TWI450776B

TWI450776B - 餵槽衝擊墊、衝擊墊組件以及餵槽總成

Info

Publication number: TWI450776B
Application number: TW098140302A
Authority: TW
Inventors: Thomas Wagner; Karsten Langner
Original assignee: Foseco Int
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2014-09-01
Also published as: CA2744385C; EP2373447B1; EA201100784A1; US8746516B2; BRPI0922703A2; NZ593483A; PL2373447T3; EA018467B1; ES2693128T3; WO2010063431A1; EG26706A; KR20110100637A; AU2009321773A1; MY155128A; CA2744385A1; AU2009321773B2; MA32944B1; UA101703C2; EP2193861A1; CN102300654B

Description

餵槽衝擊墊、衝擊墊組件以及餵槽總成

本發明概括地有關於熔融金屬之連續鑄造，且尤其有關於熔融鋼之連續鑄造。具體而言，本發明係有關於餵槽容器，且尤其特別有關於設計來制止或降低此餵槽內之熔融金屬的紊流。

熔融鋼之連續鑄造方法在本技藝中係習知者。現將參照鋼說明本方法，但須理解本發明並不限於熔融鋼之連續鑄造。尤其，本發明亦可與其他之合金或熔融金屬(例如鐵或甚至非鐵金屬)合用。在此習知方法中，熔融鋼被澆注入一用於輸送熔融鋼至鑄造設備處之運輸澆杓。此澆杓在其底壁中配備有一排放孔。一般而言，一配置於此排方孔下方之滑動閘用以控制熔融鋼流向餵槽之流動。為防止從澆杓處排放至餵槽內之熔融鋼的氧化，通常會將一澆杓長注口連接至滑動閘，以便可輸送此經掩蔽之熔融鋼以免受周圍大氣影響。此澆杓長注口之底端通常被浸沒於餵槽鋼浴水內。

此餵槽係一中間冶金容器，其用於接收排放自澆杓之熔融鋼。依序地，餵槽分配熔融鋼至一或多個被配置在此餵槽下方之鑄模內。此餵槽被用於使熔渣及其他污染物得以和熔融鋼分離。熔融鋼沿著餵槽流向一或多個用於排放熔融鋼至該一或多個鑄模內之出口。餵槽長度被選定成可提供金屬駐留在餵槽之時間，使其足夠以讓多種內含物分離成一飄浮熔渣層。從餵槽處所排放之熔融鋼的流動最常利用一擋止件來概括地控制；至於從澆杓所排放之鋼，則通常利用一可將熔融鋼從餵槽處輸送至鑄模內之管嘴予以澆注。

本發明尤有價值之處在於其特殊之餵槽設計，其中熔融金屬流被引入餵槽內之一澆注區域中，其存在於餵槽主體之側邊延長部裡。此側邊延長部係與餵槽主體成流體連通。此類餵槽經常被稱為T型餵槽(當由平面觀看時，此T型之橫條或頂部相當於餵槽之主體，因此其較此T型之尾部或垂直部長)。在餵槽內部位於T型尾部的區域中(側邊延長部)通常係澆注區，熔融鋼在此被引入餵槽內。因此，此區域通常在底板上具有一特別抗腐蝕之衝擊墊。在此T型餵槽之一種變化型式(有時被稱為h型者)中，尾部或澆注區相對於餵槽主體被傾斜地(或甚至平行地)配置。在本發明之敘述內容中，任何此類之餵槽將被定名為T型餵槽。

此類餵槽通常配備有一偶數數量之出口，其相對於餵槽中心而被對稱地配置在此餵槽之底板中。例如，在一大鋼胚鑄造機之案例中，通常在餵槽底板中設有四至六個出口。

此類餵槽經常遭遇的一個重大問題在於諸流從不同出口處出來時之流速的差異。換言之，就熔融鋼留於餵槽中之駐留時間而言，諸遠離餵槽中心之出口會顯著較諸接近餵槽中心之出口長。從而由上述之情形將會導致鋼品質問題，尤其會導致從不同出口處所排放之鋼間的嚴重品質差異。

另一個問題係在澆杓更換時之過渡速率。真正地，由於從不同出口處所排放之諸流的不同速度，外側流之過渡將比中心流的過渡來得更長。

安置在餵槽內之澆鑄墊被廣泛使用以防止餵槽之工作及安全襯裡被熔融金屬進入流之力所損壞。熔融金屬進入流之動能亦會產生延展至整個餵槽之紊流，如果此熔融金屬之流動並未被適當控制。經常，此紊流對於由來自餵槽處之金屬所製成之鑄造品的品質具有一有害之效果。更具體而言，餵槽內之紊流與高速流動均可能例如具有下列不良影響：

1.　過度紊流在澆杓更換期間或以相當低熔融金屬高度操作餵槽期間可能會擾動鋼表面並加速熔渣乳化；

2.　由紊流所產生在澆注區域中之高速可能導致餵槽工作襯裡之腐蝕，而此襯裡典型地包括一具有比衝擊墊更低之密度的耐火材料；

3.　餵槽內之高度紊流可能由於此類紊流之變動特性而導致會阻礙諸內含物之分離，特別是對於大小在小於50微米(micron)之內含物；

4.　高速流動亦可能增加熔渣產生之可能性，此熔渣會經由餵槽中之熔融金屬的增大渦流而被導入鑄模內，而此增大渦流則使熔渣被向下拉引至出口；

5.　餵槽內之紊流可能導致金屬浴水之頂部接近之熔渣/金屬介面的擾動，並因此加速熔渣之產生以及在此熔渣內向上開啓一「眼」或空間的可能性，而此可能係熔融金屬產生氧化的根源；

6.　餵槽內之高擾動高度可能被向下傳達至位於餵槽與鑄模間之澆注流內。此情形可能導致此澆注流之「激擾」及「外展」，因此而造成鑄造上之困難；

7.　餵槽內之高速流動亦已被歸因於一習知「短循環」之情況。短循環意指將自澆杓處澆注至衝擊墊上之熔融金屬帶至最接近之出口的短路徑。這一情形並非樂見，因為其將減少諸內含物必須在浴水內消散之時間量。反而，高速流動將相當大部分內含物向下掃至鑄模內，他們在此處將降低鑄造品之品質。

一典型扁平衝擊墊造成一進入澆杓流衝擊此墊之頂部並快速地流至餵槽之諸側壁或端壁。當此流到達此諸側壁或端壁時，其向上彈回至餵槽之表面，在此處其改變方向朝著餵槽之中心，或換言之朝向進入之澆杓流。此在餵槽中產生不想要之向內方向圓形流動。在餵槽之側邊或端部上之諸相反流動運行向餵槽之中心，並隨其連同承載著已經漂浮至餵槽內之浴水表面處之熔渣或其他雜質。結果，這些雜質被拉引向該進入之澆杓流。並接著被強制向下至浴水內並流向餵槽之諸出口。此傾向於導致更多這些雜質流出餵槽而至諸鑄模內，因而降低在此諸鑄模內所生產之鑄造品的品質。此外，已觀察到的是，對於T型餵槽而言，扁平衝擊墊造成熔融鋼在餵槽中之駐留時間過短，以致使得此餵槽無法適當地執行其功能。

雖然許多類型之餵槽墊在過去已被提出並使用，但這些之中卻沒有一個可完全對付前述有關T型餵槽之問題。先前之餵槽墊範例被揭示於下列之歐洲專利或專利申請案中：EP-B1-729393、EP-B1-790873、EP-B1-847313、EP-B1-894035、EP-B1-1198315、EP-B1-1490192、以及EP-A1-1397221。尤其，即使鋼在餵槽內之駐留時間顯著增加，但短循環卻被循用，且從諸中心出口處所排放之鋼將顯著地較其他鋼流快。

因此，本發明之目的在於改良由一T型餵槽所澆鑄之熔融鋼的品質，及尤其在於增加由一T型餵槽之諸不同出口所澆鑄之熔融鋼的均質性(處於穩定狀態之品質)。本發明之另一目的在於可改良對餵槽內之鋼流速度的控制，以便可提供經由T型餵槽之諸不同出口所排放之熔融鋼的相同或相當近似之駐留時間。又一目的在於使鋼品質在澆杓更換時可快速過渡。尤其合意的是，鋼品質上之過渡發生在諸不同股間之非常短時間內。亦為合意的是可提供這些優點，同時也保留傳統衝擊墊之優點(低程度之熔渣乳化)。

