专利名称：用于运输熔融铝的高耐热保温钢包的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于运输熔融铝的高耐热保温钢包，具体涉及一种高耐热保温钢 包，该钢包可以长时间在热绝缘状态下运输熔融铝，从而实现了直接将熔融铝浇铸入模具 来铸造产品的目的，就不必先将原材料转换为铸锭，然后再熔化铸锭来进行浇铸。
背景技术：
目前，铝是用作为一种用于各种机器，例如汽车和飞机的零部件的材料。铝通常以 与其他轻金属结合起来的合金形式，以增加其强度，同时相比典型的钢铁材料，铝合金可以 减少50%或更多的产品重量。因此，由于其优良的效果，铝材料的使用持续增加。例如，铝 材料可以通过降低结构重量来提高性能，特别是在高油价和环境问题日益突出的情况下， 可以减少能源的使用和污染物的排放，这些问题目前正变得越来越重要。有相当一部分(约40% )的铝(合金)产品是由一种将原料加入到熔融炉中熔 化，然后将熔化的金属倒进一个模具来浇注成一个特定的形状的铸造方法来生产的。该铸 造方法被广泛用于机械零件的制造，因为它在生产效率和规格方面的一致性具有出色的优 势。一种利用铝铸造来生产产品的常规工艺，例如，压铸，该工艺包含如下步骤首先， 先熔化原材料来铸造铝锭，其次，再融化铝锭来铸造最终产品。也就是说，铝锭作为一种中间产品，是通过熔化铝原料来制备得到的，该中间产品 在原料合金厂中，合铸金属的过程中，以及类似的，浇铸熔融的金属到模具的过程中得到精 制或再生。此后，铸造厂再次熔化铝锭来生产的最终产品，执行诸如压铸的铸造过程。如上所述，在传统工艺中，即使铝是在原料合金厂中融化的，它还是以铝锭的形式 被运送入铸造厂。因此，在合金厂中铸造铝锭的过程花费太多的人力和设施成本，同时，铝 的供应周期延长，从而降低了成本的效率和生产力。产品铸造厂也在再次熔炼铝锭的过程中产生了大量的时间和费用，从而降低成本 的效率和生产力。此外，大量可观的材料额外损失是由于在铝融化过程中氧化造成的。此 外，由于大量如硫氧化物或氮氧化物的灰尘和污染物，造成了工作环境恶化和周围环境空 气污染的问题。在本发明背景中公开的信息是只为对该发明背景加强了解，而不应被视为一个承 认或一种任何形式的建议，这信息构成一种已被本领域技术人员知晓的现有技术。
发明内容
本发明的各种方面提供一种可以在热绝缘状态下长时间运输熔融铝的高耐热保 温钢包，以便直接将熔融铝注入模具，从而达到不必将原料转换成铝锭，再熔化铝锭来铸造 产品的目的。在本发明的一个方面，用于携带熔融铝的高耐热保温钢包可包含一个定义了一个 存储空间的钢包主体，该钢包主体中容纳了熔融铝，
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该钢包主体包含一个熔融金属进口和一个熔融金属出口，其可使存储空间与外界连通；一个盖子，用于开启和关闭钢包主体的进口 ；以及一个塞子，用于开启和关闭钢包主体的出口。钢包主体和盖子都有一个定义了一个轮廓的外壳，以及一个在外壳内部的多层绝 缘结构，该多层绝缘结构包含两层或更多的耐火层。容纳在存储空间中的熔融铝具有每分钟5°C或更少的温度下降速率。根据本发明的较佳实施例，钢包主体的多层绝缘结构可包含一个外部成型耐火材 料，一个外部耐火浇注材料，一个内部成型耐火材料，以及一个内部耐火浇注材料，上述材 料按顺序由外壳的内表面向钢包主体的内部堆叠。该内部耐火浇注材料可由一种不可与铝 发生化学反应的材料制成，该内部成型耐火材料可由基于模塑材料的二氧化硅材料制成， 其减轻了重量及减缓内部耐火浇注材料和外部耐火浇注材料之间的影响。根据本发明的较佳实施例，内部耐火浇注材料可包含一个由钢包主体底部的中央 部分向上突起的内墙。另一个实施例中，钢包主体的多层绝缘结构可具有一个设置在钢包主体最内层的 耐火浇注材料结构，该耐火浇注材料结构与熔融铝之间不可反应。该耐火浇注材料结构包 含一个设置在钢包主体侧壁上的高密度板型的(HDboard type)耐火浇注材料，该耐火浇注 材料包含二氧化硅(SiO2),氧化铝(Al2O3),和氧化钙(CaO)；以及一个设置在钢包主体底部 的耐火浇注材料，该耐火浇注材料由四氮化三硅和碳化硅组合制成。