熔液的連續(xù)澆注，具體涉及鋼水的連續(xù)澆注。本發(fā)明具體涉及中間包容器，尤其是設(shè)計(jì)用來抑制或減少金屬熔液在中間包內(nèi)湍流(turbulent flow)的中間包沖擊墊。在所屬技術(shù)領(lǐng)域中，金屬熔液的連續(xù)澆注流程已是眾所周知?，F(xiàn)在，將對(duì)鋼水的連續(xù)澆注流程進(jìn)行描述，但是，需要了解的是本發(fā)明不限于鋼水的連續(xù)澆注。具體情況下，本發(fā)明也可應(yīng)用于鐵、或是非鐵金屬等其它合金或金屬熔液。已知流程是將鋼水倒入用于輸送金屬熔液到澆注裝置的傳送鋼包中。鋼包底壁設(shè)有排出口。通常，利用設(shè)于排出口正下方的滑動(dòng)水口來控制流向中間包的鋼水。為防止從鋼包排向中間包的鋼水氧化，通常連接一鋼包長水口至所述滑動(dòng)水口，以輸送被保護(hù)不受周圍空氣影響的鋼水。所述鋼包長水口底端一般浸于中間包的鋼水中。中間包是一種中間冶金容器，用于接收澆包中排出的鋼水，然后中間包再將鋼水分配至一個(gè)或多個(gè)位于中間包下方的鑄模。中間包用于分離出鋼水中的熔渣和其它污染物。鋼水沿中間包并通過一個(gè)或多個(gè)出口排入所述一個(gè)或多個(gè)鑄模。選取中間包長度時(shí)， 應(yīng)使金屬在中間包中的停留時(shí)間足夠長，從而有時(shí)間將夾雜物分離而形成浮渣層。通常利用塞棒來控制中間包中流出的鋼水。并且，由鋼包中排出的鋼水一般收容于噴嘴中，該噴嘴可將鋼水從中間包中輸送至鑄模。本發(fā)明對(duì)于某類型的中間包特別有用，在這類中間包中，鋼水注入的沖擊區(qū)是中間包本體在側(cè)面的延伸。這部分延伸與本體是聯(lián)通的。這樣的中間包常常稱為T型中間包 (當(dāng)以平面圖觀察時(shí)，該“T”型的橫桿或頂部相當(dāng)于所述中間包的主體，因此長度大于“T” 型的延伸部分或垂直部分)。中間包內(nèi)部位于“T”型(側(cè)面延伸部分)延伸部分的區(qū)域通常是鋼水導(dǎo)入中間包的澆注區(qū)，因此，該區(qū)域的底板上一般具有特殊的抗侵蝕沖擊墊。對(duì)于所述T型中間包的變體(有時(shí)稱為h型中間包)，其延伸部分或澆注區(qū)相對(duì)中間包主體斜向 (甚至平行)設(shè)置。本發(fā)明中，任何該類中間包都將稱作T型中間包。此類中間包一般具有偶數(shù)個(gè)出口，其相對(duì)中間包中心對(duì)稱地設(shè)于中間包的底板內(nèi)。如，大方坯連鑄機(jī)一般就有4-6個(gè)出口設(shè)置在中間包底板內(nèi)。不同出口的液體流出速度不同，是此類中間包經(jīng)常遇到的一個(gè)重要問題。換言之， 通過距離中間包中心較遠(yuǎn)出口流出的鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間明顯比通過更靠近中間包中心的出口流出的鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間要長，從而引起鋼鐵的質(zhì)量問題，尤其是不同出口排出的鋼鐵質(zhì)量差別比較大。另一問題則關(guān)于鋼包更換時(shí)的過渡時(shí)間。事實(shí)上，由于通過不同出口排出的鋼水流的速度不同，遠(yuǎn)端鋼水流在轉(zhuǎn)換時(shí)間方面比中心的鋼水流更長。置于中間包內(nèi)的澆注墊已被廣泛用于防止流入金屬熔液的沖力損壞中間包的工作襯及安全襯。流入的金屬熔液的動(dòng)能也會(huì)引起湍流，而如果未適當(dāng)控制金屬熔液的流動(dòng)， 這種湍流就會(huì)波及整個(gè)中間包。并且，這種湍流往往會(huì)對(duì)取自中間包的金屬形成的鑄件的質(zhì)量造成不良的影響。具體說來，中間包內(nèi)產(chǎn)生的湍流和高速流動(dòng)，例如，會(huì)引起以下不良影響
