CN101517343B - 惰性覆盖层在熔炉内的产生 - Google Patents

惰性覆盖层在熔炉内的产生 Download PDF

Info

Publication number
CN101517343B
CN101517343B CN2007800357093A CN200780035709A CN101517343B CN 101517343 B CN101517343 B CN 101517343B CN 2007800357093 A CN2007800357093 A CN 2007800357093A CN 200780035709 A CN200780035709 A CN 200780035709A CN 101517343 B CN101517343 B CN 101517343B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
container
fluid
shaped article
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2007800357093A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101517343A (zh
Inventor
T·D·拉索尔达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of CN101517343A publication Critical patent/CN101517343A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101517343B publication Critical patent/CN101517343B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/006—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with use of an inert protective material including the use of an inert gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/04—Crucible or pot furnaces adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F27D99/0075—Gas curtain seals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于将流体输送到容器内的系统，该系统包括构造成固定于容器的壳体。该壳体包括用于接收和保持液态流体的储蓄器，且该壳体还包括在储蓄器和容器内部之间提供流体连通的开口，以便促进惰性气体流进入容器内，该惰性气体流是由储蓄器内的液体蒸发而形成的。

Description

惰性覆盖层在熔炉内的产生
技术领域
本发明涉及在熔炉内熔融金属浴的表面形成低温流体的惰性覆盖层。
背景技术
在铸造熔融操作中，金属(含铁或不含铁)通常在感应电炉中熔融。通常有利的是，在惰性气体(例如氩、氮或二氧化碳)的覆盖下将金属熔融，以减少或防止熔融金属暴露于氧以及最终金属氧化形成金属氧化物，该金属氧化物不利于由熔融金属形成的铸造金属产品。惰性气体盖层还可减小熔融金属从大气中吸收气体(例如氧和氢)的趋势，这又减少了与气体相关的铸造缺陷，例如孔洞。熔融表面惰性化的其它优点包括减少熔渣的形成、提高金属流动性、增加熔炉使用寿命、并减少脱氧剂的需求。
感应电炉通常是顶部开放的间歇式熔融单元。在整个熔融过程中通常由此开放的顶部施加惰性气体。已采用多种熔炉惰性化技术。两种主要的技术包括将惰性气体吹入熔炉的顶部和在开放的顶部处将惰性液体(以低温的形式)滴入或倾注于熔炉中。在某些液体惰性化技术中，在整个熔融金属表面上形成液态氩或液态氮的惰性层，以便覆盖金属使之避免与氧和其它气体接触。
液体惰性化通常比气体惰性化更可取，由于液体的密度比气体的密度大，因此更易于停留在熔融金属表面上或附近，而不会由于熔炉内上升热气流而受迫向上。但是，采用低温流体以在熔融金属表面上提供整个覆盖层或惰性层要求大量的低温液体以在整个过程中维持覆盖层，且这将导致操作成本的明显且极度地增加。
此外，通过将低温液体直接施加于熔融金属表面而利用液体惰性化，会在冷的液体和热的金属表面接触时导致熔融金属从熔炉中溅出或被吹出。这对熔炉操作者特别危险，特别在熔炉内的熔融金属已形成高的弯月液面的熔炉中是这样。
希望提供一种系统，该系统能够在熔炉内的熔融金属表面上形成有效的惰性覆盖层，而使得需要的惰性物质的量最小且从而减小与熔融过程相关的操作成本。
发明内容
在此描述了一种将流体传输到容器中的系统。该系统包括构造成固定于容器且包括储蓄器以接收和保持液态流体的壳体。所述壳体还包括开口，该开口在储蓄器和容器内部之间提供流体连通，以便促进由储蓄器内的液体蒸发而形成的气体流进容器内部。
在示例实施例中，所述系统的壳体包括环状件(collar)，该环状件包括在环状件的顶端和底端之间延伸通过环状件的开口，以及限定在环状件内部底端附近的通道，其中该通道的形状为环状或大致为环状，且与开口流体连通。又设置了入口孔，该入口孔构造成接收液态流体并将该流体输送到环状通道中。
在另一示例实施例中，该系统构造成和例如处理熔融金属的熔炉(例如感应炉)的容器一起使用，其中该系统将流体蒸气输送到容器中，以在容器内的熔融金属表面形成惰性覆盖层或层。在此系统中，所述环状件固定于容器的打开的顶端，以便促进蒸气行进到容器内且朝向熔融金属表面。
该系统可包括多个不同的技术特征，该技术特征非限制性的包括以下特征中的任何一个或多个的组合：
-环状件的底端包括内表面，该内表面朝向环状件的顶端向上延伸以便形成唇部，该唇部具有在顶端和底端之间终止的端部，且该唇部限定了环状通道的一部分；
-入口孔包括从环状件的外侧壁部分横向延伸的细长管；
-与入口孔相连的喷枪管，其中所述喷枪管构造成将液体形式的流体传输通过入口孔并传输到环状件中；
-与喷枪管相连的流体源，其中该流体源可选地包括液态氩、液态氮和液态二氧化碳中的至少一种；
-环状件具有连续、环状形状，该形状为通道限定了相应的连续、环状形状；
-环状件为弯曲的且为C形，其中，两个终端相互接近，以便为通道限定相应的C形形状；且
-环状件和入口孔中的至少一个由包括不锈钢的一种或多种材料制成。
