TWI555596B - 包含磨耗指示器之氣體淨化插塞 - Google Patents

包含磨耗指示器之氣體淨化插塞 Download PDF

Info

Publication number
TWI555596B
TWI555596B TW102103915A TW102103915A TWI555596B TW I555596 B TWI555596 B TW I555596B TW 102103915 A TW102103915 A TW 102103915A TW 102103915 A TW102103915 A TW 102103915A TW I555596 B TWI555596 B TW I555596B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
plug
wear indicator
indicator
gas purifying
visual
Prior art date
Application number
TW102103915A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201350230A (zh
Inventor
楊彬
Original Assignee
維蘇威克魯什伯公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 維蘇威克魯什伯公司 filed Critical 維蘇威克魯什伯公司
Publication of TW201350230A publication Critical patent/TW201350230A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI555596B publication Critical patent/TWI555596B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D2/00—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0021—Devices for monitoring linings for wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/44—Refractory linings
    • C21C2005/448—Lining wear indicators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F27D2003/161—Introducing a fluid jet or current into the charge through a porous element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Taps Or Cocks (AREA)

Description

包含磨耗指示器之氣體淨化插塞
本發明關於一種耐火淨化插塞，係大致上用於將氣體鼓風至冶金容器中。其尤其指的是設有磨耗指示器，用以通知操作人員淨化插塞之磨耗位準的此類淨化插塞。
在金屬形成過程中，金屬熔體係從一個冶金容器轉換成另一者，為鑄模或工具。例如，熔桶被從鎔爐填以金屬熔體並轉換成餵槽。然後可將金屬熔體自餵槽鑄造成用於形成扁塊之工具或者用於形成小胚或鑄錠之鑄模。在某些情況中，希望將氣體鼓風至此類冶金容器中所含的熔化金屬中。這有用於加速浴槽之溫度及組成物的均質化、完全運送存在於浴槽主體中之非金屬夾雜物成為熔渣之頂層、在熔化金屬中產生適合條件等等。藉由位在如熔桶或餵槽之冶金容器底部或側面的淨化插塞，將氣體大致鼓風至熔化金屬中。
淨化插塞之形狀為一區塊之耐火材料，其大致沿縱軸延伸。在區塊之一端部，連接至加壓氣體源之氣體入口係流動地連接至位在區塊相對端部之氣體出 口。氣體入口與氣體出口可經由開放細孔網路，藉由一個或以上之通道(例如，狹縫形或具圓形橫截面)或兩者之結合，彼此流動地連接。開放細孔網路有時被言以產生「間接透氣性」，而通道被言以產生「直接透氣性」。大致上之認知為直接透氣性插塞比間接透氣性插塞較有效率，多半是由於細孔網路包括負面影響插塞之透氣性的不可控制之曲折度，而可控制經製造之通道的尺寸及幾何形狀，以便使曲折度減至最小，且與相同對等直徑或尺寸之細孔比較，因此增大透氣性。
如第1圖中所例示，淨化插塞(1)通常內嵌在冶金容器(31)之壁及內襯中，其氣體入口係面對冶金容器之外部面，且氣體出口面對冶金容器之內面，與熔化金屬接觸。名詞「氣體入口」及「氣體出口」之界定係相對於被注入冶金容器中之氣體的流動方向(11)。由於其結構及極端工作環境，淨化插塞磨耗比容器之耐火襯裡更快，每在使用後嚴重侵蝕數mm或甚至cm之大小。這意謂在如熔桶之冶金容器的壽命期間需更換氣體插塞數次。氣體插塞之更換要花時間，屬工作密集且每次需採購新插塞，使得操作人員傾向於逼迫儘量長久使用插塞，延長插塞更換之間距。逼迫使用插塞太久之一項主要危險為若插塞之侵蝕太深，插塞之餘留底部可能無法抵抗熔化金屬之壓力且可能留下裂縫孔，因此熔化金屬可隨意流出。若此發生在熔桶轉換成餵槽期間，此可能在溫度為1400℃大小下將熔化金屬噴灑整個工作間，帶來驚人的結果。為避免於此，技術上已提議磨耗 指示器，通知操作人員淨化插塞經歷之侵蝕程度，操作人員可決定其是否可再次使用。
