专利名称：浇口盘缓冲垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及熔融金属，特别是熔融钢的处理。本发明特别涉及一种浇口盘缓冲垫，即一用耐火材料制成，放置在一浇口盘的底面上，接受从一钢水包注入该浇口盘中的熔融金属流的部件。本发明特别用于钢的连续铸造。
国际专利申请No.WO96/14951(FOSECO)公开的一种浇口盘缓冲垫包括一可承受与浇口盘中的熔融钢接触的耐火材料制成的本体。该缓冲垫本体包括一有一冲击面的底部、一从该冲击面向上伸展的外侧壁和一与该侧壁连接，限定一开口的顶面。顶面内有一与冲击面大致平行的环形部，侧壁与冲击面以及侧壁与顶面内的环形部之间大致为直角。该缓冲垫可提高熔融钢在浇口盘中的停留时间，从而确保多余的夹杂物有足够时间浮到钢水表面后被除去。
国际专利申请No.WO97/37799(FOSECO)公开的一种浇口盘缓冲垫包括一可承受与浇口盘中的熔融钢接触的耐火材料制成的本体。该缓冲垫本体包括一有一熔融钢冲击面的底部，一从该冲击面向上伸展的并围绕该底部伸展以完全将其围住的外侧壁。一与侧壁连接的环形体部分形成与冲击面大致平行，限定一供钢水注入的开口的顶面，环形体部分的底面和侧壁的内表面限定一凹座，该凹座有一沿冲击面周边并在冲击面上方连续伸展的底切部。顶面的一部分比顶面的其余部分低，顶面该部分下方的凹座的横截面比凹座的其余部分小。该缓冲垫特别可用来提高钢水在细长形浇口盘中的流动性，钢水从该浇口盘的一端注入，铁水的该或每个出口在该浇口盘相反的一端。该缓冲垫的位置放置成使得该端壁的较低部分与注入钢水旁的端壁相邻，从而使得从缓冲垫弹回的钢水优先流向该端壁。这可大大减小浇口盘中生成的表面涡流，从而改善流路，生成更清洁的钢。
值得注意，由于改变一缓冲垫的设计的某一方面一般会对整个浇口盘的流体力学产生无法预见的影响，因此设计能满足预定特殊要求的新浇口盘缓冲垫是非常复杂的。本发明人的目的是一种新浇口盘缓冲垫，它使得从冲击面弹回的钢水围绕该浇口盘的纵向轴线对称流动。对于比方说该或每个出口位于浇口盘纵向轴线上，或两个或更多出口围绕该轴线对称分布的浇口盘来说，这是非常重要的。此外，熔融金属的注入(“浇包流”)通常“偏心”，即不位于浇口盘的纵向轴线上。这是因为浇包罩(供熔融金属从浇包注入浇口盘中的管子)通常与一控制从浇包流出的金属流的滑动闸阀一起运动，由于该阀为限制流率常常只打开一部分，因此浇包罩常常相对浇口盘偏心。
按照本发明的第一方面，提供一种用耐火材料制成的浇口盘缓冲垫，该缓冲垫包括一有一冲击面的底部，该冲击面使用时面向上接收注入该缓冲垫的熔融金属；以及一沿该冲击面的至少一部分周边从该底部向上伸展的壁，该壁包括一伸出在该冲击面一周边区上方的突檐，该突檐包括多个在冲击面上方比突檐其余部分伸出更远的突出部分。
该壁最好伸展在该冲击面的整个周边上，从而围住整个冲击面。
按照第二方面，本发明提供一种包括按本发明第一方面所述的缓冲垫的浇口盘。该浇口盘最好呈细长形(即俯视图)，它的出口最好靠近每个纵向端，使用时注入的熔融金属流和缓冲垫最好大致位于浇口盘的纵向中央。该浇口盘最好在缓冲垫与一出口之间包括至少一个在其宽度上伸展的挡板。该挡板的顶面最好有一中央部(即相对于浇口盘纵向轴线的中心)，该中央部比其每边上的周边部低。这有助于把熔融金属流导向浇口盘的纵向轴线。
