专利名称：耐火材料组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及特别用于调节熔融金属浇铸设备的浇铸流量的装置，该熔融金属例如钢或铸铁。
本发明尤其涉及惰性流体例如氩在该类型的调节装置中所用的耐火材料组件中的注入。该流体可与熔融金属机械配合。
用于调节流量的装置有浇铸通道，在该浇铸通道的下游通常插入两个各有一孔的耐火材料板。这些板基本垂直于该通道的轴线，且其中一个板能够朝通道的一侧相对于另一个板滑动。在浇铸位置，滑动板的孔基本与浇铸轴线重合，且板的相应孔相互连通。另一方面，在浇铸停止的位置，滑动板的孔与另一板偏离一定距离，因此，这两板相互关闭它们的孔。
在已知的调节装置中，注入装置通常布置于该通道的整个外周上，以便环绕该通道的轴线注入所述流体。流体的径向注入可以获得均匀和轴对称的注入。
不过，可以使该滑动板稍微相对于另一板偏移到在所述浇铸位置和停止位置之间的中间位置，以便提供中等流速浇铸或低流速浇铸。这样，该熔融金属将遇到由滑动板的孔的边缘相对于通道的轴线而形成的障碍。这通常导致该孔被腐蚀。而且，在熔融金属的回流区中，固体沉积物能够形成于滑动板上的孔的边缘处。
本发明将改善这种情况。
因此，本发明涉及一种用于所述类型的调节装置中的耐火材料组件，该耐火材料组件在浇铸通道下游有至少两个耐火材料板，该耐火材料板基本垂直于该通道的轴线，并有相应的孔。其中的一个板设计成能朝着该通道的一侧相对于另一个板从浇铸位置向浇铸停止的位置滑动，在该浇铸位置，相应的孔基本连通，在该浇铸停止位置，该板基本相互关闭它们的孔。该耐火材料组件还有基本在该板上游的流体注入装置，该流体能够与熔融金属机械配合，以便避免在所述回流区的沉淀。
根据本发明的总体特征，该耐火材料组件有一内部喷嘴，该喷嘴基本成柱形空心形状，并位于板的上游。该喷嘴的内壁限定了所述浇铸通道。该注入装置设计成以小于360°的扇形角并对着当滑动板处于关闭位置时相对于该滑动板的该通道的一侧而基本径向将流体注入到喷嘴中。这样，该熔融金属局部被该注入流体干扰，并在回流区与壁面机械隔离(甚至绝热)。
所述扇形角优选是小于或等于大约270°，以便在熔融金属回流区集中该流体流并使该流体流更强。对于某些用途，该扇形角优选是接近120°。
根据本发明的一个优选特征，内部喷嘴在基本横向的部分内有一凹口，该凹口与浇铸通道的内部连通，并形成扇形角小于360°的冠形。这时，流体通过该凹口注入。
该凹口优选装有一多孔耐火材料的插入件，其中，流体朝浇铸通道的内部注入。
通过阅读下面的详细说明和参考附图，可以了解本发明的其它优点和特征，附图中
图1是本发明的用于调节装置的耐火材料组件的纵剖的局部示意图；图2是根据本发明优选实施例的装置的内部喷嘴的纵剖图；图3是图2所示喷嘴的横剖图。
附图和随后的详细说明基本包含了具有一定性质的元素。它们不仅能用于更好地理解本发明，而且在需要时有助于对本发明的确定。
首先参考图1，该图示意地表示了用于熔融金属浇铸(箭头C)的调节装置的耐火材料组件，尤其是在炼钢或冶金设备中。
该实施例所述的耐火材料组件有三个耐火材料板，其中以标号1表示的一个板能够在以标号2和3表示的另两个板之间滑动。这三个板1、2和3基本叠置并与浇铸轴线Z-Z垂直，在所述实施例中该浇铸轴线Z-Z为竖直方向。在板的上游有内部耐火材料喷嘴4，该喷嘴设计成至少局部位于浇铸孔内，在所述实施例中，该浇铸孔有连续浇铸分配器(未示出)的底壁。该内部喷嘴4构成使浇铸分配器与设备的铸锭模相连的浇铸通道的一部分。
内部喷嘴4的总体形状成基本空心的柱形形状，其内壁43(图2)界定了浇铸通道7。尤其是，该喷嘴4基本成截头圆锥形。该浇铸通道7与上游耐火材料板2的孔20连通。
在所述实施例中，上游板2和下游板3相对于内部喷嘴4固定，而中间板1可从浇铸位置向浇铸停止位置滑动(如图所示，朝图1的右侧)。这样，滑动中间板1的孔10的位移基本沿水平轴线X-X方向，该位移可以调节浇铸流量。
实际上，在浇铸位置时，该孔10一方面与上游板2的孔20连通，且另一方面与下游板3的孔30连通。在浇铸停止位置，孔10朝图1的右侧偏移，耐火材料板的靠近该孔10的一部分11(图1所示为在孔10的左侧)一方面明显封闭住上游板2的孔20而另一方面明显封闭住下游板3的孔30。这样，当滑动中间板1的孔10沿轴线X-X相对于浇铸通道7偏移时，浇铸流量减小，直到当滑动板1处在相当于浇铸停止位置的极端位置时该浇铸中断的位置。另一方面，当孔10的轴线基本与浇铸轴线重合时，浇铸流量最大。