US5202079提議間接透氣性型插塞(亦即，其中氣體流徑係由插塞之孔隙度界定)包括界定插塞外部幾何形狀之外本體，該外本體係由非多孔之耐火材料製成，且內芯係由較高孔隙度之耐火材料製成，允許氣體自插塞之入口流至出口。垂直於插塞之縱軸之多孔芯的橫向截面沿該縱軸而變化。在冶金容器淨空其熔化金屬時，因插塞仍是熱的，乃經由插塞注入氣體，且自熱插塞流入淨空容器內部之氣體將發熱，界定暴露於容器內部之多孔芯橫截面的形狀，取決於發熱截面之形狀，給予操作人員關於插塞侵蝕位準之指示。然而，此系統受限於間接透氣性型之插塞，且藉由將氣體流徑限制在插塞之內芯，降低插塞之效能。此插塞型式之另一缺點為氣體之冷卻效果。插塞變得較冷。這增加磨耗但亦有金屬凝固以及插塞阻塞之風險。
類似地，US4385752揭露多孔插塞，其包括多孔外本體及比外本體之耐火質較具相異發射率之多孔內芯。因此原理十分類似於先前文件，相異處為外本體亦為多孔，藉此相對於US5202079中所揭露者增加插塞之效能。然而，此解決辦法亦僅受限於多孔插塞。
US5249778藉由使插塞設有自氣體入口延伸至氣體出口之一者或以上的通道，且更包含多孔插件與氣體入口以流體相通，以及沿插塞之縱軸向上延伸達對應之高度，或幾乎達插塞之使用端部，以延伸前兩份 文件中所揭露之原理至直接透氣性插塞。在侵蝕到達多孔插件時，流經多孔插件之氣體將使耐火質中心之冷卻較周邊為快，藉此，在中心產生黑點，表示插塞服務壽命結束。在容器淨空時，前述插塞之每一者需經由插塞注入氣體，且因此不需對氣體源關閉連結。插塞之冷卻導致以上所提及之缺失。
US5330160揭露一種淨化插塞，其包括熔點比容器中所含之金屬為低之材料製成的插件，該插件被插入腔穴中，自插塞頂部(其待接觸熔化金屬)向下延伸至被視為表示插塞服務壽命結束之位準。低熔點插件可延伸直到且在插塞之頂端部或距離低於該頂端部之端部處變紅，腔穴之頂部被由高抗磨耗之耐火材料所製成的頂蓋充填。當頂蓋被磨破且低熔化溫度材料之頂部與待鑄造之熔化金屬接觸時，低熔化溫度材料即熔化且在腔穴中被待鑄造之熔化金屬所更換。當容器淨空時，某些金屬餘留在腔穴中且發熱，形成為操作人員清楚可見之「幻眼(magic eye)」。在插塞之侵蝕到達腔穴之底部時，幻眼(magic eye)消失且藉此通知操作人員應更換插塞。在前插塞之變體中，US5421561揭露一種插塞，其中低熔化溫度插件圍住作為熱絕緣體用之非金屬管中，進而增強「幻眼(magic eye)」之發熱。此類插塞之製造更屬工作密集，因需將腔穴鑚入插塞之本體中且於其內插入插件，而必須降低腔穴壁與插件之間的空間。我們想知道是否真的需要低熔化溫度之目視磨耗指示器，因全部需要的是腔穴。再者，此系統提供二進位訊號，表示只 要可見到幻眼(magic eye)即能使用插塞，但並未通知操作人員關於插塞之侵蝕率。實際上，為安全起見，操作人員要在幻眼(magic eye)出現時更換插塞。
本發明提議一種解決辦法，允許估測插塞之侵蝕率，其非常容易且製造相當便宜。
本發明係由附加之獨立主張所界定。相依之主張則界定較佳實施例。尤其是，本發明關於一種氣體淨化插塞，用於將氣體鼓風至冶金容器中，包括：1.(a)延長本體，係由第一耐火材料製成且在沿中心縱軸所測量之一段距離H內，自第一入口端延伸至第二出口端，包括，2.(b)至少一條氣體流徑，係將位在該延長本體之該第一入口端的氣體入口流動地連接至位在對面之第二出口端的氣體出口；3.(c)最終目視磨耗指示器，其形狀為自第一入口端延伸至沿中心縱軸所測量之第一距離h1的延長芯，該距離小於延長本體之距離H，h1<H，該最終目視磨耗指示器係由第二耐火材料製成，其比起第一耐火材料，至少在溫度含800與1500℃之間具有相異之視覺外觀，其特徵為：其更包括中間目視磨耗指示器，係部份內嵌在最終目視磨耗指示器中且從第一入口端自初始距離h0延伸至最終距離h2，其中h0<h1<h2<H，且其中中間目視磨耗指示器係由第三材料製成，其比起第一及第二耐火材料，至少在溫度含800與1500℃之間允許產生相異 之視覺外觀。
清楚地能夠有利的是，若選取最終目視磨耗指示器之第二耐火材料與中間磨耗指示器之第三材料，以便允許以本體之第一耐火材料於溫度超過，尤其是低於800至1500℃下產生相異之視覺外觀，但因其希望表示插塞侵蝕之位準而不須使容器冷卻，故在大半情況中，在彼溫度範圍中出現材料之間之目視差異即足夠。
