專利名稱：耐火的陶瓷吸震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火的陶瓷吸震器(Pralltopf)。
背景技術(shù)：
這種類型的吸震器例如從以下文件中已知DE 102 35 867 B3、DE 102 02 537C1、US 5,358,551。在所有情況中涉及減少冶金容器中的紊流，其當(dāng)金屬熔融物撞到固定的底座上時(shí)產(chǎn)生。當(dāng)金屬熔融物從盛鋼桶(Pfanne)(鋼包(ladle))中以幾米高的鐵磁靜態(tài)高度撞到分配器(Verteiler)(中間包(tundish))的底部上時(shí),這例如是該情況。根據(jù)文件US 5，358，551的吸震器具有傳統(tǒng)的罐形(Topfform)，在其中壁的上自 由端向下轉(zhuǎn)向。金屬熔融物在撞擊到吸震器的底部上之后首先沿著底部流動(dòng)、然后向上沿著壁的內(nèi)側(cè)并且最后圍繞逐漸尖細(xì)的吸震器開口向上流動(dòng)到分配器容器中。在根據(jù)文件DE 102 35 867 B3的變體中，吸震器在其上部的敞開的端部處構(gòu)造有所謂的擴(kuò)散器，這意味著，吸震器的橫截面朝向上出口端變大，以減少流出的熔融物的動(dòng)倉泛。根據(jù)文件DE 102 02 537 Cl的建議設(shè)置有吸震器，其壁具有至少一個(gè)裂縫，其貫穿地從邊緣(壁的上自由端)延伸直至底部，其中，在最寬部位處的裂縫寬度應(yīng)小于平面圖(Grundriss)的在寬度的方向上存在的尺寸的10%。吸震器通常具有圓形的或者矩形的基面。相應(yīng)地，壁是不斷的，或者說其由四個(gè)壁截段構(gòu)成?；?平面圖)也可以不同，例如是橢圓形的或蛋形的，其關(guān)于豎直平面鏡像地(鏡像對(duì)稱地)來構(gòu)造。下面的目的相應(yīng)涉及吸震器的通常的功能狀態(tài)(功能位置)，在其中吸震器的底部處于冶金容器的底部上或其中并且吸震器的壁大致垂直于底部且因此大致垂直于冶金容器的底部向上延伸。根據(jù)文件DE 102 02 537 Cl的吸震器導(dǎo)致，到達(dá)吸震器中的金屬熔融物至少部分地通過壁側(cè)的裂縫在側(cè)面流出。由于相對(duì)小的裂縫寬度，流動(dòng)通過裂縫的熔融物可具有顯著的流動(dòng)速度。由此引起附加的流動(dòng)紊流。論文“在連鑄中間包中的熔融物流動(dòng)特性”(ISIJ International, Vol. 36(1996)，No. 6, p. 667-672)定義了一種所謂的栓塞流動(dòng)(plug flow)，在其中所有流體元素在中間包中具有相同的停留時(shí)間(residence time)和所謂的死容積(dead volume)。死容積表明該流體份額的特性，其停留時(shí)間大于熔融物在中間包中的平均停留時(shí)間的兩倍。該特性現(xiàn)象學(xué)地下面被傳遞到金屬熔融物在中間包中的流動(dòng)上，在中間包中集成有根據(jù)本發(fā)明的吸震器(沖擊墊、沖擊罐)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種吸震器，其允許以下優(yōu)化-在吸震器和中間包中有針對(duì)性地引導(dǎo)金屬熔融物 -使中間包中的流動(dòng)紊流最小化 -吸震器磨損較小
-在中間包中較高的帶有栓塞流動(dòng)的流體份額 -在中間包中無死容積 -吸震器的有利的制造成本
為了提供一種盡可能滿足許多這些要求的吸震器，尤其關(guān)于金屬熔融物的改善的流動(dòng)特性執(zhí)行大量的試驗(yàn)和研究。在此研究
-熔融物在撞擊在吸震器的底部上之后的流動(dòng)特性，
-熔融物在吸震器中的流動(dòng)過程，
