中間包衝擊墊的製作方法

2023-12-06 03:56:16 6

專利名稱：中間包衝擊墊的製作方法
中間包衝擊墊本發明大體涉及金屬熔液的連續澆注，具體涉及鋼水的連續澆注。本發明具體涉及中間包容器，尤其是設計用來抑制或減少金屬熔液在中間包內湍流(turbulent flow)的中間包衝擊墊。在所屬技術領域中，金屬熔液的連續澆注流程已是眾所周知。現在，將對鋼水的連續澆注流程進行描述，但是，需要了解的是本發明不限於鋼水的連續澆注。具體情況下，本發明也可應用於鐵、或是非鐵金屬等其它合金或金屬熔液。已知流程是將鋼水倒入用於輸送金屬熔液到澆注裝置的傳送鋼包中。鋼包底壁設有排出口。通常，利用設於排出口正下方的滑動水口來控制流向中間包的鋼水。為防止從鋼包排向中間包的鋼水氧化，通常連接一鋼包長水口至所述滑動水口，以輸送被保護不受周圍空氣影響的鋼水。所述鋼包長水口底端一般浸於中間包的鋼水中。中間包是一種中間冶金容器，用於接收澆包中排出的鋼水，然後中間包再將鋼水分配至一個或多個位於中間包下方的鑄模。中間包用於分離出鋼水中的熔渣和其它汙染物。鋼水沿中間包並通過一個或多個出口排入所述一個或多個鑄模。選取中間包長度時， 應使金屬在中間包中的停留時間足夠長，從而有時間將夾雜物分離而形成浮渣層。通常利用塞棒來控制中間包中流出的鋼水。並且，由鋼包中排出的鋼水一般收容於噴嘴中，該噴嘴可將鋼水從中間包中輸送至鑄模。本發明對於某類型的中間包特別有用，在這類中間包中，鋼水注入的衝擊區是中間包本體在側面的延伸。這部分延伸與本體是聯通的。這樣的中間包常常稱為T型中間包 (當以平面圖觀察時，該「T」型的橫杆或頂部相當於所述中間包的主體，因此長度大於「T」 型的延伸部分或垂直部分)。中間包內部位於「T」型(側面延伸部分)延伸部分的區域通常是鋼水導入中間包的澆注區，因此，該區域的底板上一般具有特殊的抗侵蝕衝擊墊。對於所述T型中間包的變體(有時稱為h型中間包)，其延伸部分或澆注區相對中間包主體斜向 (甚至平行)設置。本發明中，任何該類中間包都將稱作T型中間包。此類中間包一般具有偶數個出口，其相對中間包中心對稱地設於中間包的底板內。如，大方坯連鑄機一般就有4-6個出口設置在中間包底板內。不同出口的液體流出速度不同，是此類中間包經常遇到的一個重要問題。換言之， 通過距離中間包中心較遠出口流出的鋼水在中間包內的停留時間明顯比通過更靠近中間包中心的出口流出的鋼水在中間包內的停留時間要長，從而引起鋼鐵的質量問題，尤其是不同出口排出的鋼鐵質量差別比較大。另一問題則關於鋼包更換時的過渡時間。事實上，由於通過不同出口排出的鋼水流的速度不同，遠端鋼水流在轉換時間方面比中心的鋼水流更長。置於中間包內的澆注墊已被廣泛用於防止流入金屬熔液的衝力損壞中間包的工作襯及安全襯。流入的金屬熔液的動能也會引起湍流，而如果未適當控制金屬熔液的流動， 這種湍流就會波及整個中間包。並且，這種湍流往往會對取自中間包的金屬形成的鑄件的質量造成不良的影響。具體說來，中間包內產生的湍流和高速流動，例如，會引起以下不良影響
1.過多的湍流會攪亂鋼水表面並且，在鋼包更換或由於中間包操作導致金屬液面相對較低時加重熔渣乳化；2.澆注區中高速的湍流會侵蝕中間包的工作襯，該工作襯一般是由密度大大低於衝擊墊的耐火材料組成的；3.因為這種湍流具有波動性，中間包內的高速湍流能阻礙夾雜物、特別是尺寸不足50微米的夾雜物進行分離；4.中間包中增強的金屬熔液渦流會吸引熔渣向下運動至出口，高速流動也會增加熔渣隨著增強的渦流導入模具的可能性；5.中間包內的湍流可能攪亂靠近熔融金屬(metal bath)頂部的熔渣/金屬界面， 進而增加熔渣夾雜(slag entrainment)和在熔渣層內產生「眼」或金屬液裸露的可能性， 這可以導致金屬液的二次氧化；6.中間包內的高速湍流可傳至中間包和模具間的澆注流，這會引起澆注流「突出」 和「外傾」，進而造成鑄造困難。7.