在另一实施例中，用于将流体传输到容器内的系统包括用于接收液态流体和将流体以蒸气态传输到容器内的装置，并包括入口孔，该入口孔构造成将液态流体供应到用于将该流体输送到容器中的装置。
在示例性实施例中，用于接收液态流体和将该流体以蒸气态输送到容器内的装置构造成将蒸气输送到容器内，使得所述蒸气的形状和由容器的内周壁部分限定的横截面形状的主要部分(例如主要部分至少是容器的内表面的横截面积的50％)一致并对应。
在又一实施例中，用于接收液态流体和用于将所述流体以蒸气态输送到容器中的装置构造成将蒸气输送到环状或基本为环状的容器内。
本文还描述了一种在容器内的被处理的物料上提供蒸气覆盖层的方法。该方法包括将液态流体输送到设置在容器开口附近的壳体内，其中所述壳体构造成促进液体蒸发以形成从壳体到容器内的连续的蒸气流，并促进容器内的蒸气向下流向容器内正在处理的物料。在壳体中由流体形成的蒸气相对于容器内正在处理的物料来说为惰性。
在示例实施例中，该方法还包括将流体输送到容器内，该流体蒸发以形成到容器内的连续的蒸气流，其中该蒸气在容器内形成环状或基本为环状，且该蒸气包括相对于容器内正在处理的物料为惰性的气体。该方法还包括促进容器内的蒸气向下流向容器内正在处理的物料，其中蒸气构造成当蒸气朝向容器内的物料的表面部分流动时发生膨胀，以便在接近物料的位置形成蒸气层，该蒸气层基本覆盖物料的表面部分。
该方法可包括多个不同特征，该特征非限制性地包括以下特征中的任何一个或组合：
-利用设置在容器顶端的环状件在容器内提供连续的蒸气流，该环状件包括在环状件的顶端和底端之间延伸通过环状件的开口，以及在环状件的内部底端附近限定的环状或大致为环状的通道，其中该通道和所述开口流体连通，且该方法还包括将液态流体经由与环状件相连的入口孔注入通道中，其中流体蒸发以形成环状或基本为环状的蒸气，该蒸气流入容器内；
-环状件的底端包括内表面，该内表面朝向环状件的顶端向上延伸，以便形成具有在顶端和底端之间终止的端部的唇部，该唇部限定环形通道的一部分，且蒸气通过唇部并流入容器内；
-环状件具有连续、环状形状，该形状为通道限定了相应的连续、环状形状；
-环状件为弯曲的且为C形，其中，两个终端相互接近，以便为通道限定相应的C形形状；且
-流体通过与入口孔相连的喷枪管注入通道内；
-通过流体供应源将液态流体供应到喷枪管，其中所述流体供应源可选地包括液态氩、液态氮和液态二氧化碳中至少的一种；
-容器包括感应炉，且物料包括熔融金属；且
-环状件和入口孔中的至少一个由包括不锈钢的一种或多种材料制成。
附图说明
尤其是结合附图考虑以下具体实施例的详细描述时，可显见上述和其它特征和优点，其中附图中相同的附图标记用于表示相同的部件。
图1是熔融金属熔炉的剖开的示意图，该熔融金属熔炉包括设置在熔炉顶端的环状件，该环状件有助于在熔炉内的熔融金属表面上形成惰性层。
图2是图1的环状件的透视图，其中一部分环状件被切去。
图3是包括紧固在熔炉顶端的环状件的另一实施例的熔融金属熔炉的俯视图，其中该环状件具有不完全的但是基本为环状的形状。
具体实施方式
在此描述了一种在例如熔炉、熔融金属浴和/或熔融金属传输系统(例如钢(铁)水包、出钢槽等)的容器内的熔融金属物料表面提供一种气态惰性覆盖层或层。该系统可用于任何含铁(例如钢)或不含铁(例如铝)的熔融过程。此外，该系统还可用于任何这样的方法，其中，希望在直接位于容器内的任何熔融物料或其它产品的表面上方产生惰性盖层、覆盖层或层，以减小或基本防止氧和/或其它任何气体与容器内正在处理的产品接触、反应和/或被容器内正在处理的产品吸收。
用于在该系统中产生惰性层或覆盖层的气体相对于熔炉或容器内的熔融金属或其它物料来说是惰性且非活性的。例如，用在熔融金属熔炉或容器中的惰性气体可以是氩、氮、二氧化碳或它们的组合。氩是优选的惰性气体，因为它在从液态进入气态时会膨胀很多倍，且相对于氮和二氧化碳来说比空气重。
该系统构造成包括紧固于或可紧固于容器(例如熔炉)的任何合适的壳体、模盘(mold)、贮器或者其它结构，并包括储蓄器以保持适当量的低温液体，其中低温液体在所述结构内蒸发以形成容器内使用的惰性气体。该结构还包括与储蓄器连通的开口，且提供出口，该出口用于使得惰性气体离开所述结构并在容器内朝向容器内被处理的物料表面降落，以便遮盖或覆盖物料的表面。
在示例实施例中，该系统包括任何合适的结构，该结构能够产生用于输送到容器中的大致为环状或环形的惰性气体蒸气，其中惰性气体环沿着或接近容器的内周壁部分朝向容器内的产品(例如熔融金属物料)的表面行进。优选地，该系统包括环状或大致为环状的构件或环状件，该构件或环状件合适地定尺寸，以便配合在容器的开放的顶端上且连接于低温液体的供应(源)，该低温液体在环状件内蒸发以大致形成惰性气体的圈或环，该惰性气体的圈或环从环状件降落到容器内并膨胀，以便在容器内的产品表面上形成惰性覆盖层。
该环状件的形状为连续的环状或环形，或可选地，该环状件可由一个或多个不连续或分隔开的区段形成，但是大致为环形(例如，该环状件为“C”形或由两个分隔开的区段、三个分隔开的区段或更多的分隔区段形成，所述分隔区段通常以如下方式限定环形构件)，使得由环状件形成的气体大致为环状或环形。因此，该系统可包括任何合适的、能够将惰性气体的环状或大致为环状的流从容器的顶部朝向容器内的产品输送的结构。
但是，如上所述，并不要求该系统构造成提供环状或大致为环状的气体流。该系统还可从低温流体储蓄器或储池提供任何形状的惰性气体，该低温流体储蓄器或储池被支承在所述结构中且被允许从该结构蒸发和排出惰性气体，该惰性气体向下流入容器内。
该系统特别适于和顶部开放的熔炉一起使用，其中熔融金属在熔炉或容器内形成和被处理。可与该系统一起使用的示例容器是感应炉(例如倾翻式感应炉或小型感应炉)，其中容纳金属的熔池或容器的周围设有加热线圈，以便将熔池加热到合适的温度以在熔池内产生熔融金属产品。
现结合图1和图2描述用于在熔融金属表面提供惰性气体的覆盖层或层的系统的示例实施例。该系统2包括具有敞开的顶部的熔炉4形式的容器(例如常规感应炉)，所述熔炉构造成接纳和加热金属产品以便在熔炉内形成熔融金属物料6。熔炉4包括构造成接纳和保持金属产品的熔池5和围绕熔池以便隔绝和保持熔炉内的热量的衬套7。与常规感应炉的情况一样，该衬套还可包括加热线圈(未示出)以便在操作中促进对熔炉的加热。
根据熔炉的尺寸，工作期间在熔融金属表面可形成弯月形(例如在附图中示出的熔融金属物料6的弯曲且凸起的表面8)，导致熔炉顶部处的开口和熔融金属表面部分之间的距离相对较短。在例如氩的低温液体供应到熔炉内以在熔融金属表面形成惰性液体覆盖层的情况下，熔融金属更易于“溅出”或溢出其中熔融金属表面形成高的弯月轮廓的熔炉(例如在低温液体和热的金属表面接触期间)。