-熔融物在離開吸震器時(shí)的流動(dòng)特性， -熔融物在離開吸震器之后在所屬的冶金容器的熔池中的流動(dòng)特性。確定的是，已知的吸震器幾何結(jié)構(gòu)尤其關(guān)于熔融物在離開吸震器時(shí)和在接下來進(jìn)入所屬的冶金容器的熔池中時(shí)的流動(dòng)特性是值得改進(jìn)的。當(dāng)熔融物的一部分在相對(duì)大的橫截面面積的體積流中在側(cè)面被從吸震器中引出時(shí)，是有利的。流動(dòng)方向在此大致水平或者相對(duì)于水平線的角度<70°、尤其<45°。另外證實(shí)為有利的是如此設(shè)計(jì)吸震器，使得在側(cè)面離開的體積流向上(朝向吸震器的自由的上部的端部截段)變寬。這最終導(dǎo)致一吸震器幾何結(jié)構(gòu)，在其中吸震器壁具有至少一個(gè)帶有特定橫截面輪廓的開口(例如裂縫)。從吸震器的底部向上直至壁的自由的端部截段觀察，開口的寬度(在吸震器的周向上)增大，這意味著，對(duì)于裂縫狀的開口，側(cè)翼(Flanke)(其在側(cè)面限制裂縫)的間距增大。以該方式在吸震器的上部的截段中在側(cè)面從吸震器中以相對(duì)小的流動(dòng)速度導(dǎo)出相對(duì)寬的體積流。類似地，在吸震器底部附近在側(cè)面離開的體積流更窄且具有更大的流動(dòng)速度。通過該流動(dòng)輪廓，在進(jìn)入冶金容器中的金屬熔融物時(shí)減少紊流。這導(dǎo)致吸震器的耐火材料的更小的腐蝕，尤其在開口的側(cè)翼(界限)的區(qū)域中。相應(yīng)地，更少的污物(雜質(zhì))到達(dá)中間包中的金屬熔融物中。體積流的另一部分(如已知的那樣)向上離開吸震器。開口的特定幾何結(jié)構(gòu)和由此引起的熔融物在側(cè)面通過吸震器壁中的開口的特定的流動(dòng)也導(dǎo)致在中間包中的死容積的所希望的減少且導(dǎo)致更高的栓塞流動(dòng)份額，如下表所示
I..........................................................................................................................................................................................................................................蘇s...............................................................備面刼...............................
5358551^^ I封閉的壁的吸震器 I—西研石涵202^......砰一·.............................................................................................................................._............................................... 丨帶有竄的，J:的fi縫的吸震g [根據(jù)權(quán)《姜求I Φ 圖—4的 S ' 24% .30%
在吸震器的壁區(qū)域中構(gòu)造帶有相對(duì)大的橫截面的開口導(dǎo)致，更少的耐火材料須被使用。這減少制造成本。
在其最普遍的實(shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種在其功能位置中帶有以下特征的耐火的陶瓷吸震器
-帶有下基面和上緩沖面的底部，
-由多個(gè)截段構(gòu)成的壁，其從底部向上延伸制造自由的端部截段，其中，壁以其內(nèi)側(cè)和緩沖面限制一腔，其在其與底部相對(duì)的上端處是敞開的，
-壁的至少一個(gè)截段具有至少一個(gè)開口，其從內(nèi)側(cè)貫穿地延伸至壁的外側(cè)并且由相對(duì)而置的側(cè)翼來限制，
-開口具有以下橫截面輪廓
-在壁的周向上觀察，開口鄰近于自由的端部截段具有其最大寬度，
-在壁的周向上觀察，開口鄰近于底部具有其最小寬度，
-開口的最大寬度大于吸震器的壁的總周長(zhǎng)的5%，
