专利名称：用于布置在冶金容器的底部中的底部注出喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于布置在冶金容器的底部中或者底部处的底部注出喷嘴(Bodenausgussduse),其带有:设置成优选地用于联接到冶金容器处或冶金容器的滑动闭锁部(Schieberverschluss)处的上端部；以及下端部，其中，在两端部之间布置有带有布置在下端部处的下部的至少一个注出开口的流动通道，其中，该流动通道的沿径向向外指向的壁由气密的壳体包围。此外，本发明涉及一种用于操作底部注出喷嘴的方法。
背景技术：
尤其在钢熔化时，液态的金属从冶金容器最终浇注到铸模中。这样的冶金容器可尤其为浇注桶(Gieflpfanne)(还被称为盛钢桶)或所谓的分配器(还被称为中间包(Zwischenpfanne)或烧口盘(Tundish))。将液态的金属从烧注桶中烧注到分配器中且从该分配器中烧注到连铸设备(Stranggussanlage)的铸模中。在此，液态的金属流过布置在浇注桶或者分配器的底部中的底部注出喷嘴(所谓的喷嘴)。不利地是 在流过期间积聚的材料粘附在底部注出喷嘴的壁处。因此使开口截面变小，从而不利地影响流动情况且因此不利地影响钢的质量(尤其由于湍流)。积聚的材料可脱落且招致影响钢的质量的夹杂物。为了阻止材料粘附在壁处，经常将惰性气体如氩气引入到流动通道中。然而太大的气体量同样可不利地影响钢的质量，例如因为在钢中形成空腔，其在钢被辗轧时导致表面损伤。例如在文献WO 2004/035249 Al中描述了一种用于底部注出喷嘴的材料。在文献KR 2003 - 0017154 A或文献US 2003/0116893 Al中公开了一种在冶金容器内部的底部注出喷嘴。在最后提及的出版物中，与在文献JP 2187239中描述的情形相似，以这种目的对惰性气体的使用进行了描述，即减少材料粘附在底部注出喷嘴的内壁处(所谓的堵塞)。从文献WO 01/56725 Al中相当详细地已知一种带有气体供应调节系统的机构。根据日本出版物JP 8290250来供应氮气。文献JP 3193250公开了一种用于借助于沿着底部注出喷嘴连续布置的多个温度传感器来监视材料的粘附或附着的方法。此外，尤其从文献JP2002210545,JP 61206559,JP 58061954以及JP 7290422中已知将惰性气体引入到底部注出喷嘴的内部中。此外，从这些出版物中的一些中已知，除了供应惰性气体之外，还通过围绕底部注出喷嘴的一部分使用壳体以尽可能地阻止氧气进入。在此有时候，例如在文献JP 8290250中，在这样的壳体内部产生惰性气体过压。为了阻止氧气的进入，在文献JP 11170033中公开了围绕底部注出喷嘴的滑阀的壳体。根据上述所提及的出版物，通过滑阀来控制金属熔体流动通过底部注出喷嘴。该滑动件(Schieber)垂直于金属的流动方向滑动并且因此可关闭底部注出喷嘴。流动调节的其它的可能性有所谓的柱塞杆(Stopfenstange)(还被称为塞棒铁芯(Stopper Rod))，如例如从文献JP2002143994中已知的那样。在韩国出版物KR 1020030054769 A中描述了围绕底部注出喷嘴的阀布置附加的壳体。借助于真空泵来抽吸位于壳体中的气体。文献JP 4270042描述了相似的壳体。如在上面所提及的其它出版物中一样，此处在壳体内部产生不起氧化作用的大气。壳体具有开口，通过该开口可供应惰性气体。从文献JP 61003653中已知另一种布置方案，在该布置方案中，从部分包围底部注出喷嘴的壳体中抽吸气体以便在壳体内部产生真空。例如从文献DE 10 2004 057381中已知另外的底部注出喷嘴。此处尝试借助于受控的惰性气体添加或者通过几乎完全密封底部注出喷嘴的整个外周面且与此关联的阻止氧气通过底部注出喷嘴的壁进入到钢熔体中来避免粘附问题。
