專利名稱：用于冶金鑄造的有槽耐火材料管、耐火材料部件的組件以及包括該組件的鑄造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有槽的耐火材料部件，尤其是涉及澆鑄管，用于在上部冶金容器和下部冶金容器之間澆鑄熔融金屬，本發(fā)明還涉及包括該部件的耐火材料組件，以及包括該組件的鑄造設(shè)備。
已知鋼的連續(xù)鑄造需要充裝連續(xù)的冶金容器，特別是澆包、澆口盤和錠模，且在金屬從一個上部冶金容器流向下部冶金容器的過程中，該金屬必須盡可能完全不與外界空氣接觸。
因此，由耐火材料制成的水口套或浸沒式引入水口(entry nozzle)形成上部容器(分別是澆包或澆口盤)的澆鑄孔的延伸部分，并進入下部容器(分別是澆口盤或錠模)的熔融金屬池中，這樣，該熔融金屬在不暴露于周圍空氣中的情況下從澆包進入澆口盤或從澆口盤進入錠模。
上部容器的澆鑄孔包括耐火材料內(nèi)水口，該內(nèi)水口通過設(shè)計成與在水口套或浸沒式引入水口上的接觸表面相配合的接觸表面而開口于該容器的下面，這兩接觸表面形成兩部件的連接表面。
通常，鑄造設(shè)備還包括調(diào)節(jié)熔融金屬流量的裝置。該裝置可以包括塞棒，該塞棒伸入上部容器的、與澆鑄孔相對的金屬池中，該塞棒浸沒在所述金屬池中的程度確定了所述澆鑄孔的打開程度。也可以選擇使用滑閥，該滑閥包括一組分別有孔的耐火材料板。這些板通常位于內(nèi)水口和水口套或浸沒式引入水口之間。相鄰板的孔的對齊程度確定了熔融金屬的流量。
因此，連續(xù)澆鑄裝置包括多個裝配起來的耐火材料部件，這些耐火材料部件之間的交界面由接觸表面形成，該接觸表面可以為平面或非平面，例如如USP5984153所述。
應(yīng)當(dāng)知道，沿熔融金屬澆道出現(xiàn)的截面減小將產(chǎn)生相當(dāng)大的負(fù)壓，該負(fù)壓又會引起空氣吸入。為了避免空氣通過兩相鄰耐火材料部件之間的連接表面透入，實際上通常還包括將惰性流體，尤其是惰性氣體如氬氣注入形成于一個部件的接觸表面上的注入槽中，該注入槽與其它部件的接觸表面一起確定了氣體注入槽道，該氣體注入槽道幾乎完全包圍熔融金屬澆鑄孔。
因此，當(dāng)金屬從上部容器流向下部容器時，能夠有效減小金屬與外界空氣接觸的危險。
近來，文獻WO98/17420和WO98/1741也說明注入槽道能夠有效實現(xiàn)注入密封劑例如石墨的功能，以便填充由在一個部件的接觸表面上的澆鑄孔開始擴展的裂紋，或者填充劃痕或刮痕，該劃痕或刮痕的方向為沿著一個部件在更換時的運動方向。由流體載體運送的密封劑抑制了對裂紋和/或劃痕或刮痕周圍的耐火材料的損害，從而防止空氣通過它們引入。該注入槽道可以開口或封閉。在下面的說明中，采用術(shù)語注入槽道或注入槽等價于說明該槽道或槽將用于僅注入惰性氣體或注入在流體載體中的密封劑。
因此，注入槽道非常有用。不過，本申請人發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，該槽道可能自身會阻塞和堵塞。
尤其是，當(dāng)注入槽形成于一個耐火材料管的表面上，而該耐火材料表面將在澆鑄操作過程中抵靠在待更換的另一耐火材料部件(澆鑄管)的表面上時，將會觀察到該現(xiàn)象。例如當(dāng)注入槽形成于內(nèi)水口的下表面上時，該內(nèi)水口的下表面將抵靠水口套或浸沒式引入水口的上表面。
盡管本發(fā)明顯然并不局限于這些特殊情況，但是為了方便，在下面的說明中將參考注入槽形成于抵靠浸沒式引入水口上表面的內(nèi)水口底表面上的情況來進行介紹。
浸沒式引入水口的更換可以以已知方式進行，即通過將一個新的浸沒式引入水口布置在待更換的浸沒式引入水口旁邊，然后同時移動這兩引入水口，從而使新的引入水口代替舊的引入水口，并使新引入水口位于內(nèi)水口的下面。
在每次更換之前，澆口盤澆鑄孔關(guān)閉，但是可能有一定量的熔融金屬殘留在連接表面上，并在內(nèi)水口和浸沒式引入水口的澆鑄孔之間的交界面處。當(dāng)引入水口運動時，該金屬被帶入連接表面內(nèi)，并堆積在惰性氣體注入槽內(nèi)，從而堵塞該注入槽，這使得該注入槽不能有效防止外界空氣進入和通過由流體載體運送的密封劑處理裂紋以及劃痕或刮痕。
