TW201540392A - 包含波狀部之魚雷形澆斗 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種魚雷形澆斗(1)，用於輸送熔融金屬，此魚雷形澆斗形成有內腔室(3)且包括有：- 一外殼(1o)，形成魚雷形澆斗之外表面；及一包括耐火磚之內襯(1i)，形成魚雷形澆斗之內表面，及- 一開口(5)，令魚雷形澆斗之外表面與其內表面作流體相通，當魚雷形澆斗在其充填位置θf時，該開口位於該魚雷形澆斗之中心部且面朝上，其特徵為：魚雷形澆斗之內表面包含一波狀部(7)裝設成與開口(5)相對且與開口(5)對位，波狀部(7)之特徵為與縱軸X1平行延伸的峰部(7c)與谷部(7v)。

Description

包含波狀部之魚雷形澆斗

本發明係關於一種所謂的魚雷形澆斗，用於從高爐輸送熔融金屬到金屬鑄造工廠的另一現場，例如用於從高爐輸送生鐵到鋼鑄造工廠，尤其係關於一種魚雷形澆斗，設有在其充填時可大致減少內襯在魚雷形澆斗之內部的耐火磚之侵蝕率的機構。

在金屬成型過程中，熔融金屬從一個冶金容器轉移到另一冶金容器、一模具或到一工具。例如，一澆斗通常充填自一爐中出來的熔融金屬且通過澆斗護罩被轉移到一餵槽。然後熔融金屬通過澆嘴從餵槽被鑄入一模具中以形成扁坯、條坯、樑柱坯(beams)或鑄錠。冶金容器之熔融金屬通過位於該容器之底部的鑄嘴系統受重力驅動而流動。

在高爐相對於下一個熔融金屬之加工階段係位於一遠隔地點的情況下，容量大幅超過100噸的大澆斗被用來輸送熔融狀態的金屬從高爐到下一站必須要加工的現場。某一些版本甚至聯結到特殊結構上，使得熔融狀態的金屬能藉道路或軌道來輸送。此大澆斗通常形成一腔室，具有一沿著縱軸X1延伸之紡錠狀，具有通常 為圓柱狀被兩個一般為截頂錐形的端部側接之中心部，如第1(a)圖所示。在本發明之說明書中，紡錠狀意為在中間為寬且在兩端變細之似紡綞狀。澆斗可繞縱軸X1傾斜，從可充填熔融金屬的充填角度位置θf傾斜到可輸出澆斗內所含熔融金屬的一澆鑄位置θp。由於其等之形狀，此等澆斗往往被稱為「魚雷澆斗」，在提到此澆斗時此名詞將全程使用在本說明書中。

在此魚雷形澆斗從高爐充填之期間，熔融金屬通過一般位於魚雷形澆斗之中心部的開口以自由落下噴流(jet)的方式澆鑄。熔融金屬從一大致的高度自由地從高爐之傾斜的澆道通過該開口落下，以具有相當動能的方式衝擊至與開口相對的魚雷形澆斗之內表面，且接著以很紊亂流動的方式充填由魚雷形澆斗之內表面形成的腔室。熔融金屬噴流的第一次衝擊及在反彈且充填該腔室之後的隨後之亂流，會造成魚雷形澆斗之內襯的耐火磚之嚴重侵蝕，因而相當程度地縮短此容器之服務壽命。魚雷形澆斗之內襯材料之侵蝕問題的重要性已經在2009年9月6-11日於葡萄牙里斯本舉辦的XIX IMEKO World Congress Fundamental and Applied Metrology會議中由Yoshito Isei,Tatsuro Honda,Kenichi akahane,Hideyuki Takahashi提出的論文「魚雷形澆斗車之耐火材料厚度測量儀之開發」中討論到。

為了提高魚雷形澆斗之服務壽命，至今已有兩個解決方案單獨或聯合地被提出：(a)在充填魚雷形澆斗時將內襯在自由落下之熔融金屬噴流的衝擊區域的耐火層加厚，及/或(b)針對該衝擊區域使用較硬的材料。

