專利名稱：耐火陶瓷構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火陶瓷構(gòu)件，該構(gòu)件例如可以設(shè)計成一種沖擊釜缶(Pralltopf)或熔化槽的形式。
例如在鐵液罐處理之后澆濤入中間容器(中間包)里的金屬熔化物由于局部較高的流動速度(例如為3m/s)而導(dǎo)致在耐火的中間容器內(nèi)襯部位上受到過大的機械負(fù)荷，熔化物就沖擊到該內(nèi)襯部位上。此外至少在沖擊處的周圍產(chǎn)生了紊流。熔化鋼水的動能例如達到2至10Ws/kg。
為使正規(guī)的耐火內(nèi)襯的磨損保持在一定限度內(nèi)，眾所周知的是通過一個所謂沖擊反射板來加強熔化物的沖擊部位。
該沖擊板可以由高耐磨的耐火材料構(gòu)成。
此外還已知所謂沖擊釜缶的應(yīng)用(WO 00/06324，WO 97/37799，EP 0729393 B1，EP 0790873B1)。
這種沖擊釜缶的底部基本相當(dāng)于一個沖擊板。已知的沖擊釜缶的設(shè)計應(yīng)使其在上端、也就是說在供給熔化物處、但也在熔化物又離開沖擊釜缶處具有一個橫斷面的逐漸縮小部位。這樣就形成了一個“根切”的斷面。
本發(fā)明的任務(wù)是從結(jié)構(gòu)上使這種耐火陶瓷構(gòu)件最優(yōu)化，從而解決以下任務(wù)中的至少一個，最好是所有的任務(wù)-較小的磨損，-金屬熔化物有目標(biāo)的導(dǎo)向，-流動紊流的最小化，-容易制造。
在解決所述任務(wù)時本發(fā)明的考慮出發(fā)點是這樣來設(shè)計該構(gòu)件，一方面使供給的金屬熔化物進行換向，另一方面能減小熔化物的動能。
同時該流動換向應(yīng)該通過構(gòu)件的側(cè)面邊界來實現(xiàn)。為了減小動能，本發(fā)明規(guī)定邊界壁的相應(yīng)內(nèi)表面有特殊的取向/傾斜。
例如，通過一個垂直斷面中為漏斗狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(“漏斗狀”是指構(gòu)件的內(nèi)部的、敞開的橫斷面，金屬熔化物可進入此斷面中)由于一種擴散體作用而可以使動能降低。
能量降低的方式和范圍取決于壁內(nèi)表面的傾斜角度。
這些觀點適合于按照一種槽的方式設(shè)計的構(gòu)件，也就是說具有一個底部和兩個相互對置的側(cè)面的邊界壁。但是鑒于釜缶狀構(gòu)件，也就是說與(水平的)橫斷面幾何形狀無關(guān)，那么這種考慮也適合于具有或多或少的圓形的、橢圓形或矩形的內(nèi)橫斷面的沖擊釜缶。
據(jù)此，本發(fā)明的最一般的實施形式為具有以下特征的一種耐火陶瓷構(gòu)件-一個底部，-至少兩個壁，-壁從底部的相互對置的部分開始如此伸展，使得其內(nèi)表面至少局部地與一個平面成一個角度-該角度大于0°并小于90°，垂直于底部，以及以相反的傾斜進行延伸。
-在壁的自由端之間形成一個開口，-在底部和開口之間至少有一個部分，在該部分處壁的間距小于向著開口和向著底部方向的緊鄰著的部位里的間距。
同時在壁的自由端部位處和壁的底部端部位處的壁的內(nèi)表面間距可能大于所述部位之間的至少一個部位處的間距。
壁內(nèi)表面的這種所述的變化引起了在底側(cè)端部(也就是在開始澆鑄時金屬熔化物沖擊的地方)和相互對置的敞開端部(也就是金屬熔化物流出處)之間的一種“收縮”。這種“收縮”導(dǎo)致了對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和功能上的劃分。
在位于底部和收縮部分之間的部位里實現(xiàn)熔化物動能的有效的降低。此外避免了金屬熔化物的一種不可控制的噴射(一種不可控制的反沖)。
在收縮部分和(上部)流出口之間的部位里形成了一種擴散體。由于在流出端處橫斷面的擴大就避免了流出的金屬熔化物與(中心的)輸入的熔化物射束的相互作用。與此相反，尺寸設(shè)計應(yīng)保證使它對回流的金屬熔化物形成流體技術(shù)上的鎮(zhèn)定作用。
