耐火陶瓷沖擊墊的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】耐火陶瓷沖擊墊
[0001 ]本發(fā)明涉及一種耐火(耐熱)陶瓷沖擊墊(也稱(chēng)為沖擊罐，德語(yǔ):Pralltopf)，其典型地在倒入容器的金屬熔化物通常撞擊容器底部的區(qū)域處沿處理冶金熔化物的容器的底部安裝。在此情況下，沖擊罐具有保護(hù)冶金容器的耐熱底部(以減小其磨損)和/或?qū)⒔饘偃刍锓植荚谌萜鲀?nèi)的任務(wù)。
[0002]在下文中，現(xiàn)有技術(shù)的沖擊墊以及新設(shè)計(jì)將關(guān)于該功能性陶瓷物件在對(duì)應(yīng)的冶金容器中的常見(jiàn)使用位置來(lái)描述。
[0003]已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試來(lái)改善此沖擊墊。
[0004]根據(jù)US5358551的沖擊墊具有經(jīng)典的罐形，其中壁的自由上端節(jié)段向內(nèi)轉(zhuǎn)向。在對(duì)撞沖擊墊的基部之后，金屬熔化物初始地沿基部流動(dòng)，然后沿壁的內(nèi)側(cè)向上流動(dòng)，且最后圍繞變窄的沖擊墊開(kāi)口向上流入容器。
[0005]DE 10235867 B3公開(kāi)了一種在其上開(kāi)口端處具有所謂的擴(kuò)散器的沖擊墊，這意味著沖擊墊的截面朝上出口端增大，以減小流出的熔化物的動(dòng)能。
[0006]DE 10202537 C1包括一種沖擊墊，其壁的特點(diǎn)為至少一個(gè)縫隙。因此，進(jìn)入沖擊墊中的金屬熔化物至少部分地通過(guò)壁側(cè)縫隙排出。由于相對(duì)較小的縫隙寬度，故流過(guò)縫隙的金屬恪化物的特點(diǎn)可為較大的流速。因此，引起了進(jìn)一步的瑞流。
[0007]論文〃Melt flow characterisat1n in Continuous Casting Tundishes〃(ISIJInternat1nal, Vol.36(1996),N0.6，667_672頁(yè))定義了所謂的塞式流動(dòng)，其中所有流體成分在中間包中具有相同的停留時(shí)間，以及所謂的死容積。死容積特征為其停留時(shí)間大于中間包中的熔化物的平均停留時(shí)間的兩倍的流體部分。
[0008]在典型的中間包(德語(yǔ):Verteiler，Tundish)應(yīng)用中，沖擊罐布置在中間包的一端處;換言之:偏離其長(zhǎng)度。這導(dǎo)致了沖擊罐與中間包的最近端壁之間的相當(dāng)大的死區(qū)。
[0009]本發(fā)明的主要目的在于改善沖擊罐的熔化物分布性質(zhì)，和/或使對(duì)應(yīng)的冶金容器中的死容積盡可能小。
[0010]下文中的細(xì)節(jié)關(guān)于沖擊墊(功能位置)的常見(jiàn)功能，其中沖擊墊的底部位于冶金容器的基部上或基部中(或?yàn)橐苯鹑萜鞯乃龌康囊徊糠?，且其中沖擊罐的壁垂直于底部延伸，并因而主要沿向上方向垂直于冶金容器的基部延伸。用語(yǔ)〃垂直〃不一定對(duì)應(yīng)于剛好90°，而是包括技術(shù)上可接受的實(shí)現(xiàn)期望的沖擊墊功能的任何傾斜，典型地是直角的±30°或+ /-20°或+ /-10°或更少。
[0011]為了設(shè)計(jì)滿(mǎn)足這些目標(biāo)的沖擊墊，已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的測(cè)試和研究，特別是關(guān)于金屬熔化物的改善的流動(dòng)性質(zhì)。在此情況下，研究和發(fā)現(xiàn)了以下內(nèi)容:
一冶金容器中的死容積主要由該區(qū)域中的熔化物的不足速度(湍流)引起，
-熔化物流的不足速度由容器內(nèi)的沖擊墊的偏離位置引起，
一沖擊設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)修改，使得可實(shí)現(xiàn)引入這些之前的〃死容積〃中的熔化物流，