在板1处于中间位置时，熔融金属遇到对应于滑动板1的靠近孔10的上壁部分11的第一障碍物。板2和1的相应孔20和10明显彼此偏移，形成基本弯曲的浇铸轨线C。金属停滞于被称为“回流死区”的区域6中。例如，在熔融金属的冶金设备中，氧化铝和凝固钢的固体沉积物可能在区域6内形成，并可能干扰滑动板1的移动，甚至阻塞上游板2的孔20。
理想情况是注入能与熔融金属机械配合的流体，以便产生局部湍流和/或保护喷嘴壁的衬套，以便阻碍沉积物的形成。该流体选择为不会与熔融金属产生化学反应。实际上，注入惰性气体例如氩。
在已知的调节装置中，该注入通常是环绕浇铸轴线Z-Z进行。设有环绕浇铸通道整个360°延伸的圆形孔，以便径向注入气体。不过，该轴对称注入并不能解决由于区域6内的回流和由此产生的沉积而产生的问题。
本发明的一个目的是提供一种局部的流体注入，该流体能与熔融金属机械配合，以便限制甚至消除在所述区域6内的熔融金属回流。
根据本发明的优选实施例，该内部喷嘴4在其内壁43有一凹口40，该凹口40在一个小于360°的扇形角上延伸，且处在基本垂直于喷嘴轴线Z-Z的平面内。由多孔耐火材料制成的插入件5位于该凹口内；惰性气体注入该插入件(箭头F)。注入气体的流动在可能产生沉积的区域6内产生局部湍流，并通过形成绝热气层而保护该壁。
优选是，在所述实施例中，内部喷嘴4的凹口40所延伸的扇形角接近于120°(图3)。尤其是，该凹口40在喷嘴的横截面上(图3)成扇形角A小于270°的冠状或环状，在本实施例中为接近120°。
如图2所示，内部喷嘴4有一圆形槽41，用于将从外部接头46来的流体一直供给到注入区5。该槽41局部延伸成与凹口40连通的孔42，气体通过该孔注入(箭头F)。气体F通过基本在横向平面内以接近120°的扇形角引向通道7的中心而被引入插入件5的小孔中。
这样，局部的流体注入有利于使其能够限制甚至防止在区域6内形成沉积物，尤其是，当浇铸轨线基本向内弯曲且滑动板1处于中间位置(图1)并限定了小于最大流量的浇铸流量时。
当然，本发明并不局限于前面实施例所述的方式。本发明也延伸到其它变化形式。
另一实施形式包括在喷嘴本体中安置一金属管，并使外部接头46直接与槽41相连。
还应当知道，流体的注入也可以通过布置在基本垂直于喷嘴4的轴线的平面内并布置在小于360°(例如接近120°)扇形角区域上的多个孔而进行。在一个变例中，根据本发明的总体特征，喷嘴4在基本垂直于其轴线Z-Z的平面内有槽，该槽在小于360°的扇形角区域内延伸。
对于能包含熔融金属回流区的通道区域，流体的注入在两种情况下进行。该回流主要形成于通道的对着侧面45的一侧上(图1)，板1朝着该侧面45而从其浇铸位置滑向其浇铸停止位置。
应当知道，在美国专利4632283中，所公开的耐火材料组件有在上游板2内的注入装置，以便通过相对于处在浇铸停止位置的滑动板1在板2的远端(在孔20的左侧，如图1所示)的一部分而注入流体，从而将注入流基本定向在滑动板1的移动方向上。
不过，有该注入装置的上游板2需要在其上表面有环绕其孔20的凸台(也叫喇叭口)。该凸台有槽、多个孔或者甚至有用于注入流体的多孔插入件，该凸台朝着内部喷嘴延伸，其主要高度沿浇铸轴线Z-Z，以便实现流体的有效注入。在喷嘴的下部还需要有相应的凹口，以便容纳该凸台。
本申请人还意外地发现，熔融金属在从内部喷嘴流向上游板2时还经受热损失。该凸台越高，热损失越大。这样，过高的凸台引起固体沉积物在中间板1上形成，这恰恰与美国专利4632283所希望的效果相反。根据本发明，流体从喷嘴注入可以限制该热损失。
还可以在本发明的耐火材料组件上装备一个带有多孔耐火材料插入件和第二注入装置(箭头F’)的中间滑动板1，该第二注入装置沿板1从其浇铸停止位置向其浇铸位置滑动的方向(在图1中从右至左)，以便于消除由于金属在下游板3的靠近孔30的上表面部分31(如图1所示，在孔30的右侧)之上的回流而可能引起的沉积。该第二注入装置优选是在小于360°的扇形角区域内延伸。
此外，多孔插入件或其它任意的流体注入装置也可以位于下游板3内并在对着滑动板1关闭位置的一侧，以便防止在滑动板下面且在其浇铸孔左侧的区域内产生回流。