-在縱向上，開口以一輪廓從壁的上部的自由的端部截段豎直向下地在底部的方向上延伸，在該輪廓中多于其橫截面的70%在上半部中鄰近于壁的自由的端部截段延伸。在側(cè)視圖中對(duì)于開口有規(guī)律地產(chǎn)生一幾何形狀，在其中在開口的側(cè)翼之間的間距在上面明顯大于下面?？赡艿臋M截面輪廓在接下來的


中示出且闡述。開口可向上穿過(durchlaufen)，使得壁的自由端被打斷。但是開口也可作為不連續(xù)的開口在壁中延伸并且在四面由壁截段圍繞。為了優(yōu)化流動(dòng)和流動(dòng)分配，鏡像對(duì)稱于豎直地從壁的內(nèi)側(cè)伸出的平面來構(gòu)造的橫截面輪廓是優(yōu)選的，換言之在帶有圓形的平面圖(底部)的吸震器(其壁具有柱形的圓周面)中對(duì)稱平面徑向地延伸。當(dāng)開口尤其在最大寬度和最小寬度的截段之間具有拱曲的側(cè)翼時(shí)，流動(dòng)過程被優(yōu)化。在此，在側(cè)視圖中類似于漏斗或噴嘴產(chǎn)生一開口輪廓。另外的實(shí)施形式設(shè)置成，開口在最大寬度和最小寬度之間的區(qū)域中具有關(guān)于開口的中間縱軸線凸?fàn)畹鼗虬紶畹毓扒膫?cè)翼。這意味著，開口的寬度在最大寬度和最小寬度的截段之間持續(xù)減小。開口根據(jù)一實(shí)施形式與底部有間距地終止。結(jié)果是，在吸震器內(nèi)構(gòu)造有底殼(Bodensumpf)，在其中在澆注過程中通常存在金屬熔融物。開口應(yīng)在壁的高度的至少20%上延伸。在該實(shí)施形式中在吸震器的高度的80%上將沒有側(cè)向的壁開口。熔融物那么將僅在壁的上部的端部截段的區(qū)域中在側(cè)面經(jīng)由該至少一個(gè)開口從吸震器中流出。當(dāng)開口在壁的高度的更大部分上延伸時(shí)，例如大于40%、大于50%、大于60%、大于70%,該流動(dòng)過程被優(yōu)化。不帶側(cè)面開口的吸震器壁的區(qū)域可對(duì)應(yīng)于壁的高度的至少20%，從底部開始計(jì)算。這對(duì)應(yīng)于開口在壁的高度的80%上的最大延伸，從其上端開始計(jì)算。為了將熔融物從吸震器的內(nèi)部有針對(duì)性地朝向開口引導(dǎo)，本發(fā)明的一實(shí)施形式設(shè)置成在底部的緩沖面與開口之間以相對(duì)于水平線< 90度的斜度構(gòu)造壁的內(nèi)側(cè)。產(chǎn)生一種“上升斜面(Auflaufschraege) ”，熔融物在它碰到?jīng)_擊平面之后沿著其不僅在側(cè)面、而且在側(cè)面朝向上被引離，亦即有針對(duì)性地至對(duì)應(yīng)的開口。該實(shí)施形式也在接下來的

中詳細(xì)示出。最后提及的實(shí)施形式假定，開口與吸震器的底部有間距地終止。但是開口也可從自由端貫穿地延伸直至底部。這原理上對(duì)應(yīng)于根據(jù)文件DE 10202537 Cl的實(shí)施形式。與已知吸震器的決定性區(qū)別在于，在吸震器的壁中的裂縫(開口)根據(jù)本發(fā)明明顯更大并且尤其特征在于，開口的橫截面在壁的上邊緣(自由棱邊)的方向上顯著增大。開口的最大寬度根據(jù)本發(fā)明大于吸震器的壁的總周長(zhǎng)的5%。對(duì)于帶有正方形基面和相應(yīng)地四個(gè)相同壁截段的吸震器，這意味著，開口的最大寬度大于相應(yīng)的壁截段的寬度的20%。該值根據(jù)本發(fā)明也適用于帶有矩形平面圖的吸震器，亦即帶有該條件(Massgabe)，即開口寬度的值相應(yīng)涉及開口處于其中的壁截段。在帶有圓形的底部和相應(yīng)地柱形的壁面的吸震器中適用開口的最大寬度大于吸震器的壁的總周長(zhǎng)的5%。將壁分成四個(gè)相同的截段，關(guān)于每個(gè)截段，用于開口的最大寬度的值又大于20%。這類似地適用于帶有橢圓的平面圖的吸震器的實(shí)施形式。除了該條件、即開口的最大寬度應(yīng)大于壁的總周長(zhǎng)的5%之外，以下附加條件適用·于其它的幾何形狀開口的最大寬度必須大于壁的總周長(zhǎng)的四分之一的20%。最大寬度合理地限于吸震器壁的總周長(zhǎng)的25%。開口的最小寬度(在開口 /裂縫的端部處，其鄰近于吸震器底部)例如<壁的總周長(zhǎng)的4%、< 2. 5%、< I. 5%、< I. 0%并且也可例如對(duì)于V形裂縫接近零。最大值合理地是