在这里，该耐火浇注材料还包含一个与钢包主体外壳的内表面相接触的外部成型 耐火材料。该外部成型耐火材料可为微孔绝缘体，其包含二氧化硅和碳化硅。此外，该耐火浇注材料结构还包含介于耐火材料浇注材料和外部成型耐火材料之 间的内部成型耐火材料。该内部成型耐火材料可采用由无机粘结剂浸渍的陶瓷。根据上述本发明的较佳实施例，可实现以下效果。由于绝缘体具有多层结构，其按顺序堆叠有外部成型耐火材料、外部耐火浇注材 料、内部成型耐火材料，以及内部耐火浇注材料，该绝缘体设置在外壳的内部来防止熔融铝 的热量逃逸到外部，没有必要在原料供应厂中生产铝锭来携带铝，或者再次在产品铸造厂 中熔化铝锭。因此，可以减少人力和成本，提高生产力，降低材料成本，减少污染物的产出。由于耐火层的合适类型，其各自有一个合适的厚度，是用于根据钢包主体的各个 不同部分满足各种绝缘条件，它可以减少钢包的重量，从而提高传输性能。本发明的方法和装置具有其他特点和优势，其很明显的或更详细的规定附在附图 中，已纳入本文，并在以下的具体实施方式
中，共同为解释本发明的某些原理。
图1为本发明用于运输熔融铝的高耐热保温钢包的根据一个较佳实施例的立体 图；图2为图1中所示钢包的前部立体截面图；图3为图2中沿A-A'线的顶部平面截面图；图4为图2中沿B-B'线的顶部平面截面图5为图1中所示钢包的侧部立体截面图；图6为本发明用于运输熔融铝的高耐热保温钢包根据另一个较佳实施例的前部 立体截面图；图7为图6中所示钢包的顶部平面截面图；图8为图6中所示钢包的塞子的细节图。
具体实施例方式参考现在将根据以下在附图中说明和描述的例子，作出详细的本发明的不同实施 例。虽然本发明将与较佳实施例相结合来描述，它会被理解本描述不是为了限制这些发明 于那些较佳实施例。相反，该发明不仅包含较佳实施例，也包含各种在本发明的附加权利要 求所限定的范围和精神之内所做的选择，修改，其他实施例。图1为本发明用于运输熔融铝的高耐热保温钢包的一个较佳实施例的立体轮廓 视图；图2为图1中所示钢包的前部立体截面图；图3为图2中沿A-A'线的顶部平面截面 图；图4为图2中沿B-B'线的顶部平面截面图；图5为图1中所示钢包的侧部立体截面图。如图1到5中所示，该高耐热保温钢包包含一钢包主体110、一盖子140，以及一塞 子180。该钢包主体100定义了一个存储空间111，其中容纳有熔融铝，该保温钢包还在顶 部和侧部分别设有与存储空间111相连接的一个熔融金属进口 112和一个熔融金属出口 113。该盖子140和钢包主体110顶部相匹配来开启和关闭该进口 112，塞子180和钢包主 体110的出口 113的外端相匹配来开启和关闭该出口 113。钢包主体110包含一个形成了外墙的外壳120，以及一个设置在外壳120中的绝缘 层130，该绝缘层130具有多层绝缘结构。外壳120由金属材料制成，最优采用钢，其具有足够的强度和刚度，使其能够维持 其结构形状，以抵御钢包内铝液的压力和重量，外部冲击等，从而能防止绝缘层130被损 坏。绝缘层130具有一个多层绝缘结构，其包含一个依附在外壳120内墙表面的外部 成型耐火材料，以及按顺序堆叠在外部成型耐火材料131内的一个外部耐火浇注材料132， 一个内部成型耐火材料133，和一个内部耐火浇注材料。内部耐火浇注材料134为主要的耐火材料，其设置在钢包主体110内部的最内层， 直接与熔融铝相接触，以防止熔融铝的热量向外部逃散。该内部耐火浇注材料134由不会 与铝发生化学反应，且足以承受其内部所放置的熔融铝重量的材料制成。此外，内部耐火浇注材料134包含一个由钢包主体110底部中央向上突起的内墙 134a。该内墙134a阻止在熔融铝输入的早期阶段热量集中在钢包主体100的中央部分，以 及阻止已被放入的熔融铝的流动，从而延缓散热以及阻止重量偏重在钢包主体110中的一 个部分。内部成型耐火材料133作为类似于缓冲的耐火材料，减轻重量以及内部耐火浇注 材料134和外部耐火浇注材料132之间传输的影响。该内部成型耐火材料133由一个基于 模塑的二氧化硅材料制成，其具有极好的隔热特性。外部耐火浇注材料132具有隔热和耐用的特性，类似于所述内部耐火浇注材料 134，但由于经济效益的原因，它是由比内部耐火浇注材料134更便宜的材料制成。
