专利名称：用于冶金炉的气固喷吹装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造用于冶金炉，特别是转炉的气体和/或固体喷吹装置的制造方法，这种喷吹装置包括一个陶瓷喷吹砖，在其内带有压入的金属喷吹管，在砖底面上的管端固定在一个金属的打孔平板上。本发明还涉及一种根据此方法生产的喷吹装置。
众所周知，这一类的喷吹装置用于向冶金炉内融熔的金属提供气体和/或固体物料。
这种喷吹装置在US-A4539043中被描述用作一种转炉底部装置。同一类型的一种喷吹装置也已知用于电炉，见Radex-Rundschau，第一卷，1990，195页到202页。
在这两种情况中，金属喷吹管都被压入喷吹砖的陶瓷材料之中，众所周知，砖被以非常高的体积压缩比被挤压。这就造成，在压挤过程之后金属喷吹管在喷吹砖中的位置常常大大不同于原先提供的安装位置。这样，从一方面来说，喷吹砖的功能被大大地减弱。从另一方面来说，喷吹砖的完工也有困难，这是因为由于不同的喷吹管的安装位置，实际上不可能使用预先制造好的带有确定的接管点的打孔板。因此，在如上所说类型的已知的气体和/或固体材料喷吹装置中，实际上常常需要把打孔板去适配最终安装定位的喷吹管并把这些管子再固定到打孔板上去，而实际上只有昂贵的焊接连接方法才能保证管子接头和固定点的必要密封。
本发明的目的是避免这些缺点，并提出一种方法来生产上述类型的气体和/或固体材料喷吹装置，这种方法使得有可能简化生产，特别是在大量生产的情况下，结果是总是能够获得均匀的喷吹效果，在数量上和质量上都是如此。
根据本发明，如果采用以下方法这一目标可以达到，即喷吹管以一束管子的方式先插入打孔板上带有压入配合的插入孔中，管束中间形成的空间再填入预先制好的陶瓷内部件，固定在孔板上的管束与位于管束之间的预制陶瓷内部件一起再插入一个压模中，在压模中部分充填了喷吹砖的陶瓷材料，然后在压模中填满喷吹砖的陶瓷材料，填充的陶瓷材料与管束和位于其间的预制陶瓷内部件一起再被最后挤压。
这个包括打孔板、固定其上的管束和位于管束之间的陶瓷内部件的装配部件，就组成了一个预制的插入件，根据本发明，陶瓷内部件可用以在挤压过程中把喷吹管固定在所需要的安装位置上。因此就形成了一系列的优点。一方面，有可能从一开始就把喷吹管固定到打孔板上，并为此目的可使用一种比通常的焊接简单的方法即压配，来连接它们。整个管束与已知的喷吹砖分离，可以与位于其间的陶瓷内部件一起以一道工序插入压模之中。
另一方面，根据本发明的方法具有可以精确地将喷吹管定位在喷吹砖中的优点，喷吹砖，特别是大批生产出来的砖，对于总是能够有正确的操作功能和精确的运作本领的喷吹装置来说是必不可少的。
用于喷吹砖的陶瓷材料的型号和特性，根据本工艺的通常工况是众所周知的。预制的陶瓷内部件在挤压过程中将喷吹砖保持为一体，它最好是用与喷吹砖其它部分相同的陶瓷材料制造。然而，根据本发明，取决于应用状态，可以用不同的陶瓷材料来预先制造陶瓷内部件和喷吹砖的其余部分。
预制的陶瓷内部件和/或喷吹砖的其余部分，也可以沿砖的喷吹方向分区用不同的陶瓷材料来制造，例如，如果要重视喷吹砖在它的喷吹方向上的抗磨损功能的话。
从制备的观点来看，也最好从同一类型的喷吹砖中将陶瓷内部件以钻芯的方式生产出来。
为了将喷吹管固定在打孔板上，本发明提供条件使打孔板收紧在插入打孔板上嵌入孔中的喷吹管的管端上。由于喷吹管在挤压过程中被预制陶瓷内部件保持在固定不动的位置，这种热收缩连接方法足以胜任将喷吹管不漏气地连接到打孔板上。
在本发明的进一步的一个实施例中，打孔板被设计为一个金属套筒的端面，在管束插入压模并用与喷吹砖相同的陶瓷材料充填后，套筒的所有侧面都被喷吹砖的陶瓷材料包围。在这种情况下，可以将金属套筒内部的空间来作为喷吹砖内的气体分配腔。
在根据本发明的方法中，也有可能将一束管子与相关的预制陶瓷内部件一起插入部分充填了喷吹砖陶瓷材料的压模中，然后用喷吹砖陶瓷材料填满压模，并且最后一起挤压陶瓷填充材料和管束以及置于其中的陶瓷内部件。在这种方式中，可以根据需要在功能和容量两方面改变喷吹砖的喷吹性能。
