CN113474105A - 塞杆和用于在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在熔融金属的铸造期间控制熔融金属的流动并用于供应气体的塞杆和在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法。

Description

塞杆和用于在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法

描述

本发明涉及塞杆和用于在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法。

在熔融金属的连续铸造中，特别是在连续铸造设备中的熔融钢的连续铸造中，熔融金属被提供在容器中，特别是呈钢包或中间包形式的容器中。

出口设置在其中提供熔融金属的容器的底部中，通过该出口，容器中的熔融金属可被浇铸到位于容器下方的下游骨料(aggregate)中。

在中间包的底部中，设置有呈中间包水口的形式的这种出口。这种中间包水口可以浸入式水口(SEN)或浸入式长水口(SES)的形式提供。来自中间包的熔融金属可通过中间包水口浇铸到模具中。提供塞杆来控制流过出口(特别是中间包水口)的熔融金属的量。

这些塞杆具有杆形塞本体，该塞本体在出口上方(例如，在中间包水口上方)竖直地对齐。在其上端部处，金属杆附接到塞杆，由此金属杆又连接到提升装置，塞杆可经由该提升装置被竖直地提升和降低。在其下端部处，塞杆具有鼻部，也称为“塞鼻部”。通过降低塞杆，鼻部可相对于出口被引导，使得出口可由鼻部完全关闭，并且不再有熔融金属可流过出口。

此外，塞杆可被竖直地提升，使得它释放出口，并且熔融金属可流过出口。因此，通过出口(例如，中间包水口)的熔融金属的流率可借助于塞杆来控制。

在铸造期间，在熔融金属中存在的颗粒可沉积在耐火材料上，特别是在塞杆、出口或中间包水口下游的浸入式水口上。这些颗粒可尤其是存在于熔融金属中的氧化铝颗粒。这种沉积也被称为“堵塞”。为了抑制堵塞，已知将惰性气体(尤其是氩或氮)引入塞杆的鼻部区域中的熔融金属中，由此可抑制堵塞。

例如，在EP 2 067 549 A1、EP 2 189 231 A1或EP 2 233 227 A1中描述了在鼻部区域中具有气体出口的普通塞杆。

然而，将气体引入塞杆的鼻部区域中的熔融金属中可导致塞杆在铸造期间在交替方向上混乱、不均匀的偏转(以下称为“偏转”)。在铸造期间的这种偏转可对铸造金属的质量具有负面影响。

本发明基于提供一种塞杆的目的，该塞杆用于在熔融金属的铸造期间控制熔融金属的流动并用于供应供气，其中，在铸造过程和通过塞杆将气体同时引入熔融金属中期间，与根据现有技术的塞杆的偏转相比，塞杆的偏转减小。

本发明的进一步的目的是提供一种使用这种塞杆的方法。

为了解决该问题，本发明提供了一种用于在熔融金属的铸造期间控制熔融金属的流动并用于供应气体的塞杆，所述塞杆包括：

杆形塞本体，所述杆形塞本体沿着中心纵向轴线从第一端部延伸到第二端部，所述杆形塞本体限定邻近所述第二端部的鼻部，其中，所述鼻部提供外表面；

腔室，所述腔室沿着所述中心纵向轴线从所述第一端部朝向所述第二端部延伸到所述塞本体中并且在距所述第二端部一定距离处终止；

通道，所述通道设置在所述鼻部的所述外表面上，并且围绕所述纵向轴线行进；

气体供应工具，所述气体供应工具从所述腔室引导并且通过所述杆形塞本体引导到所述通道中。

本发明基于的基本发现是，在铸造过程和通过塞杆将气体同时供应到熔融金属中期间，塞杆的偏转是由于气体没有从塞杆的鼻部均匀地释放到熔融金属中的事实。更确切地，根据本发明，发现在根据现有技术的塞杆的情况中，从塞鼻部引入熔融金属中的气体围绕熔融金属中的塞杆不均匀地向上上升，从而触发塞杆的所述偏转。

令人惊讶的是，根据本发明，已经发现，通过将气体从塞杆均匀地引入熔融金属中，塞杆的这种偏转可显著减小。特别地，本发明已经显示，通过以使得在塞杆周围形成均匀的气体帘幕的方式将气体从塞杆引入熔融金属中可显著减小塞杆的偏转。因此，根据本发明，在根据本发明的塞杆上设置有工具，通过该工具，来自塞杆的气体可被均匀地引入熔融金属中。特别地，提供了工具，通过其可在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。

