TWI552817B - 防火陶瓷基座 - Google Patents

Description

防火陶瓷基座

本發明係有關對於一用於處理一高溫熔體之容器的至少一壁之連接區域中之一防火陶瓷基座(底部)。

容器可例如為一冶金鑄勺。下文利用此申請案進一步描述本發明及技術現狀。

如是鑄勺係例如顯示於US 5.879.616 A中。大幅簡化來說，其係由一基座及一從該基底往上行進之壁組成，而具有一大致圓滑內剖面，俾使整體生成一種盆形。至少一孔(排放區域)係配置於基座中。

在鑄勺中所處理的一金屬熔體係經由排放(漏嘴)進入一下游裝備、例如一中間漏槽中。為了金屬熔體的量之調節/控制，例如具有一阻止器或一滑板閥，亦稱為控制部件。

若熔渣亦跑入中間漏槽，鋼的品質以及中間漏槽的耐久性將降低。因此，試圖在一旦熔渣抵達排放開口，則立即關閉排放開口。鑄勺隨後傾出殘餘量的熔體及熔渣。因此造成材料的顯著損失及回收的高成本。

因為熔渣比金屬熔體(鋼熔體)更輕，其主要浮在 金屬池上。因此，已經以一種斜坡狀方式設計鑄勺基座的表面，藉以在溶渣流過其之前，將盡可能多的液體金屬運送經過排放漏嘴(開口)，其係身為基座的最低點。

這需要基座之一對應複雜的形狀。基座的防火襯墊變得複雜且昂貴。

本發明之目的係在於提供一可以良好品質從融化容器移除盡可能多的熔體之構造。

為了解決此目的，本發明提議下列措施：原則上，有利地沿著一斜坡狀表面將熔體運送至排放開口(噴嘴)。因此，根據本發明的基座應該至少在分段中相較於水平而言為斜坡狀。斜坡狀表面應該尤其朝向排放區域下降。

為了確保傾倒期間的可複製條件，供熔體流動橫越之基座的形狀係應該可能總是一致。這表示：即使在磨損的防火材料作修理或更換之後，基座的形狀、尤其是基座表面理想上係保持不變(在技術公差的邊界內)。

如同US 5.879.616所描述，一新產生的單體性磨耗襯墊係必然特色在於修理後之一不同幾何結構。

本發明遵循另一路徑：基座係由一防火(耐火)永久性襯墊形成，其上配置有一磨耗襯墊。

永久性襯墊或更確切來說：永久性襯墊的表面係提供磨耗襯墊之所欲的幾何結構。永久性襯墊因此特色係在於至少一斜坡狀區域及三維形狀。

永久性襯墊在一較長時間期間不必更新，因為其不受到任何磨耗。只有配置於永久性襯墊頂上之磨耗襯墊被用完並必須不時作修理或更換。

若磨耗襯墊以防火磚塊形式被擱置於永久性襯墊上，立即顯露出：磨耗襯墊上側之特色在於與永久性襯墊上側相同或概括相同的形狀(幾何結構)。每當磨耗襯墊的磚塊概括相同且概括擱置於相同方向時，則此作用尤其成立。

若單一磚塊、磚塊區域或整體磨耗襯墊被更換或更新時，因為永久性襯墊在製程中保持未被碰觸且仍界定所欲的表面幾何結構，此作用亦成立。

在技術環境的邊界內，上述特徵係成立。一防火陶瓷材料製成的一(斜坡狀)基座就數學/物理而言絕不是確切平面性(斜坡狀平面性)，且在具有一圓滑內剖面的鑄勺實例中，在磚塊至壁之間或磚塊與排放區域之間不可避免地具有轉折，其必須在一分離步驟中被充填。為了此作用，在下文提供細節。然而，由於磨耗層的主要部份可由標準磚塊製成，這些只是支持性措施。

在其最一般實施例中，本發明係有關對於一用於處理一高溫熔體之容器的至少一壁之連接區域中之一防火陶瓷基座，其具有下列特徵：-基座特色在於至少兩層，亦即：-一由一防火陶瓷永久性襯墊製成之下層及-一由一防火陶瓷磨耗襯墊製成之上層，其中 -永久性襯墊特色在於一毗鄰於磨耗襯墊之表面，其至少在分段中相較於水平呈大於1°斜坡狀，-此表面特色在於一三維設計，及-磨耗襯墊由至少60質量百分比(60M.-%)陶瓷實心磚塊所組成，-永久性襯墊及磨耗襯墊各者特色係在於用於高溫熔體的至少一共同排放開口之形態的至少一不一致。

