透气塞的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001](I)发明领域
[0002]本发明涉及含有耐火材料的透气塞，其被设置成插入钢包底部，用于引入吹扫气体通过钢包内的一炉熔融金属。
[0003](2)相关工艺描述
[0004]钢铁制造过程使用被称作钢包的容器，其内壁上衬有耐火材料以容纳钢水。透气塞是安装在穿过钢包外部的通路中的装置，其被设置来引导气体进入钢包的内部。透气塞可包含气孔或通路以允许气体流动。透气塞的作用为提供熔融金属的气体搅拌，从而促进热量均匀化和化学物质均匀化。清洗气体也能改变热度(钢包的熔融含量)。搅拌通常通过将氩气或氮气渗透穿过钢包底部的透气塞完成。典型地，透气塞具有截头的陶瓷圆锥体(截头锥体)形状并被封入钣金外壳套中。
[0005]在典型的结构中，透气塞可更换地安装在透气座砖中，透气座砖安装在钢包底部。在钢包中，执行不同的高温处理，在这些处理中透气塞均起着决定性作用。在处理过程中透气塞的定向为朝向高温的最顶端被严重耗损，并且在透气塞高度缩减到最小允许水平时，需要定期用新的透气塞更换。此外，透气座砖包围透气塞最顶端的部分遭受侵蚀。因此，透气塞的侧表面随着透气座砖侵蚀而逐渐暴露在外从而受到侵蚀，并且透气座砖接触透气塞的区域减少。接触区域减少造成机械不稳定、耐热组件故障和漏钢概率升高。
[0006]在许多钢制品工厂中，惯用做法是在用过的或侵蚀的透气座砖内安装的新透气塞周围进行热补料热补或喷补以填满磨损区所有空隙并补平新安装透气塞周围的钢包底部。这个步骤增加了安装在磨损的透气座砖中的透气塞的寿命。在新透气塞周围进行热涂是从钢包顶部，围绕新安装在磨损的透气座砖中的透气塞滴入耐火材料。喷补就是用喷补设备对着在磨损的透气座砖中的新透气塞周围的钢包底部和透气塞座砖喷射耐火材料。
[0007]热补料热补或喷补透气塞的周围确实增加透气塞和透气座砖的寿命。但是在许多情况下，透气座砖顶部的材料将被切削，将透气塞钢壳暴露于钢水。与液态金属接触会熔化钢壳，透气塞通常会被切削到固体耐火材料包围透气塞的高度水平处。
[0008]透气塞的寿命很大程度上受到通过热补料热补或喷补所沉积的耐火材料在透气塞周围的就位程度的影响。在透气塞周围运用接合剂会留下缺口和空隙，该缺口和空隙易被渗透并加快已修复部分的侵蚀速率。当前使用的透气塞替换物设置有平滑的径向表面，该径向表面有助于将透气塞置于透气座砖中，但并不能促使将透气塞的径向表面粘接到通过热补料热补或喷补所沉积的耐火材料上。
[0009]如果通过热补料热补或喷补在透气塞周围的修复物能够保持不动，将减少透气塞的切削并且增加透气塞和透气座砖的寿命。仍然需要用于修复透气座砖的方法或构造，其中透气塞被固定到透气座砖以防止渗透，且透气座砖被固定到透气塞以防止修复的透气座砖的一些部分起不到作用。此外，仍然需要用于相似的结构(例如滑闸(slide gate)的钢包上水口周围的水口座砖)的耐火工件的修复方法或构造。
【发明内容】
[0010]相应地，本发明涉及在其侧面上具有一个或多个几何特征的透气塞，其同时允许透气塞位于被侵蚀的透气座砖并允许透气塞与透气座砖的修复部分彼此固定。本发明还涉及遭受侵蚀或位于遭受侵蚀的座砖中的套管水口(well nozzle)和类似的耐火元件。尽管对滑闸座砖的修复远不如对透气塞透气座砖的修复频繁，但它们采用的原理是相同的。大部分情况下，用于滑闸的套管水口不具有钢壳，然而，小钢条可被加入到套管水口，从而附接锚状物或并入如上所述用于透气塞的几何特征。
【附图说明】
[0011]图1示出现有技术透气座砖中的透气塞以及安装在钢包底部的透气塞和透气座砖组合的截面图；
[0012]图2示出现有技术被侵蚀的透气座砖中被侵蚀的透气塞以及安装在钢包底部的透气塞和透气座砖组合的截面图；
[0013]图3示出本发明被侵蚀的透气座砖中的透气塞以及安装在钢包底部的透气塞和透气座砖组合的截面图；
[0014]图4示出本发明透气塞的截面图，在其侧面上具有突出物；
[0015]图5示出本发明透气塞的截面图，在其侧面上具有圆形凹口 ；
[0016]图6示出本发明透气塞的截面图，在所述透气塞侧面上具有延伸的突出物；
[0017]图7示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞具有围绕其侧面的网状物；
[0018]图8示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞具有围绕其侧面的带状物；
[0019]图9示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞具有环绕其侧面的凹槽；
[0020]图10示出本发明透气塞的截面图，所述透气塞具有从其侧面延伸的弹簧承载突出物；
[0021]图11示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞具有围绕其一部分侧面的网篮；
[0022]图12示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞的侧面上具有周向阶状物和环绕其侧面凹入部分的网状物；
[0023]图13示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞具有围绕其侧面的压紧的网状物及环绕所述网状物的带状物；
[0024]图14示出本发明透气塞的侧视图，所述透气塞具有围绕其侧面的展开的网篮；
[0025]图15示出本发明安装在被侵蚀透气座砖中的透气塞的剖面图；以及
[0026]图16示出本发明安装在被侵蚀透气座砖中的透气塞的剖面图。
具体实施例
[0027]透气塞由耐火材料构成，并且通常为圆柱体、截头锥体(平截头体)或平头角锥体(角锥状的平截头体)。图1示出安装使用的透气塞11的组件10。透气塞11的本体12具有通道或多孔的耐火材料，以便气体可以穿过设置在透气塞本体的供给端的入口 14而被引导到透气塞的工作端。连接供给端和工作端的透气塞的侧面由壳16隔离，壳16通常由金属制造。通过在透气塞侧面和被设置用于接收透气塞侧面的透气座砖20的内表面之间引入火泥18，而将透气塞安装到工作位置，以便气体能通过透气塞的供给端被供给并在透气塞的工作端被引导到冶金容器的内部。该透气座砖被容纳在冶金容器的底22或壁内。在典型的装置中，该透气座砖被耐火材料包围。
[0028]图2示出透气塞11的组件26，其具有透气塞本体12，气体科穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的侧面被包围在壳16中并通过火泥18保持在透气座砖20中。透气座砖20延伸穿过冶金容器的底22。该透气塞和该透气座砖的组合遭受侵蚀，造成侵蚀区域28的形成。
[0029]图3示出透气塞11的组件32，其具有透气塞本体12，气体可穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的侧面被包围在钢壳16中并通过火泥18保持在透气座砖20中。已被侵蚀的透气座砖20延伸穿过冶金容器的底22。根据本发明，透气塞11是更换透气塞。一个或多个突出物42从壳16延伸出来。突出物42是设置用来啮合被放置在透气座砖20侵蚀区域的耐火材料的几何特征。突出物42的尺寸被设置为可以使透气塞11能从透气座砖20的供给端插入到透气座砖20中，透气座砖20的供给端与透气塞11的供给端邻近。在组件被投入使用之前，附加的耐火材料被放置在透气座砖20和突出物42之间。
[0030]图4示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的侧面被包围在壳16中。一个或多个突出物42从壳16延伸出来。
[0031]图5示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的侧面被包围在壳16中。一个或多个凹口 44延伸入壳16。
[0032]图6示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的侧面被包围在壳16中。一个或多个锚状物46从壳16延伸出来。这些锚状物可为刚性的，在这种情况下，这些锚状物具有适当的尺寸以从透气座砖20的供给端穿过透气座砖20被侵蚀的开口。锚状物46可为挠性的，在这种情况下，这些锚状物从透气塞11延伸超出透气座砖20被侵蚀开口的半径范围，并且可被弯曲或折曲以便穿过透气座砖20被侵蚀的开口。
[0033]图7示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的一部分侧面由网状物或网屏包围。网状物或网屏被固定到透气塞11的侧面并被设置成以便其可穿过透气塞将要被安装在的透气座砖被侵蚀的开口。
[0034]图8示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的一部分侧面由一个或多个几何特征52围绕，例如附接到透气塞11侧面的环或垫圈。环或垫圈被设置成以便其可穿过透气塞将要被安装在的透气座砖被侵蚀的开口。如果透气塞本体被容纳在壳中，环或垫圈则被安装在壳上。
[0035]图9示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的一部分侧面由一个或多个几何特征54围绕，例如透气塞11侧面内的凹口。如果透气塞本体被容纳在壳中，凹口则形成在壳中。
[0036]图10示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞11的侧面被包围在壳16中。一个或多个锚状物56从壳16延伸出来。锚状物56被安装在弹簧58上，以便销状物56能被压缩至从壳16延伸出来的最小延伸幅度。然后，透气塞可被插入透气座砖20被侵蚀的开口中，锚状物进而可从壳16延伸出加长的距离。
[0037]图11示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞可被安装在透气塞座砖中。一个或多个锁钉59从透气塞11的侧面延伸出来。锁环60围绕透气塞11的侧面并以可移除的方式啮合锁钉59。网状物62附接到锁环60并从锁环60向外延伸或侧向延伸。某些实施例的网状物62以网篮的结构从锁环60向外延伸向透气塞组件的工作端。可通过从透气座砖的供给端处安装透气塞并从透气座砖的工作端处引入锁环60，来安装透气塞和网状物。然后，锁环60缠绕透气塞11以便锁环60啮合锁钉59。
[0038]图12示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 14被引导到透气塞本体12中。透气塞可被安装在透气塞座砖中。透气塞11的侧面包含侧面阶状物68，所以透气塞11的侧面半径不连续。该不连续使得透气塞在朝着透气塞11的工作端行进时侧面半径阶状减少。透气塞11的工作端具有减少的侧面半径以适应围绕透气塞11侧面工作端的网状物62。
[0039]图13示出具有透气塞本体12的透气塞11，气体穿过入口 1