因此，根据本发明的塞杆的特征设计成使得气体可通过根据本发明的塞杆均匀地引入熔融金属中，并且特别地，可在塞杆周围提供均匀的气体帘幕。

用于将气体从塞杆均匀地引入熔融金属中的这些工具的基本元件是塞杆设置在鼻部的外表面上并围绕塞本体的纵向轴线行进的通道。气体供应工具用于将气体从塞杆的所述腔室引入所述通道中。通道还用作气体分布腔室，由气体供应工具引入通道中的气体可在该气体分布腔室中聚集和分布。由于通道位于塞鼻部的外表面上并且完全围绕纵向轴线行进，所以在通道中聚集和分布的气体可沿着塞鼻部的整个圆周表面均匀地引入熔融金属中。在这方面，通道被设计成接收来自气体供应的气体并将其横跨通道均匀地分布。

因此，从通道释放的气体不仅允许气体均匀地引入熔融金属中，而且在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。

在通道的向外方向上，即在通道背离塞本体的侧面上，通道优选地是完全开放的。这具有的优点是，气体可在通道的整个长度上被引入熔融金属中，并且因此气体可非常均匀地被引入熔融金属中。

通道由壁界定(除了在通道背离塞本体的侧面上)。这具有的优点是，从气体供应工具引入通道中的气体可被聚集在通道中。

基本上，通道的横截面区域(即，通道在垂直于通道的纵向路线的方向上的横截面区域)可具有任何形状，即，例如大体上圆形的横截面区域(即，C形横截面区域)、带有半圆形通道底部和直侧壁的横截面区域(即，U形横截面区域)或带有平坦通道底部和直侧壁的横截面区域(即，方形(例如矩形或方形)横截面区域)。

特别优选的是，通道具有V形横截面区域。因此，通道具有这样的形状，其中通道的侧壁从公共区域(其构建通道底部)朝向鼻部的外表面(因此在远离纵向轴线的一个方向上)分叉；最后，侧壁合并到鼻部的外表面中。根据本发明，已经发现，如果通道具有这样的V形横截面区域，气体可特别均匀地从通道引入熔融金属中。

根据优选实施例，通道具有均匀的横截面区域。因此，通道的横截面区域不会在通道的路线上改变。这意味着气体可非常均匀地聚集在通道中，因此通道的这种均匀的横截面区域又具有的优点是，气体可非常均匀地从通道释放并被引入熔融金属中。

根据特别优选的实施例，通道被连续地设计，即围绕纵向轴线连续地行进。换句话说，通道没有起点并且也没有终点，而是围绕纵向轴线无休止地或“无限地”行进。此外，通道没有可阻碍气体沿着通道流动的障碍物或中断部。这样的连续通道具有很多优点。这种连续通道的一个优点是，沿着通道的气体压力可平衡，使得沿着通道的气体压力相等，并且气体可在相同的压力下从通道释放到熔融金属中，并且因此在通道的整个长度上具有相同的量。此外，这种连续通道具有的优点是，即使通道不能经由气体供应工具中的一些供应气体(例如因为气体供应工具中的一些被阻塞)，通道也可经由气体供应工具供应气体。所有这些优点又意味着通道可均匀地和完全地充满气体，使得气体可从通道均匀地引入熔融金属中。

基本上，通道可具有围绕纵向轴线的任何路线，例如锯齿形的或波浪似的形状。根据优选实施例，通道形成环(即，环形的)或具有圆环的形状。根据本发明，发现通过这种环形通道，气体可从通道特别均匀地引入熔融金属中。

根据特别优选的实施例，通道(尤其是如果它是环形的)关于于纵向轴线旋转对称。

根据本发明，令人惊讶地发现，边缘的形状对气体如何从通道释放到熔融金属中具有很大的影响，该边缘由通道的壁(其朝向塞本体的第一端部限制通道)合并到塞鼻部的外表面中的区域限定(即，在塞的功能位置中的通道的“上”边缘)。在这方面，根据本发明，令人惊讶地发现，气体可以特别均匀的方式从通道引入熔融金属中，尤其是如果该边缘尽可能尖锐的话。因此，根据优选实施例，规定通道包括在朝向所述第一端部的方向上限制通道的第一通道壁，其中，所述第一通道壁和所述鼻部的所述外表面形成第一边缘，并且其中，所述第一边缘具有尖锐边缘的形状。