一此要求可通過(guò)沖擊墊內(nèi)的水平曲折的熔化物流型實(shí)現(xiàn)，即，在熔化物撞擊墊的底部的區(qū)域與出口區(qū)域之間，
一這可在熔化物經(jīng)由對(duì)應(yīng)的出口開(kāi)口離開(kāi)沖擊墊之前通過(guò)特征為熔化物流的一類(lèi)U形轉(zhuǎn)向的流型來(lái)實(shí)現(xiàn)，
一該認(rèn)識(shí)進(jìn)一步導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)了出口開(kāi)口應(yīng)當(dāng)由通道類(lèi)型的出口通路提供而不是幾乎沒(méi)有壁引導(dǎo)的縫隙或孔。
[0012]在此情況下，本發(fā)明脫離了具有差不多封閉的(連續(xù)的)壁的沖擊罐的已知設(shè)計(jì)，而是將一個(gè)壁分成至少兩個(gè)壁(下文稱(chēng)為第一壁和第二壁)，其布置得彼此不同，但成疊蓋的方式，以便提供所述需要的流出通道。
[0013]這允許很簡(jiǎn)單的總體設(shè)計(jì)、容易且廉價(jià)的制造，對(duì)熔化物具有改善的流動(dòng)特性。
[0014]在其最普通的實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在其功能位置具有以下特征的耐火陶瓷沖擊墊:
一底部，其限定上沖擊表面；
一第一壁，其從所述底部向上延伸且在頂視圖中提供以下形狀中的至少一者:C、u、v、W、E、3，其中相對(duì)的自由端區(qū)段具有到彼此的最小距離XI，
一第二壁，其從所述底部向上延伸且在頂視圖中提供以下形狀中的至少一者:C、U、V、W、E、3，其中相對(duì)的自由端區(qū)段具有到彼此的最大距離X2，其中，
一 XI大于X2，
一第二壁區(qū)段的自由端區(qū)段布置在第一壁的第一端區(qū)段之間，
一第一壁的自由端區(qū)段沿水平方向疊蓋第二壁的自由端區(qū)段，
一通道形成在所述第一壁的相鄰自由端區(qū)段和所述第二壁之間。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)熔化物的期望的曲折流或熔化物流的至少一個(gè)U形轉(zhuǎn)向，所述第一壁和所述第二壁布置得"彼此相對(duì)"，即，某種"鏡面對(duì)稱(chēng)方式";換言之:其中一個(gè)壁的自由端區(qū)段與另一個(gè)壁的自由端區(qū)段相反延伸，例如，如下文所闡述，一個(gè)壁的兩個(gè)端區(qū)段伸入另一個(gè)壁的兩個(gè)端區(qū)段之間的空間中。"相反"和"鏡面對(duì)稱(chēng)"并非是指完全相反或成鏡面設(shè)計(jì)，而是沿不同定向。
[0016]關(guān)于壁形狀，應(yīng)當(dāng)注意以下內(nèi)容:它們特征為兩個(gè)端區(qū)段，其從至少一個(gè)主區(qū)段(其間)伸出(沿水平方向)達(dá)到不等于180°的角度。該角度可設(shè)置在30°的下限值與150°的上限值之間，其中典型下限值為50°、60。、70。，且典型上限值為110°、120°、130°、140°。對(duì)于<90°的角度，相對(duì)的自由端區(qū)段的自由端之間的距離XI小于對(duì)應(yīng)的壁的中間主區(qū)段的寬度，而其在具有>90°的至少一個(gè)角度的設(shè)計(jì)中較大。
[0017]這允許將兩個(gè)壁布置成使得第一壁和第二壁的相鄰端區(qū)段可形成它們之間的通道狀流出區(qū)域，該通道可具有平行延伸的壁、發(fā)散壁和會(huì)聚壁(總是在對(duì)應(yīng)熔化物的流動(dòng)方向上查看)。
[0018]對(duì)應(yīng)通道的長(zhǎng)度取決于第一壁和第二壁的對(duì)應(yīng)(相鄰)端區(qū)段的布置。
