专利名称：具有增强的冲击表面的冲击箱的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于熔融金属连铸的中间包容器；特别是涉及中间包的冲击箱， 该冲击箱被设计成防止中间包内的熔融金属飞溅或者紊流；更特别的涉及具有加长的使用寿命的中间包冲击箱。
背景技术：
中间包容器(10)用来盛放由大包(11)通过长水口(12)加入的一定量或者一熔池的熔融金属，例如铁水或者钢水(参见图1)。中间包(10)放置在大包(11)和铸造装置或者结晶器(13)之间，所述铸造装置或者结晶器(13)接受熔融金属并且使之形成各种形状的产品。大包(11)放置在中间包(10)上方几米处；长管形的长水口(12)从大包(11) 引入到中间包(10)。长水口(12)将熔融金属以具有高动能的、急速的密实的熔融金属流加入到中间包(10)中。设置在中间包中的浇注垫已经被广泛地用来防止中间包的工作衬层和安全衬层被进入的熔融金属流的冲击力损坏。近来，为了控制流动的紊流，已经开发出了冲击箱，该冲击箱实际上改变进入的熔融金属的流动以减少由进入的熔融金属流在熔池中产生的紊流。这样的冲击箱曾经被公开过，例如，在EP-B1-0729393、EP-B1-0790873、EP-B1-0847313、 EP-B1-0894035、EP-B1-1198315、EP-B1-1490192。要指出的是，技术文献和商业文献经常用“冲击垫”来表示这种冲击箱。术语“冲击垫”的严格解释是表示薄板形结构，这与上述引用的文献中公开的几何形状相差很远，在上述引用的文献中公开的几何形状更接近箱而非板。为此，在关于本发明的上下文中，术语“冲击箱”将被用来表示上面所公开的装置。由于在文献中术语“冲击垫”广泛应用来指箱结构，为了避免误解，在本文中将避免使用术语“冲击垫”，而代之以术语“冲击板”用来表示设计成承受进入的熔融金属流的实体的板形结构。 术语“冲击垫”最初只是表示由比包底的其余砖更厚或更耐用的砖制造的包底区域。该区域可以通过由隆起的砖所制成的壁来限定。冲击垫实际上是冶金容器的一体部分并且通常与容器衬层同时制造。另一方面，“冲击箱”表示包括基底和壁的单独物件，其安装在冶金容器中并且被设计用来承受进入的熔融金属流。冲击箱通常被安装或放置在容器的底面上。如以上所列出的现有技术文献中示出的，冲击箱的形状可以被设计成能使铸造浇次开始时的飞溅和在铸造浇次过程中的紊流最小。进入的熔融金属流-例如通过长水口 (12)从大包11进入到中间包(10)中的钢水流-以非常大的能量撞击冲击箱的底部。如果铸造浇次比较长，并且需要从大包中多次这样的加入，则冲击箱的箱底会被侵蚀和损坏到以至于出现裂缝，钢水从这样的裂缝中流出形成短路，以致最终中间包中进入的熔融金属流的紊流不再受控制。此外，中间包的底部本身不再受冲击箱的保护并且会被进入的熔融金属流损坏。本发明的主要目的就是解决这样的问题和用于在冶金容器中承受进入的熔融金属流的冲击箱中的其他问题，所述冲击箱具有基底，其上面为冲击表面，所述基底的四周向上延伸形成侧壁。
发明内容
本发明通过所附的独立权利要求来限定。从属权利要求限定最佳实施例。特别是， 本发明涉及用于在冶金容器(例如中间包)中承受和改变进入的熔融金属流的冲击箱，该冲击箱包括基底，侧壁和开口。侧壁从基底周边至少一部分向上凸出，并与基底一起形成所述冲击箱的内部空间；开口由所述侧壁的末端形成。所述进入的熔融金属流由此进入所述内部空间。所述基底具有朝向冲击箱开口的冲击面，用于承受进入的熔融金属流，所述冲击面由比冲击箱其余部分对进入的熔融金属流的侵蚀和/或腐蚀具有更高抵抗能力的材料制造。根据本发明的一有益的实施例，冲击面由最好是被嵌入基底的凹陷中的冲击板构成的。