中間目視磨耗指示器之第三材料可為金屬，較佳是鋼，更較佳是碳鋼或不銹鋼，其與待鑄造之熔化金屬接觸時至少會部份熔化，使得在容器淨空後，在腔穴中留下待鑄造之某些該金屬，其係藉由移除金屬目視指示器所形成。以另替方式，中間目視磨耗指示器之第三材料可為耐火材料，較佳是選自下列之族群：碳化矽、菱鎂礦、鋁、可鑄性Al2O3-SiO2、Al2O3、尖晶石、Al-C、Mg-Cr，較佳是Al-C，只要其於溫度至少在含800與1500℃之間下，產生分別與插塞本體以及最終目視磨耗指示器之第一和第二耐火材料相異之視覺外觀。為更佳能見度起見，建議使用金屬製成之指示器。金屬之發熱清楚可見且舒緩操作人員之工作。
最終目視磨耗指示器之第二耐火材料可選自下列之族群：碳化矽、菱鎂礦、鋁、可鑄性Al2O3-SiO2、Al2O3、尖晶石、Al-C、Mg-Cr，較佳是Al-C，只要其於溫度至少在含800與1500℃之間下，產生分別與插塞本體以及最終目視磨耗指示器之第一和，若適用的話，第三耐火材料相異之視覺外觀。
中間目視磨耗指示器之長度h2-h0係較佳在含25與150 mm之間，更較佳是在30與100 mm之間，最為較佳是在40與70 mm之間。插塞底部與中間磨耗指示器之頂部之間的高度h2不超過400 mm，更較佳是不超過300 mm、最為較佳是不超過200 mm。內嵌在最終目視磨耗指示器中之中間目視磨耗指示器部分的長度h1-h0係較佳在含10與75 mm之間，更較佳是在15與50 mm之間，最為較佳是在20與30 mm之間。中間目視磨耗指示器長度之20與80%之間較佳是內嵌在最終目視磨耗指示器中，較佳是，其長度之40至60%係內嵌，且更較佳是中間目視磨耗指示器之大約一半係內嵌在最終目視磨耗指示器中。為中間目視磨耗指示器所到達之較低位準h0的大小可為100至150 mm，較佳是105至140 mm，更較佳是在120與130 mm之間。
為進而增強兩者之間的視覺差異，中間及最終目視磨耗指示器可具有與相異形狀之中心縱軸(X1)垂直的橫截面。若中間目視磨耗指示器係由如金屬之導電體製成，可在預定高度，將電路有利地連接至中間指示器之兩個相異點。可將燈泡、LED等連接至該電路。在插塞之侵蝕到達最高電連結時，電路即中斷且對應於該點之電燈及切斷，甚至在容器淨空前指示操作人員已到達某侵蝕位準。此實施例尤其適合，例如與熔桶相反，未定期淨空之容器。例如，即使未淨空餵槽，亦能給予安裝在餵槽上之淨化插塞指示侵蝕之位準。
本發明之淨化插塞可為直接透氣性型之插 塞，其中氣體流徑之形狀係一或數條長孔，彼等自插塞之入口端延伸至出口端，或以另替方式可為間接透氣性型，其中氣體流徑係由製成插塞之本體之第一耐火材料的開放孔隙度所界定。
本發明亦關於一種冶金容器，其包括如上述之氣體淨化插塞，其氣體出口係與該容器之內部以流體相通。容器可例如為熔桶或餵槽。
1‧‧‧淨化插塞
2‧‧‧延長本體
2a‧‧‧(第一)入口端
2b‧‧‧(第二)出口端
X1‧‧‧縱軸
3‧‧‧氣體流徑
3a‧‧‧氣體入口
3b‧‧‧氣體出口
4、5‧‧‧磨耗指示器
h1‧‧‧第一距離
h2‧‧‧最終距離
h0‧‧‧初始距離
H‧‧‧距離
31‧‧‧冶金容器
L1、L2、L3‧‧‧燈泡(指示器)
100、101、102‧‧‧電路
第1圖表示安裝在冶金容器底層上之淨化插塞。
第2圖表示依據本發明之淨化插塞的立體圖，其表示中間即最終目視磨耗指示器。
第3圖表示插塞在其相異位準下之各種橫向剖面，其取決於插塞之侵蝕位準，例示插塞之視覺外觀。
第4圖表示具有插塞之磨耗位準之燈泡指示器之本發明的較佳實施例。
附圖中例示本發明之各種實施例。如在第2圖中所能見到者，依據本發明之淨化插塞(1)包括本體，係沿縱軸(X1)延伸在該本體之第一之氣體入口(3a)與該本體之相對端之氣體出口(3b)之間，沿該縱軸，氣體入口(3a)係經由至少一條氣體流徑與氣體出口(3b)以流體相通。本體係由第一耐火材料製成。第2圖中例示狹縫形之氣體流徑(3)，其界定直接透氣性型插塞。在此類實施例中，插塞本體(1)之第一耐火材料大致為非多孔，或 至少不具開放孔隙度，其能形成自插塞之氣體入口(3a)延伸至氣體出口(3b)之連續氣體流徑。本發明亦適用於間接型插塞，其中氣體流徑之界定係藉由構成插塞本體之第一耐火材料的開放孔隙度。諸圖式中例示截頭錐形本體，但清楚的是，只要能界定第一縱軸(X1)，本發明與插塞本體(1)之外部幾何形狀無關。
依據本發明之插塞包括至少兩個目視磨耗指示器(4、5)，係配置成能通知操作人員關於至少四種相異之插塞的侵蝕位準。尤其是，其包括最終目視磨耗指示器(5)，形狀為自第一入口端(2a)延伸至沿中心縱軸(X1)所測量之第一距離h1的延長芯，該距離小於延長本體之距離H，h1<H。最終目視磨耗指示器係由第二耐火材料製成，其比起第一耐火材料，至少在溫度含800與1500℃之間具有相異之視覺外觀。如US4385752中之揭露，本發明之最終目視磨耗指示器(5)可由多孔之第二耐火材料製成，且甚至包括與本體之非多孔之第一耐火材料相同的材料，但如US5249778中之揭露，具較高之孔隙度。多孔目視指示器需要由此注入氣體以產生表示侵蝕位準之視覺對比。因不希望有氣體之冷卻效果且在容器淨空時未必有氣體源，故較佳是，最終目視指示器與本體之第一耐火材料之間的視覺外觀足夠差異，不需經由插塞鼓風氣體。例如，第一及第二耐火材料可具有相異顏色，以裸眼即可見且最終目視磨耗指示器(5)不需為多孔。較佳是不必冷卻容器及可見到目視磨耗指示器(5)，使得第一與第二耐火材料之間的視覺外觀至少至少在溫度含 800與1500℃之間應相異。清楚的是若兩種材料在較低溫度下顯示相異之外觀，其即使較佳，但在大半情況中，在高溫下見得到對比即足夠。
