專利名稱：具有增強(qiáng)的沖擊表面的沖擊箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于熔融金屬連鑄的中間包容器；特別是涉及中間包的沖擊箱， 該沖擊箱被設(shè)計(jì)成防止中間包內(nèi)的熔融金屬飛濺或者紊流；更特別的涉及具有加長(zhǎng)的使用壽命的中間包沖擊箱。
背景技術(shù)：
中間包容器(10)用來(lái)盛放由大包(11)通過(guò)長(zhǎng)水口(12)加入的一定量或者一熔池的熔融金屬，例如鐵水或者鋼水(參見(jiàn)圖1)。中間包(10)放置在大包(11)和鑄造裝置或者結(jié)晶器(13)之間，所述鑄造裝置或者結(jié)晶器(13)接受熔融金屬并且使之形成各種形狀的產(chǎn)品。大包(11)放置在中間包(10)上方幾米處；長(zhǎng)管形的長(zhǎng)水口(12)從大包(11) 引入到中間包(10)。長(zhǎng)水口(12)將熔融金屬以具有高動(dòng)能的、急速的密實(shí)的熔融金屬流加入到中間包(10)中。設(shè)置在中間包中的澆注墊已經(jīng)被廣泛地用來(lái)防止中間包的工作襯層和安全襯層被進(jìn)入的熔融金屬流的沖擊力損壞。近來(lái)，為了控制流動(dòng)的紊流，已經(jīng)開發(fā)出了沖擊箱，該沖擊箱實(shí)際上改變進(jìn)入的熔融金屬的流動(dòng)以減少由進(jìn)入的熔融金屬流在熔池中產(chǎn)生的紊流。這樣的沖擊箱曾經(jīng)被公開過(guò)，例如，在EP-B1-0729393、EP-B1-0790873、EP-B1-0847313、 EP-B1-0894035、EP-B1-1198315、EP-B1-1490192。要指出的是，技術(shù)文獻(xiàn)和商業(yè)文獻(xiàn)經(jīng)常用“沖擊墊”來(lái)表示這種沖擊箱。術(shù)語(yǔ)“沖擊墊”的嚴(yán)格解釋是表示薄板形結(jié)構(gòu)，這與上述引用的文獻(xiàn)中公開的幾何形狀相差很遠(yuǎn)，在上述引用的文獻(xiàn)中公開的幾何形狀更接近箱而非板。為此，在關(guān)于本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)“沖擊箱”將被用來(lái)表示上面所公開的裝置。由于在文獻(xiàn)中術(shù)語(yǔ)“沖擊墊”廣泛應(yīng)用來(lái)指箱結(jié)構(gòu)，為了避免誤解，在本文中將避免使用術(shù)語(yǔ)“沖擊墊”，而代之以術(shù)語(yǔ)“沖擊板”用來(lái)表示設(shè)計(jì)成承受進(jìn)入的熔融金屬流的實(shí)體的板形結(jié)構(gòu)。 術(shù)語(yǔ)“沖擊墊”最初只是表示由比包底的其余磚更厚或更耐用的磚制造的包底區(qū)域。該區(qū)域可以通過(guò)由隆起的磚所制成的壁來(lái)限定。沖擊墊實(shí)際上是冶金容器的一體部分并且通常與容器襯層同時(shí)制造。另一方面，“沖擊箱”表示包括基底和壁的單獨(dú)物件，其安裝在冶金容器中并且被設(shè)計(jì)用來(lái)承受進(jìn)入的熔融金屬流。沖擊箱通常被安裝或放置在容器的底面上。如以上所列出的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中示出的，沖擊箱的形狀可以被設(shè)計(jì)成能使鑄造澆次開始時(shí)的飛濺和在鑄造澆次過(guò)程中的紊流最小。進(jìn)入的熔融金屬流-例如通過(guò)長(zhǎng)水口 (12)從大包11進(jìn)入到中間包(10)中的鋼水流-以非常大的能量撞擊沖擊箱的底部。如果鑄造澆次比較長(zhǎng)，并且需要從大包中多次這樣的加入，則沖擊箱的箱底會(huì)被侵蝕和損壞到以至于出現(xiàn)裂縫，鋼水從這樣的裂縫中流出形成短路，以致最終中間包中進(jìn)入的熔融金屬流的紊流不再受控制。此外，中間包的底部本身不再受沖擊箱的保護(hù)并且會(huì)被進(jìn)入的熔融金屬流損壞。