在根据本发明制造的一种气体和/或固体材料喷吹装置中，本发明提供了一个带有圆形环排列的喷吹管插入孔的打孔板，而预制的陶瓷内部件是圆柱状的。但是在本发明的范围内，打孔板也可以带有封闭多边形排列的喷吹管插入孔，而预制陶瓷内部件则为棱柱形的。为了尽可能紧密地将喷吹管保持在一起，本发明也采取措施使预制陶瓷内部件在喷吹管的整个长度上在所有侧面上与之紧密配合。如果需要的话，预制陶瓷内部件可以做成在各侧面带有容纳喷吹管的沟槽。
为了尽可能使喷吹作用有效，喷吹管可以在喷吹方向成螺旋形扭曲。
喷吹管可以方便地具有圆形的流动通道，但是也可以，比如说具有一种拉长的，最好是椭圆形的流动通道。
在喷吹管固定在金属套筒上的气体和/或固体材料喷吹装置上，本发明提出，金属套筒具有一个形成打孔板的端壁，并且在其两端上带有法兰作为固定器来使金属套筒固定在陶瓷喷吹砖中。
在本发明的范围内，也可以在一个管束以外，提供另一个管束;或一个单管，它安排在中心并且也固定在金属打孔板上，在管束之间或者在单管和它周围的管束之间的空间被填充一个附加的中空圆柱形或中空棱柱形的预制陶瓷内部件。
本发明还设想，在如果需要的时候使喷吹砖带有许多管束，它们被安排得相互邻近，带有相配的预制陶瓷内部件。在这种方式下，就可能根据有关的需要在相当宽的限度内改变喷吹砖的喷吹特性和喷吹功能。
本发明的一些示范实施例将参照附图详细叙述如下，其中
图1是一个根据本发明制造的喷吹装置的纵向截面图，它带有一个固定在金属套筒端壁上的环形管束，图2是图1的沿箭头Ⅱ的方向看的喷吹装置的侧视图，图3是一个纵向截面图，描述根据本发明改良制造的带有环形的固定在一个打孔圆盘上的管束的喷吹装置，图4是图3中沿箭头Ⅳ的方向的喷吹装置的侧视图，图5是一个根据本发明进一步改良制造的带有固定在打孔板上的多边形管束的喷吹装置的纵向截面图，图6是图5中的喷吹装置沿箭头Ⅵ方向的一个侧视图，图7是一个根据本发明进一步改良制造的带有两个环形管束同心固定在打孔圆盘上的喷吹装置的纵向剖视图，图8是图7的喷吹装置沿箭头Ⅷ的方向的侧视图，图9描述了图1和图2喷吹装置的改进，它带有一对配置的管束，图10是根据本发明制造的喷吹装置在挤压过程中的纵向截面图。
在图1和图2中所示的喷吹装置包括一个陶瓷喷吹砖1，它带有金属喷吹管2压入其中，管子的端部3在砖的底部固定在一个金属的打孔板4上。这个打孔板被制做成一个带有法兰6的金属套筒5的端壁，法兰作为固定元件把套筒5固定在喷吹砖1之中。为了将管子2固定在打孔板4上，在打孔板上开有环形的插入孔7，管子2在砖的底部以压力配合被推进插入孔。这种压力配合，比如说，可以通过扩张位于插入孔7中的管端3，或者通过使打孔板4收缩到管子的端部3来产生。用这种方式固定在打孔板4上的管子2组成第一个管束8，它里面的管子从打孔板4伸展到喷吹砖1相反的端面上，使得当喷吹砖1被安装到冶金炉内以后，可以使管子2的通道将砖的底端金属套筒5内的作为气体分配腔的空间9为一方，和冶金炉的内部为另一方连通起来。
由管束8确定的空间被预制陶瓷内部件10所充填，内部件10是用与喷吹砖1其余部分相同的材料制成的。但是，如果需要，也可以用不同的陶瓷材料来制造预制陶瓷内部件10和喷吹砖1的其余部分。也可以在砖的喷吹方向的不同区段，例如纵向区段h1和h2，用不同的陶瓷材料来制作预制陶瓷内部件10和/或喷吹砖1的其余部分。预制的陶瓷内部件10具有圆柱形结构并且从一个相似的喷吹砖上作为钻芯被制出，它所有的方向上与喷吹管紧密配合。
喷吹管2具有圆形的流动通道。但是在需要的时候它们也可以具有拉长，最好是椭圆的流动通道。
图1和图2的喷吹装置根据本发明被按如下方式制备喷吹管2首先以一个管束的形式插入带有可形成压紧配合的打孔板4上的插入孔7中。由管束8确定的内部空间然后被预制的陶瓷内部件10所填充。
