418!、 418!、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（ί ) 發明範圍 本發明是關於冶金澆鏞管，管具有至少一端部，典型上 爲下游端部’浸入一池熔融金屬中。澆鎮管引導來自一冶 金容器的熔融金屬進入一鏞模或另一容器中。此管的例子 包含次入口噴嘴（SENs)與次入口護罩（SESs)，其在熔融鋼 的連續箱造具有特殊用途。 先前技藝說明 在鋼的連續鑄造中，一熔融鋼流典型上經由一澆注管自 一第一冶金容器輸送進入一第二冶金容器或鑄模》澆注管 的下游端部浸入一熔融鋼池中，且具有在熔融鋼表面位準 下方的次表面出口。此出口允許鋼自第一容器到達第二容 器或鏤模，而不接觸空氣或熔渣。此減少氧化，且限制熔 渣的污染。 澆注管典型上在使用以前預熱，但雖然預熱，管與熔融 鋼相比係較冷。通過管或管周圔的熔融鋼使管承受熱陡震 ，其可使管裂開。結果，澆注管典型上包括抗熱陡震耐火 物。 在鑄造期間•一浚入的澆注管延伸通過一層浮在熔融鋼 上的熔渣。熔渣可包括玻璃、熔接劑 '鑄模粉末或各種不 純物》熔渣是腐蝕性*而澆注管在與熔渣接觸之處，即， 在熔渣線，比澆注管的其餘部分更快腐蝕。在此腐蝕發生 之處，管可能裂開。一裂開的管允許熔渣與熔融鋼混合， 且亦使鋼暴露而氧化。此外，一浸在鑄模中的澆注管通常 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐） ----------^-------ΐτ------ (請先閲讀背面之注意事項再填窝 > ) Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 具有次表面出口，其設計成影響熔融鋼的流動型態與結晶 化。具有次表面出口之下游端部的損失可藉以與鋼的品質 妥協，而在某些事例中，可允許自鑄模射出之冷凍鋼索中 的鑄漏。 預防一浸入之澆注管腐蝕的嘗試包含環的使用，其套在 熔渣線處的澆注管周圍》此環，或熔渣線套筒，可保護管 ，以免與腐蝕性熔渣接觸。套筒可相對於管的外表面移動 ，且允許套筒隨著熔融鋼位準中的改變而升降* 一熔渣線 套筒可以連接至一機構，其可回應於熔化位準而升或降。 套筒甚至可形成一種圍繞澆注管的坩堝》坩堝具有至少一 開口，其與澆注管中之一次表面出口連通。 套筒也可以固接至澆注管外部》使用時*套筒已敷灰漿 、攻螺紋或共壓於澆注管上。一敷灰漿的構造包含將一抗 腐蝕套简粘結至一澆注管外部上。替代地，一有螺紋、抗 腐蝕的套筒可以鎖至管的外表面上。共壓包含將二耐火混 合物或一耐火混合物與一預燒的部件壓在一起，然後燒成 單件。 熔渣線套筒通常包括抗腐蝕耐火物*諸如氧化锆、氧化 鉻-石墨、氮化矽、氮化硼與二硼化锆。其他的套筒構成物 包含氧化鎂、氧化鎂-石墨、氧化鎂-礬土尖晶石與稠密礬 土。不幸，此抗腐蝕耐火物通常具有不良的抗熱陡震性。 對於具有固接的套简之澆注管而言，此性質特別有害。藉 由修改套筒的構成物*例如，藉由增加石墨，以改善抗熱 本紙張尺度適用中國國家標準（C^S > Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注^^項再填声身) -s % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（+ ) 陡霣的嘗試通常須與抗腐蝕相妥協。 (請先閲讀背面之注意事項再填声'S ) 將套筒封裝於澆注管本体中可以使套简的熱陡震最小化 。封裝的套简位於抗熱陡雳材料的內與外環之間。這些環 相信可以吸收極端的溫度梯度，其只慢慢擴散至套筒。減 少的溫度梯度可以允許使用極端抗腐蝕材料，諸如高密度 、燒結的氧化鉻。在抗熱陡震材料的外環已腐蝕以後，封 裝的套简必須繼續保護澆注管以防熔渣。然而，此設計之 一限制是抗腐蝕材料的高熱膨脹。封裝的套简將膨脹得比 澆注管本体更多，且可能促使澆注管由內至外裂開。 克服此缺點之一嘗試是一澆注管*其具有一內與一外熔 渣線套筒。