CN104540619A

CN104540619A - 耐火浇铸装置

Info

Publication number: CN104540619A
Application number: CN201280075356.0A
Authority: CN
Inventors: G.麦克基伦; M.西尔瓦焦
Original assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Current assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2015-04-22
Also published as: EP2895286A1; MX2015002196A; WO2014042611A1; RU2015103184A; US20140326761A1

Abstract

本发明涉及一种耐火浇铸装置。此类装置用于特别是在所谓的连续铸造过程中浇注熔融金属。

Description

耐火浇铸装置

技术领域

背景技术

从EP 1133373 B1和EP 0346378 B1中知道一般类型的耐火浇铸装置。所有这些装置的特征都在于具有中心纵向浇铸通道的大体管状设计。

在组装装置之后，即，装置处于其安装状态，进行以下：浇铸通道的入口开口布置在装置的上端区段处，至少一个出口开口布置在其下端区段处。熔融金属经由所述入口开口进入浇铸通道/装置，并且经由一个或更多个出口开口离开浇铸通道/装置。

所述熔体流由作用到装置的入口开口上的所谓的止动器杆，或所谓的滑动阀机构控制。这全部都是对本领域技术人员众所周知的现有技术，并且将不在这里进一步描述。

EP 1590114 B1公开了一种用于在所谓的换管机中使用的浇铸装置。

现有技术浇铸装置中的基本问题在于沿着装置的滑动顶表面的严重磨损/磨蚀，因而限制对应的浇铸管/喷嘴的工作时间，以及提高空气进入的危险，因为浇铸装置的上部表面与相关联的结构元件之间的密封性降低。

根据EP 0346378 B1，至少围绕入口开口的外周边缘形成耐磨损的硬质耐火材料。

EP 1133373 B1公开了一种浇铸装置，其包括陶瓷管元件，该陶瓷管元件支承在金属罐中，陶瓷支承元件封装在该金属罐中。

两个实施例的特征都在于入口开口周围的多层滑动表面。

换句话说：两个实施例的特征都在于沿着浇铸装置的上部滑动表面的至少一个接合部，所述接合部限定不同陶瓷材料之间的接触区。不同的陶瓷材料提供不同的物理属性(像不同的热膨胀)，从而引起保持浇铸装置和在热负载下密切接触的相邻结构元件的相应的表面区域的另外的问题。

发明内容

因此，本发明的目标是公开克服现有技术装置中的这些缺点的可能性。

本发明基于以下考虑：

用耐磨损性和温度稳定性提高的耐火材料部分地代替浇铸装置的入口开口周围的陶瓷材料可增加浇铸装置的可能总寿命，但在系统泄漏(由陶瓷表面的相邻区域中的不同热膨胀引起)方面可减少浇铸装置的工作时间。

在现有技术装置中，基本管元件由氧化铝-石墨材料制成。氧化铝石墨表面易于刨削和加筋条，因为材料相对柔软。因此，根据EP 1133373 B1的实施例的上部滑动表面在移动期间变得经受损坏，例如在插入换管机期间/在从换管机中排出期间。再次，空气在铸造期间进入的危险可增加。

因此本发明集中在气密性的要求上。可在相对于彼此移动的表面之间的大2维接触区域的情况下最佳地实现最高密封性以及目前防止危险空气进入到系统中。该要求可由2个平/平坦的滑动表面最佳地实现，其中，各个滑动表面的特征在于在使用期间的恒定的物理属性。恒定物理属性可由化学成分恒定的表面最佳地实现，接着，该表面的必要的特征在于恒定的物理属性，包括避免在相应的表面区域中的任何间隙、接头等。

用以提供连续滑动表面的单件耐火层的布置可克服所提到的问题，但仅作为对应的复合系统的一部分。

想法是对浇铸装置提供耐火的整块连续层，其包围浇铸通道的入口开口，从而提供连续的滑动表面，该连续的滑动表面另外覆盖主管元件的上部自由端，该耐火的整块连续层以杯状方式进一步向下延伸，从而与所述管元件的相邻端部节段的外周表面交迭，并且同时提供凸边，用于将浇铸装置附接在对应的固定器件处，诸如换管机。

在本发明的最一般的实施例中，本发明涉及一种耐火浇铸装置，其特征在于中心纵向浇铸通道在其第一端区段处具有入口开口，并且在其第二端区段处具有至少一个出口开口，该耐火浇铸装置包括：

