陶瓷耐火塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于控制在諸如中間包的冶金容器的出口開口處的熔融金屬流動的陶瓷耐火塞(塞裝置)。
【專利說明】陶瓷耐火塞
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對在諸如中間包這樣的冶金容器的出口開口處的熔融金屬流動加以控制的陶瓷耐火塞(refractory stopper)(塞裝置)。
【背景技術(shù)】
[0002]一般類型的陶瓷耐火塞包括棒形塞主體，其一端被設計成固定到相對應的升降機構(gòu)上，而其另一端設有所謂的塞頭部。棒形塞主體限定一種中心縱向軸線。
[0003]在鑄鋼中熟知將這樣的塞棒(其在許多情況下為單件式塞棒)布置在豎直位置，以便通過所述升降作用來改變相對應的冶金容器的相關(guān)聯(lián)的出口開口的截面積。關(guān)于在下文中公開的任何方向，如“頂部”、“底部”、“上端和下端”總是參考附圖中的圖1所示的豎直使用位置。
[0004]這種類型的塞棒也已用來引入氣體，諸如惰性氣體(B卩，氬氣)到熔融鋼內(nèi)以從熔融體/熔融的熔化物(molten melt)移除非金屬夾雜物。
[0005]根據(jù)EP I I 88502 BI，氣體沿著中心氣體進給管線從塞上端朝向塞頭部進給。通常，這種氣體進給管線由在塞主體內(nèi)的中心內(nèi)孔來設置。EP I 188502 BI提供使氣體通過塞頭部持續(xù)向下流動到其外表面并且進一步到周圍熔體內(nèi)的各種實施例。根據(jù)所述EP I188502 BI的圖6 Ca)的實施例，主氣體進給管線合并到減小直徑的單個氣體通道內(nèi)，其中所述氣體通道沿著中心縱向塞軸線延伸以便在其最下表面部段處離開塞頭部(現(xiàn)有技術(shù)，圖1)。
[0006]因此，氣體在中心縱向軸線的方向上離開塞裝置。在此引出區(qū)域的周圍，相對應的金屬熔體具有相對較低的速度，這具有以下缺點:氬氣輸送緩慢向下并且在塞頭部的外表面處的所述氣體通道的引出開口周圍發(fā)生所謂的堵塞(凝固材料沉積)。
[0007]根據(jù)EP I 188502 BI的圖6 (b)的實施例，一個氣體通道被多個氣體通道替換，多個氣體通道全都始于沿著中心縱向塞軸線的相同點處，但然后朝向塞頭部的自由外表面發(fā)散。
[0008]這種設計僅減小了堵塞的發(fā)生。凝固的鋼粒子可閉合相對應的氣體通道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種用于對來自容器的熔融金屬進行流動控制的塞裝置，其避免了上文提到的缺點并且改進了鋼品質(zhì)。
[0010]本發(fā)明始于上文所提到的一般類型的常規(guī)陶瓷耐火塞，其包括限定著中心縱向塞軸線的棒形塞主體和在所述塞主體內(nèi)朝向塞頭部延伸的至少一個氣體進給管線。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，通過以下設計實現(xiàn)了氣體的進一步輸送(向下到塞頭部內(nèi)并且經(jīng)由至少一個氣體通道出口開口到熔體內(nèi)):
-至少一個氣體進給管線合并到圓柱形氣體通道內(nèi)，
-所述圓柱形氣體通道在塞頭部內(nèi)與中心縱向塞軸線同心地延伸到其自由外表面。[0012]與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的離散氣體通道(吹氣孔)不同，圓柱形氣體通道設置于塞頭部內(nèi)(也被稱作塞主體的鼻部)。取決于所述圓柱形氣體通道的直徑，特別是在其一個環(huán)形出口開口處，氣體以離塞頭部的最下點(在其使用位置)的明顯距離而進給并且到金屬熔體以增加速度傳遞的位點。
[0013]這保證了離開塞(塞鼻部)的氣體被金屬熔體流沖走而不會有堵塞的危險。
[0014]本發(fā)明的構(gòu)思是基于在塞主體的下端的外表面處設置氣體通道的環(huán)形出口開口的技術(shù)特點，塞主體的下端的外表面對應于通常具有彎曲設計的塞頭部(塞鼻部)的下外表面。