功能的設(shè)定必須按照金屬熔化物的數(shù)量、粘度、溫度和/或速度從結(jié)構(gòu)上如下進行轉(zhuǎn)換，例如將用于損耗能量的底側(cè)空間選擇得足夠大，以便一方面使熔化物的動能達到所希望的減小，但另一方面也使熔化物射束以希望的方式換向。對于構(gòu)件的上部流出端則希望進行盡可能是層流的、鎮(zhèn)靜的熔化物流動，至少在周邊處。
按照一種實施形式，所述的傾斜角度在10°和80°之間，按照另一種實施形式在30°和60°之間。
如果相應(yīng)的裝置(構(gòu)件)已由液態(tài)的金屬熔化物流滿了，那么從原理上來說壁內(nèi)表面的所描述的傾斜發(fā)生變化就可以了。對于一種槽來說，這里至少在收縮部分的上方設(shè)計一種用于金屬熔化物的“V形的輸送腔橫斷面”。只要此形狀充滿了，那么在金屬熔化物從底部上向上并從構(gòu)件里流出去之前就可能根據(jù)沖擊角度而發(fā)生不可控制的飛濺。那么這就通過壁(底部之上)之間所述的橫斷面的減小來加以阻止。
為了避免不可控制的流動換向，本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了使各個壁或所述壁的內(nèi)表面的多個部分設(shè)計成具有不同的傾斜角度。按這種方式就可能在構(gòu)件的內(nèi)壁處和不對稱的幾何形狀處形成阻礙部分、流動制動部分或者流動導(dǎo)向部分。
同時在一種實施形式中，相鄰于壁自由端的部分可以比相鄰于構(gòu)件底部的部分具有一個較大的傾斜角度?？傊畼?gòu)件的內(nèi)橫斷面應(yīng)該向著自由的、敞開端的方向變大。
各個傾斜部分可以直接地(連續(xù)地)相互過渡(如上所述，也具有不同的角度)。但也可以按截面來看使所述壁的內(nèi)表面形成有一種鋸齒狀輪廓斷面，從而在壁側(cè)形成“根切區(qū)(hinterschnitteneZone)”，這種根切區(qū)作為流動制動部分對金屬熔化物起作用。所述的收縮可以由一個這樣的“齒形幾何特性”形成。
同樣壁的內(nèi)表面可以具有倒圓的、相互指向的斷面部分或者槽形的凹坑。
例如對于槽形來說，可以形成鏡像設(shè)計相互對置的壁的內(nèi)表面，并在一定條件對稱地設(shè)計整個裝置。
這樣的實施形式也在以下對圖形的描述中要進行詳細(xì)的敘述。
除了所述的槽形之外，該構(gòu)件也可以設(shè)計成釜缶形。
通過壁表面的彎曲的結(jié)構(gòu)形狀使這些壁的端部側(cè)相互連接起來，因而形成一種封閉的構(gòu)件，該構(gòu)件具有例如橢圓形或圓形的內(nèi)橫斷面(和/或外橫斷面)。同樣也可以設(shè)有至少另外兩個壁，該壁使這兩個已描述過的壁在形成一種(矩形的或多邊形的)釜缶狀的情況下連接起來。
從流體技術(shù)來看提供旋轉(zhuǎn)對稱的形式。
環(huán)繞的內(nèi)壁的截面可以按螺旋狀、螺紋狀或者螺旋線狀來變化。
(限制壁的內(nèi)腔的)高度與寬度比例可以在比較寬的范圍內(nèi)變化。一般大于2∶1至1∶4，但也可以毫無困難地達到比例1∶15。這同樣適合于在所述的釜缶狀的幾何形狀時的高度與最大直徑的比例。
尤其是在所描述的實施形式中，其中在熔化物的流出端處壁之間的開口的橫斷面大于底側(cè)端部處的橫斷面，那么一般就可以無問題地使構(gòu)件制成整體的，例如通過鑄造或壓制?？赡艿囊恍└欣缈梢酝ㄟ^可燃燒的填充物體在制造時來形成。
通過選擇各種不同的傾斜角度或者說內(nèi)壁的異形截面，可以對構(gòu)件進行精確和單獨的設(shè)計以匹配于形狀和性能(所進入的金屬射束的數(shù)量、流速、射束直徑)。因此也就可以對流動方向和動能的降低進行調(diào)節(jié)。
在流動轉(zhuǎn)向的表面之間、尤其是傾斜于垂直面的表面之間，也可以設(shè)有連接表面，該連接表面可以是水平的(平行于底部)、垂直的(垂直于底部)、與垂直面有一個大于90°的傾斜角度或者具有彎曲的斷面輪廓。
