专利名称：浮力引流和直换水口的长寿中间罐的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金连续铸钢耐火材料装置。
背景技术：
目前广泛采用的多种炉衬和钢水罐衬耐火材料性能十分明确和稳定，它们大部分品种可移植到中间罐做内衬材料使用，部分品种完全可满足中间罐冶金的特殊要求，并具有高耐用性和洁净钢水的功能。因为中间罐的钢水温度一般比钢水罐低50-80℃比炉内温度低＞100℃，所以移植后的使用寿命要长许多，与绝热板、干式料、涂抹料这三种主要采用的内衬材料寿命十几到几十小时相比能有大大幅度的提高，可数百小时。
中间罐衬使用寿命提高后的问题是如何提高水口使用寿命的问题。目前尚未发现有比ZrO2更理想的水口材料，采取更换的方式是唯一的方法。定径水口可以认为是一段穿越中间罐衬的钢水导流管，垂直推入一段就可以顶替掉一段(或损坏的)。满足这种垂直更换定径水口的条件是管外圆滑动面必须有密封装置，这个密封是首要问题，垂直更换水口的推动装置和换水口机构是第二个问题，因为垂直更换水口必须要有密封结构，所以利用砂漏引流的水口碗结构不能存在，砂漏引流方法不能再使用，要有一种新的方法代替是第三个问题，中间罐和高耐用内衬的形状与结构及保温的特殊性是第四个问题，只有同时解决了上述的四个问题寿命可达数百小时的长寿中间罐才能实现。
中国金属学会连铸分会2002青岛连铸耐火材料技术研讨会论文汇编中吴兆学等编著的《中间罐综合耐材长寿技术的研究与实践》涉及一种快换水口和中间罐内衬材料，与本发明是比较接近的对比材料。
发明内容
本发明的目的是提供以直换水口及其密封为核心组合有浮力引流方法、悬挂推动装置、悬挂换下水口机构和炉衬或钢水罐衬材移植中间罐的使用方法与整体内衬捣固成型方法等发明于一体用在同一个中间罐使其寿命达到数百小时或更长，实现据有高耐用性并能洁净钢水长寿经济型中间罐。
本发明的目的是通过上述发明组合集成的一种中间罐实现的。
一种浮力引流和直换水口的长寿中间罐，它包括下列部分和步骤(1)直换水口及其密封水口在密封环和锥套组成的滑动通道中可垂直滑移顶替更换，其外圆中间位置有一密封室与多个增压管连通，内有粉体密封剂由管内的柱塞增压使密封室内的密封剂形成静压力密封；
(2)浮力引流方法浮漂与连接水口的吸管圆锥面密封配合，开启的静摩擦力小于浮漂的最大浮力，两者力比连系组成漂浮引流自动阀，当中间罐开始接受钢水而浮漂产生的浮力还不够大的时候，吸管与浮漂的圆锥配合面是密封的，钢水不能进入吸管到达水口，当浮力足够大时浮起，钢水的液面也已越过吸管口的高度许多有足够的静压力快速把吸管和水口充满完成开浇的目的；(3)悬挂推动装置推动装置的活塞杆与支臂连为一体可悬挂在球轴上，缸体上连有搬把插头并与下水口勺连为一体，垂直更换定径水口的步骤，首先是利用盲孔下水口关闭铸流，水口孔中的钢水冷凝后摘掉下水口和水口勺，挂上推动装置把准备推动更换的水口放在下水口与上水口对正，启动推动缸推到下水口的平面与锥套的平面压紧时为止，然后挂下水口勺和下水口把推动缸上的下水口更换掉，摘下推动缸回复正常浇钢；(4)悬挂换下水口机构水口勺分A勺和B勺分上下挂在球轴上，勺内下水口由勺把砣的重力压紧在锥套平面以球轴为心转动互换，下水口乳球形外套和水口勺把下方有一个孔洞可插入测温头测水口孔道D内的钢水流温度，其导线藏在勺把下面或空芯把中；(5)炉衬或钢水罐衬材移植中间罐的使用方法采用弧形内衬面和加压圈提高内衬强度和降低散热面积，修补的方法与补炉相似可采用自流补炉的方法或喷补的方法，材料可选择镁质、镁钙质、镁铝尖晶石