铸桶底部及铸桶的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作为用于处理金属熔化物的冶金铸桶的一部分的铸桶底部，以及对应 的冶金铸桶。
【背景技术】
[0002] 这种铸桶底部由提供上表面、下表面以及在上表面与下表面之间延伸的浇道的耐 火陶瓷体制成。作为铸桶的一部分，铸桶底部适配在对应的壁部分的一端内，其中壁从铸桶 底部的外周延伸。
[0003] 铸桶和铸桶底部分别在下文中描述为在铸桶底部水平地布置和在铸桶下端处的 位置。
[0004] 金属熔化物经由铸桶的开口上端浇入（浇铸）到铸桶中。金属流在重新定向以便 沿铸桶底部的上表面和朝浇道流动之前首先撞击铸桶底部，浇道在浇铸过程的该阶段被填 料砂封闭以便避免金属熔化物的非受控流出。在浇铸过程的此阶段期间，出现了若干问题， 尤其是： -当金属流撞击耐火材料时沿冲击区域的耐火材料的大量磨损。
[0005] -填料砂（特别是突出铸桶底部的上表面的任何填充材料）以非受控方式被熔化 物流冲走，因此在后续浇铸序列中造成不规则和/或缺陷。
[0006] 为了解决磨损问题，已经提出了若干提议。为了减少这样的磨损，已知的是使用不 太易于磨损的耐火材料来用于所述冲击区域，和/或提供布置在底部上表面之上的离散的 所谓冲击垫。
[0007] 但填料砂问题仍未解决。
[0008] 整体的填充材料在熔化物在铸桶中的气体处理期间也会引起问题。通常，这种处 理气体经由所谓的气体吹洗塞（德语：Gasspillsteine)进给到金属熔化物中，气体吹洗塞 布置在铸桶的底部和/或壁部中，引起熔化物体积内的湍流。填料砂又在出液开始之前由 这些端流意外冲走。
[0009] 这尤其在所谓的〃硬搅拌〃期间是如此，对于包括100000到300000kg金属熔化 物的工业铸桶，硬搅拌由>40m3/h(通常40-70m3/h)的气体体积限定。〃软搅拌〃描述了 低于所述40m3/h的气体量的气体处理，特别是10到30m3/h的量。
[0010] 由气体冲洗引起的问题也仍未解决。
[0011] 因此，本发明具有的目的在于提供一种技术方案以减少或避免沿浇道布置和布置 在浇道之上的这种填料砂的非受控清除（冲走），浇道从铸桶底部的上表面朝其下表面和 相邻的装置（如喷嘴/滑板等）延伸。
[0012] 在包括水模拟和数学研究的深入研究期间，已经发现各种因素引起提到的缺陷， 尤其是： -熔化物的总质量和熔化物速度。在包括150000到250000kg钢熔化物的典型冶金铸 桶中，填充时间仅为大约4到6分钟。
[0013] -大多数恶劣条件在浇铸过程开始时和熔化物在铸桶中的气体处理期间， -铸桶底部的总尺寸和冲击区域与浇道之间的距离， -熔化物从冲击区域到浇道的路线以及在该路线上的方向。
【发明内容】
[0014] 考虑这些及其它因素，本发明在其最普通的实施例中提出了一种包括以下特征的 铸桶底部： -其由耐火陶瓷体制成，具有上表面、下表面以及在上表面与下表面之间延伸的浇道， 其中 -所述浇道从由所述上表面的加深区段限定的扩散箱延伸，其中，所述扩散箱特征在于 以下特征： -其布置得离铸桶底部用作用于将金属熔化物浇到所述铸桶底部上的冲击区域的表面 区域有一定距离， -其布置得离铸桶底部的各个气体吹洗元件有一定距离， -其至少沿其面对冲击区域的边界具有梯级，其中，所述梯级具有在40和200mm之间的 垂直高度， -其具有最小
和最大水平
其中，r=铸桶底部的半径，并且对于具有的有效半径多2m的所有铸桶底部，r多0. 75m且rmax=2m，且n=pi=3. 14(下文称为方程I)。
[0015] -所述浇道的入口端布置得偏离沿其面对冲击区域的边界的梯级。
[0016] 主要特征是所谓的扩散箱、其尺寸和相对于浇道、任何气体吹洗元件、冲击区域和 铸桶底部全部的定向。
[0017] 用语〃扩散箱〃执行其主要任务，即，减慢到浇道的路线上的金属熔化物的速度， 该浇道布置在所述扩散箱内，即，在离其边界相当大的距离处。
[0018] 根据一个实施例，浇道的入口端布置在扩散箱的表面区段内，该表面区段覆盖扩 散箱的小于90%的总表面积，限制条件为由此限定的表面区段在整个表面区域内居中。优 选的是将该值减小至< 80%、< 70%、< 60%或< 50%。
[0019] 扩散箱的提供和设计对于在熔化物到达浇道的入口端之前以及因此在熔化物与 浇道内和/或之上的任何填充材料（填料砂）接触之前减小金属熔化物的动能很重要。扩 散箱的提供和设计对于在气体吹洗处理期间减少铸桶内的熔化物的湍流也很重要。
[0020] 扩散箱的特征在于铸桶底部的上表面的凹入（加深）区段（区域），因此提供了在 金属流从规则的上表面区域流入所述凹入区段时使其重新定向的装置。
[0021] 本发明提供了梯级，金属流在撞击冲击区域之后和进入浇道之前采用沿该梯级的 路线。用语"梯级"限定为几何不连续。利用扩散箱的相邻表面区段和铸桶底部的其余 规则表面区域的两个直角分别描述理想的梯级，但在技术条件下可接受略微的变化（< + /-30度，较好的是<+ /-20度，甚至更好的是<+ /-10度）。
