CN102427899B - 浇铸喷嘴 - Google Patents
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Abstract
一种浇铸喷嘴，包括：伸长的管状部分(10)，限定了带有中心纵向轴线(L)的浇铸通道(12)的下部分；板状部分(14)，在其与管状部分(10)相反的表面(18)和其与管状部分(10)相邻的区段(20)之间设有流通开口(16)。如可以从图2观察到的，流通开口(16)限定了浇铸通道(12)的上部分(12o)。所述表面(18)和所述区段(20)之间的外围区域(22)包括四个片段，即，彼此相对的两个倾斜的支承表面(24)和彼此相对且平行地布置在所述两个明显的支承表面(24)之间的两个平坦的表面区段(26)。如可以从图3观察到的，各支承表面(24)相对于浇铸通道(12)的中心纵向轴线(L)而弯曲。因此，该弯曲相对于中心纵向轴线(L)而凹入，并且，鉴于支承表面(24)的相对的布置，所述支承表面被彼此相反地布置。
Description
技术领域
本发明涉及一种浇铸喷嘴(pouring nozzle)，其中，该喷嘴用于将金属熔体从一个(上方的)类似于钢包(ladle)的冶金容器转移至另一个(下方的)诸如中间包(tundish)的冶金容器。
背景技术
鉴于金属铸造期间的苛刻条件(高达1700℃的温度，化学侵蚀和冶金侵蚀)，这种浇铸喷嘴通常由耐高温的陶瓷耐火材料制成。
浇铸喷嘴典型地包括伸长的管状部分和板状部分，所述管状部分限定带有中心纵向轴线的浇铸通道的一个部分，所述板状部分在其与管状部分相反的表面和其与所述管状部分相邻的区段之间设有流通开口，其中，流通开口限定所述浇铸通道的第二部分。
据了解，浇铸喷嘴的通常设计是大致同样的，不管它是被用作安置于所述上冶金容器(例如钢包)中的所谓的“内浇铸喷嘴”还是被用作在冶金熔体的流动方向上追随所述内浇铸喷嘴的“外浇铸喷嘴”。该“外浇铸喷嘴”可以被设计成“隐藏的入口喷嘴”。其常常被设计成“用于喷嘴插入和/或移开装置的浇铸喷嘴”，尤其是为了铸造期间的快速变换。
当用作“内浇铸喷嘴”时，所述板状部分通常被布置在下端(在熔体的流动方向上)，并且，反之亦然，当用于管变换器中时，布置外浇铸喷嘴。
在两种情况下，提供了一种装置，以将喷嘴精确地保持在期望的位置。据了解，已知的喷嘴沿着所述板状部分的外围区域设有支承表面。
根据EP 1289696B1和EP 1590114B1，所述板状部分在相反侧包括与浇铸通道的中心纵向轴线形成20°至80°的角度的两个平坦的支承表面。
在使用中，这种浇铸喷嘴的板状部分被保持在合适的位置，抵靠着另一耐火构件的相应的板状部分。该另一耐火构件可以是例如滑门系统的耐火盘构件，或者可以是相应的浇铸喷嘴的板状部分。板状部分在与浇铸通道相邻的区域和离浇铸通道最远的区域中遭受不同水平的热膨胀。这能够导致引起另外的平板状部分弯曲而适应浇铸通道的区域中的较高水平的膨胀。其效果是，浇铸喷嘴的板状部分和它们的相应的其它耐火构件之间的接触面积减小，并变得限定于约束浇铸通道的相对较小的环状区段。这产生了很多风险。首先，由横跨板状区域的不均匀膨胀引起的热机械应力能够引起所述板状部分内和/或所述板状部分和相邻的管状部分之间的区域中的微裂纹或裂纹的增加。其次，减小的接触面积在耐火构件之间引起缩减的密封，该缩减的密封能够允许空气进入熔化的金属流(在大量的铸钢中引起氧化和劣化)，或者反之，能够允许钢液的泄露。
在这方面，存在着增加或优化所述类型的喷嘴的设计、安全和/或使用的持久的需求。
典型地，许多送料装置(送料圆柱体)作用于各个支承表面。这些送料装置以它们各自的压力大致彼此平行的方式并排(平行)布置。它们中的各个在支承表面的相应部分上施加大致同样的力。然而，这些力不必被引导至围绕浇铸通道的板状部分的区域，接触面积限定于该区域，并且热机械应力在该区域是最大的。本发明的浇铸喷嘴的设计克服了这一限制，其中，相应的支承表面是弯曲的，而不是平坦的。