用于在熔融金属表面形成惰性覆盖层的装置以环状件10的形式设置在熔炉的开放的顶端。该环状件可由不锈钢和/或适于和熔炉一起工作且还可用于接收和处理低温液体的任何其它材料制成。该环状件10大致为环状或环形构造，包括在环状件的顶端和底端之间延伸通过环状件且由该环状件的内壁部分限定的中央开口。该环状件的下部外壁部分围绕底端延伸到内壁部分，该内壁部分向上朝着顶端延伸并在距离底端一段选定的距离处终止，以便在底端和顶端之间形成下部内唇部15。环状件底部的外壁部分和内壁部分彼此分开，以便在底端限定环形槽或通道12。该通道12构造成储蓄器，以接收和保持通过下述方式被注入环状件并进入该通道的低温液体。此外，通道12和环状件内的开口流体连通，使得由通道内的蒸发的液体形成的惰性气体经过唇部15上方并通过环状件开口以便以下述方式进入熔炉。该通道的尺寸和横截面轮廓可是任何合适的尺寸和形状。例如，通道的横截面可以是“J”形，其中“J”形的竖直部分在唇部处终止且高度从约3英寸(约7.6cm)到约5英寸(约12.7cm)，且“J”形的下部横截面部分的尺寸为约1英寸(约2.5cm)到约1.5英寸(约3.8cm)。该通道进一步合适地定尺寸和构造成防止液位低于唇部15的高度的液体流入容器，这样基本上仅有惰性气体(该惰性气体由液体蒸发而成)流入容器内。
环状件合适地定尺寸为可配合到熔炉4的顶部的开口上，使得环状件的中央开口被对准(优选为共轴地对准)以便和熔炉的开口连通。通常情况下，常规感应炉定尺寸为内部直径在约2英寸(约5cm)到约10英寸(约25cm)的范围内。该环状件优选合适地定尺寸以便使得内部直径(由在环状件的底端处相对的朝上弯曲的内壁部分限定)落入此范围内。特别地，该环状件可合适地定尺寸为内部直径大致和熔炉的内部直径一致(例如如图1所示)，这样环状件的底端处形成唇部15的下部内壁部分大致和熔炉熔池5的内壁表面部分共面。
该环状件还构造成与熔炉接合，使得环状件的底端靠置在熔炉的顶部表面上。该环状件可利用任何合适的紧固结构固定于熔炉，以将环状件可拆卸地固定于熔炉。可选地，该环状件可持久地固定于熔炉(例如通过焊接)或甚至可与熔炉形成一体(例如形成单个单元)。
该环状件包括开口或端口，该开口或端口构造成接收来自流体供应源(例如压力罐或贮器)的低温液体。该开口或端口可以是任何合适的类型和构造，且可沿着环状件设置在任何一个或多个合适的位置，以将低温液体注入设置在环状件底部处的环状通道。在图1的实施例中，细长的管道形式的入口孔16从环状件10的外表面部分横向延伸出，以通过接头20或其它合适的连接结构与喷枪管18相连。喷枪管18可以是任何合适的类型，并还可包括设置在其末端处的任何合适的相分隔装置22(例如40-80μm散流器)，以确保从喷枪末端以选定的流率排出大致连续的低温流体流。喷枪管18连接于低温液体供应源26(例如加压储蓄贮器)。如上所述，环状件可由不锈钢或其它合适的材料制成。喷枪管和连接结构也可由相同或类似的材料制成。
如上所述，尽管可在环状件内注入任何相对于正在处理的金属材料是惰性的低温液体(例如氩、氮、二氧化碳等)，但是由于氩较大的膨胀体积以及和空气相比较高的密度，所以氩是优选的。特别地，氩在约-302°F(-185℃)的气化温度下从液体蒸发为气体时可膨胀到其体积的840倍。这对于液态氩在环状件底部的环状通道内气化而导致在熔炉内产生惰性气体覆盖层是非常有用的。
从喷枪到环状件通道中的低温液体(例如液态氩)的流率可根据针对具体应用的多种因素而选定，所述因素非限制地包括熔炉的尺寸、要被低温蒸气覆盖的熔融金属表面的表面积、被保护的合金或金属的活性、围绕熔炉而设置的排气设备的类型(即将氧和/或其它气体从熔炉中抽走)、以及在熔炉中生产的金属产品的质量规定。通常情况下，流入环状件中的低温液体的流率可根据熔炉内暴露的金属表面积设置成从0.002lbs/in2到0.005lb/in2(约0.14g/cm2到约0.35g/cm2)。应当注意，是根据暴露的金属表面积而不是根据熔融金属的体积而选择流率，这是和传统的应用不同的。此外，到环状件内的低温流体的流率应当足以确保在环状件底端的通道中形成且保持低温液体环，以在系统工作期间促进从环状件排出的蒸气环的连续形成并落入熔炉中。
在系统工作期间，环状件10以上述方式设置在熔炉4的开放的顶端，喷枪18被固定于环状件的入口孔16以促进低温流体(例如氩)从流体供应源26流动到环状件的底部处的环状通道14内。待熔化的金属物料提供到熔炉熔池5内并被加热，以在熔炉内形成熔融金属池6。
在熔炉工作期间的选定时刻，低温流体以受控制的流率被引导通过喷枪管道18，以在通道12内形成液体环14。该流率被控制成使得通道12保持填充有低温液体圈，且使得液位保持低于环状件的内唇部15的高度。低温液体在通道12内蒸发以形成稠密的蒸气环或气体环，该稠密的蒸气环或气体环经过唇部15上方且然后在熔池5内沿周壁部分向熔融金属表面8降落(在图1中总体用虚线30表示)。
该稠密的蒸气绕熔炉熔池的内周壁形成蒸气帘，该蒸气帘在达到和/或在朝向熔融金属表面8降落时朝向熔炉的开放的中央向外膨胀。惰性蒸气将密度较小的空气和/或其它气体从熔融金属表面移走，并迫使这些气体通过熔炉的开放的顶部(在图1中总体用实线34和箭头36表示)。此外，在达到熔融金属表面时，蒸气膨胀以遮盖整个表面8(在图1中总体用实线32表示)，从而形成有效的惰性气体覆盖层或层，该惰性气体覆盖层或层遮盖熔融金属表面，以阻止或防止氧和/或其它气体接触和/或穿过熔炉内被处理的熔融金属物料。
通过使低温液体以选定的流率连续流入环状件内，以上述方式(即，连续的蒸气环填充物沿着熔炉的周壁部分降落)在熔炉内产生和保持体积膨胀的惰性气体。稠密的惰性气体在形成覆盖熔融金属表面的惰性覆盖层或层时首先迫使例如氧和/或其它气体的密度较小的气体离开熔炉。惰性液体到环状件的连续流动并蒸发以形成沿熔炉的内周侧壁部分流动的惰性气体，这进一步促进在熔炉内保持惰性气体层并阻止或基本防止氧和/或其他气体流入熔炉内并接触熔融金属表面。特别地，该系统能够使得在紧靠熔融金属表面上方位置处(即在惰性气体层内)氧浓度按体积计算减少约0.5％到约3％，同时还减少在此位置处的其它气体(例如氢)的浓度。
因此，上述系统可使得将惰性气体有效输送到熔炉或其它容器内，以便覆盖或遮盖容器内被处理的熔融金属或其它物料的表面。该系统还使用了比其它常规系统(例如，其中在熔融金属表面保持诸如氩的低温流体的液体层的系统)更少的惰性流体。此外，由于在惰性化或覆盖过程中惰性液体和熔融金属之间没有直接接触，这减少了熔融金属材料从熔炉内“溅出”的可能性，所以该系统是安全的。
应当注意本发明并不局限于上面所描述的且在图1和图2中示出的系统。该系统可通过任何方式进行改进，只要它能够将大致连续的惰性气体流供应到容器内即可。可设计其它系统以将大致连续的惰性气体流以环形或大致为环形的形状(例如“C”型，或以分隔的区段，该分隔的区段联合限定大致为环形的形状)供应到容器内，其中该系统可进一步构造成使得在惰性气体朝向容器内被处理的物料流动时，气体流大致与容器的内表面壁部分一致。