[0022] 该梯级显著地减小熔化物的速度。梯级的（垂直）高度设置在40到200mm之间，其 中上限还可设置为160mm、150mm、140mm、125mm或甚至100mm，而最小高度还可设置为45mm、 50mm、55mm或60mm。小于40mm的高度不足以影响金属恪化物的速度来保护饶道中的填料 砂。大于200mm的高度由于过大的飞派而违背该效果。
[0023] 扩散箱布置得距冲击区域有一定距离以减小围绕冲击区域飞溅的效果以及提供 冲击区域与浇道之间足够的距离。
[0024] 根据一个实施例，沿冲击区域的上表面的中心点与沿扩散箱的上表面的中心点之 间的距离为铸桶底部的最大水平延伸的大约30%到75%，其可能的下限为40%、45%或50%， 并且可能的上限为65%和70%。在铸桶底部的最小直径限定为I. 5m的情形下，以500到 1200mm的距离实现了良好的结果。在所公开的公式中考虑的最大直径设置为4m的情形下， 甚至在铸桶底部具有> 4m的有效直径的情况中，对于大型铸桶底部以> 1500mm的距离实 现了良好的结果。
[0025] 冲击区域的〃中心点〃可限定为流入铸桶中的金属流的中心纵轴线撞击的点。扩 散箱的中心点为几何中心，其可落入由浇道的入口端限定的区域中。
[0026] 扩散箱的总体尺寸（m2)由所公开的两个方程（I)限定。上限和下限考虑熔化物 在铸桶中的二次冶金处理期间的气体吹洗的影响。这些限制对于由扩散箱限定的空间中且 尤其是邻近其表面的湍流的减少是决定性的。
[0027] 通常，邻近底部表面的金属熔化物的速度达到0. 3m/s。高的速度是由于〃硬搅拌 〃引起，在〃软搅拌〃期间可能经常是较低的值。在这种情况下，Aniax主要由〃软搅拌〃影 响，而Anil^ 〃硬搅拌〃的情况中限定优选的尺寸。
[0028] 换言之：熔化物通常在铸桶中由〃软搅拌〃和〃硬搅拌〃间隔地气体处理。在这 种情况下，扩散箱的总体尺寸由两者限定。
[0029] 在〃硬搅拌〃为主的情况中，扩散箱的表面区域的总体尺寸应当< (A_+A_) /2， 最好尽可能接近六_，而其在〃软搅拌〃为主的情况中应当> (A_+A_)/2,且因而尽可能 接近Aniax。刚好（A_+A_)/2的表面积是两个备选方案之间的折衷。类似的结果可利用 扩散箱的总体表面积在（A_+A_)/2的+ /-10%或+ /-20%的范围中来实现。
[0030] 在〃硬搅拌〃的情况中，还优选地向扩散箱提供在公开范围的上端的梯级的高度， 尤其是〉80mm或> 100mm。
[0031] 在所有实施例中，相比于如上文所述的铸桶底部的常规设计，在气体吹洗期间，填 料砂冲出的要少得多。
[0032] 为了减小填充材料的意外磨损，还有利的是保持任何气体吹洗元件与浇道之间的 最小距离。优选地，在扩散箱区域中不存在气体冲洗/吹洗元件，并且最小距离对应地限定 为冲击点与浇道之间的最小距离。
[0033] 下表引用了水平扩散器区域的有用的上限值和下限值[m2]: 绝对上限值（Aniax)可设置为2. 3m2、2. 2m2、2.Im2或2.Om2。扩散箱的总尺寸（A_)对于 容许金属熔化物在扩散器区域上分布且因此进一步减速也很重要。Aniax对于容许冲击区域 (和/或气体吹洗元件）与浇道之间的足够（最小）距离很重要。
[0034] 最后，扩散箱内的浇道的位置影响所需的效果。如可从以上公开内容获得的那样， 邻近边界（梯级）或与相邻的铸桶壁区段直接接触的位置将违背所述效果。在这种情况下， 建议将浇道布置得偏离所述边界并偏离铸桶壁。
[0035] 根据一个实施例，浇道布置得离沿面对冲击区域的边界延伸的梯级有一定距离， 所述距离等于或大于浇道的最大水平延伸的3倍。在圆柱形浇道的情况中，最小距离对应 于其直径的3倍，其中〃水平延伸〃或〃直径〃分别限定为跨过其长度的最小值。该最小 距离可扩大至系数> 5、> 6、> 7、> 8或> 9。
[0036] 在具有40mm的直径的浇道的情况中，浇道与梯级之间的最小距离为120mm，但可 达到280mm或更大。
[0037] 本发明包括铸桶，其包括如上文所述的底部。两者（铸桶和铸桶底部）均在附图 中示出。
[0038] 底部可根据以下可选特征中的一个或多个而变化： 梯级沿着金属熔化物在冲击垫与扩散箱之间所采取的路线是最重要的，但可水平地 延伸至两侧。在这种情况下，梯级（至少部分地界定扩散箱）可沿扩散箱的边界的至少 75% (或者至少80%或至少95%)延伸。
[0039] 梯级可还沿扩散箱的整个边界延伸。这给予扩散箱相对于铸桶底部的其余上表面 的桶状设计。
[0040] 这包括这样的设计，其中，扩散箱布置在铸桶底部的外周处。其边界的部分然后由 对应的铸桶壁限定。
[0041] 本发明包括这样的实施例，其中，扩散箱具有连续地倾斜到铸桶底部的相邻规则 上表面区域（包括冲击区域）的一个或多个边界区段。扩散箱与铸