专利名称：浇注喷嘴的制作方法
浇注喷嘴
本发明涉及一种浇注喷嘴。这种浇注喷嘴可用于从一个(上部)冶 金容器向第二个(下部)冶金容器输送金属熔体，例如用于将钢水从钢 包输送到中间包。
这种浇注喷嘴由至少 一种耐火材料(用于耐受高熔体温度)制成且 包括管状区域和板状区域，该管状区域限定浇道的第一部分，该板状 区域具有限定所述(公共)浇道的第二部分的孔口 。通常与所述管状区 域成整体的所述板状区域布置于管状部件的 一端。这导致整个浇注喷
嘴的T形设计。
典型地，两个所述浇注喷嘴布置于冶金熔炼容器的流出区域。所 述两个喷嘴中的一个喷嘴主要布置于容器的耐火衬里内，例如在座砖 (well block)内。这种所谓的内喷嘴利用其管状区域在其上端处安装且 利用板状区域在其下端处安装。
利用这种设置，板状区域可用作滑动闸阀的一部分。为此，板状 区域在其自由(下)端具有平坦表面，该平坦表面垂直于浇道的纵向轴 线延伸，即在浇注喷嘴的安装位置大约成水平。
相应地，第二喷嘴(通常称为外喷嘴或更换喷嘴)可设置于所述内 喷嘴下方，例如相反地安装，喷嘴利用其板状部分在其上端处安装， 且利用其管状部分在其下端处安装。该喷嘴通常可在安装之后移动。 同样，板状区域的自由表面应是平坦的，以便其可用作2个或3个板 滑动才几构内的滑动表面。
还已知由金属包层(envelope)(金属外壳)封装(encapsulate)这种喷 嘴的至少一部分。这个外壳使喷嘴稳定并便于喷嘴的更换。金属壳体 还可提供必要的几何精度，以利用相应的操作或更换机构和机械支承有效地安装到较脆的耐火陶^喷嘴构件上。
由于在喷嘴的预热、更换运动和/或铸造操作期间形成的热机械力 的组合，在喷嘴内产生应力，这可导致穿过喷嘴壁的裂缝，尤其是在 板状部分与管状部分会合的过渡区。
本发明者通过计算机模拟学习分析了所述裂缝形成的原因。应注 意的是，对于下部(移动)元件，最高应力发生于所述喷嘴的支承机构 上且在载入机构的中心横向轴线处最大。在典型的"T"式浇注喷嘴 中，这些支承力在支承表面与浇道之间形成高应力区，沿着这个高应 力区，裂缝可能会从外部蔓延到在支承凸缘(板状部件)下方的管状区 l殳的孔(浇道)。
还应注意的是，在操作条件下，差胀造成表面偏斜。虽然在浇道 周围的成对的板的表面保持彼此紧密接触，但是在外部区域中的板表 面变得分开，如
图1所示。
本发明的目的在于提供 一 种浇注喷嘴，其可用作内喷嘴或外喷 嘴，这种浇注喷嘴提供必要精度来有效地安装于相应的保持机构或推 动机构内，同时在组装、预热和操作时所经受的温度范围内提供必要 的稳定性。
本发明者发现，可通过在板状部件的耐火材料内或在所述板状部 件与金属包层之间布置至少一个加强元件克服现有装置的缺点。导致 类似结果的另 一替代是制作金属包层的加强元件部分使得加强元件 凸出到所述板状部件的耐火材料内。
在最通常的实施例中，本发明涉及由至少一种耐火材料制成且包 括管状部件和板状部件的浇注喷嘴，该管状部件限定浇道的第一部 分，该板状部件与所述管状部件成整体并且在一端沿着其外周从管状 部件突出，所述板状部件具有限定所述浇道的第二部分的孔口，和在 其自由端的平坦表面，该平坦表面垂直于所述浇道的纵向轴线延伸， 板状构件和/或管状部件的至少一部分由金属包层封装，其中至少 一个加强元件布置于所述板状部件的耐火材料内、在所述板状部件与金属 包层之间或从所述金属包层凸出到所述板状部件内。
外部封装的设计配置便于在支承壳体内引入整体加强。由这种整 体式内部加强元件所提供的额外刚性获得了从相应的支承机构吸收
点载荷力(point loading force)的可能，并且在封装的耐火陶瓷材^F的较 大区域上且因此在喷嘴的头部和管状区域上均匀地分布所有的这种 力。
整体式加强元件的各种设计配置能以最小的重量提供最大强度 并且提供与喷嘴变换装置的支承才几构的最大兼容性。
根据一实施例，浇注喷嘴包括布置于所述板状部件的相对端的两 个加强元件。典型地，板状部件成形为平行六面体，尤其是当在滑动 闸布置内使用时。该浇注喷嘴包括(四个中的)两个相对的支承凸缘， 支承机构作用在支承凸缘上。
加强元件可具有各种形状。它们可成形为杆，螺旋弹簧、棒等。
在浇注喷嘴包括带圆形自由表面区域的板状部件的情况下，板状 部件可为环形。
加强元件(增强元件)可由耐火陶资材料完全包围(第一可选方案)。 加强元件还可布置于耐火陶瓷材料与金属包层之间(可选方案2)。在可 选方案3中，增强部件是金属包层的一部分且类似于凸缘沿着所述包 层的内壁布置。将通过下文的实例进一步公开所有的这三个实施例。
加强元件可布置成使得其表面中的一个表面形成板状部件的平 坦表面的部分。加强元件优选地布置于板状部件的平坦表面外周。这 降低了根据图1的板状部件的外周区域中的任何偏斜的风险。