例如，上面描述的且在图1和图2中示出的系统的环状件可由一系列分隔开的、不连续的区段而不是单个连续的部分构成。分隔开的各部分可沿着容器的顶端彼此间隔开地设置。在这样的实施例中，每个分隔的区段可包括它自己的入口孔，以便接收用于传输到容器内的惰性流体。分隔开的部分沿着熔炉顶部取向，以形成大致为环状的构件或拼接的环状件。每个分隔开的部分可构造成产生一段惰性蒸气，该段惰性蒸气大致与容器的内壁区段一致，使得各个区段联合形成流入容器且大致与容器的内壁横截面轮廓对应的大致为环状的蒸气。由分隔的区段形成的蒸气区段可在它们沿着容器内的内周壁部分降落时发生膨胀，以便沿着容器的内周形成或基本形成连续的蒸气环。
可选地，该环状件可构造成不完整的或部分开放但是基本为环状的构件，例如“C”型，环状件内对应的通道具有相同或相似的形状。图3示出“C”形环状件10’的示例实施例，其中“C”形环状件固定于熔炉4的顶端。这样的实施例在例如滚转感应炉系统中是有用的，该滚转感应炉可包括倾注口或唇部(例如图3中示出的倾注口40)或具有任何其它的构造，这使得难于或无法将如图1和图2所示的具有连续或封闭的环状或环形的环状件安放到熔炉顶部表面上。
对应的大致为环状(例如“C”形)的通道提供同样大致为环状并向下流进容器朝向熔融金属表面的蒸气帘，其中向下流动的蒸气定位成接近或沿着容器内的内壁表面部分的主要部分(例如主要部分是容器的横向截面的内表面区域的50％或更多)。
应当注意，如在此使用的关于在环状件(或在环状件区段内)内形成的通道(或通道部分)的形状以及利用本发明的系统形成的惰性气体的对应形状，术语“环状”指的是由系统形成的、以与所述系统构造成与其相接合的容器的内壁表面部分基本一致的气体的任何形状。例如，环状通道可以是圆形、卵形、正方形、长方形、多边形等。尽管与所述系统一起使用的容器通常是大致为圆筒形构造的熔炉或熔融金属容器，应当注意该系统可很容易的改变成和具有非圆筒形(例如方形或多边形)构造的容器一起使用。在这种情况下，环状件以及设置在环状件内的对应的槽或通道可构造成具有和容器的横截面构造的全部或一部分相同或相似的几何构造。在为大致长方形的容器设置“C”形环状件的构造中，该环状件(及对应的通道)可构造成通过三个大致为直线的区段形成“C”形(在直线区段连接处具有角部)，而不是大致连续的弯曲构件。
尽管环状或基本环状的构造在容器内提供了惰性蒸气的有效流动，该流动在容器内的被处理的物料表面上快速形成惰性覆盖层或层，但不同构造的系统也是有效的，其中在该系统中形成的惰性蒸气的形状不是环状或大致环状。此外，并不要求系统供应惰性蒸气或气体，使得该蒸气沿着或接近容器的内壁表面部分流动。
在此描述的系统中的重要特征是：提供一种包括一储蓄器以便接收和保持低温液体的合适的壳体或其它结构；以及还包括开口，该开口在储蓄器和固定有所述结构的容器之间提供流体连通，这样由低温液体蒸发的惰性气体可流入容器内，以在容器内的要处理的物料表面形成惰性覆盖层。同样重要的是要确保容纳在储蓄器中的液体不会离开储蓄器，相反，该系统设计成促进液体蒸发为惰性蒸气或惰性气体，该惰性蒸气或惰性气体可通过系统内的开口离开以便进入并落入容器内并朝向物料表面。
提供具有合适的构造以实现这些特征的系统(例如如上所述的系统)促进了低温流体的有效使用，这样提供的低温流体的量明显少于常规系统(例如用惰性气体覆盖熔炉内的熔融金属表面的常规系统)。此外，提供这样的特征可确保容器内的物料表面与惰性气体接触而不是与惰性液体接触。在熔炉内处理的物料是熔融金属的情况下，熔融金属表面和惰性气体而不是惰性液体的接触可限制或防止熔融金属物料从熔炉内“溅出”的可能性。
已上描述了用于在熔炉内产生惰性覆盖层的新型系统和对应的方法，可认为根据这里的教导本领域技术人员可进行其它的修改、变型和改变。从而应当理解所有这些变型、修改和改变应该认为是落入所附权利要求所限定的范围内的。

Claims (30)

1.一种用于将流体输送到容器内的系统，该系统包括：
壳体，该壳体构造成固定于容器且还包括储蓄器以接收和保持液态流体，所述壳体包括环状件以及在环状件内部的底端附近限定的通道，所述环状件包括在环状件的顶端和底端之间延伸通过环状件的开口，该开口在储蓄器和容器内部之间提供流体连通，以促进由储蓄器内的液体蒸发而形成的气体流进容器内部，其中所述通道的形状为环状或大致为环状，且与开口流体连通，该系统还包括：
入口孔，该入口孔构造成接收液态流体并将该流体输送到所述通道中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环状件的底端包括内表面，该内表面朝向环状件的顶端向上延伸以形成唇部，该唇部具有在顶端和底端之间终止的端部，且该唇部限定了所述通道的一部分。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述入口孔包括从环状件的外侧壁部分横向延伸出的细长管。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括与入口孔相连的喷枪管，其中所述喷枪管构造成将液态的流体传输通过入口孔并传输到环状件中。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统还包括与喷枪管相连的流体源。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述流体源包括液态氩、液态氮和液态二氧化碳中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述流体源包括液态氩。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，环状件的底端包括内表面，该内表面朝向环状件的顶端向上延伸以形成唇部，该唇部具有在顶端和底端之间终止的端部，且该唇部限定了所述通道的一部分。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环状件和入口孔中的至少一个由一种或多种材料制成，所述一种或多种材料为不锈钢或适于和熔炉一起工作且还能用于接收和处理低温液体的任何其它材料。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环状件具有连续、环状形状，该连续、环状形状限定了对应的连续、环状形状的通道。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环状件是弯曲的且为C形，其中两个终端相互接近，以便为通道限定相应的C形形状。