质或镁碳、镁铝碳、镁钙碳等，无论选择哪一种材料做为罐衬材料其冲击区都是薄弱环节，因此采取中间罐底部冲击区处下沉的中间罐型形成足够的液垫减弱铸流对冲击区的冲刷力，炉衬或钢水罐衬材料比绝热板、干式料、涂抹料的导热性和热容都大得多，所以采用多层结构加反射层的构造，按内衬层、充填层、永久保温安全层、反射层、硬质硅酸铝纤维毡层、罐壳的顺序排列；(6)整体内衬捣固成型方法永久层的内表面均布数块稍铁，捣打底衬后放入有加热装置的内胎，捣打加热内衬壁定形后分别拨出稍铁，每拨出一块稍铁就用填料把其空间填充满后取出内胎。
转炉炉衬Mgo-C质耐火材料配合补炉最高使用时间＞2年，小型炉衬一次性使用寿命也＞500-800小时，中间罐移植使用应有更长的寿命。直换水口配合下水口的更换从道理上讲使用时间就是无限的，两者的结合使用寿命数百小时是可以达到的。
上述方案虽然可使中间罐的连用时间数百小时，但其结构的复杂性和材料的昂贵程度是大部分厂家不能采用的。若简化掉密封和水口垂直更换功能，保留其锥套可外装的特点，只换水口和锥套而不拆罐衬，那么罐衬可实现多次性重复使用，具有定径水口和快换水口的双重优点，与一次性罐衬相比有显著经济性和实用性，与直换水口中间罐相比又十分简单和可操作性。
图1和图2是同一幅图的上(图1)下(图2)两部分。
图3是简化掉密封和水口垂直更换功能的简化图。
图4定径水口浮漂引流的剖面图。
图5快换水口浮漂引流的剖面图。
图6有塞棒水口浮漂引流的剖面图。
图7下沉冲击区和透气砖及水流模型示意图。
图8一种直换透气砖及其密封结构剖面图。
图9预冷浸入水口剖面图。
附图中标记说明1、浮漂 2、吸管 3、水口 4、锥套 5、球轴 6、柱塞 7、气体弹簧8、横梁 9、顶丝 10、卡板 11、下水口 12、测温头 13、重砣14、支架 15、液压缸 16、插头 17、水口勺 H密封环 F、粉体密封剂M内衬 D水口孔 Q透气砖 S稍铁 N内胎 T罐壳AB冷确剂进出口具体实施方式
图1和图2是浮力引流方法和直换水口及其密封与悬挂推动装置及悬挂换下水口机构一个比较完整的实施例，下面对照附图做较详细的说明。ZrO2质或硼化物密封环H与锥套[4]罗纹连接，水口[3]在它们两件组成的孔道中可滑动纵向穿过更换(顶替方式更换)。ZrO2或氮化锆及硼化锆成份的粉体密封剂F依靠柱塞[6]的压力充填缝隙润滑和密封水口与孔道的间隙，柱塞的力来自穿梁[8]上旋紧的顶丝[9]推顶气体弹簧[7]再把弹力传递给柱塞。内衬M和包壳T之间是保温层和永久安全层，球轴[5]和壳体固定连接，密封环与内衬的缝隙使用中性材料如Al2O3充填。
上述密封方法实际是一种粉体静压力密封这种密封在冶金领域的许多地方可以得到应用如用于透气砖的更换密封，图8就是一种直换透气砖及其密封的实施方式透气砖在密封环和锥套组成的滑动通道中可垂直滑移顶替更换，其外圆中间位置有至少两个密封室与多个增加管连通，内有粉体密封剂由管内的柱塞增压使密封室内的密封剂形成静压力密封。
水口的孔道D一般是圆形单孔，为了提高使用寿命可制成双孔异形孔有益于阻止钢水旋流的形成减弱对水口内壁的冲刷并可利用单双孔开浇进行全流和半流控流。根据测温头测得的温度可判断孔道的温。
下水口勺的悬挂结构与浸入式水口的悬挂装置十分相象，所以下水口加长至结晶器液面以下即成为浸入式下水口，下口若向扁平形状改进即为薄板坯连铸用浸入式水口(SEN)，浸入式水口和SEN再进一步的变更为水冷或气冷管壁就据有了钢水的预冷功能，使连铸工艺向零过热度浇钢迈进了一步。图9是一种预冷SEN的实施方式半球形部位的中心是定径水口[3]其下部为双层结构并有冷确剂进出口AB，下口浸入部分是特种陶瓷材料。