中間包內的高速流動也被歸因於一種稱為「短路」(short circuiting)的狀況。 短路指金屬熔液流從鋼包至衝擊墊至中間包中最近的出口所採取的短路徑。這種狀況並不好，因為這樣縮短了消除熔融金屬內夾雜物所需的時間。並且，高速流動會攜帶較大的夾雜物進入模具，從而降低鑄件的質量。典型的扁平衝擊墊使得進入的鋼包流衝擊衝擊墊的表面並快速流動到中間包的側壁或端壁。到達所述側壁或端壁時，所述鋼包流向上反彈至中間包表面，在那裡鋼包流改變方向，流向中間包中心，也就是流向進入的鋼包流。從而在中間包內，引起向內的不良循環流。中間包另一側或另一端的相對鋼包流流向中間包的中心，並攜帶有漂流至中間包內熔融金屬表面的熔渣或其它雜質。結果，這些雜質向進入的鋼包流靠近，然後裹帶著向下流入熔融金屬並流向中間包各出口。這樣一來，往往使更多的該類雜質排出中間包而進入模具中，進而降低模具中生產產品的質量。此外，根據觀察扁平衝擊墊會使金屬熔液在T型中間包內的停留時間非常短，使得T型中間包不能適當發揮其作用。儘管以往提出並使用過很多種中間包墊，不過沒有一種可完全解決上述提到的所有有關T型中間包的問題。以往中間包墊的實施例公開在以下的歐洲專利或專利申請中ΕΡ-Β1-729393， EP-B1-790873， EP-B1-847313， EP-B1-894035， EP-B1-1198315， EP-B1-1490192和EP-A1-1397221。特別指出的是，儘管鋼水在中間包中的停留時間大大增加了，但還是發現存在短路並且通過中部出口排出的鋼水的速度明顯快於其它鋼流。因此，本發明目的之一是提高T型中間包澆鑄的鋼水鑄件的質量，尤其是增強T 型中間包不同出口澆鑄的鋼水鑄件的均勻性(質量穩定)；另一個目的是強化對中間包內鋼流流速的控制，以使通過T型中間包不同出口排出的鋼水達到相同或大概相同的停留時間；此外，另一個目的是在更換鋼包時，使鋼水質量快速過渡。具體地，理想情況是在不同的鋼水流之間，鋼水質量的過渡時間非常短暫。在實現上述目的的同時，保持傳統衝擊墊的優勢(熔渣乳化程度低)，將是最理想的。根據本發明，提供權利要求1所述的一種衝擊墊。EP-A1-847820公開了一種根據權利要求1的前言的衝擊墊。該衝擊墊旨在用於具有突起部的傳統中間包中。鋼水被注入衝擊墊的第一區域並通過一開口流向第二區域，該開口位於將第一區域和第二區域隔開的板上。然後，所述金屬熔液溢出分隔板，回流至第一區域。如此，可分散流能(stream energy)。分隔板是豎直的，至多和外側壁一樣高。未說明可以對這種衝擊墊進行改造或其可用於T型中間包內。根據觀察，本發明所述的衝擊墊解決了上述大部分問題。特別是，觀察到本衝擊墊具有穩定的高質量、快速過渡、熔渣乳化低等特點。而且，根據本發明的本衝擊墊提供了更佳的熱分布(thermal stratification)。這是因為與其它衝擊墊相比，鋼液流向遠端 (outer strands)的速度要快的多。根據本發明，所述分隔板向上延伸，至少高出衝擊墊外壁的3倍，優選高出4倍。根據優選實施例，分隔板至少向上延伸至與中間包內金屬熔液液面齊平的高度。在這種情況下，分隔板的上部在中間包內金屬熔液液位附近優選設置有加厚部，以提高分隔板的抗渣性。此加厚部將位於分隔板的上半部分，優選位於分隔板上部四分之一處。分隔板相對於垂直部分傾斜，優選地，傾斜角度與中間包主體內中間包壁的傾斜度相一致。從而，操作者可以在設立中間包時很容易地在分隔板與中間包壁之間提供緊密的接合。傾斜角度一般在1到15°之間，例如6°。根據另一優選的變化，分隔板的寬度相當於中間包延伸部分與中間包主體相結合處的寬度。根據本發明一極具優勢的實施例，所述分隔板向上延伸，其高度至少達到中間包內金屬熔液液面的高度，其寬度相當於中間包延伸部分與中間包主體相結合處的寬度。由此，所述分隔板將中間包分隔為延伸部分和主體部分，其主要通過分隔板的通道相連通。需要理解的是，分隔板中的通道應優先構成金屬熔液從中間包延伸部分流向主體部分的主要通道。