例如，US-A-3,661,374揭示一種魚雷形澆斗，其中徑向與開口相對的容器之外殼被給定一形狀，其與容器之其餘部分的一般形狀比較係往外凸出。此被實施成使此往外凸出的區域中的耐火內襯具有增加的厚度。換言之，侵蝕率並不減少，但是藉著提高與開口相接的耐火層之厚度，其劣化時間會拖長。一種較硬材料在US-A-2010289195中被提出，揭示一種使用於衝擊區域由氮化矽-鋁礬土基材料形成的較硬層，且JP-A-H04/319066揭示一種由獨塊耐火板片製成的衝擊區域，無任何接頭且以似梳的圖案被圍住於周圍的耐火磚中。

DE1182679揭示一種魚雷形澆斗，包括有一種由強化材料製成的衝擊區域且形成在一給定高度且大致彼此平行地延伸且垂直於縱軸X1的兩個壁之間，而形成一個溝槽。此種幾何形狀之示例被顯示在第8(a)圖中。在將熔融金屬澆鑄於此種空的魚雷形澆斗內之時，金屬首先打擊到由強化材料製成的衝擊區域，且快速地充填在形成於兩個壁之間的溝槽中。很快地，澆鑄金屬並不直接地打擊到魚雷形澆斗之衝擊區域，而是衝擊到形成在溝槽中的金屬熔融物之熔池，其作為一緩衝區，於整個熔池體中耗散部分熔融金屬衝擊流之動能。

(a)較厚衝擊區域與(b)較硬材料之結合可在JP-A-H05/843中發現，其揭示由包含50-80wt.% Al₂O₃、5-30wt.% SiO₂、5-20wt.% SiC及1-5wt.% C之熱處理不銹鋼纖維強化耐火磚模製成型的衝擊模組。

至今提出的解決方案著眼於藉著使用較厚的板及/或較硬的材料來增加衝擊區域的耐久性，但是沒有減少當熔融金屬充填魚雷形澆斗之腔室時隨第一次衝擊而產生的亂流之能量。衝擊區域在魚雷形澆斗的充填期間嚴重地受到侵蝕的影響雖係為真；但是本發明已觀察到與衝擊區域遠隔的耐火內襯之其它區域在充填期間進行嚴重的侵蝕。如第5圖所示(取自http：//www.corrosionlab.com/papers/erosion-corrosion/erosion-corrosion.htm)，侵蝕會由亂流強化。即使具層流時常(參考第5(a)圖)，侵蝕會藉耐火內襯之表面缺陷而觸發，隨之引起的局部性紊亂會施加剪切應力於表面缺陷上並致表面缺陷尺寸增大(第5(b)及(c)圖)，因而引起更強的亂流時會在表面缺陷上造成更高的剪切應力，因而加速其長大(第5(d)圖)。周知上，侵蝕率隨著剪切應力之增加而成指數地增加。第6(a)圖係侵蝕率(每單位時間之材料體積)之有限元素模擬(fem)之圖型，係在充填操作之早期階段時針對最進步之魚雷形澆斗之計算。如標尺中所示，侵蝕率隨著圖案之黑度(darkness)而增加。可看出，因為熔融金屬自由落下噴流反彈到衝擊區域上的的高衝擊能量會在熔融物充填到魚雷形澆斗之腔室時之流動中造成強的亂流，高侵蝕率之區域出現在魚雷形澆斗之截頂錐形端部，十分遠離衝擊區域，如第6(a)圖中之黑色區域所示。

同樣地，第9圖係揭示於DE1182679(參考第9(a)圖)及依本發明之魚雷形澆斗之類型的魚雷形澆斗所 計算的侵蝕率(每單位時間之材料體積)的剪切應力之大小的有限元素模擬建立(fem)之圖型。可以很清楚地看出，DE1182679提出的解決方案不能將施加於魚雷形澆斗壁上從衝擊區域算起一距離的剪切應力減少到充分低的位準以確保魚雷形澆斗之長的服務壽命。

因而在本技術中存在有下列需求：藉著不僅在衝擊區域中而且在與衝擊區域遠隔的其他區域中提高耐火內襯的耐久性來提高魚雷形澆斗之服務壽命且應付至今在魚雷形澆斗之充填期間受到嚴重的剪切應力。本發明針對此需要提出一解決方案。本發明之此及其他優點將在下面部分進一步地詳細說明。

