CN105517728A - 耐火陶瓷气体吹扫元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于用来处理金属熔体的冶金容器的气体吹扫装置，例如用于铸桶或中间包，所述装置包括可移动部分。

Description

耐火陶瓷气体吹扫元件
本发明涉及一种特别用于冶金容器(在其中处理金属熔体，例如，铸桶或中间包)的耐火陶瓷气体吹扫元件，即，气体吹扫装置。此容器/集合体包括用于诸如铅的非铁金属的那些。
从DE19755199C1获知的类型的一般气体吹扫装置包括耐火陶瓷气体吹扫砖和布置在气体吹扫砖底部处的气体分送腔室，气体可透过区段从气体分送腔室延伸穿过气体吹扫砖至气体吹扫砖的气体出口侧。气体吹扫装置还包括气体给送管，其与通向所述气体分送腔室的气体出口合并。
处理气体或气体/固体混合物通过使用此气体吹扫装置吹入金属熔体中。
如果气体压力降低和/或气体吹扫元件变得较短(特别是由冶金冲击引起的磨损)，则金属熔体渗入所述气体吹扫元件或穿过所述气体吹扫元件的风险相应地存在。
为了减小此风险，DE19755199C1提供了所述气体分送腔室内的盖，其在气体分送腔室处固定一个区段，且具有另一个自由可动的区段，其叠盖气体给送管的出口开口。在正常气体压力下，气体将盖推开，且气体可经由气体分送腔室和气体吹扫砖的多孔区段流入金属熔体中。在减小压力下和在气流中断时的情况下，盖的所述可动部分将类似封盖位于气体给送管的气体出口侧开口上，且密封气体给送管。
已知气体吹扫装置证明是成功的，但需要柔性(弹性)盖，例如，由薄金属板制成。盖的功能性可在气体压力的频繁变化下或在气体分送腔室中的较高温度下减小。
在这种情况下，本发明的目的在于提供一种一般类型的耐火陶瓷气体吹扫元件，其在气体压力变化和/或气体吹扫元件的陶瓷部分局部地磨损时在功能上也高度安全。
本发明从耐火陶瓷气体吹扫元件开始，包括以下特征：
－气体吹扫元件具有耐火陶瓷本体，气体可沿气体吹扫元件的轴向方向(A-A)在其第一端与其第二端之间流动穿过该耐火陶瓷本体，
－腔室布置在耐火陶瓷本体的第一端处，该腔室在其第一端处延伸超过耐火陶瓷本体的截面的至少50%，
－气体给送管线在离所述耐火陶瓷本体一定距离处进入所述腔室中，
－腔室朝耐火陶瓷本体至少部分地可透过气体。
这对应于根据DE19755199C1的气体吹扫装置的结构。
相比于已知气体吹扫元件，新的气体吹扫元件还包括以下特征：
－至少一个板布置在腔室中，该板可沿气体吹扫元件的轴向方向(A-A)在第一端部位置与第二端部位置之间自由移动，第一端部位置偏离耐火陶瓷本体，且第二端部位置邻近耐火陶瓷本体但与耐火陶瓷本体的可透过气体的区段有一定距离。
－板以一种方式确定大小、形状且置于所述腔室中，使得在板处于其第二端部位置时仍确保(保证)从气体给送管线穿过所述腔室到耐火陶瓷本体的第一端的气流。
与根据DE19755199C1的气体吹扫器件的决定性差异在于松弛(未固定)板存在于气体分送腔室内，同时根据已知布置，盖固定至所述腔室。
根据本发明，板在气体分送腔室内在第一端部位置(例如，当气体中断时)与第二端部位置(在常规气体压力下)之间移动，即，特别是沿气体吹扫元件的轴向方向，即，沿主要方向，气体沿该方向流过气体吹扫元件的陶瓷部分。
重要的是，如果板处于其(升高，上方)第二端部位置，气体仍可通过气体分送腔室流入耐火陶瓷本体的气体可透过部分中。因此，板在其第二端部位置应当与气体流过耐火陶瓷本体的部分具有一定距离。
因此，气体分送腔室(沿规则气流的方向所见)的上部保持开启(畅通)，且避免板直接地抵靠(邻靠/接触)耐火陶瓷本体的下侧。
根据一个实施例，腔室在其第一端处延伸超过耐火陶瓷本体的截面的至少90%。通常，气体分送腔室特征为相比于相邻耐火陶瓷本体的几乎相同的截面，意味着两者以对其方式沿轴向方向延伸。
腔室可由金属盒制成。
根据实施例，气体给送管线并入(进入)腔室与耐火陶瓷本体相对的区段中。当认为气体吹扫元件就位时，如通常安装在冶金容器的底部中，则气体给送管从下方进入腔室中。如果并未另外公开，气体吹扫元件的该定向也在以下描述中有效。
由此出现的是，如果气体压力低于向上推动板所需的最小值，则可动板覆盖气体给送管。在该下方位置，板满足安全功能，以避免金属熔体的潜在渗入。如果金属熔体将进入腔室，其将首先由所述板止挡。
在多孔板的情况中，特别是开放孔隙的板，所述板甚至可吸入金属熔体。进一步避免了熔体进入气体给送管30。
板的上方位置的第二端部位置可由一个或多个止挡物(本体止挡件)限定，从而提供板与耐火陶瓷本体的第一(下)端之间的自由空间。
该至少一个止挡件可从耐火陶瓷本体的第一端朝板突出；还有可能的是，该至少一个本体止挡件布置在所述腔室的内侧处，优选接近陶瓷本体。还有可能的是将止挡物布置在板自身处，例如，通过板的面向陶瓷本体的那侧上的突出的突出物或凸脊。
板的截面(基部面积)总是略小于腔室的内截面，以允许板沿气体吹扫装置的轴向方向的所述可动性。