12.一种金属处理系统，该金属处理系统包括：
容器，该容器的顶端包括开口，且构造成将熔融金属产品保持在容器内；以及
根据权利要求1所述的系统，其中该系统固定于容器，使得壳体设置在容器的顶端，其中壳体的开口与和容器顶端处的开口流体连通。
13.根据权利要求12所述的金属处理系统，其特征在于，所述容器包括感应炉，该感应炉构造成在感应炉中将固体金属物料加热成熔融金属产品。
14.根据权利要求12所述的金属处理系统，其特征在于，所述环状件的底端包括内表面，该内表面朝向环状件的顶端向上延伸以形成唇部，该唇部具有在顶端和底端之间终止的端部，且该唇部限定了所述通道的一部分。
15.根据权利要求12所述的金属处理系统，其特征在于，该金属处理系统还包括与入口孔相连的喷枪管，其中所述喷枪管构造成将液态的流体传输通过入口孔并传输到环状件中。
16.根据权利要求15所述的金属处理系统，其特征在于，该金属处理系统还包括与喷枪管相连的流体源，其中该流体源包括液态氩、液态氮和液态二氧化碳中的至少一种。
17.一种用于将流体传输到容器内的系统，该系统包括：
用于接收液态流体且将流体以蒸气态输送到容器内的装置；和
入口孔，该入口孔构造成向用于将流体输送到容器内的所述装置提供液态流体，
其中，用于接收液态流体且将流体以蒸气态输送到容器内的装置构造成将蒸气输送到容器内，使得蒸气具有与容器的内周壁部分限定的横截面形状的主要部分一致并对应的形状。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，用于接收液态流体且将该流体以蒸气态输送到容器内的装置构造成将蒸气以环状或大致为环状形状输送到容器内。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，该系统还包括连接于入口孔的流体输送源，其中流体包括容纳于流体输送源中的氩、氮和二氧化碳中的至少一种。
20.一种在容器内的被处理的物料上提供蒸气层的方法，该方法包括：
将液态流体输送到设置在容器开口附近的壳体内，其中所述壳体构造成促进液体蒸发，以形成从壳体到容器内的连续的蒸气流；以及
促进容器内的蒸气向下流向容器内正在处理的物料；
其中在壳体中由流体形成的蒸气相对于容器内正在处理的物料来说为惰性，
所述壳体构造成促进在容器内形成环状或大致为环状的蒸气，该蒸气以合适的量提供到容器内，并进一步构造成当蒸气朝向容器中的物料的表面部分流动时膨胀，以在接近物料的位置形成蒸气层，该蒸气层基本遮盖物料的表面部分。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该壳体包括设置在容器顶端的环状件，该环状件包括在环状件的顶端和底端之间延伸通过环状件的开口，并包括在环状件内部的底端附近限定的形状为环状或大致为环状的通道，其中该通道与所述开口流体连通，且将流体输送到环状件内还包括：
将液态流体经由与环状件连接的入口孔注入通道，其中该流体蒸发以形成环状或大致为环状的蒸气，该蒸气流入容器内。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述环状件的底端包括内表面，该内表面朝向环状件的顶端向上延伸以形成唇部，该唇部具有在顶端和底端之间终止的端部，且该唇部限定了所述通道的一部分；蒸气经过唇部上方并流进容器。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述环状件具有连续、环状形状，该形状为通道限定了相应的连续、环状形状。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述环状件为弯曲的且为C形，其中两个终端相互接近，以便为通道限定相应的C形形状。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述流体通过与入口孔相连的喷枪管注入通道内。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
通过流体供应源将液态流体供应到喷枪管。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述流体供应源包括液态氩、液态氮和液态二氧化碳中的至少一种。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述容器包括感应炉，且所述物料包括熔融金属。
29.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述容器包括感应炉，且所述物料包括熔融金属。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述流体包括氩、氮和二氧化碳中的至少一种。
CN2007800357093A 2006-09-27 2007-09-20 惰性覆盖层在熔炉内的产生 Active CN101517343B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US82712206P 2006-09-27 2006-09-27
US60/827,122 2006-09-27
US11/829,114 US8403187B2 (en) 2006-09-27 2007-07-27 Production of an inert blanket in a furnace
US11/829,114 2007-07-27
PCT/IB2007/002738 WO2008038087A1 (en) 2006-09-27 2007-09-20 Production of an inert blanket in a furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101517343A CN101517343A (zh) 2009-08-26
CN101517343B true CN101517343B (zh) 2012-07-04

Family

ID=38920545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800357093A Active CN101517343B (zh) 2006-09-27 2007-09-20 惰性覆盖层在熔炉内的产生

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8403187B2 (zh)
EP (1) EP2074370B1 (zh)
JP (1) JP5649819B2 (zh)
