專利名稱:絲狀料噴管的制作方法
本發(fā)明涉及到一種用來向諸如鋼水中噴入絲狀添加劑的噴管。
在煉鋼工藝中，鋼水經(jīng)適當(dāng)?shù)臒掍摖t生產(chǎn)出來后通常經(jīng)出鋼口流入鋼包，然后再對(duì)鋼包中的鋼水施以一種或多種添加劑進(jìn)行精煉和合金化。用來對(duì)鋼進(jìn)行脫氧、脫硫和形成其它期望凝固特性的精煉劑一般是鈣。由于鈣比鋼輕且活性強(qiáng)，所以鈣最好為外層有鐵包覆的絲狀，通過一耐火材料噴管噴入熔體表面之下。一種非常符合于這類加鈣法的工藝公開在美國專利4，481，032中。
一種以這種工藝將鈣絲噴入鋼水的裝置公開在美國專利4，512，800中。采用這種裝置，鈣絲所通過的噴管具有一個(gè)新型結(jié)構(gòu)和圓形橫截面的噴嘴口。將諸如氬氣之類的一種惰性氣體從絲與孔壁之間的環(huán)狀間隙中通過噴嘴口輸入熔池，噴管中的氣體壓力需可防止鋼水進(jìn)入和堵塞該噴嘴口。
雖然使用美國專利4，512，800中的裝置能有效地將鈣絲噴入鋼水，但人們還非常希望有一種更為有效的裝置來向鋼水中注入保護(hù)氣體。本發(fā)明的首要目的就是提供這樣一種裝置。
現(xiàn)在人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在將鈣絲噴入鋼水時(shí)使用具有非圓形橫截面末端出口的噴嘴能使鈣和保護(hù)氣體都得到更有效的利用。
因此本發(fā)明提供一用來將絲狀添加劑直接噴入熔融體內(nèi)部的噴管，它包括一個(gè)具有軸向孔的噴嘴，軸向孔有一末端出口，絲狀料通過該出口引出噴嘴，末端出口的橫截面呈星形。
該星形最好有6～12個(gè)等分點(diǎn)，尤其以8個(gè)點(diǎn)為佳，星形內(nèi)直徑(recess diameter)尺寸大約是絲直徑的101～110%，而外直徑(Point diameter)大約是內(nèi)直徑的125～150%。噴管的噴嘴最好是可以更換的。
本發(fā)明還提供一向金屬熔池中噴入絲狀添加劑的方法，該方法包括將噴嘴迅速插入熔池，并通過噴嘴向下噴入添加劑，同時(shí)也保證通過噴嘴能提供充足的惰性氣體流，以保持噴嘴基本上不與金屬相接觸。金屬最好含鐵而添加劑最好含鈣。
從結(jié)合附圖對(duì)較佳實(shí)施例的下述詳細(xì)說明中，可更清楚地看出本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是采用本發(fā)明噴管的噴絲裝置零件布置的側(cè)視圖。
圖2是圖1的噴管含局部剖視的側(cè)視圖。
圖3是圖1的噴嘴插入部分的端視圖。
圖4是沿圖3中4-4剖面線所截的剖面圖。
圖5是圖3的放大圖，表明了星形內(nèi)直徑和外直徑的關(guān)系。
一種采用本發(fā)明噴管裝置的設(shè)備布置示于圖1。
裝置包括噴管10，它用來在噴管10的可換噴嘴18完全浸入金屬熔池14的表面之下時(shí)，向盛在鋼包16中的金屬熔池14噴入絲12。絲12由供絲機(jī)構(gòu)22從卷筒20供給，通過氣密導(dǎo)管24和噴管10噴入熔池14。惰性氣體被輸送到導(dǎo)管24，在緊靠氣體入口上部方向處裝有密封機(jī)構(gòu)26，以防止包圍絲12的氣體沿供給通道向反方向流動(dòng)損失。整個(gè)裝置都布置在一個(gè)樞軸固定的臺(tái)架28上，臺(tái)架以鉸鏈30為樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。一液壓或氣動(dòng)的提升裝置32可提升和降下臺(tái)架28，從而使噴管10相對(duì)于熔池上升和下降。這種裝置在美國專利4，512，800中有詳細(xì)描述，此處完全引用該專利作為參考。
如圖2所示，帶有噴嘴18的噴管10由芯管34及其嵌于耐火套管36內(nèi)的延長段35組成。芯管34的內(nèi)徑大約為1英寸，可由鐵或鋼制成;套管36的外徑大約為8英寸，由鋁土或其它適宜的耐火材料制成。噴管10一般約8英尺長，噴嘴18約9英寸長。通過在芯管34及其延長段35之間螺紋聯(lián)接或其它適當(dāng)手段，使噴嘴18以可更換的方式與噴管10的不更換部分相聯(lián)接。噴嘴18中的芯管延長段35以螺紋或其它機(jī)械方式與插入件38相聯(lián)接，插入件38大約6英寸長，且最好由諸如石墨的非浸潤材料制成。噴嘴18與噴管10不更換部分的聯(lián)接和插入件38與芯管延長段35在噴嘴18內(nèi)的聯(lián)接皆具有氣密性。