1.過多的湍流會(huì)攪亂鋼水表面并且，在鋼包更換或由于中間包操作導(dǎo)致金屬液面相對(duì)較低時(shí)加重熔渣乳化；2.澆注區(qū)中高速的湍流會(huì)侵蝕中間包的工作襯，該工作襯一般是由密度大大低于沖擊墊的耐火材料組成的；3.因?yàn)檫@種湍流具有波動(dòng)性，中間包內(nèi)的高速湍流能阻礙夾雜物、特別是尺寸不足50微米的夾雜物進(jìn)行分離；4.中間包中增強(qiáng)的金屬熔液渦流會(huì)吸引熔渣向下運(yùn)動(dòng)至出口，高速流動(dòng)也會(huì)增加熔渣隨著增強(qiáng)的渦流導(dǎo)入模具的可能性；5.中間包內(nèi)的湍流可能攪亂靠近熔融金屬(metal bath)頂部的熔渣/金屬界面， 進(jìn)而增加熔渣夾雜(slag entrainment)和在熔渣層內(nèi)產(chǎn)生“眼”或金屬液裸露的可能性， 這可以導(dǎo)致金屬液的二次氧化；6.中間包內(nèi)的高速湍流可傳至中間包和模具間的澆注流，這會(huì)引起澆注流“突出” 和“外傾”，進(jìn)而造成鑄造困難。7.中間包內(nèi)的高速流動(dòng)也被歸因于一種稱為“短路”(short circuiting)的狀況。 短路指金屬熔液流從鋼包至沖擊墊至中間包中最近的出口所采取的短路徑。這種狀況并不好，因?yàn)檫@樣縮短了消除熔融金屬內(nèi)夾雜物所需的時(shí)間。并且，高速流動(dòng)會(huì)攜帶較大的夾雜物進(jìn)入模具，從而降低鑄件的質(zhì)量。典型的扁平?jīng)_擊墊使得進(jìn)入的鋼包流沖擊沖擊墊的表面并快速流動(dòng)到中間包的側(cè)壁或端壁。到達(dá)所述側(cè)壁或端壁時(shí)，所述鋼包流向上反彈至中間包表面，在那里鋼包流改變方向，流向中間包中心，也就是流向進(jìn)入的鋼包流。從而在中間包內(nèi)，引起向內(nèi)的不良循環(huán)流。中間包另一側(cè)或另一端的相對(duì)鋼包流流向中間包的中心，并攜帶有漂流至中間包內(nèi)熔融金屬表面的熔渣或其它雜質(zhì)。結(jié)果，這些雜質(zhì)向進(jìn)入的鋼包流靠近，然后裹帶著向下流入熔融金屬并流向中間包各出口。這樣一來，往往使更多的該類雜質(zhì)排出中間包而進(jìn)入模具中，進(jìn)而降低模具中生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，根據(jù)觀察扁平?jīng)_擊墊會(huì)使金屬熔液在T型中間包內(nèi)的停留時(shí)間非常短，使得T型中間包不能適當(dāng)發(fā)揮其作用。盡管以往提出并使用過很多種中間包墊，不過沒有一種可完全解決上述提到的所有有關(guān)T型中間包的問題。以往中間包墊的實(shí)施例公開在以下的歐洲專利或?qū)＠暾?qǐng)中ΕΡ-Β1-729393， EP-B1-790873， EP-B1-847313， EP-B1-894035， EP-B1-1198315， EP-B1-1490192和EP-A1-1397221。特別指出的是，盡管鋼水在中間包中的停留時(shí)間大大增加了，但還是發(fā)現(xiàn)存在短路并且通過中部出口排出的鋼水的速度明顯快于其它鋼流。因此，本發(fā)明目的之一是提高T型中間包澆鑄的鋼水鑄件的質(zhì)量，尤其是增強(qiáng)T 型中間包不同出口澆鑄的鋼水鑄件的均勻性(質(zhì)量穩(wěn)定)；另一個(gè)目的是強(qiáng)化對(duì)中間包內(nèi)鋼流流速的控制，以使通過T型中間包不同出口排出的鋼水達(dá)到相同或大概相同的停留時(shí)間；此外，另一個(gè)目的是在更換鋼包時(shí)，使鋼水質(zhì)量快速過渡。具體地，理想情況是在不同的鋼水流之間，鋼水質(zhì)量的過渡時(shí)間非常短暫。在實(shí)現(xiàn)上述目的的同時(shí)，保持傳統(tǒng)沖擊墊的優(yōu)勢(熔渣乳化程度低)，將是最理想的。根據(jù)本發(fā)明，提供權(quán)利要求1所述的一種沖擊墊。EP-A1-847820公開了一種根據(jù)權(quán)利要求1的前言的沖擊墊。該沖擊墊旨在用于具有突起部的傳統(tǒng)中間包中。鋼水被注入沖擊墊的第一區(qū)域并通過一開口流向第二區(qū)域，該開口位于將第一區(qū)域和第二區(qū)域隔開的板上。