本發(fā)明的其它特征見從屬權(quán)利要求所述的特征和其余的申請文件。
以下根據(jù)各種不同的實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)敘述。

圖1至4以很簡化的示圖和橫斷面分別表示了一種按本發(fā)明構(gòu)件的不同實施形式。
對于相同的或相同作用的元件用相同的附圖標(biāo)記來表示。
按圖1所示的實施例表示了一種按照本發(fā)明的具有一個底部10的構(gòu)件的可能的基本幾何形狀。有兩個壁12、14以壁部分12u、14u從底部10的相互對置的部分10l、10r開始伸展，確切地說在相同的方向上(也就是向上)，但具有相反的傾斜，也就是首先相互相對地指向(直至一個最小間距dmin)，然后相互離開(壁部分12o，14o)。
壁12、14的下部分12u、14u的最大間距用d表示，壁12、14的上方部分在其自由端12r、14r的間距用D表示。其中D和d大于dmin，而且D大于d。壁12、14鏡像對稱于一個假想的對稱平面E-E地延伸。壁12的下部分與底部10的上側(cè)面的傾斜角度a大約為70°。壁12、14的上部分與平行于平面E-E的一個平面的夾角b約為20°。
總之對于該構(gòu)件而言就形成了一種由壁所限定的內(nèi)腔R的橫斷面幾何形狀，它類似于一個煮蛋計時器漏沙鐘。
在箭頭Z1方向上輸送的金屬熔化物抵達底部10并且沿箭頭Z2方向上轉(zhuǎn)向，最后在箭頭Z3方向上在壁側(cè)面處向上移動，直至超出壁的外緣12r、14r而離開。
在底部10和所述的收縮處11之間使輸入熔化物的動能降低。由于橫斷面逐漸變小，同時就避免了熔化物的不可控制的飛濺。在位于收縮部分11和上開口O(在邊緣部分12r、14r的內(nèi)表面之間)之間的部分里設(shè)計了一個擴散體區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)熔化物在壁側(cè)可以不受干擾地并以層流狀從構(gòu)件里流出，而在中間(按箭頭1所示)新的金屬熔化物則可以進入該構(gòu)件里。
按圖1所示的構(gòu)件設(shè)計成槽形。
按圖2所示的構(gòu)件也是這樣。該構(gòu)件也相對于一個對稱平面E設(shè)計成鏡像對稱的，因而其余的幾何特征則只按(左)壁12來敘述，對于壁14也是類似的。
從底部10起首先是一個第一內(nèi)壁部分12.1，它與平面E-E成大約為45°的角α。接著此部分是一個平行于底部10延伸的部分12.2，它向內(nèi)延伸(指向?qū)χ玫谋?4的方向)。接著該部分12.2是另一部分12.3，該部分與平面E-E成一個約為40°的角度β，一直延伸到壁12的上邊緣12r。在部分12.2和12.3之間壁間距dmin為最小。
總之對于構(gòu)件的內(nèi)腔R來說，在底部10和外部邊緣12r、14r之間得到基本為一種V形的幾何形狀，但有一個根切區(qū)20。這導(dǎo)致了被輸入的金屬熔化物的可控制的換向。換向的熔化物射束產(chǎn)生一種渦流。熔化物失去了其流動方向。動能就直接在澆鑄之后以及在這之后極大程度上消除掉了。
按圖3所示的實施例類似于按圖2所示的實施例，其中在這里所示的構(gòu)件中當(dāng)然就是指一種旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)計的釜缶狀構(gòu)件，也就是一種沖擊釜缶。所述旋轉(zhuǎn)對稱是對于一條假想的中心縱軸線M-M進行的。
在按圖2所示實施例的變型里，位于部分12.1和12.3之間的內(nèi)壁12的特征是，有另外一個傾斜段12.4和另一個水平延伸的部分12.5，因而產(chǎn)生了另外一個根切區(qū)域22。部分12.4的傾斜角度γ大于部分12.3的傾斜角度β。
按照本發(fā)明的構(gòu)思，在圖3中所示的對置的壁面稱為壁面14。從技術(shù)上來看當(dāng)然是指該同一個壁面12，即圖的左半部分所示的壁面，因為根據(jù)所描述的釜缶的幾何形狀這種壁是環(huán)繞的。