本發明已定義在附加獨立請求項中。較佳實施例則定義在附屬請求項中。尤其，本發明係關於一種用於輸送熔融金屬的魚雷形澆斗，此魚雷形澆斗界定一具有沿著縱軸X1延伸且具有內徑為Di之一般為圓柱形中心部且兩側一般為截頂錐形端部之紡錠狀的腔室，此魚雷形澆斗可繞縱軸X1從被稱為充填位置的第1角度位置θf轉動到被稱為澆鑄位置的第2位置θp，且另包括有(a)一外殼，其界定魚雷形澆斗之外表面；及一包括耐火磚之內襯，其界定魚雷形澆斗之內表面，(b)一開口(5)，令魚雷形澆斗之外表面與其內表面作流體相通，當魚雷形澆斗在其充填位置θf時此開口位於魚雷形澆斗之中心部且面朝上。本發明之魚雷形澆斗的特徵為，魚雷形澆斗之內表面包含一波狀部裝設成與開 口相對且與開口相對位，波狀部之特徵為峰部與谷部延伸成與縱軸X1平行。

使用在本文的名詞「波狀部」(及其衍生)在其最廣義之解釋係具有一波形表面，即平行的脊及溝製成。波狀部之波形在形狀上可為平順且圓形，如正弦波，但其亦可包含尖銳的緣，如三角波或方形波等。但是較佳為平順的波形。

在一較佳實施例中，波形之峰部到谷部的振幅A係魚雷形澆斗之內徑Di的至少2%，且較佳為不超過內徑Di的8%。峰部到谷部的振幅A係界定為峰部到谷部之間的高度差。例如，波形之峰部到谷部的振幅A可被包含在50與300mm之間，較佳為在100與250mm之間。波形之峰部到谷部的距離λ可較佳被包含在πDi/20與πDi/60之間，更佳為在πDi/25與πDi/35之間。例如，波形之峰部到峰部的距離λ可被包含在100與600mm之間，較佳為在200與400mm之間。峰部到谷部的振幅A及峰部到峰部的距離λ不需要對波狀部之所有摺起均相等，並可在波狀部之邊緣小於在其中心部(即，直接相對於魚雷形澆斗之開口)。

在另一較佳實施例中，波狀部延伸在垂直於縱軸X1且包括有與縱軸X1相交之第1橫軸X2及開口之形心(centroid)的橫向平面Π1之垂直突起中的一至少為90°，較佳為至少100°，更佳為120°之角度位置α上。此角度位置α較佳為相對於第1橫軸X2為軸對稱，且當然位於對第1縱軸與開口相對的內表面之側。波狀部 較佳為兩側由大致延伸垂直於第1縱軸X1且較佳為彼此平行的圍壁側接。較佳為每一個圍壁之頂部係止於局部地延伸於波狀部之上方的一伸出(over-hanging)的突起。此伸出之突起及圍壁有助於保持金屬熔融物在波狀部內的進入流。

在平面Π1的一垂直突起中，圍壁延伸在魚雷形澆斗之內壁的一角度部份β比被波狀部蓋住的角度部分α更大，且圍壁較佳為在波狀部之位準上方第1橫軸X2之任一側藉著延伸成平行於縱軸的縱向拱壁而結合，且具有一面對開口並相對於魚雷形澆斗之內表面以小於90°，較佳為小於45°的角度傾斜的上游表面。通常，較佳為圍壁在平面Π1的垂直突起上與第1橫軸X2相交的位準為最高。

因為波狀部受到藉熔融金屬之進入流引起的強烈侵蝕力作用，較佳為波狀部由硬質材料製成或塗佈硬質材料，此硬質材料包括有包含至少92wt.%Al₂O₃，較佳為至少96wt.% Al₂O₃的氧化鋁(如熔解或燒結)基耐火材料。適當的材料為CERCAST^TM955或966(VESUVIUS集團販售)。

本發明亦關於一種用於製造如前述請求項之任一項的魚雷形澆斗預鑄耐火模組之使用，其中此耐火模組包括由延伸成沿著縱軸X1彼此平行的峰部及谷部所形成的波狀表面，且波狀表面可安置且固定於腔室的內表面上。預鑄模組可為具有如上述波狀部之幾何形狀的獨塊預鑄耐火模組，且其中預鑄耐火模組的峰部及谷 部為兩側由大致延伸垂直於第1縱軸X1且彼此平行的圍壁側接。在另一實施例中，至少兩個部份預鑄耐火模組被使用，以使得藉著將其等組合在魚雷形澆斗之內側時可獲得較佳為兩側由大致延伸垂直於第1縱軸X1且彼此平行的圍壁側接之如上述的波狀部。