浮力流阀的工作原理是吸管[2]与浮漂[1]的圆锥配合角度是决定静摩擦力大小的主要因素，锥度越小摩擦力就越大，减小配合锥度就需要加大浮漂的浮力，就需要加大浮漂的尺寸或加高开浇时的液面深度。根据这个原理可设计制做各种中间罐水口的浮力引流阀。图4、图5、图6是定径水口和快换水口与有塞棒水口采用浮飘引流阀引流的实施例。与图1和图3中的结构基本相同，使用方法也相同。只是图6中的吸管和浮飘是在安装完塞棒后才能安装引流浮飘所以要做成三瓣便于运输和安装。
中间包衬因为是长寿命的，在使用中要常有倒钢水和倒渣的工作过程，为了在这一过程中包衬不脱落损坏采用弧形和加压圈提高其自身强度和降低散热面积，其修补的方法与补炉相似可采用自流补炉的方法或喷补的方法。
图2是悬挂推动直换水口装置的实施方式，它的悬挂点和支臂的两固定点与罐壳的连接组合是一个三点的固定结构十分稳定，该装置的摘挂都是以一个悬挂点来定位的，所以可以满足上下水口的精确对中的技术要求。
图3、是图1、图2简化方案的具体实施例，下面对照附图做较详细的说明。水口[3]是内装水口，由两块或多块组成安装在锥套内，水口孔道一般是圆形单孔，若制成双孔可进行单孔开浇和双孔开浇的模式控制流量，而且双孔水口的旋流半径小有益于水口的寿命延长。其它与图1完全相同。因内装水口没有脱落的危险可不用下水口完全按定径水口的使用方式使用，或开浇的前期做为定径水口使用，后期水口有扩径后挂上水口勺和下水口做为快换水口使用。
图8是下沉冲击区和底吹气的实施例。钢水罐铸流的冲击动能大部分在斗形下沉区消耗掉，并反向流向液面扩散，挡墙外侧的透气砖吹出的气泡可足使夹渣浮向液面吸浮在保护渣中。在冲击区外侧设底吹气装置还有利于中间罐内的水流模型合理化，底部低温钢可与液面高温钢水混合后流向水口起到调温的作用。
中间罐衬的厚度没炉或钢水罐的大，砌筑有一定难度，除采用砖砌的方法外更经济的办法是用制砖的原料在现场用捣固机整体捣打成型罐衬。捣固机成型的密度没有机制砖的高，但其没有接缝与有缝砖砌体总体相比各有所长。稍铁的空间充填料是非常好的保温层，可与绝热板的保温效果相当。在永久层的内表面均布数块稍铁后打结内衬的方法也十分适合成型干式料或涂抹料内衬后填充保温层。
长寿命中间罐的使用方法与一般的绝热板罐相似，不同的是如钢水罐的引流砂是以SiO2为主的酸性材料时其液面的保护渣可能导致成为酸性，由其是经过多次开浇后大量的引流砂落入渣中后，所以需要在浇铸过程中不断的向渣中加入调质剂，使渣保持一定的酸碱度保护内衬的渣线部不被渣浸消耗。
权利要求
1.一种浮力引流和直换水口的长寿中间罐，它包括下列部分和步骤(1)直换水口及其密封水口在密封环和锥套组成的滑动通道中可垂直滑移顶替更换，其外圆中间位置有一密封 室与多个增压管连通，内有粉体密封剂由管内的柱塞增压使密封室内的密封剂形成静压力密封；(2)浮力引流方法浮漂与连接水口的吸管圆锥面密封配合，开启的静摩擦力小于浮漂的最大浮力，两者力比连系组成漂浮引流自动阀，当中间罐开始接受钢水而浮漂生产的浮力还不够大的时候，吸管与浮漂的圆锥配合面是密封的，钢水不能进入吸管到达水口，当浮力足够大时浮起，钢水的液面也已越过吸管口的高度许多有足够的静压力快速把吸管和水口充满完成开浇的目的；(3)悬挂推动装置推动装置的活塞杆与支臂连为一体，可悬挂在球轴上，缸体上连有搬把插头并与下水口勺连为一体，垂直更换水口的步骤，首先是利用盲孔下水口关闭铸流，水口孔中的钢水冷凝后摘掉下水口和水口勺，挂上推动装置把准备推动更换的水口放在下水口与