專利名稱：耐火材料組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別用于調(diào)節(jié)熔融金屬澆鑄設(shè)備的澆鑄流量的裝置，該熔融金屬例如鋼或鑄鐵。
本發(fā)明尤其涉及惰性流體例如氬在該類型的調(diào)節(jié)裝置中所用的耐火材料組件中的注入。該流體可與熔融金屬機(jī)械配合。
用于調(diào)節(jié)流量的裝置有澆鑄通道，在該澆鑄通道的下游通常插入兩個(gè)各有一孔的耐火材料板。這些板基本垂直于該通道的軸線，且其中一個(gè)板能夠朝通道的一側(cè)相對(duì)于另一個(gè)板滑動(dòng)。在澆鑄位置，滑動(dòng)板的孔基本與澆鑄軸線重合，且板的相應(yīng)孔相互連通。另一方面，在澆鑄停止的位置，滑動(dòng)板的孔與另一板偏離一定距離，因此，這兩板相互關(guān)閉它們的孔。
在已知的調(diào)節(jié)裝置中，注入裝置通常布置于該通道的整個(gè)外周上，以便環(huán)繞該通道的軸線注入所述流體。流體的徑向注入可以獲得均勻和軸對(duì)稱的注入。
不過，可以使該滑動(dòng)板稍微相對(duì)于另一板偏移到在所述澆鑄位置和停止位置之間的中間位置，以便提供中等流速澆鑄或低流速澆鑄。這樣，該熔融金屬將遇到由滑動(dòng)板的孔的邊緣相對(duì)于通道的軸線而形成的障礙。這通常導(dǎo)致該孔被腐蝕。而且，在熔融金屬的回流區(qū)中，固體沉積物能夠形成于滑動(dòng)板上的孔的邊緣處。
本發(fā)明將改善這種情況。
因此，本發(fā)明涉及一種用于所述類型的調(diào)節(jié)裝置中的耐火材料組件，該耐火材料組件在澆鑄通道下游有至少兩個(gè)耐火材料板，該耐火材料板基本垂直于該通道的軸線，并有相應(yīng)的孔。其中的一個(gè)板設(shè)計(jì)成能朝著該通道的一側(cè)相對(duì)于另一個(gè)板從澆鑄位置向澆鑄停止的位置滑動(dòng)，在該澆鑄位置，相應(yīng)的孔基本連通，在該澆鑄停止位置，該板基本相互關(guān)閉它們的孔。該耐火材料組件還有基本在該板上游的流體注入裝置，該流體能夠與熔融金屬機(jī)械配合，以便避免在所述回流區(qū)的沉淀。
根據(jù)本發(fā)明的總體特征，該耐火材料組件有一內(nèi)部噴嘴，該噴嘴基本成柱形空心形狀，并位于板的上游。該噴嘴的內(nèi)壁限定了所述澆鑄通道。該注入裝置設(shè)計(jì)成以小于360°的扇形角并對(duì)著當(dāng)滑動(dòng)板處于關(guān)閉位置時(shí)相對(duì)于該滑動(dòng)板的該通道的一側(cè)而基本徑向?qū)⒘黧w注入到噴嘴中。這樣，該熔融金屬局部被該注入流體干擾，并在回流區(qū)與壁面機(jī)械隔離(甚至絕熱)。
所述扇形角優(yōu)選是小于或等于大約270°，以便在熔融金屬回流區(qū)集中該流體流并使該流體流更強(qiáng)。對(duì)于某些用途，該扇形角優(yōu)選是接近120°。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選特征，內(nèi)部噴嘴在基本橫向的部分內(nèi)有一凹口，該凹口與澆鑄通道的內(nèi)部連通，并形成扇形角小于360°的冠形。這時(shí)，流體通過該凹口注入。
該凹口優(yōu)選裝有一多孔耐火材料的插入件，其中，流體朝澆鑄通道的內(nèi)部注入。
通過閱讀下面的詳細(xì)說明和參考附圖，可以了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，附圖中

圖1是本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)裝置的耐火材料組件的縱剖的局部示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的裝置的內(nèi)部噴嘴的縱剖圖；圖3是圖2所示噴嘴的橫剖圖。
附圖和隨后的詳細(xì)說明基本包含了具有一定性質(zhì)的元素。它們不僅能用于更好地理解本發(fā)明，而且在需要時(shí)有助于對(duì)本發(fā)明的確定。
首先參考圖1，該圖示意地表示了用于熔融金屬澆鑄(箭頭C)的調(diào)節(jié)裝置的耐火材料組件，尤其是在煉鋼或冶金設(shè)備中。