本發(fā)明的主要目的就是解決這樣的問(wèn)題和用于在冶金容器中承受進(jìn)入的熔融金屬流的沖擊箱中的其他問(wèn)題，所述沖擊箱具有基底，其上面為沖擊表面，所述基底的四周向上延伸形成側(cè)壁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)所附的獨(dú)立權(quán)利要求來(lái)限定。從屬權(quán)利要求限定最佳實(shí)施例。特別是， 本發(fā)明涉及用于在冶金容器(例如中間包)中承受和改變進(jìn)入的熔融金屬流的沖擊箱，該沖擊箱包括基底，側(cè)壁和開口。側(cè)壁從基底周邊至少一部分向上凸出，并與基底一起形成所述沖擊箱的內(nèi)部空間；開口由所述側(cè)壁的末端形成。所述進(jìn)入的熔融金屬流由此進(jìn)入所述內(nèi)部空間。所述基底具有朝向沖擊箱開口的沖擊面，用于承受進(jìn)入的熔融金屬流，所述沖擊面由比沖擊箱其余部分對(duì)進(jìn)入的熔融金屬流的侵蝕和/或腐蝕具有更高抵抗能力的材料制造。根據(jù)本發(fā)明的一有益的實(shí)施例，沖擊面由最好是被嵌入基底的凹陷中的沖擊板構(gòu)成的。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的沖擊箱被用于非常有腐蝕性的鋼種時(shí)，一些鋼水可能流過(guò)沖擊板和基底之間的縫隙并滲入到該沖擊板下面。這樣的鋼滲入會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的問(wèn)題，例如，最終使該沖擊板脫離。這種滲入兩個(gè)耐火元件之間的鋼水薄片的問(wèn)題通常被稱為“飛翅”。為了避免出現(xiàn)飛翅，沖擊板截面的邊緣沿沖擊板的厚度方向進(jìn)行有益的變化，并且與所嵌入凹陷的側(cè)壁表面相配合。例如，基底的凹陷在其周邊至少一部分具有一個(gè)溝槽，并且沖擊板在其周邊的相應(yīng)部分具有相匹配的榫舌。這樣可以牢固地將沖擊板固定在沖擊箱的基底中。對(duì)于飛翅，金屬可到達(dá)沖擊板與基底榫接部分的表面，將沖擊板壓向所嵌入凹陷的底部，從而防止了任何飛翅到達(dá)所嵌入凹陷的底部。沖擊板可以由氧化鎂_碳或者氧化鋁_碳類耐火材料制成。這類耐火材料因其對(duì)鋼水的卓越耐侵蝕性而眾所周知。另一方面，沖擊箱的其余部分可以由傳統(tǒng)上用來(lái)制造沖擊箱的任何材料來(lái)制造，例如，澆注類耐火材料(例如，基于氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯等)。沖擊板的表面可以具有適合于所用沖擊箱和/或中間包類型的任何形狀。具體地，其形狀可以是圓形、橢圓形、多邊形等。它可以是整體的，或者由幾個(gè)元件組裝而構(gòu)成的。沖擊板通常將覆蓋超過(guò)25%，最好超過(guò)50%的沖擊箱底面。通常，沖擊板具有2到5厘米的厚度(t)， 但是更大的值也是可能的。通常，該厚度占基底厚度的20%到80%。沖擊面可具有幾種幾何形狀它可以是平的、凹面的、凸面的，它可以是結(jié)構(gòu)化的，或可以相對(duì)于中間包的包底傾斜，所有這些變例影響進(jìn)入的熔融金屬流被改變的方式，一個(gè)沖擊箱幾何形狀的選擇取決于鑄造生產(chǎn)線并且特別是中間包的幾何形狀。


在附圖中示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例圖1示意地示出了典型的連鑄生產(chǎn)線。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的沖擊箱的一實(shí)例的三維剖視圖。圖3a_3d示出了沖擊箱幾何形狀的各種實(shí)施例。圖4a_4c示出了沖 擊箱幾何形狀的其它實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖2中示出了沖擊箱(1)的實(shí)例，該沖擊箱用于象中間包(10)這樣的冶金容器中承受和改變自由下落進(jìn)入的的熔融金屬流。