內套筒，由一高抗腐蝕材料製成•完全封裝於 澆注管與外套筒之間。外套简由一材料製成，其介於本体 與內套筒的抗腐蝕與熱膨脹之間。外套筒預期可減少澆注 管中的熱應力。 持續需要在一浸入式冶金澆注管中的一体式熔渣線套筒 ，其擁有傑出的抗腐蝕性，但在暴露於大的溫度梯度或高 溫時，可以抗拒本身的裂開或澆注管的裂開。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 發明槪述 本發明說明一種澆注管與一種製造澆注管之方法，二者 皆具有一抗腐蝕套筒》本發明之一目的是製造一澆注管， 其具有一抗腐蝕的熔渣線套筒，其中澆注管本体與套筒二 者皆可抗拒熱陡霣或熱膨脹所致的破裂本發明之又一目 的是包含一內熔渣線套筒於此一管中。 本紙張尺度適用中國國家標準（cps > Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7__ 五、發明説明（> ) 在一寬廣的特色中，物件描述一澆注管，其具有一界定 一內穴的本体* 一套筒位於穴中。穴大於套筒，以致於一 包容區域界定於套筒與本体之間。區域係足夠大，以允許 套筒的熱膨脹，而不使澆注管的本体裂開β 物件之一特色將包容區域描述爲一間隙，或替代地，描 述爲包含一可壓縮材料。另一特色將抗腐蝕套筒描述爲包 括氧化銷或氧化鎂。再一特色將套筒描述爲與澆注管本体 共壓縮。本發明又再一特色將內穴描述爲由具備一第三部 件之本体的界面形成。 用於製造本發明之物件的方法包含以一隔離材料塗覆一 套筒，且將塗覆的套筒壓於滴注管本体內，以形成一壓縮 片。壓縮片可以點火，以移走至少某些隔離材料且產生一 包容區域。可以設有通孔，以除去隔離材料。隔離材料描 述爲包括一過渡或可壓縮材料。 製造本發明之物件的另一方法包括以抗腐蝕與抗熱陡霣 顆粒耐火物共充塡一鑲模。抗腐蝕耐火物由一導引裝置隔 離於熔渣線，一隔離材料安置於抗腐蝕耐火物附近。充塡 的鑄模被加壓且點火，以產生一澆注管，其具有以一包容 區域而與本体分離的熔渣線* 製造本發明之物件的一替代方法描述將在熔渣線的澆注 管內部之一過渡材料的套簡共壓縮。過渡材料接著可以除 去*以形成一內穴β 一耐火構成物插入穴中，接著稠密化 。此方法之一特色將耐火構成物描述爲一可注射材料，其 本紙浪尺度適用申國國家梯準（CNS } Α4規格（210X297公釐） ----------裝'------1Τ------Φ (請先閲讀背面之注意事項再填碑寅) 418 Uo 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（_r ) 包括•例如，一顆粒耐火物與臘。替代地，耐火構成物描 述爲在大於約i!i〇o°c的溫度稠化》在任一實施例中，一包 容區域在點火以後產生" 製造本發明之物件的又一方法描述機械式固定一抗腐蝕 套筒於~澆注管的熔渣線，且以一第三部件遮蓋套简。第 三部件描述爲一耐火片，其設計成套在套简上且在安置於 套筒周圍時產生一包容區域。替代地，第三部件可以是一 可壓縮材料，諸如耐火纖維。此方法之一特色使用一第四 部件，以固定第三部件於定位。 園式簡單說明 第1圖顯示一先前技藝澆注管1，其具有一本体2，而一 熔渣線套筒3固接於本体外部上a 第2圖顯示一先前技藝澆注管1，其具有完全封裝於澆注 管本体2中之一熔渣線套筒3。 第3圖顯示一先前技藝澆注管1，其具有二熔渣線套筒， 一第一套简3包括一高抗腐蝕材料，而一第二套筒4由一 較不抗腐蝕材料組成，其配置係俾使第一套筒3夾置於澆 注管1本体2與第二套簡4之間。 第4圖顯示本發明之一澆注管1，其具有一本体2,而一 熔渣線套筒4配置於一內穴3中。一包容區域5，顯示爲一 間隙6，存在於套筒4與本体2之間》 第5圖顯示本發明之一澆注管1，其具有一包容區域5與 用於除去過渡材料的通孔7。 ----------^1------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填梦) 本紙張尺度適用中國國家樣隼（CNS)A4規格（210X297公釐） 4 1 8 ί ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（6 ) 第6圖顯示本發明之一澆注管1，其中熔渣線套筒3由一 第三部件8遮蓋，其以一第四部件9固定至澆注管1。 較佳實施例說明 本發明之一物件顯示於第4圖，其包括一具有本体2的漠 注管1，本体2具備一內穴3 * —套筒4封閉於內穴3中。 一包容區域5存在於套简4與本体2之間的內穴3中。在此 實施例中，包容區域5顯示爲一間隙6。 操作時，澆注管承受極端的溫度梯度。澆注管的本体使 環形套简與所產生的熱陡震隔離，且允許套筒溫度僅慢慢 改變，以減少套筒裂開的可能性。包容區域允許套筒膨脹 ，而不使本体裂開。 本体包括一具有良好抗熱陡霣性的材料*且包含，例如 ，礬土 -石墨與熔矽石耐火物。最通常者，管將爲一礬土 -石墨構成物，含有約45至約80重量百分比的礬土，其 餘由石墨組成。較佳地，結構約爲62-67重量百分比的礬 土，約20-25重董百分比的石墨，其餘由矽石、氧化锆、 矽與其他氧化物組成。一用於本体部分的適當耐火物通常 具有在約6χ1(Γ6/^以下的熱膨脹係數•較佳爲約hliT6/r * 套筒是在澆注管的內穴中，較佳爲在熔渣線。套筒的形 狀將依若干變數而定，諸如澆注管的形狀、浸入深度與熔 渣深度。最常見的套筒爲圓柱形；然而，可以使用其他形 狀，諸如平板或非對稱形狀。一參考套筒將具有不同形狀 ----------^-------ΤΓ------0 (請先閲讀背面之注意事項再填声、S) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 :.. 4 :.. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____ B7_ 五、發明説明（7 ) ’且不應該將套简限制爲圓柱形管。 套筒必須抗拒熔渣所引起的腐蝕。.熔渣可包括玻塙、熔 接劑' 氧化物、鑄模粉末，絕緣粉末或在鑄造期間浮於熔 融鋼表面上的各種不純物。套筒可包括各種抗腐蝕構成物 ’其包含，例如，氧化锆、鈦酸盥、氮化物、氧化鎂、稠 密礬土 '與氧化鎂、礬土和石墨的尖晶石。此構成物可以 燒結或碳結合《例如，碳結合的氧化鋳將包栝約80-99.5 重童百分比的氧化锆與約0.5-20重量百分比的碳》—典型 碳結合的構成物含有88重量百分比的氧化锆與6重量百分 比的石墨。相對地，燒結的氧化锆可爲接近純氧化锆，具 有很少的石墨或沒有* 充當熔渣線套筒的抗腐蝕構成物典型上具有大於6x1 0_6/ °C的熱膨脹係數》本体與套简之間的熱膨脹係數差促使套 筒比本体隨著溫度而更膨脹。實用上•套筒的膨脹通常是 本体的兩倍。在先前技藝澆注管中，如第1、2與3圖所示， 熱陡震或熱膨脹可能使澆注管或套筒裂開。 本發明具有一在套筒與本体之間的包容區域。此區域允 許套筒的膨脹，而不使本体或套簡裂開。該區域界定爲足 夠大，以致於熱膨脹所造成的應力不會使本体或套簡裂開 。該區域可以作成足夠大，以容納套筒的全部膨脹。顯然 ，區域的尺寸依很多因素而定，其包含，但不限於，本体 與套简的熱膨脹與幾何形狀，及鋼的鑄造溫度。 包容區域可以爲一間隙。間隙必須足夠大，以允許套筒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^tr.^ (請先閱讀背面之注^κ項再填芦‘頁) 4 18 I〇 〇 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 Α7 Β7五、發明説明（S ) 膨脹，而不施加不可接受的應力於澆注管本体上。方便地 ’間隙作成足夠大，以容納套筒在鑲造溫度的熱膨脹。包 容區域也可以是一可壓縮材料，而非一間隙或與間隙之結 合。當套简膨脹，可壓縮材料收縮，以使傳送至本体的應 力減至最小。