專利名稱：浮力引流和直換水口的長壽中間罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金連續(xù)鑄鋼耐火材料裝置。
背景技術(shù)：
目前廣泛采用的多種爐襯和鋼水罐襯耐火材料性能十分明確和穩(wěn)定，它們大部分品種可移植到中間罐做內(nèi)襯材料使用，部分品種完全可滿足中間罐冶金的特殊要求，并具有高耐用性和潔凈鋼水的功能。因?yàn)橹虚g罐的鋼水溫度一般比鋼水罐低50-80℃比爐內(nèi)溫度低＞100℃，所以移植后的使用壽命要長許多，與絕熱板、干式料、涂抹料這三種主要采用的內(nèi)襯材料壽命十幾到幾十小時(shí)相比能有大大幅度的提高，可數(shù)百小時(shí)。
中間罐襯使用壽命提高后的問題是如何提高水口使用壽命的問題。目前尚未發(fā)現(xiàn)有比ZrO2更理想的水口材料，采取更換的方式是唯一的方法。定徑水口可以認(rèn)為是一段穿越中間罐襯的鋼水導(dǎo)流管，垂直推入一段就可以頂替掉一段(或損壞的)。滿足這種垂直更換定徑水口的條件是管外圓滑動(dòng)面必須有密封裝置，這個(gè)密封是首要問題，垂直更換水口的推動(dòng)裝置和換水口機(jī)構(gòu)是第二個(gè)問題，因?yàn)榇怪备鼡Q水口必須要有密封結(jié)構(gòu)，所以利用砂漏引流的水口碗結(jié)構(gòu)不能存在，砂漏引流方法不能再使用，要有一種新的方法代替是第三個(gè)問題，中間罐和高耐用內(nèi)襯的形狀與結(jié)構(gòu)及保溫的特殊性是第四個(gè)問題，只有同時(shí)解決了上述的四個(gè)問題壽命可達(dá)數(shù)百小時(shí)的長壽中間罐才能實(shí)現(xiàn)。
中國金屬學(xué)會(huì)連鑄分會(huì)2002青島連鑄耐火材料技術(shù)研討會(huì)論文匯編中吳兆學(xué)等編著的《中間罐綜合耐材長壽技術(shù)的研究與實(shí)踐》涉及一種快換水口和中間罐內(nèi)襯材料，與本發(fā)明是比較接近的對(duì)比材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供以直換水口及其密封為核心組合有浮力引流方法、懸掛推動(dòng)裝置、懸掛換下水口機(jī)構(gòu)和爐襯或鋼水罐襯材移植中間罐的使用方法與整體內(nèi)襯搗固成型方法等發(fā)明于一體用在同一個(gè)中間罐使其壽命達(dá)到數(shù)百小時(shí)或更長，實(shí)現(xiàn)據(jù)有高耐用性并能潔凈鋼水長壽經(jīng)濟(jì)型中間罐。
本發(fā)明的目的是通過上述發(fā)明組合集成的一種中間罐實(shí)現(xiàn)的。
一種浮力引流和直換水口的長壽中間罐，它包括下列部分和步驟(1)直換水口及其密封水口在密封環(huán)和錐套組成的滑動(dòng)通道中可垂直滑移頂替更換，其外圓中間位置有一密封室與多個(gè)增壓管連通，內(nèi)有粉體密封劑由管內(nèi)的柱塞增壓使密封室內(nèi)的密封劑形成靜壓力密封；
(2)浮力引流方法浮漂與連接水口的吸管圓錐面密封配合，開啟的靜摩擦力小于浮漂的最大浮力，兩者力比連系組成漂浮引流自動(dòng)閥，當(dāng)中間罐開始接受鋼水而浮漂產(chǎn)生的浮力還不夠大的時(shí)候，吸管與浮漂的圓錐配合面是密封的，鋼水不能進(jìn)入吸管到達(dá)水口，當(dāng)浮力足夠大時(shí)浮起，鋼水的液面也已越過吸管口的高度許多有足夠的靜壓力快速把吸管和水口充滿完成開澆的目的；(3)懸掛推動(dòng)裝置推動(dòng)裝置的活塞桿與支臂連為一體可懸掛在球軸上，缸體上連有搬把插頭并與下水口勺連為一體，垂直更換定徑水口的步驟，首先是利用盲孔下水口關(guān)閉鑄流，水口孔中的鋼水冷凝后摘掉下水口和水口勺，掛上推動(dòng)裝置把準(zhǔn)備推動