本发明人发现，使用多个在冲击面上方比周边壁的突檐的其余部分伸出更远的突出部分可使得从冲击面回跳的熔融金属被大致导向缓冲垫的中央。从而即使注入缓冲垫中冲击面上的熔融金属是偏心的，即与缓冲垫中央隔开一段距离，从缓冲垫流出的熔融金属仍大致对称。从缓冲垫流出的流体的这一大致对称使得流体在整个浇口盘中对称，从而减小熔融金属在其中流率相对低(造成新的熔融金属补充不畅和该熔融金属固化的可能性)的所谓“死区”，从而大体改善熔融金属在浇口盘中停留时间的一致性。
缓冲垫的冲击面最好有至少两个转角(例如四个转角)，该转角的上方各突出一突出部分。至少一个(最好是全部)转角形成在冲击面各大致的直边的会聚处。该冲击面可呈大致的多边形，最好是四边形，特别是大致的长方形或正方形。多边形冲击面的每一转角上方伸出一突出部分。作为补充或替代，至少一个突出部分(最好是两个突出部分或更多突出部分)沿冲击面各边的至少大部分长度，甚至其整个长度伸展。
在某些优选实施例中，伸展在两所述突出部分之间的突檐在冲击面上方伸出的距离沿其至少大部分长度大致相同。在两突出部分之间的该突檐沿其至少大部分长度最好大致笔直伸展。但是，作为补充或替代，对于伸展在两突出部分之间的一个或多个突檐，该突檐在冲击面上方伸出的距离沿其至少大部分长度可不相同，例如伸展在两突出部分之间的一个或多个突檐的俯视图可呈弧形，从而比方说该或每个突檐在冲击面上方在其长度中央伸出的距离比在其两端远，也可在其两端伸出的距离比在其中央远。值得注意，突出部分之间的突檐的形状和大小，和/或突出部分的形状和大小可按照特定场合的不同而不同，即决定于浇口盘的形状和大小，和/或注入的熔融金属的偏心程度，或用户的任何其他特殊要求。
缓冲垫的该或每个突出部分在冲击面上方伸出的最大距离为突檐的其余部分在冲击面上方伸出的最大距离的至少110％，最好至少为120％，更好至少为140％，特别至少为150％。缓冲垫的该或每个突出部分在冲击面上方伸出的最大距离不大于突檐的其余部分在冲击面上方伸出的最大距离的600％，最好不大于500％，特别不大于450％。
突檐在冲击面上方的高度沿其长度可不相同。对于本发明具有至少三个突出部分的实施例来说，伸展在两个突出部分之间的突檐的高度与伸展在这两个突出部分之一与另一突出部分之间或伸展在另两个突出部分之间的突檐的高度不同。突檐的至少一部分比该突檐的另一部分低，该较低部分在冲击面上方伸出的距离比该突檐其它的较高部分远。从而使得从冲击面弹回后冲击在较低突檐上的熔融金属比冲击在较高突檐上的金属更猛烈地被向后导向缓冲垫中央，从而有助于造成金属对称地从缓冲垫流开(但是，以上对本发明各方面的作用所作的说明不应看成对本发明有所限制)。
在某些优选实施例中，冲击面的周边区包括一沿冲击面中央区的至少一部分伸展的凹槽。对于冲击面有转角的实施例来说，该凹槽在转角处比在其他部位宽。例如，该凹槽(在俯视图中)的形状可与该壁的突檐的形状大致互为镜像。
下面结合附图举例说明本发明，附图中
图1为本发明浇口盘缓冲垫的等角投影图；图2为图1浇口盘缓冲垫的纵向剖视等角投影图；图3简示出从一偏心浇包罩注入一细长形浇口盘中的熔融金属的非对称流；图4简示出使用本发明缓冲垫和新颖挡板从一偏心浇包罩注入一细长形浇口盘中的熔融金属的对称流；以及图5示出图4简示的挡板。
图1示出本发明一浇口盘缓冲垫1，包括一有一冲击面5的底部3，该冲击面使用时面向上接收注入该缓冲垫的熔融金属；以及一沿该冲击面的周边从该底部向上伸展的壁7，该壁包括一伸出在该冲击面一周边区11上方的突檐9，该突檐包括多个在冲击面上方比突檐其余部分伸出更远的突出部分13。