1‧‧‧魚雷形澆斗

1i‧‧‧內表面

1o‧‧‧外殼

3‧‧‧內腔室

5‧‧‧開口

7‧‧‧波狀部

7b‧‧‧縱向拱壁

7m‧‧‧預鑄耐火模組

7w‧‧‧圍壁

7c‧‧‧峰部

7v‧‧‧谷部

9‧‧‧熔融金屬之噴流

X1‧‧‧縱軸

X2‧‧‧第1橫軸

Π1‧‧‧橫向平面

W‧‧‧寬度

α、β‧‧‧角度部分

A‧‧‧振幅

Di‧‧‧內徑

θf‧‧‧充填位置

θp‧‧‧澆鑄位置

λ‧‧‧距離

為了更進一步了解本發明的特性，將參考附圖詳細說明於下，附圖中：第1圖係顯示(a)先前技術(b)依照本發明之魚雷形澆斗的側視剖面圖；第2圖係顯示依照本發明之魚雷形澆斗的透視剖面圖；第3圖係顯示依照本發明之魚雷形澆斗的剖面圖；第4圖係顯示依照本發明之魚雷形澆斗在(a)其充填位置(b)其澆鑄位置的剖面圖；第5圖係概略地顯示耐火內襯被流動的熔融金屬侵蝕的機制；第6圖係顯示(a)依照先前技術及對應於第1(a)圖(b)依照本發明及對應於第(b)圖在魚雷形澆斗之充填期間的侵蝕率之有限元素建模之圖型表示；第7圖係顯示被組合在魚雷形澆斗之內側以形成波狀部之預鑄模組的兩個實施例；第8圖係比較(a)依照先前技術及對應於DE1182679中說明的類型之魚雷形澆斗(b)依照本發明及對應於第(b)圖在魚雷形澆斗之充填期間產生的剪切應力之有限元素建模； 第9圖係比較(a)DE1182679中說明的類型且對應於第8(a)圖(b)依照本發明及對應於第1(b)及8(b)圖在魚雷形澆斗之充填期間產生的剪切應力之有限元素模擬。

如第1圖所示，用於輸送熔融金屬的魚雷形澆斗(1)包括有：內腔室(3)，其具有沿著縱軸X1延伸之紡錠狀，及具有內徑為Di之一般為圓柱形中心部且被兩個一般地截頂錐形的端部相接。此內腔室之形狀被最佳化以使魚雷形澆斗可繞縱軸X1從被稱為充填位置的第1角度位置θf轉動到被稱為澆鑄位置的第2位置θp，如第4圖所示。魚雷形澆斗另包括有：(c)一外殼(1o)，其界定魚雷形澆斗之外表面；及一包括耐火磚之內襯，其界定魚雷形澆斗之內表面(1i)，及(d)一開口(5)，令魚雷形澆斗之外表面與其內表面作流體相通，當魚雷形澆斗在其充填位置θf時，此開口位於魚雷形澆斗之中心部且面朝上。

依照本發明之魚雷形澆斗與現有進步技術的魚雷形澆斗之不同在於，魚雷形澆斗之內表面包含一波狀部(7)裝設成與開口(5)相對且與開口(5)相接合，波狀部之特徵為峰部與谷部延伸平行於縱軸X1。

依照本發明之魚雷形澆斗的波狀部(7)能容許高動能之相當部分被耗散，在充填操作期間熔融金屬之噴流(9)以此高動能部分而撞擊此波狀部，每次熔融金屬撞擊波狀部之波形將此噴流分裂為較小的顆粒且彈到下一個波形，如第4(a)圖所示。熔融金屬通常藉著沿相 對於水平線為傾斜之澆道或管子從高爐中輸出，且自由地落下跟隨一大致拋物線軌跡直到撞擊到魚雷形澆斗之內壁為止，通常稍微偏離與縱軸X1交叉的第1橫軸X2及開口之形心，如第4(a)圖所示。因為波狀部跟隨魚雷形澆斗之內表面內徑為Di的曲率，在第1次撞擊波狀部之一個區域之後的熔融金屬會將噴流第1次分裂為較小的顆粒必然地橫向於波狀部之峰部及谷部而向下串聯，直到到達波狀部之最低點且開始向上爬而相對於第1橫軸X2越過波狀部之相對側上的峰部及谷部。此流動圖案發散流動的熔融金屬的動能的實質部分，而使金屬以較低的速度充填到魚雷形澆斗之腔室(3)的其餘部分，因而在內襯於腔室之其餘部分的耐火磚上產生大致較小的剪切應力。因而，此會由於侵蝕率降低而大致造成耐火磚有較長的使用壽命。