(dòng)更換的水口放在下水口與上水口對(duì)正，啟動(dòng)推動(dòng)缸推到下水口的平面與錐套的平面壓緊時(shí)為止，然后掛下水口勺和下水口把推動(dòng)缸上的下水口更換掉，摘下推動(dòng)缸回復(fù)正常澆鋼；(4)懸掛換下水口機(jī)構(gòu)水口勺分A勺和B勺分上下掛在球軸上，勺內(nèi)下水口由勺把砣的重力壓緊在錐套平面以球軸為心轉(zhuǎn)動(dòng)互換，下水口乳球形外套和水口勺把下方有一個(gè)孔洞可插入測溫頭測水口孔道D內(nèi)的鋼水流溫度，其導(dǎo)線藏在勺把下面或空芯把中；(5)爐襯或鋼水罐襯材移植中間罐的使用方法采用弧形內(nèi)襯面和加壓圈提高內(nèi)襯強(qiáng)度和降低散熱面積，修補(bǔ)的方法與補(bǔ)爐相似可采用自流補(bǔ)爐的方法或噴補(bǔ)的方法，材料可選擇鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)、鎂鋁尖晶石質(zhì)或鎂碳、鎂鋁碳、鎂鈣碳等，無論選擇哪一種材料做為罐襯材料其沖擊區(qū)都是薄弱環(huán)節(jié)，因此采取中間罐底部沖擊區(qū)處下沉的中間罐型形成足夠的液墊減弱鑄流對(duì)沖擊區(qū)的沖刷力，爐襯或鋼水罐襯材料比絕熱板、干式料、涂抹料的導(dǎo)熱性和熱容都大得多，所以采用多層結(jié)構(gòu)加反射層的構(gòu)造，按內(nèi)襯層、充填層、永久保溫安全層、反射層、硬質(zhì)硅酸鋁纖維氈層、罐殼的順序排列；(6)整體內(nèi)襯搗固成型方法永久層的內(nèi)表面均布數(shù)塊稍鐵，搗打底襯后放入有加熱裝置的內(nèi)胎，搗打加熱內(nèi)襯壁定形后分別撥出稍鐵，每撥出一塊稍鐵就用填料把其空間填充滿后取出內(nèi)胎。
轉(zhuǎn)爐爐襯Mgo-C質(zhì)耐火材料配合補(bǔ)爐最高使用時(shí)間＞2年，小型爐襯一次性使用壽命也＞500-800小時(shí)，中間罐移植使用應(yīng)有更長的壽命。直換水口配合下水口的更換從道理上講使用時(shí)間就是無限的，兩者的結(jié)合使用壽命數(shù)百小時(shí)是可以達(dá)到的。
上述方案雖然可使中間罐的連用時(shí)間數(shù)百小時(shí)，但其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和材料的昂貴程度是大部分廠家不能采用的。若簡化掉密封和水口垂直更換功能，保留其錐套可外裝的特點(diǎn)，只換水口和錐套而不拆罐襯，那么罐襯可實(shí)現(xiàn)多次性重復(fù)使用，具有定徑水口和快換水口的雙重優(yōu)點(diǎn)，與一次性罐襯相比有顯著經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，與直換水口中間罐相比又十分簡單和可操作性。


圖1和圖2是同一幅圖的上(圖1)下(圖2)兩部分。
圖3是簡化掉密封和水口垂直更換功能的簡化圖。
圖4定徑水口浮漂引流的剖面圖。
圖5快換水口浮漂引流的剖面圖。
圖6有塞棒水口浮漂引流的剖面圖。
圖7下沉沖擊區(qū)和透氣磚及水流模型示意圖。
圖8一種直換透氣磚及其密封結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖9預(yù)冷浸入水口剖面圖。
附圖中標(biāo)記說明1、浮漂 2、吸管 3、水口 4、錐套 5、球軸 6、柱塞 7、氣體彈簧8、橫梁 9、頂絲 10、卡板 11、下水口 12、測溫頭 13、重砣14、支架 15、液壓缸 16、插頭 17、水口勺 H密封環(huán) F、粉體密封劑M內(nèi)襯 D水口孔 Q透氣磚 S稍鐵 N內(nèi)胎 T罐殼AB冷確劑進(jìn)出口具體實(shí)施方式