底部10具有一個球缺形表面10o，它也可以相反地拱起。
圖4表示了另一種實施形式的沖擊釜缶，其中連接于一個下部傾斜的壁部分12.1的是一個壁部分12.6，它垂直于底部10地延伸，并且緊接著是一個突起的內(nèi)壁面12.7，該面向著沖擊釜缶的自由外邊緣12r向外擴展，因而沖擊釜缶在上部自由端處具有比在底部10的彈回表面24部位里(直徑q)大得多的內(nèi)徑Q。在底部10和開口O之間又是具有空間R的最小橫斷面(qmin)的位置。
通過圖4所述的幾何形狀也產(chǎn)生了一種環(huán)繞的根切的(槽狀的)區(qū)域20，該區(qū)域用于使冶金熔化物換向和鎮(zhèn)靜，并降低熔化物的動能。
構(gòu)件體可以由鑄造材料(例如以Al2O3為基)整體地制成。
圖4用虛線也表示了一種可能的變型。此時所述或多或少呈直線相互連接起來的壁部分12.1、12.6和12.7設(shè)計成流線狀相互過渡的，其中指向開口O的表面部分12.7的部分具有附加凹下的曲率。相反的拱起(凸起的曲率)也相應(yīng)于所要求的主題。
通常合適是，所述的回彈體(構(gòu)件)的一個或多個內(nèi)部底面和壁面可以成直線或者彎曲布置，更確切地說凸起或凹下地彎曲，也可以相互過渡，具有相同的或不同的傾斜角/曲率半徑地延伸，因而熔化物的流動性能可以適應(yīng)于具體的應(yīng)用場合。
若這在圖4中所示的與平面E-E夾角大于0并小于90°的直線的壁部分由曲線部分來代替的話，那么并不是整個壁部分與平面E-E傾斜成一個唯一的角度。壁部分的每個部分與平面E-E傾斜的角度β則對于壁部分內(nèi)輪廓的每個點來說由該點處的切面與該平面之間的角度來確定。
由于其彎曲變化，這些壁部分12.1、12.6和12.7分別具有與平面E-E的不同的夾角。
在圖4中例如在位于指向開口O的表面部分12.7上的點P處作切面T。在點P處表面部分12.7與平面E-E成大約為80°的角度β地延伸。
權(quán)利要求
1.耐火的陶瓷構(gòu)件，該陶瓷構(gòu)件具有如下特征1.1一個底部(10)，1.2至少兩個壁(12，14)，1.3壁(12，14)從底部(10)的相對置的部分(101，10r)起如此伸展，使得該壁的內(nèi)表面至少局部地(12.1、12.3、12.4)與一個平面E-E成一個大于0°并小于90°的角度地、垂直于底部(10)并以相反的傾斜地延伸，1.4在壁(12，14)的自由端(12r，14r)之間設(shè)有一個開口(O)，1.5在底板(10)和開口(O)之間至少有一個部分(11)，在此部分處壁(12，14)的間距(dmin，qmin)小于在向著開口(O)和向著底部(10)方向的緊鄰著的部位(12u，14u；12o，14o)處的間距。
2.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中每個內(nèi)表面具有多個部分(12.1，12.3，12.4，12.7)，它們具有不同的傾斜角度。
3.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中每個內(nèi)表面具有多個有不同傾斜角度的部分(12.1，12.3，12.4，12.7)，而且鄰接于壁(12，14)的自由端(12r，14r)的部分(12.3，12.7)具有比鄰接于底部(10)的部分(12.1)處更大的傾斜角度。
4.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中壁(12，14)的內(nèi)表面從斷面來看具有一種鋸齒輪廓斷面。
5.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中壁(12，14)的內(nèi)表面具有倒圓的、相互指向的異形斷面部分(12.7)。
6.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中壁(12，14)的內(nèi)表面至少具有一個槽形的凹坑(20，22)。
