双入口通道钢包底部的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种冶金钢包，并且更具体地讲涉及所述钢包的底部、或者在所述钢包的底部具有金属液可穿过其排出的出口的钢包砌块。所述钢包底部包括由具有垂直于连接所述出口入口中心与所述壁中心的线的主尺寸的至少一个壁限定的开口端通道。在所选构型中，限定所述开口端通道的所述壁的两个相对面分别在水平面上为凸形和凹形的。
【专利说明】双入口通道钢包底部
【背景技术】
[0001](I)【技术领域】
[0002]本发明整体涉及耐火制品，并且更具体地讲涉及用于在连续浇铸操作中转移金属液的耐火材料形状。
[0003](2)包括在37CFR1.97和1.98下公开的信息的相关领域说明。
[0004]钢包为在冶金操作期间用于保持或传输一批液态金属的容器。在很多情况下一层熔渣将覆盖液态金属的顶部表面，例如在钢的生产中。在需要时，液态金属可通过位于钢包底部的出口从钢包排出。在排出时，金属将有利地完全从钢包中排空，而不会使金属受熔渣污染。污染是不可取的，并且可能造成浇铸或精炼操作困难以及中间或最终金属产品中的缺陷。
[0005]熔渣污染可产生自浮动和夹带的熔渣。熔渣通常密度低于液态金属，并且通常浮动在静止的一批液态金属表面上的分层中。在浇注液态金属期间，熔渣可能夹入流动流内。夹带是指熔渣颗粒存在于钢液中。夹带通常发生在紊流使金属液和熔洛之间的交界部发生紊动时。这种紊流可引起金属液和熔渣混合。在静止状态，夹带的熔渣将最终浮至表面；然而，浇铸时的紊流会保持在金属液中存在大量的夹带熔渣。
[0006]当金属从钢包中排出时，浮动的熔渣靠近出口并且金属流受熔渣污染的可能性增力口。当操作员检测到离开钢包的金属液流中存在熔渣时，他将停止浇注。操作员甚至可能过早停止浇注以避免钢包流出物中存在熔渣。残留在钢包中的熔渣和金属将被丢弃。丢弃金属会降低产率，这是昂贵和低效的，但同时这又是减少熔渣污染所必须的。
[0007]存在检测钢包中的熔渣或钢包流出物中的熔渣的各种方法和制品。在很多情况下，这些方法需要操作员的操作并且包括设置在钢包内部和外部的电子和声波检测设备。例如，设置在钢包中的检测器可通过测量浮动的熔渣横向越过液面下的检测器时电阻率的变化来检测金属液液面的下降。类似地，声脉冲能够识别钢包流出物中熔渣的存在。这两种技术均只是检测熔渣的存在而并不主动减少流出物中存在的熔渣。
[0008]涡旋现象引起钢包流出物中的熔渣夹带。涡旋为以围绕空间中的孤立曲线的旋转为主导的流体运动发展，如同在旋流中。在钢包中，该运动围绕穿过钢包出口的曲线发展。涡旋一旦形成，就具有持续存在的趋势。
[0009]现有技术公开了用于减少涡旋的各种构型。一种此类构型包括靠近出口的伸长的雉堞(castellation)。一个实施例示出了从出口对称地伸展出的雉堞。对称的雉堞被描述为减少涡旋。然而，此构型尚未针对涡旋减少进行优化。
[0010]仍然需要一种制品，使得其中涡旋和产生的熔渣夹带尽可能减少。
【发明内容】
[0011]因此，已开发出一种钢包底部构型，其中涡旋已被减至最小。此构型提高了钢包排出操作的效率，包括减少丢弃金属的量，避免熔渣过早通过出口流出，以及减少金属液流出物中熔渣的污染。[0012]本发明涉及冶金钢包，冶金钢包的底部，尤其是具有金属液可穿过其排出的出口的出口砌块，以及用于提高可穿过出口排出钢包而不受熔渣污染的液态金属比率的方法。