陶瓷管元件，其在离浇铸通道的入口开口一定距离处延伸直到浇铸通道的至少一个出口开口，

陶瓷包层，该陶瓷包层至少在与浇铸通道的入口开口相邻的其端部节段处覆盖陶瓷管元件，实际上

在其整个外周表面上面，

在其整个环形端面上面，以及

在其间的整个过渡区域上面，其中

陶瓷包层是单件包层，由整块陶瓷材料制成，并且在浇铸装置的第一端区段处提供向外突出的凸边。

目前，浇铸装置包括基本上两个结构元件，基本管元件和在其上部端部节段处的包层。包层不仅对管元件的上部端部节段提供外部覆盖(其同时限定凸边，浇铸装置可通过该凸边来安装在对应的换管机中)，而且其封装该上部端部节段，使得管元件的上部环形(环形)端面也被完全保护。

包层的仅该部分现在提供浇铸装置的顶层，并且因而使滑动表面有风险。

入口开口现在专门由所述包层的所述材料限定(包围)，没有接头、密封件等，从而影响装置的最有危险的耐火部分的磨损行为。

取决于其厚度(沿装置的纵向方向)，包层的上层进一步限定浇铸通道的上端，该浇铸通道的下部部分由基本管元件限定。它们两者都应当与彼此完全对齐，以减小磨损和阻塞的危险。

该改良的浇铸装置与已知的实施例不同，尤其是在于以下特性：

陶瓷包层是单件元件，或多或少地覆盖平上表面以及管元件的圆筒形外表面，

陶瓷包层提供上部滑动表面，

上部滑动表面完全由整块陶瓷材料制成，

可单独地选择所述包层的材料，

可在一个操作循环中铸造包层，

外部金属罐可在铸造期间用作模板，

上部滑动表面不具有间隙、接头等，

上部滑动表面可为平坦的(在技术意义上，表示高度/厚度/不均匀度的容差<1mm，尤其<0.5mm，<0.3mm或<1mm)，

陶瓷包层强加到陶瓷管元件上。

浇铸装置的大体结构可由以下特征中的一个或更多个改良：

陶瓷包层可成形为反向杯，该反向杯在其底部中具有孔，所述孔限定浇铸通道的入口开口。

孔可以以与浇铸通道对齐的方式延伸。换句话说：浇铸通道具有至少2个区段：由包层的贯通开口限定的上部区段，以及由管元件的浇铸通道限定的下部区段。在最佳模式中，这两个区段对齐，以便提供一个连续的浇铸通道，该连续的浇铸通道的内表面的特征仅在于一个环形不连续性，即，包层和管元件之间的边界线。

陶瓷管元件可由任何适当的耐火材料制成，并且通过铸造、浇铸、捣固或压制(尤其是等静压制)制造。经等静压制/制造的元件提供最高抗磨损性和寿命/使用时间。

管元件可由氧化铝/石墨级制成，尽管其相对(机械)柔软，因为管元件的易于刨削和/或加筋条的所有外表面现在被所述包层封装。

陶瓷包层典型地是铸造元件，但其也可为预成形/预制的工件。通过使用适当的/对应的模板，丢失模板或仍然是浇铸装置的一部分的模板，来执行铸造。铸造在简化制造和加强“头部区域”(即，浇铸装置的上部部分)方面具有优点，该头部区域特别是在浇注期间经受热机械应力。在该方面，使用所谓的自流式或自由流动式整块耐火材料来提供浇铸装置的包层区段具有若干优点，即，密度高而没有物理搅拌器件。在EP 525394 B1中公开了适当的自由流动质量。

本发明包括如附图中示出的实施例，其中，陶瓷包层的覆盖陶瓷管元件的外周表面的那部分至少部分地被金属罐包围。为了清楚：上部陶瓷表面，滑动表面始终保持未覆盖，入口开口也是如此。

包层的陶瓷材料可由离散的机械元件加强，尤其是由不同材料的机械元件加强，诸如耐火或金属纤维、针状物等。

另一个加强选择是将此类元件设计为锚定件，该锚定件至少固定在陶瓷管元件和金属罐中的一个处。在附图中示出两种变型。

如上面提到的，浇铸装置的一个重要优点在于，陶瓷包层的覆盖陶瓷管元件的环形端面的所述部分可提供无级/无缝滑移表面，其布置成与陶瓷管元件的环形端面相距一距离。避免任何间隙、接头等提高装置的稳定性、寿命/使用时间，同时典型地降低不必要的空气进入的可能性。

这由以下实施例最佳地实现：其中，滑移表面布置成与陶瓷管元件的环形端面相距一距离，并且分别垂直于中心纵向浇铸通道或浇铸通道/装置的中心纵向轴线。

如上面公开的，浇铸装置可安装在冶金器皿的底部中处于固定位置(即由砂浆固定)，或者安装在更换系统中，像所谓的机械换管器，如大体在EP 1590114 B1中公开的。

