CN109070204A - 陶瓷耐火塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陶瓷耐火塞，其定形为具有总轴向长度LS的杆，包括：a)具有轴向长度LB的塞体(12)，其第一端部区段(12U)配备有将所述塞体(12)紧固到升高和降低装置的器件，且其第二端部区段(12L)随后是b)具有轴向长度LH的圆顶状塞头(14)，其中c)塞体(12)的特征为至少一个外部平表面区段(P1,P2,P3)，其沿塞体(12)的轴向长度LB的至少50%延伸。

Description

陶瓷耐火塞

本发明涉及一种用于控制冶金容器(诸如中间包)的出口开口处的熔融金属流的陶瓷耐火塞(塞装置)。

一般类型的陶瓷耐火塞是杆形的，且包括具有轴向长度LB的塞体，其第一端部区段配备有将塞体可分离地紧固到升高和降低装置的器件，且第二端部区段在塞的轴向方向上随后是具有轴向长度LH的所谓的圆顶状塞头。特别地，用语"圆顶状形状"包括球形或铅笔形(圆锥形)构造，但所谓的圆顶状塞头的特殊设计(形状)不是关键性的(只要其允许金属流的所需控制)，尽管在大多数情况下圆形截面适用。杆形的塞限定中心纵轴线。

在钢铸造中，为了通过所述升高/降低动作改变对应冶金容器的相关联的出口开口的截面面积，公知的是将此塞杆布置在垂直位置，塞杆在许多情况下是一件式塞杆。

就此而言，塞体的第一端部在使用位置中是其上端部，且圆顶状塞头的自由端部限定塞的最下的部分。塞体的从其第一端部向下延伸的那部分称为其第一(上部)区段，而塞体在塞头附近的那部分称为其第二(下部)区段。

下文公开的任何方向(如"顶部"、"底部"、"上端部和下端部")总是指塞在其纵轴线垂直地延伸的情况下的使用位置。

此类塞杆也用于将气体(诸如惰性气体，如氩)引入熔融的钢中，以避免非金属夹杂物堵塞在浸没的进入喷嘴中。此塞的特征在于用于吹送气体的中心气体通道，气体在它的第一端部处进入塞体，沿着气体通道，延伸穿过塞体到塞头中且从那里延伸至塞头的外表面处的至少一个出口开口。

普通塞的这种共同的杆形状(即，伸长的形状)的特征还在于沿塞体具有差不多恒定的直径且在塞头的上端部与下端部之间具有减小的直径的圆形截面(横向区段)。还已知使塞体的圆形截面在其第一区段与第二区段之间改变。常见的塞主要通过等静压制制造。

几十年来，这种塞已经证明是成功的。然而，鉴于其制造和处理，一直需要改进这种塞。

在此背景之前，从具有直径D的圆形截面的普通塞杆开始，进行了试验以优化塞(杆)的设计。

已经发现，如果塞体在塞体的外部周边表面上显示至少一个外部平表面区段，其中所述平表面区段沿塞体的轴向延伸部分延伸，塞的结构完整性不受影响。换言之，其圆形截面的特征为至少一条割线；圆柱形塞体通过至少一个平坦的外部/周向表面区段变平，该表面区段关于整个塞轴向地延伸。

该平表面区段相比于具有圆柱形形状的普通塞杆提供许多优点，即：

-伸长的平表面减少生产塞所需的耐火材料的量且因此降低成本。

-轴向延伸的平表面区段改善塞的处理且避免塞滚动。

-其还优化储存和包装，因为需要较少空间。

看来显而易见的是，这些特征只能在所提到的割线(变平的部分)切割小于常规塞体的圆形截面的一半的情况下可靠地实现。这对于特征为中心和轴向气体通道的塞尤其如此，因为不应当影响气体通道的存在和功能性。

在其最一般的实施例中，本发明涉及一种陶瓷耐火塞，其定形为具有总轴向长度LS的杆，包括：

-具有轴向长度LB的塞体，其第一端部区段配备有将塞体紧固到升高和降低装置的器件，且其第二端部区段随后是

-具有轴向长度LH的圆顶状塞头，其中

-塞体的特征为至少一个外部平表面区段，其沿塞体的轴向长度LB的至少50%延伸。

基本概念是塞体的变平的(平的)外表面，且可通过向塞体提供一个以上的平表面区段(沿相同的轴向位置)来改变以实现多边形的截面轮廓，诸如：

-三角形，

-矩形，特别是方形，

-五边形，

-六边形，

-七边形，等。

例如，具有六边形或八边形截面的塞体具有六个或八个平表面区段，且导致与具有圆柱形塞体的常规塞相比重量的显著减小以及处理、运输和储存的优化。

4、6、8或10个平的外表面区段使得堆叠更容易，且允许使用常规套筒扳手进行操纵。8个或10个以上的平的外表面并不提供进一步的优点。

下表显示了与具有圆形截面的普通塞杆(参照物)相比，总截面(截面面积)的减小以及相应地塞体(和间接地整个塞杆)的总重量的相对减小，条件是相邻平表面区段之间的线/边缘在该参照物塞的(相同)圆柱形表面内延伸(即，最大水平延伸在所有塞体中是相同的)：