发明内容
本发明的目的在于继续改进现有技术，以便在没有在此损害金属熔体或固化的金属的质量的情况下以简单且可靠的方式减少附着物(Festsetzung)粘附在底部注出装置的喷嘴中。该目的通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中给出了有利的设计方案。已经令人吃惊地表明，针对用于布置在冶金容器的底部中的底部注出喷嘴(该底部注出喷嘴带有:设置成优选地用于联接到冶金容器或者冶金容器的滑阀处的上端部；以及下端部，其中，在两端部之间布置有带有布置在下端部处的至少一个下注出开口的流动通道，其中，流动通道的沿径向向外指向的(耐火的)壁由气密的壳体包围)通过以下方式实现很好的结果，即不是仅底部注出喷嘴的周缘即流动通道的沿径向向外指向的壁由气密的壳体包围，而且底部注出喷嘴的壳体还气密地包围带有至少一个注出开口的下端部。在此，气密地当然不可理解成绝对的无泄漏，而是理解成基本上阻止或者中止气体特别大气的氧气和氮气的渗入。对于专业人员来说可很清楚地理解的是底部注出喷嘴、滑阀(或者柱塞杆式闭锁件(Stopfenstangenverschluss`))以及另一上部喷嘴(其由壳体包围且在冶金容器的底部中布置在滑阀上方)彼此气密地相连接，且以这种方式示出了具有完全密封的喷嘴布置的系统。根据本发明，一种用于操作底部注出喷嘴(例如在使用上面所描述的根据本发明的底部注出喷嘴的情况下)的方法的特征在于，底部注出喷嘴布置在冶金容器的滑阀或者柱塞杆式闭锁件处且在开启滑阀或者柱塞杆式闭锁件前在底部注出喷嘴中或者产生真空或者利用紧接着产生惰性气体过量(Inertgasiiberschuss)或过压来实现惰性气体扫气(Inertgasspulung)且然后开启滑阀或柱塞杆式闭锁件。优选地可使用氩气作为惰性气体。以这种方式将氧气从底部注出喷嘴中至少部分地去除，即引起氧气不足或者很低的氧气分压。在气密的壳体内部的整个体积中存在过压或者真空(负压)。因此概念“在底部注出喷嘴中”表示在壳体或者外壁内部的空间且包括整个注出通道的内部的体积和微孔。在钢熔体进入之前，在流动通道中也存在负压或者过压。在滑阀或者柱塞杆式闭锁件开启后，在钢熔体流入到底部注出喷嘴更确切地说其流动通道中时，如果壳体与钢熔体在至少一个注出开口的区域中处于接触，则壳体熔化，从而钢熔体可流到位于下面的存储器中。在开启后，或者可在真空的条件下或者可在惰性气体的条件下操作底部注出喷嘴。
底部注出喷嘴的一种形式为所谓的浸入式喷嘴，在专业领域内被称为SEN或者SES (英语表不为 Submerged Enty Nozzle 或 Submerged Entry Shroud)—浸入式水口。该浸入式喷嘴利用其下端部浸入到位于下面的冶金容器中的钢熔体中，其中，如果壳体与液态的钢发生接触，则壳体熔化，从而实现自由的流动。有利的是壳体可具有多个彼此气密地相连接的优选相叠布置的壳体件。优选地，壳体由金属(如钢)形成，从而壳体有足够的抵抗能力，且尽管壳体在与钢熔体接触时熔化。根据应 用目的如此选择壳体的金属，即其由在接收熔体的容器中的金属来熔化。同样可有利的是壳体具有由钢形成的下壳体件，该下壳体件至少气密地包围带有至少一个注出开口的下端部并且在该下壳体件上面布置有构造为壁的整体的组成部分的气密的壳体件，因此注出开口由一种类型的罩盖来封闭，而底部注出喷嘴的位于罩盖之上的周缘(壁)具有以气密的方式构造的层尤其表面，其在本发明的意义中可视作为壳体件。可有利的是壳体具有由钢形成的下壳体件，该下壳体件气密地插入到带有至少一个注出开口的下端部中且作为壁的整体的组成部分的气密的壳体件布置在该下壳体件上面，从而注出开口由柱塞来封闭，因此底部注出喷嘴的外周缘包括柱塞在内具有气密的层尤其表面，外周缘包括柱塞在内在本发明的意义中被视作为壳体件。