目前，浇铸装置的上端区段(包层的包围管元件的上部端部节段的那部分)可构建成凸边，该凸边具有圆筒形、平顶锥形或立方体设计。目前，对应的滑动表面可具有外部圆形或长方形形状，其中所述入口开口始终在其周边内，并且在大多数情况下位于其中心。

在该背景下，关于相应的凸边的底面的设计，本发明提供两个另外的备选方案：

该(多个)底面可垂直于浇铸通道的中心纵向轴线延伸，或者以倾斜的方式延伸。

当浇铸装置意于在换管装置中使用时，立方体凸边区域典型地提供四个底面，其用作用于对应的固定器件(诸如压缩弹簧)的对应的承载表面。在实施例的所附描述中公开目前的另外的选择。

典型地，浇铸通道具有至少沿着浇铸装置的第一端区段的圆形横截面。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明的实施例，其中，

图1是用于在换管系统中使用的浇铸装置的上端区段的示意性横截面图，

图2是根据图1的、垂直于图1的呈现的浇铸装置的上端区段的示意性横截面图，

图3a、b是完整浇铸装置的横截面图，并且图3c是部分地切开的该浇铸装置的上部部分的示意性3维图。

具体实施方式

沿根据其安装状态的定向示出的浇铸装置的特征在于大体管状的设计，其具有中心纵向浇铸通道30，中心纵向浇铸通道30在第一上端区段U处限定入口开口32，并且在第二下端区段L处限定两个出口开口34、36。

浇铸装置包括基本上圆筒形管元件10，基本上圆筒形管元件10由氧化铝-石墨级(60m-%的A1₂O₃，30m-%的C，10m-%的SiO₂)制成，并且等静压成型，在其上部自由端部节段10u处具有增大的壁厚，限定上部环形表面10s，上部环形表面10s或多或少沿水平定向布置。管元件10提供中心纵向浇铸通道30的第一部分301(主要部分)。

浇铸通道30在其入口开口32和其出口开口34、36之间具有圆形横截面，出口开口34、36布置成与管元件10的底部10b相距一距离。如图中示出的，浇铸通道30在其下端处沿两个相反的方向偏转，并且两个线合并到布置在管元件10的陶瓷壁中的所述出口开口34、36中。

陶瓷包层20覆盖所述管元件10：

在其上部自由端部节段10u的整个外周表面10p上面，

在端部节段10u的上端处的整个环形表面10s上面，

在其间的整个过渡区域20t上面，

因而对包层20提供杯形(壶形)，其中其底部20b朝上(反向杯形)。底部20b包括中心通孔30u，中心通孔30u限定浇铸通道30的第二上部部分及其入口开口32。

包层20的总长度(沿浇铸通道30的中心纵向轴线A-A的方向)为D，从其自由上部表面20g向下朝出口开口34、36延伸，但在离所述开口34、36一定距离处结束。

陶瓷包层20是单件包层，由氧化铝高的整块耐火混凝土制成，即：70m-%的A1₂O₃，20m-%的SiO₂，lm-%Fe₂O₃，4m-%的MgO，5m-%的其它组分，它们的粒度都<1mm，在对每100m-%的耐火材料添加大约9m-%的水之后，该整块耐火混凝土变得自由流动。

如可在图中看到的，包层20在不同的区域处具有不同的大小。最大壁厚在管元件10的端部节段10u周围，而向下延伸的圆筒形区段具有最小壁厚。在管元件10的表面10s的顶部延伸且提供上部层(底部20b)以及上部滑动表面20g的包层20的该部分在其间具有厚度。

为了改进包层20和管元件10之间的粘合力，外周外表面10p提供阴元件，诸如间隙、凹陷等，包层的材料在铸造期间可延伸到该阴元件中。

在该实施例中，上表面20g在最大可能程度上是平(平坦)且无缝的，因为当安装在对应的换管布置中或安装于滑动门机构时，该表面提供整块的连续滑移表面。未详细示出这些安装和固定器件(因为技术人员已知)，但在图2中仅由线40表示。

包层20的外周区域由金属罐50覆盖，金属罐50遵从管元件10和包层20的变化形状。这可在离滑动表面20g一定距离处结束(在图3c中不可见)。换句话说：在实施例中，滑动表面20g使罐50略微突出2.5mm。