沖擊箱(1)包括基底(2)，基底(2)的底部下表面接觸并通常固定在中間包(10)的包底，基底(2)的上表面構(gòu)成沖擊箱的箱底。側(cè)壁(4)從基底(2)的周邊至少一部分(最好為全部)上凸出，并且與基底一起形成所述沖擊箱(1)的內(nèi)部空間。沖擊箱頂部(即，在所述側(cè)壁的末端與箱底相對(duì)的表面)形成開口 (5)，一方面，該開口用于允許所述進(jìn)入的熔融金屬流進(jìn)入所述內(nèi)部空間中，所述進(jìn)入的熔融金屬流撞擊位于箱底上的沖擊面(3a)并且從而被轉(zhuǎn)向到側(cè)壁(4)上，并且另一方面，該開口用于允許改變了的金屬流流出沖擊箱進(jìn)入中間包的熔池中，從而在熔池中產(chǎn)生的紊流與沒(méi)有沖擊箱時(shí)相比較少。對(duì)于上述 介紹中引用的現(xiàn)有技術(shù)中公開了沖擊箱幾何形狀的各種實(shí)施例，沖擊箱減小由進(jìn)入的熔融金屬流所產(chǎn)生的紊流水平的效果非常依賴于沖擊箱的幾何形狀。有一個(gè)遞推式的特征，看起來(lái)是開口(5)不應(yīng)該覆蓋由側(cè)壁(4)的頂端周邊所形成的整個(gè)表面，并且內(nèi)部凸緣最好應(yīng)該圍繞整個(gè)周邊延伸以形成如圖2中示出的懸突結(jié)構(gòu)。開口(5)的尺寸必須足夠大以允許熔融金屬進(jìn)入的熔融金屬流進(jìn)入并且允許其流出， 并且同時(shí)必須足夠地小以限定出最適合控制流動(dòng)的內(nèi)部空間幾何形狀，以便理想地產(chǎn)生稱為活塞流的輸出。沖擊箱通常包括單個(gè)開口(5)，但也可以包括一進(jìn)口和至少一出口，如例如W002/094480或者W02010/063431中公開的那樣。減少熔池中的紊流對(duì)于防止在熔池表面上漂浮的渣及其他雜質(zhì)混合并分散到熔池的純金屬熔體中是很重要的，特別是在向結(jié)晶器(13)中分配的區(qū)域中。一般而言，沖擊箱的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的并且在文獻(xiàn)中被大量地描述(例如，參見(jiàn)以上所引用的文獻(xiàn))。沖擊箱的沖擊面(3a)位于箱底上，在沖擊箱開口(5)和長(zhǎng)水口(12)的出口正下方。該沖擊面是進(jìn)入的熔融金屬流以相當(dāng)大的作用力與沖擊箱首先接觸的部位，并且沖擊面受到極大的侵蝕和腐蝕的威脅，這限制了沖擊箱的使用壽命。因?yàn)檫B鑄生產(chǎn)線的使用壽命取決于只能在停澆的情況下才能更換的最薄弱部件，因此延長(zhǎng)沖擊箱使用壽命的重要性是顯著的。本發(fā)明提出了一種方案，通過(guò)使用與沖擊箱其余部分不同的材料制造沖擊面來(lái)大大延長(zhǎng)沖擊箱的壽命，與沖擊箱其余部分的材料相比，所述制造沖擊面的材料對(duì)由進(jìn)入的熔融金屬流的侵蝕具有更高的抗侵蝕性。這種表面上簡(jiǎn)單的方案實(shí)際上非常有益，因?yàn)槠涮峁┝艘环N延長(zhǎng)沖擊箱壽命的有效方式，這種方式實(shí)施起來(lái)非常簡(jiǎn)單和便宜。當(dāng)沖擊箱的結(jié)構(gòu)(即，基底、側(cè)壁和頂部凸緣)通常由澆注耐火材料(例如，基于氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯等)制造時(shí)，沖擊面(3a)最好是由例如氧化鎂-碳或者氧化鋁-碳耐火成分制造的，這些材料的特征在于與前面的材料相比具有極佳的耐侵蝕性和/或耐腐蝕性。沖擊面可以是由幾個(gè)部件(例如磚)制成的，或者最好是由整體結(jié)構(gòu)形成的，例如沖擊板(3)。采用沖擊板(3)是有益的，因?yàn)檫@樣形成的沖擊面(3a)提供了更少的可能發(fā)生飛翅缺陷的空隙。當(dāng)使用整體式?jīng)_擊板(3)時(shí)，沖擊箱也更容易和更便宜地制造并實(shí)現(xiàn)各種幾何形狀。例如，沖擊板可以預(yù)先制造(例如，預(yù)壓)，并且在制造沖擊箱的其余部分期間被埋入沖擊箱的基底中。