根据该发明概念的特殊实施例，该第一边缘具有不超过1 mm的半径。甚至更优选地，第一边缘具有不超过0.5 mm的半径。

根据本发明，结果还表明，气体从通道释放到熔融金属中的方式也取决于通道口的宽度，即在通道合并到鼻部的外表面中的区域中的通道的宽度。优选地，通道口在通道(即，通道的壁)合并到鼻部的外表面中的区域中具有在从2至30 mm的范围中的宽度。

根据该特征的特定优选实施例，通道包括在朝向所述第二端部的方向上限制通道的第二通道壁，其中，所述第二通道壁和所述鼻部的所述外表面形成第二边缘，并且其中，在所述第一边缘和所述第二边缘之间的距离在从2至30 mm的范围中。

优选地，通道在其口的区域(即，通道合并到鼻部的外表面中的区域)中具有恒定的宽度。在这方面，根据该实施例，第一边缘和第二边缘可优选地平行于彼此行进。

根据本发明，结果表明，通道的深度也对气体如何可从通道引入熔融金属中具有影响。通道优选地具有在从4至15 mm的范围中的深度。根据本发明，已经发现，如果通道具有在从4至15 mm的范围中的深度，则来自通道的气体可特别均匀地引入熔融金属中。从通道排放到熔融金属中的气体的均匀性可通过具有在从6至12 mm的范围中的深度的通道进一步增加。通道的“深度”被定义为假想平面和通道的最低点(即，通道的底部)的最小距离，该假想平面在通道的上端部处在通道的两个边缘之间(即，在通道的壁合并到鼻部的外表面中之处的通道的两个边缘之间)延伸。

此外，根据本发明，结果表明，通道的横截面积的大小也对气体可如何从通道引入熔融金属中具有影响。通道优选地具有在从2至225 mm²的范围中的横截面积。根据本发明，已经发现，如果通道具有这样的横截面积，气体可特别均匀地从通道引入熔融金属中。从通道释放到熔融金属中的气体的均匀性可通过横截面积在从8至70 mm²的范围中的通道进一步提高。

杆形塞本体和沿着塞本体中的中心纵向轴线延伸的腔室可根据现有技术设计。在这方面，杆形塞本体可优选地由耐火材料(尤其是陶瓷耐火材料)制成。特别地，杆形塞本体可由基于氧化铝(Al₂O₃)和碳的耐火材料制成，即所谓的氧化铝-碳材料。

杆形塞本体可优选地具有关于中心纵向轴线旋转对称的外圆周表面。这有利于从通道释放的气体沿着塞本体的均匀流动并且因此在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。

在第一端部的区域中，可在塞本体上提供工具，第一端部在塞杆的功能位置(即，中心纵向轴线竖直地对齐)中形成塞本体的上端部，塞本体可通过该工具附接到用于竖直地提升和降低塞杆的装置。这些工具可根据现有技术设计。例如，可提供带有内螺纹的紧固件，带有外螺纹的金属杆可拧入该紧固件中。该金属杆又可与提升装置相互作用，使得塞杆可经由金属杆被提升和降低。

在其第二端部(其与第一端部相对并且在塞杆的功能位置中是塞本体的下端部)的区域中，塞本体的外表面(即，外部轮廓)具有鼻部或塞鼻部的形状，如从现有技术已知的那样。优选地，鼻部的外表面关于纵向轴线旋转对称。

鼻部的外表面优选地从第二端部朝向第一端部扩展。根据优选实施例，鼻部的外表面从第二端部沿朝向第一端部的方向成圆锥形地扩展，或者形成为圆锥。根据特别优选的设计，鼻部的外表面是圆顶形的。

通道设置在鼻部的外表面上。

如从现有技术已知的，塞杆具有腔室，该腔室沿着中心纵向轴线从第一端部朝向所述第二端部延伸到所述塞本体中，并且在距第二端部一定距离处终止于塞本体中。该腔室可优选地关于中心纵向轴线旋转对称，并且例如具有圆柱形形状。根据本发明的塞杆包括气体供应工具，该气体供应工具从所述腔室通过所述杆形塞本体引导到所述通道中。因此，引入腔室中的气体(特别是诸如氩或氮的惰性气体)可通过气体供应工具传送到通道中。