為了將熔融金屬噴流之能量耗散最佳化，波狀部之峰部到谷部的振幅A較佳為係魚雷形澆斗之內徑Di的至少2%，且更佳為不超過內徑Di的8%。例如，可保持400t鋼之魚雷形澆斗一般具有3600mm級之內徑Di。因而，波狀部之峰部到谷部的振幅A較佳為包含在70與290mm之間，更佳為在140與220mm之間。振幅A係與分隔峰部之頂部到鄰接的谷部之底部間的高度差有關，如第3圖所示。典型的波狀部之峰部到谷部的振幅A可包含在50與300mm之間，更佳為在100與250mm之間。比50mm更淺的波狀部通常無法充分地耗散熔融金屬之噴流(9)的能量。大於300mm的波狀部振幅會導致 波狀部之阻力、在腔室中被此波狀部佔據之過大體積等其他問題。

波狀部之另一重要的參數是峰部到峰部的距離λ，較佳為被包含在πDi/20與πDi/60之間，更佳為在πDi/25與πDi/35之間。峰部到峰部的距離λ被顯示於第3圖中。針對如上述之內徑Di=3600mm之400t容量的魚雷形澆斗，此表示峰部到峰部的距離λ可被包含在190至570mm的等級，較佳為約在300至450mm。通常，依照本發明之魚雷形澆斗的波狀部之峰部到峰部的距離λ可被包含在100與600mm之間，較佳為在200與400mm之間。

波狀部沿著縱軸X1之寬度W不需要延伸在魚雷形澆斗之內腔室之中心部的整個長度，更不需延伸在魚雷形澆斗之整個長度。波狀部只要延伸在朝縱軸X1由開口(5)所含跨的寬度即已充分。寬度W較佳為稍大於開口，但是不一定重要。實際上，熔融金屬之噴流(9)永遠大致垂直於縱軸X1，且當然位在開口(5)的中心。

波狀部不需要延伸在內腔室之整個周圍上。其僅需延伸在垂直於縱軸X1之平面上一個角度部分α，其包含流動熔融金屬噴流(9)之衝擊區域且延伸在圓周之充分部位，以在熔融金屬噴流第1次衝擊波狀部之後將熔融金屬噴流之動能充分地耗散。例如，角度部分α可為至少90°，較佳為至少100°，更佳為120°，並使得此角度位置α相對於第1橫軸X2為軸對稱，且位於對第1縱軸與開口相對的內表面之側(換言之，當魚雷形澆 斗在其充填位置時，係在腔室的底側)。如第3及4(a)圖所示，含跨約120°之角度部分的波狀部可容許接受自由落下的熔融金屬噴流且藉著在其彈到波狀表面時，且亦藉著當熔融金屬相對於由縱軸X1及第1橫軸X2形成的軸向平面在波狀部之相對側往上流動時橫向於谷部及峰部之方向的流動，而將噴流分裂為較小顆粒而首先耗散其動能。

為了沿著波狀部之圍壁方向引導流動，較佳為波狀部任一側由大致延伸垂直於第1縱軸X1的兩個圍壁(7w)側接，且較佳為兩個圍壁彼此平行。圍壁(7w)迫使熔融金屬在首次衝擊波狀部之後流動越過波狀部之連續的峰部及谷部，因而耗散更多的動能。在另一較佳實施例中，每一個圍壁(7w)之頂部係止於局部地延伸於波狀部之上方的一伸出(over-hanging)的突起。此伸出之突起能將飛濺的熔融金屬加以保持，以避免從波狀部流出到腔室之其餘部分而造成亂流且產生造成高侵蝕率的高剪切應力。