本發(fā)明的目的是以簡單和經(jīng)濟的方式克服該缺點。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種耐火材料澆鑄管，該耐火材料澆鑄管形成澆道的一部分，并包括至少第一接觸表面，該第一接觸表面能夠抵靠形成澆道的相鄰部分的另一耐火材料部件的第二接觸表面，該第二接觸表面有注入槽，該注入槽與第一接觸表面一起形成至少部分環(huán)繞所述澆道的流體注入槽道，所述澆鑄管布置成能夠沿預(yù)定軌道移動，第一接觸表面能夠沿該預(yù)定軌道滑動，并保持與第二接觸表面的抵靠接觸，而由所述澆鑄管形成的澆道部分與注入槽的預(yù)定部分交叉，其特征在于第一接觸表面包括一個附加的槽，該附加槽布置成當(dāng)處于澆鑄位置時，它位于注入槽的預(yù)定部分附近，并至少在該預(yù)定部分的各側(cè)與該槽連通。
該耐火材料澆鑄管例如是浸沒式引入水口或水口套。形成于接觸表面上的附加槽使得注入的流體能夠通過旁路繞過注入槽的堵塞部分。
這樣，即使注入槽堵塞時，注入流體也能夠完全環(huán)繞澆鑄孔流動，從而形成阻擋外界空氣的屏障。
本發(fā)明的一個優(yōu)選特征是該附加槽形成于將定期更換的耐火材料澆鑄管中，這樣，每次更換該澆鑄管都能清潔該注入槽道，而不象現(xiàn)有技術(shù)那樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，更換耐火材料澆鑄管將導(dǎo)致注入槽道堵塞。
應(yīng)當(dāng)知道，該附加的槽不能太大；例如，它不能完全環(huán)繞澆鑄孔(例如文獻WO92/20480中所述的管)，否則，該附加槽不能起到作為注入流體在堵塞的注入槽部分的旁路的作用。相反，完全環(huán)繞澆鑄孔的槽將使注入流體短路，從而使得金屬不能由該注入流體有效保護。
優(yōu)選是，該附加槽是盲槽，這樣，能夠保持注入槽道中的壓力。
根據(jù)一個特殊特征，該附加槽形成為覆蓋流體注入槽道的輸送管和/或排出管(當(dāng)有時)的出口。這樣，該出口在堵塞時能夠自己清潔。
優(yōu)選是，該附加槽的寬度為這樣，即當(dāng)該槽在澆鑄孔的水平位置處時(例如當(dāng)更換管時)，它不與注入槽連通。這樣，當(dāng)一些熔融金屬遺留在內(nèi)水口和浸沒式引入水口的澆鑄孔之間的交界面處時，該熔融金屬不能到達注入槽。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選特征，在澆鑄孔水平位置處的附加槽比在澆鑄孔各側(cè)的注入槽的相對部分之間的最小寬度更短。
根據(jù)另一特殊特征，第一接觸表面包括基本平行于附加槽的第二槽。該第二槽可以相對于該附加槽位于澆道的另一側(cè)。該第二槽的功能為將在新的耐火材料澆鑄管布置就位之前刮過包含注入槽的接觸表面，以便清潔將損害兩表面之間的接觸質(zhì)量的任何污漬或外部材料，下面稱該第二槽為刮槽。
優(yōu)選是，該刮槽與該附加槽相對于澆道對稱。因此，這兩槽是可互換的，這使得在插入更換的澆鑄管時并需要考慮它的運動方向。根據(jù)各槽相對于注入槽的位置，它們都可以實現(xiàn)附加槽或刮槽的功能。
本發(fā)明的目的是還提供一種耐火材料部件的組件，該耐火材料部件形成澆道，該組件的第一部件包括至少第一接觸表面，該第一接觸表面抵靠相鄰耐火材料部件的第二接觸表面，在第二接觸表面上形成有一個槽，該槽與第一接觸表面一起形成至少部分環(huán)繞所述澆道的流體注入槽道，其特征在于，該第一部件是如前所述的耐火材料澆鑄管。
根據(jù)該組件的一個特殊特征，一個或某些耐火材料部件包括用于流體注入槽道的輸送管，合適的話，還包括排出管。
本發(fā)明的目的是還提供一種鑄造設(shè)備，該鑄造設(shè)備包括通過澆道連接的上部冶金容器和下部冶金容器，特別是，該澆道由如上所述的耐火材料部件的組件構(gòu)成，該設(shè)備還包括與流體注入槽道的輸送管相連的流體源。