当根据本发明的冲击箱被用于非常有腐蚀性的钢种时，一些钢水可能流过冲击板和基底之间的缝隙并渗入到该冲击板下面。这样的钢渗入会导致进一步的问题，例如，最终使该冲击板脱离。这种渗入两个耐火元件之间的钢水薄片的问题通常被称为“飞翅”。为了避免出现飞翅，冲击板截面的边缘沿冲击板的厚度方向进行有益的变化，并且与所嵌入凹陷的侧壁表面相配合。例如，基底的凹陷在其周边至少一部分具有一个沟槽，并且冲击板在其周边的相应部分具有相匹配的榫舌。这样可以牢固地将冲击板固定在冲击箱的基底中。对于飞翅，金属可到达冲击板与基底榫接部分的表面，将冲击板压向所嵌入凹陷的底部，从而防止了任何飞翅到达所嵌入凹陷的底部。冲击板可以由氧化镁_碳或者氧化铝_碳类耐火材料制成。这类耐火材料因其对钢水的卓越耐侵蚀性而众所周知。另一方面，冲击箱的其余部分可以由传统上用来制造冲击箱的任何材料来制造，例如，浇注类耐火材料(例如，基于氧化铝、氧化镁、氧化锆等)。冲击板的表面可以具有适合于所用冲击箱和/或中间包类型的任何形状。具体地，其形状可以是圆形、椭圆形、多边形等。它可以是整体的，或者由几个元件组装而构成的。冲击板通常将覆盖超过25%，最好超过50%的冲击箱底面。通常，冲击板具有2到5厘米的厚度(t)， 但是更大的值也是可能的。通常，该厚度占基底厚度的20%到80%。冲击面可具有几种几何形状它可以是平的、凹面的、凸面的，它可以是结构化的，或可以相对于中间包的包底倾斜，所有这些变例影响进入的熔融金属流被改变的方式，一个冲击箱几何形状的选择取决于铸造生产线并且特别是中间包的几何形状。
在附图中示出了本发明的各种实施例图1示意地示出了典型的连铸生产线。图2示出了根据本发明的冲击箱的一实例的三维剖视图。图3a_3d示出了冲击箱几何形状的各种实施例。图4a_4c示出了冲 击箱几何形状的其它实施例。
具体实施例方式图2中示出了冲击箱(1)的实例，该冲击箱用于象中间包(10)这样的冶金容器中承受和改变自由下落进入的的熔融金属流。冲击箱(1)包括基底(2)，基底(2)的底部下表面接触并通常固定在中间包(10)的包底，基底(2)的上表面构成冲击箱的箱底。侧壁(4)从基底(2)的周边至少一部分(最好为全部)上凸出，并且与基底一起形成所述冲击箱(1)的内部空间。冲击箱顶部(即，在所述侧壁的末端与箱底相对的表面)形成开口 (5)，一方面，该开口用于允许所述进入的熔融金属流进入所述内部空间中，所述进入的熔融金属流撞击位于箱底上的冲击面(3a)并且从而被转向到侧壁(4)上，并且另一方面，该开口用于允许改变了的金属流流出冲击箱进入中间包的熔池中，从而在熔池中产生的紊流与没有冲击箱时相比较少。对于上述 介绍中引用的现有技术中公开了冲击箱几何形状的各种实施例，冲击箱减小由进入的熔融金属流所产生的紊流水平的效果非常依赖于冲击箱的几何形状。有一个递推式的特征，看起来是开口(5)不应该覆盖由侧壁(4)的顶端周边所形成的整个表面，并且内部凸缘最好应该围绕整个周边延伸以形成如图2中示出的悬突结构。开口(5)的尺寸必须足够大以允许熔融金属进入的熔融金属流进入并且允许其流出， 并且同时必须足够地小以限定出最适合控制流动的内部空间几何形状，以便理想地产生称为活塞流的输出。冲击箱通常包括单个开口(5)，但也可以包括一进口和至少一出口，如例如W002/094480或者W02010/063431中公开的那样。减少熔池中的紊流对于防止在熔池表面上漂浮的渣及其他杂质混合并分散到熔池的纯金属熔体中是很重要的，特别是在向结晶器(13)中分配的区域中。一般而言，冲击箱的优点是众所周知的并且在文献中被大量地描述(例如，参见以上所引用的文献)。冲击箱的冲击面(3a)位于箱底上，在冲击箱开口(5)和长水口(12)的出口正下方。