不過，有限(即少於20%)的金屬熔液繞過或溢出分隔板，也會產生有益的效果。所述基部、外壁和分隔板可以是一體的，不過為了方便輸送和裝配，應優選地提供單獨的分隔板作為一個部件，基部、外壁作為一個部件。如果這樣，如下設計是有利的分隔板設有至少一個槽，以便與外壁對應部位接合。同樣，外壁也可設有至少一個槽，以接收分隔板的至少一個對應部位。作為一種變化，所述外壁和分隔板都設有一槽，以分別和這兩者的對應部位接合。當作為一部分的分隔板和另一部分的基部和外壁分別提供時，給所述基部和外壁部分設置至少一斜槽以接收分隔板的至少一對應部位，會產生有益效果。根據另一目的，本發明涉及包括主體和延伸部分的T型中間包的總成，其還具有上述的衝擊墊，其中衝擊墊具有一分隔板。所述分隔板向上延伸，其高度至少相當於中間包內金屬熔液液面的高度，其寬度相當於中間包延伸部分在中間包主體與延伸部分匯合區域的寬度。所述分隔板將中間包分隔為一延伸部分和一主體部，兩者主要通過分隔板的通道相連通。現在，結合附圖對本發明進行描述，其中


圖1為T型中間包的俯視圖；圖2為圖1中間包的剖面圖；圖3描述的是各穩態的鋼水流(strand)在中間包中的最短停留時間；圖4描述的是更換鋼包時，各鋼水流在中間包內的過渡時間；
圖5為本發明衝擊墊的透視圖；圖6為圖5的衝擊墊在A-A方向的剖面圖；圖7為圖5的衝擊墊在B-B方向的剖面圖；圖8為本發明總成的頂視圖以及圖9為圖8總成的剖面圖。圖1和圖2所示為一傳統T型中間包10，其包括主體11和延伸部分12。通過鋼包長水口 17，鋼水流由鋼包(未標出)排入到中間包10的延伸部分12。中間包10具有四個對稱設於中間包底板的出口(13-16)。出口 14和出口 15離鋼包長水口 17較近，因此離進入的鋼水流較近。由中間包10流出的金屬熔液通過塞棒103-106進行控制。圖3表示，對於無衝擊墊的穩態中間包(▲)、帶有傳統的無分隔板的衝擊墊的中間包(·)及本發明的中間包來說(■)，金屬熔液分別通過13-16各個出口所測定的最短停留時間(以秒計)。此圖表表明衝擊墊的設置有利於延長最短停留時間。另外，在使用本發明所述的衝擊墊後，通過所有出口澆注的鋼水的停留時間明顯要均勻的多；例如，從遠端出口(13，16)排出的鋼水的停留時間相當於從中部出口(14，15)排出的鋼水的停留時間，而相同情況下，沒有衝擊墊或只有傳統衝擊墊時，從遠端出口排出的鋼水的停留時間是從中部出口排出的鋼水的停留時間的3到6倍。圖4所示為對於無衝擊墊的中間包(▲)、帶有傳統的無分隔板的衝擊墊的中間包(·)及本發明的中間包來說(■)，鋼包更換時鋼水分別通過13-16各個出口所測定的過渡時間(以秒計)。此圖表表明對於無衝擊墊的中間包或帶有本發明衝擊墊的中間包來說，在不同的出口(13-16)的過渡時間是相當的(comparable)，而對於有傳統衝擊墊的中間包來說，中部出口 (14，15)的過渡時間幾乎是遠端出口 (13，16)的過渡時間(transition time)的兩倍。對於帶有本發明所述的衝擊墊的中間包來說，通過不同出口的過渡時間普遍明顯要短。圖5到圖6所示為本發明衝擊墊20，其包括基部21和外側壁22，外側壁22限定出一帶有上開口 M的內部空間。由這些圖中可知，外側壁22帶有在內部空間上方延伸的懸部23，外側壁22是連續的環狀。需要了解的是，這些圖所示內容並不是絕對的。例如，所述懸部可省略或者呈一不同的形狀，並且外壁可帶有一個或者多個鋼水注口。衝擊墊20的內部空間被帶有金屬熔液流通道27的分隔板沈分成兩個區域2 和25b。在這些圖中，分隔板向上延伸超過外側壁(大約4倍)。分隔板沈在中間包內金屬熔液液面的附近(即分隔板的上部四分之一處)還帶有加厚部觀。由圖7可見，分隔板沈相對於垂直部分的傾斜角度為α。在此圖中，角度α大約為6°與中間包壁的傾斜度相應。從圖8和圖9所示的總成中，也可看見衝擊墊20及其在中間包10中的位置。由圖可見，衝擊墊20所設置的分隔板沈向上延伸到與中間包內金屬熔液液面高度相當的高度，且分隔板沈的寬度相當於中間包延伸部分12在中間包主體11與延伸部分12匯合區域的寬度，以便分隔板26把中間包分成延伸部分12和主體11，該延伸部分與主體主要通過通道27相聯通。從而，金屬熔液通過鋼包長水口 17從鋼包(未標出)排入位於中間包延伸部分12 內的衝擊墊的區域25b。熔液流經分隔板沈的通道27，首先到達位於中間包主體11之內的衝擊墊20的區域25a並被分配到中間包主體11內。然後，鋼水通過出口 13-16排出。