在一個特殊實施例中，該鑄造設(shè)備還包括將密封劑注入流體中的裝置。
為了更好地解釋本發(fā)明，下面將參考附圖介紹實施方式，該實施方式是作為實例，而不是對本發(fā)明范圍的限定，附圖中

圖1是澆口盤的內(nèi)水口和浸沒式引入水口的軸向剖視圖；圖2是內(nèi)水口的接觸表面的底側(cè)視圖；圖3是浸沒式引入水口的接觸表面的上部視圖4所示為內(nèi)水口和浸沒式引入水口重疊的接觸表面；圖5是類似于圖1的視圖，表示插入內(nèi)水口和浸沒式引入水口之間的滑閥；圖6與圖2類似，是滑閥底板的底側(cè)視圖。
圖1所示為澆口盤的底壁1，表示了它的環(huán)繞一個澆鑄孔2的區(qū)域。
澆口盤裝有用于更換管4的裝置3，該裝置3包括安裝板5，該安裝板5與澆口盤的底壁成一體；導(dǎo)軌6，該導(dǎo)軌6裝有兩個浸沒式引入水口的套環(huán)7，這兩引入水口保持在安裝板5的附近；以及氣缸，該氣缸將沿導(dǎo)軌6推動這兩個浸沒式引入水口4。澆口盤的澆鑄孔包括耐火材料的內(nèi)水口9，該內(nèi)水口穿過安裝板5，并通過接觸表面11支承在安裝板5的下表面上，該接觸表面11環(huán)繞澆鑄孔并形成平接觸表面11。
導(dǎo)軌6使兩個浸沒式引入水口4以等于幾噸重的、高壓保持抵靠內(nèi)水口的接觸表面11。
在圖1中，右側(cè)的浸沒式引入水口4與內(nèi)水口9一起形成熔融金屬的澆道12的一部分。而左側(cè)的引入水口通過在氣缸8作用下沿導(dǎo)軌6的運動而恰好被替換。
塞棒10能夠抵靠內(nèi)水口的上部孔13，以便調(diào)節(jié)金屬流或中斷澆鑄，特別是能夠更換浸沒式引入水口。
圖2表示了內(nèi)水口的接觸表面11。
澆鑄孔具有沿方向16的細(xì)長剖面，該方向16平行于導(dǎo)軌6，即當(dāng)更換兩引入水口中舊的一個時，該浸沒式引入水口運動的方向。
在澆鑄孔周圍，接觸表面包括一個注入槽17，該注入槽17成四分之三圓弧的形式，并延伸出一直線部分，該直線部分的端頭16靠近在一起，但并不彼此連通。一個端頭19與形成于內(nèi)水口9中的輸送管的出口20連通，或者在采用排出管時與該排出管連通。最重要的并不是槽17的形狀。優(yōu)選是，該槽的端頭19必須靠近在一起，這樣，沒有由該槽環(huán)繞的區(qū)域減至最小，且該端頭19相對靠近邊緣，這樣，可以接入流體輸送管的出口，且在采用排出管時接入排出管的出口。
這種功能可以通過將直線部分和圓形部分結(jié)合起來得到實現(xiàn)。
在圖3中可以看見，各浸沒式引入水口4有澆道的細(xì)長橫截面部分24(沿方向16)，它的套環(huán)7為矩形形狀，并能夠由浸沒式引入水口更換器3的導(dǎo)軌6引導(dǎo)。
各浸沒式引入水口的接觸表面14由它的套環(huán)7的上表面(根據(jù)圖1的方向)形成，當(dāng)浸沒式引入水口4處于工作位置時，該接觸表面14覆蓋內(nèi)水口9的注入槽17，因此形成流體和/或密封劑的注入槽道，以便防止外界空氣進入澆道和/或防止構(gòu)成內(nèi)水口的位于裂紋或劃痕25的耐火材料受到損害。
當(dāng)更換該浸沒式引入水口4時，兩個浸沒式引入水口的接觸表面14沿方向16抵靠內(nèi)水口的接觸表面11滑動。最大摩擦發(fā)生在由(圖2中的)虛線確定的區(qū)域21和22，該區(qū)域?qū)?yīng)于當(dāng)浸沒式引入水口移動時它的澆鑄孔經(jīng)過的部分。
在內(nèi)水口和浸沒式引入水口的澆鑄孔之間的交界面處的熔融金屬液滴沿浸沒式引入水口運動的方向帶入位于澆鑄孔旁邊的區(qū)域22，并堆積在注入槽中，這導(dǎo)致所述注入槽的預(yù)定部分23(由粗線標(biāo)出)發(fā)生堵塞，該預(yù)定部分23對應(yīng)于該注入槽與所述區(qū)域22交叉的區(qū)域。
兩個附加槽26和27形成于各浸沒式引入水口4的接觸表面14中，并處在這樣的位置，即當(dāng)所述浸沒式引入水口處于澆鑄位置時，該位置與注入槽17的、包含于由虛線(圖2中)在內(nèi)水口的接觸表面上確定的區(qū)域21和22內(nèi)的部分相對應(yīng)，該區(qū)域21和22即為當(dāng)浸沒式引入水口移動時，它的注入孔經(jīng)過的區(qū)域。