最終目視磨耗指示器(5)向上延伸達插塞之高度h1，其沿縱軸(X1)測量自插塞底部(2a)，高於插塞侵蝕之可接受位準h0。其可由下列材料中之任一者製成：碳化矽、菱鎂礦、鋁、可鑄性Al2O3-SiO2、Al2O3、尖晶石、Al-C、Mg-Cr。最終目視磨耗指示器(5)較佳是由Al-C製成。
本發明之淨化插塞包括附加之中間目視磨耗指示器(4)及最終目視侵蝕指示器(5)，該中間目視磨耗指示器(4)係由異於插塞本體(1)之第一及第二耐火材料的第三材料製成。中間目視磨耗指示器(4)之第三材料必須使得在受侵蝕暴露時，自上方所見之插塞(亦即，自容器之內部)於中間目視磨耗指示器(4)以及在暴露時於最終目視磨耗指示器(5)，在圍繞本體(1)產生相異之視覺外觀。如第2及3(e)圖中所例示，中間目視磨耗指示器(4)之形狀為延長棒，其部份內嵌在最終目視指示器(4)中，一部分從最終目視指示器(4)突出。中間目視磨耗指示器(4)自界定等於或稍高於插塞所容許之最大侵蝕位準的高度h0，延伸至距插塞底部(2a)之高度h2，其中h0<h1<h2<H，其中H為插塞之總高度。
此配置具有兩個目視磨耗指示器之完整優勢，因其允許確認四種侵蝕位準。如第2(a)-(d)圖中所例示，當侵蝕到達h2以上(=中間目視磨耗指示器之最高點) 之插塞的高度h時，如操作人員自淨空容器上方觀察所能見到之插塞的頂部表面，如第2(a)圖中所示(切線A-A)，看似為插塞本體(2)之第一耐火材料的均質表面。在侵蝕到達含h2與h1(=最終目視磨耗指示器所到達之最高點)之間的高度時，如第2(b)圖中所示(切線B-B)，操作人員可見到插塞本體(2)之第一耐火材料中所圍住之中間目視磨耗指示器(4)的橫截面。當侵蝕再進行於h1與h0(=中間目視磨耗指示器之底部端)之間時，操作人員可見到三個相異部位：圍住最終目視磨耗指示器(5)之橫截面的圍繞本體(2)，如第2(c)圖中所示(切線C-C)，最終目視磨耗指示器(5)本身圍住中間目視磨耗指示器(4)。最後，當侵蝕進行於h0以下時，如第2(d)圖中所示(切線D-D)，插塞頂部表面之視覺外觀不過是由內嵌在圍繞插塞之第一耐火材料(2)中之最終目視磨耗指示器(5)之第二耐火材料組成。此時，無法再使用插塞，免得其在下次操作期間會完全磨耗，在插塞留下裂縫孔。
中間目視磨耗指示器(4)可由第三耐火材料製成，其選自代表最終目視磨耗指示器(5)之第二耐火材料的相同材料清單，只要其至少在溫度含800與1500℃之間的範圍內產生另一方面異於插塞本體(2)之第一耐火材料的視覺外觀，使得藉由目視觀察，且另一方面自該第二耐火材料，可隨即認出插塞侵蝕到含h2與h1之間的高度，使得可確認插塞在h1與h0之間的侵蝕。第三耐火材料可與插塞本體之第一耐火材料相同，但具有較高之孔隙度，在中間目視磨耗指示器之頂部表面藉由 侵蝕被暴露於周遭時，允許氣體流經於此，且藉此比圍繞本體以較快速率加以冷卻，產生比後者較暗之顏色。以另替之方式，第三耐火材料本身可在視覺上異於第一及第二耐火材料。其可，例如，充分給予如碳黑或二氧化鈦之顏料，賦予異於第一及第二耐火材料之顏色。
在另一實施例中，中間目視磨耗指示器可由第三材料製成，其為非耐火且其熔化溫度實際上低於容器中所含之熔化金屬。當插塞之侵蝕到達高度h2，藉此使中間目視磨耗指示器(4)頂部暴露，在溫度高於第三材料之熔化溫度而與熔化金屬接觸時，中間目視磨耗指示器將熔化且由經熔化之中間目視磨耗指示器所留下之腔穴即由容器中所含之熔化金屬所填滿。在淨空容器後，某些金屬即餘留在US5330160中所報告形成之「幻眼(magic eye)」的腔穴中。應該強調的是有關將插塞向下侵蝕到高度h1，最終目視磨耗指示器(5)絕不可由低熔化溫度之其它材料製成；接觸到最終目視磨耗指示器(5)之頂部的熔化金屬會將指示器熔化並填滿由向下延伸至插塞之底部(2a)之指示器所留下的腔穴，且以戲劇性之結果流出容器外。
中間目視磨耗指示器的第三之低熔化溫度材料可選自下列之族群：皂石、碳酸鈣、滑石或金屬。在本發明之較佳實施例中，中間目視磨耗指示器係由金屬製成，較佳是如碳鋼或不銹鋼之鋼。本文中使用「低熔化溫度材料」之表示以指稱熔化溫度低於容器中所含之熔化金屬的材料。
另一替代方式，中間目視磨耗指示器之材料未必呈現低於容器中所含之熔化金屬的熔化溫度。在此類情況中，藉由氧吹管焰割，於插塞之清洗期間熔化的即為此類材料。藉由氧吹管焰割清洗插塞未必經常需要，但其有助於更加確定相異之磨耗指示器及/或使某些指示器熔化。