圖1和圖2是浮力引流方法和直換水口及其密封與懸掛推動(dòng)裝置及懸掛換下水口機(jī)構(gòu)一個(gè)比較完整的實(shí)施例，下面對(duì)照附圖做較詳細(xì)的說明。ZrO2質(zhì)或硼化物密封環(huán)H與錐套[4]羅紋連接，水口[3]在它們兩件組成的孔道中可滑動(dòng)縱向穿過更換(頂替方式更換)。ZrO2或氮化鋯及硼化鋯成份的粉體密封劑F依靠柱塞[6]的壓力充填縫隙潤滑和密封水口與孔道的間隙，柱塞的力來自穿梁[8]上旋緊的頂絲[9]推頂氣體彈簧[7]再把彈力傳遞給柱塞。內(nèi)襯M和包殼T之間是保溫層和永久安全層，球軸[5]和殼體固定連接，密封環(huán)與內(nèi)襯的縫隙使用中性材料如Al2O3充填。
上述密封方法實(shí)際是一種粉體靜壓力密封這種密封在冶金領(lǐng)域的許多地方可以得到應(yīng)用如用于透氣磚的更換密封，圖8就是一種直換透氣磚及其密封的實(shí)施方式透氣磚在密封環(huán)和錐套組成的滑動(dòng)通道中可垂直滑移頂替更換，其外圓中間位置有至少兩個(gè)密封室與多個(gè)增加管連通，內(nèi)有粉體密封劑由管內(nèi)的柱塞增壓使密封室內(nèi)的密封劑形成靜壓力密封。
水口的孔道D一般是圓形單孔，為了提高使用壽命可制成雙孔異形孔有益于阻止鋼水旋流的形成減弱對(duì)水口內(nèi)壁的沖刷并可利用單雙孔開澆進(jìn)行全流和半流控流。根據(jù)測溫頭測得的溫度可判斷孔道的溫。
下水口勺的懸掛結(jié)構(gòu)與浸入式水口的懸掛裝置十分相象，所以下水口加長至結(jié)晶器液面以下即成為浸入式下水口，下口若向扁平形狀改進(jìn)即為薄板坯連鑄用浸入式水口(SEN)，浸入式水口和SEN再進(jìn)一步的變更為水冷或氣冷管壁就據(jù)有了鋼水的預(yù)冷功能，使連鑄工藝向零過熱度澆鋼邁進(jìn)了一步。圖9是一種預(yù)冷SEN的實(shí)施方式半球形部位的中心是定徑水口[3]其下部為雙層結(jié)構(gòu)并有冷確劑進(jìn)出口AB，下口浸入部分是特種陶瓷材料。
浮力流閥的工作原理是吸管[2]與浮漂[1]的圓錐配合角度是決定靜摩擦力大小的主要因素，錐度越小摩擦力就越大，減小配合錐度就需要加大浮漂的浮力，就需要加大浮漂的尺寸或加高開澆時(shí)的液面深度。根據(jù)這個(gè)原理可設(shè)計(jì)制做各種中間罐水口的浮力引流閥。圖4、圖5、圖6是定徑水口和快換水口與有塞棒水口采用浮飄引流閥引流的實(shí)施例。與圖1和圖3中的結(jié)構(gòu)基本相同，使用方法也相同。只是圖6中的吸管和浮飄是在安裝完塞棒后才能安裝引流浮飄所以要做成三瓣便于運(yùn)輸和安裝。
中間包襯因?yàn)槭情L壽命的，在使用中要常有倒鋼水和倒渣的工作過程，為了在這一過程中包襯不脫落損壞采用弧形和加壓圈提高其自身強(qiáng)度和降低散熱面積，其修補(bǔ)的方法與補(bǔ)爐相似可采用自流補(bǔ)爐的方法或噴補(bǔ)的方法。
圖2是懸掛推動(dòng)直換水口裝置的實(shí)施方式，它的懸掛點(diǎn)和支臂的兩固定點(diǎn)與罐殼的連接組合是一個(gè)三點(diǎn)的固定結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，該裝置的摘掛都是以一個(gè)懸掛點(diǎn)來定位的，所以可以滿足上下水口的精確對(duì)中的技術(shù)要求。
圖3、是圖1、圖2簡化方案的具體實(shí)施例，下面對(duì)照附圖做較詳細(xì)的說明。水口[3]是內(nèi)裝水口，由兩塊或多塊組成安裝在錐套內(nèi)，水口孔道一般是圓形單孔，若制成雙孔可進(jìn)行單孔開澆和雙孔開澆的模式控制流量，而且雙孔水口的旋流半徑小有益于水口的壽命延長。其它與圖1完全相同。因內(nèi)裝水口沒有脫落的危險(xiǎn)可不用下水口完全按定徑水口的使用方式使用，或開澆的前期做為定徑水口使用，后期水口有擴(kuò)徑后掛上水口勺和下水口做為快換水口使用。