[0013]本发明包括钢包底部和具有出口通道的出口砌块。该通道由两个间隔距离W的壁形成。所述壁可由包含钢包砌块出口的砌块支撑，或为该砌块的延伸。或者，第一壁可由包含钢包砌块出口的砌块支撑，或为该砌块的延伸，并且该钢包砌块可构造成使得，在使用中，钢包底部的另一部分，或附接到钢包底部的单独结构用作钢包砌块出口上与第一壁的相对侧上的第二通道壁。在特定实施例中，第一壁具有垂直于连接出口通道入口中心与壁中心的线的主尺寸。钢包底部出口位于两个壁之间。两个壁具有长度L。钢包底部出口在其入口处具有主尺寸D。已经发现，其中D≤L≤1/2D≤W≤3.和0.8≤L/W≤ 2.5的构型导致涡旋减少。在某些实施例中，D≤W≤3.在某些实施例中，H>D。还发现了，在水平剖面上壁为凸或凹的构型，以及其中由出口间隔开的相对壁形成凸型/凹型对的构型，导致涡旋减少。这些壁中的凸形和凹形可以为投射而形成平滑曲面的平滑曲线的形式，可采用投射而形成小平面的一系列直线的形式，或者可以为投射而形成既有平滑曲面部分又有小平面部分的表面的一条或多条平滑曲线与一条或多条直线的组合。此外，其中一个壁或每个壁可以在中点处包括弯曲凹陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的钢包砌块的示意图。
[0015]图2为本发明的钢包砌块的所选构件的示意图。
[0016]图3为本发明的钢包砌块的所选构件的示意图。
[0017]图4为本发明的钢包砌块的透视图(实施例A)。
[0018]图5为本发明的钢包底部的透视图(实施例A)。
[0019]图6为本发明的钢包底部的透视图(实施例A)。
[0020]图7为本发明的钢包底部的透视图(实施例B)。
[0021]图8为本发明的钢包底部的透视图(实施例B)。
[0022]图9为本发明的钢包底部的透视图(实施例C)。
[0023]图10为本发明的钢包底部的透视图(实施例C)。
[0024]图11为本发明的钢包底部的耐火构件的透视图(实施例D)。
[0025]图12为现有技术和实施例A的钢包底部的性能的曲线图表示。
[0026]图13为现有技术和实施例B和C的钢包底部的性能的曲线图表示。
[0027]图14为示出流动流线的本发明的钢包底部(实施例A)的透视线框视图。
[0028]图15为示出流动流线的本发明的钢包底部(实施例A)的透视线框视图。
[0029]图16为示出流动流线的本发明的钢包底部(实施例B)的透视线框视图。
[0030]图17为示出流动迹线的本发明的钢包底部(实施例B)的透视线框视图。
[0031]图18为示出流动流线的本发明的钢包底部(实施例B)的透视线框视图。
[0032]图19为示出流动流线的本发明的钢包底部(实施例B)的透视线框视图。
[0033]图20为示出流动流线的本发明的钢包底部(实施例B)的透视线框视图。
【具体实施方式】[0034]图1示出了本发明的钢包砌块10的一个实施例。钢包砌块10包含钢包砌块主体20，出口孔21从钢包砌块主体上表面23向下穿过钢包砌块主体20。壁25从钢包砌块主体20向上延伸。壁25设置在出口孔21的两侧。壁25由宽度为W的出口通道间隔开。壁25具有h表示的高度。壁25具有L表示的长度。出口孔21具有D表示的主尺寸。壁内表面26为壁25面向出口孔21上方空间的部分。
[0035]出口孔21可在钢包砌块主体上表面23中具有圆形形状或椭圆形形状的入口。出口孔21的入口可为圆形，或者可描述为椭圆形。出口孔21的主尺寸D可平行于壁25的长度L。从钢包砌块主体上表面23降下的出口孔21的表面可包括截头圆锥部分。通常，出口位于钢包的最低点。
[0036]在本发明的某些实施例中，单壁从钢包砌块主体20向上延伸。在此类构型中，出口通道由钢包砌块主体上表面23、壁25和从该单壁横跨出口孔的配合表面限定。对于单壁构型，W/2为从壁内表面至孔中心点的距离。具有单壁或两个壁的本发明的特定实施例可以限定为包括钢包砌块主体的耐火钢包砌块，所述钢包砌块主体具有上表面并且限定在钢包砌块主体上表面的平面内具有中心的出口孔，耐火钢包砌块还包括具有主水平轴线27的壁25和邻近出口孔的内表面26，其中主水平轴线具有中心点28，其中线29穿过在钢包砌块主体上表面的平面内的出口孔的中心30，并且主水平轴线的中心点28垂直于主水平轴线，其中从在钢包砌块主体上表面的平面内的出口孔30的中心至壁内表面的距离31为W/2，并且其中1/2D≤W。在特定实施例中，D≤W，或D≤W≤3.壁的相对两端设置为靠近主水平轴线的相对两端。