中間及最終目視磨耗指示器(4、5)之形狀為具有任一橫截面幾何形狀之延長稜柱：其橫截面可為圓形，以產生圓柱，或可為多邊形。若中間及最終目視磨耗指示器之橫截面的幾何形狀彼此相異，比方說，一者為方形且另一者為圓形，兩者之間的視覺對比可甚為更顯著，且藉此可避免向下侵蝕至高度在含h2與h1之間(亦即，中間目視磨耗指示器(4)單獨暴露處)以及向下侵蝕至低於h0(亦即，最終目視磨耗指示器(5)單獨暴露處)之間的任何混淆。
中間目視磨耗指示器(4)之長度向來在含25與150 mm之間，較佳是在30與100 mm之間，更較佳是在40與70 mm之間。其長度之20與80%之間較佳是內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中，更較佳是其長度之40與60%之間，且更較佳是中間目視磨耗指示器(4)之大約一半係內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中。可安全地使用插塞，直到插塞之至少100 mm保持未被侵蝕。由此之故，中間目視磨耗指示器(4)所到達之最低點h0應稍大於100 mm，且較佳是在含105與150 mm之間，較佳是在110與130 mm之間。
若中間目視磨耗指示器(4)係由如金屬之導電材料製成，可有利於界定連接至該中間目視磨耗指示器(4)之至少兩個相異點的電路(100、101、102)，且更包括表示電路是否仍有作用或被插塞之侵蝕而中斷的燈泡指示器(L1、L2、L3)。第4圖表示此類實施例之實例，其中三個並聯電路在高度h0皆連接至中間目視磨耗指示器(4)之最低點，且連接至指示器之相異位準之三個點，於中間與最終目視磨耗指示器(4，5)接觸處之指示器在頂部h2之第一電路(102)、在高度h1之第二電路(101)及指示器(4)在底部h0但與第一連結分開之第三電路(100)。三個燈泡(L1、L2、L3)係連接至各並聯電路且只要電路有作用即點亮。當侵蝕到達在中間目視磨耗指示器(4)頂部之高度h2時，使電路(102)中斷且燈泡(L2)熄滅，表示侵蝕已到達高度h2。在侵蝕到達高度h1時，使第二電路(101)中斷且燈泡(L1)熄滅，表示侵蝕已到達位準h1。最後，當侵蝕在高度h0到達中間目視磨耗指示器(4)之底部時，因使電路(100)中斷，第三燈泡(L3)熄滅。當然，可將各並聯電路連接至電器開關，而非燈泡，只要電流能在各電路(100、101、102)中流動，開關即保持開路。各開關係連接至含燈泡之第二電路。在連接至中間目視磨耗指示器之電路連結受侵蝕而中斷時，對應開關閉合第二電路，點亮對應燈泡。此類外接燈泡指示器能非常有用於監控連結至冶金容器之插塞的侵蝕位準，該冶金容器在像短間格之，例如，餵槽中非為淨空。在餵槽已被淨空前，可藉此警告操作人員插塞之危險位 準。
上述之淨化插塞僅包括中間及最終目視磨耗指示器(4、5)，前者係部份內嵌在後者中。清楚的是附加之第三或甚至第四磨耗指示器很可能部份內嵌在彼此當中，藉此產生插塞侵蝕率之更精細的讀值。然而，相信依據本發明之雙指示器插塞將滿足正在使用此類插塞之大半應用的需要。
依據本發明之淨化插塞可非常容易且省錢地加以製造。首先製造雙指示器單元。可將形狀為延長棒或稜柱之中間目視磨耗指示器(4)安置直立在工具之底部，深入腔穴中相當於自最終目視磨耗指示器(5)伸出之中間目視磨耗指示器(4)部分的深度。接著在條棒各處鑄造第二耐火材料之插條且至少部份加以硬化。以另一替代方式，將第二耐火材料之插條鑄造成稜柱形(較佳是圓柱形)工具且還是黏滯的，以第三材料鑄造之延長棒或稜柱係部份浸沉在該插條中，接著，至少將其部份加以硬化。若使用電路時，於雙指示器單元之製造期間，可將配線內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中。
接著將部份硬化雙指示器單元設置在工具之底部，用以產生插塞之本體(2)。若插塞為直接透氣性型工具，在待配置狹縫處應設置材料於燒製溫度下退化之箔片。接著在雙指示器單元各處鑄造第一耐火材料之插條以形成插塞之本體(2)且可將工具加熱以燒製第一及第二耐火材料兩者。如任一精於技術者所熟知的，燒製後，可將插塞脫模且實施最終製程步驟。以另替方式， 可將插塞直接鑄造在金屬罩殼中。精於技術者可輕易修改熱處理及製程步驟。
依據本發明之淨化插塞，藉用簡單之雙指示器單元，帶來有關插塞之至少四種侵蝕位準(如第3圖中之例示)的資訊，包括部份內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中之中間目視磨耗指示器(4)。插塞之簡易設計非常簡單且生產省錢，十分像未具指示器之標準插塞，如US5330160或US5421561中者，不需勞力密集之車工步驟以鑚挖腔穴，於其內插入條棒。其允許實施如先前文件中所述之「幻眼(magic eye)」，具附加之功能性且以較簡單之方式加以生產。本發明可同樣以直接及間接透氣性型之淨化插塞加以實施。
1‧‧‧氣體淨化插塞
2‧‧‧延長本體
3‧‧‧氣體流徑
3a‧‧‧氣體入口
3b‧‧‧氣體出口
4‧‧‧中間目視磨耗指示器
5‧‧‧最終目視磨耗指示器
11‧‧‧氣體的流動方向
X1‧‧‧中心縱軸