在一垂直於縱軸X1且包含第1橫軸X2的平面Π1之直立突起中，圍壁(7w)可往上延伸或超出在魚雷形澆斗之內壁的一角度部分β(β≧α)，角度部分β可大於角度部分α，波狀部含跨角部β(第1(a),2至4圖)。兩個圍壁(7w)較佳為在波狀部之位準上方第1橫軸X2之任一側藉延伸成平行於縱軸的縱向拱壁(7b)而結合，且具有一面對開口並相對於魚雷形澆斗之內表面以小於90°較佳為小於45°的角度傾斜的上游表面。縱向拱壁(7b)有兩 個功能。第一，在某些熔融金屬撞擊高出第1波狀部之魚雷形澆斗的內表面之情況，縱向拱壁之傾斜的上游表面可用來破壞噴流(9)且將其分裂成朝向波紋之較小顆粒。第二，面對波狀部的拱壁之表面局部地將熔融金屬之流動拘束在波狀部內。

在一較佳實施例中，任意地設置有伸出之突起的圍壁之自由邊形成一圓弧沿著第1橫軸X2的方向相對於內腔室(3)之中心部的圓形橫截面偏離，使得圍壁之每一個形成一新月，在平面Π1的垂直突起上與第1橫軸X2相交的位準為最高，且在其等與圍壁之每一端之縱向拱壁(7b)相會之處為最低(參考第3圖)。

第6圖係比較內襯於(a)先前技術無任何波狀部及(b)依照本發明之魚雷形澆斗的腔室(3)的耐火磚在充填操作的早期階段之侵蝕率之有限元素模擬之計算。如所預期者，可看出侵蝕率在自由落下熔融金屬噴流的衝擊區域係很高，此證實了伊勢(Isei)等人的觀察。然而有趣的是觀察到，在先前技術魚雷形澆斗(第6(a)圖)中，卻在遠離衝擊區域之腔室兩端測量到高侵蝕率，而在依照本發明之魚雷形澆斗中在此等地點測量的侵蝕率(第6(b)圖)則幾可忽略。在先前技術魚雷形澆斗之腔室兩端觀察到的高侵蝕率證實了僅藉著將衝擊區域加厚及/或使用抗磨損材料而強化衝擊區域可提高衝擊區域之使用壽命，但是並不提高內襯於魚雷形澆斗之末端的耐火磚的使用壽命。不希望被任何理論綁住之下，據信，在先前技術魚雷形澆斗之腔室兩端觀察到的高侵蝕率係由於 在熔融金屬噴流於衝擊且彈離衝擊區域之後仍然有很高的動能，使得反彈的噴流以仍然很高的流量猛撞腔室之末端，而產生高的剪切應力且因而使在此等地點的耐火磚產生高侵蝕率。

對照於此，因為動能的相當部分在熔融金屬之自由落下噴流及沿著波狀部(7)之流動衝擊時被吸收，且熔融金屬以大致低於在無波狀部(第6(a)圖)時，觀察到的速度而充填依本案之魚雷形澆斗的腔室之其餘部分(第6(b)圖)。在周圍耐火磚的侵蝕率之效應是令人驚奇，在依本發明之第6(b)圖中觀察到很少至沒有黑色區域，尤其在先前技術之魚雷形澆斗(第6(a)圖)所強烈要求的腔室之末端。

在DE1182679中提出之由兩個垂直於縱軸X1的平行壁之解決方案(參考第8(a)圖)僅吸收由本發明之波狀部(7)所吸收之動能的一部分。第9圖比較(a)DE1182679中揭示的類型(b)依照本發明在魚雷形澆斗之充填期間由流動的熔融金屬在魚雷形壁產生的剪切應力大小之有限元素模擬。可清楚地看出，在DE1182679之魚雷形澆斗中產生的剪切應力(較暗的區域)比在本發明在魚雷形澆斗中產生的剪切應力高很多。

因為自由落下的熔融金屬噴流之動能的大部分在衝擊波狀部之很小的區域且隨後與連續的新月部撞擊時被吸收，波狀部(7)暴露於嚴重的剪切應力。使波狀部由例如包含抗磨損的如氧化鋁之氧化物的硬材料製成時係有利的。即使波狀部由與魚雷形澆斗之內襯於腔室 (3)的其餘磚塊相同的耐火材料製成時，本發明仍然係有利的，雖然波狀部會如現有技術的魚雷形澆斗般快速被侵蝕，因為本發明之魚雷形澆斗僅簡單地藉更換波狀部而很快地可恢復使用，此更換作業如下面所說明係很簡單的作業，且比使用新耐火磚重新鋪設整個內腔室(3)的內壁更快且經濟。