最大5%。具體值例如是
-對(duì)于最大寬度> 100 mm、> 150 mm、> 200 mm、> 250 mm、> 300 mm,
-對(duì)于最小寬度< 100 mm、< 75 mm、< 50 mm、< 25 mm、< 10mnin根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施形式，開口的相應(yīng)的側(cè)翼在壁的內(nèi)側(cè)與壁的相應(yīng)的外側(cè)之間以變大的間距來布置。由此產(chǎn)生一種“擴(kuò)散器”，結(jié)果是，開口的橫截面面積在吸震器的壁的內(nèi)側(cè)與外側(cè)之間增大(扇形地?cái)U(kuò)大)。以該方式將氣球狀的體積流輸送到冶金容器的金屬池中，這導(dǎo)致冶金容器中紊流的減少。在該實(shí)施例中，側(cè)翼可朝向外圍拱曲，由此支持該效果。本發(fā)明的另外的特征由從屬權(quán)利要求以及其它的申請(qǐng)材料得出。在此，所提及的特征單個(gè)地或任意組合地對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明可以是重要的。只要不明確排除，只要技術(shù)原理上可能，各個(gè)實(shí)施例的特征可相互組合。

附圖相應(yīng)以示意性的圖示示出
圖I顯示吸震器的透視圖，
圖2顯示在吸震器的壁中的開口的可能的橫截面形狀，
圖3顯示吸震器的另一實(shí)施形式的透視圖，
圖4顯示吸震器的第三實(shí)施形式的俯視圖、縱剖面圖以及側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖I的吸震器如下來構(gòu)建其具有帶有下基面IOg和上緩沖面IOp的矩形的底部10。從底部10的邊緣區(qū)域延伸有壁20，其相應(yīng)地包括四個(gè)壁截段20a、20b、20c和20d。
帶有其內(nèi)側(cè)20i的壁20和緩沖面IOp限制腔30，其朝向上、即與底部相對(duì)地敞開。壁截段20a至20d的自由端20k向內(nèi)拉伸，使得在壁截段20a至20d的豎直區(qū)域與自由端20k (端部截段)之間產(chǎn)生相應(yīng)的底切(Hinterschnitt) 20h。在壁截段20a中構(gòu)造有開口 40，其從自由端20k延伸直至超過壁截段20a的高度H的一半。開口 40的豎直高度h對(duì)應(yīng)于大約O. 6H。該開口在其上端具有其最大寬度Bg而在其下端具有其最小寬度Bk。在其之間，開口 40的側(cè)翼40f關(guān)于開口 40的中間縱軸線M-M相互鏡像地拱曲，使得從開口的上端至下端產(chǎn)生連續(xù)減小的橫截面幾何結(jié)構(gòu)。側(cè)翼40f以90。延伸至壁20的內(nèi)側(cè)20i。開口 40的最大寬度Bg為所屬的壁截段20a的平均長(zhǎng)度L的大約35%且相應(yīng)地為壁20的總周長(zhǎng)的大約9%。流入吸震器中的金屬熔融物(示意性地通過箭頭S表示)在它沿著壁20的內(nèi)側(cè)20i向上伸延之前，首先碰到緩沖面IOp并且然后沿著緩沖面IOp分布。當(dāng)在壁截段20b、20c和20d的區(qū)域中的熔融物接下來在構(gòu)造有底切的自由端20k的區(qū)域中轉(zhuǎn)向且從吸震器被向上導(dǎo)出時(shí)(同樣的適用于在開口 40旁邊沿著壁20a流動(dòng)的熔融物)，·熔融物的很大的體積份額通過開口 40離開腔30。流動(dòng)速度類似地隨著開口 40的寬度增加而降低。流動(dòng)方向在開口 40的窄端盡可能水平，在上部的寬的端部處傾斜地指向上。