外部成型耐火材料131作为类似于缓冲的耐火材料，减轻重量以及外部耐火浇注 材料132和外壳120之间传输的影响。该外部成型耐火材料131由一种基于模塑的二氧化 硅材料制成。例如，外部成型耐火材料131最佳由模压玻璃纤维材料制成。类似于钢包主体110，盖子140包含一个由钢制成的外壳150和一个排列在外壳 150内的多层绝缘结构。该多层绝缘结构包含按次序堆叠在外壳150内的一个外部成型耐 火材料161、一个外部耐火浇注材料162、一个内部成型耐火材料163和一个内部耐火浇注 材料164。盖子140包含一个用于显示熔融铝温度的温度计，以及设置在盖子140边缘的盖 夹193，该盖夹193在闭合状态下将盖子140固定在钢包主体110上。塞子180塞在钢包主体110的出口 113中，同时由塞夹195固定。该塞子180包 含设置有耐火材料183的部分，该部分塞在出口 113中，该塞子180还包含一个设置在外部 暴露的部分的钩子185。该钩子185用于抽出塞子180。以上描述的结构，根据本发明的一种较佳实施例中的高耐热保温钢包可以保持放 置在钢包主体110的存储空间内熔融铝的温度，从而不再需要制作铝锭，及再熔化该铝锭 的过程。也就是说，由于具有了所述的多层绝缘结构，该多层绝缘结构包含有按次序堆叠 在外壳120、150内的外部成型耐火材料131、161，外部耐火浇注材料132、162，内部成型耐 火材料133、163和内部耐火浇注材料134、164，钢包主体110和盖子140可以有效地防止熔 融铝的热量逃散到外部，从而将熔融铝的降温抑制在每分钟1°C或更小。因此，假定熔融铝的航运温度(shipping temperature)大约为750°C，该温度下 可能为铝提供一种可以直接铸造成产品的熔融状态，来运送往铸造厂，该运输路程需要约2 小时。因此，铝材料供应商可以有利地降低人力和设施成本，同时缩短铝供应周期，从而 提高成本效益和生产力，因为以交货为目的将铝在熔化后制作成铝锭的过程是不必要了。此外，由于产品的铸造厂不再需要熔化所提供铝锭的过程，其可通过阻止在熔化 过程中因氧化而造成的铝的损失和污染物的排放，来降低产品生产的成本，提高生产率，降 低原材料成本，以及为工人提供更好的工作环境。同时，本发明不被上述的较佳实施例所限制。特别是设置在钢包主体110和盖子 140内的绝缘层可以有各种不同的选择。另一种本发明较佳实施例如图6到图8所示。图6为本发明用于运输熔融铝的高耐热保温钢包的另一个较佳实施例的前部立 体截面图；图7为图6中所示钢包的顶部平面截面图；图8为图6中所示钢包的塞子的细节 图。如图6到图8所示，根据该较佳实施例中所述的用于运输熔融铝的钢包中，类似于 前述的实施例，盖子140与钢包主体100的顶部相匹配，塞子180塞在钢包主体110的出口 113中，以及钢包主体110和盖子140具有多层绝缘结构。在该实施例中，一不与熔融铝相接触的耐火浇注材料结构设置在钢包主体110的 最内部。该耐火浇注材料结构可根据钢包主体110的各个不同部分分别包含有不同形式的 耐火浇注材料。也就是说，一个高密度板形式(HDboard type)的耐火浇注材料213设置在
6钢包主体Iio的侧壁上，一个耐火浇注材料215 (商品名称VI0ALC)，其包含31%的二氧化 硅(SiO2), 35%的氧化铝(Al2O3),和33%的氧化钙(CaO)，其设置在出口侧的侧壁上，以及 一个耐火浇注材料214，其由参杂碳化硅(SiC)的四氮化三硅(Si3N4)制成，其设置在钢包 主体110的底部。外部成型耐火材料211直接设置在钢制外壳120的内部，其形成了钢包主体110 的轮廓。该外部成型耐火材料211最佳由微孔绝缘体(商品名称WDS)制成，其包含80%的 二氧化硅(SiO2)和15%的碳化硅(SiC)。内部成型耐火材料212设置在耐火浇注材料213、214、215和外部成型耐火材料 211之间。该内部成型耐火材料212可由无机粘结剂浸渍的陶瓷组成。同样的，盖子140由设置在外壳150内部的一成型耐火材料211和一耐火浇注材 料212组成。本实施例中的高耐热保温钢包由于具有合适形式的耐热层，每层都具有合适的厚 度，可满足钢包主体各个不同部分的绝缘条件，从而可降低自身重量，从而提高了运输性 能，尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