諸如“頂、底”等資訊永遠係指容器的正常使用中位置。

“實心磚塊”用語係包括所有類型的經典防火陶瓷磚塊，不論其幾何結構或組成物為何。實心磚塊係為呈現長方體、圓柱、或具有一主要均質性內結構的三維多角形形狀之特別密實防火磚塊。開放及/或關閉孔隙性應該盡可能地低，例如<20Vol.-%，更佳為<15Vol.-%，<10Vol.-%，或<5Vol.-%。

尤其排除了特色在於一開口或個別較大腔穴之磚塊及/或用於特殊冶金應用諸如氣體清除插塞及其他功能性元件等之磚塊。然而，一噴嘴或一氣體清除插塞係可被建造在永久性襯墊中暨磨耗襯墊中作為一離散的獨立元件。“離散的獨立元件”係指相對於磨耗襯墊之一獨立使用。

根據本發明，至少60質量百分比的磨耗襯墊應由如是的實心磚塊所組成。此數值亦可為>65質量百分比，>70質量百分比，>75質量百分比，>80質量百分比，>85質量百分比，>90質量百分比，>93質量百分比，或>95質量百分比。 實心磚塊的對應百分比係依據對應鑄勺的形狀、維度及尺寸而定。其應該盡可能地高，藉以盡可能良好地重新生成永久性襯墊的表面結構。

其餘部份可例如由一防火團塊形成，其被施加於相鄰磚塊之間的轉折區域中、磚塊與壁之間、或其他元件處、排放區域中等等，藉以充填穹隅(pendentives)(間隙)。下文提供關於此之進一步形態。

根據一實施例，永久性襯墊由一單體性防火團塊所組成。整體永久性襯墊可在現場或在一任意地點甚至是工廠外被生產，其內側使用熔體容器。可有利地將永久性襯墊設計成一預製元件。預製元件係可由一或多重部份(例如2至10個部份)所組成並可例如由彼此互補成為一完整永久性襯墊之元件組成。基座的永久性襯墊隨後被建造至鑄勺中，且隨後將磨耗襯墊放在永久性襯墊頂上。

永久性襯墊的三維形狀很重要，因為其決定了磨耗襯墊的表面結構之樣貌。磨耗襯墊的表面結構很重要，因為此表面係接觸於熔體並藉以能夠高品質地引領盡可能多的熔體經過排放部。

永久性襯墊特色可在於不同的外部及內部裝備，例如：

-一裝備，以供生成用於熔體之(一衝擊墊的)一衝擊區域

-一階部，以供排出熔體

-一凹缺，以供一氣體清除插塞、一井區塊或類似物之 內部裝備

-一碗形凹缺

-一往上指向的壁，以供形成一堰壩

磨耗襯墊直接採用這些形狀，如先前描述。

永久性襯墊的表面及因此亦包括磨耗襯墊的對應表面係可完全或部份為斜坡狀。最大斜坡通常相對於水平呈45°，可能的上限為30°、25°、15°或10°，且可能的下限為1.5°、2°、3°、4°、5°或8°。

根據一實施例，與磨耗襯墊的一者相鄰之永久性襯墊的表面係至少在分段相較於水平呈斜坡狀。近鄰於排放開口(漏嘴)之分段的特色係可在於比起冶金容器壁區域中的分段更陡峭之一斜坡。

若至少個別地且較佳組合地將下列參數列入考量，則磨耗襯墊的表面形狀益加更類似於永久性襯墊的表面形狀：

-磨耗襯墊的實心磚塊之至少75%被擱置於單一層中。若該數值>80%、>85%、90%或甚至>95%，則達到更高的一致性。

-磨耗襯墊的實心磚塊之至少60%、或更佳至少65%、70%、75%或80%係為相同。若磨耗襯墊的磚塊之大於85%、例如>90%或95%相同，永久性襯墊及磨耗襯墊的表面之間的平行性係為最適化。

-磨耗襯墊的磚塊主要(>80%、>85%、>90%、>95%)被擱置於相同定向或一一致性圖案，例如一“魚骨圖案”。

本發明係容許將磨耗部份的實心磚塊至少部份地以各由多重實心磚塊組成的預造分段插入。因此可簡化修補。

如同提及，磚塊的幾何結構並不重要。然而，具有由至少70質量百分比或至少75質量百分比之特色在於俯視圖(平面圖)呈三角形、矩形或多角形的實心磚塊所組成的磨耗襯墊之基座係可特別容易地製造。