然后，所述金屬熔液溢出分隔板，回流至第一區(qū)域。如此，可分散流能(stream energy)。分隔板是豎直的，至多和外側(cè)壁一樣高。未說明可以對(duì)這種沖擊墊進(jìn)行改造或其可用于T型中間包內(nèi)。根據(jù)觀察，本發(fā)明所述的沖擊墊解決了上述大部分問題。特別是，觀察到本沖擊墊具有穩(wěn)定的高質(zhì)量、快速過渡、熔渣乳化低等特點(diǎn)。而且，根據(jù)本發(fā)明的本沖擊墊提供了更佳的熱分布(thermal stratification)。這是因?yàn)榕c其它沖擊墊相比，鋼液流向遠(yuǎn)端 (outer strands)的速度要快的多。根據(jù)本發(fā)明，所述分隔板向上延伸，至少高出沖擊墊外壁的3倍，優(yōu)選高出4倍。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，分隔板至少向上延伸至與中間包內(nèi)金屬熔液液面齊平的高度。在這種情況下，分隔板的上部在中間包內(nèi)金屬熔液液位附近優(yōu)選設(shè)置有加厚部，以提高分隔板的抗渣性。此加厚部將位于分隔板的上半部分，優(yōu)選位于分隔板上部四分之一處。分隔板相對(duì)于垂直部分傾斜，優(yōu)選地，傾斜角度與中間包主體內(nèi)中間包壁的傾斜度相一致。從而，操作者可以在設(shè)立中間包時(shí)很容易地在分隔板與中間包壁之間提供緊密的接合。傾斜角度一般在1到15°之間，例如6°。根據(jù)另一優(yōu)選的變化，分隔板的寬度相當(dāng)于中間包延伸部分與中間包主體相結(jié)合處的寬度。根據(jù)本發(fā)明一極具優(yōu)勢的實(shí)施例，所述分隔板向上延伸，其高度至少達(dá)到中間包內(nèi)金屬熔液液面的高度，其寬度相當(dāng)于中間包延伸部分與中間包主體相結(jié)合處的寬度。由此，所述分隔板將中間包分隔為延伸部分和主體部分，其主要通過分隔板的通道相連通。需要理解的是，分隔板中的通道應(yīng)優(yōu)先構(gòu)成金屬熔液從中間包延伸部分流向主體部分的主要通道。不過，有限(即少于20%)的金屬熔液繞過或溢出分隔板，也會(huì)產(chǎn)生有益的效果。所述基部、外壁和分隔板可以是一體的，不過為了方便輸送和裝配，應(yīng)優(yōu)選地提供單獨(dú)的分隔板作為一個(gè)部件，基部、外壁作為一個(gè)部件。如果這樣，如下設(shè)計(jì)是有利的分隔板設(shè)有至少一個(gè)槽，以便與外壁對(duì)應(yīng)部位接合。同樣，外壁也可設(shè)有至少一個(gè)槽，以接收分隔板的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)部位。作為一種變化，所述外壁和分隔板都設(shè)有一槽，以分別和這兩者的對(duì)應(yīng)部位接合。當(dāng)作為一部分的分隔板和另一部分的基部和外壁分別提供時(shí)，給所述基部和外壁部分設(shè)置至少一斜槽以接收分隔板的至少一對(duì)應(yīng)部位，會(huì)產(chǎn)生有益效果。根據(jù)另一目的，本發(fā)明涉及包括主體和延伸部分的T型中間包的總成，其還具有上述的沖擊墊，其中沖擊墊具有一分隔板。所述分隔板向上延伸，其高度至少相當(dāng)于中間包內(nèi)金屬熔液液面的高度，其寬度相當(dāng)于中間包延伸部分在中間包主體與延伸部分匯合區(qū)域的寬度。所述分隔板將中間包分隔為一延伸部分和一主體部，兩者主要通過分隔板的通道相連通?，F(xiàn)在，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中


圖1為T型中間包的俯視圖；圖2為圖1中間包的剖面圖；圖3描述的是各穩(wěn)態(tài)的鋼水流(strand)在中間包中的最短停留時(shí)間；圖4描述的是更換鋼包時(shí)，各鋼水流在中間包內(nèi)的過渡時(shí)間；
