CN1764511A - 耐火陶瓷的气体冲洗砖 - Google Patents

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Abstract

一种用于安装在接纳熔融金属的容器的壁或底部中的耐火陶瓷气体冲洗砖，其包括至少一个从该气体冲洗砖的冷侧延伸到热侧的通道。该通道在该气体冲洗砖的冷侧上与气体供应装置流体连接，由此使得处理气体从该通道引导到熔融金属中。

Description

耐火陶瓷的气体冲洗砖
技术领域
本发明涉及一种用于安装在接纳熔融金属的容器的壁或底部中的耐火陶瓷的气体冲洗砖(气体吹洗砖)，该气体冲洗砖具有至少一个从气体冲洗砖的冷侧延伸到气体冲洗砖的热侧的通道，并且该通道在气体冲洗砖的冷侧上与气体供应装置流体连接，由此使得处理气体从该通道引导到熔融金属中。
背景技术
由于气体冲洗通道的布置，这种气体冲洗砖称为“具有取向的(定向的)孔隙”的气体冲洗砖。另外的术语可从“Radex-Rundschau”1987年，288的理解表述中推出。
除了包括特别是“倾斜的吹洗元件”作为副族的“具有取向的孔隙”的气体冲洗砖之外，“具有非取向的孔隙”的气体冲洗砖也是已知的，其中气体经耐火基体材料中的“开放孔隙框架”从气体冲洗砖的冷侧移动到热侧。
当参照“冷侧”和/或“热侧”进行描述时，其描述明显涉及气体冲洗砖在用于接纳(以及处理)熔融金属的容器内的安装状态。因此，热侧是直接靠近熔融金属的一侧，熔融金属通常压靠在热侧上。冷侧相应地是气体冲洗砖的靠近容器外封壳的一侧。
依据分类的这种类型的气体冲洗元件在DE3810098C1中进行了描述。通常，这种气体冲洗砖具有多个冲洗通道，这些通道基本上沿气体冲洗砖的轴向方向(即沿气体的流向)延伸。如果假设气体冲洗砖的总长度在30-120厘米之间，则明显的是在陶瓷基体材料中设置冲洗通道是非常困难的，这是因为该通道通常具有小于5毫米的直径，有时小于2毫米。然而，这在相关技术中没有被讨论，这是因为相关技术仅仅涉及将气体从冷侧输送到热侧并且随后输送到熔融金属中。气体冲洗通道由此相应地实现了其功能，即使该通道在冷侧和热侧之间以任何方式弯曲地、沿对角线、或不连续地延伸。
在EP1101825A1中描述了一种具有定向孔隙的气体冲洗元件，其中冲洗通道设置在相邻的陶瓷主体之间。
例如在铸钢浇包中的气体冲洗的目的在于使得钢熔池及其精炼的温度和浓度特别快速地平衡。特别是，借助气流，非金属的杂质被更快速地输送到漂浮在熔池上的炉渣中。
另外已知的是借助气流可将粉末状的处理材料输送到熔融金属中。上述的DE3810098C1还提供了将合金丝沿气体冲洗砖中的管状通道输送到熔融金属中。在这种情况下，合金丝从外侧供应并且穿过在气体冲洗砖的冷侧端处的气体分配腔并且该腔还借助其它冲洗通道供应冲洗气体。
因此已知的气体冲洗装置是用于熔融金属的辅助冶金处理的部分。
发明内容
本发明的目的基于重新设计上述类型气体冲洗砖以便获得其它的技术效果。
这些其它的技术效果包括特别是被处理的熔融金属的过程状态的观察(检查)，例如熔融金属的温度和成分。
为此，本发明提供了一种如本文开头所述类型的气体冲洗砖，其具有以下的附加特征：
-至少一个用于确定该熔融金属的物理和/或化学数据的测量装置，在该气体冲洗砖安装在该容器中之后，该熔融金属靠近该气体冲洗砖的热侧；
-该测量装置的测量头突伸到通道中。
气体冲洗砖的至少一个气体冲洗通道用于接纳测量装置。该测量装置在气体冲洗砖的冷侧被引导到通道中。该测量装置以可拆卸的方式进行定位和装接。以这样的方式，当吹洗元件损坏之后更换并再使用另一冲洗元件时可拆下测量装置。这种装接可以在金属容器的外封壳上进行或在气体冲洗砖的冷侧端上进行。装接到气体冲洗砖的冷侧上的气体分配腔还提供了装接可能性。该气体分配腔可拆卸地与气体冲洗砖的冷侧装接。在此气体分配腔的一部分还可以可拆卸地固定。该气体分配腔用于将来自气体供应装置的气体分配到多个冲洗通道中。在本发明的气体冲洗砖中，其中设置有测量装置的测量头的通道也可进行冲洗。依据一个实施例，用于处理气体的通道开口在测量头(40)和通道(16)之间保持畅通。该通道开口可以是在测量头和冲洗通道之间的环形通道。然而，该通道还可设计成以便冲洗气体首先在测量头“之后”引入到延伸到该通道的延长部分中的通道部分内以便接收测量头(类似旁通)。由该不同的变型可实现以下的优点：