[0019]這可根據(jù)權(quán)利要求1的那些特征實(shí)現(xiàn)，其限定了第一壁和第二壁的端區(qū)段的距離(X1、X2)以及這些端區(qū)段到彼此的布置。
[0020]以下示例說(shuō)明了總體構(gòu)想，其可根據(jù)相關(guān)的壁和壁端區(qū)段及其自由端(邊緣)的不同尺寸、不同形狀等變化:
在具有帶U形的第一壁和帶U形(但具有較小尺寸)的第二壁的沖擊墊的情況下，第二 U可布置到較大的U"中"，同時(shí)保持較小的U的端區(qū)段的自由端與第一壁的主(中間)壁區(qū)域之間的距離。該設(shè)計(jì)允許第一壁和第二壁的相應(yīng)端區(qū)段之間的兩個(gè)流出區(qū)域，且迫使對(duì)應(yīng)的熔化物在離開(kāi)沖擊墊之前產(chǎn)生曲線狀的U形轉(zhuǎn)向。
[0021]這允許將沿相應(yīng)通道流動(dòng)的熔化物流引導(dǎo)到期望方向，同時(shí)過(guò)量的熔化物可沿任何其它方向溢出所述兩個(gè)壁。
[0022]從上文得出第一壁和第二壁的公開(kāi)形狀(C、U、V、W、E、3)僅限定對(duì)應(yīng)的壁的總體形狀，且包括保持兩個(gè)壁的總體構(gòu)想的變型，兩個(gè)壁以疊蓋方式布置以允許所述壁的對(duì)應(yīng)端區(qū)段之間的對(duì)應(yīng)流出通道，該通道以一種方式布置成使得沖擊墊內(nèi)的對(duì)應(yīng)熔化物必須在流出所述墊之前產(chǎn)生至少一次轉(zhuǎn)向。
[0023]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第一壁和第二壁的所述自由端區(qū)段中的至少一者為平面的。這在類(lèi)似于U、V、W、E的壁形狀(在頂視圖中)的情況下特別是如此。
[0024]所述第一壁和第二壁的所述自由端區(qū)段中的至少一者還可圍繞垂直軸線彎曲。這在主要遵循C或數(shù)字3的壁形狀(在頂視圖中)中實(shí)現(xiàn)。
[0025]第一壁或第二壁的至少一部分可在至少兩個(gè)端區(qū)段之間為平面的。該設(shè)計(jì)可利用具有U形、V形、W形、E形的壁實(shí)現(xiàn)，而該至少兩個(gè)端區(qū)段之間的彎曲區(qū)域例如可通過(guò)所述第一壁和/或第二壁的C形或W形或3形(頂視圖中)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0026]根據(jù)總體設(shè)計(jì)，新的沖擊墊的壁至少固定在沖擊墊的底部中。在此方面，所述第一壁或第二壁中的至少一者的下端區(qū)段可插入設(shè)在所述底部?jī)?nèi)的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)凹穴中。壁可具有不同高度和水平地伸出的上邊沿。
[0027]固定壁和底部的另一個(gè)選項(xiàng)在于將底部和壁設(shè)計(jì)為一個(gè)整體件。此沖擊墊可通過(guò)鑄造或在對(duì)應(yīng)的壓機(jī)(如液壓機(jī)或等靜壓機(jī))中制造。
[0028]本發(fā)明包括其中沖擊墊的底部由對(duì)應(yīng)容器的底部提供的實(shí)施例，意味著壁然后固定在容器的底部?jī)?nèi)。
[0029]此外，材料橋可設(shè)在所述第一壁和第二壁的相鄰自由端區(qū)段之間，以提高整體沖擊墊的穩(wěn)定性。
[0030]另外，出于相同目的，至少一個(gè)材料橋可布置在所述第一壁和第二壁的主要部分之間。
[0031]本發(fā)明的其它方面可從從屬權(quán)利要求的特征和其它申請(qǐng)文件得到。這些包括根據(jù)所附示意性附圖的各種示例，以下在附圖中示出:
圖1:根據(jù)本發(fā)明的耐熱陶瓷沖擊墊的頂視圖。
[0032]圖2-圖14:各種設(shè)計(jì)選項(xiàng)的頂視圖。
[0033]圖15:根據(jù)圖14的沖擊墊的三維視圖。
[0034]在附圖中，相同部分或至少功能類(lèi)似的部分由相同數(shù)字表征。