如在EP 1 133 373 Bl中主要地公开，减振界面区可布置于基础 (basic)(内)耐火材料与(多个)加强元件和/或(外)金属包层之间。所述减 振界面区可由第二耐火材料制成，第二耐火材料在金属铸造中、在使 用所述浇注喷嘴期间所经历的温度下变得可变形。关于另外的细节， 参考EP 1 133 373 Bl。
6本发明的原理可应用于强T形的浇注喷嘴，即包括板状区域的喷
原理也可应用于根据EP 1 133 373 Bl的图3的包括(与自由平坦表面 相对的)承载表面的喷嘴(与根据EP 1 590 114 Bl的喷嘴相同)，该承载 表面与浇道的纵向轴线形成不等于90。的角度。
在后一情况下，(多个)加强元件的(多个)部分形成斜切表面区段 (承载表面)的部分。
(多个)加强元件可由改进用于金属铸造的浇注喷嘴的制造、使用 或更换的任何材料制成。最受欢迎的材料中的一种是金属，但是具有 高挠折模量的陶瓷也是受欢迎的。
在从属权利要求和其它申请文献中公开了本发明的其它特征。
现将参看附图更详细地描述本发明，附图示意性地示出 图1:根据现有技术的浇注喷嘴在使用之后的截面图。 图2:根据本发明的浇注喷嘴的截面图(实施例2)。 图3:根据本发明的浇注喷嘴的截面图(实施例3)。 图4:根据本发明的浇注喷嘴的截面图(实施例1)。
图1示出具有大致T形设计的内喷嘴IO和外喷嘴12,其带有具 有类似几何设计的凸缘，但是两个喷嘴10, 12的特征也可为相同的设 计。
在使用期间，在高温的操作条件下，差胀在所述已知喷嘴内造成 表面偏斜。仅在中心浇道14周围维持在相应平坦表面区段10s/12s之 间的接触，而外表面区域12so分开并形成在关闭力的压力(箭头C)下 自由偏斜的无限制区域，从而形成集中在板状部分与管状元件的会合 点处的弯曲/撕裂应力，这可能造成从外部朝向孔14的裂缝"CS"。
图2的喷嘴12包括限定浇道14的第一部分的管状区域12t。所 述管状部分12t由通常的耐火陶f;材料制成，并且与上部的板状区域12p成整体。所述板状区域12p具有比部分12t更大的截面积，并且 包括由与管状部件12t相同的耐火材料制成的内部12pi和沿内部12pi 的两个相对侧延伸的两个金属部分12pm。虽然金属部分12pm的内表 面接触耐火部分12pi的相应的外表面区域，^f旦是部分12m的外表面 与包层16相"t妄触，如下文所述。
所述板状部件12p在其自由端(与管状部分12t相对)处具有平坦的 上表面12s,表面12s由耐火部分12pi和代表加强元件的所述两个金 属增强嵌件12pm的相应表面的组合所限定。按照这种外部(外周)设 计，所述加强元件(金属部分12pm)的特征为上部垂直外表面12pmo， 之后为倾斜表面部分12pmi,而各个内壁,人上表面12s竖直地延伸到 各个下端。
金属壳体16封装板状部件12p和管状部件12t的附属区域。这种 喷嘴12的纵向轴线被标记为"L"。
当图1的喷嘴12由具有带有整体式加强部件的图2所示的设计 的喷嘴所替换时，由运行所造成的温度条件同样在板表面12s上产生 热偏斜差。然而，所述加强元件12pm承受来自关闭机构的压力，并 且防止它们在喷嘴12的耐火材料上形成任何弯曲应力力矩。
除了这个重要作用之外，根据图2的喷嘴12提供其它优点由 与表面区段12pmi相对的壳体区段提供的喷嘴的斜切承载表面提供了 增强的机械稳定性，这是由于加强元件12pm直接布置于这个承载表 面的后面。
可由根据图4的浇注喷嘴12实现类似的作用，图4的浇注喷嘴 12与图2的浇注喷嘴的不同只是在于所述两个加强元件12 pm的布 置。
两个加强元件12pm设计为杆(棒)，并且放置于板状部件12p的耐 火陶瓷材料内，即它们由所述耐火材料完全包围。
各个截面区域适应板状部件12p的外部设计。尤其，所述加强元 件12pm提供平行于金属壳体16的相应倾斜承载表面16b延伸的倾斜的下部表面区段12pmi。
图3示出根据图1的内喷嘴10的用作内喷嘴的浇注喷嘴10。
喷嘴10同样包括管状部分10t,之后(此处，在其下端)为;tl状部 分10p。在管状部分10t与板状部分10p之间的过渡区被标记为"T"。
图3示出管状部分10t在其下端由套筒18包围，套筒18由与部 分10t的耐火材料不同的耐火材料制成。这种套筒18围绕板状部件 10p延伸，并且又由外部金属包层16封装，该外部金属包层16结束 于喷嘴10下端的自由平坦表面区域10s的前方不远处。
在耐火浇注喷嘴元件10p与第二围绕耐火套筒18之间可引入减 振界面层"S",减振界面层"S"由在使用所述浇注喷嘴期间所经历 的温度下变得可变形的材料制成。
按照套筒18的形状，壳体16的特征为在其上端的圆柱形部分， 之后为倾斜(向外延伸)部分16b和向外延伸的水平部分16h，之后为最 后的竖直延伸部分16v。