觀察可知，使用本發明所述衝擊墊時熔渣乳化狀況大大優於未使用任何衝擊墊的情況，也優於使用傳統衝擊墊的情況。熔渣乳化情況通過所謂的染色注射測試進行觀察。染色注射測試不會顯示中間包位於外部上方角落處的楔狀物。對於多鋼水流的中間包來說， 這些楔狀物一般長時間都清晰可見。
權利要求
1.用於包括主體(11)和延伸部分(12)的T型中間包(10)的衝擊墊00)，由經得住與金屬熔液連續接觸的耐火合成物構成，衝擊墊00)包括具有衝擊面的基部和外側壁(22)，該外側壁由衝擊面向上延伸並限定出具有接收金屬熔液流的上開口 04)的內部空間，內部空間被分隔板06)分成兩個區域0如，2恥)，分隔板06)帶有至少一個金屬熔液流通道、2Τ)；其特徵在於，分隔板06)至少比外側壁02)高3倍並相對於垂直部分傾斜。
2.根據權利要求1所述的衝擊墊(20)，其中分隔板06)包括加厚部( )，其設於分隔板的上半部，優選設於分隔板的上部1/4處。
3.根據權利要求1或2所述的衝擊墊(20)，其中分隔板06)設有至少一個槽，以便與外壁0 的對應部位相接合。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的衝擊墊(20)，其中外壁0 設有至少一個槽， 以接收分隔板06)的至少一個對應部位。
5.根據權利要求1或2所述的衝擊墊(20)，其中基部(21)、外壁0 和分隔板06) 是一體的。
6.衝擊墊組件包括具有衝擊面的基部和外側壁(22)，該外側壁由衝擊面向上延伸並限定出帶有接收金屬熔液流的上開口 04)的內部空間，其特徵在於外側壁02)帶有至少一個斜槽，用來接收分隔板06)的至少一個相應部位。
7.T型中間包(10)總成，包括主體(11)和延伸部分(12)並具有根據權利要求1至6 的任何一項所述的衝擊墊(20)，其中衝擊墊OO)包括分隔板( )，其至少向上延伸至與中間包內金屬熔液液面齊平的高度，該分隔板06)並將中間包(10)分隔為延伸部分(12)和主體(11)，該延伸部分和主體主要通過分隔板06)的通道、2Τ)相連通。
8.根據權利要求7所述的總成，其中分隔板06)的寬度相當於中間包(10)的延伸部分(12)在中間包主體(11)與延伸部分(12)匯合區域的寬度。
9.根據權利要求7或8所述的總成，其中分隔板06)傾斜一角度，該角度相當於中間包主體(11)中的中間包壁的斜度。
全文摘要
本發明涉及一種用於T型中間包(10)的衝擊墊(20)，衝擊墊(20)包括具有衝擊面的基部(21)和外側壁(22)，外側壁由衝擊面向上延伸並限定出具有接收金屬熔液流的上開口(24)的內部空間，該內部空間被分隔板(26)分成兩個區域(25a，25b)，分隔板(26)帶有至少一個金屬熔液流通道(27)。本衝擊墊特徵在於分隔板(26)至少比外側壁(22)高3倍並相對於垂直部分傾斜。此衝擊墊提高了出自T型中間包不同出口的澆注鋼水的均勻性並使通過中間包不同出口排出的鋼水達到相同或大概相同的停留時間。本衝擊墊還使換包時鋼水過渡時間加快，同時，保持傳統衝擊墊的優勢(熔渣乳化程度低)。
文檔編號B22D11/10GK102300654SQ200980155933
公開日2011年12月28日 申請日期2009年11月30日 優先權日2008年12月2日
發明者卡斯滕·蘭納, 託馬斯·華格納 申請人:福士科國際有限公司