CN (1) CN101517343B (zh)
AR (1) AR063014A1 (zh)
ES (1) ES2701004T3 (zh)
PL (1) PL2074370T3 (zh)
TW (1) TWI432273B (zh)
WO (1) WO2008038087A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080184848A1 (en) * 2006-08-23 2008-08-07 La Sorda Terence D Vapor-Reinforced Expanding Volume of Gas to Minimize the Contamination of Products Treated in a Melting Furnace
WO2009042854A1 (en) * 2007-09-26 2009-04-02 Musculoskeletal Research Llc Ion-channel regulator compositions and methods of using same
JP5262301B2 (ja) * 2008-05-29 2013-08-14 新日鐵住金株式会社 溝型誘導加熱装置の急速冷却方法
US8932385B2 (en) 2011-10-26 2015-01-13 Air Liquide Industrial U.S. Lp Apparatus and method for metal surface inertion by backfilling
US20140130637A1 (en) * 2012-04-16 2014-05-15 Chung-Shan Institute of Science and Technology, Armaments, Bureau, Ministry of National Defense Method for Making a Strong Aluminum Alloy
DE102012109248A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Fluxana GmbH & Co. KG Herstellung von Analyseproben
WO2016133551A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-25 Inductotherm Corp. Electric induction melting and holding furnaces for reactive metals and alloys
TWI688148B (zh) * 2018-04-16 2020-03-11 大華學校財團法人大華科技大學 高分子導電膜電極
CN112762711B (zh) * 2020-12-15 2022-09-02 山西江淮重工有限责任公司 熔体保护装置及熔体保护方法
US20220373261A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Fives North American Combustion, Inc. Melting furnace purge system and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB900869A (en) * 1959-09-16 1962-07-11 Union Carbide Corp Improvements in and relating to casting metals
US3868987A (en) * 1972-02-24 1975-03-04 Air Liquide Method of electric refining of metals by slag, known as the E. S. R. method, using liquefied gas to isolate the slag and electrode from the ambient air
GB2004784A (en) * 1977-09-23 1979-04-11 Siderurgie Fse Inst Rech Process for the centrifugal electromagnetic continuous casting of molten metals
DE19518554A1 (de) * 1995-05-19 1996-11-21 Linde Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines (mehrlagigen) Gasschleiers

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB220279A (en) 1923-08-08 1925-02-19 Fried Krupp Ag Friedrich Alfre Improvements in devices for manufacturing steel
GB987190A (en) 1963-03-14 1965-03-24 British Oxygen Co Ltd Minimising the contamination of molten metal during casting
FR90350E (fr) 1965-10-21 1967-11-24 Air Liquide Procédé de traitement des métaux liquides, applicable notamment à l'élaboration de fonte nodulaire
US3443806A (en) 1966-08-10 1969-05-13 Air Liquide Method of using induction furnaces
US3619172A (en) 1966-09-13 1971-11-09 Air Liquide Process for forming spheroidal graphite in hypereutectoid steels
GB1149788A (en) 1966-12-02 1969-04-23 Magnesium Elektron Ltd Improvements in or relating to the treatment of readily oxidisable metals during casting