圖5為本發(fā)明沖擊墊的透視圖；圖6為圖5的沖擊墊在A-A方向的剖面圖；圖7為圖5的沖擊墊在B-B方向的剖面圖；圖8為本發(fā)明總成的頂視圖以及圖9為圖8總成的剖面圖。圖1和圖2所示為一傳統(tǒng)T型中間包10，其包括主體11和延伸部分12。通過鋼包長水口 17，鋼水流由鋼包(未標(biāo)出)排入到中間包10的延伸部分12。中間包10具有四個(gè)對(duì)稱設(shè)于中間包底板的出口(13-16)。出口 14和出口 15離鋼包長水口 17較近，因此離進(jìn)入的鋼水流較近。由中間包10流出的金屬熔液通過塞棒103-106進(jìn)行控制。圖3表示，對(duì)于無沖擊墊的穩(wěn)態(tài)中間包(▲)、帶有傳統(tǒng)的無分隔板的沖擊墊的中間包(·)及本發(fā)明的中間包來說(■)，金屬熔液分別通過13-16各個(gè)出口所測定的最短停留時(shí)間(以秒計(jì))。此圖表表明沖擊墊的設(shè)置有利于延長最短停留時(shí)間。另外，在使用本發(fā)明所述的沖擊墊后，通過所有出口澆注的鋼水的停留時(shí)間明顯要均勻的多；例如，從遠(yuǎn)端出口(13，16)排出的鋼水的停留時(shí)間相當(dāng)于從中部出口(14，15)排出的鋼水的停留時(shí)間，而相同情況下，沒有沖擊墊或只有傳統(tǒng)沖擊墊時(shí)，從遠(yuǎn)端出口排出的鋼水的停留時(shí)間是從中部出口排出的鋼水的停留時(shí)間的3到6倍。圖4所示為對(duì)于無沖擊墊的中間包(▲)、帶有傳統(tǒng)的無分隔板的沖擊墊的中間包(·)及本發(fā)明的中間包來說(■)，鋼包更換時(shí)鋼水分別通過13-16各個(gè)出口所測定的過渡時(shí)間(以秒計(jì))。此圖表表明對(duì)于無沖擊墊的中間包或帶有本發(fā)明沖擊墊的中間包來說，在不同的出口(13-16)的過渡時(shí)間是相當(dāng)?shù)?comparable)，而對(duì)于有傳統(tǒng)沖擊墊的中間包來說，中部出口 (14，15)的過渡時(shí)間幾乎是遠(yuǎn)端出口 (13，16)的過渡時(shí)間(transition time)的兩倍。對(duì)于帶有本發(fā)明所述的沖擊墊的中間包來說，通過不同出口的過渡時(shí)間普遍明顯要短。圖5到圖6所示為本發(fā)明沖擊墊20，其包括基部21和外側(cè)壁22，外側(cè)壁22限定出一帶有上開口 M的內(nèi)部空間。由這些圖中可知，外側(cè)壁22帶有在內(nèi)部空間上方延伸的懸部23，外側(cè)壁22是連續(xù)的環(huán)狀。需要了解的是，這些圖所示內(nèi)容并不是絕對(duì)的。例如，所述懸部可省略或者呈一不同的形狀，并且外壁可帶有一個(gè)或者多個(gè)鋼水注口。沖擊墊20的內(nèi)部空間被帶有金屬熔液流通道27的分隔板沈分成兩個(gè)區(qū)域2 和25b。在這些圖中，分隔板向上延伸超過外側(cè)壁(大約4倍)。分隔板沈在中間包內(nèi)金屬熔液液面的附近(即分隔板的上部四分之一處)還帶有加厚部觀。由圖7可見，分隔板沈相對(duì)于垂直部分的傾斜角度為α。在此圖中，角度α大約為6°與中間包壁的傾斜度相應(yīng)。從圖8和圖9所示的總成中，也可看見沖擊墊20及其在中間包10中的位置。由圖可見，沖擊墊20所設(shè)置的分隔板沈向上延伸到與中間包內(nèi)金屬熔液液面高度相當(dāng)?shù)母叨?，且分隔板沈的寬度相?dāng)于中間包延伸部分12在中間包主體11與延伸部分12匯合區(qū)域的寬度，以便分隔板26把中間包分成延伸部分12和主體11，該延伸部分與主體主要通過通道27相聯(lián)通。從而，金屬熔液通過鋼包長水口 17從鋼包(未標(biāo)出)排入位于中間包延伸部分12 內(nèi)的沖擊墊的區(qū)域25b。熔液流經(jīng)分隔板沈的通道27，首先到達(dá)位于中間包主體11之內(nèi)的沖擊墊20的區(qū)域25a并被分配到中間包主體11內(nèi)。然后，鋼水通過出口 13-16排出。
觀察可知，使用本發(fā)明所述沖擊墊時(shí)熔渣乳化狀況大大優(yōu)于未使用任何沖擊墊的情況，也優(yōu)于使用傳統(tǒng)沖擊墊的情況。熔渣乳化情況通過所謂的染色注射測試進(jìn)行觀察。染色注射測試不會(huì)顯示中間包位于外部上方角落處的楔狀物。對(duì)于多鋼水流的中間包來說， 這些楔狀物一般長時(shí)間都清晰可見。