此外，可有利的是安装有由起隔离作用的材料(如对于专业人员来说已知的纸包封件(PapierumhiilIung))构成的层以阻止熔洛或者洛滓(Absonderung)(其典型地存在于金属壳体的待浸入的区域的表面处)的粘附且加速壳体的熔化。适宜的是在壳体内部布置有吸气材料(Gettermaterial),优选由来自以下组中的至少一种金属构成:娃、I丐、钛、招、镁或错。由此还可俘获(gebunden)在壳体中存在的自由的氧气。壁的耐火的材料可具有2%至13%、优选小于10%的很小的孔隙度。这样的材料(例如渗透有碳的氧化铝一石墨材料)可显示出在本发明的意义中的足够的密封性。标准耐火材料具有高于16%的孔隙度。此外，有利的是在流动通道的壁中布置有加热装置(Heizung)，以便可在使用之前预热底部注出喷嘴和避免或减轻温度突变。优选地，隔离材料(如纸)的层布置成围绕底部注出喷嘴的外表面。此外可有利的是，壁的外表面在上端部处在气密的壳体之下由起隔绝作用的水泥密封部包围，其中，优选地，水泥密封部含有耐热的可浇注的水泥，优选带有以下组中的至少一种材料:氧化铝、硅酸铝、氧化镁。此外优选的是，壁的外周缘在下端部处在气密的壳体之下由起隔绝作用的材料尤其陶瓷纸(Keramikpapier)或者由陶瓷纤维构成的纤维织物(Fasergewebe)包围。起隔绝作用的材料可直接布置在水泥密封部之下。同样优选的是，在喷嘴的纵向方向上在气密的壳体之下尤其在气密的壳体与壁之间布置有气体通道。用于与底部注出喷嘴一起使用且尤其用于与上面所限定的底部注出喷嘴一起使用的根据本发明的滑阀(其包括气密的外壳体)的特征在于，气密的壳体包括至少一个气体入口和至少一个气体出口。该至少一个气体入口可用来将惰性气体如氩气泵送到壳体中且该至少一个气体出口可用来在壳体内部产生真空。这样的一种方法为有利的，即在该方法中，在开启滑阀或者柱塞杆式闭锁件之后，或者
a)如果在开启之前存在负压，则产生惰性气体过压，或者
b)如果在开启之前存在过压，则产生负压。尤其有利的是负压为Imbar至1013mbar尤其150mbar至1013mbar,且过压为1013mbar至1500mbar或者更高,也就是说过压高于大气压力。尤其对于浇注桶的底部注出喷嘴，可首先产生真空(负压)，且之后在开启后产生惰性气体过压。对于分配器的底部注出装置，有利的是首先产生惰性气体过压且在开启之后产生真空。
下面根据附图示例性地解释本发明。在其中:
图1显示了用于分配器的底部注出喷嘴，
图2显示了用于分配器的另一底部注出喷嘴，
图3显示了用于分配器的底部注出喷嘴的第三种变型方案，
图4显示了用于浇注桶的底部注出喷嘴，
图5显示了用于浇注桶的另一底部注出喷嘴，
图6显示了底部注出喷嘴在分配器处的布置方案，以及 图7显示了底部注出喷嘴在浇注桶处的布置方案。
具体实施例方式在图1中示出的底部注出喷嘴具有带有多个侧向的注出开口 2的流动通道I。流动通道I的壁3基本上由氧化铝和石墨的混合物形成。在壁3的上端部处布置有固定套环(Befestigungsmanschette)4以用于布置在为整个密封系统的主要部件的滑阀处。壁3的外周缘在上端部处由起隔绝作用的水泥密封部5包围，在水泥密封部5之下布置有起隔绝作用的材料6，例如陶瓷纸或者由陶瓷纤维构成的纤维垫。在水泥密封部5和起隔绝作用的材料6之上布置有气密的壳体7。该壳体包围整个底部注出喷嘴至直到固定套环4且仅包括一个开口 8以用于引入惰性气体(氩气)。惰性气体可引入到在气密的壳体7与起隔绝作用的材料6之间的缝隙中以用于扫气。在注出开口 2上方布置有由锆石墨构成的所谓的禮:带(Schlackeband) 9ο注出开口 2由壳体7封闭。在图2中示出了相似的底部注出喷嘴。该底部注出喷嘴在其下端部处具有例如由钢制成的罩盖10，该罩盖10封闭注出开口 2。至少在罩盖10之上至少壁3的外表面是气密的，因此形成气密的壳体件。在罩盖10的外表面处布置有起隔离作用的材料10’ (例如纸)的层。起隔离作用的层10’还可覆盖底部注出喷嘴的整个外表面。图3显示了与图1相似的布置方案，其中，在壁3内部环形的切口 27与开口 8相连接。因此可将氩气引入到壁中且产生氩气过压。