-可冷却测量头。
-不同功能的通道具有来自单个气体分配腔的作用于该通道的气体。
-气流和/或气体的施加防止了熔融金属渗入(渗透)到设置测量头的通道中。
-如果通道构造成线性的，测量头可接收到直接来自熔融金属的信号。
重要的是，其中设置有测量头的通道适于将来自熔融金属的电磁信号引导到该测量头。
气体分配腔可分成多个局部腔。单独的通道组可随后进行连接或断开连接。可供应不同的冲洗气体。
通常，适当的是该测量装置的测量头突伸到通道中至多达到该通道的总长度的三分之一的端部。换言之，从气体冲洗砖的热侧开始，通道首先与一般的冲洗通道没有区别；其没有安装的部件。冲洗气体围绕测量头流动，该测量头只是位于(在冷侧的)“后”三分之一。从热侧来看，该通道的该部分的截面大于在其之前的通道部段的截面。过渡部分可以是台阶或连续部分。
为了使得测量头尽可能优化地接收测量信号，“测量通道”线性延伸。在本发明的这种情况下“线性”如此限定，即，使得测量头在气体冲洗砖的热侧处检测到该通道的截面面积的至少50％。理想的情况是该数值为100％。
如果气体冲洗砖被认为例如是柱形或截锥形的，该通道在热侧正面处以直角延伸，即平行气体冲洗砖的纵向中心轴线。
如果气体以确定目标方式引导到例如熔融金属的中心，该通道还可相对于该正面以不等于90度的角度延伸。
该通道可构造成具有不同的内截面。该截面可从气体冲洗砖的冷侧到热侧连续扩张，或相反；当然，其还可是不变的。该通道在热侧的截面面积通常在0.5-20平方毫米之间。该通道的截面形状基本上可以是任意的。例如，其可以是圆形、三角形、矩形、多边形、椭圆形、和星形。
相应的截面形状还可应用于测量装置，测量装置和通道优选为具有不同的截面形状，以便确保冲洗气体如所需的方式围绕测量头流动。
因此，一个实施例提出了测量装置的突伸到通道中的至少一部分具有不同于相应的通道部段的截面形状。
该通道可以是钻成的。或者，单独的通道可以由预先制成的管来形成，该管与气体冲洗砖成一体。这些管可由例如陶瓷或金属制成，并且在内侧可具有反射电磁辐射的表面。在制造冲洗装置时该通道还可由模制元件烧制成。
该通道如此构造成是有利的，即如果该测量装置用于在通道中接收且传递由熔融金属发出的电磁波。该测量装置可包括用于接收且传递电磁波的部件，该电磁波特别是在可见光范围内和/或在红外光谱范围和/或在紫外线范围内。这种由熔融金属发出的电磁波可在相关的分析单元中转变成温度数值和/或用于确定化学分析的数值。这种装置是已知的，例如在WO-A-97/22859和WO-A-02/48661中描述。
该气体冲洗砖还可设置有显示砖的剩余厚度的装置。在气体冲洗砖破损即如果继续使用的话该测量装置的功能可靠性会削弱时，触发该显示装置。这种装置可由从气体分配腔向外延伸而且终止在离开气体冲洗砖的热侧一特定距离处的气体通道来提供。仅当气体冲洗砖已经磨损到该区域时，该通道将变成准“畅通的”并且气体可以流经该通道以便进入熔融金属。在相关的气体分配腔中的该气体压力同时下降，这可相应地显示出来。
如上所述，该测量装置可特别有利地定位在气体分配腔的区域中。其可经气体分配腔的外壁上的开口插入并延伸穿过气体分配腔进入所述通道。密封装置可引导该测量装置并且使得该密封装置相对于气体分配腔进行密封。气体分配腔可拆卸地与凸缘装接，该凸缘装接到气体冲洗砖的冷侧上以便进行更换和再使用。
从从属权利要求和本申请的其它文件中可理解本发明的其它特征。其中包括可将多个通道分配给测量装置。因此该通道的截面在热侧保持较小，但是所需量的(电磁)辐射仍然可引导到测量元件。
附图说明
参照对两个实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1是依据本发明的实施例的气体冲洗砖的示意截面图；和
图2是依据本发明的实施例的气体冲洗砖的示意截面图。
具体实施方式