插入件38的詳細(xì)情況示于圖3～5中。插入件38有一帶末端出口42的軸向孔40，末端出口的橫截面形狀為規(guī)則的八角星44。雖然所示星44是8個(gè)等分點(diǎn)，但5或5個(gè)以上等分點(diǎn)也是適宜的，最好是6～12個(gè)。
如圖5所示，星44的尺寸將取決于所喂絲12的尺寸，星44的內(nèi)直徑DR只稍大于絲12的直徑，最好是絲的101～110%。這就在末端出口42處形成了期望的惰性氣體流動(dòng)型式，且絲12通過末端出口42為對(duì)稱移動(dòng)。由于大部分喂入熔池14的絲直徑約為3～12毫米，所以內(nèi)直徑DR一般為3～13毫米。為進(jìn)一步確保在末端開口42處有期望的惰性氣體流動(dòng)型式，星44的外徑Dp應(yīng)該是內(nèi)徑DR的110～200%，最好是125～150%。
本發(fā)明的噴管，以其末端出口獨(dú)特的橫截面，較美國專利4，512，800中圓形橫截面的噴嘴口有了顯著的改進(jìn)。星形設(shè)計(jì)形成多股獨(dú)立氣流對(duì)稱地包圍著噴出噴嘴的絲周圍，并有助于使所噴的絲處于出口的中心。它顯著減少了空閑無用的橫截面積，從而減少了對(duì)驅(qū)氣氣體的需求量。另外，如下述實(shí)施例所示，冶煉效果(包括絲的消耗量)也得到改善。
實(shí)施例鋼水經(jīng)出鋼從氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)入鋼包，鋼包中的鋼水在2950°F(1620℃)下用鈣進(jìn)行處理，以改善其非金屬夾雜。鈣為直徑0.307英寸(7.8毫米)的絲，其外層包覆著鋼，用美國專利4，481，032中的技術(shù)噴入鋼水。
首先，采用直徑為0.410英寸(10.4毫米)圓形出口的噴嘴。用4～5分鐘的時(shí)間，向鋼水中噴入大約80磅(0.45磅/噸鋼水)的鈣，以達(dá)到鋼水預(yù)期的50PPm的最終含鈣量。為防止出口被鋼水堵塞，需要采用25標(biāo)準(zhǔn)〔英尺〕3/分的保護(hù)性氬氣流，氬氣的總消耗量為125標(biāo)準(zhǔn)〔英尺〕3。鈣的回收率為22.5%。
而后再次對(duì)同樣的鋼水采用出口為規(guī)則八角星形的類似噴嘴進(jìn)行加鈣，該星內(nèi)直徑(DR)為0.310英寸(7.9毫米)、外直徑(Dp)為0.410英寸(10.4毫米)。此次添加僅用54磅鈣(0.30磅/噸鋼水)就達(dá)到如初次處理一樣的最終含鈣量，而且為保持噴嘴口不接觸鋼水只需要采用9.5標(biāo)準(zhǔn)〔英尺〕3/分的保護(hù)性氬氣流。氬氣的總消耗量為43標(biāo)準(zhǔn)〔英尺〕3，鈣的回收率為30.5%。
權(quán)利要求
1.一種用來將絲狀添加劑直接噴入熔融材料內(nèi)部的噴管，其特征在于包括一具有軸向孔的噴嘴，軸向孔帶有末端出口，絲料從末端口通過而噴出噴嘴，末端出口的橫截面呈星形，以產(chǎn)生多股獨(dú)立氣流對(duì)稱地包圍在噴出噴嘴的絲周圍。
2.權(quán)利要求
1中所述的噴嘴，其中所說的星有6至12個(gè)等分點(diǎn)。
3.權(quán)利要求
2中所述的噴嘴，其中所說的星有8個(gè)等分點(diǎn)。
4.權(quán)利要求
2中所述的噴嘴，其中所說的星的內(nèi)直徑約為絲直徑的101至110%，外直徑約為內(nèi)直徑的125至150%。
5.權(quán)利要求
1中所述的噴嘴，其中噴管的噴嘴是可更換的。
6.一種將絲狀添加劑噴入金屬熔池的方法，其特征在于包括將權(quán)利要求
1所述的噴嘴插入熔池，并通過噴嘴向下噴絲，與此同時(shí)通過噴嘴提供充足的惰性氣體流以保持噴嘴基本上不與金屬相接觸。
7.權(quán)利要求
6中所述的方法，其中金屬包含鐵且添加劑包括鈣。
專利摘要
一種用來將絲狀添加劑直接加入熔融材料內(nèi)部的噴管，包括一個(gè)具有軸向孔的噴嘴，軸向孔有一末端出口，絲狀料從出口通過而引出噴嘴，末端出口的橫截面呈星形。
文檔編號(hào)B22D27/20GK87108060SQ87108060
公開日1988年6月8日 申請(qǐng)日期1987年11月27日
發(fā)明者埃米爾·約瑟夫·沃思 申請(qǐng)人:美國輝瑞有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan