TWI454326B - 傾注噴嘴 - Google Patents

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TWI454326B
TWI454326B TW099120794A TW99120794A TWI454326B TW I454326 B TWI454326 B TW I454326B TW 099120794 A TW099120794 A TW 099120794A TW 99120794 A TW99120794 A TW 99120794A TW I454326 B TWI454326 B TW I454326B
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Christoph Eglsaer
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/56—Means for supporting, manipulating or changing a pouring-nozzle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
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  • Clamps And Clips (AREA)
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  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

傾注噴嘴 發明領域
本發明是有關於一種傾注噴嘴，該噴嘴用於將熔融金屬自一(上)冶金容器，如一杓具，轉移至另一(下)冶金容器，例如一分配槽。
 發明背景
鑒於金屬鑄造時惡劣的狀況(溫度高至1.700℃，受到化學及冶金上的攻擊)，此傾注噴嘴通常是以耐高溫陶瓷耐火材料所製成。
該傾注噴嘴一般包括一長管部，以界定一具有一中心縱軸的傾注通道之一部分，及一板狀部，設置有一流通開口於其相對該管部的表面與相鄰該管部的段部之間，其中該流通開口界定該傾注通道的一第二部分。
在此傾注噴嘴的一般設計或多或少相同，無關其是否使用為所謂”內傾注噴嘴”，以組裝於該上冶金容器(例如一杓具)，或使用為”外傾注噴嘴”，以熔融金屬的流動方向跟隨於該內傾注噴嘴之後。此”外傾注噴嘴”可設計為”下沉式入口噴嘴”。經常是設計為一”用於噴嘴插接及/或移除裝置之傾注噴嘴”，尤其是用於鑄造時之快速更換。
當使用為”內傾注噴嘴”時，該板狀部通常是配置於下端(於熔融金屬的流動方向上)而當使用於管更換時該外傾注噴嘴是配置於相反端。
於此兩種情況需要設置用以準確地將該噴嘴支撐在所欲位置之裝置。至此習用噴嘴是沿該板狀部的環周區設置有支承面。
根據EP 1 289 696 B1及EP 1 590 114 B1，該板狀部在相對側上包括二平坦支承面，其與該傾注通道的中心縱軸形成一20°至80°的角度。
使用時，此傾注噴嘴的板狀部是支撐定位於另一耐火構件的對應板狀部上。舉例來說，此另一耐火構件可為一滑動閘系統的耐火板構件，或可為一對應傾注噴嘴的板狀部。該等板狀部在相鄰於該傾注通道的區域及最遠離該傾注通道的區域上是受到不同程度的熱膨脹。如此可使得別的平坦板狀部造成彎曲以順應該傾注通道的區域中較高程度的膨脹。如此的作用是使該等傾注通道的板狀部與其對應的其他耐火構件之間的接觸面積減少，且可將界定該傾注通道的環段部限制成相當小。如此產生數種危險。首先，因橫過該板狀區域的膨脹差異所引起的熱機械應力可能導致該板狀部中及/或該板狀部與相鄰管狀部之間區域內增加細微裂縫或破裂。其次，接觸面積減少會導致該等耐火構件之間的密封減弱，如此會使空氣進入熔融金屬流內(造成氧化及影響鑄鋼品質)，或另一方面造成熔鋼滲漏。
於此觀點來看，將此設計增加及最佳化此類型噴嘴的安全性及/或使用是長久需求的。
一般而言以數推壓裝置(推力壓缸)是作用於各支承面上。這些推壓裝置是側並側(平行)配置，以使其個別 壓力大致上為相互平行的方式。各推壓裝置執行一大致上相等的力至該支承面的對應部上。然而，這些力量未必會導引至該板狀部繞於該傾注通道的區域上，此區域限制接觸面積且熱機械應力最大。此限制可藉由本發明的傾注噴嘴之設計克服，其中個別支承面是彎曲的，而非平坦面。
 發明概要
本發明提供一種傾注噴嘴，可改善板體上的應力分佈且使推力朝向繞於傾注通道的區域上。
本發明是以一彎曲支承面來取代習知平坦支承面，包含一支承面，其相對於該傾注通道的中心縱軸彎曲。如此可以更集中方式(相對於該傾注通道的中心縱軸)產生壓力於該耐火材料內。
在最概括實施例中，本發明是有關於一種傾注噴嘴，包含以下特徵：-一長型管部，界定一具有一中心縱軸的傾注通道之一第一部，-一板狀部，於其相對該管部的表面與相鄰該管部的段部之間設置有一流通開口，-該流通開口界定該傾注通道的一第二部，-該表面與該段部之間的一環周區包含二支承面，-各支承面設置至少一曲面，其沿與該中心縱軸(L)的方向垂直之一假想面延伸，-該等支承面是相反配置。
該等支承面的相反配置可使得該傾注通道的板狀部的設計可相對於一包含該傾注通道的中心縱軸之假想縱向面倒置鏡像(mirror-inverted)。
於一較佳實施例中，該環周區包含二分開支承面及二平坦面段部，其相互平行配置且配置於該二分開支承面之間。換言之：該板狀部的環周區是如下：一彎曲支承面後接著一平坦面段部，其之後接著該第二彎曲支承面，且再之後接著一平坦面段部。該板狀部一般是呈矩形/方形(從上方來看)。一對應的設計可如附圖所顯示。
該等支承面的該曲面可為固定半徑或可沿該支承面變化。如此可自該等推壓裝置提供徑向力至該噴嘴的板狀段部內。由於該曲面，推力不會以相互平行延伸而是以會聚方式延伸。
根據另一實施例，該二支承面各設置一曲面，其在與該傾注通道的中心縱軸方向垂直的一橫剖面上對應於一拋物線。
上述設計呈現一種具有二支承面的噴嘴，各支承面的特徵在於沿一假想面的曲面，該假想面是垂直於或相對於該傾注通道中心縱軸的方向傾斜。此設計包含的實施例中，該曲面的一半徑R2 或R3 是大於該流通開口(孔)的直徑D，例如較超過二倍或超過三倍大，超過五倍或超過十倍大。
根據另一實施例，各該二支承面可再設置一曲面，其沿一包含該傾注通道縱軸的假想面延伸，該曲面是以自相對於該管部的該表面至相鄰該管部的該段部之方向延伸。
該第二型式的曲面於其相對於該管部的該端與相鄰該管部的該段部之間，可呈固定半徑，但沿此延伸其一般是具有不同半徑。
如此包含一種實施例，其中該第二曲面僅部分延伸於該板狀部相對於該管部的一端與其相鄰該管部的第二端之間。
該等整個區域彎曲及/或沿其一部分彎曲的該等支承面可設置一形狀，其至少部分對應於以下幾何形狀其中一種的部分表面(段部)：圓柱體、拋物體、圓錐體、拱頂、環形曲面體。
於一縱剖面上，該等支承面的形狀可至少部分對應於以下幾何形狀其中一種：拋物形狀、內螺旋形狀、橢圓形狀。或者於該縱剖面上該支承面可為線形。
一般來說該板狀部於相鄰該管部的段部處具有較於相對該管部的端部處為小之橫剖面積。如此產生的配置是使得施加於該等支承面的推力是分別部分導向上(用於外傾注噴嘴)或導向下(用於內傾注噴嘴)。換言之：該等推力具有於該各別板狀部的對應面的方向上之向量分量，以改善該表面對該系統相鄰構件的緊固作用，例如一滑動閘閥的滑板或一第二噴嘴的表面。
除此之外該等支承面的曲面對於所有推壓裝置將以該傾注通道的方向集中該向量分量的一部分，且藉以將因使用時該板狀部的熱膨脹差異所造成的接觸面積減少引起之風險減至最小。
該傾注噴嘴可以陶瓷耐火材質所製成且設計為單件式(所謂單管式)。亦可以分開部件製成，例如該管部及該板狀部，可再藉一共同外金屬外殼及/或一接合劑(黏劑)相互固定。
該噴嘴及/或其部件可經等靜壓地壓製。
本發明的其他特徵可從其他應用資料及/或附屬申請專利範圍得到。
圖式簡單說明
將根據附圖詳細說明本發明。這些圖式概要顯示如下：第1圖是傾注噴嘴之三維立體圖；第2圖是根據第1圖中該噴嘴之縱剖圖；第3圖是根據第1及2圖中推壓裝置的一區域(第2圖的C-C)之橫剖圖；第4圖是第二實施例之三維立體圖；第5圖是根據第4圖中該噴嘴之縱剖圖；及第6圖是第三實施例之縱剖圖。
 較佳實施例之詳細說明
相同元件或提供相同功能的元件是以相同標號表示。
根據第1圖，該傾注噴嘴包括一長型管部10，界定一具有一中心縱軸L的傾注通道12之一下部、一板狀部14，於其相對該管部10的表面18與相鄰該管部10的段部20之間設置有一流通開口16。從第2圖可看到該流通開口16界定該傾注通道12的一上部12o。
該表面18與該段部20之間的環周區22包括四段部，亦即二相對的傾斜支承面24，及二相互相對且平行配置於該二分開支承面24之間的平坦面段部26。
各支承面24是相對於該傾注通道12的中心縱軸L呈彎曲，可由第3圖看出。因此該曲面是相對於該中心縱軸L呈凹狀，且考慮該等支承面24的相對配置，該等支承面是相互反向配置。
第2圖中該流通開口16的直徑是標為D，而對應彎曲支承面24的半徑是標為R3 ，R3 >D。半徑R3 落在斜傾於該傾注通道12縱軸L的面上。彎曲支承面的半徑R4是說明沿此圖的縱剖圖之設計。
各支承面24另設置一外加曲面，其以自該表面18至該段部20的方向延伸，如第2圖可見。該外加曲面具有扇形且配置與該表面18間隔一距離，如第2圖可見。
該板狀部14的環周區22與該管部10相鄰的上段部被一金屬外殼28圍繞，其縮合或膠合於該等對應面段部上。
所顯示的噴嘴具有管部10及板狀部14，其在該金屬外殼28配設之前，被均衡推壓以提供一一體陶瓷耐火本體(單管式設計)。
可使用作為一外噴嘴(根據第1,2圖的方位)或將其翻轉180°或上下顛倒作為一內噴嘴。
從第1及3圖可見，三推壓裝置30l,30m及30r可沿各該等支承面24配置成一列。
推壓裝置30m是配置成使其推力，以箭頭Pm 表示，可準 確地導向該傾注通道12的中心縱軸L。