带有打孔板4的金属套筒5和固定其上的管束8以及管束之内的陶瓷内部件10组成的组合部件构成了一个预先制备出的插入单元，如图10所示，它然后被装入部份充填了喷吹砖1的陶瓷材料20的挤压模21中。然后用喷吹砖1的陶瓷材料22将压模21填满。陶瓷材料20，22然后与金属套筒5，固定其上的管束8，以及位于其间的内部件一起被挤压，直至形成预定的最终的喷吹砖的外形。
管束8内的管子2，根据本发明被预制的陶瓷内部件10保持在一起，从而使它们可以在挤压过程中保持它们精确的安装位置。
陶瓷填充材料20，22，如已知的那样，包括不同的具有适当大小的颗粒状的和/或粉末状的陶瓷材料，在其中混入适当的粘接剂。
在这个示范实施例中，金属套筒5在所有的侧面完全被喷吹砖的陶瓷材料20，22所包围。然而，也可以适当改变压模21的结构，将金属套筒5安排在喷吹砖之外，从而使它的内法兰6的端面与喷吹砖1的底端表面持平。
在图3和图4中所示的喷吹装置与图1和图2中所示的喷吹装置不同之处仅仅在于，用带有管子2的插入孔的一个打孔板代替了金属套筒5。打孔圆盘11安排在喷咀砖1的外部。但是它也可以象金属套筒5一样压入喷吹砖1之中。一个金属的气体分配腔可以连接到打孔圆盘11上。
图5和图6所示的喷吹装置与图3和图4所示喷吹装置的不同之处只是在于代替打孔圆盘11的，它带有一个矩形的打孔板12，上有排列成一封闭多边形的许多插入孔5以接收管子2。管束8的内部从而充填了预制的棱柱形结构的陶瓷内部件14。
图7和图8所示的喷吹装置与图3和图4所示的喷吹装置的不同之处只在于，固定在打孔圆盘15上的是两个同心安排的管束16，17，它们的内部和相互之间的空间，分别用一个圆柱形的预制陶瓷内部件18，以及一个中空的圆柱形的预制陶瓷内部件19来充填。必要时，内部件18和19和管子2之间的过渡空间，可以填入一种合适的陶瓷材料，例如是一种可以灌注的混合物。但是，也可以提供带有纵向槽来容纳管子2的预制陶瓷内部件18，19。
当然，也可以对图5和图6中所示的喷吹装置中的管束提供相对应的安排，在这种情况下，两个预制的陶瓷内部件可以是棱柱形的或中空棱柱形的。
进一步也可以将图3，4，5，6和7，8所示的喷吹装置的管束安排紧固到一个相应于图1和2中的金属套筒5上去。
图9所示的喷吹装置与图1和2所示的喷吹装置的不同点只是在于，两个互相平行延伸的金属套筒5a，5b与管束8a，8b一起压入喷吹砖1。当然，类似的多组安排也可以应用在根据本发明的喷吹装置的所有其它改进型中。
权利要求
1.使用于冶金炉，特别是转炉的气体和/或固体物料喷吹装置的一种制造方法，该装置包括一个喷吹砖，带有压入其中的金属喷吹管，在砖的底部，金属喷吹管固定在一个金属打孔板上，其特征在于，喷吹管(2)首先以一个管束的方式插入打孔板(4，11，12，15)上会生成压力配合的插孔(7)中，然后，在管束(8，13，16，17)内所确定的空间充填一个预制的陶瓷内部件(10，14，18，19)，固定在打孔板上的管束，与位于其间的陶瓷内部件一起，插入一个部分充填了喷吹砖的陶瓷材料(20)的压模(21)中，然后压模用喷吹砖的陶瓷材料(22)完全填满，陶瓷材料(20，22)最后与管束(8，13，16，17)和位于其间的预制陶瓷内部件(10，14，18，19)一起被压紧。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，预制陶瓷内部件(10，14，18，19)是用与喷吹砖(1)其余部分一样的陶瓷材料(20，22)制造出来的。
3.权利要求1中的方法，其特征在于，预制陶瓷内部件(10，14，18，19)和喷吹砖(1)的其余部分是用不同的陶瓷材料制造的。
4.根据前述一个或多个权利要求的方法，其特征在于，预制的陶瓷内部件(10，14，18，19)和/或喷吹砖(1)的其余部份，沿砖的喷吹方向在不同的区段用不同的陶瓷材料制造。
5.根据前述一个或多个权利要求的方法，其特征在于，预制陶瓷内部件作为一个钻芯(10，18，19)制得，最好是从一个同类型的喷吹砖中制得。