该缓冲垫1的俯视图呈长方形，底部3和冲击面5都呈长方形。各突出部分3位于缓冲垫的四个转角上。长方形缓冲垫长边上突出部分13之间的突檐9a相对小，并大致是直的和相同的。长方形缓冲垫短边上突出部分13之间的突檐9b相对大，俯视图呈弧形。此外，突檐9b在冲击面上方的高度比突檐9a低。
冲击面周边区11包括一凹槽，其形状与整个突檐(9a、9b、13)的形状大致互成镜像。
图2为图1缓冲垫的纵向剖视图。可清楚看出突檐9b的宽度和凹槽11的深度。还可清楚看到，短壁7b与冲击面5垂直，突檐9b与壁7b垂直。但是长壁7a偏离垂直方向即它们从冲击面到突檐9a向上倾斜。
图3简示出从一偏心浇包罩注入一细长形浇口盘中的非对称熔融金属流。在每一部分(a)-(c)中，示出浇口盘的俯视图，来自浇包的熔融金属流用圆圈表示，该圆圈在浇口盘纵向中央，但在横向偏心，即比另一纵向侧壁更靠近浇口盘的一纵向侧壁。该浇口盘还包括在该浇口盘的纵向两边上的一对挡板15(其中有供熔融金属流过的孔)，和在该浇口盘两端上用圆圈表示的出口。
箭头表示熔融金属的流路；在部分(a)中示出注入浇口盘中的金属的初始流路(按照正常工作状态，浇口盘中已注满在其中流动的熔融金属，所示流路只表示离浇口盘各距离处的主要流路。)即使在该早期阶段，也可看到，由于浇包流偏心，熔融金属流相对浇口盘纵向轴线非对称。在部分(b)中，熔融金属开始流过挡板，流路的非对称更为明显。在部分(c)中，熔融金属已流到出口。标号17表示所谓的“死区”，在该死区中，在这些稳态条件下有很少或没有熔融金属流。浇口盘中死区的存在造成很大问题，因为死区中的金属冷却而开始固化；它们还造成从浇口盘流出的金属的成分的变动。
图4示出如何用本发明缓冲垫1改变熔融金属的流路。图4浇口盘中同样有挡板19，但比图3挡板更靠近出口。这些挡板的顶面上有比其两边周边部23低的中央部21。
与图3一样，图4的浇包流仍偏心，但此时，由于有本发明缓冲垫的存在，使得离开缓冲垫的熔融金属的流路更对称。当熔融金属流到出口时，流路已大致对称，不出现死区。
图5为挡板19的主视图和剖面图(图3只简示出该挡板)。该挡板有一底面25和两侧面27，其形状和大小可横向紧固在浇口盘中。其顶面有一比其两边上周边部23低的中央部21，从而引导熔融金属沿浇口盘中一纵向流路从挡板上方流过。因此作为缓冲垫的补充，它在浇口盘中造成对称和/或轴向熔融金属流。挡板中还有多个穿孔29，使得熔融金属除了从挡板上方流过，还可从这些孔流过挡板。这些孔29在熔融金属的流动方向上向上倾斜，从而使流过这些孔的金属的流路向上。最好对于较低的孔其倾斜角较大并且沿挡板向上其倾斜角减少。如附图所示，最低的孔的倾斜角最好为40°，较上的孔分别依次减小到30°和20°。所示尺寸以毫米为单位。
权利要求
1.一种用耐火材料制成的浇口盘缓冲垫，该缓冲垫包括一有一冲击面的底部，该冲击面使用时面向上接收注入该缓冲垫的熔融金属；以及一沿该冲击面的至少一部分周边从该底部向上伸展的壁，该壁包括一伸出在该冲击面一周边区上方的突檐，该突檐包括多个在冲击面上方比突檐其余部分伸出更远的突出部分。
2.按权利要求1所述的缓冲垫，其特征在于，该冲击面有至少两个转角，转角的上方各伸出一突出部分。
3.按权利要求2所述的缓冲垫，其特征在于，至少一个转角形成在冲击面各大致的直边的会聚处。