如图1所示，以常规方式包括具有“冷侧”12和“热侧”14的耐火陶瓷主体10。冲洗通道16、18从冷侧12延伸到热侧14。冲洗通道16、18的纵向的中心轴线M16、M18精确地平行气体冲洗砖的纵向的中心轴线M延伸并且与该主体10的热侧14的正面20成直角。
气体分配腔22与主体10的冷侧12连接，其构造如下。
气体分配腔22在顶部由陶瓷主体10的下部正面26限定边界。金属封壳24围绕周边延伸，其收缩到该主体10的冷侧端12上并且经过正面26向下延伸。底板28终止于封壳以便平行正面26并且与该正面间隔一距离。两个开口设置在底板28上。第一开口30用于与气体供应管32，该气体供应管是气体供应装置34的部件，该气体供应装置还包括(未示出的)气体存储器。
测量装置38延伸穿过另一开口36。测量装置38在外部借助密封装置气密地与底板28装接，并且具有延伸穿过气体分配腔22以便进入通道16的测量头40。该测量头40终止在金属封壳24的上边缘的前面一距离处，即离开在气体冲洗砖主体10的热侧14处位于正面20之前一较大距离。
冲洗通道16具有比测量头40的外径大1.5毫米的内径，因此围绕测量头40在所有侧面上具有环形宽度为0.75毫米的间隙。由此，气体可围绕测量头40流出气体分配腔22并且再经过通道16流向热侧20。当然，这对于通道18和(未示出的)其它冲洗通道而言是同样适用的。
测量头40实现以下效果，即，在通道16内接收由熔融金属发出的电磁波并且将其传递给分析单元44，该分析单元基于所接收的电磁波的强度来计算熔融金属的温度。
另外的测量装置可相似地定位在其它冲洗通道中，以便确定例如熔融金属的化学成分。
本发明的气体冲洗装置的第二实施例如图2所示。以下仅描述与图1所示的实施例不同的特征。
具有径向突伸腿52的金属凸缘50在外部装接到陶瓷主体10的冷侧上。气体分配腔22的外围金属封壳24在其上端(腿25)上径向向外相应地定位。气体分配腔22由此可借助螺钉54可拆卸地装接到凸缘52上。
如果气体冲洗砖和/或其陶瓷主体10破损，可取出气体分配腔22并且类似地装接到新的陶瓷主体10上。最主要的是，以这种方式，测量装置38可方便地再利用。
另一区别在于冲洗通道16、18的结构。冲洗通道18具有比图1所示的实施例小的截面面积。对于冲洗通道16而言，这仅仅适用于在测量头40之上的部段，因此所构造成的通道16在过渡区域具有台阶17。通道16的上部段由陶瓷管60形成，该陶瓷管嵌入到主体10中。测量头40相对于气体分配腔22的内部由环形密封件23来密封。借助具有旁通功能的另一冲洗通道19，冲洗气体首先引导到在测量头40之后(在图2中为在测量头40的上面)的通道16中。

Claims (27)

1.一种用于安装在接纳熔融金属的容器的壁或底部中的耐火陶瓷气体冲洗砖，其具有以下特征：
a)至少一个从该气体冲洗砖的冷侧(12)延伸到热侧(14)的通道(16、18)；
b)该通道(16、18)在该气体冲洗砖的冷侧(12)上与气体供应装置(34)流体连接，由此使得处理气体从该通道(16、18)引导到熔融金属中；
c)至少一个用于确定该熔融金属的物理和/或化学数据的测量装置(38)，在该气体冲洗砖安装在该容器中之后，该熔融金属靠近该气体冲洗砖的热侧(14)；
d)该测量装置(38)的测量头(40)突伸到通道(16)中。
2.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，用于处理气体的通道开口在测量头(40)和通道(16)之间保持畅通。
3.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该气体供应装置(34)包括至少一个气体分配腔(22)。
4.如权利要求3所述的气体冲洗砖，其特征在于，该气体分配腔(22)或该气体分配腔(22)的一部分可拆卸地装接到气体冲洗砖的冷侧端上。
5.如权利要求3所述的气体冲洗砖，其特征在于，该气体分配腔(22)可拆卸地装接到位于气体冲洗砖的冷侧(12)上的凸缘(52)上。
6.如权利要求3所述的气体冲洗砖，其特征在于，其具有多个通道(16、18)，其中所有通道(16、18)或通道组与气体分配腔(22)连接。
