用于冶金坩埚的塞子转让专利
申请号 : CN200680022411.4
文献号 : CN101203342B
文献日 : 2010-11-24
发明人 : 曼弗雷德·温克尔曼 , 马库斯·福尔 , 于尔根·珀诺特 , 赫尔穆特·米勒
申请人 : 雷弗拉克托里知识产权两合公司
摘要 :
本发明涉及一种用于冶金坩埚的塞子。其具有以下技术特征：a)由至少一种耐火陶瓷材料形成的具有第一上端和第二下端(14)的棒形主体(10)，b)从第一端开始在主体(10)的轴向上朝着第二端(14)延伸的袋形孔(12)，c)孔(12)的底部(16)终止在距离主体(10)的第二端(14)一定距离处，d)排气通道(20)将孔(12)与主体(10)的第二端(14)附近的表面部分相连接，e)排气通道(20)的横截面积小于开口(12)的横截面积，f)从主体(10)的轴向上看，填料(24)延伸越过孔(12)的一部分，g)以流动技术方式连接孔(12)和排气通道(20)的至少一个气体通道(26)穿过填料(24)或者在填料(24)与主体(10)之间延伸。
权利要求 :
1.一种用于冶金坩埚的塞子，其具有以下技术特征：a)由至少一种耐火陶瓷材料制成的具有第一上端和第二下端(14)的棒形主体(10)，b)从该第一端开始在主体(10)的轴向上朝着该第二端(14)延伸的袋形孔(12)，c)该孔(12)的底部(16)终止在距离该主体(10)的第二端(14)一定距离处，d)排气通道(20)将该孔(12)与该主体(10)的第二端(14)的区域中的表面部分相连接，e)该排气通道(20)的横截面积小于该孔(12)的横截面积，f)从该主体(10)的轴向上看，填料(24)延伸过该孔(12)的一部分，g)以流动技术方式连接该孔(12)和该排气通道(20)的至少一个气体通道(26)穿过该填料(24)延伸或者在该填料(24)与该主体(10)之间延伸，h)所述至少一个气体通道(26)的长度大于所述气体通道(26)端部的排出孔的最短距离。
2.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述填料(24)在所述主体(10)的轴向上的长度至少是所述孔(12)的长度的0.05倍。
3.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述填料(24)邻接于所述孔(12)的底部(16)。
4.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述填料(24)是浇筑部件。
5.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述填料(24)是压制部件。
6.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述至少一个气体通道(26)曲折地或以螺旋形式形成。
7.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述填料(24)至少部分地设计成海绵状。
8.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述排气通道(20)在所述主体(10)的第二端(14)与所述主体(10)的中心轴线同轴地引出。
9.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述至少一个气体通道(26)至少部分地由填料(24)的表面凹入部形成。