根據本發明，其提供一種如申請專利範圍第1項所界定之衝擊墊。

EP-A1-847820揭示一種根據申請專利範圍第1項之前言所述之衝擊墊。此衝擊墊意欲被用於一具有突起部分之傳統餵槽中。熔融鋼被澆注於衝擊墊之第一區域中，並經過一用於分隔兩個區域之壁而流向此墊之第二區域。接著，熔融金屬藉由越過分隔壁而流回至第一區域。因此，鋼流能量被消散。此分隔壁係平直的且至多與外側壁一樣高。無跡象顯示此一衝擊墊可被修改或其可被使用於一T型餵槽中。

經察，根據本發明所實施之衝擊墊可解決大部分上述之問題。尤其，經察，處於穩定狀態之高品質、快速過渡、及低熔渣乳化均已藉此衝擊墊。另外，根據本發明所實施之衝擊墊提供一種更佳之熱層。這是因為可比其他衝擊墊更快速地流動至外側諸股。

根據本發明，分隔壁向上延伸至衝擊墊之外側壁高度的至少三倍高處，較佳地係至少四倍高。根據一較佳實施例，此分隔壁向上地延伸至少達一與餵槽中之熔融鋼位準的高度相對應之高度。在此例中，較佳係在此壁之上部配備一加厚部，其係位於大約餵槽中之熔融金屬的高度處，以便增加此分隔壁之熔渣抵抗性。此加厚部將被定位於上半部，較佳地在此分隔壁之上四分之一部分處。

此分隔壁相對於垂直面係成傾斜，較佳係成一與餵槽壁在此餵槽之主體中的傾斜度相對應之角度。因此，操作者可輕易地在餵槽設立期間於分隔壁與諸餵槽壁之間提供一緊固連接。典型角度係在1°至15°範圍中，比如6°。

根據本發明之另一較佳變化型式，此分隔壁具有一寬度，其係對應於位在餵槽主體與尾部間之連接區域中之餵槽尾部的寬度。

根據本發明之一極有利實施例，此分隔壁向上延伸至少達一與餵槽中之熔融鋼位準之高度相對應之高度，且此分隔壁具有一與位在餵槽主體與尾部間之連接區域中之餵槽尾部的寬度相對應之寬度。因此，此分隔壁分隔該餵槽成一尾部及一主體，其等係藉此分隔壁之通道而相連通。

須知，此位於分隔壁中之通道應較佳地構成用於讓熔融金屬從餵槽尾部通往主體處之主要通道。除此之外，一經限制之熔融金屬量(例如少於20%)自此分隔壁之周圍或上方通過亦提供有益之功效。

基部、外側壁及分隔壁可一體成型，但為利於運輸與組裝，較佳地係分開地一方面提供分隔壁，而另一方面則提供基部與外側壁。在此例中，有利地提供具有至少一狹孔之分隔壁，而此狹孔係適合於與外側壁之一對應部分相啣合。同樣地，外側壁亦可配備有至少一個適於接納分隔壁之至少一對應部分的狹孔。在一變化型式中，外側壁與分隔壁兩者均配備有一狹孔，其適於分別與分隔壁及外側壁之一對應部分相啣合。

當一方面之分隔壁與另一方面之基部與外側壁被分開地提供時，將有利地在基部與外側壁上配備至少一斜狹孔，其適於接納分隔壁之至少一對應部分。

根據其另一目的，本發明係有關於一種T型餵槽之總成，其包括一主體及一尾部，而此尾部具有如上所述之衝擊墊，其中此衝擊墊包括一分隔壁，其向上延伸至少達一與餵槽中之熔融鋼位準之高度相對應之高度，並具有一與位在餵槽主體與尾部間之連接區域中之餵槽尾部的寬度相對應之寬度，而此分隔壁則分隔該餵槽成一尾部及一主體，其等係藉由此分隔壁之通道而相連通。