圖8是下沉沖擊區(qū)和底吹氣的實(shí)施例。鋼水罐鑄流的沖擊動(dòng)能大部分在斗形下沉區(qū)消耗掉，并反向流向液面擴(kuò)散，擋墻外側(cè)的透氣磚吹出的氣泡可足使夾渣浮向液面吸浮在保護(hù)渣中。在沖擊區(qū)外側(cè)設(shè)底吹氣裝置還有利于中間罐內(nèi)的水流模型合理化，底部低溫鋼可與液面高溫鋼水混合后流向水口起到調(diào)溫的作用。
中間罐襯的厚度沒爐或鋼水罐的大，砌筑有一定難度，除采用磚砌的方法外更經(jīng)濟(jì)的辦法是用制磚的原料在現(xiàn)場用搗固機(jī)整體搗打成型罐襯。搗固機(jī)成型的密度沒有機(jī)制磚的高，但其沒有接縫與有縫磚砌體總體相比各有所長。稍鐵的空間充填料是非常好的保溫層，可與絕熱板的保溫效果相當(dāng)。在永久層的內(nèi)表面均布數(shù)塊稍鐵后打結(jié)內(nèi)襯的方法也十分適合成型干式料或涂抹料內(nèi)襯后填充保溫層。
長壽命中間罐的使用方法與一般的絕熱板罐相似，不同的是如鋼水罐的引流砂是以SiO2為主的酸性材料時(shí)其液面的保護(hù)渣可能導(dǎo)致成為酸性，由其是經(jīng)過多次開澆后大量的引流砂落入渣中后，所以需要在澆鑄過程中不斷的向渣中加入調(diào)質(zhì)劑，使渣保持一定的酸堿度保護(hù)內(nèi)襯的渣線部不被渣浸消耗。
權(quán)利要求
1.一種浮力引流和直換水口的長壽中間罐，它包括下列部分和步驟(1)直換水口及其密封水口在密封環(huán)和錐套組成的滑動(dòng)通道中可垂直滑移頂替更換，其外圓中間位置有一密封 室與多個(gè)增壓管連通，內(nèi)有粉體密封劑由管內(nèi)的柱塞增壓使密封室內(nèi)的密封劑形成靜壓力密封；(2)浮力引流方法浮漂與連接水口的吸管圓錐面密封配合，開啟的靜摩擦力小于浮漂的最大浮力，兩者力比連系組成漂浮引流自動(dòng)閥，當(dāng)中間罐開始接受鋼水而浮漂生產(chǎn)的浮力還不夠大的時(shí)候，吸管與浮漂的圓錐配合面是密封的，鋼水不能進(jìn)入吸管到達(dá)水口，當(dāng)浮力足夠大時(shí)浮起，鋼水的液面也已越過吸管口的高度許多有足夠的靜壓力快速把吸管和水口充滿完成開澆的目的；(3)懸掛推動(dòng)裝置推動(dòng)裝置的活塞桿與支臂連為一體，可懸掛在球軸上，缸體上連有搬把插頭并與下水口勺連為一體，垂直更換水口的步驟，首先是利用盲孔下水口關(guān)閉鑄流，水口孔中的鋼水冷凝后摘掉下水口和水口勺，掛上推動(dòng)裝置把準(zhǔn)備推動(dòng)更換的水口放在下水口與上水口對(duì)正，啟動(dòng)推動(dòng)缸推到下水口的平面與錐套的平面壓緊時(shí)為止，然后掛下水口勺和下水口把推動(dòng)缸上的下水口更換掉，摘下推動(dòng)缸回復(fù)正常澆鋼；(4)懸掛換下水口機(jī)構(gòu)水口勺分A勺和B勺分上下掛在球軸上，勺內(nèi)下水口由勺把砣的重力壓緊在錐套平面以球軸為心轉(zhuǎn)動(dòng)互換，下水口乳球形外套和水口勺把下方有一個(gè)孔洞可插入測溫頭測水口孔道D內(nèi)的鋼水流溫度，其導(dǎo)線藏在勺把下面或空芯把中；(5)爐襯或鋼水罐襯材移植中間罐的使用方法采用弧形內(nèi)襯面和加壓圈提高內(nèi)襯強(qiáng)度和降低散熱面積，修補(bǔ)的方法與補(bǔ)爐相似可采用自流補(bǔ)爐的方法或噴補(bǔ)的方法，材料可選擇鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)、鎂鋁尖晶石質(zhì)或鎂碳、鎂鋁碳、鎂鈣碳等，無論選擇哪一種材料做為罐襯材料其沖擊區(qū)都是薄弱環(huán)節(jié)，因此采取中間罐底部沖擊區(qū)處下沉的中間罐型，保證有足夠的液墊減弱鑄流對(duì)沖擊區(qū)的沖刷力，爐襯或鋼水罐襯材料比絕熱板、干式料、涂抹料的導(dǎo)熱和熱容量都大得多，所以采用多層結(jié)構(gòu)加反射層的構(gòu)造，按內(nèi)襯層、充填層、永久保溫安全層、反射層、硬質(zhì)硅酸鋁纖維氈層、罐殼的順序排列；(6)整體內(nèi)襯搗固成型方法永久層的內(nèi)表面均布數(shù)塊稍鐵，搗打底襯后放入有加熱裝置的內(nèi)胎，搗打加熱內(nèi)襯壁定形后分別撥出稍鐵，每撥出一塊稍鐵就用填料把其空間填充滿后取出內(nèi)胎。