10.根据权利要求1所述的塞子，其中，所述至少一个气体通道(26)至少部分地由所述孔(12)的边界壁(12i)上的表面凹入部形成。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于冶金坩埚的塞子。这种类型的塞子用来控制熔化金属在有关坩埚的出口区域(例如浇口盘)中的排出。
背景技术
这种塞子通常具有以下结构：它具有由至少一种耐火陶瓷材料形成的棒形主体，该主体对应地具有第一上端和第二下端。袋形孔从第一端开始在棒形主体的轴线方向上朝着第二端延伸，该孔的底部终止在距主体第二端一定距离处。与孔相比具有较小的横截面积的排气通道将孔的底部与主体第二端的区域中的表面部分相连接。邻近第一端，孔在周长侧具有固定器件，固定器件用于建立相应的保持装置，通常为保持棒，塞子通过该保持装置连接到操纵器上。通过该操纵器上下移动塞子，以便密封坩埚的排出口或者将其打开到一个可调整的孔宽度。
在本申请的框架内，有关塞子的设计和功能的数据及其部分和装置总是与塞子的操作位置即它的垂直定位有关。
已知的种类合适(species-appropriate)的塞子可从EP0358535B2了解。本说明书参考其内容。
孔以及相连的排气通道用于使气体通过塞子进入金属熔体。气体用于熔体的第二冶金处理。这样，熔体中的非金属内含物就例如通过浮选而去除。在该连接中重要的是恒定的处理气体流。
如果塞子处在距坩埚的排出口一定距离的位置，那么金属熔体流出。作为金属熔体流的结果，可以在塞子下端以下形成低压。该低压能够变得如此大以至于气流被切断。同时，空气可能被吸入。两者都是不理想的。
EP1401600B1说明了一种适当类型的塞子(在这种情况下称为单块塞子)，其中校准装置嵌入排气通道内。该校准装置包括具有一个或多个轴向气体通道的棒。以这种方式调整了特定的流阻(specific flow resistance)。已知装置对于制造而言是复杂的。此外，难以调整特定的流阻。
在本申请的框架内，有关塞子的设计和功能的数据及其部分和装置总是与塞子的操作位置即它的垂直定位有关。
已知的种类合适(species-appropriate)的塞子可从EP0358535B2了解。本说明书参考其内容。
孔以及相连的排气通道用于使气体通过塞子进入金属熔体。气体用于熔体的第二冶金处理。这样，熔体中的非金属内含物就例如通过浮选而去除。在该连接中重要的是恒定的处理气体流。
如果塞子处在距坩埚的排出口一定距离的位置，那么金属熔体流出。作为金属熔体流的结果，可以在塞子下端以下形成低压。该低压能够变得如此大以至于气流被切断。同时，空气可能被吸入。两者都是不理想的。
EP1401600B1说明了一种适当类型的塞子(在这种情况下称为单块塞子)，其中校准装置嵌入排气通道内。该校准装置包括具有一个或多个轴向气体通道的棒。以这种方式调整了特定的流阻(specific flow resistance)。已知装置对于制造而言是复杂的。此外，难以调整特定的流阻。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种塞子，该塞子容易制造且借助该塞子能够有效而安全地将气体尤其是惰性气体输送和供应到金属熔体中去。
为了解决这一技术问题，本发明基于以下考虑：塞子主体中的上述袋形孔通常具有圆形的横截面，其直径为若干厘米。相反，与该孔相连的气体通道具有小得多的横截面，通常只有若干毫米。
大的孔通常延伸越过大于塞子主体总长度的一半，但是排气通道仅在第二下端部分内延伸并相应地较短。
不过，为了针对塞子以内的气体调整特定的流阻，必须将端部侧的气体通道设计成尽可能长或者具有较小的直径。基于该草拟的设计，两种措施都受到限制。
在本发明范围内基于这样的考虑，使用于调整气流阻力的装置从塞子的第二下端处的排气通道区域移动到位于其上方的孔中。为此，比排气通道大得多的孔必须至少部分地填充相应的填料。该填料可以延伸经过孔的对应的部分长度(在塞子主体的轴向上看)并填充孔的整个横截面。