在所示實例中，兩個附加槽26和27關(guān)于接觸表面的中心28中心對稱，該中心28基本與澆道的橫截面的中心一致，因為各浸沒式引入水口可以用于使它的矩形套環(huán)7與導(dǎo)軌6嚙合的兩個可能位置。
實際上，僅有覆蓋注入槽的預(yù)定部分23的附加槽26起到清潔注入槽道的功能。
實際上，當(dāng)隨著兩個浸沒式引入水口的運動而使注入槽17的所述預(yù)定部分23堵塞時，送入注入槽道的流體能夠通過流過該浸沒式引入水口的附加槽26而由旁路繞過該注入槽17的堵塞部分，該附加槽26在堵塞部分23的兩側(cè)與所述注入槽7連通。因此，該流體能夠到達注入槽道的其它部分，并起到防止空氣進入和/或處理裂紋和劃痕或刮痕的作用。
附加槽26在它的圓弧部分之后延伸成一直線，該圓弧部分覆蓋注入槽的預(yù)定部分23，而該直線部分覆蓋注入槽的直線部分。
不覆蓋注入槽的預(yù)定部分23的第二附加槽27并不起到在兩浸沒式引入水口運動過程中刮過內(nèi)水口的接觸表面11的作用。
圖5中的滑閥30布置在前述內(nèi)水口9和浸沒式引入水口4之間。
該滑閥30包括上部固定板31、中間活動板32和底部固定板33。
如上所述，內(nèi)水口9可以包括注入槽。這時，該注入槽道形成于上部固定板31的上表面(相對于圖4)上。
在滑閥的固定板31、33和活動板32之間形成其它連接表面。應(yīng)當(dāng)知道，在這些連接表面中可以形成其它注入槽道，以防止空氣進入。
在下部固定板33和浸沒式引入水口4之間有連接表面，該連接表面也有與參考圖1至4所述相同的損壞危險，因為更換浸沒式引入水口將引起摩擦和有使形成于下部固定板33的下表面(相對于圖4)上的注入槽34堵塞的危險，該注入槽34與浸沒式引入水口的接觸表面一起形成流體注入槽道。
由于該危險，與圖3中相同的浸沒式引入水口的附加槽26和27對下部固定板所起到的作用與對圖1中的內(nèi)水口的作用相同。
盡管所述清潔槽用于浸沒式引入水口和澆口盤出口的平連接表面之間，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明能夠用于在兩個耐火材料部件之間的任何平面或非平面的交界面，這兩個耐火材料部件之間形成有流體注入槽道。
參考圖6，其中的參考標(biāo)號相對于圖2進行了一些變化，參考標(biāo)號34表示形成于底部固定板的下表面(相對于圖5)上的注入槽。
參考標(biāo)號1.澆口盤底壁2.澆鑄孔3.管更換裝置4.浸沒式引入水口5.安裝板6.導(dǎo)軌7.管的套環(huán)8.氣缸9.內(nèi)水口10.塞棒11.內(nèi)水口接觸表面12.澆道部分13.內(nèi)水口的上部孔14.管的接觸表面16.方向X17.注入槽19.槽端頭20.輸送管或排出管各自的開口21.位于澆鑄孔前面的區(qū)域22.位于澆鑄孔后面的區(qū)域23.注入槽的預(yù)定部分24.浸沒式引入水口的澆道的沿X方向的細(xì)長橫截面部分25.在內(nèi)水口上的裂紋、劃痕和刮痕26.覆蓋注入槽的預(yù)定部分的附加槽27.第二附加槽28.浸沒式引入水口的接觸表面的中心30.滑閥31.上部固定板
32.中間活動板33.各部固定板34.形成于底部固定板下表面(相對于圖5)上的注入槽
權(quán)利要求
1.一種耐火材料澆鑄管(4)，該耐火材料澆鑄管形成澆道(12)的一部分，并包括至少第一接觸表面(14)，該第一接觸表面能夠抵靠形成澆道的相鄰部分的另一耐火材料部件(9)的第二接觸表面(11)，該第二接觸表面(11)有注入槽(17)，該注入槽與第一接觸表面(14)一起形成至少部分環(huán)繞所述澆道的流體注入槽道，所述澆鑄管(4)布置成能夠沿預(yù)定軌道移動，第一接觸表面(14)能夠沿該預(yù)定軌道滑動，并保持與第二接觸表面(11)的抵靠接觸，而由所述澆鑄管形成的澆道部分(12)與注入槽的預(yù)定部分(23)交叉，其特征在于第一接觸表面(14)包括一個附