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直換水口及其密封可簡化為保留外換功能的外換水口，其特征是水口[3]是內(nèi)裝水口，由兩塊或多塊組成安裝在錐套內(nèi)，水口孔道一般是圓形單孔，若制成雙孔可進(jìn)行單孔開澆和雙孔開澆的模式控制流量，因內(nèi)裝水口沒有脫落的危險(xiǎn)可不用下水口完全按定徑水口的使用方式使用，或開澆的前期做為定徑水口使用，后期水口有擴(kuò)徑后掛上水口勺和下水口做為快換水口使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直換水口及其密封還適合做為直換透氣磚及其密封使用，其特征是透氣磚在密封環(huán)和錐套組成的滑動(dòng)通道中可垂直滑移頂替更換，其外圓中間位置有至少兩個(gè)密封室與多個(gè)增加管連通，內(nèi)有粉體密封劑由管內(nèi)的柱塞增壓使密封室內(nèi)的密封劑形成靜壓力密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下水口可改進(jìn)為浸入式水口和澆鑄薄板坯的SEN水口與預(yù)冷水口，其特征是下水口加長至結(jié)晶器液面以下即成為浸入水口；預(yù)冷水口半球形部位的中心是定徑水口[3]其下部為雙層結(jié)構(gòu)并有冷確劑進(jìn)出口AB，下口浸入部分是特種陶瓷材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊區(qū)特征在于鋼水罐鑄流的沖擊動(dòng)能大部分在斗形下沉區(qū)消耗掉，并反向流向液面擴(kuò)散，擋墻外側(cè)的透氣磚吹出的氣泡可足使夾渣浮向液面吸浮在保護(hù)渣中。在沖擊區(qū)外側(cè)設(shè)底吹氣裝置還有利于中間罐內(nèi)的水流模型合理化，底部低溫鋼可與液面高溫鋼水混合后流向水口起到調(diào)溫的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體內(nèi)襯搗固成型方法中稍鐵的空間充填料是非常好的保溫層，其特征是在永久層的內(nèi)表面均布數(shù)塊稍鐵后打結(jié)內(nèi)襯的方法也十分適合振動(dòng)成型干式料或涂抹料內(nèi)襯后填充保溫層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力引流方法其特征還在于適合各種中間罐水口的浮力引流，有塞棒水口的浮力引流閥。
全文摘要
發(fā)明公開的是屬于冶金連續(xù)鑄鋼耐火材料裝置，一種浮力引流和直換水口的中間罐。其特點(diǎn)是移植爐襯或鋼水罐襯材料做內(nèi)襯的中間罐組合了浮漂引流方法、直換水口及其密封、懸掛推動(dòng)裝置、懸掛換水口機(jī)構(gòu)，爐襯鋼水罐襯材料移植中間罐的使用等方法及整體內(nèi)襯搗固成型方法于一體，共同使用在同一個(gè)中間罐上，使其壽命達(dá)到數(shù)百小時(shí)或更長。
文檔編號(hào)B22D41/56GK1440847SQ0310655
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者邊仁杰 申請(qǐng)人:邊仁杰