为了向腔室供应气体，腔室可连接到气体供应。如从现有技术已知的，可提供这种气体供应，尤其是在塞本体的第一端部的区域中。

气体供应工具被设计成使得气体可从腔室通过塞本体传送到通道中。

根据一个实施例，气体供应工具可为至少一个多孔元件。该至少一个多孔元件具有允许气体从腔室通过该至少一个多孔元件传送到通道的孔隙率。该至少一个多孔元件可例如具有从用于钢包中的熔融金属的气体吹扫的多孔吹扫塞已知的孔隙率。

根据特别优选的实施例，气体供应工具是多个气体供应线路。这些气体供应线路具有自由横截面区域，气体可通过该自由横截面区域从腔室导引到通道中。

根据优选实施例，设置为使所述气体供应工具是多个气体供应线路，其中所述气体供应线路中的每一个在一个区域处引导到所述通道中，其中所述区域彼此间隔开。

根据本发明，发现来自腔室的气体可经由气体供应线路特别均匀地导引到通道中，并且当气体供应线路在彼此间隔开的区域处引导到导管中时，可从通道释放到熔融金属中。数量为2至10的气体供应线路是优选的，并且数量为3至6的气体供应线路甚至是更优选的。因此，这些气体供应线路在彼此间隔开的2至10或3至6个区域处引导到通道中。根据本发明，发现了如果气体经由这样数量的气体供应线路(其引导到具有相应数量的彼此间隔开的区域的导管中)导引到通道中，则气体特别均匀地导引到通道中并且从那里均匀地导引到熔融金属中。

气体供应线路引导到导管中的区域优选地位于通道的底部或最低点处。根据本发明，已经发现，这种设计允许供给到通道中的气体在通道中保持如此长的时间，以至于它均匀地分布在通道中，并且然后可从通道均匀地引入熔融金属中。

根据优选实施例，气体供应线路引导到通道中的区域是均匀地间隔开的。特别优选的是，这些区域彼此对称地间隔开。甚至更优选的是，这些区域关于纵向轴线对称地设置。这具有的优点是，气体可经由气体供应线路以特别均匀的方式导引到通道中，并且可从通道均匀地引入熔融金属中。

根据一个实施例，气体供应工具被设置为气体供应线路和至少一个多孔元件的组合。

根据本发明，气体供应线路的横截面积与腔室的横截面积的比率对气体从腔室经由气体供应线路导引到通道中的均匀性具有影响。

根据优选实施例，设置为使腔室具有横截面积，并且其中，气体供应线路中的每一个具有横截面积，并且其中，所述腔室的所述横截面积大于所述气体供应线路的所有所述横截面积的总面积。正交于中心纵向轴线测量腔室的横截面积，并且正交于相应气体供应线路的纵向轴线测量气体供应线路中的每一个的横截面积。在腔室具有变化的横截面积的情况下，腔室的横截面积是允许气体通过腔室被引导到气体供应线路中的有效横截面积，也就是说最小横截面积。在气体供应线路具有变化的横截面积的情况下，气体供应线路的横截面积是允许气体通过气体供应线路被引导到通道中的有效横截面积，也就是说最小横截面积。

根据该发明概念的优选特殊实施例，腔室的横截面区域是所述气体供应线路的所述区域的所有横截面积的总面积的从10至400的范围中的倍数，并且甚至更优选地从30至200的范围中的倍数。

气体供应线路可具有任何形状。气体供应线路优选地是直的，即线性的。根据该发明概念的特殊实施例，气体供应线路具有带有圆形横截面区域的直线路线。这具有的特别优点是，气体供应线路易于生产，例如通过将它们钻入塞本体中。

根据优选实施例，气体供应线路关于中心纵向轴线对称地布置。如上所示，塞本体的鼻部被设计成使得它可关闭用于熔融金属的容器中的出口，特别是呈中间包中的中间包水口的形式的出口。在关闭位置，即当塞杆的鼻部相对于中间包水口被引导使得中间包水口被塞本体的鼻部关闭时，中间包水口的表面沿着鼻部的外表面上围绕鼻部行进的连续线接触塞本体的鼻部的外表面。该假想线也被称为“节流点”。优选地，对于根据本发明的塞杆，设置为使通道设置在完全低于该节流点行进的鼻部的外表面的这样的区域上。换句话说，在鼻部的外表面上设置有通道的区域位于塞杆的功能位置(即，在中心纵向轴线的竖直位置)中的节流点下方，在该位置，塞本体的第一端部位于顶部处，并且塞本体的第二端部(并且因此还有鼻部)位于底部处。由于在关闭位置中节流点下方的鼻部没有被熔融金属包围，在关闭位置中的通道也未由熔融金属包围。