[0037]已经发现，其中D≤L≤5D，D≤W≤3.和0.8≤L/W≤2.5的构型导致涡旋减少。在特定构型中，I ( L/W ( 1.5。
[0038]在使用中，钢 包砌块主体可设置为进入钢包底部并且被钢包底部围绕。图1中未示出从钢包底部向上延伸以容纳液态金属和熔渣的钢包壁。出口孔21通常位于钢包的最低点。
[0039]暴露的壁表面可包括暴露于液态金属的水平面、与水平成角度的面以及侧壁。侧壁相对于钢包底部可为竖直或基本上竖直的。侧壁可以弯曲、倒角或者以其它方式成形为使得在出口上方的流存在压头并降低熔渣污染。
[0040]当金属液穿过出口孔离开钢包时，钢包中金属液的液面(伴有熔渣浮在其上)降低。钢包砌块的一个或多个壁防止涡旋；钢包砌块元件的几何关系被认为可防止会产生涡旋的流围绕竖直轴线旋转。具有比钢包砌块主体上表面更高高度的水平的钢包底部表面利用熔渣的较低密度和与液态金属相比更高的粘度来收集或捕集熔渣，同时允许金属液继续流向出口。
[0041]图2为本发明的钢包砌块的所选构件的平面剖切示图。在该示图中，出口孔21邻近一对壁25，其中之一具有在水平面中面向出口孔21的凸形表面，并且其中另一者具有在水平面中面向出口孔21的凹形表面。每个壁具有如在该剖面中所看到的直的中央部分，和如在该剖面中所看到的侧面弯曲部分。壁内表面26为壁25面向出口孔21上方空间的部分。通道32是为壁25所容纳的位于壁内表面26之间的空间。通道中心线34为与壁内表面26 (在壁内表面26末端的倒圆和斜切面除外)等距的通道32的中心。通道中心线半径36是在其端点处与通道中心线34垂直的线；它们以通道中心线所描画的角度38相交。通道中心线所描画的角度38可具有在5-120度、5 - 110度、5 - 100度或5_90度的范围内的值。通道出口角39为壁内表面26的中心至壁内表面26的末端的角度，并且可具有在O - 40度、5 - 30度、O - 30度、5 - 25度、O - 25度、5 - 20度或0_20度的范围内的值。不论是否在壁内表面的末端处倒角或倒圆，均可测量通道出口角39。已经发现，指定范围内的通道出口角有助于减少涡旋。
[0042]图3为本发明的钢包砌块的所选构件的平面剖切示图。在该示图中，出口孔21邻近壁25，其为面向出口孔21的凸形表面。壁内表面26为壁25面向出口孔21上方空间的部分。通道中心线34为在距壁内表面26 (在壁内表面26末端的倒圆和斜切面除外)恒定距离处穿过出口孔21中心的线。通道中心线半径36是在其端点处与通道中心线34垂直的线；它们以通道中心线所描画的角度38相交。通道中心线所描画的角度38可具有在5-120度、5 - 110度、5 - 100度或5-90度的范围内的值。通道出口角39为壁内表面26的中心至壁内表面26的末端的角度，并且可具有在O - 40度、5 - 30度、O - 30度、5 - 25度、O - 25度、5-20度或0-20度的范围内的值。不论是否在壁内表面的末端处倒角或倒圆，均可测量通道出口角39。
[0043]图4为根据本发明的单壁钢包砌块40的示意图，其具有钢包砌块主体20，其中出口孔21从钢包砌块主体上表面23向下穿过钢包砌块主体20。出口孔21邻近从钢包砌块主体20向上突起的壁25。壁内表面26为邻近出口孔21的壁25的表面。壁内表面26的两端端接于壁扩张部分43。在钢包砌块主体20的两端上的门槛45向上突起。钢包砌块配合面47位于钢包砌块主体20的侧面上，与壁25相对；钢包砌块配合面47被构造成与单独的耐火材料件配合，该件形成邻近钢包砌块主体上表面23的壁，或与可执行壁功能的钢包底部的径向内表面配合。