作为优选，板设计成使得大部分连续间隙保留在板的外周与腔室的内壁之间。该间隙大小确定为允许板在没有倾斜的情况下的良好可动性。
如果板自身不可透过气体，则这尤其适用。在此情况下，气体在其进入板与耐火陶瓷本体的第一端之间的自由空间中之前在板周围流动，且从那里穿过陶瓷的气体可透过的本体。
陶瓷本体可特征为所谓的随机多孔性和/或定向多孔性。"随机/无规则多孔性"特征为海绵状结构，其中气流特征为沿穿过陶瓷的开放孔隙的曲折图案。在"定向多孔性"的情况中，气流根据限定的通道、缝隙等主要线性地发生。通道主要沿吹扫元件的轴向方向延伸。
板还可至少部分地可透过气体。
透气性可以以各种方式实现。
在其最简单的实施例中，板特征为若干离散的开口，气体可流过开口。开口可沿该区域均匀分布以允许均匀气流进入本体的气体可透过部分。
板还可特征为一类海绵结构，即，"随机多孔性类型"。在此情况下，板可由烧结金属或随机(非定向)多孔性的耐火陶瓷部分制成。
为了在关键情形下仍确保该安全装置(具有可动板的气体分送腔室)的功能性，一个实施例提出了冷却腔室。
出于此目的，腔室可显示出阀，冷却气体管配合至阀。腔室还可特征为冷却装置的一部分的壁。例如，腔室的底部可以设计成双壁方式且具有流过其间的冷却流体。
根据另一个实施例，板具有至少一个开口，其可由沿气体吹扫元件的轴向方向延伸的棒状物穿透，其中开口具有比棒状物的截面略大的截面。
该棒状物可满足各种功能：首先，棒状物用于沿气体吹扫元件的轴向方向引导板。
同时，棒状物可满足其它功能。例如，棒状物可提供热元件，利用其检测气体吹扫元件内的温度。
棒状物还可用于检测剩余厚度。例如，棒状物可设计为中空棒状物，其中布置在陶瓷本体内的其端部封闭。如果所述中空棒状物设置在气体压力下，且如果陶瓷本体磨损到中空棒状物的闭合端熔化的程度，则气体可散逸，气体压力然后降低，且检测到对应的磨损。
本发明的其它特征源自从属权利要求的特征和其它申请文献。
本发明将在下文中根据各种实施例进一步描述，以示范性方式显示了：
图1：穿过没有气流的气体吹扫元件的第一实施例的纵截面。
图2：如前文所述的但在使用中的正常气体压力下。
图3：根据图1的图示，但针对第二实施例。
图4：如图3，但在正常气体压力下处于使用中。
在附图中，相同或相似作用的部分以相同数字显示。
根据图1、图2的耐火陶瓷气体吹扫元件表现出以下特征：
－截头圆锥形的耐火陶瓷本体10，仅显示了其下部，且其沿气体吹扫元件的轴向方向A-A在第一(下)端10u与上端(示意性地由10o显示)之间延伸。
通道12沿所述轴向方向A-A延伸穿过陶瓷本体10，其因此特征为定向多孔性。
腔室布置在本体10的第一端10u处，其在下端10u处在所述本体10的整个截面上延伸，且由金属制成。
腔室20包括闭合底部20b、周向壁20w和顶板20d，顶板具有在所述通道12的延伸部中的开口20o。
在壁20w与顶板20d之间的过渡区域中，沿周向延伸的止挡物(本体止挡件)20a显示在内侧上。
气体给送管线进入底部20b的中部中。
进一步的气体给送管40显示为离所述气体给送管30一定距离，管40朝腔室20的内部闭合，如特别在图2中显示的那样，但其也可打开。
耐火陶瓷板50布置在所述腔室20内，板50位于根据图1的所述腔室20的底部20b上，且其大小确定成使得间隙沿外周存在于所述板50与所述壁20w之间。
板50特征为所谓的随机多孔性，即，海绵状内部结构，使得经由所述管30流动的气体流过板50的开口多孔性。
板50在对应的气体压力下被向上推(图2)，直到所述板50抵靠所述止挡物20a时其达到其最高的上部位置。
如图2中显示的那样，距离(空隙)总是存在于板50的上侧与腔室20的顶板20d之间，以允许穿过板50流入所述空间20r或在板50与壁20w之间流动的气体可继续从该处朝(未显示的)金属熔体流动穿过开口20o和通道12。
如果使用没有盖/顶板20d的腔室，则板50与本体10之间的距离可由突出物实现，突出物在所述通道12之间从本体10的下表面突出。
所述板50的轴向可动性由棒形热元件70协助，热元件穿透所述底部20b中、所述板50中、所述顶板20d和所述陶瓷本体10中的对应开口，且最终在离气体吹扫元件的上端10o(未显示)的一定距离处终止。所述板50内的开口大小确定成使得在气体压力增大或减小时，板50可在没有任何问题的情况下沿轴向方向A-A移动。
图2显示了功能位置的气体吹扫装置，图1显示了如果其中无气体流过的情形；板50然后通过覆盖气体给送管30满足安全功能。
气体给送管40的封盖(帽)可大小确定成使得其在气体分送腔室的区域中超过一定温度时熔化或将受干扰，以便冷却气体可经由所述管40流入所述腔室20中，以在突然温度升高(例如，由渗入金属熔体引起)的情况下凝固熔体。
热元件70允许测量陶瓷本体10内的对应区段处的温度。其还可用于以指示方式检测某一磨损情形或金属渗入。
根据图3、图4的实施例与根据图1、图2的所述示例的差别在于额外的冷却空间60紧接着所述腔室20，该空间如腔室20那样在本体10的下端10u的整个截面上延伸，其中气体给送管40在该实施例中具有开口端。这允许了连续地冷却空间60，且同时冷却腔室20的底部20b。类似于腔室20，冷却空间60由金属盒限定。
在图3、图4中，未显示用于冷却气体的回流管。

Claims (15)

1.耐火陶瓷气体吹扫元件，包括以下特征：
a)所述气体吹扫元件具有耐火陶瓷本体(10)，气体可沿所述气体吹扫元件的轴向方向(A-A)在其第一端(10u)与其第二端(10o)之间流动穿过所述耐火陶瓷本体(10)，
b)腔室(20)布置在所述耐火陶瓷本体(10)的第一端(10u)处，所述腔室在所述第一端(10u)处延伸超过所述耐火陶瓷本体的截面的至少50%，
c)气体给送管线(30)在离所述耐火陶瓷本体(10)一定距离处进入所述腔室(20)中，
d)所述腔室(20)在朝所述耐火陶瓷本体(10)的区段处至少部分地可透过气体，
e)至少一个板(50)布置在所述腔室(20)中，所述板(50)可沿所述气体吹扫元件的轴向方向(A-A)在第一端部位置与第二端部位置之间自由移动，所述第一端部位置偏离所述耐火陶瓷本体(10)，且所述第二端部位置邻近所述耐火陶瓷本体(10)但与所述耐火陶瓷本体(10)的可透过气体的区段有一定距离，
f)所述板(50)以一种方式确定大小、形状且置于所述腔室(20)中，使得在所述板(50)处于其第二端部位置时仍确保从所述气体给送管线(30)穿过所述腔室(20)到所述耐火陶瓷本体(10)的所述第一端(10u)的气流。
2.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述腔室(20)在所述第一端(10u)处延伸超过所述耐火陶瓷本体(10)的截面的至少90%。
3.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述腔室(20)由金属盒制成。
4.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述气体给送管线(30)并入所述腔室(20)与所述耐火陶瓷本体(10)相对的区段中。
5.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)在所述第一端部位置处覆盖所述气体给送管(30)。
6.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)在所述第二端部位置处抵靠一个或多个止挡物(20a)，从而形成所述板(50)与所述耐火陶瓷本体(10)的所述第一端(10u)之间的自由空间(20r)。
7.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)在所述第二端部位置处抵靠从所述耐火陶瓷本体(10)的第一端朝所述板(50)突出的至少一个止挡物，从而形成所述板(50)与所述耐火陶瓷本体(10)的所述第一端(10u)之间的自由空间(20r)。
8.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)在所述第二端部位置处抵靠形成在所述腔室(20)内的至少一个止挡物(20a)，从而形成所述板(50)与所述耐火陶瓷本体(10)的所述第一端(10u)之间的自由空间(20r)。
9.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)在其与所述耐火陶瓷本体(10)相邻的一侧具有至少一个突出的区段，从而在所述第二端部位置处在所述板(50)与所述耐火陶瓷本体(10)的所述第一端(10u)之间形成自由空间(20r)。
10.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)至少部分地可透过气体。
11.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)由耐火陶瓷材料制成。
12.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述腔室(20)可冷却。
13.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述腔室(20)具有为冷却装置的一部分的至少一个壁(20b)。
14.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述元件的所述板(50)具有由沿所述气体吹扫元件的轴向方向(A-A)延伸的棒状物(70)穿透的至少一个开口，其中所述开口具有比所述棒状物的截面略大的截面。
15.根据权利要求1所述的耐火陶瓷气体吹扫元件，其特征在于，所述棒状物(70)为指示所述气体吹扫元件的剩余厚度的装置的一部分。
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