FR1582780A (zh) 1968-01-10 1969-10-10
US3598168A (en) 1968-10-14 1971-08-10 Trw Inc Titanium casting process
FR1604719A (zh) 1968-10-22 1972-01-24
US3689048A (en) 1971-03-05 1972-09-05 Air Liquide Treatment of molten metal by injection of gas
FR2137090B1 (zh) 1971-05-13 1973-12-28 Air Liquide
US4181522A (en) 1974-07-05 1980-01-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method of retarding the cooling of molten metal
FR2277144A1 (fr) 1974-07-05 1976-01-30 Air Liquide Composition de matieres formee d'un melange d'un fluide cryogene et de particules solides
FR2302479A1 (fr) 1975-02-25 1976-09-24 Air Liquide Dispositif pour la distribution controlee de fluide cryogenique
US4089678A (en) 1975-08-01 1978-05-16 Hanawalt Joseph D Method and product for protecting molten magnesium
FR2346077A1 (fr) 1976-04-02 1977-10-28 Air Liquide Procede de fabrication de pieces metalliques moulees
FR2392746A2 (fr) 1977-06-01 1978-12-29 Air Liquide Procede de coulee de metal
FR2403852A1 (fr) 1977-09-22 1979-04-20 Air Liquide Procede et dispositif de protection d'un jet de coulee verticale de metal fondu au moyen d'un gaz inerte liquefie
CH628547A5 (de) 1978-06-30 1982-03-15 Fischer Ag Georg Formgussverfahren und vorrichtung zum vergiessen von metallischen formgussstuecken in einer form.
US4236913A (en) 1979-06-11 1980-12-02 Austin Ivy C Gaseous atmosphere for electric arc furnaces
CA1178014A (en) 1981-02-02 1984-11-20 Igor Y. Khandros Foundry practices
JPS5820369A (ja) 1981-07-31 1983-02-05 Daido Steel Co Ltd 吸引鋳造法
US4549598A (en) 1981-12-17 1985-10-29 Noranda Inc. Process for minimizing foam formation during free falling of molten metal into moulds, launders or other containers
FR2523005A1 (fr) 1982-03-08 1983-09-16 Air Liquide Procede et installation de coulee d'un metal non ferreux en lingotiere
FR2523007A1 (fr) 1982-03-15 1983-09-16 Air Liquide Procede et installation de protection d'un jet de coulee de metal liquide
BE893168A (fr) 1982-05-13 1982-11-16 Vesuvius Internat Corp Orifice d'injection d'un gaz de protection dans un tube de coulee
ZA85911B (en) 1984-02-24 1985-09-25 Liquid Air Canada Molten metal casting
US4657587A (en) 1985-02-21 1987-04-14 Canadian Liquid Air Ltd./Air Liquide Canada Ltee Molten metal casting
US4791977A (en) 1987-05-07 1988-12-20 Metal Casting Technology, Inc. Countergravity metal casting apparatus and process
US4848751A (en) 1987-07-24 1989-07-18 L'air Liquide Lance for discharging liquid nitrogen or liquid argon into a furnace throughout the production of molten metal
US4806156A (en) 1987-07-24 1989-02-21 Liquid Air Corporation Process for the production of a bath of molten metal or alloys
US4828609A (en) 1988-03-01 1989-05-09 Liquid Air Corporation Method to protect the surface of metal in vertical melting furnaces
ES2052851T3 (es) 1988-09-07 1994-07-16 Daido Steel Co Ltd Aparato para la produccion de polvo de metal.