沖擊面不必覆蓋沖擊箱的全部區(qū)域，因?yàn)闆_擊面的功能被證明僅在進(jìn)入的熔融金屬流的沖擊區(qū)有效。取決于沖擊箱的幾何形狀，沖擊面可覆蓋沖擊箱箱底的至少25%， 最好至少50%。沖擊箱的箱底通常是正方形或者矩形，但是也可具有其他幾何形狀，例如 W002/094480中公開的圓形或者多邊形，或者具有如US2007/0132162中公開的直壁和曲壁的組合。沖擊面可以基本上位于箱底的中心，或者例如W02010/063431中所公開的或附圖 4(a)中所示的偏心。在其最簡(jiǎn)單的形式中，沖擊面(3a)是如圖(3)中所示的基本上平的。如果使用沖擊板(3)，則其最好被埋入箱底上的匹配凹陷中。這可以通過(guò)以下方式輕易地實(shí)現(xiàn)將沖擊板(3)定位在用于制造沖擊箱的工具中 期望的位置上，然后將用于沖擊箱其余部分的材料澆注入模具中并澆注在沖擊板 (3)上。沖擊板(3)的邊緣可以如圖3(a)中所示為直的。為了避免任何飛翅的風(fēng)險(xiǎn)(即，金屬熔體滲入到?jīng)_擊箱的凹陷和沖擊板之間的空隙中，這在極端情況下最終會(huì)導(dǎo)致沖擊板失去對(duì)鋼水的密封)，可以作為優(yōu)選的是沖擊板截面的邊緣沿沖擊板的厚度方向而變化，并且與所嵌入凹陷的表面相配合，如圖3(b)和3(c) 中所示。具體地是，如果基底(2)中的凹陷周邊至少一部分具有一個(gè)溝槽，并且沖擊板(3) 在其周邊的相應(yīng)部分具有相匹配的榫舌(3b)。那么滲入空隙的任何金屬可到達(dá)板榫舌3b 和基底凹陷的溝槽之間的縫隙中，從而進(jìn)一步將沖擊板3壓靠在凹陷底部上，以便阻止熔體滲入進(jìn)一步發(fā)展，并且使沖擊板不可能失去密封。沖擊面(3a)不必是平面，并且可以是凹面、凸面或者可以是結(jié)構(gòu)化的(參見(jiàn)，圖 4(b)和4(c))。沖擊面(3a)可以如圖3(d)中所示并且如EP0847313中所公開的那樣被溝槽圍繞。這些不同的構(gòu)造影響進(jìn)入的熔融金屬流被改變的方式以及輸出流的形式。最優(yōu)設(shè)計(jì)取決于連鑄生產(chǎn)線的總體設(shè)計(jì)，例如大包(11)的容量和高度、長(zhǎng)水口(12)的直徑、中間包(10)的幾何形狀、中間包出口的位置等。沖擊面(3a)不必是水平的以便垂直地承受沖擊流，并且在某些情況下，有益的是使沖擊面相對(duì)于中間包的包底傾斜，以便減小沖擊角并且從而減小紊流。在圖4a中示出了這種傾斜沖擊面的一實(shí)例。可以看到，沖擊面3a是偏心的，從而進(jìn)入的熔融金屬流在斜面的頂部撞擊沖擊面，沿斜面向下流，直到到達(dá)相對(duì)的側(cè)壁(4)，在該相對(duì)的側(cè)壁(4)處，進(jìn)入的熔融金屬流被導(dǎo)向上方朝向頂部凸緣的下面，在這里，再次改變方向，直到通過(guò)沖擊箱的開口(5)排出。本發(fā)明的沖擊箱可以相當(dāng)容易地制造，而不用改變傳統(tǒng)上使用的制造設(shè)備。如以上所說(shuō)明的，在使用沖擊板(3)的情況中，其最好被預(yù)成形，安放在用于鑄造沖擊箱的模具中，并且進(jìn)一步向所述模具填充沖擊箱其余部分所用的材料。然后，可以按本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方式來(lái)鑄造和硬化。替代地，可以在單個(gè)鑄造或壓制操作中將沖擊面(3a)與沖擊箱其余部分的材料一起壓制或者鑄造，并且然后硬化。在這樣的實(shí)施方法中，在沖擊面和沖擊箱的其余部分之間不會(huì)形成明顯的分界面，從而減小了飛翅的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，與使用預(yù)壓制的沖擊板(3)相比，這種工藝允許對(duì)沖擊面的幾何形狀進(jìn)行較少的控制。
權(quán)利要求