7.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)的测量头(40)突伸到通道(16)中至多达到该通道(16)的总长度的三分之一的端部。
8.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，通道(16、18)线性延伸。
9.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16、18)如此构造，即，测量头(40)在气体冲洗砖的热侧(14)处检测该通道(16)的截面面积的至少50％。
10.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16、18)在热侧(14)处相对于气体冲洗砖的正面(20)以直角延伸。
11.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16)在气体冲洗砖的的冷侧(14)处的内截面小于在气体冲洗砖的热侧(12)处的内截面。
12.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16、18)具有0.5-20平方毫米的截面面积。
13.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16、18)具有以下的其中一种截面形状：圆形、三角形、矩形、多边形、椭圆形、和星形。
14.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16、18)由在气体冲洗砖中钻成的孔来形成。
15.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该通道(16、18)由在气体冲洗砖中成一体的管(60)形成。
16.如权利要求15所述的气体冲洗砖，其特征在于，该管(60)具有反射电磁辐射的内表面。
17.如权利要求15所述的气体冲洗砖，其特征在于，该管(60)包括金属或陶瓷。
18.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)的突伸到通道(16)中的至少一部分(40)具有以下的其中一种截面形状：圆形、三角形、矩形、多边形、椭圆形、和星形。
19.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)的突伸到通道(16)中的至少一部分具有与相应的通道部段(16)不同的截面形状。
20.如权利要求3所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)装接到气体分配腔(22)上。
21.如权利要求3所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)部分地延伸经过气体分配腔(22)的内部。
22.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)是温度测量装置。
23.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)是用于确定熔融金属的化学分析的测量装置。
24.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)构造成用于在通道中接收并传递由熔融金属发出的电磁波。
25.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，其具有剩余厚度检测器。
26.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，剩余厚度检测器如此构造成，即，在气体冲洗砖破损即该测量装置的功能可靠性削弱之前触发该剩余厚度检测器。
27.如权利要求1所述的气体冲洗砖，其特征在于，该测量装置(38)可拆卸地装接到气体冲洗砖的冷侧(12)上。
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