波狀部(7)能在魚雷形澆斗內側與腔室的內襯一起以耐火磚建造。但是此過程係長且費工時。因此更有利的是使用另外製造且當腔室(3)之內壁完全地襯以耐火磚時隨後固定在其等位於魚雷形澆斗內側的位置之預鑄耐火模組(7m)。在一較佳實施例中，一種如此預鑄耐火模組形成整體耐火部分且可固定在腔室之底部而成為單一件。但是，此必須魚雷形澆斗的開口(3)足夠大，以使形成波狀部整體的單塊(monolithic)模組可穿過而導入。若開口(3)係矩形時，如第2圖所示，則可使波狀部之自由端與矩形開口之對角線對齊而導入此模組。此模組導入之複雜性能由一旦進入腔室時能簡單地將其固定在適當位置而得到補償。若預設程式化的機器手被使用於此操作時，很精確讀軌跡可預安程式化且以可重複產生的方式應用。

或者，開口(3)不夠大而無法讓單塊模導入魚雷形澆斗中的話，許多較小尺寸的局部之預鑄耐火模組(7m)可被取代使用且在魚雷形澆斗內側組合以形成整體波狀部(7)。此預鑄模組可具有不同的幾何形狀。例如，其等可具有與波狀部相同之寬度W的部分之形狀但是含 跨如波狀部α或如圍壁β之較小的角度部分。例如，如第7(a)圖所示，一具有最終波狀部之全寬度W的局部預鑄模組(7m)被顯示當被組合在魚雷形澆斗中時，僅含跨由波狀部(7)及相關之圍壁(7w)所含跨的角度部分β之一半。當然，此預鑄模組可含跨角度部分β之任何部分。 或者、或另外，一局部預鑄耐火模組(7m)一旦被組合在魚雷形澆斗中時，可含跨在比由波狀部(7)所含跨的最終寬度W更低的寬度。第7(b)圖顯示一局部預鑄耐火模組一旦被組合在魚雷形澆斗中時含跨在由最終波狀部及相關之圍壁所含跨的寬度W之一半及角度部分β之一半。局部預鑄耐火模組(7m)之其他幾何形狀可被發想。例如，波狀部(7)可被預鑄在一個模組或許多局部模組中，且圍壁可預鑄為分開的模組以和魚雷形澆斗中的波狀部組合。

拜波狀部在熔融金屬流量及相關剪切應力上的有利效果之賜，預鑄模組、波狀部之使用可以在過度磨損時很快速且簡單地被更換，而周圍的耐火磚則幾乎不受到磨損的影響。此解釋了為何波狀部不一定需要由抗磨損材料製成或塗佈抗磨損材料。實際上，與重新鋪設魚雷形澆斗之腔室的費時作業比較，安裝一個新的波狀部比較是例行作業。當然，此作業需要魚雷形澆斗之冷卻，此冷卻很費時且對耐火磚施加不欲之熱循環。為了此理由，較佳為無論如何還是藉著使用抗磨損材料作為塗層或作為建構材料來強化波狀部。

如第4圖所示，依照本發明之魚雷形澆斗係 與任何先前技術之魚雷形澆斗一樣的方式被使用。當在如第4(a)圖所示之充填角度位置θf時其可被充填，且當在縱軸X1被轉動到其澆鑄位置θp時被放空。從充填位置轉動到澆鑄位置的角度被包含在90°與180°之間，較佳為在110°與150°之間，通常約為120°。

1‧‧‧魚雷形澆斗

3‧‧‧內腔室

5‧‧‧開口

7‧‧‧波狀部

7b‧‧‧縱向拱壁

7w‧‧‧圍壁

X2‧‧‧第1橫軸

X1‧‧‧縱軸

Π1‧‧‧橫向平面

W‧‧‧寬度

Claims (14)