[0015]氣體狹縫應以離塞主體的中心縱向軸線特定距離延伸，使得氣體在塞頭部最下點上方的位置處離開塞頭部，其中，傳遞的熔體流具有更高的速度。這個徑向距離應為所述氣體通道寬度的至少十倍并且可為20或30倍更大。具體大小可為約0.5至8cm，例如l_6cm。
[0016]根據(jù)一實施例，垂直于氣體進給方向的氣體通道的寬度小于Imm,例如0.6、0.5、
0.4或0.3 mm,并且因此遠小于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有通常在1_與5_之間直徑的任何離散內(nèi)孔狀氣體通道。
[0017]由于氣體通道的圓柱形幾何形狀和較小寬度，實現(xiàn)了在內(nèi)外熱表面之間的氣體流動，改進了在塞主體與氣體之間的熱交換，氣體以比所提到的常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)裝置高很多的溫度離開氣體通道。更熱的氣體還避免了任何熔體在氣體通道引出口處凝固以及熔體滲透到氣體通道內(nèi)。
[0018]關(guān)于本發(fā)明提及“圓柱形氣體通道”，應當指出的是術(shù)語“圓柱形”未必表示恒定直徑的圓柱，但這也是一種可能的實施例。
[0019]因此，本發(fā)明提供各種設計，諸如:
a)圓柱形氣體通道平行于中心縱向塞軸線延伸，
b)圓柱形氣體通道在塞頭部內(nèi)的其端部處具有更小的直徑并且在沿著塞頭部的自由表面在其端部處具有較大直徑，
c)圓柱形氣體通道在塞頭部內(nèi)的其端部處具有較大直徑并且在沿著塞頭部的自由表面在其端部處具有較小直徑。
[0020]替代方案b)和c)包括至少部分地在中心縱向塞軸線的徑向延伸的氣體通道。所有氣體通道設計包括了在塞頭部表面處所述氣體通道的環(huán)形氣體出口開口的特點。本發(fā)明包括了在塞頭部區(qū)域中具有多于一個圓柱形氣體通道的實施例，那么這些氣體通道被同心布置，同時周圍耐火部分固定到彼此，例如由將在下文中描述的耐火橋固定到彼此。
[0021]如上文所提到的那樣，常規(guī)陶瓷耐火塞可以被制造成所謂的整體塞(單件塞)。這種整體設計也可以在本發(fā)明構(gòu)思內(nèi)實現(xiàn)，但顯然，耐火橋必須沿著圓柱形氣體通道設置以便避免在氣體通道內(nèi)側(cè)與外側(cè)的耐火材料之間的分隔。在此方面，已知氣體凈化塞將相對應的模板插入于陶瓷材料內(nèi)，模板對應于最終氣體通道的圓柱形設計并且包括沿著其壁部段的孔。在塞主體制造期間，例如通過壓制，特別地等靜壓壓制，陶瓷批材料然后穿過這些孔，提供材料(陶瓷)橋。
[0022]在隨后燒制該壓制的塞期間，模板材料被燒盡，從而提供如之前所描述的具有單體耐火橋的所希望的圓柱形氣體通道。
[0023]新陶瓷耐火塞的另一設計的特征在于插件，其布置于塞頭部內(nèi)使得插件提供氣體通道的一個內(nèi)壁部段，而塞頭部提供所述圓柱形氣體通道的另一外壁部段。
[0024]可實現(xiàn)這種插件的設計的各種實施例。
[0025]根據(jù)一實施例，插件包括提供圓柱形氣體通道的內(nèi)表面的第一部段和提供所述至少一個氣體進給管線的邊界的相關(guān)聯(lián)的第二部段(在頂部)，或在替代方案中，向第二部段提供穿過它延伸的所述氣體進給管線。換言之，氣體進給管線實現(xiàn)為在其端部處緊鄰于和/或在塞鼻部內(nèi)在所述插件與塞主體(包括鼻部)的內(nèi)壁之間，如附圖所示。這種設計允許提供多于一個氣體進給管線，其持續(xù)使氣體進給到圓柱形氣體通道內(nèi)。
[0026]為了實現(xiàn)(多個)氣體進給管線和/或氣體通道，一個或多個相對應的模板可如之前所描述那樣安裝，并且在模制之后燒盡。作為易燃模板的替代，相對應表面中的至少一個可以被易燃蠟和/或諸如塑料箔這樣的其它易燃材料覆蓋。
[0027]這允許預先模制插件，用所述易燃材料覆蓋它并且然后將它與塞主體壓制在一起，例如在等靜壓壓制裝置中?？梢栽陔S后燒制(燒結(jié))此陶瓷塞期間實現(xiàn)易燃材料的燃燒。
[0028]為了實現(xiàn)優(yōu)化的氣體流動，一個實施例提供旋轉(zhuǎn)對稱的插件。