JPH02235545A (ja) 1989-03-10 1990-09-18 Daido Steel Co Ltd 活性金属の鋳造装置とそれを用いる鋳造方法
JP2558408B2 (ja) 1992-02-10 1996-11-27 鹿島建設株式会社 階段面をフラット床面に転換させる機構を組合せた座席収納装置
US5404929A (en) 1993-05-18 1995-04-11 Liquid Air Corporation Casting of high oxygen-affinity metals and their alloys
US5366409A (en) * 1993-11-22 1994-11-22 Praxair Technology, Inc. Controlling pouring stream and receiver environment
JPH08103953A (ja) 1994-10-03 1996-04-23 Sekisui Chem Co Ltd 熱可塑性樹脂管の管端受口加工金型
US5518221A (en) 1994-11-30 1996-05-21 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for inert gas blanketing of a reactor or vessel used to process materials at elevated temperatures such as an induction furnace used to remelt metals for casting
US6228187B1 (en) 1998-08-19 2001-05-08 Air Liquide America Corp. Apparatus and methods for generating an artificial atmosphere for the heat treating of materials
US6491863B2 (en) 2000-12-12 2002-12-10 L'air Liquide-Societe' Anonyme A' Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Method and apparatus for efficient utilization of a cryogen for inert cover in metals melting furnaces
JP4274781B2 (ja) * 2002-11-25 2009-06-10 パナソニック株式会社 Ｍｇ合金処理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB900869A (en) * 1959-09-16 1962-07-11 Union Carbide Corp Improvements in and relating to casting metals
US3868987A (en) * 1972-02-24 1975-03-04 Air Liquide Method of electric refining of metals by slag, known as the E. S. R. method, using liquefied gas to isolate the slag and electrode from the ambient air
GB2004784A (en) * 1977-09-23 1979-04-11 Siderurgie Fse Inst Rech Process for the centrifugal electromagnetic continuous casting of molten metals
DE19518554A1 (de) * 1995-05-19 1996-11-21 Linde Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines (mehrlagigen) Gasschleiers

Also Published As

Publication number Publication date
EP2074370A1 (en) 2009-07-01
PL2074370T3 (pl) 2019-05-31
JP2010505084A (ja) 2010-02-18
US8403187B2 (en) 2013-03-26
TW200836854A (en) 2008-09-16
CN101517343A (zh) 2009-08-26
WO2008038087A1 (en) 2008-04-03
TWI432273B (zh) 2014-04-01
US20080182022A1 (en) 2008-07-31
AR063014A1 (es) 2008-12-23
ES2701004T3 (es) 2019-02-20
EP2074370B1 (en) 2018-11-07
JP5649819B2 (ja) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101517343B (zh) 惰性覆盖层在熔炉内的产生
BRPI0708457A2 (pt) unidades de redução direta para produzir metal fundido a partir de um material de alimentação metalìfero
US3380511A (en) Apparatus for automatically filling a receptacle
WO2008070935A1 (fr) Busette a jet creux pour coulee continue d'acier
FI106617B (fi) Hitsausmenetelmä
CN201399579Y (zh) 镁合金熔体远距离运输系统
US3820587A (en) Apparatus for making metal ingots
US6491863B2 (en) Method and apparatus for efficient utilization of a cryogen for inert cover in metals melting furnaces
CN100368123C (zh) 熔融金属转运浇包和熔融金属出液方法
US7828004B2 (en) Method and device for storing chemical products in a container
ES2201575T3 (es) Dispositivo de carga continua de metal de maquinas fundidoras bajo presion de metales de camara fria horizontales y verticales y su procedimiento.
JP2012515137A (ja) 非混和性液の処理のための装置及び方法
AU592746B2 (en) Consumable lance
CN201293550Y (zh) 一种快速节能环保的连续金属熔化炉
FR2739795A1 (fr) Appareil pour le chauffage de metal en fusion
CN101516547A (zh) 尽量减少对熔炉内被处理产品污染的被蒸气补强的膨胀气体体积
JP2005089837A (ja) 金属の溶解噴霧装置
CN108027209A (zh) 通道式感应炉
US11066713B2 (en) Method of operating a top submerged lance furnace
JP3489081B2 (ja) 容 器
US123073A (en) Improvement in apparatus for treating malleable-iron castings
CN205740715U (zh) 顶喷燃烧式玻璃熔窑
US20060273498A1 (en) Plant with rotating furnace for the melting without salt of aluminum with screening and recovery of the slags
JPH03199321A (ja) アルミインゴットの冷材供給による急速溶解方法と装置
SU1496929A1 (ru) Установка дл гидродинамического распылени легкоплавких расплавов

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant