CN103781573B - 陶瓷耐火塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制在诸如中间包的冶金容器的出口开口处的熔融金属流动的陶瓷耐火塞(塞装置)。

Description

陶瓷耐火塞

技术领域

本发明涉及用于对在诸如中间包这样的冶金容器的出口开口处的熔融金属流动加以控制的陶瓷耐火塞（refractorystopper）(塞装置)。

背景技术

一般类型的陶瓷耐火塞包括棒形塞主体，其一端被设计成固定到相对应的升降机构上，而其另一端设有所谓的塞头部。棒形塞主体限定一种中心纵向轴线。

在铸钢中熟知将这样的塞棒（其在许多情况下为单件式塞棒）布置在竖直位置，以便通过所述升降作用来改变相对应的冶金容器的相关联的出口开口的截面积。关于在下文中公开的任何方向，如“顶部”、“底部”、“上端和下端”总是参考附图中的图1所示的竖直使用位置。

这种类型的塞棒也已用来引入气体，诸如惰性气体（即，氩气）到熔融钢内以从熔融体/熔融的熔化物（moltenmelt）移除非金属夹杂物。

根据EP1188502B1，气体沿着中心气体进给管线从塞上端朝向塞头部进给。通常，这种气体进给管线由在塞主体内的中心内孔来设置。EP1188502B1提供使气体通过塞头部持续向下流动到其外表面并且进一步到周围熔体内的各种实施例。根据所述EP1188502B1的图6（a）的实施例，主气体进给管线合并到减小直径的单个气体通道内，其中所述气体通道沿着中心纵向塞轴线延伸以便在其最下表面部段处离开塞头部（现有技术，图1）。

因此，气体在中心纵向轴线的方向上离开塞装置。在此引出区域的周围，相对应的金属熔体具有相对较低的速度，这具有以下缺点：氩气输送缓慢向下并且在塞头部的外表面处的所述气体通道的引出开口周围发生所谓的堵塞（凝固材料沉积）。

根据EP1188502B1的图6（b）的实施例，一个气体通道被多个气体通道替换，多个气体通道全都始于沿着中心纵向塞轴线的相同点处，但然后朝向塞头部的自由外表面发散。

这种设计仅减小了堵塞的发生。凝固的钢粒子可闭合相对应的气体通道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对来自容器的熔融金属进行流动控制的塞装置，其避免了上文提到的缺点并且改进了钢品质。

本发明始于上文所提到的一般类型的常规陶瓷耐火塞，其包括限定着中心纵向塞轴线的棒形塞主体和在所述塞主体内朝向塞头部延伸的至少一个气体进给管线。

根据本发明，通过以下设计实现了气体的进一步输送（向下到塞头部内并且经由至少一个气体通道出口开口到熔体内）：

-至少一个气体进给管线合并到圆柱形气体通道内，

-所述圆柱形气体通道在塞头部内与中心纵向塞轴线同心地延伸到其自由外表面。

与根据现有技术的离散气体通道（吹气孔）不同，圆柱形气体通道设置于塞头部内（也被称作塞主体的鼻部）。取决于所述圆柱形气体通道的直径，特别是在其一个环形出口开口处，气体以离塞头部的最下点（在其使用位置）的明显距离而进给并且到金属熔体以增加速度传递的位点。

这保证了离开塞（塞鼻部）的气体被金属熔体流冲走而不会有堵塞的危险。

本发明的构思是基于在塞主体的下端的外表面处设置气体通道的环形出口开口的技术特点，塞主体的下端的外表面对应于通常具有弯曲设计的塞头部（塞鼻部）的下外表面。

气体狭缝应以离塞主体的中心纵向轴线特定距离延伸，使得气体在塞头部最下点上方的位置处离开塞头部，其中，传递的熔体流具有更高的速度。这个径向距离应为所述气体通道宽度的至少十倍并且可为20或30倍更大。具体大小可为约0.5至8cm，例如1-6cm。

根据一实施例，垂直于气体进给方向的气体通道的宽度小于1mm，例如0.6、0.5、0.4或0.3mm，并且因此远小于根据现有技术具有通常在1mm与5mm之间直径的任何离散内孔状气体通道。

由于气体通道的圆柱形几何形状和较小宽度，实现了在内外热表面之间的气体流动，改进了在塞主体与气体之间的热交换，气体以比所提到的常规现有技术装置高很多的温度离开气体通道。更热的气体还避免了任何熔体在气体通道引出口处凝固以及熔体渗透到气体通道内。

关于本发明提及“圆柱形气体通道”，应当指出的是术语“圆柱形”未必表示恒定直径的圆柱，但这也是一种可能的实施例。

因此，本发明提供各种设计，诸如：

a)圆柱形气体通道平行于中心纵向塞轴线延伸，

b)圆柱形气体通道在塞头部内的其端部处具有更小的直径并且在沿着塞头部的自由表面在其端部处具有较大直径，

c)圆柱形气体通道在塞头部内的其端部处具有较大直径并且在沿着塞头部的自由表面在其端部处具有较小直径。

替代方案b）和c）包括至少部分地在中心纵向塞轴线的径向延伸的气体通道。所有气体通道设计包括了在塞头部表面处所述气体通道的环形气体出口开口的特点。本发明包括了在塞头部区域中具有多于一个圆柱形气体通道的实施例，那么这些气体通道被同心布置，同时周围耐火部分固定到彼此，例如由将在下文中描述的耐火桥固定到彼此。

如上文所提到的那样，常规陶瓷耐火塞可以被制造成所谓的整体塞（单件塞）。这种整体设计也可以在本发明构思内实现，但显然，耐火桥必须沿着圆柱形气体通道设置以便避免在气体通道内侧与外侧的耐火材料之间的分隔。在此方面，已知气体净化塞将相对应的模板插入于陶瓷材料内，模板对应于最终气体通道的圆柱形设计并且包括沿着其壁部段的孔。在塞主体制造期间，例如通过压制，特别地等静压压制，陶瓷批材料然后穿过这些孔，提供材料（陶瓷）桥。

在随后烧制该压制的塞期间，模板材料被烧尽，从而提供如之前所描述的具有单体耐火桥的所希望的圆柱形气体通道。

新陶瓷耐火塞的另一设计的特征在于插件，其布置于塞头部内使得插件提供气体通道的一个内壁部段，而塞头部提供所述圆柱形气体通道的另一外壁部段。

可实现这种插件的设计的各种实施例。

根据一实施例，插件包括提供圆柱形气体通道的内表面的第一部段和提供所述至少一个气体进给管线的边界的相关联的第二部段（在顶部），或在替代方案中，向第二部段提供穿过它延伸的所述气体进给管线。换言之，气体进给管线实现为在其端部处紧邻于和/或在塞鼻部内在所述插件与塞主体（包括鼻部）的内壁之间，如附图所示。这种设计允许提供多于一个气体进给管线，其持续使气体进给到圆柱形气体通道内。

为了实现（多个）气体进给管线和/或气体通道，一个或多个相对应的模板可如之前所描述那样安装，并且在模制之后烧尽。作为易燃模板的替代，相对应表面中的至少一个可以被易燃蜡和/或诸如塑料箔这样的其它易燃材料覆盖。

这允许预先模制插件，用所述易燃材料覆盖它并且然后将它与塞主体压制在一起，例如在等静压压制装置中。可以在随后烧制（烧结）此陶瓷塞期间实现易燃材料的燃烧。

为了实现优化的气体流动，一个实施例提供旋转对称的插件。

根据另一实施例，插件可以沿着其外表面为异型的。所述插件的外表面提供至少一个突起或至少一个凹陷，至少一个突起或至少一个凹陷与沿着塞头部的相对应内表面的至少一个相对应的突起或至少一个相对应的凹陷配合以实现在插件与塞头之间的形式配合连接从而避免所述插件松动。其它舌部和凹槽连接和/或其它紧固器件如螺栓可用于相同目的。

这种设计的技术效果对应于如之前提到的“耐火桥”。

在所述耐火桥的情况下，可以在塞主体（包括塞头部）与插件之间实现连续的陶瓷或化学键结。

本发明的另外的特点将从附属权利要求和其它应用文献得到。可通过所公开的设计特点的任意组合（如果并非明确地排斥）来实现塞。

应当指出的是术语如“棒形”等总是参考制造的技术产品并且因此参考相对应的技术特点并且不以强数学意义来使用。

附图说明

将关于附图来描述现有技术和本发明，附图示出：

图1：根据现有技术的常规塞棒和冶金容器的相关联的出口开口。

图2：新塞的第一实施例的截面图。

图3为插件的第二实施例。

图4：插件的第三设计。

具体实施方式

根据图1的塞设计对应于EP1I88502B1（图6a）的设计。塞具有塞主体12，塞主体12具有在其下端处的塞头部14和在其上端处的固定器件F（用于相对应的升降设备）。气体沿着中心气体进给管线16在方向箭头T上朝向塞头部14输送到减小直径的气体通道18内并且在此气体通道18的最下点P处离开塞，并且所述塞在图示使用位置并且与塞的中心纵向轴线（A-A）在轴向对准。