[0029]根據(jù)另一實施例，插件可以沿著其外表面為異型的。所述插件的外表面提供至少一個突起或至少一個凹陷，至少一個突起或至少一個凹陷與沿著塞頭部的相對應內(nèi)表面的至少一個相對應的突起或至少一個相對應的凹陷配合以實現(xiàn)在插件與塞頭之間的形式配合連接從而避免所述插件松動。其它舌部和凹槽連接和/或其它緊固器件如螺栓可用于相同目的。
[0030]這種設計的技術(shù)效果對應于如之前提到的“耐火橋”。
[0031]在所述耐火橋的情況下，可以在塞主體(包括塞頭部)與插件之間實現(xiàn)連續(xù)的陶瓷或化學鍵結(jié)。
[0032]本發(fā)明的另外的特點將從附屬權(quán)利要求和其它應用文獻得到?？赏ㄟ^所公開的設計特點的任意組合(如果并非明確地排斥)來實現(xiàn)塞。
[0033]應當指出的是術(shù)語如“棒形”等總是參考制造的技術(shù)產(chǎn)品并且因此參考相對應的技術(shù)特點并且不以強數(shù)學意義來使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]將關(guān)于附圖來描述現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明，附圖示出:
圖1:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)塞棒和冶金容器的相關(guān)聯(lián)的出口開口。
[0035]圖2:新塞的第一實施例的截面圖。
[0036]圖3為插件的第二實施例。
[0037]圖4:插件的第三設計。
【具體實施方式】
[0038]根據(jù)圖1的塞設計對應于EP I I 88502B I (圖6a)的設計。塞具有塞主體12，塞主體12具有在其下端處的塞頭部14和在其上端處的固定器件F (用于相對應的升降設備)。氣體沿著中心氣體進給管線16在方向箭頭T上朝向塞頭部14輸送到減小直徑的氣體通道18內(nèi)并且在此氣體通道18的最下點P處離開塞，并且所述塞在圖示使用位置并且與塞的中心縱向軸線(A-A)在軸向?qū)省0039]在此點處，相對應的金屬熔體M具有相對較低的速度。這就是可能在氣體通道18的出口開口周圍形成相對較大氣泡并且發(fā)生堵塞的原因。
[0040]圖2示出了新塞設計的下部分。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，塞主體12設置中心氣體進給管線16和塞頭部14。此塞的中心縱向軸線也由線A-A來表征。
[0041]恒定直徑的圓柱形插件30與所述軸線A-A同心地布置于所述塞頭部內(nèi)和氣體進給管線16的延伸部中。插件30具有第一下部段32和第二上部段34。上部段34提供進給管線16的下部段的內(nèi)邊界34b，進給管線16在此部段中特征為離彼此一定距離(此處，相對于彼此成120度)朝向插件30的第一下部段32豎直地(并且向下)延伸的三個個別氣體管線16i。因此，在圖2的截面圖中，可以看出所述三個氣體管線16i中的僅一個。
[0042]上部段34的特征還在于表面凹陷34d，塞主體12的內(nèi)壁12w的相對應(徑向)突起14d以形式配合的方式進入到表面凹陷34d內(nèi)從而避免塞主體12 (或分別塞頭部14)與插件30分裂。
[0043]三個氣體管線16i與氣體進給管線16流體連通并且與布置于插件30的下部分32與塞頭部14的相對應內(nèi)壁部段12w之間的圓柱形氣體通道38流體連通。
[0044]氣體流動如下；
氣體沿著氣體進給管線16向下(箭頭T)流動，然后進入布置于插件30的上部段34與塞主體12的內(nèi)壁12w之間的三個氣體進給管線16i并且最終沿著圓柱形氣體通道38，之后其經(jīng)由在氣體通道38的自由下端處的其環(huán)形氣體出口開口(具有約6cm的直徑)離開塞頭部14并且進入到金屬熔體M內(nèi)。
[0045]氣體通道38具有0.6 mm的寬度(垂直于軸線A-A)并且避免了熔體滲透的風險，而同時允許熔體流通過此環(huán)形出口開口，以沖走逸出的氣體流而沒有任何堵塞危險。
[0046]圖3的實施例類似于圖2的實施例，附帶條件是插件30的下部段32具有截頭圓錐形狀和相對應地在圖3的截面圖中的梯形截面。