发明内容
申请者的发明提供了上述类型的浇铸喷嘴，即，该浇铸喷嘴带有板中的改善的应力分布并朝向围绕浇铸通道的区域集中推力。
本发明用弯曲的支承表面替代根据现有技术的平坦的支承表面，包括相对于浇铸通道的中心纵向轴线而弯曲的支承表面。这使得能够以更加同心的方式(相对于浇铸通道的中心纵向轴线)将压力施加至耐火材料中。
在其最普遍的实施例中，本发明涉及一种浇铸喷嘴，该浇铸喷嘴包括以下特征：
伸长的管状部分，限定了带有中心纵向轴线的浇铸通道的第一部分；
板状部分，在其与管状部分相反的表面和其与所述管状部分相邻的区段之间设有流通开口；
流通开口限定了浇铸通道的第二部分；
所述表面和所述区段之间的外围区域包括两个支承表面；
各个支承表面提供至少一个弯曲，该弯曲沿着垂直于中心纵向轴线(L)的方向的假想平面延伸；以及
所述支承表面被相反地布置。
支承表面的相反布置导致了浇铸喷嘴的板状部分的设计，该设计相对于包括浇铸通道的中心纵向轴线的假想的纵向平面可以是镜像翻转的。
在优选实施例中，外围区域包括两个明显的支承表面和布置成彼此平行并位于所述两个明显的支承表面之间的两个平坦的表面区段。换句话说，板状部分的外围区域如下所述：一个弯曲的支承表面被平坦的表面区段追随，该平坦的表面区段被第二弯曲的支承表面追随，该第二弯曲的支承表面又被平坦的表面区段追随。该板状部分典型地为矩形/方形(从上方看时)。附图显示了相应的设计。
支承表面的所述弯曲可以为恒定的半径，或者能够沿着支承表面变化。这使得能够将来自送料装置的径向力提供至喷嘴的板状区段中。取决于该弯曲，推力不再彼此平行地延伸，而是以汇聚的方式延伸。
根据另一实施例，所述两个支承表面均提供相当于与所述浇铸通道的中心纵向轴线垂直的横截面中的抛物线的弯曲。
上述设计呈现带有两个支承表面的喷嘴，各个支承表面由沿着假想平面的弯曲表征，所述假想平面相对于浇铸通道的中心纵向轴线的方向而垂直或倾斜。该设计包括实施例，在该实施例中，所述弯曲的半径R2或R3大于流通开口(孔洞)的直径D，例如，超过2倍或超过3倍、超过5倍或者超过10倍。
根据另一实施例，所述两个支承表面的各个支承表面可以额外提供沿着包括浇铸通道的纵向轴线的假想平面延伸的弯曲，该弯曲在从与管状部分相反的所述表面至与所述管状部分相邻的所述区段的方向上延伸。
所述第二类型的弯曲在其与管状部分相反的末端和与所述管状部分相邻的所述区段之间可以为恒定的半径，但是，典型地，它将沿着其延伸部而具有不同的半径。
这包括一个实施例，在该实施例中，所述第二弯曲仅在板状部分的与管状部分相反的一个末端和其与所述管状部分相邻的第二末端之间局部地延伸。
遍布其区域和/或沿着其一部分弯曲的所述支承表面可以提供至少局部地相当于下述几何形状中的一个的局部表面(片段)的形状：圆柱、抛物面、锥形、圆顶、圆环。
在纵截面中，所述支承表面的形状可以至少局部地相当于下述几何形状中的至少一个：抛物线、渐开线、椭圆。作为备选，纵截面中的支承表面可以是线性的。
典型地，所述板状部分在其与所述管状部分相邻的区段比在其与所述管状部分相反的末端具有更小的横截面积。这导致了一种布置，通过该布置，施加至支承表面的推力被分别部分地朝上(针对外浇铸喷嘴)或朝下(针对内浇铸喷嘴)引导。换句话说，推力在各自的板状部分的相应表面的方向上具有矢量分量，以改善所述表面对系统的相邻构件的紧密性，例如滑门阀的滑板或第二喷嘴的表面。
此外，支承表面的弯曲将针对所有送料装置而在浇铸通道的方向上集中一部分所述矢量分量，并从而减少起因于由使用时的板状部分的不均匀热膨胀产生的减小的接触面积的风险。
所述浇铸喷嘴可以由陶瓷耐火材料制成，并设计成一片(所谓的单管)。它也可以由分开的部分制成，例如随后由共有的外部金属封套和/或键合剂(粘合剂)彼此固定的管状部分和板状部分。
喷嘴和/或其部分可以被均衡地施压。
本发明的更多特征可以从其它申请文档和/或所附的权利要求获得。
附图说明
将根据附图更详细地描述本发明。这些图示意性地显示下述内容：