在此点处，相对应的金属熔体M具有相对较低的速度。这就是可能在气体通道18的出口开口周围形成相对较大气泡并且发生堵塞的原因。

图2示出了新塞设计的下部分。根据现有技术，塞主体12设置中心气体进给管线16和塞头部14。此塞的中心纵向轴线也由线A-A来表征。

恒定直径的圆柱形插件30与所述轴线A-A同心地布置于所述塞头部内和气体进给管线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提供进给管线16的下部段的内边界34b，进给管线16在此部段中特征为离彼此一定距离（此处，相对于彼此成120度）朝向插件30的第一下部段32竖直地（并且向下）延伸的三个个别气体管线16i。因此，在图2的截面图中，可以看出所述三个气体管线16i中的仅一个。

上部段34的特征还在于表面凹陷34d，塞主体12的内壁12w的相对应（径向）突起14d以形式配合的方式进入到表面凹陷34d内从而避免塞主体12（或分别塞头部14）与插件30分裂。

三个气体管线16i与气体进给管线16流体连通并且与布置于插件30的下部分32与塞头部14的相对应内壁部段12w之间的圆柱形气体通道38流体连通。

气体流动如下；

气体沿着气体进给管线16向下（箭头T）流动，然后进入布置于插件30的上部段34与塞主体12的内壁12w之间的三个气体进给管线16i并且最终沿着圆柱形气体通道38，之后其经由在气体通道38的自由下端处的其环形气体出口开口（具有约6cm的直径）离开塞头部14并且进入到金属熔体M内。

气体通道38具有0.6mm的宽度（垂直于轴线A-A）并且避免了熔体渗透的风险，而同时允许熔体流通过此环形出口开口，以冲走逸出的气体流而没有任何堵塞危险。

图3的实施例类似于图2的实施例，附带条件是插件30的下部段32具有截头圆锥形状和相对应地在图3的截面图中的梯形截面。

气体流在箭头G的方向上离开气体通道38。

插件30和气体通道38布置的替代方案分别在图3中以虚线38'表示并且特征为气体通道38'的端部相对于塞的中心纵向轴线在图示位置在径向并且因此水平地延伸。

图4的塞对应于图3的塞，附带条件是插件30的下部分相反地倾斜，即其直径在其朝向上部段34的端部处大于在其下端处（即在环形气体出口开口处）。

从图3还可以得出插件30具有弯曲下表面以便遵循塞头部14的下端的类似拱顶的形状。

图2至图4在它们的下部分中披露从下方观看塞头部的视图。

Claims (12)

1.陶瓷耐火塞，包括：

a)棒形塞主体（12），其限定中心纵向塞轴线（A）；以及

b)至少一个气体进给管线（16），其在所述塞主体（12）内朝向塞头部（14）延伸，其中，

c)所述至少一个气体进给管线（16）合并成圆柱形气体通道（38），

d)所述圆柱形气体通道（38）在所述塞头部（14）内与所述中心纵向塞轴线（A）同心地延伸到其自由外表面，

e)在塞头部（14）的自由外表面处提供圆柱形气体通道（38）的环形出口开口。

2.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圆柱形气体通道（38）平行于所述中心纵向塞轴线（A）延伸。

3.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圆柱形气体通道（38）在所述塞头部（14）内的其端部处具有较小的直径并且在沿着所述塞头部（14）的自由表面的其端部处具有较大直径。

4.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圆柱形气体通道（38）在所述塞头部（14）内的其端部处具有较大的直径并且在沿着所述塞头部（14）的自由表面的其端部处具有较小直径。

5.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圆柱形气体通道（38）具有垂直于所述气体进给方向小于1mm的宽度。

6.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圆柱形气体通道（38）具有垂直于所述气体进给方向小于0.6mm的宽度。

7.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述圆柱形气体通道（38）在所述塞主体（12）与布置于所述塞头部（14）内的插件（30）之间延伸。

8.根据权利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件（30）包括提供所述圆柱形气体通道（38）的内表面的第一部段（32）和提供所述至少一个气体进给管线（16i）的边界（34b）或者在其内所述气体进给管线（16i）伸展的相关联的第二部段（34）。

9.根据权利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件（30）旋转对称。

10.根据权利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件（30）沿着其外表面为异型的。

11.根据权利要求10所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述插件（30）的外表面设置至少一个突起（14d）或至少一个凹陷，所述至少一个突起（14d）或至少一个凹陷与沿着所述塞主体（12）的相对应内表面（12w）的至少一个相对应的凹陷（34d）或至少一个相对应的突起配合以实现在插件（30）与塞主体（12）之间的形式配合连接。

12.根据权利要求7所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述塞主体（12）包括塞头部（14）并且所述插件（30）提供连续陶瓷或化学键结或二者。