可壓縮材料必須具有一耐火構成物，最常用 者爲一耐火纖維，例如，一陶瓷嫌維，諸如矽石或礬土。 可壓縮材料也可以有利地將熔渣線套简固定於內穴中。 本發明的物件可以由若干方法製造。這些方法可以利用 一隔離材料，其包括一過渡或可壓縮材料。一過渡材料是 任何構成物，其可以在加壓以後自一套筒周圔除去。過渡 材料的除去產生一間隙於澆注管本体與套筒之間，該處係 過渡材料所在之處。過渡材料可以藉由，例如，熔化、揮 發、燃燒、退化或收縮除去。點火或物件之實際使用所產 生的熱可以用於引動這些轉換。過渡材料可以包括金屬、 陶瓷與有機化合物》金屬典型上將爲低熔點金屬或合金， 諸如鉛。陶瓷可以藉由，例如，燒結或退化所產生的收縮 而在套筒與本体之間留下一間隙。較佳地，過渡材料爲一 有機材料，諸如臘，其可在溫度上升時熔化且揮發》在一 較佳實施例中，如第5圇所示，澆注管1的本体2將具有一或 更多通孔7*其可除去過渡材料或它的退化產品。 一可壓縮材料可以與過渡材料一起使用或獨自使用。可 壓縮材料可以膨脹，以占據過渡材料之除去所產生的間隙 * 一可壓縮材料的使用可以減少或消除通孔的需求。可壓 -10- 請it 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項 存 裝 育 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7___五、發明説明（？） 縮材料必須是一耐火纖維，諸如一陶瓷纖維，或一膨脹的 .耐火材料。 所需隔離材料的數量依熱膨脹與澆注管本体和套筒間之 處理收縮的差異性而定。一較大的差異性建議使用更大數 量的隔離材料。必須具有至少足夠數量的隔離材料，以防 止套筒熱膨脹所致的本体裂開。較佳地，隔離材料的數量 將完全補償差異性。另言之，在鑄造溫度，套筒將膨脹， 以完全充塡本体與套筒之間的區域。 製造本發明之物件之一方法包含安置一預先形成的套筒 於一抗熱陡震、顆粒狀、耐火本体內，然後將套筒壓於本 体內。顆粒意謂任何型式的材料，不論是粉末狀、粒狀、 纖維狀、塊狀或任何形狀或諸形狀的組合，且爲任何尺寸 ，其可修改以壓成一種形式。套筒包括一抗腐蝕耐火物， 且可以預先點火。在壓於本体以前，套简以一隔離材料塗 覆。套筒與本体受壓以形成一片•以致於耐火本体密合於 套筒周圍。較佳地，該片係等加壓，最佳地，該片在其內 部與外部係等加壓&該片接著點火，而一內穴形成*其略 大於套筒，以致於一區域產生於本体與套筒之間。當用於 塗覆套筒的隔離材料包括一過渡材料時*區域可包含一間 隙。 本發明之物件也可以藉由以一抗腐蝕顆粒耐火物與一抗 熱陡震顆粒耐火物共充填一鑲模而製造。一導引裝g引導 抗腐蝕耐火物至其在鑄模中的正確位置，即•在熔渣線套 -11- (請先W讀背面之注f項再填声>〇 表紙張Λ度適用中國闺家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 4 18 1" A7 _B7____ 五、發明説明（β ) 筒所在之處。導引裝置通常是漏斗、管或環形，但可以是 能引導一顆粒進入鑲模中之任何形狀。通常，使用複數導 引裝置。然後，一隔離材料被引至抗腐蝕耐火物附近。方 便地，導引裝置可以包括隔離材料，諸如臘片充塡鏤模 接著被加壓，以形成一片，且該片點火以製造物件。加壓 最常藉由等加壓而爲之。點火溫度必須足夠高，以使抗腐 蝕耐火物稠化。此溫度典型上高於ΐ3〇ου。 一用於製造物件的替代方法包含首先在澆注管的抗熱陡 雳本体中產生一環形穴》此之達成可以藉由形成一環形片 •其包括一隔離材料，典型上爲一不可壓縮過渡材料，諸 如臘或一低熔點金屬*環形片與抗熱陡震本体共壓。然後 ，隔離材料藉由，例如，熔化而自穴大致上除去。隔離材 料也可以昇華、揮發或者自穴移走。然後，一具有良好抗 腐蝕性的耐火材料可以插入穴中。一代表性的構成物包含 氧化锆或氧化锆-石墨。插入較佳爲利用一可注射的耐火物 完成。可注射的耐火物包括一顆粒耐火物，其具有一過渡 流動劑，諸如臘。