[0044]图5为钢包底部50的透视示图，其中单壁钢包砌块40已安装(实施例A)。未示出将从示出的钢包底部部分向上延伸以容纳液态金属和熔渣的钢包壁的上部部分。钢包底部50具有钢包底部径向内表面52 ;具有单壁、门槛的钢包砌块40已被安装于钢包底部50，使得钢包砌块的配合面(在该视图中不可见)接触于径向内表面52。上部平台冲击区54和上部平台邻近区56从钢包底部50的底部内表面向上延伸。中间平台58具有比上部平台冲击区54或上部平台邻近区56更低的高度。透气砖60安装在钢包底部50中与中间平台58具有相同高度或更低高度的位置；在本实施例中，透气砖60安装在邻近中间平台58的区域中并且位于比中间平台58更低的高度。在所示实施例中，钢包砌块40安装于钢包底部50，使得门槛45具有与中间平台58相同的高度。通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25和钢包底部径向内表面52之间。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。出口孔21的内表面的上部采用截头锥体表面或者说倒转的截头锥形表面在具有较小半径末端处接合到圆柱形表面的形式。
[0045]图6为钢包底部50的透视示图，其中单壁钢包砌块40已安装(实施例A)。钢包底部50具有钢包底部径向内表面52 ;具有单壁、门槛的钢包砌块40安装于钢包底部50，使得钢包砌块的配合面(在该视图中不可见)接触于径向内表面52。上部平台冲击区54和上部平台邻近区56从钢包底部50的底部内表面向上延伸。中间平台58具有比上部平台冲击区54或上部平台邻近区56更低的高度。透气砖60安装在钢包底部50中与中间平台58具有相同高度或更低高度的位置；在本实施例中，透气砖60安装在邻近中间平台58的区域中并且位于比中间平台58更低的高度。在所示实施例中，钢包砌块40安装于钢包底部50，使得门槛45具有与中间平台58相同的高度。通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25的内表面26和钢包底部径向内表面52之间。内表面26端接于扩张部分43。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。出口孔21的内表面的上部采用截头锥体表面或者说倒转的截头锥形表面在具有较小半径末端处接合到圆柱形表面的形式。
[0046]图5-6中示出的装置的特定实施例具有由如下字母表述的几何关系:D，在钢包砌块主体上表面23处的孔21的直径；L，从每个壁25的一端到另一端的直线距离；W，通道壁25 (扩张部分43除外)和钢包砌块配合面47之间的距离；以及H，从钢包砌块主体上表面23到壁25顶部的距离。对于246mm的D值，其中D≤W≤3.(W在246mm-861mm的范围内),D ≤ L≤ 5D (L 在 246mm- 1230mm 的范围内)，0.8 ≤ L/ff ≤ 2.5，以及 H ≥ ID (等于或大于246mm)的构型导致涡旋减少。W的值为675mm，D的值为246mm，L的值为611mm，L/W比率为0.9，通道高度为272mm，并且在壁25中点处的通道中心线和在通道末端处的通道中心线之间的角度为20度满足这些标准。
[0047]图7为钢包底部50的透视示图，其中双壁钢包砌块70已安装(实施例B)。钢包底部50具有钢包底部径向内表面52 ;双壁钢包砌块70已被安装于钢包底部50，使得钢包砌块的配合面(在该视图中不可见)接触于径向内表面52。中间平台58从钢包底部的底部内表面向上延伸并部分地围绕门槛区72。门槛区72构造在钢包底部50，使得门槛区72具有与中间平台58相同的高度。钢包砌块70安装在钢包底部50，使得钢包砌块主体上表面23具有比门槛区72中的每一个更低的高度，并且邻近门槛区72中的每一个。