7.按權(quán)利要求6所述的構(gòu)件，其中該槽形凹坑(20，22)在其縱向長度上來看呈傾斜變化。
8.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中壁(12，14)的對置的內(nèi)表面是鏡像對稱的。
9.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其形狀為一個向上敞開的槽。
10.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，該構(gòu)件具有至少另外兩個壁，它們將所述兩個壁(12，14)連接起來形成一個釜缶形狀。
11.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，該構(gòu)件是一個釜缶形狀的，俯視圖上看具有橢圓的、矩形的或圓形的幾何形狀。
12.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，在該構(gòu)件中由壁(12，14)所圍繞的腔室(R)的高度與寬度的比例、或者高度與最大直徑的比例為2∶1至1∶4。
13.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，在該構(gòu)件中由壁(12，14)所圍繞的腔室(R)的高度與寬度的比例、或高度與最大直徑的比例為直至1∶15。
14.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其壁(12，14)的內(nèi)表面的傾斜角度在10°和80°之間。
15.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其壁(12，14)的內(nèi)表面的傾斜角度在30°和60°之間。
16.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，該構(gòu)件是整體的。
17.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，該構(gòu)件具有一個球缺形的底部(10)。
18.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中壁(12，14)的內(nèi)表面的間距向著壁的自由端(12r，14r)擴大。
19.按權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中壁(12，14)的內(nèi)表面的間距在壁(12，14)的自由端(12r，14r)部位處和底端(12，14b)的部位處都大于其間的至少一個部位(11)處的間距。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐火陶瓷構(gòu)件，它例如可以設(shè)計成一種沖擊釜缶或熔化槽的形式，它具有以下特征有一個底部(10)、至少兩個壁(12，14)－壁(12，14)從底部(10)的相對置的部分(10l，10r)起如此伸展，使得內(nèi)表面至少分段地(12.1，12.3，12.4)與一個平面(E－E)成一個大于0°并小于90°的角度地、與底部(10)垂直并以相反的傾斜地延伸；在壁(12，14)的兩個自由端(12r，14r)之間設(shè)有一個開口(O)；在底板(10)和開口(O)之間至少有一個部分(11)，在該部分處該壁(12，14)的間距(d
文檔編號B22D11/103GK1628006SQ03803241
公開日2005年6月15日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月5日
發(fā)明者A·雷特施尼, B·隆金, D·皮爾克納 申請人:里弗雷克特里知識產(chǎn)權(quán)兩合公司