以該方式產(chǎn)生將熔融物從吸震器中有利地輸送到所屬的冶金容器中或者說到位于那里的熔融物中。圖2顯示了壁開口 40的一些可能的橫截面形狀。I號(hào)與圖I中的示例相似地來構(gòu)造，其中，然而開口向下貫穿直至底部區(qū)域。變體2號(hào)近似具有漏斗的橫截面輪廓。在3號(hào)中，開口的側(cè)翼碗型地延伸。根據(jù)4號(hào)的開口完全構(gòu)造在壁20中并且其余對(duì)應(yīng)于根據(jù)2號(hào)的上部。在5號(hào)中側(cè)翼不拱曲，而是階梯式地設(shè)計(jì)。根據(jù)6號(hào)的橫截面幾何形狀類似于聞腳杯。根據(jù)圖3的實(shí)施例與根據(jù)圖I的實(shí)施例由此不同，即開口 40延伸直至底部10、也就是說直至緩沖面IOp并且在其下部的截段中裂縫式地以恒定寬度Bk來構(gòu)造。與根據(jù)圖I的實(shí)施例的另一區(qū)別在于，側(cè)翼40f朝向壁20a的外側(cè)20s敞開，由此在金屬熔融物從吸震器中流出時(shí)達(dá)到附加的擴(kuò)散器效果。在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，與其余示出的實(shí)施例的顯著區(qū)別在于，壁20a的內(nèi)側(cè)20i在(相對(duì)于水平線)大約45°的角度α下從緩沖面IOp在開口 40的方向上上升，由此對(duì)于金屬熔融物朝向開口 40形成一種上升斜面。如側(cè)視圖所示，開口 40類似于根據(jù)圖I的實(shí)施例與緩沖面IOp有間距地終止并且與圖3類似具有擴(kuò)散器區(qū)域。對(duì)于所有實(shí)施變體適用的是
吸震器由耐火的陶瓷材料構(gòu)成，例如以氧化鎂、氧化鎂亞鉻酸鹽、鐵礬土、Al2O3或者其混合物為基礎(chǔ)。在其中壁(壁部分)的上部的自由的端部截段向內(nèi)變寬的吸震器是有利的，使得向上從吸震器中流出的熔融物之前被向內(nèi)改道。吸震器的基面實(shí)際上是任意的。然而帶有圓形的底部和柱形的壁的吸震器以及帶有矩形的、尤其正方形的底部和相應(yīng)地四個(gè)彼此以直角延伸的壁截段的吸震器鑒于制造和流動(dòng)特性明確是優(yōu)選的。在每個(gè)吸震器中在壁側(cè)構(gòu)造有至少一個(gè)所說明類型的開口。尤其在帶有矩形橫截面的吸震器中可在相對(duì)而置的壁截段中構(gòu)造類似的開口。每個(gè)開口在其與底部相鄰的截段中明顯比在其與吸震器壁的上邊緣(上棱邊)相鄰的截段處更窄。由此通常在側(cè)視圖中產(chǎn)生一橫截面輪廓，在其中開口的寬度從上向下減小。正如此，所希望的體積流可在側(cè)面離開并且實(shí)現(xiàn)流動(dòng)速度的所希望的分布。還重要的是，每個(gè)開口的整個(gè)橫截面的至少70%在一截段中延伸，其限定壁的上半部，在豎直方向上觀察。在所有情況中對(duì)于流出的金屬 熔融物由此得出，熔融物流在開口區(qū)域中從下向上變寬并且在上面具有比在下面更小的流動(dòng)速度。流動(dòng)方向可通過相應(yīng)構(gòu)造開口的側(cè)翼來調(diào)整，尤其在如此引導(dǎo)流動(dòng)使得體積流的橫截面隨著與吸震器的間距增加而增大的意義中。
權(quán)利要求
1.一種耐火的陶瓷吸震器，其在其功能位置中帶有以下特征 I. I底部(10)，其帶有下基面(IOg)和上緩沖面(IOp)， 1.2由多個(gè)截段(20a-d)構(gòu)成的壁(20)，其從所述底部(10)向上延伸直至自由端(20k)，其中，所述壁(20)以其內(nèi)側(cè)(20i)和緩沖面(IOp)限制腔(30)，其在它的與所述底部(10)相對(duì)的上端處敞開， I. 3所述壁(20)的至少一個(gè)截段(20a)具有至少一個(gè)開口(40)，其從所述內(nèi)側(cè)(20i)貫穿地延伸至所述壁(20)的外側(cè)(20s)并且由相對(duì)而置的側(cè)翼(40f)來限制， I. 4所述開口(40)具有以下橫截面輪廓 1.4.I在所述壁(20)的周向上觀察，所述開口(40)鄰近于所述自由端(20k)具有其最大寬度(Bg)， I. 4. 