[0048]在图7所示的实施例中，壁25从出口孔21的相对侧上的钢包砌块主体上表面23向上延伸。通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25的内表面26之间。在本实施例中，一个内表面26为带小平面的凹形表面；另一个内表面26为带小平面的凸形表面。在本实施例中，带小平面的凹形表面的内表面26端接于扩张部分43。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。出口孔21的内表面的上部采用截头锥体表面或者说倒转的截头锥形表面在具有较小半 径末端处接合到圆柱形表面的形式。钢包砌块斜面74从具有带小平面的内部凸形表面的壁25的侧面在离开出口孔21的方向上延伸；斜面随着离开出口孔21而延伸其高度下降。中间平台58中的竖直开口容纳孔塞76。
[0049]图8为钢包底部50的透视示图，其中双壁钢包砌块70已安装(实施例B)。钢包底部50具有钢包底部径向内表面52 ;双壁钢包砌块70已被安装于钢包底部50，使得钢包砌块的配合面(在该视图中不可见)接触于径向内表面52。中间平台58从钢包底部的底部内表面向上延伸并部分地围绕每个门槛区72。门槛区72构造在钢包底部50，使得每个门槛区72具有与中间平台58相同的高度。钢包砌块70安装在钢包底部50，使得钢包砌块主体上表面23具有比每个门槛区72更低的高度，并且邻近每个门槛区72。
[0050]在图8所示的实施例中，壁25从出口孔21的相对侧上的钢包砌块主体上表面23向上延伸。通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25的内表面26之间。在本实施例中，一个内表面26为带小平面的凹形表面；另一个内表面26为带小平面的凸形表面。在本实施例中，带小平面的凹形表面的内表面26端接于扩张部分43。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。出口孔21的内表面的上部采用截头锥体表面或者说倒转的截头锥形表面在具有较小半径末端处接合到圆柱形表面的形式。钢包砌块斜面74从具有带小平面的内部凸形表面的壁25的侧面在离开出口孔21的方向上延伸；斜面随着离开出口孔21而延伸其高度下降。中间平台58中的竖直开口容纳孔塞76。
[0051]图9为钢包底部50的透视示图，其中双壁钢包砌块70已安装(实施例C)。钢包底部50具有钢包底部径向内表面52 ;具有双壁、门槛的钢包砌块70已被安装于钢包底部50，使得钢包砌块的配合面(在该视图中不可见)接触于径向内表面52。中间平台58从钢包底部的底部内表面向上延伸。门槛区72为接近壁25末端的区域，其具有与中间平台58相同的高度。钢包砌块70安装在钢包底部50，使得钢包砌块主体上表面23具有比每个门槛区72更低的高度，并且邻近每个门槛区72。成角度区域82向下成角度并且从钢包底部径向内表面52远离；在其最低点它们具有与其相邻的中间平台58的高度。
[0052]在图9所示的实施例中，通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25的内表面26之间。在本实施例中，一个内表面26为带小平面的凹形表面；另一个内表面26为带小平面的凸形表面。在本实施例中，带小平面的凹形表面的内表面26端接于扩张部分43。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。出口孔21的内表面的上部采用截头锥体表面或者说倒转的截头锥形表面在具有较小半径末端处接合到圆柱形表面的形式。钢包砌块斜面74从具有带小平面的内部凸形表面的壁25的侧面延伸；斜面随着离开出口孔21而延伸其高度下降。中间平台58中的竖直开口容纳孔塞76。
[0053]图10为钢包底部50的透视示图，其中双壁钢包砌块70已安装(实施例C)。钢包底部50具有钢包底部径向内表面52 ;具有双壁、门槛的钢包砌块70已被安装于钢包底部50，使得钢包砌块的配合面(在该视图中不可见)接触于径向内表面52。中间平台58从钢包底部的底部内表面向上延伸。门槛区72为接近壁25末端的区域，其具有与中间平台58相同的高度。钢包砌块70安装在钢包底部50，使得钢包砌块主体上表面23具有比每个门槛区72更低的高度，并且邻近每个门槛区72。成角度区域82向下成角度并且从钢包底部径向内表面52远离；在其最低点它们具有与其相邻的中间平台58的高度。