圆形	方形	五边形	六边形	八边形
					100	64	76	83	90

这种效果可利用特征为中心开孔(气体通道)的塞增加，其截面以相同或相似的方式修改，即，从共同的圆形截面变为多边形截面，条件是，如果该气体通道的内部轮廓(平表面区段)关于普通塞的普通圆形气体通道显示切线或仅显示关于此圆形通道的短割线，则重量的减少(且因此材料的减少)变得甚至更高。

为了实现恒定的壁宽度(厚度)，塞的一个实施例的特征在于塞体的外部平的(平坦)表面区段和气体通道的平的内表面区段的平行布置。

根据一个实施例，圆顶状塞头的特征为至少在其与塞体的(下部)第二端部区段邻近的(上部)端部区段处的圆形截面(一直沿垂直于塞/塞体的中心纵轴线延伸的平面看)。

至于塞体的平的外表面区段应至少沿其轴向长度LB的50％延伸，这是允许以可靠方式描述的优点的"下限"，而较大的延伸(>60％、>70％、>80％、>90％)甚至更有利。

这些价值包括以下：塞头具有圆顶状形状，即，沿垂直于塞/塞体的中心纵轴线延伸的平面的大致圆形截面，以在塞关于冶金容器的对应圆形开口降低或升高时，允许可靠地用作控制器件。新的塞体设计的特征在于多边形轮廓。就总体轮廓从多边形变为圆形而言。为了避免多边形塞体和圆顶状塞头的过渡边沿(transition bank)处的对应边缘并因此任何切口效应，本发明在塞体的下部第二端部处提供过渡区域以允许塞体和塞头之间的平滑过渡。

该过渡区域可通过塞头和塞体之间的平滑变化的过渡表面来实现，或者一般而言：通过避免任何尖锐的边缘和切口效应。

这可根据铅笔的形状来实现，使得平的外表面区段在其最下的端部区段处显示凸形(或曲面的或渐缩的)表面轮廓。相应地，在平的外表面区段的相邻凸形端部(沿塞的轴向方向看到)之间形成Λ形区域。

换言之：过渡区域描述了塞的一部分，在该处留下了塞体的非圆形截面，而尚未达到塞头的纯圆形截面。

不受前述内容限制，优选的是，塞体的所述平的外表面区段相应地从塞体的上部顶表面向下一直延伸到塞头或者到所述过渡区域，且因此在大多数情况下达到具有非圆形截面的塞体的那部分的80%、90%或更大。所述平的外表面区段中的一个或多个可分成彼此以轴向距离布置的两个或更多个离散区域。

发明的设计可利用塞实现，其中塞体和塞头提供一件式塞，所谓的整体塞。

还有可能将塞体和塞头单独设计成离散的部分，它们通过以下项中的至少一种器件紧固至彼此：胶水、砂浆、舌榫、螺纹和螺钉、卡口。

上文提到的内部通道(气体通道)可从塞体的上部第一端部延伸

-到塞体中，即，其终止于塞体内，或

-穿过塞体且到塞头中，即，其终止于塞头中，或

-穿过塞体且穿过塞头，其中一个或多个开口在塞头的外表面中，以允许气体进给到对应的金属熔体中。

在后一情况中，通道可具有在塞头内的区段处的较小截面以及在其延伸穿过塞体的区段处的较大截面。

不受其具有或没有中心(气体)通道的设计的限制，旋转对称设计具有的优点在于整个塞的物理性质大致恒定。这包括具有相同轴向长度和/或相同宽度的平的外表面区段的形状。

如上面提到的那样，具有外部平表面区段的塞不但允许材料减少，而且给出了其它制造技术的可能性。

新的塞设计可在液压机中(即，甚至通过单轴压制)实现，其中压制步骤可在模具的水平布置下执行，例如在两件式(两部分)模具中，且因此在塞杆的水平布置下，这使得制造更容易、快速且廉价。

替代等静压机，挤出机可用于制造塞。

由于可使用多边形和较小的包装材料(包装单元)，甚至包装也变得更容易。多边形(非圆形)包装材料可更薄，因为它们比圆形包装材料更硬。

本发明的其它特征从从属权利要求的特征和本发明的各种实施例的以下描述变得显而易见，其中对于一个实施例显示的特征而言，如果没有明确排除或在技术上不合理，则也可关于其它实施例任意地实现。

附图以示意性方式在其中显示：

图1：具有六边形轮廓的塞体的塞杆的第一实施例，

图2：具有相关联的固定器件的图1的塞，

图3：具有方形轮廓的塞体的塞杆的第二实施例，

图4：具有五边形轮廓的塞体的塞杆的第三实施例，

图5：根据上文公开的表格的塞体的截面。

其中图1、3和4各自显示了在使用位置的塞。在图中，相同或功能上相当的特征由相同数字显示。

图1为耐火陶瓷塞的第一实施例的前视图，其定形为具有总轴向长度LS的杆，包括具有轴向长度LB的塞体12，其在第二端部区段12L(包括所谓的过渡区域16)处随后是具有轴向长度LH的圆顶状塞头14。塞体12的特征为六个平表面区段，其中三个(P1,P2,P3)可在图1中看到，成旋转对称布置。