使用于调整气流阻力的装置移动到孔以内会产生多种调整流阻的可能性，它们个别地取决于填料在孔的哪一点形成和形成多长的长度以及以什么样的形式在填料内布置多少通道。
所以，本发明以其最普通的实施例说明一种用于冶金坩埚的塞子，其具有以下特征：
-由至少一种耐火陶瓷材料形成的具有第一上端和第二下端的棒形主体，
-从第一端开始在主体的轴向上朝着第二端延伸的袋形孔，
-孔的底部终止在距离主体的第二端一定距离处，
-排气通道将孔与主体的第二端的区域中的表面部分相连接，
-排气通道的横截面积小于孔的横截面积，
-从主体的轴向上看，填料延伸越过孔的一部分，
-以流动技术(flow-technological)方式连接孔和排气通道的至少一个气体通道穿过填料或者在填料与主体之间延伸。
上述孔底部能够按需设计。它可以基本上垂直于主体的轴向延伸。它也可以是弯曲的，例如以凹或凸的方式弯曲。也可以这样形成底部区域，即，从塞子的轴向上看呈漏斗形地直接连通到后续的排气通道。
具体地，填料(气体通道延伸穿过其中)能够具有几乎任何想要的长度。除了其它因素以外，它的长度将取决于对于有关的应用中的气流所希望的流阻有多大。通常，从主体的轴向看填料的长度等于孔的长度至少5％。该值也可以根据不同实施例增大至＞10％，＞15％，直到＞25％的值。
孔内的填料的布置也几乎随意。填料除了气体通道区域以外可以都是不渗透的。
不过，填料直接邻接孔底部的布置具有流动技术上的优点。为此，必须确保在填料内部或在填料和塞子主体之间的接触区域中延伸的气体通道的底部侧孔以流动技术方式与在塞子下端处(在所谓塞子头)的排气通道气体入口侧上的孔相连通。
通常，所述类型的塞子通过等静压制工艺制成。在该工艺过程中，现场形成孔和排气通道。作为一个例子，在这种塞子主体情况下填料可以随后注入。为此，可能的制造过程描述为以下附图的说明的一部分。
填料也可以是压制部件，其在制造过程中或之后插入预压制的塞子主体的孔中。
一个基本的特征是形成至少一个气体通道。该气体通道可在填料的轴向上即塞子的轴向上延伸。气体通道可延伸穿过填料。它也可以以槽的形式形成在填料外壁上。在这种情况下孔壁在外部限定了气体通道。相反地，孔壁可具有槽而在这种情况下填料(其外周表面)在内部限制了槽从而形成了气体通道。气体通道可以平行于塞子的中心纵轴线布置或以螺旋形式布置在中心纵轴线周围。
为了上述的原因，有利的是形成更长的气体通道。为此，可增大填料的长度。根据本发明的设计的特别的优点包含将填料布置在大的孔以内从而具有相当大的横截面积，这使得气体通道曲折地或以螺旋形式通过填料或填料与主体之间。由此，它的长度变得比它的位于端部的(下和上)排出孔之间的最短距离长得多。
例如，为了防止外部物体穿入内部，有利的是用多孔过滤器，例如多孔的耐高温(temperature-resistant)的过滤纸，或者用多孔塞来覆盖填料的气体通道的至少上部孔和/或气体入口侧的排气通道的端部。这种多孔海绵状元件也可以设置为填料的组成部分。
为了尽可能获得没有紊流的气流，本发明的另一个实施例允许排气通道在主体的第二端与主体的中心纵轴线同轴地引出。
本发明的其他特征由从属权利要求和其它申请文件的特征产生。
为了解决这一技术问题，本发明基于以下考虑：塞子主体中的上述袋形孔通常具有圆形的横截面，其直径为若干厘米。相反，与该孔相连的气体通道具有小得多的横截面，通常只有若干毫米。
大的孔通常延伸越过大于塞子主体总长度的一半，但是排气通道仅在第二下端部分内延伸并相应地较短。
不过，为了针对塞子以内的气体调整特定的流阻，必须将端部侧的气体通道设计成尽可能长或者具有较小的直径。基于该草拟的设计，两种措施都受到限制。