图1是浇铸喷嘴的3维图，
图2是根据图1的喷嘴的纵截面图，
图3是送料装置的区域中的根据图1、2的喷嘴的横截面图(图2的C-C)，
图4是第二实施例的3维图，
图5是根据图4的喷嘴的纵截面图，
图6是第三实施例的纵截面图。
具体实施方式
同样的部分或提供相同功能的部分由相同的数字标明。
根据图1，浇铸喷嘴包括伸长的管状部分10和板状部分14，管状部分10限定了带有中心纵向轴线L的浇铸通道12的下部分，板状部分14在其与管状部分10相反的表面18和其与所述管状部分10相邻的区段20之间设有流通开口16。如可以从图2观察到的，流通开口16限定了浇铸通道12的上部分12o。
所述表面18和所述区段20之间的外围区域22包括四个片段，即，彼此相对的两个倾斜的支承表面24和彼此相对且平行地布置在所述两个明显的支承表面24之间的两个平坦的表面区段26。
如可以从图3最佳地观察到的，各支承表面24相对于浇铸通道12的中心纵向轴线L而弯曲。因此，该弯曲相对于中心纵向轴线L而凹入，并且，鉴于支承表面24的相对的布置，所述支承表面被彼此相反地布置。
在图2中，流通开口16的直径被标记为D，而相应的弯曲的支承表面24的半径被标记为R3，R3＞D。半径R3处于向浇铸通道12的纵向轴线L倾斜的平面中。弯曲的支承表面的半径R4描述了沿着该图的纵截面图的设计。
如可以从图2最佳地观察到的，各支承表面24提供了在从所述表面18至所述区段20的方向上延伸的额外的弯曲。如可以从图2观察到的，所述额外的弯曲具有四分之一圆周的形状，并布置在离开所述表面18的某一距离。
板状部分14的外围区域22和相邻的管状部分10的上区段被金属封套28封入，该金属封套28紧缩或胶合在相应的表面区段上。
带有管状部分10和板状部分14的所示的喷嘴在如上所述装配金属封套28之前被均衡地施压，以提供单一的陶瓷耐火体(单管设计)。
它可以用作外喷嘴(在根据图1、2的定向中)，或者通过180°翻转或上下翻转而用作内喷嘴。
如可以从图1和图3观察到的，三个送料装置30l、30m和30r沿着所述支承表面24的各个支承表面布置成一排。
送料装置30m以这种方式布置：使得其由箭头Pm表征的推力被确切地引导朝向浇铸通道12的中心纵向轴线L。
相对侧的送料装置30l和30r相对于送料装置30m而布置成使得它们的由支承表面24传递的通过板状部分14的相应的推力Pl、Pr不与推力Pm平行，但朝向中心纵向轴线L稍微倾斜且不穿过该中心轴线L。
该布置在相应的(未显示)夹紧装置内保护增加的和优化的固定以及优化的喷嘴的定心，并且，同时降低在板状部分14的陶瓷耐火材料内形成裂纹的风险。
如可以从图1和图2观察到的，所述送料装置30l、30m和30r进而以这种方式布置：在表面18的方向上利用垂直的构件施加引起的推力。
图4和图6中显示了两个备选实施例。
在图4中，喷嘴的支承表面24是截锥(frustocone)的部分。图5中显示了喷嘴的纵向横截面。该截锥的平均半径是R2。根据图6的纵向横截面显示了图2中的实施例的支承表面24的相似的弯曲，但是半径R2位于垂直于浇铸通道12的纵向轴线L的假想平面中。
Claims (15)
1.一种浇铸喷嘴，包括下述特征：
a) 伸长的管状部分(10)，限定了带有中心纵向轴线(L)的浇铸通道(12)的第一部分(12u)；
b) 板状部分(14)，在其与所述管状部分(10)相反的表面(18)和其与所述管状部分(10)相邻的区段(20)之间设有流通开口(16)；
c) 所述流通开口(16)限定了所述浇铸通道(12)的第二部分(12o)；
d) 所述板状部分(14)的外围区域(22)，所述外围区域(22)在所述表面(18)和所述区段(20)之间且包括两个明显的支承表面(24)，所述两个明显的支承表面(24)被相反地布置且在它们之间具有两个表面平坦的区段，所述两个表面平坦的区段布置成彼此平行并位于所述两个明显的支承表面(24)之间；