本发明的塞杆可使用用于生产塞杆的现有技术来制造。在这方面，塞杆可以整体塞的形式生产。如从现有技术已知的，塞本体优选地通过等静压成型来生产。除了等静压成型之外，气体供应线路可通过例如钻孔来生产。例如，通道可从鼻部的表面铣出。

本发明的一个目的是提供一种用于容纳熔融金属的容器，该容器包括底部，其中，用于从所述容器排出熔融金属的出口设置在所述底部处，并且其中，流过所述出口的熔融金属的量由根据本发明的塞杆控制。用于容纳熔融金属的容器优选地为中间包，优选地为用于接收熔融金属的中间包，甚至更优选地为用于接收熔融钢的中间包(特别是在连续铸造设备中)。出口优选地为中间包水口。

本发明的进一步的目的是一种在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法，该方法包括：

提供本文公开的塞杆；

将气体引入所述腔室中。

引入腔室中的气体通过气体供应工具被导引至通道。由于本发明的特征，通道设计成使得经由气体供应工具导引到通道中的气体从通道中均匀地释放，在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。

因此，在将气体引入所述腔室中的步骤之后，该方法可包括以下进一步的步骤：

通过所述气体供应工具将引入所述腔室中的所述气体导引至所述通道；

从所述通道释放所述气体以在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。

在熔融金属的铸造期间，塞杆的偏转可显著减少，从而提高铸钢的质量。

如上文所提及，气体可例如在第一端部处被引入腔室中，优选地通过现有技术手段。

惰性气体(特别是氩或氮)优选地被引入腔室中。

如上文所提及，提供塞杆，其中塞杆的纵向轴线竖直地对齐，第一端部是塞本体的上端部，并且第二端部是塞本体的下端部。

本发明的进一步的目的是一种用于在熔融金属的铸造期间控制熔融金属的流动并用于供应气体的方法，所述方法包括：

提供用于容纳熔融金属的容器，所述容器包括底部，其中，用于从所述容器排出熔融金属的出口设置在所述底部处；

提供如本文所公开的塞杆，其中，纵向轴线竖直地对齐，第一端部是塞本体的上端部，并且第二端部是塞本体的下端部；

沿着所述纵向轴线在第一位置中和第二位置中竖直地移动所述塞杆，其中

在所述第一位置中，所述出口被所述塞杆关闭，并且其中，在所述第二位置中，所述出口未被所述塞杆关闭；和

将气体引入所述腔室中。

在所述第一端部处将气体引入所述腔室中的步骤之后，该方法可包括以下进一步的步骤：

通过所述气体供应工具将引入所述腔室中的所述气体导引至所述通道；

将气体从通道释放到所述熔融金属中以在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。

如上所述，该方法可包括用于在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法的进一步的步骤。

如上所述，所述容器优选地为中间包，其中，所述出口优选地为中间包水口。所述中间包优选地是连铸线的一部分，优选地用于铸造钢。

塞杆优选地设置在出口上方，优选地其中纵向轴线行进通过出口。

通过在所述第一和第二位置中移动所述塞杆，并且因此关闭和打开所述出口，控制熔融金属从所述容器通过所述出口的流动是可能的。如上所述，在第一位置中，塞杆的鼻部相对于出口被引导，使得出口关闭。

如上所述，竖直地移动塞杆优选地借助于提升装置来完成。因此，在所述第一位置中移动塞杆通过借助于所述提升装置沿着所述纵向轴线降低塞杆来完成，并且在所述第二位置中移动塞杆通过借助于所述提升装置沿着所述纵向轴线提升塞杆来完成。

进一步，如上所述，通过优选地在塞本体的第一端部处将气体引入所述腔室中，该气体从腔室并且通过气体供应工具被导引至通道，在通道中聚集和均匀地分布，并且最终从所述通道引入金属熔体中，从而在塞杆周围形成均匀的气体帘幕。由于所述气体帘幕的均匀性，可减少在铸造期间塞杆的偏转。