第1及2圖顯示一傳統之T形餵槽10，其包括一主體11及一尾體12。熔融鋼流從一澆杓(未示於圖)處經由一澆杓長注口17而被排放至餵槽10之尾體12內。此餵槽10配備有四個出口13-16，其被對稱地配置在此餵槽之底板中。兩出口14、15較接近澆杓長注口17，故因此較接近進入之熔融鋼流。此排放自餵槽10之熔融鋼流係藉由多個擋止件103-106而被控制。

第3圖顯示對於諸出口13-16中之每一出口而言，熔融金屬在一處於穩定狀態及未配備任何衝擊墊下之餵槽上所量測到之最小駐留時間(以秒計)(▲)，在一具有一未配備分隔壁之傳統衝擊墊的餵槽上者(●)，以及在一根據本發明所實施之餵槽上者(■)。此圖表顯示該最小駐留時間將隨著一衝擊墊之設置而被有利地增加。亦可見之事實為：當使用一根據本發明所實施之衝擊墊時，經由所有出口所澆鑄之熔融鋼的駐留時間將會更為均一；換言之，從諸外側出口13、16所排放之熔融鋼的駐留時間係可比得上從諸中央出口14、15所排放之熔融鋼的駐留時間；而在相同條件下，從諸外側出口所排放之熔融鋼的駐留時間高於未具有衝擊墊或具有傳統衝擊墊者三至六倍。

第4圖顯示對於諸出口13-16中之每一出口而言，熔融金屬在澆杓更換時於一未配備任何衝擊墊之餵槽上所量測到之過渡時間(▲)(以秒計)，在一具有一未配備分隔壁之傳統衝擊墊的餵槽上者(●)，及在一根據本發明所實施之餵槽上者(■)。此圖表顯示對於未配備或配備有本發明衝擊墊之兩種餵槽而言，諸不同出口13-16之過渡時間係可相比得上的；而對於一配備傳統衝擊墊之餵槽而言，諸中央出口14、15之過渡時間係幾乎為諸外側出口13、16之過渡時間的兩倍。亦可見到之事實為：對於一配備本發明衝擊墊之餵槽而言，諸不同出口之過渡時間概括而言係較小的。

第5及6圖顯示根據本發明所實施之衝擊墊20，其包括一基部21及一外側壁22，其界定一具有一上開口24之內部空間。在這些圖式上，外側壁22配備一伸出於該內部空間上方之突部23，且外側壁22係無端且連續的。亦將須知，這些特徵並非必要的，亦即該突部可省去或成一不同形狀，且外側壁可配備一或多個可供熔融鋼用之孔。

衝擊墊20之內部空間藉一分隔壁26分割成兩個區域25a、25b，而此分隔壁上則配備有一供熔融金屬流用之通道27。在這些圖式中，分隔壁向上延伸超過外側壁(大約四倍)。此分隔壁26亦配備一加厚部28，其係位於大約餵槽中之熔融金屬的高度處(亦即分隔壁之上四分之一部分中)。亦可見於第7圖中者係分隔壁26相對於垂直面成一角度α的斜度。在此圖式中，角度α係大約6°且對應於餵槽壁斜度。

衝擊墊20與其在餵槽中之位置亦可見於第8與9圖之總成中。這些圖式顯示衝擊墊20配備有分隔壁26，其向上延伸達一與餵槽中之熔融金屬高度相對應之高度處，並具有一與餵槽尾部12在此餵槽之主體11與尾部12間之區域中的寬度相對應之寬度，以致使得分隔壁26可將餵槽分隔成一尾部12與一主體11，其等主要係藉通道27相連通。

因此，熔融金屬由澆杓(未示於圖)處經由澆杓長注口17而被排放入被安置在餵槽尾部12中之衝擊墊的區域25b內。熔融金屬流會流經分隔壁26之通道27，並到達被安置在餵槽主體11中之衝擊墊20的區域25a內，且被分配至該餵槽主體11中。熔融鋼於是經由諸出口13-16而被排放。