[0054]在图10所示的实施例中，通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25的内表面26之间。在本实施例中，一个内表面26为带小平面的凹形表面；另一个内表面26为带小平面的凸形表面。在本实施例中，带小平面的凹形表面的内表面26端接于扩张部分43。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。出口孔21的内表面的上部采用截头锥体表面或者说倒转的截头锥形表面在具有较小半径末端处接合到圆柱形表面的形式。钢包砌块斜面74从具有带小平面的内部凸形表面的壁25的侧面延伸；斜面随着离开出口孔21而延伸其高度下降。中间平台58中的竖直开口容纳孔塞76。
[0055]图7-10中所示装置的特定实施例具有由如下字母表述的几何关系:D，在钢包砌块主体上表面23处的孔21的直径；L，从每个壁25的一端至另一端的直线距离；W，通道32的壁(扩张部分43除外)之间的距离；和H，钢包砌块主体上表面23和壁25顶部之间的距离。对于177mm的D值，其中D≤ W≤ 3.? (W在177mm-619mm的范围内)，D ≤ L ≤ 5D (L在177mm- 885mm的范围内)，0.8 ≤ L/ff≤ 2.5，以及H≤ ID (等于或大于200mm)的构型导致涡旋减少。W的值为483mm，D的值为177mm，L的值为592mm，L/W比率为0.9，通道高度为200mm，并且在壁25中点处的通道中心线和在通道末端处的通道中心线之间的角度为13.6度满足这些标准。
[0056]图11为钢包底部的耐火部分的透视示图，其中双壁钢包砌块70已安装(实施例D)。中间平台58从钢包底部的底部内表面向上延伸。门槛区72为接近壁25末端的区域，其具有与中间平台58相同的高度。钢包砌块70安装在钢包底部，使得钢包砌块主体上表面23具有比门槛区72更低的高度，并且邻近门槛区72。
[0057]在图11所示的实施例中，通道32形成于钢包砌块主体上表面23的上方并介于壁25的内表面26之间。壁25可由包含钢包砌块出口的砌块支撑，或为该砌块的延伸。在本实施例中，一个内表面26为带小平面的凹形表面；另一个内表面26为带小平面的凸形表面。在本实施例中，内表面26端接于扩张部分43。在所示实施例中，出口孔21具有圆形横截面。钢包砌块斜面74从具有带小平面的内部凸形表面的壁25的侧面延伸；斜面随着离开出口孔21而延伸其高度下降。每个壁内表面26包含凹陷部84 ;在本实施例中，每个凹陷部84的表面采用与孔21的延伸轴线共轴的圆柱体的径向表面的一部分的形式。
[0058]在本发明的某些实施例中，尺寸W即通道宽度包括凹陷部84的尺寸。在本发明的其他实施例中，尺寸W即通道宽度与其他尺寸有关时，凹陷部84的尺寸不包括在内。W在钢包砌块主体上表面23的高度处测量。
[0059]图11中所示装置的特定实施例具有由如下字母表述的几何关系:D，在钢包砌块主体上表面23处的孔21的直径；L，从每个壁25的一端至另一端的直线距离；W，通道32的壁(扩张部分43或凹陷部84除外)之间的距离；以及H，限定为从钢包砌块主体上表面23到壁25顶部的距离的通道高度。对于200mm的D值，其中D≤W≤3.(W在200mm-700mm的范围内),D≤ L ≤ 5D (L 在 200mm- 1000mm 的范围内)，0.8 ≤ L/W ≤2.5，以及 H ≤ 1.1D的构型导致涡旋减少。W的值为317mm，D的值为200mm，L的值为660mm，L/ff比率为2.08，通道高度为250mm，并且在壁25中点处的通道中心线和在通道末端处的通道中心线之间的角度为10度满足这些标准。