根據另一實施例，磨耗襯墊係由至少80質量百分比實心磚塊組成，其最大延伸位於一垂直方向。

一般而言，磨耗層的磚塊可由任何防火材料製成，例如由下列群組的至少一材料製成：氧化鎂(MgO)，氧化鋁(Al₂O₃)，氧化鎂-碳(MgO-C)，煅燒白雲石(MgO-CaO)，氧化鎂-氧化鉻(MgO-Cr₂O₃)、TiO₂。

在具有一圓滑/圓形內剖面及用於永久性或磨耗襯墊的長方體磚塊之鑄勺，在基座與壁之間不可避免地產生穹隅/間隙。類似的穹隅可例如產生於：

-實心磚塊之間

-實心磚塊與永久性襯墊之間

-實心磚塊與基座中之一分離的元件之間

這些穹隅係可充填有一防火陶瓷團塊。可例如藉由衝壓、鎗射或接合而人工地或自動地發生此施加。

為了避免磨耗襯墊的相鄰實心磚塊之間的接頭(溝槽)，本發明的一實施例係作下列提議：實心磚塊，其設置於永久性襯墊的一表面上，相對於水平呈至少1.5°斜坡 狀，例如以一階狀方式呈偏移配置，如圖式描述所示(只要不可能具有平面性支撐即可)。

本發明相較於技術現狀係提供下列優點：

-可對於磨耗襯墊使用任何防火類型。

-對於一單體永久性襯墊係合理採用特色在於高實心率(solidity)及高抗水合性之團塊，例如氧化鋁團塊。

-基座具有短的安裝時間，原因在於未更新的永久性襯墊已經界定完成的基座之表面的形狀。

-身為預造/預製元件之永久性襯墊的安裝係使得整體基座配置的安裝達到最適化。

-由於永久性襯墊保持不變，安裝期間一般不可能錯誤。

-磨耗層的磚塊具有簡單的擱置，係盡量降低了磚塊的定位或格式的選擇期間之錯誤。

-亦可產生複雜的基座形狀。

-內部及外部裝備可容易作整合。

-永久性襯墊未接觸於熔體；因此即使若採用便宜的防火材料，其服務時間仍額外地加長。永久性襯墊的輪廓係被永久保存。

-在漏流期間，容器僅須略微被傾出/傾斜。

-防火材料的消耗係減小。

在申請專利範圍附屬項的特徵暨進一步申請文件中係顯示本發明的進一步特徵。個別特徵亦可以不同組合被施加，只要這未被明示地排除或技術上屬無稽即可。

10‧‧‧下層/永久性襯墊

10o‧‧‧永久性襯墊10的上側

10u‧‧‧水平下表面

13‧‧‧第一階部

14‧‧‧凸起的衝擊墊

20‧‧‧上層/磨耗層/磨耗襯墊

20o‧‧‧磨耗層20之上側

20u‧‧‧磨耗層20之下側

21‧‧‧長方體防火磚塊

23‧‧‧空間

30‧‧‧排放區域

50‧‧‧鑄勺

52‧‧‧彎曲容器壁

Z‧‧‧穹隅

下文以不同實施例作輔助進一步描述本發明。以高度示意方式顯示各圖，其中：圖1是分解圖(圖1a、b)及組裝後(圖1c)之根據本發明的一鑄勺之一基座的立體圖；圖2是經過基座的一第一分段之部份剖視圖；圖3是經過基座的一第二分段之部份剖視圖；圖4是經過基座的一第三分段之部份剖視圖；圖5是經過基座的一第四分段之部份剖視圖；圖6是經過具有類似於圖1的基座之鑄勺的剖視圖。

在圖中，以相同編號顯示相同或相似出現的元件。描述一使鑄勺確切垂直地對準之配置。

圖1顯示一具有兩層之基座，亦即一下層10及一配置於頂上之上層20。兩者在俯視(平面)圖中皆近似為圓形。

下層10係設計成一永久性襯墊並由一氧化鋁基礎之一防火陶瓷團塊製成。永久性襯墊10完全被設計成一預製元件且特色在於一水平下表面10u及一三維設計的上表面10o。表面10o特色係在於下列區域：

-一第一階部13，近似位於中心

-一凸起的衝擊墊14，位於左上三分之一

-表面10的所有區域相對於水平呈近似3°斜坡狀-一斜坡係位於朝向一排放區域30的方向。

上層20、所以磨耗層係主要(至>80質量百分比)以一致性佈局由相同尺寸的長方體防火磚塊21所組成，排放部30的區域除外。

因此，磨耗層20之下側20u及上側20o的幾何結構係概括遵循永久性襯墊10的上側10o之幾何條件。

差異僅由下列事實造成：磚塊21(實心磚塊)在階部13的區域中略微地偏移(斜坡：近似90°)，如圖2所示。在永久性襯墊的上側10o與磚塊21.1的下側20u之間因此所生成的空間23係充填有一氧化鋁基礎之一防火團塊。