權(quán)利要求
1.用于包括主體(11)和延伸部分(12)的T型中間包(10)的沖擊墊00)，由經(jīng)得住與金屬熔液連續(xù)接觸的耐火合成物構(gòu)成，沖擊墊00)包括具有沖擊面的基部和外側(cè)壁(22)，該外側(cè)壁由沖擊面向上延伸并限定出具有接收金屬熔液流的上開口 04)的內(nèi)部空間，內(nèi)部空間被分隔板06)分成兩個(gè)區(qū)域0如，2恥)，分隔板06)帶有至少一個(gè)金屬熔液流通道、2Τ)；其特征在于，分隔板06)至少比外側(cè)壁02)高3倍并相對(duì)于垂直部分傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊墊(20)，其中分隔板06)包括加厚部( )，其設(shè)于分隔板的上半部，優(yōu)選設(shè)于分隔板的上部1/4處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊墊(20)，其中分隔板06)設(shè)有至少一個(gè)槽，以便與外壁0 的對(duì)應(yīng)部位相接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的沖擊墊(20)，其中外壁0 設(shè)有至少一個(gè)槽， 以接收分隔板06)的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊墊(20)，其中基部(21)、外壁0 和分隔板06) 是一體的。
6.沖擊墊組件包括具有沖擊面的基部和外側(cè)壁(22)，該外側(cè)壁由沖擊面向上延伸并限定出帶有接收金屬熔液流的上開口 04)的內(nèi)部空間，其特征在于外側(cè)壁02)帶有至少一個(gè)斜槽，用來接收分隔板06)的至少一個(gè)相應(yīng)部位。
7.T型中間包(10)總成，包括主體(11)和延伸部分(12)并具有根據(jù)權(quán)利要求1至6 的任何一項(xiàng)所述的沖擊墊(20)，其中沖擊墊OO)包括分隔板( )，其至少向上延伸至與中間包內(nèi)金屬熔液液面齊平的高度，該分隔板06)并將中間包(10)分隔為延伸部分(12)和主體(11)，該延伸部分和主體主要通過分隔板06)的通道、2Τ)相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的總成，其中分隔板06)的寬度相當(dāng)于中間包(10)的延伸部分(12)在中間包主體(11)與延伸部分(12)匯合區(qū)域的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的總成，其中分隔板06)傾斜一角度，該角度相當(dāng)于中間包主體(11)中的中間包壁的斜度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于T型中間包(10)的沖擊墊(20)，沖擊墊(20)包括具有沖擊面的基部(21)和外側(cè)壁(22)，外側(cè)壁由沖擊面向上延伸并限定出具有接收金屬熔液流的上開口(24)的內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間被分隔板(26)分成兩個(gè)區(qū)域(25a，25b)，分隔板(26)帶有至少一個(gè)金屬熔液流通道(27)。本沖擊墊特征在于分隔板(26)至少比外側(cè)壁(22)高3倍并相對(duì)于垂直部分傾斜。此沖擊墊提高了出自T型中間包不同出口的澆注鋼水的均勻性并使通過中間包不同出口排出的鋼水達(dá)到相同或大概相同的停留時(shí)間。本沖擊墊還使換包時(shí)鋼水過渡時(shí)間加快，同時(shí)，保持傳統(tǒng)沖擊墊的優(yōu)勢(熔渣乳化程度低)。
文檔編號(hào)B22D11/10GK102300654SQ200980155933
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者卡斯滕·蘭納, 托馬斯·瓦格納 申請(qǐng)人:福士科國際有限公司