在所述实施例中，该耐火材料组件有三个叠置的耐火材料板，其中的一个板即中间板能够在另外两个板之间滑动。在一个变例中，在喷嘴4下游仅有两个耐火材料板1和2。这时下面的板1设计成可相对于板2朝通道的一侧45滑动。该滑动板1通常位于固定板2的下面，而主要的流体注入总是从通道的与侧面45相对的一侧进行，滑动板1朝着该侧面45从其浇铸位置移向其浇铸停止位置。
在本发明的耐火材料组件的另一变例中，内部喷嘴4和上游板2由单个整体耐火材料件制成。
内部喷嘴4是通常为耐火材料组件的上部区域的一部分的耐火材料件，该耐火材料组件设计为使连续浇铸分配器与浇铸设备的铸锭模相连。在一个变例中，该喷嘴可以是使浇包与分配器相连的耐火材料组件的一部分，或者是使电炉与浇包相连的耐火材料组件的一部分。
权利要求
1.一种主要在冶金或炼钢设备中用于调节浇铸流量的装置中所用的耐火材料组件，该耐火材料组件在浇铸通道(7)下游至少有两个耐火材料板(1、2)，该耐火材料板基本垂直于通道轴线(Z-Z)，并各自有相应的孔(10、20)，其中的一个板(1)设计成能朝着该通道的一侧(45)相对于另一个板(2)从浇铸位置向浇铸停止的位置滑动，在该浇铸位置，各孔(10、20)基本连通，在该浇铸停止位置，该板(11、21)基本相互关闭它们的孔(10、20)，该装置还有注入装置，以便流体(F)能与熔融金属(C)机械配合，其特征在于该注入装置位于浇铸通道(7)的一部分内并在该板(1、2)的上游；该注入装置设计成在小于360°的通道(7)扇形角内并对着该通道的相对于处于停止位置的滑动板(1)的一侧(45)而注入流体(F)，以便将流体(F)定向成基本沿滑动板(1)从其浇铸位置向其浇铸停止位置移动的方向(X-X)。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于它有一内部喷嘴(4)，该内部喷嘴(4)成基本空心的圆柱形形状，并在板上游由耐火材料制成，同时，该注入装置设计成在小于360°的扇形角内且基本沿径向将流体(F)注入所述喷嘴中。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于该内部喷嘴在基本横向的部分内有一凹口(40)，该凹口与内部浇铸通道(7)连通，并形成扇形角(A)小于360°的冠形，该注入装置设计成在该凹口(40)中注入流体。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于所述凹口(40)设计成装有一多孔耐火材料插入件(5)。
5.根据权利要求1至4中任意一个所述的组件，其特征在于该内部喷嘴有一基本横向的槽(41)，该槽在喷嘴的周向部分上延伸，同时该注入装置设计成在该槽(41)的至少一部分中注入流体(F)。
6.根据权利要求1至5中任意一个所述的组件，其特征在于该内部喷嘴有至少一个孔(42)，该孔基本在管的径向方向延伸，并基本平行于滑动板的移动方向，同时该注入装置设计成在该孔(42)中注入流体(F)。
7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于所述孔(42)设计成包含一个能供给该流体(F)的金属管。
8.根据权利要求1至7中任意一个所述的组件，其特征在于所述扇形角(A)小于或等于ca.270°。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于所述扇形角(A)接近120°。
10.根据权利要求1至9中任意一个所述的组件，其特征在于至少一个板(1、2、3)至少局部包括多孔耐火材料，流体(F、F’)的至少一部分从板的多孔部分注入。
11.根据权利要求1至10中任意一个所述的组件，其特征在于该内部喷嘴(4)和直接在该喷嘴下游的板(2)由单个的整体耐火材料件组成。
12.根据权利要求1至10中任意一个所述的组件，其特征在于该流体(F)包括氩。
全文摘要
本发明涉及用于调节浇铸流量的装置的耐火材料组件。在浇铸通道(7)的下游有至少两个耐火材料板(1、2),该板垂直于通道轴线(Z－Z),并各自有孔(10、20)。该装置包括在板上游的流体(F)注入装置,该流体(F)能与浇铸(C)机械配合。根据本发明,该注入是在板的上游且以小于360°的通道(7)扇形角进行,并沿着滑动板(1)朝其浇铸停止的位置移动(X－X)的方向。
文档编号B22D41/22GK1332660SQ99815430
公开日2002年1月23日 申请日期1999年12月23日 优先权日1999年1月6日
发明者文森特·布瓦代金 申请人:维苏维尤斯·克鲁斯布公司