由水平部分16h和竖直部分16v所提供的包层16的部分由两个 加强元件10pm机械增强，这两个加强元件10pm从包层16的相对的 内壁凸出。所述加强元件都设计成具有矩形截面的杆。它们替换套筒 18的封装材料的部分。
管状部分10t的耐火材料延伸到板状部件10p的区域内，并且特 征为向外成锥形的部分10pi,其提供浇道14周围的表面区段10s的内 部。
同样，两个金属棒10pm作为加强元件，类似于图2和图4中的 加强元件。根据图3的实施例，这些加强元件10pm是外部金属包层 16的整体部分。
在所示实施例中的任何实施例中，壳体和任何邻近的加强装置(如 12pm或10pm)的形状可具有适于任何特定机构配置的轮廓。
权利要求
1. 一种浇注喷嘴，其由至少一种耐火材料制成并且包括管状部件(10t，12t)和板状部件(10p，12p)，所述管状部件(10t，12t)限定浇道(14)的第一部分，所述板状部件(10p，12p)与所述管状部件(10t，12t)成整体并且沿着其外周在一端处从所述管状部件(10t，12t)突出，所述板状部件(10p，12p)具有限定所述浇道(14)的第二部分的孔口和在其自由端的平坦表面(10s，12s)，所述平坦表面(10s，12s)垂直于所述浇道(14)的纵向轴线(L)延伸，所述板状部件(10p，12p)和/或所述管状部件(10t，12t)的至少一部分由金属包层(16)封装，其中，至少一个加强元件(10pm，12pm)布置于所述板状部件(10p，12p)的耐火材料内、在所述板状部件(10p，12p)与所述金属包层(16)之间或者从所述金属包层(16)凸出到所述板状部件(10p，12p)内。
2. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述浇注喷嘴 包括布置于所述板状部件(10p, 12p)的相对侧的两个加强元件(10pm, 12pm)。
3. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元件 具有杆的形状。
4. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元件 具有螺旋弹簧的形状。
5. 根据权利要求l所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元件 具有环的形状。
6. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元件 (10pm)是所述包层(16)的部分，所述加强元件(10pm)从所述包层的内 壁凸出到所述板状部件(1 Op)的所述耐火材料内。
7. 根据权利要求l所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元件 (12pm)布置成使得所述加强元件的表面中的一个形成所述板状部件 (12p)的平坦表面(12s)的部分。
8. 根据权利要求7所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元件 (12pm)布置于所述板状部件(12p)的平坦表面(12s)的外周处。
9. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述板状部件在25。与85。之间的角度cc。
10. 根据权利要求9所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述加强元 件的部分形成所述斜切表面区段的部分。
11. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述浇注喷 嘴包括在所述包层(16)、所述加强元件(10pm)和所述板状部件(10p)之 间的第二耐火区(18)。
12. 根据权利要求11所述的浇注喷嘴，其特征在于，减振界面区 (S)布置于区(18)与板状部件(10p)之间并且由在使用所述浇注喷嘴期 间所经历的温度下变得可变形的耐火材料制成。
13. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述浇注喷 嘴包括至少一个金属加强元件(10pm， 12pm)。
14. 根据权利要求1所述的浇注喷嘴，其特征在于，所述浇注喷 嘴包括至少 一个高密度陶瓷加强元件(1 Opm， 12pm)。
全文摘要
本发明涉及一种浇注喷嘴。这种浇注喷嘴可用于从一个(上部)冶金容器向第二个(下部)冶金容器输送金属熔体，例如用于将钢水从钢包输送到中间包。
文档编号B22D41/50GK101547761SQ200780026309
公开日2009年9月30日 申请日期2007年6月15日 优先权日2006年7月13日
发明者I·普劳德富特, S·李 申请人:里弗雷克特里知识产权两合公司