上水口对正，启动推动缸推到下水口的平面与锥套的平面压紧时为止，然后挂下水口勺和下水口把推动缸上的下水口更换掉，摘下推动缸回复正常浇钢；(4)悬挂换下水口机构水口勺分A勺和B勺分上下挂在球轴上，勺内下水口由勺把砣的重力压紧在锥套平面以球轴为心转动互换，下水口乳球形外套和水口勺把下方有一个孔洞可插入测温头测水口孔道D内的钢水流温度，其导线藏在勺把下面或空芯把中；(5)炉衬或钢水罐衬材移植中间罐的使用方法采用弧形内衬面和加压圈提高内衬强度和降低散热面积，修补的方法与补炉相似可采用自流补炉的方法或喷补的方法，材料可选择镁质、镁钙质、镁铝尖晶石质或镁碳、镁铝碳、镁钙碳等，无论选择哪一种材料做为罐衬材料其冲击区都是薄弱环节，因此采取中间罐底部冲击区处下沉的中间罐型，保证有足够的液垫减弱铸流对冲击区的冲刷力，炉衬或钢水罐衬材料比绝热板、干式料、涂抹料的导热和热容量都大得多，所以采用多层结构加反射层的构造，按内衬层、充填层、永久保温安全层、反射层、硬质硅酸铝纤维毡层、罐壳的顺序排列；(6)整体内衬捣固成型方法永久层的内表面均布数块稍铁，捣打底衬后放入有加热装置的内胎，捣打加热内衬壁定形后分别拨出稍铁，每拨出一块稍铁就用填料把其空间填充满后取出内胎。
2.根据权利要求1所述的直换水口及其密封可简化为保留外换功能的外换水口，其特征是水口[3]是内装水口，由两块或多块组成安装在锥套内，水口孔道一般是圆形单孔，若制成双孔可进行单孔开浇和双孔开浇的模式控制流量，因内装水口没有脱落的危险可不用下水口完全按定径水口的使用方式使用，或开浇的前期做为定径水口使用，后期水口有扩径后挂上水口勺和下水口做为快换水口使用。
3.根据权利要求1所述的直换水口及其密封还适合做为直换透气砖及其密封使用，其特征是透气砖在密封环和锥套组成的滑动通道中可垂直滑移顶替更换，其外圆中间位置有至少两个密封室与多个增加管连通，内有粉体密封剂由管内的柱塞增压使密封室内的密封剂形成静压力密封。
4.根据权利要求1所述的下水口可改进为浸入式水口和浇铸薄板坯的SEN水口与预冷水口，其特征是下水口加长至结晶器液面以下即成为浸入水口；预冷水口半球形部位的中心是定径水口[3]其下部为双层结构并有冷确剂进出口AB，下口浸入部分是特种陶瓷材料。
5.根据权利要求1所述的冲击区特征在于钢水罐铸流的冲击动能大部分在斗形下沉区消耗掉，并反向流向液面扩散，挡墙外侧的透气砖吹出的气泡可足使夹渣浮向液面吸浮在保护渣中。在冲击区外侧设底吹气装置还有利于中间罐内的水流模型合理化，底部低温钢可与液面高温钢水混合后流向水口起到调温的作用。
6.根据权利要求1所述的整体内衬捣固成型方法中稍铁的空间充填料是非常好的保温层，其特征是在永久层的内表面均布数块稍铁后打结内衬的方法也十分适合振动成型干式料或涂抹料内衬后填充保温层。
7.根据权利要求1所述的浮力引流方法其特征还在于适合各种中间罐水口的浮力引流，有塞棒水口的浮力引流阀。
全文摘要
发明公开的是属于冶金连续铸钢耐火材料装置，一种浮力引流和直换水口的中间罐。其特点是移植炉衬或钢水罐衬材料做内衬的中间罐组合了浮漂引流方法、直换水口及其密封、悬挂推动装置、悬挂换水口机构，炉衬钢水罐衬材料移植中间罐的使用等方法及整体内衬捣固成型方法于一体，共同使用在同一个中间罐上，使其寿命达到数百小时或更长。
文档编号B22D41/56GK1440847SQ0310655
公开日2003年9月10日 申请日期2003年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者边仁杰 申请人:边仁杰