該實(shí)施例所述的耐火材料組件有三個(gè)耐火材料板，其中以標(biāo)號(hào)1表示的一個(gè)板能夠在以標(biāo)號(hào)2和3表示的另兩個(gè)板之間滑動(dòng)。這三個(gè)板1、2和3基本疊置并與澆鑄軸線Z-Z垂直，在所述實(shí)施例中該澆鑄軸線Z-Z為豎直方向。在板的上游有內(nèi)部耐火材料噴嘴4，該噴嘴設(shè)計(jì)成至少局部位于澆鑄孔內(nèi)，在所述實(shí)施例中，該澆鑄孔有連續(xù)澆鑄分配器(未示出)的底壁。該內(nèi)部噴嘴4構(gòu)成使?jié)茶T分配器與設(shè)備的鑄錠模相連的澆鑄通道的一部分。
內(nèi)部噴嘴4的總體形狀成基本空心的柱形形狀，其內(nèi)壁43(圖2)界定了澆鑄通道7。尤其是，該噴嘴4基本成截頭圓錐形。該澆鑄通道7與上游耐火材料板2的孔20連通。
在所述實(shí)施例中，上游板2和下游板3相對(duì)于內(nèi)部噴嘴4固定，而中間板1可從澆鑄位置向澆鑄停止位置滑動(dòng)(如圖所示，朝圖1的右側(cè))。這樣，滑動(dòng)中間板1的孔10的位移基本沿水平軸線X-X方向，該位移可以調(diào)節(jié)澆鑄流量。
實(shí)際上，在澆鑄位置時(shí)，該孔10一方面與上游板2的孔20連通，且另一方面與下游板3的孔30連通。在澆鑄停止位置，孔10朝圖1的右側(cè)偏移，耐火材料板的靠近該孔10的一部分11(圖1所示為在孔10的左側(cè))一方面明顯封閉住上游板2的孔20而另一方面明顯封閉住下游板3的孔30。這樣，當(dāng)滑動(dòng)中間板1的孔10沿軸線X-X相對(duì)于澆鑄通道7偏移時(shí)，澆鑄流量減小，直到當(dāng)滑動(dòng)板1處在相當(dāng)于澆鑄停止位置的極端位置時(shí)該澆鑄中斷的位置。另一方面，當(dāng)孔10的軸線基本與澆鑄軸線重合時(shí)，澆鑄流量最大。
在板1處于中間位置時(shí)，熔融金屬遇到對(duì)應(yīng)于滑動(dòng)板1的靠近孔10的上壁部分11的第一障礙物。板2和1的相應(yīng)孔20和10明顯彼此偏移，形成基本彎曲的澆鑄軌線C。金屬停滯于被稱為“回流死區(qū)”的區(qū)域6中。例如，在熔融金屬的冶金設(shè)備中，氧化鋁和凝固鋼的固體沉積物可能在區(qū)域6內(nèi)形成，并可能干擾滑動(dòng)板1的移動(dòng)，甚至阻塞上游板2的孔20。
理想情況是注入能與熔融金屬機(jī)械配合的流體，以便產(chǎn)生局部湍流和/或保護(hù)噴嘴壁的襯套，以便阻礙沉積物的形成。該流體選擇為不會(huì)與熔融金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。實(shí)際上，注入惰性氣體例如氬。
在已知的調(diào)節(jié)裝置中，該注入通常是環(huán)繞澆鑄軸線Z-Z進(jìn)行。設(shè)有環(huán)繞澆鑄通道整個(gè)360°延伸的圓形孔，以便徑向注入氣體。不過，該軸對(duì)稱注入并不能解決由于區(qū)域6內(nèi)的回流和由此產(chǎn)生的沉積而產(chǎn)生的問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種局部的流體注入，該流體能與熔融金屬機(jī)械配合，以便限制甚至消除在所述區(qū)域6內(nèi)的熔融金屬回流。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該內(nèi)部噴嘴4在其內(nèi)壁43有一凹口40，該凹口40在一個(gè)小于360°的扇形角上延伸，且處在基本垂直于噴嘴軸線Z-Z的平面內(nèi)。由多孔耐火材料制成的插入件5位于該凹口內(nèi)；惰性氣體注入該插入件(箭頭F)。注入氣體的流動(dòng)在可能產(chǎn)生沉積的區(qū)域6內(nèi)產(chǎn)生局部湍流，并通過形成絕熱氣層而保護(hù)該壁。
優(yōu)選是，在所述實(shí)施例中，內(nèi)部噴嘴4的凹口40所延伸的扇形角接近于120°(圖3)。尤其是，該凹口40在噴嘴的橫截面上(圖3)成扇形角A小于270°的冠狀或環(huán)狀，在本實(shí)施例中為接近120°。
如圖2所示，內(nèi)部噴嘴4有一圓形槽41，用于將從外部接頭46來的流體一直供給到注入?yún)^(qū)5。該槽41局部延伸成與凹口40連通的孔42，氣體通過該孔注入(箭頭F)。氣體F通過基本在橫向平面內(nèi)以接近120°的扇形角引向通道7的中心而被引入插入件5的小孔中。
這樣，局部的流體注入有利于使其能夠限制甚至防止在區(qū)域6內(nèi)形成沉積物，尤其是，當(dāng)澆鑄軌線基本向內(nèi)彎曲且滑動(dòng)板1處于中間位置(圖1)并限定了小于最大流量的澆鑄流量時(shí)。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于前面實(shí)施例所述的方式。本發(fā)明也延伸到其它變化形式。