该冲击面是进入的熔融金属流以相当大的作用力与冲击箱首先接触的部位，并且冲击面受到极大的侵蚀和腐蚀的威胁，这限制了冲击箱的使用寿命。因为连铸生产线的使用寿命取决于只能在停浇的情况下才能更换的最薄弱部件，因此延长冲击箱使用寿命的重要性是显著的。本发明提出了一种方案，通过使用与冲击箱其余部分不同的材料制造冲击面来大大延长冲击箱的寿命，与冲击箱其余部分的材料相比，所述制造冲击面的材料对由进入的熔融金属流的侵蚀具有更高的抗侵蚀性。这种表面上简单的方案实际上非常有益，因为其提供了一种延长冲击箱寿命的有效方式，这种方式实施起来非常简单和便宜。当冲击箱的结构(即，基底、侧壁和顶部凸缘)通常由浇注耐火材料(例如，基于氧化铝、氧化镁、氧化锆等)制造时，冲击面(3a)最好是由例如氧化镁-碳或者氧化铝-碳耐火成分制造的，这些材料的特征在于与前面的材料相比具有极佳的耐侵蚀性和/或耐腐蚀性。冲击面可以是由几个部件(例如砖)制成的，或者最好是由整体结构形成的，例如冲击板(3)。采用冲击板(3)是有益的，因为这样形成的冲击面(3a)提供了更少的可能发生飞翅缺陷的空隙。当使用整体式冲击板(3)时，冲击箱也更容易和更便宜地制造并实现各种几何形状。例如，冲击板可以预先制造(例如，预压)，并且在制造冲击箱的其余部分期间被埋入冲击箱的基底中。冲击面不必覆盖冲击箱的全部区域，因为冲击面的功能被证明仅在进入的熔融金属流的冲击区有效。取决于冲击箱的几何形状，冲击面可覆盖冲击箱箱底的至少25%， 最好至少50%。冲击箱的箱底通常是正方形或者矩形，但是也可具有其他几何形状，例如 W002/094480中公开的圆形或者多边形，或者具有如US2007/0132162中公开的直壁和曲壁的组合。冲击面可以基本上位于箱底的中心，或者例如W02010/063431中所公开的或附图 4(a)中所示的偏心。在其最简单的形式中，冲击面(3a)是如图(3)中所示的基本上平的。如果使用冲击板(3)，则其最好被埋入箱底上的匹配凹陷中。这可以通过以下方式轻易地实现将冲击板(3)定位在用于制造冲击箱的工具中 期望的位置上，然后将用于冲击箱其余部分的材料浇注入模具中并浇注在冲击板 (3)上。冲击板(3)的边缘可以如图3(a)中所示为直的。为了避免任何飞翅的风险(即，金属熔体渗入到冲击箱的凹陷和冲击板之间的空隙中，这在极端情况下最终会导致冲击板失去对钢水的密封)，可以作为优选的是冲击板截面的边缘沿冲击板的厚度方向而变化，并且与所嵌入凹陷的表面相配合，如图3(b)和3(c) 中所示。具体地是，如果基底(2)中的凹陷周边至少一部分具有一个沟槽，并且冲击板(3) 在其周边的相应部分具有相匹配的榫舌(3b)。那么渗入空隙的任何金属可到达板榫舌3b 和基底凹陷的沟槽之间的缝隙中，从而进一步将冲击板3压靠在凹陷底部上，以便阻止熔体渗入进一步发展，并且使冲击板不可能失去密封。冲击面(3a)不必是平面，并且可以是凹面、凸面或者可以是结构化的(参见，图 4(b)和4(c))。冲击面(3a)可以如图3(d)中所示并且如EP0847313中所公开的那样被沟槽围绕。这些不同的构造影响进入的熔融金属流被改变的方式以及输出流的形式。最优设计取决于连铸生产线的总体设计，例如大包(11)的容量和高度、长水口(12)的直径、中间包(10)的几何形状、中间包出口的位置等。冲击面(3a)不必是水平的以便垂直地承受冲击流，并且在某些情况下，有益的是使冲击面相对于中间包的包底倾斜，以便减小冲击角并且从而减小紊流。在图4a中示出了这种倾斜冲击面的一实例。可以看到，冲击面3a是偏心的，从而进入的熔融金属流在斜面的顶部撞击冲击面，沿斜面向下流，直到到达相对的侧壁(4)，在该相对的侧壁(4)处，进入的熔融金属流被导向上方朝向顶部凸缘的下面，在这里，再次改变方向，直到通过冲击箱的开口(5)排出。