加的槽(26、27)，該附加槽位于注入槽的預(yù)定部分(23)附近，并至少在該預(yù)定部分的各側(cè)與該槽連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料澆鑄管，其特征在于所述澆鑄管是浸沒式引入水口(4)或水口套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一個所述的耐火材料澆鑄管，其特征在于該附加槽(26)是盲槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一個所述的耐火材料澆鑄管，其特征在于該附加槽(26)形成為覆蓋流體注入槽道的輸送管和/或排出管的開口(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個所述的耐火材料澆鑄管，其特征在于該第一接觸表面(14)包括基本平行于附加槽的第二槽(27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐火材料澆鑄管，其特征在于該第二槽(27)相對于該附加槽位于澆道(12)的另一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐火材料澆鑄管，其特征在于該第二槽(27)與該附加槽相對于澆道(12)對稱。
8.一種耐火材料部件的組件，該耐火材料部件形成澆道，該組件的第一部件(4)包括至少第一接觸表面(14)，該第一接觸表面抵靠相鄰耐火材料部件(9)的第二接觸表面(11)，在第二接觸表面上形成有一個槽(17)，該槽與第一接觸表面(14)一起形成至少部分環(huán)繞所述澆道的流體注入槽道，其特征在于，該第一部件(4)是如權(quán)利要求1-7所述的耐火材料澆鑄管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于一個或某些耐火材料部件包括用于流體注入槽道的輸送管，也可選擇，還包括排出管。
10.一種鑄造設(shè)備，該鑄造設(shè)備包括通過澆道(12)連接的上部冶金容器和下部冶金容器，特別是，該澆道由如權(quán)利要求8或9所述的耐火材料部件的組件來確定，該設(shè)備還包括與流體注入槽道的輸送管相連的流體源。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鑄造設(shè)備，其特征在于所述鑄造設(shè)備還包括將密封劑注入流體中的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在上部冶金容器和下部冶金容器之間澆鑄熔融金屬的耐火材料澆鑄管、包括該澆鑄管的耐火材料組件和包括該組件的鑄造設(shè)備。該耐火材料澆鑄管形成澆道的一部分(12)，并包括至少第一接觸表面(14)，該第一接觸表面能夠抵靠形成澆道的相鄰部分的另一耐火材料部件(9)的第二接觸表面(11)，該第二接觸表面(11)有注入槽(17)，該注入槽與第一接觸表面(14)一起形成至少部分環(huán)繞所述澆道的流體注入槽道，所述澆鑄管(4)布置成能夠沿預(yù)定軌道移動，第一接觸表面(14)能夠沿該預(yù)定軌道滑動，并保持與第二接觸表面(11)的抵靠接觸，而由所述澆鑄管形成的澆道部分(12)與注入槽的預(yù)定部分(23)交叉。該澆鑄管的特征在于第一接觸表面(14)包括一個附加的槽(26、27)，該附加槽布置成它位于注入槽的預(yù)定部分(23)附近，并至少在該預(yù)定部分的各側(cè)與該槽連通。該耐火材料澆鑄管即使在固定部件的注入槽堵塞時也能夠很好地保持流體注入。
文檔編號B22D41/56GK1406163SQ01805801
公開日2003年3月26日 申請日期2001年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月7日
發(fā)明者讓－呂克·勒納爾, 路易吉·博格薩諾 申請人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司