一种用于运输熔融铝的高耐热保温钢包，其包含一个定义了一存储空间(111)的钢包主体(110)，其中容纳有熔融铝，该钢包主体(110)包含一熔融金属进口(112)和一熔融金属出口(113)，其使所述存储空间(111)与外界相连通；一盖子(140)，开启和关闭钢包主体(110)的进口(112)；以及一塞子(180)，开启和关闭钢包主体(110)的出口(113)，其中所述钢包主体(110)和盖子(140)都有一个定义了一个轮廓的外壳(120)，以及设置在外壳(120)内的一多层绝缘结构，所述多层绝缘结构包含两个或多个耐火层(130)，据此保存在存储空间(111)中的熔融铝的降温率在每分钟5℃或更少。
2.如权利要求1所述的用于运输熔融铝的高耐热保温钢包，其特征在于，所述钢包主 体(110)的多层绝缘结构中包含一外部成型耐火材料(131)、一外部耐火浇注材料(132)、 一内部成型耐火材料(133)和一内部耐火浇注材料(134)，上述材料由外壳(120)的内表面 向钢包主体(110)的内部按次序堆叠，所述内部耐火浇注材料(134)是由不与铝产生化学反应的材料制成，所述内部成型耐 火材料(133)由基于模塑的二氧化硅材料制成，由此减轻了重量，以及减轻了内部耐火浇 注材料(134)和外部耐火浇注材料(132)之间的影响。
3.如权利要求2所述的高耐热保温钢包，其特征在于，所述内部耐火浇注材料(134)包 含一内墙(134a)，所述内墙(134a)从钢包主体(110)的底部中央向上突起。
4.如权利要求1所述的高耐热保温钢包，其特征在于，所述钢包主体(110)的多层绝缘 结构包含设置在钢包主体(110)最内部的一耐火浇注材料结构，所述耐火浇注材料结构不 与熔融铝产生反应，所述耐火浇注材料结构中包含一设置在钢包主体(110)的侧壁上的高密度板型耐火浇注材料(213)；一设置在出口侧的侧壁上的耐火浇注材料(215)，所述耐火浇注材料(215)包含二氧 化硅SiO2、氧化铝Al2O3，和氧化钙CaO ；以及一设置在钢包主体(110)底部的耐火浇注材料(214)，所述耐火浇注材料(214)由掺杂 碳化硅SiC的四氮化三硅Si3N4制成。
5.如权利要求4所述的高耐热保温钢包，其特征在于，所述耐火浇注材料结构还包含 一与钢包外壳(120)的内表面相接触的外部成型耐火材料(211)，所述外部成型耐火材料 (211)包含一微孔绝缘体，所述微孔绝缘体包含二氧化硅SiO2和碳化硅SiC。
6.如权利要求5所述的高耐热保温钢包，其特征在于，所述耐火浇注材料结构还包含 一内部成型耐火材料(212)和外部成型耐火材料(211)，所述内部成型耐火材料(212)由无 机粘结剂浸渍的陶瓷组成。
全文摘要
一种用于运输熔融铝的高耐热保温钢包，其包含一定义了存储空间的钢包主体，其中容纳熔融铝，该钢包主体包含一熔融金属进口和一熔融金属出口，其使存储空间和外界相连通，一用于开启和关闭钢包主体进口的盖子，以及一用以开启和关闭钢包主体出口的塞子。钢包主体和盖子都包含一定义了轮廓的外壳，还包含一设置在外壳内的多层绝缘结构。该多层绝缘结构包含两个或多个耐火层。保存在存储空间中的熔融铝具有每分钟5℃或更少的降温率。该钢包可长时间在热绝缘状态下携带熔融铝，从而实现直接将熔融铝倒入模具来铸造产品。
文档编号B22D41/12GK101898243SQ20101019485
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者崔硕桓, 朴镇营, 林庆默, 洪永明, 金亿寿 申请人:韩国生产技术研究院