[0047]氣體流在箭頭G的方向上離開氣體通道38。
[0048]插件30和氣體通道38布置的替代方案分別在圖3中以虛線38’表示并且特征為氣體通道38’的端部相對于塞的中心縱向軸線在圖示位置在徑向并且因此水平地延伸。
[0049]圖4的塞對應于圖3的塞，附帶條件是插件30的下部分相反地傾斜，即其直徑在其朝向上部段34的端部處大于在其下端處(即在環(huán)形氣體出口開口處)。
[0050]從圖3還可以得出插件30具有彎曲下表面以便遵循塞頭部14的下端的類似拱頂?shù)男螤睢?br> [0051]圖2至圖4在它們的下部分中披露從下方觀看塞頭部的視圖。
【權(quán)利要求】
1.陶瓷耐火塞，包括: a)棒形塞主體(12)，其限定中心縱向塞軸線(A);以及 b)至少一個氣體進給管線(16)，其在所述塞主體(12)內(nèi)朝向塞頭部(14)延伸，其中， c)所述至少一個氣體進給管線(16)合并成圓柱形氣體通道(38)， d)所述圓柱形氣體通道(38)在所述塞頭部(14)內(nèi)與所述中心縱向塞軸線(A)同心地延伸到其自由外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圓柱形氣體通道(38)平行于所述中心縱向塞軸線(A)延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圓柱形氣體通道(38)在所述塞頭部(14)內(nèi)的其端部處具有較小的直徑并且在沿著所述塞頭部(14)的自由表面的其端部處具有較大直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圓柱形氣體通道(38)在所述塞頭部(I 4)內(nèi)的其端部處具有較大的直徑并且在沿著所述塞頭部(14)的自由表面的其端部處具有較小直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圓柱形氣體通道(38)具有垂直于所述氣體進給方向小于Imm的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圓柱形氣體通道(38)具有垂直于所述氣體進給方向小于0.6 mm的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圓柱形氣體通道(38)在所述塞主體(12)與布置于所述塞頭部(14)內(nèi)的插件(30)之間延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件(30)包括提供所述圓柱形氣體通道(38)的內(nèi)表面的第一部段(32)和提供所述至少一個氣體進給管線(16i)的邊界(34b)或者在其內(nèi)所述氣體進給管線(16i)伸展的相關(guān)聯(lián)的第二部段(34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件(30)旋轉(zhuǎn)對稱。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件(30)沿著其外表面為異型的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件(30)的外表面設置至少一個突起(14d)或至少一個凹陷,所述至少一個突起(14d)或至少一個凹陷與沿著所述塞主體(12)的相對應內(nèi)表面(12w)的至少一個相對應的凹陷(34d)或至少一個相對應的突起配合以實現(xiàn)在插件(30 )與塞主體(12 )之間的形式配合連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述塞主體(12)包括塞頭部(14)并且所述插件(30)提供連續(xù)陶瓷或化學鍵結(jié)或二者。
【文檔編號】B22D41/18GK103781573SQ201280044286
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】G.尼茨爾, A.施特拉尼邁爾, H-J.哈斯林格, H.考夫曼 申請人:里弗雷克特里知識產(chǎn)權(quán)兩合公司