在本发明范围内基于这样的考虑，使用于调整气流阻力的装置从塞子的第二下端处的排气通道区域移动到位于其上方的孔中。为此，比排气通道大得多的孔必须至少部分地填充相应的填料。该填料可以延伸经过孔的对应的部分长度(在塞子主体的轴向上看)并填充孔的整个横截面。
使用于调整气流阻力的装置移动到孔以内会产生多种调整流阻的可能性，它们个别地取决于填料在孔的哪一点形成和形成多长的长度以及以什么样的形式在填料内布置多少通道。
所以，本发明以其最普通的实施例说明一种用于冶金坩埚的塞子，其具有以下特征：
-由至少一种耐火陶瓷材料形成的具有第一上端和第二下端的棒形主体，
-从第一端开始在主体的轴向上朝着第二端延伸的袋形孔，
-孔的底部终止在距离主体的第二端一定距离处，
-排气通道将孔与主体的第二端的区域中的表面部分相连接，
-排气通道的横截面积小于孔的横截面积，
-从主体的轴向上看，填料延伸越过孔的一部分，
-以流动技术(flow-technological)方式连接孔和排气通道的至少一个气体通道穿过填料或者在填料与主体之间延伸。
上述孔底部能够按需设计。它可以基本上垂直于主体的轴向延伸。它也可以是弯曲的，例如以凹或凸的方式弯曲。也可以这样形成底部区域，即，从塞子的轴向上看呈漏斗形地直接连通到后续的排气通道。
具体地，填料(气体通道延伸穿过其中)能够具有几乎任何想要的长度。除了其它因素以外，它的长度将取决于对于有关的应用中的气流所希望的流阻有多大。通常，从主体的轴向看填料的长度等于孔的长度至少5％。该值也可以根据不同实施例增大至＞10％，＞15％，直到＞25％的值。
孔内的填料的布置也几乎随意。填料除了气体通道区域以外可以都是不渗透的。
不过，填料直接邻接孔底部的布置具有流动技术上的优点。为此，必须确保在填料内部或在填料和塞子主体之间的接触区域中延伸的气体通道的底部侧孔以流动技术方式与在塞子下端处(在所谓塞子头)的排气通道气体入口侧上的孔相连通。
通常，所述类型的塞子通过等静压制工艺制成。在该工艺过程中，现场形成孔和排气通道。作为一个例子，在这种塞子主体情况下填料可以随后注入。为此，可能的制造过程描述为以下附图的说明的一部分。
填料也可以是压制部件，其在制造过程中或之后插入预压制的塞子主体的孔中。
一个基本的特征是形成至少一个气体通道。该气体通道可在填料的轴向上即塞子的轴向上延伸。气体通道可延伸穿过填料。它也可以以槽的形式形成在填料外壁上。在这种情况下孔壁在外部限定了气体通道。相反地，孔壁可具有槽而在这种情况下填料(其外周表面)在内部限制了槽从而形成了气体通道。气体通道可以平行于塞子的中心纵轴线布置或以螺旋形式布置在中心纵轴线周围。
为了上述的原因，有利的是形成更长的气体通道。为此，可增大填料的长度。根据本发明的设计的特别的优点包含将填料布置在大的孔以内从而具有相当大的横截面积，这使得气体通道曲折地或以螺旋形式通过填料或填料与主体之间。由此，它的长度变得比它的位于端部的(下和上)排出孔之间的最短距离长得多。
例如，为了防止外部物体穿入内部，有利的是用多孔过滤器，例如多孔的耐高温(temperature-resistant)的过滤纸，或者用多孔塞来覆盖填料的气体通道的至少上部孔和/或气体入口侧的排气通道的端部。这种多孔海绵状元件也可以设置为填料的组成部分。
为了尽可能获得没有紊流的气流，本发明的另一个实施例允许排气通道在主体的第二端与主体的中心纵轴线同轴地引出。
本发明的其他特征由从属权利要求和其它申请文件的特征产生。
附图说明
以下将通过实例进一步详细说明本发明。其中，以非常系统化的描述
图1表示：制造过程中的塞子的下端部分的纵截面；
图2表示：类似于图1的处于其完成状态的例图，气体通道在填料中具有特定路线。
在附图中，相同的结构部分或具有等效作用的那些部分用相同的附图标记表示。
图1表示：制造过程中的塞子的下端部分的纵截面；