另一實(shí)施形式包括在噴嘴本體中安置一金屬管，并使外部接頭46直接與槽41相連。
還應(yīng)當(dāng)知道，流體的注入也可以通過布置在基本垂直于噴嘴4的軸線的平面內(nèi)并布置在小于360°(例如接近120°)扇形角區(qū)域上的多個(gè)孔而進(jìn)行。在一個(gè)變例中，根據(jù)本發(fā)明的總體特征，噴嘴4在基本垂直于其軸線Z-Z的平面內(nèi)有槽，該槽在小于360°的扇形角區(qū)域內(nèi)延伸。
對(duì)于能包含熔融金屬回流區(qū)的通道區(qū)域，流體的注入在兩種情況下進(jìn)行。該回流主要形成于通道的對(duì)著側(cè)面45的一側(cè)上(圖1)，板1朝著該側(cè)面45而從其澆鑄位置滑向其澆鑄停止位置。
應(yīng)當(dāng)知道，在美國(guó)專利4632283中，所公開的耐火材料組件有在上游板2內(nèi)的注入裝置，以便通過相對(duì)于處在澆鑄停止位置的滑動(dòng)板1在板2的遠(yuǎn)端(在孔20的左側(cè)，如圖1所示)的一部分而注入流體，從而將注入流基本定向在滑動(dòng)板1的移動(dòng)方向上。
不過，有該注入裝置的上游板2需要在其上表面有環(huán)繞其孔20的凸臺(tái)(也叫喇叭口)。該凸臺(tái)有槽、多個(gè)孔或者甚至有用于注入流體的多孔插入件，該凸臺(tái)朝著內(nèi)部噴嘴延伸，其主要高度沿澆鑄軸線Z-Z，以便實(shí)現(xiàn)流體的有效注入。在噴嘴的下部還需要有相應(yīng)的凹口，以便容納該凸臺(tái)。
本申請(qǐng)人還意外地發(fā)現(xiàn)，熔融金屬在從內(nèi)部噴嘴流向上游板2時(shí)還經(jīng)受熱損失。該凸臺(tái)越高，熱損失越大。這樣，過高的凸臺(tái)引起固體沉積物在中間板1上形成，這恰恰與美國(guó)專利4632283所希望的效果相反。根據(jù)本發(fā)明，流體從噴嘴注入可以限制該熱損失。
還可以在本發(fā)明的耐火材料組件上裝備一個(gè)帶有多孔耐火材料插入件和第二注入裝置(箭頭F’)的中間滑動(dòng)板1，該第二注入裝置沿板1從其澆鑄停止位置向其澆鑄位置滑動(dòng)的方向(在圖1中從右至左)，以便于消除由于金屬在下游板3的靠近孔30的上表面部分31(如圖1所示，在孔30的右側(cè))之上的回流而可能引起的沉積。該第二注入裝置優(yōu)選是在小于360°的扇形角區(qū)域內(nèi)延伸。
此外，多孔插入件或其它任意的流體注入裝置也可以位于下游板3內(nèi)并在對(duì)著滑動(dòng)板1關(guān)閉位置的一側(cè)，以便防止在滑動(dòng)板下面且在其澆鑄孔左側(cè)的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生回流。
在所述實(shí)施例中，該耐火材料組件有三個(gè)疊置的耐火材料板，其中的一個(gè)板即中間板能夠在另外兩個(gè)板之間滑動(dòng)。在一個(gè)變例中，在噴嘴4下游僅有兩個(gè)耐火材料板1和2。這時(shí)下面的板1設(shè)計(jì)成可相對(duì)于板2朝通道的一側(cè)45滑動(dòng)。該滑動(dòng)板1通常位于固定板2的下面，而主要的流體注入總是從通道的與側(cè)面45相對(duì)的一側(cè)進(jìn)行，滑動(dòng)板1朝著該側(cè)面45從其澆鑄位置移向其澆鑄停止位置。
在本發(fā)明的耐火材料組件的另一變例中，內(nèi)部噴嘴4和上游板2由單個(gè)整體耐火材料件制成。
內(nèi)部噴嘴4是通常為耐火材料組件的上部區(qū)域的一部分的耐火材料件，該耐火材料組件設(shè)計(jì)為使連續(xù)澆鑄分配器與澆鑄設(shè)備的鑄錠模相連。在一個(gè)變例中，該噴嘴可以是使?jié)舶c分配器相連的耐火材料組件的一部分，或者是使電爐與澆包相連的耐火材料組件的一部分。
權(quán)利要求