1.一種用于在冶金容器(10)中承受和改變進(jìn)入的熔融金屬流的沖擊箱(1)，該沖擊箱 (1)包括基底(2)、側(cè)壁(4)和開口(5)，側(cè)壁(4)從基底(2)的至少一部分周邊上伸出并且與基底一起形成所述沖擊箱(1)的內(nèi)部空間，開口(5)位于所述側(cè)壁的末端用于允許所述進(jìn)入的熔融金屬流進(jìn)入所述內(nèi)部空間，所述基底(2)還包括朝向沖擊箱開口(5)的沖擊面 (3a)，其特征在于，制造所述沖擊面(3a)的材料與沖擊箱(1)的其余部分的材料相比對(duì)所述進(jìn)入的熔融金屬流具有更高的抗侵蝕性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面是由整體部件制成的，或者由幾個(gè)部件的組合件構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面(3)是通過(guò)將一塊沖擊板(3)嵌入到所述基底(2)的凹陷中形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沖擊箱，其中，沖擊板截面的邊緣沿沖擊板的厚度方向而變化，并且與所嵌入凹陷的表面相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊箱，其中，基底(2)中的凹陷的周邊包括一個(gè)槽并且至少延伸到其周邊的至少一部分，并且所述沖擊板(3)包括在其周邊的相應(yīng)部分具有相匹配的榫舌(3b)。
6.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面(3a)是由非常耐熔融金屬的腐蝕和/或侵蝕的材料制造的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面(3a)是由氧化鎂-碳、氧化鋁-碳類的耐火材料或者它們的復(fù)合材料中選出的材料制造的，所述沖擊面(3a)首選是由氧化鋁-碳類耐火材料制造的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖擊箱，其中，所述沖擊箱的其余部分是由澆注類耐火材料制造的。
9.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面覆蓋沖擊箱底面的至少25 %，最好達(dá)到至少50 %。
10.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面(3a)是凹面、凸面和 /或結(jié)構(gòu)化的。
11.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊箱，其中，溝槽(21)圍繞所述沖擊面(3a) 的周邊延伸。
12.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊箱，其中，所述沖擊面(3a)與所述基底(2) 的側(cè)面一起形成了朝向所述沖擊箱(1)外部的傾斜角。
13.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的沖擊箱，其中，所述冶金容器(10)是中間包。
全文摘要
一種用于在冶金容器(10)中承受和改變進(jìn)入的熔融金屬流的沖擊箱(1)，該沖擊箱(1)包括基底(2)、側(cè)壁(4)和開口(5)，側(cè)壁(4)從基底(2)的至少一部分周邊上伸出并且與基底一起限定出所述沖擊箱(1)的內(nèi)部空間，開口(5)位于所述側(cè)壁的相反端以用于允許所述進(jìn)入的熔融金屬流進(jìn)入所述內(nèi)部空間，所述基底(1)還包括朝向沖擊箱開口(5)的沖擊面(3a)，其特征在于，制造所述沖擊面(3a)的材料與沖擊箱(1)的其余部分的材料相比對(duì)所述進(jìn)入的熔融金屬流具有更高的抗侵蝕性。
文檔編號(hào)B22D41/00GK102398024SQ20101028986
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者L·圖德, 張承愚 申請(qǐng)人:維蘇威高級(jí)陶瓷(蘇州)有限公司