本发明的进一步的特征由权利要求书、附图以及以下附图描述产生。

本发明的所有特征可单独地或组合地结合。

附图(每幅都是高度示意性的)示出了本发明的示例性实施例。因此示出：

图1a：包括根据本发明的塞杆的中间包的剖视图，其中在中间包的底部中设置有呈浸入式水口的形式的出口；

图1b：包括根据本发明的塞杆的中间包的备选实施例的剖视图，其中在中间包的底部中设置有呈浸入式长水口的形式的出口；

图2：根据图1a和图1b的塞杆的透视图；

图3：沿着如图1a和图1b中所示的塞杆的纵向轴线的纵向截面的透视图；

图4：在鼻部区域中沿着如图1a和图1b中所示的塞杆的纵向轴线的纵向截面的视图；

图5：垂直于如图1a和图1b中所示的塞杆的纵向轴线沿着如图4中所示的剖面A-A的横截面的视图；

图6：根据图4的视图在通道的区域中的细节；

图7：根据图4的视图，但是具有通道的备选设计；

图8：根据图4的视图，但是具有通道的进一步的备选设计；

图9：当气体通过塞杆时根据图1至图6中所示设计的塞杆和根据现有技术的塞杆的偏转。

为了更好地说明附图中所示的实施例的特征，附图没有反映根据实践的实施例的比例。

图1a示出了由附图标记1整体标识的中间包，该中间包是用于铸造钢的连续铸造设备的一部分。如从现有技术已知的，中间包1包括在其内部衬有耐火材料5的金属容器3。熔融金属可设置在由耐火材料5包围的空间中。在中间包1的底部7中，设置有呈浸入式水口(SEN)的形式的中间包水口9，中间包1中的熔融金属可通过该水口浇铸到模具(未示出)中。竖直地对齐的纵向轴线L行进通过中间包水口9。

沿着纵向轴线L，塞杆100布置在其功能位置。塞杆100连接到现有技术的提升装置(未示出)，借助于该提升装置，塞杆100可沿着纵向轴线L被提升和降低。塞杆100包括塞本体101，该塞本体101在其下端部处限定了塞鼻部103。借助于提升装置，塞杆100可被提升到图1a中所示的第二位置，在该位置，中间包水口9打开，使得设置在中间包1中的熔融金属可通过中间包水口9浇铸到浸入式水口中。此外，塞杆100可借助于提升装置降低到第一位置(图1a中未示出)，在该位置，塞鼻部103搁靠在中间包水口9上，使得中间包水口9被塞杆100关闭。因此，中间包水口9可借助于塞杆100关闭和打开，从而控制流过中间包水口9的熔融金属的量。

图1b中所示的中间包1与图1a中所示的中间包大致相同，并且用相同的附图标记指示，只要根据图1a的中间包1与根据图1b的中间包1相同。根据图1a和图1b的中间包1之间的唯一区别在于，在根据图1b的中间包1的底部7中，设置有呈浸入式长水口(SES)的形式的中间包水口10。如从现有技术已知的，浸入式长水口10由位于中间包1的底部7处的上部10.1和附接在上部10.1下方的下部10.2构成，使得上部10.1和下部10.2沿着浸入式长水口10的中心纵向轴线形成连续的腔室。

图2从上方以透视图示出了如图1中所示的塞杆100。塞杆100包括杆形塞本体101，塞本体101的外圆周表面与塞杆100的中心纵向轴线L旋转对称。在图1中所示的示例中，塞杆100的纵向轴线L和中心纵向轴线L彼此同轴地行进或分别相同。塞本体101沿着中心纵向轴线L从根据图1的功能位置中的其第一上端部105延伸到根据图1的功能位置中的其第二下端部107。从第二端部107开始，塞本体101限定鼻部103，鼻部103从第二端部107开始具有圆顶形的形状。鼻部103的外表面关于纵向轴线L旋转对称。

从第一端部105延伸的塞本体101的外表面具有关于中心纵向轴线L旋转对称的圆柱形外轮廓。

塞本体101具有腔室109，如图3中所示的那样，腔室109在朝向第二端部107的方向上沿着中心纵向轴线从第一端部105延伸到塞本体101中，并且在塞本体101中距第二端部107一定距离处终止。