e) 其中，各个支承表面(24)提供至少一个弯曲，所述弯曲沿着垂直于所述中心纵向轴线(L)的方向的平面延伸。
2.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，各个支承表面(24)提供沿着包括所述中心纵向轴线(L)的假想平面延伸的弯曲。
3.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述外围区域(22)包括：
a) 两个明显的支承表面(24)；以及
b) 布置成彼此平行并位于所述两个明显的支承表面(24)之间的两个平坦的表面区段(26)。
4.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述两个支承表面(24)中的各个支承表面提供恒定半径的弯曲。
5.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述两个支承表面(24)中的各个支承表面提供弯曲，所述弯曲相当于与所述浇铸通道(12)的所述中心纵向轴线(L)的方向垂直的横截面中的抛物线。
6.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述两个支承表面(24)中的各个支承表面提供沿着垂直于所述浇铸通道(12)的所述中心纵向轴线(L)的方向的假想平面的弯曲，该弯曲的半径R2至少为所述流通开口(16)的直径(D)的2倍。
7.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述两个支承表面(24)中的各个支承表面提供所述弯曲，所述弯曲沿着包括所述浇铸通道(12)的所述中心纵向轴线(L)的假想平面延伸，其中，所述弯曲在从与所述管状部分(10)相反的所述表面(18)至与所述管状部分(10)相邻的所述区段(20)的方向上延伸，使得所述支承表面是漏斗形状的部分。
8.根据权利要求7所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述弯曲在其与所述管状部分(10)相反的末端和其与所述管状部分(10)相邻的所述区段(20)之间为恒定的半径。
9.根据权利要求7所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述弯曲在其与所述管状部分(10)相反的末端和其与所述管状部分(10)相邻的所述区段(20)之间局部地延伸。
10.根据权利要求1或2所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述支承表面(24)中的各个支承表面提供相当于下述几何形状中的一个的局部表面的形状：抛物面、锥形、圆顶、圆柱、圆环。
11.根据权利要求2所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述支承表面(24)中的各个支承表面提供在所述浇铸喷嘴的纵向区段中相当于下述几何形状中的至少一个的形状：抛物线、渐开线。
12.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述板状部分(14)在与所述管状部分(10)相邻的所述区段(20)比在其与所述管状部分(10)相反的末端具有更小的横截面积。
13.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述浇铸喷嘴由陶瓷耐火材料制成，并设计成一片单体。
14.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述板状部分(14)和所述管状部分(10)是被均衡地施压的部分。
15.根据权利要求1所述的浇铸喷嘴，其特征在于，所述浇铸喷嘴至少局部地被金属封套(28)围绕。
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