4.按权利要求2或3所述的缓冲垫，其特征在于，该冲击面大致呈多边形。
5.按权利要求4所述的缓冲垫，其特征在于，该冲击面大致呈四边形、最好大致呈长方形或正方形。
6.按权利要求4或5所述的缓冲垫，其特征在于，该多边形冲击面每一转角上方伸出一突出部分。
7.按上述任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，伸展在两所述突出部分之间的突檐在冲击面上方伸出的距离沿其至少大部分长度大致相同。
8.按上述任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，伸展在两所述突出部分之间的该突檐沿其至少大部分长度大致是直的。
9.按权利要求1-6中任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，伸展在两所述突出部分之间的突檐在冲击面上方伸出的距离沿其至少大部分长度大致不相同。
10.按权利要求9所述的缓冲垫，其特征在于，伸展在两突出部分之间的一个或多个突檐的俯视图呈弧形。
11.按上述任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，该或每个突出部分在冲击面上方伸出的最大距离为突檐的其余部分在冲击面上方伸出的最大距离的至少110％。
12.按上述任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，该或每个突出部分在冲击面上方伸出的最大距离不大于突檐的其余部分在冲击面上方伸出的最大距离的600％。
13.按上述任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，该突檐在冲击面上方的高度沿其长度是不同的。
14.按权利要求13所述的缓冲垫，其特征在于，包括至少三个所述突出部分，伸展在两个突出部分之间的突檐的高度与伸展在这两个突出部分之一与另一突出部分之间或伸展在另两个突出部分之间的突檐的高度不同。
15.按权利要求13或14所述的缓冲垫，其特征在于，该突檐的至少一部分的高度比该突檐的另一部分低，该较低部分在冲击面上方伸出的距离比该突檐其它的较高部分大。
16.按上述任一权利要求所述的缓冲垫，其特征在于，该冲击面的周边区包括一沿该冲击面中央区的至少一部分伸展的凹槽。
17.一种包括一按上述任一权利要求所述的缓冲垫的浇口盘。
18.按权利要求17所述的浇口盘，其特征在于，还包括一个或多个伸展在浇口盘宽度上的挡板，该或每个挡板有一顶面，该顶面有一高度比其两边上的横向周边部低的中央部。
全文摘要
一种用耐火材料制成的浇口盘缓冲垫,该缓冲垫(1)包括:一有一冲击面(5)的底部(3),该冲击面使用时面向上接收注入该缓冲垫的熔融金属;以及一沿该冲击面的至少一部分周边从该底部向上伸展的壁(7),该壁包括一伸出在该冲击面(5)一周边区(11)上方的突檐(9),该突檐(9)包括多个在冲击面(5)上方比突檐(5)其余部分伸出更多的突出部分(13)。
文档编号B22D11/10GK1354703SQ0080863
公开日2002年6月19日 申请日期2000年6月7日 优先权日1999年6月8日
发明者R·D·莫拉莱斯, J·帕拉福克斯-拉莫斯, S·洛佩斯－拉米雷斯 申请人:福塞科国际有限公司