原则上以相似的方式来建造用于浇注桶的底部注出喷嘴(图4)，然而该底部注出喷嘴具有笔直贯穿的流动通道I’和居中地布置在下端部处的注出开口 2’。在图5中示出了相似的布置方案，其中，注出开口 2’由气密的柱塞28来封闭且至少壁3的外表面构造成气密的。柱塞28可通过流入位于冶金容器中的金属熔体来熔化、烧尽或溶解(aufl0sen)且释放注出开口 2’。柱塞28例如可由金属制成，如钢、不锈钢或者铜。在图6中示出了作为下喷嘴11的底部注出喷嘴在分配器12处的布置方案。分配器12具有保护分配器壁14的多层的衬里13。在分配器12的底部中布置有上喷嘴15，在上喷嘴15的材料中嵌入有电极16，并且其中，上喷嘴15的外侧29构造成气密的。上喷嘴15在上端部处由注口砖(Lochstein) 17包围以用于防护。在分配器12的底部的下方将滑阀18布置在上喷嘴15的下侧处，且滑阀18由气密的滑阀壳体19包围，该滑阀壳体19在其上端部处与上喷嘴15的外侧29且在其下端部处与气密的壳体7分别气密地相连接。在滑阀壳体19中设置有用于惰性气体的入口 20和用于真空泵的接口 21。图7显示了底部注出喷嘴在浇注桶22处的布置方案以及布置在其下方的分配器
12。分配器除了其出口 23之外在其内部中包括所谓的挡板(Prallplatte) 24，挡板24以机械的方式使钢熔体平静，即应阻止太大的湍流。在浇注桶开口(滑阀)25处布置有在图4中示出的底部注出喷嘴。用于惰性气体的入口以及用于真空泵的接口在图7中为了简化未示出。对于专业人员来说清楚的是，本发明的所描述的构件(其用于将金属熔体从浇注桶输送到分配器中且从 分配器中输送到铸模中)的在机械方面的大体布置方案非常相似且具有常规的形状和功能。浇注桶22本身在其内侧处具有多层衬里26。在开始浇注过程前关闭滑阀25，为了去除氧气在浇注桶的流动通道I’(图4)中产生真空。因此还在流动通道I’中、在底部注出喷嘴的壁(即在包围流动通道I’的内壁与外部的壳体之间)中产生真空，以及在滑阀25中产生负压(真空)。在钢熔体流入到流动通道I’中时，当在在注出开口 2’的区域中气密的壳体7与钢熔体接触，则壳体7熔化，从而钢熔体可流到布置在下面的容器(分配器12)中。在一个示例中将负压调节到700mbar至800mbar的范围中，将紧接着的过压调整到最大1500mbar。在分配器12的出口处同样布置有底部注出喷嘴。在该底部注出喷嘴中首先产生带有最大1500mbar的氩气压力的过压。在钢熔体流入到流动通道I中时，在注出开口 2的区域中的气密的壳体7熔化，从而钢熔体可流动到布置在下面的容器中。气体被抽吸离开底部注出喷嘴，从而形成真空。
权利要求
1.一种用于布置在冶金容器的底部中或底部处的底部注出喷嘴，带有:设置成优选地用于联接到冶金容器或者冶金容器的滑阀处的上端部；以及下端部，其中，在两端部之间布置有带有布置在所述下端部处的下部的至少一个注出开口的流动通道，其中，所述流动通道的沿径向向外指向的壁由气密的壳体包围，其特征在于，所述壳体气密地包围带有所述至少一个注出开口的所述下端部。
2.根据权利要求1所述的底部注出喷嘴，其特征在于，所述壳体具有多个彼此气密地连接的优选相叠地布置的壳体件。
3.根据权利要求1或2所述的底部注出喷嘴壳体，其特征在于，所述壳体由金属如钢形成，或由在气密性以及耐热性方面适合的其它材料如铜、镍或不锈钢形成。
4.根据权利要求2所述的底部注出喷嘴，其特征在于，所述壳体具有由钢形成的下壳体件，该下壳体件至少气密地包围带有所述至少一个注出开口的下端部，且在该下壳体件上面布置有构造为 所述壁的整体的组成部分的气密的壳体件。