塞本体101由呈氧化铝碳材料(Al₂O₃-C材料)的形式的耐火材料制成。

在第一端部105的区域中设置有气体供应(未示出)，通过该气体供应，诸如氩或氮的惰性气体可被供给到腔室109中。

通道111布置在鼻部103的外表面上。通道111围绕纵向轴线L连续地行进，并且关于纵向轴线L旋转对称，使得通道111整体上具有圆环的形状。特别地如图4和图6所示，通道111具有均匀的V形横截面区域，即，其不沿着通道111的路线变化。通道111向外部(即，在通道111背离塞本体101的侧面上)完全开放，并且根据其V形横截面区域由第一壁113和第二壁115限制，第一壁113和第二壁115从形成通道111的通道底部的公共线性区域117开始。朝向鼻部103的外表面，第一壁113和第二壁115分叉并最终合并到鼻部103的外表面中。第一通道壁113在朝向第一端部105的方向上限制通道111，并且与鼻部103的外表面形成第一边缘119。第二通道壁115在朝向第二端部107的方向上限制通道111，并且与鼻部103的外表面形成第二边缘121。第一边缘119和第二边缘121各自形成带有远小于0.5 mm的半径的尖锐边缘。第一边缘119和第二边缘121彼此等距地行进，并且围绕纵向轴线L旋转对称，对应于通道111的平坦路线。第一边缘119和第二边缘121之间的距离限定了通道口的宽度，即，在通道111合并到鼻部103的外表面中的区域中的通道111的宽度，并且在该实施例中为10mm。在第一边缘119和第二边缘121之间延伸的假想平面和通道底部117之间的最短距离限定了通道111的深度，其在该实施例中为8 mm。这导致通道111的横截面积为40 mm²。

呈四个气体供应线路123的形式的气体供应工具从腔室109穿过塞本体101的耐火材料引导到通道111中。四个气体供应线路123各自具有带有圆形横截面区域的直线路线，并且相对于纵向轴线L对称地布置，并且彼此均匀地间隔开。因此，四个气体供应线路123相对于纵向轴线L由90°的旋转角彼此间隔开。根据它们相对于纵向轴线L的对称性，气体供应线路123在四个均匀地间隔开的区域处引导到通道111中，这四个均匀地间隔开的区域也相对于纵向轴线L以90°的旋转角间隔开，如在图5中可特别清楚地看到的那样。

气体供应线路123各自沿着纵向轴线延伸，其中气体供应线路123的四个纵向轴线在纵向轴线L上的公共点处相交。气体供应线路123的四个纵向轴线各自与塞本体101的中心纵向轴线L成大约45°的角度布置，该角度包括在穿过气体供应线路123的气体供应线路123的纵向轴线的区段和穿过塞本体101的第二端部107的塞本体101的中心纵向轴线L的区段之间。

通道109具有1300 mm²的横截面积，并且气体供应线路中的每一个具有3 mm²的横截面积。因此，腔室109的横截面积是气体供应线路123的横截面积的总面积的108倍。

在第一端部105的区域中，塞本体101具有现有技术的紧固件，其用于将塞本体109紧固到提升装置以用于提升和降低塞杆100。

为了生产塞杆100，首先通过耐火材料的等静压成型形成塞本体101，由此用于将塞本体101紧固到提升装置的紧固件形成到耐火材料中(图中未示出)。然后将四个气体供应线路123钻入等静压成型的耐火材料中。

塞杆100被设计成在塞杆100周围形成均匀的气体帘幕。为此，在如图1中所示的中间包1中使用塞杆100期间，惰性气体经由气体供应被引入腔室109中，并且通过四个气体供应线路123传送通过塞本体101到通道111中。在通道111中，气体可聚集、分布，并且然后从通道111排出，在塞杆100周围形成均匀的气体帘幕。在来自中间包1的熔融金属的铸造期间，这可显著减少塞杆100的偏转，从而提高铸造金属的质量。

为了确定依赖于根据本发明的塞杆的通道的设计的偏转减少，借助于水模拟来测量根据图1至图6的塞杆100的偏转和两个备选塞杆的偏转，这两个备选塞杆与根据图1至图6的塞杆一致，但是每个塞杆带有稍微不同的通道横截面形状。图7和图8中示出了通道的两种备选横截面形状。

如图7中所示的通道211的横截面形状对应于通道111的横截面形状，不同的是面向第一端部107的通道的第一侧壁不是呈尖锐边缘的形式而是呈具有约5 mm的半径的圆边缘的形式合并到鼻部103的表面中。