在升高的溫度將所產生的澆注管點火可 移走過渡流動劑，且在碳-結合或燒結發生時使耐火物收縮 用於此過程之適當溫度將大於約130(TC » —間隙因而形 成於注入的抗腐蝕套筒與澆注管本体之間。必須小心以達 成耐火物的至少最小稠化，以具備良好的抗腐蝕性。必須 了解，除了熔渣線套筒以外，注射一耐火物至澆注管之一 穴中可以使用於其他應用中，例如，多孔氣体插入件。 -12- ^紙張尺度適用中國國家標半（CpS ) Α4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填梦 κ ) -裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（"） 執行本發明之又一方法’如第6圖的物件所示’包括固 定一套筒4於一本体2上且封裝套筒4於本体2與一第三部 件8之間4套筒可以灰漿固定至本体，或可僅與本体嚙合 ，直到第三部件將套简固定於定位爲止β第三部件可以是 一耐火片，其設計成套在套简與本体周圍而在二者之間留 下一間隙。替代地，第三部件可以是—可壓縮材料，諸如 耐火纖維。二實施例使套筒可以膨脹，而不在本体中產生 毀滅性應力。經常地，一第四部件9可以用於將第三部件8 與套筒4鎖在定位。在第三部件是一耐火纖維或者難以塗 灰漿至定位時* 一第四部件特別有用。第三與第四部件二 者通常包括複數片，以套在本体周圍》 例1 一基本上由氧化锆組成的抗腐蝕構成物被點火，以形成 一圓柱形套简。套筒接著以臘塗覆至一厚度，約爲在鋼之 鑲造溫度時的套筒尺寸。塗覆的套筒安置於一澆注管鐮模 中，以致於套筒圍繞流動通道，且在所產生的澆注管操作 時將在熔渣線。套筒由一顆粒狀麥土-石墨圍繞。充塡的鑄 模以每平方吋5000磅加壓，壓力係施加在鋳模的內部與外 部。所產生的片在800 °C以上點火2小時以上》在點火期 間，臘被除去，一間隙產生於套筒與本体之間。 例2 臘爲團柱形，且安置於一澆注管鑄模中，其在流動通道 周圍且在熔渣線。形成物由礬土-石墨圍繞。充塡的鑄模 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） / ----------裝— (請先閱讀背面之注意事項再填?,，肓) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
4 ί 8 ! 3 S Α7 _____Β7__ 五、發明説明（/>) 以每平方吋5000磅加壓。一通孔產生於臘與被加壓片外表 面之間。臘經由通孔被熔出片外，以產生一內穴。一包括 80重量百分比的氧化錐與20重量百分比的臘之材料經由 通孔注入內穴。然後，片在1 300 TC以上點火5小時以上。 在點火期間，臘被除去，氧化銷稠化，以形成一抗腐蝕材 料，而一間隙產生於氧化锆與本体之間。 例3 一澆注管鑄模與一顆粒狀氧化锆和一礬土-石墨耐火物 混合物共充塡。氧化锆利用同心漏斗引導至一在熔渣線的 澆注管中。一環形臓套筒安犀於流動通道周圍的氧化锆內 部》氧化鉻、礬土 -石墨與撖套筒以每平方吋5000磅加壓 ，且在1 300 ΐ：以上點火5小時以上。在點火期間，臟被除 去，氧化銷稠化|以形成一抗腐蝕材料，而一間隙產生於 氧化锆與本体之間。 顯然，本發明的很多修改與變化是可能的。所以，應瞭 解，在下列申請專利範圍的範嚼內，本發明能以特別說明 以外的方式實行· 主要冗件之對照表 1 澆注管 2 本体 3 內穴 4 套筒 5 包容區域 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公釐） #------ΪΤ------0 (請先閲讀背面之注意事項再填芦‘、黄) 五、發明説明（/>) 6 78 9 間隙 通孔 第三部件 第四部件 A7 B7 I. n ^ (請先閱讀背面之注意事項再填也、頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X29?公釐）