1.一種主要在冶金或煉鋼設(shè)備中用于調(diào)節(jié)澆鑄流量的裝置中所用的耐火材料組件，該耐火材料組件在澆鑄通道(7)下游至少有兩個(gè)耐火材料板(1、2)，該耐火材料板基本垂直于通道軸線(Z-Z)，并各自有相應(yīng)的孔(10、20)，其中的一個(gè)板(1)設(shè)計(jì)成能朝著該通道的一側(cè)(45)相對(duì)于另一個(gè)板(2)從澆鑄位置向澆鑄停止的位置滑動(dòng)，在該澆鑄位置，各孔(10、20)基本連通，在該澆鑄停止位置，該板(11、21)基本相互關(guān)閉它們的孔(10、20)，該裝置還有注入裝置，以便流體(F)能與熔融金屬(C)機(jī)械配合，其特征在于該注入裝置位于澆鑄通道(7)的一部分內(nèi)并在該板(1、2)的上游；該注入裝置設(shè)計(jì)成在小于360°的通道(7)扇形角內(nèi)并對(duì)著該通道的相對(duì)于處于停止位置的滑動(dòng)板(1)的一側(cè)(45)而注入流體(F)，以便將流體(F)定向成基本沿滑動(dòng)板(1)從其澆鑄位置向其澆鑄停止位置移動(dòng)的方向(X-X)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于它有一內(nèi)部噴嘴(4)，該內(nèi)部噴嘴(4)成基本空心的圓柱形形狀，并在板上游由耐火材料制成，同時(shí)，該注入裝置設(shè)計(jì)成在小于360°的扇形角內(nèi)且基本沿徑向?qū)⒘黧w(F)注入所述噴嘴中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于該內(nèi)部噴嘴在基本橫向的部分內(nèi)有一凹口(40)，該凹口與內(nèi)部澆鑄通道(7)連通，并形成扇形角(A)小于360°的冠形，該注入裝置設(shè)計(jì)成在該凹口(40)中注入流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于所述凹口(40)設(shè)計(jì)成裝有一多孔耐火材料插入件(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個(gè)所述的組件，其特征在于該內(nèi)部噴嘴有一基本橫向的槽(41)，該槽在噴嘴的周向部分上延伸，同時(shí)該注入裝置設(shè)計(jì)成在該槽(41)的至少一部分中注入流體(F)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一個(gè)所述的組件，其特征在于該內(nèi)部噴嘴有至少一個(gè)孔(42)，該孔基本在管的徑向方向延伸，并基本平行于滑動(dòng)板的移動(dòng)方向，同時(shí)該注入裝置設(shè)計(jì)成在該孔(42)中注入流體(F)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于所述孔(42)設(shè)計(jì)成包含一個(gè)能供給該流體(F)的金屬管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一個(gè)所述的組件，其特征在于所述扇形角(A)小于或等于ca.270°。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于所述扇形角(A)接近120°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一個(gè)所述的組件，其特征在于至少一個(gè)板(1、2、3)至少局部包括多孔耐火材料，流體(F、F’)的至少一部分從板的多孔部分注入。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一個(gè)所述的組件，其特征在于該內(nèi)部噴嘴(4)和直接在該噴嘴下游的板(2)由單個(gè)的整體耐火材料件組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一個(gè)所述的組件，其特征在于該流體(F)包括氬。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)澆鑄流量的裝置的耐火材料組件。在澆鑄通道(7)的下游有至少兩個(gè)耐火材料板(1、2),該板垂直于通道軸線(Z－Z),并各自有孔(10、20)。該裝置包括在板上游的流體(F)注入裝置,該流體(F)能與澆鑄(C)機(jī)械配合。根據(jù)本發(fā)明,該注入是在板的上游且以小于360°的通道(7)扇形角進(jìn)行,并沿著滑動(dòng)板(1)朝其澆鑄停止的位置移動(dòng)(X－X)的方向。
文檔編號(hào)B22D41/22GK1332660SQ99815430
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期1999年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月6日
發(fā)明者文森特·布瓦代金 申請(qǐng)人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司