根据图8的通道311基本上对应于通道111的形状，但是带有仅3 mm的较小的通道深度。

为了确定偏转的程度，通过记录的图像序列的光学评估来确定塞杆的偏转。塞杆的水平移动改变了像素的颜色，由此确定颜色随时间变化的像素的数量。偏转指数被计算为对于根据现有技术的塞杆获得的值归一化为100%的变化的像素的标准偏差值。基于该偏转指数，测量和计算了根据图1至图6的塞杆的偏转程度。

根据现有技术的塞杆与根据图1至图6的塞杆大致相同，但是不同之处在于，根据现有技术的塞杆不包括通道111和气体供应线路123，而是包括在鼻部区域中沿着中心纵向轴线的气体出口，如EP 2 067 549 A1、EP 2 189 231 A1或EP 2 233 227 A1中描述的那样。

图9示出了相应测量的结果。在图9中，附图标记1指示根据现有技术的塞杆的测量的结果，其中偏转指数被计算为归一化为100%的变化的像素的标准偏差值。进一步，附图标记2指示根据图1至图6的塞杆的测量的结果。

如从图9可看出的那样，根据图1至图6的塞杆的偏转仅仅是偏转指数的约45%，并且因此根据图1至图6的塞杆的偏转显著低于根据现有技术的塞杆的偏转。

Claims (15)

1. 用于在熔融金属的铸造期间控制熔融金属的流动并用于供应气体的塞杆(100)，所述塞杆(100)包括：

1.1 杆形塞本体(101)，所述杆形塞本体(101)

1.1.1 沿着中心纵向轴线(L)从第一端部(105)延伸到第二端部(107)，

1.1.2 所述杆形塞本体(101)限定邻近所述第二端部(107)的鼻部(103)，其中

1.1.3 所述鼻部(103)提供外表面；

1.2 腔室(109)，所述腔室(109)

1.2.1 沿着所述中心纵向轴线(L)从所述第一端部(105)朝向所述第二端部(107)延伸到所述塞本体(101)中并且在距所述第二端部(107)一定距离处终止；

1.3 通道(111)，所述通道(111)

1.3.1 设置在所述鼻部(103)的所述外表面上，并且

1.3.2 围绕所述纵向轴线(L)行进；

1.4 气体供应工具(123)，所述气体供应工具(123)

1.4.1 从所述腔室(109)引导并且通过所述杆形塞本体(101)引导到所述通道(111)中。

2.根据权利要求1所述的塞杆(100)，其中所述通道(111)形成环。

3.根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中所述鼻部(103)的所述外表面关于所述纵向轴线(L)旋转对称。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述通道(111)包括在朝向所述第一端部(105)的方向上限制所述通道(111)的第一通道壁(113)，其中，所述第一通道壁(113)和所述鼻部(103)的所述外表面形成第一边缘(119)，并且其中，所述第一边缘(119)具有尖锐边缘的形状。

5. 根据权利要求4所述的塞杆(100)，其中，所述第一边缘(119)具有不超过1 mm的半径。

6. 根据权利要求4至5中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述通道(111)包括在朝向所述第二端部(107)的方向上限制所述通道(111)的第二通道壁(115)，其中，所述第二通道壁(115)和所述鼻部(103)的所述外表面形成第二边缘(121)，并且其中，所述第一边缘(119)和所述第二边缘(121)之间的距离在从2至30 mm的范围中。

7. 根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述通道(111)具有在从4至15 mm的范围中的深度。

8. 根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述通道(111)具有在从6至12 mm的范围中的深度。

9. 根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述通道(111)具有在从2至225 mm²的范围中的横截面积。

10.根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述气体供应工具(123)是多个气体供应线路(123)，其中所述气体供应线路(123)中的每一个在一个区域处引导到所述通道(111)中，其中，所述区域彼此间隔开。

11.根据权利要求10所述的塞杆(100)，其中，所述区域彼此对称地间隔开。

12.根据权利要求10至11中的至少一项所述的塞杆(100)，具有在从2至10的范围中的气体供应线路(123)的总数。

13.根据权利要求10至12中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述腔室(109)具有横截面积，并且其中，所述气体供应线路(123)中的每一个具有横截面积，并且其中，所述腔室(109)的所述横截面积大于所述气体供应线路(123)的所有所述横截面积的总面积。

14.根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)，其中，所述塞本体(101)由耐火陶瓷材料制成。

15.一种用于在塞杆周围提供均匀的气体帘幕的方法，所述方法包括：

A. 提供根据前述权利要求中的至少一项所述的塞杆(100)；

B. 将气体引入所述腔室(109)中。

Images