2在所述壁(20)的周向上觀察，所述開口(40)鄰近于所述底部(10)具有其最小寬度(Bk)， 1.4.3所述開口的最大寬度(Bg)大于所述吸震器的壁(20)的總周長(zhǎng)的5%， 1.4. 4在縱向上，所述開口以一輪廓從所述壁(20)的上自由端(20k)豎直向下地在底部的方向上延伸，在所述輪廓中多于其橫截面的70%在所述壁(20)的上半部中鄰近于所述壁(20)的自由端(20k)延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，在其中，所述開口(40)在最大寬度(Bg)與最小寬度(Bk)之間的區(qū)域中具有拱曲的側(cè)翼(40f)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，在其中，所述開口(40)在最大寬度(Bg)與最小寬度(Bk)之間的區(qū)域中具有關(guān)于所述開口(40)的中間縱軸線拱曲的側(cè)翼(40f)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，在其中，所述開口(40)與所述底部(10)有間距地終止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸震器，在其中，所述壁(20)的內(nèi)側(cè)(20i)在所述底部(10)的緩沖面(IOp)與所述開口(40)之間以相對(duì)于水平線<90度的斜度延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸震器，在其中，所述開口(40)在所述壁(20)的最小20%和最大90%的高度(H)上延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，在其中，所述開口(40)從所述自由端(20k)延伸直至所述底部(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，在其中，所述開口(40)的對(duì)應(yīng)的側(cè)翼(40f)在所述壁(20)的內(nèi)側(cè)(20 )與所述壁(20)的對(duì)應(yīng)的外側(cè)(20s)之間以變得更大的間距延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的吸震器，在其中，所述開口(40)的對(duì)應(yīng)的側(cè)翼(40f)在所述壁(20)的內(nèi)側(cè)(20i)與所述壁(20)的對(duì)應(yīng)的外側(cè)(20s)之間朝向周圍環(huán)境的方向上拱曲。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，其帶有所述壁(20)的四個(gè)截段(20a-d)，其中，相鄰的截段(20a-20b，20b-20c, 20c-20d, 20d_20a)彼此大致以直角延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，在其中，所述開口(40)鏡像對(duì)稱于一平面來構(gòu)造，所述平面豎直地從所述壁(20)的內(nèi)側(cè)(20i)伸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸震器，其上自由端(20k)向內(nèi)、朝向所述腔(30)轉(zhuǎn)向或變寬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐火的陶瓷吸震器。
文檔編號(hào)B22D41/00GK102917817SQ201180012751
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者R.佐爾格, W.詹科, B.特魯默, G.哈克爾 申請(qǐng)人:里弗雷克特里知識(shí)產(chǎn)權(quán)兩合公司