這對於具有例如25°的一斜坡之區域中的階部(圖3)、或實心磚塊21在具不同斜率的接續斜坡狀表面之定位(圖4)亦類似地成立。

圖5顯示一實施例，其中圖3、4的平面性斜坡狀表面由一階狀輪廓取代，然而其在技術上全然生成一類似於圖3之斜坡。迄今，“斜坡狀表面”用語在技術上亦包括具有對應的接續小階部13之實施例(圖5)。

如圖1及6所示，在磚塊21與一鑄勺50之一近鄰的彎曲容器壁52之間亦具有穹隅Z。這些區域亦充填有一單體性防火團塊。

在根據本發明的一基座，只更換磨耗襯墊20。為了此作用，磚塊21及磨耗襯墊20的可能進一步元件係被拆卸。永久性襯墊10保持不變。新的磨耗襯墊20因此被建造回到永久性襯墊10的既有幾何結構上，俾使磨耗襯墊20的上側20o再度對應於永久性襯墊10的表面幾何結構。

因此，提供一簡單、快速且便宜的修理選項，其中藉由不變的永久性(耐久性)襯墊10自動地決定三維設計。

10‧‧‧下層/永久性襯墊

10o‧‧‧永久性襯墊10的上側

10u‧‧‧水平下表面

13‧‧‧第一階部

14‧‧‧凸起的衝擊墊

20‧‧‧上層/磨耗層/磨耗襯墊

20o‧‧‧磨耗層20之上側

20u‧‧‧磨耗層20之下側

21‧‧‧長方體防火磚塊

30‧‧‧排放區域

Claims (13)

1. 一種防火陶瓷基座，其係對於用於處理一高溫熔體之容器的至少一壁之連接區域中之防火陶瓷基座，其具有下列特徵：a)該基座特色係在於至少兩層，亦即：b)一由一防火陶瓷永久性襯墊製成之下層，該永久性襯墊係構成具有至少一階部，及c)一由一防火陶瓷磨耗襯墊製成之上層，其中d)該永久性襯墊特色係在於具有一相鄰於該磨耗襯墊之表面，其相較於水平呈至少1°斜坡狀，e)此表面特色在於一三維設計，及f)該磨耗襯墊由至少60質量百分比(60M.-%)防火陶瓷實心磚塊所組成，g)該永久性襯墊及該磨耗襯墊特色係在於具有用於該高溫熔體的至少一共同排放開口之整合的至少一不一致部。
2. 如請求項1之基座，其永久性襯墊主要係由至少一單體性防火團塊所組成。
3. 如請求項1之基座，其永久性襯墊係為一已由至少一單體性防火團塊製成之預造元件。
4. 如請求項1之基座，其中相鄰於該磨耗襯墊之該永久性襯墊的表面係至少在分段中相對於水平呈2°至25°斜坡狀。
5. 如請求項1之基座，其具有被建造於該永久性襯墊及該磨耗襯墊中之至少一分離的元件。
6. 如請求項1之基座，其中該磨耗襯墊的實心磚塊之至少75質量百分比係擱置於單一層中。
7. 如請求項1之基座，其中該磨耗襯墊的實心磚塊之至少60質量百分比係為相同。
8. 如請求項1之基座，其中該磨耗襯墊的實心磚塊係至少部份地擱置成為由多重實心磚塊所組成之預組裝分段。
9. 如請求項1之基座，其該磨耗襯墊係由至少70質量百分比之特色在於俯視圖(平面圖)呈三角形、矩形或多角形輪廓的實心磚塊所組成。
10. 如請求項1之基座，其磨耗襯墊係由至少80質量百分比實心磚塊所組成，其最大延伸位於一垂直方向。
11. 如請求項1之基座，其中該磨耗襯墊的實心磚塊係由下列群組的至少一材料所組成：氧化鎂，氧化鋁，氧化鎂-碳，煅燒白雲石，氧化鎂-氧化鉻。
12. 如請求項1或5之基座，其中穹隅係位於：-該等實心磚塊之間-該等實心磚塊與該容器的一壁之間-該等實心磚塊與該永久性襯墊之間-實心磚塊與該基座中之一分離的元件之間係至少部份地被充填有一防火陶瓷團塊。
13. 如請求項1之基座，其中該等實心磚塊係以一階狀方式 被偏移配置於該永久性襯墊的一表面之區域中，其相對於水平呈至少1.5°斜坡狀。