Claims (20)

  1. 一種氣體淨化插塞(1)，用於將氣體鼓風至冶金容器中，該氣體淨化插塞包括：(a)延長本體(2)，由第一耐火材料製成且在沿中心縱軸(X1)所測量之一段距離H內，自第一入口端(2a)延伸至第二出口端(2b)，包括，(b)至少一條氣體流徑(3)，將位在該延長本體之該第一入口端的氣體入口(3a)流動地連接至位在對面之該第二出口端的氣體出口(3b)；(c)最終目視磨耗指示器(5)，其形狀為自第一入口端(2a)延伸至沿中心縱軸(X1)所測量之第一距離h1的延長芯，該距離小於延長本體之距離H，h1<H，該最終目視磨耗指示器係由第二耐火材料製成，其與第一耐火材料相比，至少在溫度含800與1500℃之間具有相異之視覺外觀，其特徵為：其更包括一中間目視磨耗指示器(4)，係部份內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中且從第一入口端(2a)自初始距離h0延伸至最終距離h2，其中h0<h1<h2<H，且中間目視磨耗指示器(4)係由第三材料製成，其與第一及第二耐火材料相比，至少在溫度含800與1500℃之間允許產生相異之視覺外觀。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之第三材料為金屬，其與待鑄造之熔化金屬接觸時至少會部份熔化，留給腔穴包含待鑄造之某些該金屬。
  3. 如申請專利範圍第2項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之第三材料是鋼。
  4. 如申請專利範圍第2項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之第三材料是碳鋼或不銹鋼。
  5. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之第三材料為耐火材料。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之第三材料係選自下列之族群：碳化矽、菱鎂礦、鋁、可鑄性Al2O3-SiO2、Al2O3、尖晶石、Al-C、Mg-Cr。
  7. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，最終目視磨耗指示器(5)之第二耐火材料係選自下列之族群：碳化矽、菱鎂礦、鋁、可鑄性Al2O3-SiO2、Al2O3、尖晶石、Al-C、Mg-Cr，且在其係由耐火材料製成，則異於中間目視磨耗指示器。
  8. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之長度h2-h0係包含在25與150mm之間，且插塞底部與中間磨耗指示器頂部之間的高度h2不超過400mm。
  9. 如申請專利範圍第8項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之長度h2-h0係包含在30與100mm之間。
  10. 如申請專利範圍第8項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)之長度h2-h0係包含在40與70mm之間。
  11. 如申請專利範圍第8項之氣體淨化插塞，其中，插塞底部與中間磨耗指示器頂部之間的高度h2不超過300mm。
  12. 如申請專利範圍第8項之氣體淨化插塞，其中，插塞底部與中間磨耗指示器頂部之間的高度h2不超過200mm。
  13. 如申請專利範圍第8至12項中任一項之氣體淨化插塞，其中，內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中之中間目視磨耗指示器(4)部分的長度h1-h0係包含在10與75mm之間。
  14. 如申請專利範圍第13項之氣體淨化插塞，其中，內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中之中間目視磨耗指示器(4)部分的長度h1-h0係包含在15與50mm之間。
  15. 如申請專利範圍第13項之氣體淨化插塞，其中，內嵌在最終目視磨耗指示器(5)中之中間目視磨耗指示器(4)部分的長度h1-h0係包含在20與30mm之間。
  16. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，中間及最終目視磨耗指示器(4、5)具有與相異形狀之中心縱軸(X1)垂直的橫截面。
  17. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，該至少一條氣體流徑(3)之形狀係一或數條長孔，彼等自插塞之入口端(2a)延伸至出口端(2b)，或可選擇的由製成插塞之本體(2)之第一耐火材料的開放孔隙度所界定。
  18. 如申請專利範圍第1項之氣體淨化插塞，其中，中間目視磨耗指示器(4)係由如金屬之導電材料製成且其中 電路(100、101、102)係以在含h0與h2之間的位準，界定在中間目視磨耗指示器(4)之兩個相異點之間，該電路更包括連接至此之燈泡指示器(L1、L2、L3)。
  19. 一種冶金容器(31)，包括如前述申請專利範圍第1至18項中任一項之氣體淨化插塞，其氣體出口(3b)係與該容器之內部以流體相通。
  20. 如申請專利範圍第19項之冶金容器，其係熔桶或餵槽。
TW102103915A 2012-02-07 2013-02-01 包含磨耗指示器之氣體淨化插塞 TWI555596B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12154318 2012-02-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201350230A TW201350230A (zh) 2013-12-16
TWI555596B true TWI555596B (zh) 2016-11-01