[0060]图12比较采用现有技术的砖砌钢包底部获得的结果和采用将根据本发明如图5-6所示的实施例A的单壁钢包砌块安装到其中的钢包底部获得的结果。在本发明的该实施例中，出口孔上方的通道由钢包砌块主体上表面、钢包砌块壁和钢包底部径向内表面的一部分限定。曲线图的横坐标表示高于出口的钢液面，以毫米测量。纵坐标示出以吨表示的钢残余重量。曲线图的点110表示弱涡旋开始出现的液面，对应于残留在现有技术容器中的5吨(4500kg)钢，和残留在本发明容器中的3.2吨(2900kg)钢。曲线图的点112表示强涡旋开始出现的液面，对应于残留在现有技术容器中的2.5吨(2300kg)钢，和残留在本发明容器中的0.8吨(730kg)钢。曲线图的点114表示出现表面塌缩的液面。在现有技术钢包底部，表面塌缩在钢高度达到35_时开始。这对应于残留在现有技术容器中的1.4吨(1300kg)钢。在本发明的容器中，当出现表面塌缩时0.5吨(460kg)钢残留在容器中。线120表示针对现有技术的钢包底部和钢包砌块获得的值。线122表示针对本发明的钢包底部和钢包砌块(实施例A)获得的值。
[0061]图13示出了对采用现有技术的砖砌钢包底部获得的结果和采用将根据本发明如图7-8和9-10所示的钢包砌块安装到其中的钢包底部获得的结果的比较。在本发明的该实施例中，出口孔上方的通道由钢包砌块主体上表面和出口孔两对侧的两个钢包砌块壁限定。曲线图的点110表示弱涡旋可在钢包经由出口排出期间开始出现的液面。对于现有技术构型，弱涡旋出现伴随5.2吨(4700kg)残留钢。弱涡旋出现对于图7-8的实施例B伴随
3.8吨(3400kg)残留钢，而对于图9-10的实施例C伴随3.3吨(3000kg)残留钢。曲线图的点112表示强涡旋可在钢包经由出口排出期间开始出现的液面。对于现有技术构型，强涡旋可在85mm处或2.6吨(2400kg)钢处形成。早期涡旋对于图7-8的实施例B在IOOmm处或1.9吨(1700kg)处出现，而对于图9-10的实施例C在IOOmm处或L 5吨(1400kg)处出现。曲线图的点114表示表面塌缩在钢包经由出口排出期间出现的液面。对于现有技术构型，表面塌缩在钢高度达到35mm时开始出现，其对应于残留在容器中的1.0吨(910kg)钢。表面塌缩对于图9-10的实施例C在45mm处或0.4吨(360kg)处开始出现，而对于图7-8的实施例B在45mm处或0.3吨(270kg)处开始出现。线130表示针对现有技术的钢包底部和钢包砌块获得的值。线132表示针对本发明的钢包底部和钢包砌块(实施例B)获得的值。线134表示针对本发明的钢包底部和钢包砌块(实施例C)获得的值。
[0062]图14为本发明的钢包底部(实施例A)的透视线框视图，示出了排出速率为4T/min(3600kg/min)的流动流线。这些流线表示较高液体速度的区域中的流体路径。通道入口处的流线等间距间隔开。在使用中，流线不应脱离钢包砌块壁的内表面。这可以通过将(a)壁内表面中心和(b)壁内表面末端之间的角度保持在0-40度、O - 30度、O - 25度、5 - 20度或0-20度的范围内来实现。在示出的实施例中，流线沿着竖直壁表面；角度没有大到足以产生导致涡旋形成的沿着通道壁的流线脱离。
[0063]图15为本发明的钢包底部(实施例A)的透视线框视图，示出了排出速率为4T/min(3600kg/min)的流动流线。这些流线表示较高液体速度的区域中的流体路径。在图15中，沿着通道壁26的流动流线不与壁脱离。较大角度可能促成导致涡旋的流动脱离。
[0064]图16为本发明的钢包底部(实施例B)的透视线框视图，示出了排出速率为4T/min(3600kg/min)的流动流线。这些流线表示较高液体速度的区域中的流体路径。在使用中，流线不应从邻近钢包底部径向内表面的钢包砌块壁脱离。这可以通过将(a)壁内表面中心和(b)壁内表面末端之间的角度保持在O - 40度、O - 30度、O - 25度、5 - 20度或0_20度的范围内来实现。