1. 一種用於輸送熔融金屬的魚雷形澆斗(1)，，該魚雷形澆斗係界定：內腔室(3)，其具有沿著一縱軸X1延伸之紡錠狀，及具有內徑Di之一般為圓柱形之中心部且被兩個一般為截頂錐形的端部側接，該魚雷形澆斗可繞該縱軸X1從被稱為充填位置的第1角度位置θf轉動到被稱為澆鑄位置的第2位置θp，且另包括有：一外殼(1o)，其界定魚雷形澆斗之外表面；及一包括耐火磚之內襯，其界定該魚雷形澆斗之內表面(1i)，及一開口(5)，其使該魚雷形澆斗之該外表面與其該內表面作流體相通，當該魚雷形澆斗在其該充填位置θf時，該開口位於該魚雷形澆斗之中心部且面朝上，其特徵為：該魚雷形澆斗之該內表面包含一波狀部(7)，該波狀部裝設成與開口(5)相對且與開口(5)相對位，波狀部(7)之特徵為峰部(7c)與谷部(7v)延伸成與縱軸X1平行。
2. 如請求項1之魚雷形澆斗，其中該波形之峰部到谷部的振幅A係該魚雷形澆斗之該內徑Di的至少2%，且較佳為不超過該內徑Di的8%。
3. 如請求項1或2之魚雷形澆斗，其中該波形之峰部到谷部的振幅A係包含在50與300mm之間，較佳為在100與250mm之間。
4. 如請求項1至3項中任一項之魚雷形澆斗，其中該波形之峰部到峰部的距離λ係包含在πDi/20與πDi/60之間，較佳為在πDi/25與πDi/35之間。
5. 如請求項1至4項中任一項之魚雷形澆斗，其中波形之峰部到峰部的的距離λ係包含在100與600mm之間，較佳為在200與400mm之間。
6. 如請求項1至5項中任一項之魚雷形澆斗，其中該波狀部延伸在垂直於該縱軸X1且包括有與該縱軸X1相交之第1橫軸X2及該開口之形心的橫向平面Π1上之垂直突起中的一至少為90°，較佳為至少100°，更佳為120°之角度位置α上，使得該角度位置α相對於該第1橫軸X2為軸對稱，且位於對該第1縱軸與開口相對的該內表面之側。
7. 如請求項1至6項中任一項之魚雷形澆斗，其中該波狀部之兩側由大致延伸垂直於該第1縱軸X1且較佳為彼此平行的圍壁(7w)側接。
8. 如請求項7之魚雷形澆斗，其中每一個圍壁(7w)之頂部係止於局部地延伸於該波狀部之上方的一伸出之突起。
9. 如請求項6及7或8之魚雷形澆斗，其中在平面Π1上的一垂直突起中，該圍壁係延伸在該魚雷形澆斗之該內壁比被該波狀部蓋住的該角度部分α更大的一角度部份β，且該圍壁較佳為在該波狀部之位準上方該第1橫軸X2之任一側藉由延伸成平行於該縱軸的縱向拱壁(7b)而結合，且具有一面對該開口並相對於該魚雷形澆斗之該內表面以小於90°，較佳為小於45°的角度傾斜的上游表面。
10. 如請求項6及7至9項中任一項之魚雷形澆斗，其中該圍壁在平面Π1上的垂直突起上與該第1橫軸X2相交的位準為最高。
11. 如前項請求項1至10中任一項之魚雷形澆斗，其中該波狀部係由包含有氧化鋁的硬質材料製成或塗佈含有氧化鋁的硬質材料。
12. 一種用於製造如前項請求項1至11之任一項的魚雷形澆斗的預鑄耐火模組(7m)之使用，其中該耐火模組包括由延伸成沿著縱軸X1彼此平行的峰部(7c)及谷部(7v)所界定的波狀表面，且該波狀表面可安置且固定於該腔室(3)的該內表面上。
13. 如請求項12之使用，其中具有如請求項1界定的波狀部(7)之幾何形狀的單塊的預鑄耐火模組(7m)被使用，且其中該預鑄耐火模組的峰部及谷部較佳為為兩側由大致延伸垂直於該第1縱軸X1且彼此平行的圍壁(7w)側接。
14. 如請求項12之使用，其中至少兩個局部預鑄耐火模組(7m)被使用，以使得藉著將其等在該魚雷形澆斗之內側組合時，可獲得較佳為兩側由大致延伸垂直於第1縱軸X1且彼此平行的圍壁側接之如請求項1界定的波狀部(7)。