Family

ID=47715995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102103915A TWI555596B (zh) 2012-02-07 2013-02-01 包含磨耗指示器之氣體淨化插塞

Country Status (20)

Country Link
US (1) US9766014B2 (zh)
EP (1) EP2812137B1 (zh)
JP (1) JP6104941B2 (zh)
KR (1) KR20140123074A (zh)
CN (1) CN104245185B (zh)
AU (1) AU2013218143B2 (zh)
BR (1) BR112014018926B1 (zh)
CA (1) CA2862564A1 (zh)
ES (1) ES2585117T3 (zh)
HU (1) HUE027840T2 (zh)
MX (1) MX344469B (zh)
MY (1) MY168312A (zh)
NZ (1) NZ627537A (zh)
PL (1) PL2812137T3 (zh)
PT (1) PT2812137T (zh)
RU (1) RU2626696C2 (zh)
TW (1) TWI555596B (zh)
UA (1) UA113070C2 (zh)
WO (1) WO2013117498A1 (zh)
ZA (1) ZA201405586B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6540879B2 (ja) * 2016-02-25 2019-07-10 日本製鉄株式会社 ガス吹き込みノズル
KR101819913B1 (ko) 2016-09-19 2018-01-18 한국내화 주식회사 다단형 포러스 플러그
CA2982968C (en) * 2017-10-19 2020-09-22 Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg Refractory ceramic gas purging element
KR102005959B1 (ko) 2018-05-24 2019-08-01 엑셀로 주식회사 버블링 플러그 조립체
KR102074470B1 (ko) 2018-06-28 2020-02-06 엑셀로 주식회사 피가열부재의 상태를 계측하기 위한 계측장치 및 이의 제어방법
CN109704733B (zh) * 2019-01-31 2021-06-15 武汉科技大学 一种渐变三维贯通孔透气塞及其制备方法
LU500076B1 (en) * 2021-04-23 2022-10-24 Exus Refractories Spa Gas purging plug for a metallurgical container

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4385752A (en) * 1981-05-27 1983-05-31 Aikoh America Corp. Porous plug for molten metal vessel
US4481809A (en) * 1983-08-29 1984-11-13 Labate M D Method and apparatus for monitoring erosion in gas stirring devices in molten metal ladles
US5249778A (en) * 1992-04-14 1993-10-05 Dolomitwerke Gmbh Gas stir plug device with visual wear indicator
US5330160A (en) * 1993-05-11 1994-07-19 Martin & Pagenstecher, Inc. Gas stir plug wear indicator including low melting point component and method of use
DE4419811C1 (de) * 1994-06-07 1995-04-27 Plibrico Gmbh Gasspülstein mit Verschleißanzeige
US5421561A (en) * 1993-11-15 1995-06-06 Martin & Pagenstecher, Inc. Gas stir devices with refractory material erosion depth indicator and method of making the same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS614436Y2 (zh) * 1980-09-29 1986-02-10
JPS57188100U (zh) * 1981-05-27 1982-11-29
NL189008C (nl) * 1981-11-18 1992-12-01 Hoogovens Groep Bv Gasdoorlatend wandelement voor een met vuurvast materiaal bekleed metallurgisch vat, in het bijzonder voor een l.d.-staalconverter.
JPS6052508A (ja) * 1983-09-02 1985-03-25 Toshiba Ceramics Co Ltd 複合タイプポ−ラスれんが
JPS63186817A (ja) * 1987-01-30 1988-08-02 Asahi Glass Co Ltd ポーラスプラグ
DE3802657C1 (zh) 1988-01-29 1989-09-21 Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden, De
JPH0644511Y2 (ja) * 1988-09-22 1994-11-16 黒崎窯業株式会社 ポーラスプラグ
JPH0368959U (zh) * 1989-10-30 1991-07-08
DE4039232C2 (de) * 1990-12-08 1995-01-19 Didier Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines Gasspülsteins und Gasspülstein
JPH10219338A (ja) * 1997-01-31 1998-08-18 Tokyo Yogyo Co Ltd ガス吹き込みプラグ
JP3623440B2 (ja) * 2000-10-24 2005-02-23 品川白煉瓦株式会社 ガス吹き込み用プラグおよびその使用方法
CN1289241C (zh) * 2003-01-07 2006-12-13 武汉科技大学 一种Al2O3－MgO－ZrO2质钢包透气塞的制备方法
RU2309183C2 (ru) * 2005-12-30 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНМЕТТЕХ" Способ продувки жидкого металла в ковше и устройство для продувки металла газом
JP2008231554A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Tokyo Yogyo Co Ltd ガス吹込みプラグの製造方法及びガス吹込みプラグ
EP2399106B1 (en) * 2009-02-18 2019-01-23 Heraeus Electro-Nite International N.V. Temperature measuring device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4385752A (en) * 1981-05-27 1983-05-31 Aikoh America Corp. Porous plug for molten metal vessel
US4481809A (en) * 1983-08-29 1984-11-13 Labate M D Method and apparatus for monitoring erosion in gas stirring devices in molten metal ladles
US5249778A (en) * 1992-04-14 1993-10-05 Dolomitwerke Gmbh Gas stir plug device with visual wear indicator
US5330160A (en) * 1993-05-11 1994-07-19 Martin & Pagenstecher, Inc. Gas stir plug wear indicator including low melting point component and method of use
US5421561A (en) * 1993-11-15 1995-06-06 Martin & Pagenstecher, Inc. Gas stir devices with refractory material erosion depth indicator and method of making the same
DE4419811C1 (de) * 1994-06-07 1995-04-27 Plibrico Gmbh Gasspülstein mit Verschleißanzeige