这些平(平坦)表面区段P1,P2,P3各自从塞体12的上部顶表面12T沿塞体12的轴向长度LB延伸，其中端部区段12L的下部限定过渡区域16。

该过渡区域16提供塞体12的六边形轮廓(截面)与圆顶状塞头14之间的平滑表面过渡。图1中显示的设计类似于铅笔的设计。

可从图1看到，平表面P1,P2,P3终止于所述过渡区域16中的圆形轮廓RP(在塞的轴向方向上看，凸形形状)。因此，实现了在所述圆形轮廓RP之间具有Λ形区VZ的波状图案。过渡区域16的轴向长度对应于总长度LS的大约5%，但总长度LS的大体上1%到10%似乎是适合的。

塞头14是圆顶形的，且表征塞的特征为相应地第二端部区段12L或过渡区域16下方的大致理想的圆形截面的那部分。

该塞类型的总体形状类似于铅笔的形状。

塞体12的上部第一端部区段12U配备有圆形开孔18，其沿长度L从上部顶表面12T延伸到塞体12中且用于接纳金属或陶瓷螺母(未显示)作为将塞紧固到(未显示)升高和降低装置的器件。

图2示出了固定地装固在所述螺母处的此处理装置的适配器A。

图3的塞类似于图1,2中的塞，条件是塞体12在其长度上具有方形截面，因此提供了四个外部平表面区段，其中两个(P1,P2)可在所述图中看到。

该塞的特征还在于气体通道18，其从顶表面12T延伸穿过塞体12和塞头14，且终止于所述塞头14在对应开口中的最下的点LP处。

该气体通道18的截面直到其沿塞体延伸都是方形的，且然后经由过渡区域变成由18R显示的具有减小的截面区域的圆形轮廓。

用于将该塞固定到提升装置的器件以及将气体通道连接到气体供应单元的器件未显示，因为其为现有技术并且是技术人员已知的。

具有五边形轮廓的塞体的塞杆的第三实施例在图4中再次以前视图公开，使得可看到仅三个平表面区段P1,P2和P3。

图5显示了根据上文公开的表格的塞体的五种截面，即，从左到右：

-常规圆形截面

-根据图3的方形轮廓

-根据图4的五边形轮廓

-图1、图2的六边形截面

-八边形截面。

Claims (13)

1.陶瓷耐火塞，定形为具有总轴向长度LS的杆，包括：

a)具有轴向长度LB的塞体(12)，其第一端部区段(12U)配备有将所述塞体(12)紧固到升高和降低装置的器件，且其第二端部区段(12L)随后是

b)具有轴向长度LH的圆顶状塞头(14)，其中

c)所述塞体(12)的特征为至少一个外部平表面区段(P1，P2，P3)，其沿所述塞体(12)的轴向长度LB的至少50％延伸。

2.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞的所述塞体(12)的特征为沿其轴向长度LB的至少50％的多边形外截面。

3.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞的所述塞体(12)的特征为沿其轴向长度LB的至少50％的方形、六边形或八边形外截面。

4.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞的所述圆顶状塞头(14)的特征为至少在其与所述塞体(12)的第二端部区段(12L)邻近的端部区段处的圆形外截面。

5.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞具有在所述塞体(12)的下端(12L)处且与所述塞头(14)邻近的过渡区域(16)，其中所述塞体(12)的所述至少一个外部平表面区段(P1，P2，P3)的下端(RP)平滑地合并到所述圆顶状塞头(14)中。

6.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，塞体(12)和塞头(14)提供一件式塞。

7.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，塞体(12)和塞头(14)是离散的部分，它们借助于包括以下项的组中的至少一种器件紧固至彼此：胶水、砂浆、舌榫、螺纹和螺钉。

8.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞具有通道(18)，其从所述塞体(12)的顶表面(12T)延伸到所述塞体(12)中或延伸穿过所述塞体(12)且到所述塞头(14)中，或延伸穿过所述塞体(12)且穿过所述塞头(14)。

9.根据权利要求8所述的耐火陶瓷塞，其特征在于，所述通道(18)具有沿其在所述塞头(14)内的区段(18R)的较小截面以及沿其延伸穿过所述塞体(12)的区段的较大截面。

10.根据权利要求8所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述通道(18)具有平行于所述塞体(12)的外部平表面区段(P1，P2，P3)延伸的一个或多个平表面区段。

11.根据权利要求8所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述通道(18)具有与所述耐火体(12)的外部平表面区段(P1，P2，P3)相比数量相同的平表面区段。

12.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞具有最大数量为8或10的外部平表面区段。

13.根据权利要求1所述的陶瓷耐火塞，其特征在于，所述陶瓷耐火塞是旋转对称的。