在相對於推壓裝置30m相對側上的推壓裝置30l及30r是配置成使其對應推力P1 ,Pr 當被該等支承面24透過該板狀部14傳送時，不會平行於推力Pm ，而會稍微傾斜向該中心縱軸L而不會穿過它。
如此配置可鞏固該噴嘴增進與最佳化的固定，以及使該噴嘴可最佳化中心定位於一對應夾持裝置(圖中未顯示)中，而同時減少該板狀部14的陶瓷耐火材料中破裂變形的風險。
從第1及2圖可見該等推壓裝置30l,30m及30r進一步是配置成在施加所產生的強推力會有一於表面18的方向上的垂直分力。
於第4及6圖中顯示二替代實施例。
於第4圖中，該噴嘴的支承面24是一截頭圓錐的部分。該噴嘴的縱剖面顯示於第5圖。此截頭圓錐的主要半徑為R2 。根據第6圖該縱剖面顯示與第2圖中實施例的支承面24的曲面相似，但該半徑R2 是位於一與該傾注通道12的縱軸L垂直的假想面上。
10‧‧‧長型管部
L‧‧‧中心縱軸
12‧‧‧傾注通道
12o‧‧‧上部
14‧‧‧板狀部
16‧‧‧流通開口
18‧‧‧表面
20‧‧‧段部
22‧‧‧環周區
24‧‧‧分開支承面
26‧‧‧平坦面段部
30l,30m,30r‧‧‧推壓裝置
第1圖是傾注噴嘴之三維立體圖；第2圖是根據第1圖中該噴嘴之縱剖圖；第3圖是根據第1及2圖中推壓裝置的一區域(第2圖的C-C)之橫剖圖；第4圖是第二實施例之三維立體圖； 第5圖是根據第4圖中該噴嘴之縱剖圖；及第6圖是第三實施例之縱剖圖。
10‧‧‧長型管部
L‧‧‧中心縱軸
12‧‧‧傾注通道
14‧‧‧板狀部
16‧‧‧流通開口
18‧‧‧表面
20‧‧‧段部
22‧‧‧環周區
24‧‧‧分開支承面
26‧‧‧平坦面段部
30l,30m,30r‧‧‧推壓裝置

Claims (14)

  1. 一種傾注噴嘴，包括以下特徵：(a)一長型管部，界定一具有一中心縱軸的傾注通道之一第一部；(b)一板狀部，於其相對該管部的表面與相鄰該管部的段部之間設置有一流通開口；(c)該流通開口界定該傾注通道的一第二部；(d)該表面與該段部之間的一環周區包括二個分開的支承面以及配置成彼此平行且在該等二個分開的支承面之間的二個平坦面段部；(e)各支承面係相對於該傾注通道的該中心縱軸彎曲；及(f)該等支承面是相對於該傾注通道的該中心縱軸鏡像倒置地配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中各支承面設置一曲面，其沿一包含該中心縱軸的假想面延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中該等二個支承面各設置一固定半徑之曲面。
  4. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中該等二個支承面各設置一曲面，其在與該傾注通道的中心縱軸方向垂直的一橫剖面上對應於一拋物線。
  5. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中該等二個支承面各設置一曲面，其沿與該傾注通道的中心縱軸方向垂直的一假想面，該曲面有一半徑，其較該流通開口的直徑 大至少二倍。
  6. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中該等二個支承面各設置沿包含該傾注通道的中心縱軸的假想面延伸之該曲面，該曲面是以自相對該管部的該表面至相鄰該管部的該段部之方向延伸，使得該等支承面是一漏斗形狀的部分。
  7. 如申請專利範圍第6項之傾注噴嘴，其中該曲面於其相對於該管部的端部與相鄰該管部的該段部之間具有固定半徑。
  8. 如申請專利範圍第6項之傾注噴嘴，其中該曲面是部分延伸於其相對於該管部的端部與相鄰該管部的該段部之間。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之傾注噴嘴，其中該等支承面各設置一形狀，其對應於以下幾何形狀其中一種之部分表面：拋物體、圓錐體、拱頂、圓柱體、環形曲面體。
  10. 如申請專利範圍第2項之傾注噴嘴，其中各該等支承面設置一形狀，其於該傾注噴嘴的縱剖面上是對應於以下幾何形狀之至少一種：拋物形狀、內螺旋形狀。
  11. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中該板狀部於相鄰該管部的該段部處具有較於相對該管部的端部處為小之橫剖面積。
  12. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，以陶瓷耐火材質所製成且設計為一體單件式。
  13. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，其中該板狀部及該 管部是經等靜壓壓製的部件。
  14. 如申請專利範圍第1項之傾注噴嘴，被至少部分以一金屬外殼圍繞。
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