Also Published As

Publication number Publication date
TW201350230A (zh) 2013-12-16
MX2014009476A (es) 2015-03-06
RU2014136084A (ru) 2016-03-27
ES2585117T3 (es) 2016-10-03
US20150300741A1 (en) 2015-10-22
NZ627537A (en) 2016-05-27
MY168312A (en) 2018-10-30
CN104245185B (zh) 2016-05-18
AU2013218143B2 (en) 2016-12-22
MX344469B (es) 2016-12-15
PL2812137T3 (pl) 2017-02-28
BR112014018926A8 (pt) 2017-07-11
PT2812137T (pt) 2016-07-18
HUE027840T2 (en) 2016-11-28
CA2862564A1 (en) 2013-08-15
WO2013117498A1 (en) 2013-08-15
BR112014018926B1 (pt) 2019-06-25
ZA201405586B (en) 2015-12-23
UA113070C2 (uk) 2016-12-12
WO2013117498A9 (en) 2013-10-24
AU2013218143A1 (en) 2014-08-07
EP2812137B1 (en) 2016-04-27
US9766014B2 (en) 2017-09-19
RU2626696C2 (ru) 2017-07-31
JP2015508022A (ja) 2015-03-16
KR20140123074A (ko) 2014-10-21
EP2812137A1 (en) 2014-12-17
JP6104941B2 (ja) 2017-03-29
BR112014018926A2 (zh) 2017-06-20
CN104245185A (zh) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI555596B (zh) 包含磨耗指示器之氣體淨化插塞
EP2399106B1 (en) Temperature measuring device
BRPI0613441A2 (pt) distribuidor para lingotamento contìnuo de aço fundido, elemento refratário, e, processo para o lingotamento contìnuo de aço
US5330160A (en) Gas stir plug wear indicator including low melting point component and method of use
KR20140022418A (ko) 용융 금속을 전달하기 위한 내화 요소, 조립체 및 턴디쉬
US4657226A (en) Apparatus for introducing gas to molten metal within a vessel
US3800853A (en) Submerged nozzle for continuous casting
PL112394B1 (en) Bottom pouring nozzle for foundry ladles and other metallurgical vessels
GB2099119A (en) A porous plug for use in a vessel for molten metal
US3810564A (en) Air pressure discharge furnace having protective atmosphere inlet and outlet
US10926320B2 (en) Transition plate
US3934640A (en) Submerged nozzle for continuous casting
GB2150868A (en) Porous plug assemblies for molten metal vessels e.g. ladles
US5421561A (en) Gas stir devices with refractory material erosion depth indicator and method of making the same
IT8109559A1 (it) Tappo poroso per contenitore di metallo fuso
JPS61502618A (ja) 溶融金属および溶融鉱物にガスを注入する装置
JP5510476B2 (ja) 注入管
US20170240983A1 (en) Access port arrangement and method of forming thereof
ES2230765T3 (es) Recipiente metalurgico.
KR200215009Y1 (ko) 래들의 가스 취입용 버블링 플러그
JP2020164953A (ja) ガス吹き込みプラグ
EP1716945A1 (en) Immersed pour tube, installation comprising it, process of manufacture and use thereof.
JP2008194745A (ja) ロングノズル
KR20090078125A (ko) 침지노즐의 크랙발생 감지장치
JPS63235052A (ja) 浸漬ノズル

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees