专利名称：塞棒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用作阀机构的一部分的塞棒，以控制熔融材料从容器穿过浸没式出口的流动。特别是，本发明涉及一种耐火的单块式塞棒，即单件式陶瓷塞棒，它目前用于控制熔融金属从安装在装熔融液的容器例如浇包或浇口盘的底部的注口处的排出。这通常用于使钢通过在浇口盘底部的开口经由注口和耐火砖套而浇铸到水冷模具内。
通常，该塞棒包括由等静压压制石墨/氧化铝构成的细长柱形耐火陶瓷体，该耐火陶瓷体在下端有圆形或锥形型面(塞棒鼻)，适于插入相应排出注口的喉道，且该塞棒在上端包括一定形状的连接装置，以便将该塞棒固定在外部升高结构上，从而控制流动。
塞棒的操作原理简单。机械提升系统用于使塞棒从位于注口上的位置垂直提升，以便释放或限制熔融金属流过注口的容积。不过，实际上，该塞棒必须在苛刻的环境条件下工作，例如长时间浸没在熔融金属中，因此它必须能够承受在浇注处理中受到的较高的热冲击。
由于手工制造且需要一定量的耐火材料，因此塞棒的成本较高。已经试图通过减少塞棒的重量来降低成本。这时，必须注意避免损失强度。EP-A-625391公开了一种开槽塞棒，该塞棒的外表面设有多个轴向槽。塞棒的外表面有波纹形轮廓，包括交替的凸耳和凹口，以便提供开槽的结构，据说该设计能够保持正常柱形塞棒的强度。不过，将该塞棒从它的复杂模具中取出所需的时间大大超过了耐火材料的经济价值。
因此，优选是提供一种塞棒，该塞棒设计成能够在不损失强度的情况下使用更少的耐火材料，同时使手工工作尽可能少。本发明的目的是提供一种能实现这些目的的改进塞棒。
根据本发明的一个方面，提供了一种基本柱形形状的耐火的单块塞棒，它有上端、下端和从该上端向下延伸的轴向孔，在轴向孔中离上端一定距离d(d在安装装置的中部)处提供有用于将该塞棒安装在提升机构上的装置，该塞棒分成三个部分(A、B、C)；第一部分(A)从上端朝着下端延伸，直到大于d的距离处；第二部分(B)从该第一部分(A)朝着下端延伸；且第三部分(C)从该第二部分(B)伸出，并包括终止于塞棒下端的塞棒鼻。本发明的塞棒的特征在于第二部分(B)的平均截面小于第一部分(A)的截面，且第三部分(C)的最大截面大于第二部分(B)的最小截面。
本发明基于以下观察结果在塞棒中的最大应力点通常位于用于将塞棒安装在提升机构上的装置周围(在离上端的距离通常大于d处)。与本领域的通常思想不同，本发明人设想并不需要使整个塞棒都有较大厚度的耐火材料以便能够承受它所处的苛刻工作条件。因此，塞棒在用于将塞棒安装在提升机构上的装置的周围区域处(第一部分)以及在塞棒的鼻周围区域处(第三部分)保持传统厚度的耐火材料(在该塞棒鼻周围必须保持这种厚度，以适于插入相应的排出注口的喉道中)，同时减小中部(第二部分)的耐火材料厚度，从而在不会发现任何强度损失的情况下明显降低塞棒的重量。
还可以减小第三部分的尺寸，不过，优选是第三部分(C)的最大截面大于第二部分(B)的平均截面，这样，塞棒的鼻(第三部分)保持适于插入相应的普通排出注口的喉道中。
优选是，第一部分A至少等于2d。
第一部分A的截面必须足够大，以便使塞棒在安装装置周围处有所需强度。本领域技术人员由普通塞棒可知适于该目的的截面范围。该部分的截面可以朝着底端稍微变小，但优选是它基本恒定。
优选是，使第一和第三部分尽可能短，以便更加节省材料。优选是，第一部分的长度不超过4至5d，第三部分将限制为塞棒鼻。
因此，本发明的实质是使第二部分(B)的厚度相对于第一部分(A)和第二部分(B)减小。
第二部分的厚度减小可以通过在垂直侧视图中的基本凹形型面而实现。根据另外的实施例，第二部分(B)为双曲面形状或简单锥形。
不过，为了容易制造，特别是容易脱模，第二部分(B)优选是包括第一子部分(B1)，该第一子部分(B1)从第一部分(A)向下延伸，并有逐渐减小的截面；以及第二子部分(B2)，该第二子部分(B2)从第一子部分(B1)的底部伸向第二部分(B)的底部，并有基本恒定的截面。为了更加节省材料，优选是在第一子部分(B1)中截面尽可能快地减小。该锥形应当为这样，即任何部分的应力都不会大于安装装置附近处的应力；普通的材料强度计算可以确定实现该结果所需的最小截面。
与公知的普通塞棒一样，本发明的塞棒可以用于气体注入装置，这样，气体(优选是惰性气体)可以在浇铸操作过程中注入熔融金属中。通常，这时，气体被引入塞棒的轴向孔，该轴向孔将气体导向下端，在该下端处，气体通过孔或多孔材料直接注入熔融金属中。
根据本发明，可以使用各种形式的安装装置，例如共同压制的金属或陶瓷插入件等。
如本领域公知，塞棒可以包括不同组份的各个部件(多孔或耐腐蚀组份用于鼻部，耐熔渣组份用于在渣线处的衬套，增加强度或渗透性的组份在安装装置周围处)。
本发明的塞棒的鼻可以有适于插入相应的排出注口的喉道中的任何形状。也可选择，它可以涂覆有保护涂层，例如釉。
本发明的塞棒可以根据用于制成耐火的单块塞棒的普通和公知方法来制造；例如在合适的模压和脱模中的等静压压制，优选是随后跟着对脱模体进行机械加工的步骤。
下面将通过实例并参考附图介绍本发明的一个实施例，附图中
图1是现有技术的塞棒的示意图；以及图2是本发明的塞棒的示意图。
下面参考附图，图中表示了塞棒(1)，用于控制熔融材料从浇口盘或容器(未示出)的流动。塞棒(1)包括耐火材料本体，该耐火材料本体有上端(2)、下端(3)和轴向孔(4)，该轴向孔(4)有在其下部区域(8)中的节流部分。惰性气体例如氩气可以从气源通过塞棒上部区域中的轴向孔而供给。将塞棒安装在提升机构(未示出)上的安装装置(5)布置在塞棒的第一部分A中，并在轴向孔(4)中离上端(2)一定距离d处。
第三部分C包括鼻(6)，该鼻(6)包括用于惰性气体的注入装置。气体可以从例如图1所示的轴向孔直接注入，或者通过例如图2所示的鼻部分7而注入。
在现有技术的塞棒中(图1)，第二部分B基本为柱形，并有与第一部分A和第三部分C相同的厚度。在图2所示的本发明塞棒中，第二部分(B)的厚度减小。
特别是，部分B有第一子部分B1，该第一子部分B1快速变小至减小的截面；以及第二子部分B2，该第二子部分B2基本为恒定截面。
图2的塞棒的重量比图1的塞棒的重量减小30％，同时有相同强度。
参考标号1.塞棒2.上端3.下端4.轴向孔5.安装装置6.塞棒鼻7.多孔材料8.鼻中的轴向孔
权利要求
1.一种基本柱形形状的耐火的单块塞棒(1)，具有上端(2)、下端(3)和从该上端(2)向下延伸的轴向孔(4)，在轴向孔(4)中离上端(2)一定距离d处提供有用于将该塞棒安装在提升机构上的装置(5)，该塞棒分成三个部分(A、B、C)；第一部分(A)从上端(2)朝着下端(3)延伸，直到大于d的距离处；第二部分(B)从该第一部分(A)朝着下端(3)延伸；且第三部分(C)从该第二部分(B)伸出，并包括终止于塞棒下端(2)的塞棒鼻(6)；其特征在于第二部分(B)的平均截面小于第一部分(A)的截面，且第三部分(C)的最大截面大于第二部分(B)的最小截面。
2.根据权利要求1所述的塞棒，其特征在于第三部分(C)的最大截面大于第二部分(B)的平均截面。
3.根据权利要求1或2所述的塞棒，其特征在于第一部分(A)从上端(2)伸出，直到至少等于2d的距离。
4.根据权利要求1至3中任意一个所述的塞棒，其特征在于第一部分(A)的截面基本恒定或向下略微变小。
5.根据权利要求1至4中任意一个所述的塞棒，其特征在于第二部分(B)在垂直剖视图中有基本凹形的型面。
6.根据权利要求1至4中任意一个所述的塞棒，其特征在于第二部分(B)从第一部分(A)朝着第三部分(C)逐渐变小。
7.根据权利要求1至6中任意一个所述的塞棒，其特征在于第二部分(B)为总体双曲面形状。
8.根据权利要求1至7中任意一个所述的塞棒，其特征在于第二部分(B)包括第一子部分(B1)，该第一子部分(B1)从第一部分(A)向下延伸，并有逐渐减小的截面；以及第二子部分(B2)，该第二子部分(B2)从第一子部分(B1)的底部伸向第二部分(B)的底部，并有基本恒定的截面。
9.根据权利要求1至8中任意一个所述的塞棒，其特征在于轴向孔(4)穿过第一和第二部分(A、B)而延伸。
10.根据权利要求1至9中任意一个所述的塞棒，其特征在于塞棒鼻(6)包括用于将气体注入下端(3)周围的装置(7、8)。
11.根据权利要求10所述的塞棒，其特征在于塞棒鼻(6)的至少一部分(7)包括多孔材料。
12.根据权利要求9或10所述的塞棒，其特征在于第三部分(C)包括与第一和第二部分(A、B)的轴向孔(4)连通的轴向孔(8)。
全文摘要
本发明提供了一种基本柱形形状的耐火的单块塞棒，它有上端、下端和从该上端向下延伸的轴向孔，在轴向孔中离上端一定距离d处提供有用于将该塞棒安装在提升机构上的装置，该塞棒分成三个部分(A、B、C)；第一部分(A)从上端朝着下端延伸，直到大于d的距离处；第二部分(B)从该第一部分(A)朝着下端延伸；且第三部分(C)从该第二部分(B)伸出，并包括终止于塞棒下端的塞棒鼻。本发明的塞棒的特征在于第二部分(B)的平均截面小于第一部分(A)的截面，且第三部分(C)的最大截面大于第二部分(B)的最小截面。本发明的塞棒能够在不会发现任何强度损失的情况下明显降低塞棒的重量。还应当知道，因为塞棒的型面保持绕它的轴线对称，因此该塞棒不需要特别的手工工作来从模具中脱模。
文档编号B22D11/10GK1514754SQ02811422
公开日2004年7月21日 申请日期2002年6月6日 优先权日2001年6月8日
发明者布伦丹·M·莫里亚蒂, 弗朗索瓦－诺埃尔·理查德, 埃里克·汉斯, 汉斯, 布伦丹 M 莫里亚蒂, 瓦-诺埃尔 理查德 申请人:维苏维尤斯·克鲁斯布公司, 维苏维尤斯 克鲁斯布公司