5.根据权利要求2所述的底部注出喷嘴，其特征在于，所述壳体具有由钢形成的下壳体件，该下壳体件气密地插入到带有所述至少一个注出开口的所述下端部中，且在该下壳体件上面布置有作为所述壁的整体的组成部分的气密的壳体件，从而所述注出开口由柱塞来封闭，因此所述底部注出喷嘴的外周缘具有作为壳体件的气密的表面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的底部注出喷嘴，其特征在于，在所述壳体内部布置有吸气材料，优选由来自以下组中的至少一种金属构成:硅、钙、钛、铝、镁或锆。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的底部注出喷嘴，其特征在于，在所述流动通道的壁中布置有加热装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的底部注出喷嘴，其特征在于，起隔离作用的材料例如纸的层布置成围绕所述底部注出喷嘴的外表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的底部注出喷嘴，其特征在于，所述壁的外表面在所述上端部处在气密的所述壳体之下由起隔绝作用的水泥密封部包围，其中，所述水泥密封部优选地包含耐热的可浇注的水泥，优选地带有以下组中的至少一种材料:氧化铝、硅酸铝、氧化镁。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的底部注出喷嘴，其特征在于，所述壁的外周缘在所述下端部处在气密的所述壳体之下由起隔绝作用的材料尤其陶瓷纸或由陶瓷纤维制成的纤维织物包围。
11.根据权利要求9和10所述的底部注出喷嘴，其特征在于，所述起隔绝作用的材料可直接布置在所述水泥密封部之下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的底部注出喷嘴，其特征在于，在所述喷嘴的纵向方向上在气密的所述壳体之下尤其在气密的所述壳体与所述壁之间布置有气体通道。
13.一种用于与底部注出喷嘴一起使用的滑阀，该滑阀包括气密的外壳体，其特征在于，气密的所述壳体包括至少一个气体入口和至少一个气体出口。
14.一种用于操作底部注出喷嘴的方法，其特征在于，所述底部注出喷嘴布置在冶金容器的滑阀或柱塞杆式闭锁件处，且在开启所述滑阀或者所述柱塞杆式闭锁件之前在所述底部注出喷嘴中或者产生真空或者利用紧接着产生惰性气体过量或者惰性气体过压来实现惰性气体扫气，且之后开启所述滑阀或所述柱塞杆式闭锁件。
15.根据权利引起7所述的方法，其特征在于，在开启所述滑阀或所述柱塞杆式闭锁件之后，或者 c)如果在开启之前存在负压，则产生惰性气体过压，或者 d)如果在开启之前存在过压，则产生负压。
16.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于，所述负压为Imbar至1013mbar且所述过压高于大气压 力。
全文摘要
本发明涉及一种用于布置在冶金容器的底部中或者底部处的底部注出喷嘴，带有设置成优选地用于联接到冶金容器或者冶金容器的滑阀处的上端部；以及下端部，其中，在两端部之间布置有带有布置在下端部处的下部的至少一个注出开口的流动通道，其中，流动通道的沿径向向外指向的壁由气密的壳体包围，并且其中，该壳体气密地包围带有至少一个注出开口的下端部。此外，本发明涉及一种用于操作底部注出喷嘴的方法。
文档编号B22D41/58GK103228382SQ201180054590
公开日2013年7月31日 申请日期2011年10月25日 优先权日2010年11月11日
发明者M.肯达尔 申请人:Rhi股份公司