經察，藉本發明之衝擊墊來觀察熔渣乳化之量變曲線將比未設任何衝擊墊更有利，且比使用傳統衝擊墊者更加有利。熔渣乳化係藉所謂染料注射測試來觀察，此測試並不會顯現在該餵槽之諸外側上方角落中之擁擠，而典型地對於多股式餵槽而言。這些角落將會保持潔淨一段很長時間。

10‧‧‧餵槽

11‧‧‧主體

12‧‧‧尾部

13-16‧‧‧出口

17．．．澆杓長注口

20．．．衝擊墊

21．．．基部

22．．．外側壁

24．．．上開口

23．．．突部

25a/25b．．．區域

26．．．分隔壁

27．．．通道

28．．．加厚部

103-106．．．擋止件

本發明係基於所附之圖式而被說明於上文中，而此諸圖式中：第1圖顯示T形餵槽之俯視圖；第2圖顯示第1圖中所示之餵槽的剖面圖；第3圖顯示處於穩定狀態下之各股在餵槽中之最小駐留時間；第4圖顯示在澆杓更換時各股在餵槽中之過渡時間；第5圖顯示根據本發明所實施之衝擊墊的立體圖；第6圖顯示沿第5圖中之A-A方向所取之剖面圖；第7圖顯示沿第5圖中之B-B方向所取之剖面圖；第8圖顯示根據本發明所實施之總成的俯視圖；及第9圖顯示第8圖中所示之總成的剖面圖。

Claims

一種可供使用在T形餵槽中之衝擊墊(20)，其包括一由可承受與熔融鋼連續接觸之耐火合成物所構成之主體(11)及尾部(12)，該墊(20)包括一基部(21)，其具有一衝擊面；及一外側壁(22)，其由該衝擊面起向上延伸，並界定一具有一上開口(24)之內部空間，以便收納熔融金屬流，而該內部空間則係藉一配備有至少一可供熔融金屬流所用之通道(27)的分隔壁(26)分割成兩區域(25a,25b)，其特徵為：該分隔壁(26)係比該外側壁(22)更高至少三倍且係相對於垂直面成傾斜。
如申請專利範圍第1項之衝擊墊(20)，其中該分隔壁(26)包括一被配置在上半部分中之加厚部(28)，較佳地係在該分隔壁(26)之上四分之一部分中。
如申請專利範圍第1項之衝擊墊(20)，其中該分隔壁(26)配備有至少一狹孔，其適於啣合該外側壁(22)之至少一對應部分。
如申請專利範圍第2項之衝擊墊(20)，其中該分隔壁(26)配備有至少一狹孔，其適於啣合該外側壁(22)之至少一對應部分。
如申請專利範圍第1至4項之衝擊墊(20)，其中該外側壁(22)配備有至少一狹孔，其適於收納該分隔壁(26)之至少一對應部分。
如申請專利範圍第1或2項之衝擊墊(20)，其中該基部 (21)、該外側壁(22)與該分隔壁(26)係成一體。
一種衝擊墊組件，包括一基部(21)，其具有一衝擊面；及一外側壁(22)，其由該衝擊面起向上延伸，並界定一具有一上開口(24)之內部空間，以便收納熔融金屬流，其特徵為：該外側壁(22)配備有至少一傾斜狹孔，其適於收納該分隔壁(26)之至少一對應部分，並且使分隔壁(26)相對於垂直面成傾斜。
一種T形餵槽(10)之總成，包括一主體(11)及一尾部(12)，該尾部具有如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之衝擊墊(20)，其中該衝擊墊(20)包括一分隔壁(26)，其向上延伸至少達與該餵槽中熔融鋼位準之高度相對應之高度，該分隔壁(26)區分該餵槽(10)成一尾部(12)及一主體(11)，其等係藉該分隔壁(26)之一通道(27)相連通。
如申請專利範圍第8項之總成，其中該分隔壁(26)具有一寬度，其係對應於位在該主體(11)與該尾部(12)間之連接區域中之該餵槽(10)之該尾部(12)的寬度。
如申請專利範圍第8或9項之總成，其中該分隔壁(26)係傾斜成一角度，其對應於位在該餵槽之該主體(11)中該等餵槽壁的斜度。