本发明的冲击箱可以相当容易地制造，而不用改变传统上使用的制造设备。如以上所说明的，在使用冲击板(3)的情况中，其最好被预成形，安放在用于铸造冲击箱的模具中，并且进一步向所述模具填充冲击箱其余部分所用的材料。然后，可以按本领域技术人员所公知的方式来铸造和硬化。替代地，可以在单个铸造或压制操作中将冲击面(3a)与冲击箱其余部分的材料一起压制或者铸造，并且然后硬化。在这样的实施方法中，在冲击面和冲击箱的其余部分之间不会形成明显的分界面，从而减小了飞翅的风险。另一方面，与使用预压制的冲击板(3)相比，这种工艺允许对冲击面的几何形状进行较少的控制。
权利要求
1.一种用于在冶金容器(10)中承受和改变进入的熔融金属流的冲击箱(1)，该冲击箱 (1)包括基底(2)、侧壁(4)和开口(5)，侧壁(4)从基底(2)的至少一部分周边上伸出并且与基底一起形成所述冲击箱(1)的内部空间，开口(5)位于所述侧壁的末端用于允许所述进入的熔融金属流进入所述内部空间，所述基底(2)还包括朝向冲击箱开口(5)的冲击面 (3a)，其特征在于，制造所述冲击面(3a)的材料与冲击箱(1)的其余部分的材料相比对所述进入的熔融金属流具有更高的抗侵蚀性。
2.根据权利要求1所述的冲击箱，其中，所述冲击面是由整体部件制成的，或者由几个部件的组合件构成的。
3.根据权利要求2所述的冲击箱，其中，所述冲击面(3)是通过将一块冲击板(3)嵌入到所述基底(2)的凹陷中形成的。
4.根据权利要求3所述的冲击箱，其中，冲击板截面的边缘沿冲击板的厚度方向而变化，并且与所嵌入凹陷的表面相配合。
5.根据权利要求4所述的冲击箱，其中，基底(2)中的凹陷的周边包括一个槽并且至少延伸到其周边的至少一部分，并且所述冲击板(3)包括在其周边的相应部分具有相匹配的榫舌(3b)。
6.根据前述任何一项权利要求所述的冲击箱，其中，所述冲击面(3a)是由非常耐熔融金属的腐蚀和/或侵蚀的材料制造的。
7.根据权利要求6所述的冲击箱，其中，所述冲击面(3a)是由氧化镁-碳、氧化铝-碳类的耐火材料或者它们的复合材料中选出的材料制造的，所述冲击面(3a)首选是由氧化铝-碳类耐火材料制造的。
8.根据权利要求7所述的冲击箱，其中，所述冲击箱的其余部分是由浇注类耐火材料制造的。
9.根据前述任何一项权利要求所述的冲击箱，其中，所述冲击面覆盖冲击箱底面的至少25 %，最好达到至少50 %。
10.根据前述任何一项权利要求所述的冲击箱，其中，所述冲击面(3a)是凹面、凸面和 /或结构化的。
11.根据前述任何一项权利要求所述的冲击箱，其中，沟槽(21)围绕所述冲击面(3a) 的周边延伸。
12.根据前述任何一项权利要求所述的冲击箱，其中，所述冲击面(3a)与所述基底(2) 的侧面一起形成了朝向所述冲击箱(1)外部的倾斜角。
13.根据前述任何一项权利要求所述的冲击箱，其中，所述冶金容器(10)是中间包。
全文摘要
一种用于在冶金容器(10)中承受和改变进入的熔融金属流的冲击箱(1)，该冲击箱(1)包括基底(2)、侧壁(4)和开口(5)，侧壁(4)从基底(2)的至少一部分周边上伸出并且与基底一起限定出所述冲击箱(1)的内部空间，开口(5)位于所述侧壁的相反端以用于允许所述进入的熔融金属流进入所述内部空间，所述基底(1)还包括朝向冲击箱开口(5)的冲击面(3a)，其特征在于，制造所述冲击面(3a)的材料与冲击箱(1)的其余部分的材料相比对所述进入的熔融金属流具有更高的抗侵蚀性。
文档编号B22D41/00GK102398024SQ20101028986
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者L·图德, 张承愚 申请人:维苏威高级陶瓷(苏州)有限公司