6.根据前述一个或多个权利要求的方法，其特征在于，喷吹管(2)固定在打孔板(4，11，12，15)上是依靠打孔板向插入其上插入孔中的喷吹管(2)的端部(3)收缩来实现的。
7.根据前述一个或多个权利要求的方法，其特征在于，打孔板(4)被作成金属套筒(5)的端面，在管束(8)放入压模(21)并充填与喷吹砖相同的陶瓷材料以后，该套筒(5)在所有侧面完全被喷吹砖的陶瓷材料(20，22)所围绕。
8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，多个管束(8a，8b)与相配的预制陶瓷内部件插入部分填充了喷吹砖(1)的陶瓷材料(20)的压模(21)中，然后用喷吹砖的陶瓷材料(22)完全填满压模(21)，陶瓷材料填料(20，22)最后与管束(8a，8b)和置于管束间的预制陶瓷内部件一起被压紧。
9.根据在权利要求1到8中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物体喷吹装置，其特征在于，打孔板(4，11)被做成带有环形的插入孔(7)用于插入喷吹管(2)，并且预制的陶瓷内部件(10，18，19)是圆柱形的。
10.根据权利要求9的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，喷吹管(2)在喷吹方向为螺旋形扭曲形。
11.根据权利要求1到8中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，打孔板(12)做成带有排列成封闭多边形的插入孔(7)，用于插入喷吹管(2)，并且预制的陶瓷内部件(14)为棱柱形。
12.根据权利要求1到11中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，预制的陶瓷内部件(10，14，18，19)与喷吹管(2)的所有侧面紧密配合。
13.根据权利要求1到12中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，喷吹管(2)具有圆形流动通道。
14.根据权利要求1到12中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，喷吹管(2)具有拉长的，最好为椭圆形的流动通道。
15.根据权利要求7到14中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，金属套筒(5)具有一个端壁(4)形成打孔板，并且做成在两端都带有法兰(6)以形成固定元件。
16.根据前述权利要求中的一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，在管束(16)以外，又有一个管束(17)以同心方式与之安排;或者，又有一个单管也固定在金属打孔板(15)上，在管束之间，或者在单管和它周围的管束之间的空间，被填入附加的中空圆柱形或中空棱柱形预制陶瓷内部件(19)。
17.根据前述一个或多个权利要求的气体和/或固体物料喷吹装置，其特征在于，喷吹砖带有多个管束(8a，8b)，安排得相互为邻并带有附加的预制的陶瓷内部件。
全文摘要
本发明涉及一种用于冶金炉，特别是转炉的气体和/或固体物料喷吹装置的制造方法，它包括一个陶瓷喷吹砖，带有压入其中的金属喷吹管，在砖的底部的管端固定在一个打孔金属板上，喷吹管以管束的形式插入打孔板(4)上的插入孔(7)中，由管束(8)所确定的空间充入一种预制的陶瓷内部件(10)，固定在打孔板(4)上的管束(8)然后与位于其间的预制陶瓷内部件(10)一起放入一个部分充填了陶瓷材料(20)的压模(21)中，然后用陶瓷材料(22)将压模完全填满，并将它们一起压紧。
文档编号B22D1/00GK1110989SQ95101359
公开日1995年11月1日 申请日期1995年1月23日 优先权日1994年4月2日
发明者阿洛伊斯·安格勒, 哈莱尔德·考恩, 特奥·舍乌顿 申请人:迪迪尔工厂股份公司