锚定件(由标记60示出其中仅一个)从罐50突出，以加强包层20的铸造陶瓷材料。

虽然管元件10具有基本上圆筒形形状，但包层20(以及对应的罐50)在其长度D上呈现不同的几何形状：

-上部部分(在下文称为凸边C)具有基本上立方体形状，

-下部部分(在下文称为管区段P)具有基本上圆筒形形状，

-沿着中间部分(在下文称为过渡区域T)，设计从所述立方体形状变成所述圆筒形形状，如在图3中最佳地看到的。

所述凸边C或其外部金属罐50因而沿着所述过渡区域T分别提供四个底侧CB1、CB2、CB3、CB4，当所述浇铸装置在对应的冶金器皿的底部区域中安装在对应的换管机构中时，该底侧用作承载表面。

如图中所示，相对的底侧CB1、CB2或多或少垂直于浇铸通道30的中心纵向轴线延伸，而底侧CB3、CB4相对于所述轴线A提供大约45度的角α。

所述底侧CB3、CB4可为平的(平坦的)，或者相对于中心纵向轴线A弯曲。具有弯曲承载表面的设计对应于EP 2269751 B1的那个。

在下部部分中，尤其是在出口开口34、36上面，管元件10不再被所述包层20覆盖，并且/或者可有在外部上釉的特征。

也对浇铸通道30的包括入口开口和出口开口的壁上釉。

Claims

1. 一种耐火浇铸装置，其特征在于，中心纵向浇铸通道(30)在其第一端区段(U)处具有入口开口(32)，并且在其第二端区段(L)处具有至少一个出口开口(34，36)，所述耐火浇铸装置包括：

a)陶瓷管元件(10)，其从与所述浇铸通道(30)的所述入口开口(32)相距一距离的区域延伸到所述浇铸通道(30)的所述至少一个出口开口(34，36)，

b)陶瓷包层(20)，所述陶瓷包层(20)至少在与所述浇铸通道(30)的所述入口开口(32)相邻的其端部节段(10u)处覆盖所述陶瓷管元件(10)，实际上

b1)在其整个外周表面(10p)上面，

b2)在其整个环形端面(10s)上面，以及

b3)在其间的整个过渡区域(20t)上面，其中

c)所述陶瓷包层(20)是单件包层，由整块陶瓷材料制成，并且在所述浇铸装置的所述第一端区段(U)处提供向外突出的凸边(C)。

2. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷包层(20)成形为反向杯，所述反向杯在其底部中具有孔，所述孔限定所述浇铸通道(30)的所述入口开口(32)和上部部分(30u)。

3. 根据权利要求2所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述浇铸通道(30)的所述上部部分(30u)以与由所述陶瓷管元件(10)限定的所述浇铸通道(30)的下部部分(301)对齐的方式延伸。

4. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷管元件(10)是等静压成型元件。

5. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷包层(20)是铸造元件。

6. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，覆盖所述陶瓷管元件(10)的所述外周表面(10p)的所述陶瓷包层(20)的那部分至少部分地被金属罐(50)包围。

7. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷包层(20)由不同材料的机械元件加强。

8. 根据权利要求1或6所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷包层(20)由锚定件(60)加强，所述锚定件(60)至少固定在所述陶瓷管元件(10)或所述金属罐(50)中的一个处。

9. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，覆盖所述陶瓷管元件(10)的所述环形端面(10s)的所述陶瓷包层(20)的那部分(20b)提供无级滑移表面(20g)，所述无级滑移表面(20g)布置成与所述陶瓷管元件(10)的所述环形端面(10s)相距一距离。

10. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，覆盖所述陶瓷管元件(10)的所述环形端面(10s)的所述陶瓷包层(20)的那部分(20b)提供无级滑移表面(20g)，所述无级滑移表面(20g)布置成与所述陶瓷管元件(10)的所述环形端面(10s)相距一距离，并且垂直于所述中心纵向浇铸通道(30)。

11. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述浇铸通道(30)具有至少沿着所述浇铸装置的所述第一端区段(U)的圆形横截面。

12. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷管元件(10)在其被所述陶瓷包层(20)包围的端部节段(10u)处比在其与所述出口开口(34，36)相邻的端部节段处具有更大的壁厚。

13. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述陶瓷包层(20)在其包围所述管元件(10)的所述端部节段(10u)的部分(C，T)中具有立方体或圆筒形外部形状。

14. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述凸边(C)提供垂直于所述中心纵向浇铸通道(30)延伸的至少一个底面(CBl，CB2，CB3，CB4)。

15. 根据权利要求1所述的耐火浇铸装置，其特征在于，所述凸边(C)提供至少一个底面(CBl，CB2，CB3，CB4)，其以相对于所述浇铸通道(30)的中心纵向轴线(A)的15度到70度之间的角α延伸。