[0065]图17为本发明的钢包底部(实施例B)的透视图，示出了针对120mm的流体高度得到的流动迹线。
[0066]图18为本发明的钢包底部(实施例B)的透视图，示出了针对IOOmm的流体高度得到的流动迹线。
[0067]图19为本发明的钢包底部(实施例B)的透视图，示出了针对80mm的流体高度得到的流动迹线。
[0068]图20为本发明的钢包底部(实施例B)的透视图，示出了针对60mm的流体高度得到的流动迹线。
[0069]已就本发明的耐火砌块对照其在钢包中的使用作了描述。它也可用于用来容纳并转移金属液的其他容器中，例如中间包。
[0070]可采用本发明的众多修改形式或变型形式。因此，应当理解，在以下权利要求书的范围内，可用和上文具体描述不一样的方式实施本发明。
【权利要求】
1.一种耐火钢包砌块(10)，包括: 钢包砌块主体(20)，其具有上表面(23)并限定在所述钢包砌块主体上表面(23)的平面内具有中心的出口孔(21);以及 具有主水平轴线(27)的壁(25)和邻近所述出口孔(21)的内表面(26)，其中所述主水平轴线(27)具有中心点(28)，其中穿过所述出口孔(21)的所述中心(30)和所述主水平轴线的所述中心点(28)的线(29)垂直于所述主水平轴线(27)； 其中在所述钢包砌块主体上表面(23)的所述平面内的所述出口孔(21)的所述主尺寸为D ； 其中从在所述钢包砌块主体上表面(23)的所述平面内的所述出口孔(21)的所述中心至所述壁内表面(26)的距离为W/2 ;以及 其中 1/2D ^ W。
2.根据权利要求1所述的耐火钢包砌块(10)，其中D< W。
3.根据权利要求1所述的耐火钢包砌块(10)，其中1/2D^ff ^ 3.5D。
4.根据权利要求1所述的耐火钢包砌块(10)，其中 所述壁内表面(26)具有中心和末端； 所述壁内表面所述中心和所述壁内表面的所述末端，斜切面和倒角除外，形成通道出口角；以及 所述通道出口角具有从O度并且包括O度至40度并且包括40度的值。
5.根据权利要求4所述的耐火钢包砌块(10)，其中所述通道出口角具有从O度并且包括O度至30度并且包括30度的值。
6.根据权利要求4所述的耐火钢包砌块(10)，其中所述通道出口角具有从O度并且包括O度至25度并且包括25度的值。
7.根据权利要求4所述的耐火钢包砌块(10)，其中所述通道出口角具有从O度并且包括O度至20度并且包括20度的值。
8.根据权利要求4所述的耐火钢包砌块(10)，其中所述通道出口角具有从5度并且包括5度至20度并且包括20度的值。
9.根据权利要求1所述的耐火钢包砌块(10)，其中: L代表从每个壁的一端至另一端的直线距离；以及D ≤L≤5D
10.根据权利要求1所述的耐火钢包砌块(10)，还包括具有主水平轴线的第二壁(25)和邻近所述出口孔(21)的内表面，其中所述主水平轴线具有中心点，并且其中所述壁设置在所述出口孔(21)的相对侧上。
11.根据权利要求10所述的耐火钢包砌块(10)，其中第一出口壁(25)具有在所述水平面内面向所述出口孔的凸形表面，并且其中第二出口壁(25)具有在所述水平面内面向所述出口孔(21)的凹形表面。
12.根据权利要求10所述的耐火钢包砌块(10)，其中: 每个壁(15)的相对两端设置为靠近所述主水平轴线的相对两端； D代表所述钢包砌块主体上表面 (23)处的所述孔(21)的直径； L代表从每个壁(2)的一端至另一端的直线距离；以及D ≤L ≤5D
【文档编号】B22D41/08GK103796774SQ201280043308
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年7月25日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】约翰·里绍, 威廉·钟 申请人:维苏威坩埚公司