图2表示：类似于图1的处于其完成状态的例图，气体通道在填料中具有特定路线。
在附图中，相同的结构部分或具有等效作用的那些部分用相同的附图标记表示。
具体实施方式
在图1中，可看到塞子的棒形主体的下面部分10。棒形主体包含常见类型的耐火材料。孔12与中心纵轴线M-M同轴地在主体10中延伸，该孔从主体10的上端(未示出)开始在朝向第二下端14的方向上延伸并在距离该端一定距离处终止在底部16的区域中。从具有在中心纵轴线M-M的方向上的袋形延长部分18的该底部16开始，排气通道20与中心纵轴线M-M同轴地延伸直到第二端14的最底部部分。
图1表示闭合主体的制造过程中的一个阶段，首先通过等静压制以常见的方式制造的主体10。在随后的步骤中，经由排气通道20拉入线22，线22在其自由下端具有增厚部22d，而位于排气通道20中的部分具有比在它上方延伸的部分22a更大的直径(很大程度地填充排气通道20)，该部分延伸经过孔12直到闭合主体的第一上端且以未说明的方式暂时固定。在下一步骤中，耐火的混凝土浇注入孔12中并被借助柱塞向前推进直到排气通道20上方的阴影区域大致被仍然粘稠的混凝土填充，于是该混凝土将线22封闭在部分22a中。
一旦混凝土凝固，在与其引入方向相反的方向上移除线22。为此，线22能够在头22d处被夹紧并向下拉出。同时，在以下称为填料的浇筑混凝土部分24中形成了相应的气体通道26，该通道继续形成排气通道20.
可见在填料24中形成的气体通道26的数量，它们的大小以及路线能够随意调整。
除了拉出的一条或几条线以外，也可以使用能够燃烧掉的主体。在随后的点燃塞子的过程中，以想要的布置和形状通过烧掉这些插入物来形成所期望的气体通道。
除了浇筑填料24外，这也可以用作预制的(例如压制的)结构部件，如图2所示。在所示的实例中，压制的填料插入物24具有呈螺旋形的气体通道26，该螺旋在出口侧的下端与主体10的中心纵轴线M-M同轴地延伸。
图3示出另一个可选实施例。气体通道26形成在填料24和主体10的过渡区域中。填料24在其外周表面24u上具有螺旋槽26n，该外周表面通过孔12的边界壁12i与外部接界。气体通道26通过填料24和主体10共同地形成，该气体通道产生了从孔12到排气通道20在流动技术(flow-technology)上的连接。
图1表示闭合主体的制造过程中的一个阶段，首先通过等静压制以常见的方式制造的主体10。在随后的步骤中，经由排气通道20拉入线22，线22在其自由下端具有增厚部22d，而位于排气通道20中的部分具有比在它上方延伸的部分22a更大的直径(很大程度地填充排气通道20)，该部分延伸经过孔12直到闭合主体的第一上端且以未说明的方式暂时固定。在下一步骤中，耐火的混凝土浇注入孔12中并被借助柱塞向前推进直到排气通道20上方的阴影区域大致被仍然粘稠的混凝土填充，于是该混凝土将线22封闭在部分22a中。
一旦混凝土凝固，在与其引入方向相反的方向上移除线22。为此，线22能够在头22d处被夹紧并向下拉出。同时，在以下称为填料的浇筑混凝土部分24中形成了相应的气体通道26，该通道继续形成排气通道20.
可见在填料24中形成的气体通道26的数量，它们的大小以及路线能够随意调整。
除了拉出的一条或几条线以外，也可以使用能够燃烧掉的主体。在随后的点燃塞子的过程中，以想要的布置和形状通过烧掉这些插入物来形成所期望的气体通道。
除了浇筑填料24外，这也可以用作预制的(例如压制的)结构部件，如图2所示。在所示的实例中，压制的填料插入物24具有呈螺旋形的气体通道26，该螺旋在出口侧的下端与主体10的中心纵轴线M-M同轴地延伸。
图3示出另一个可选实施例。气体通道26形成在填料24和主体10的过渡区域中。填料24在其外周表面24u上具有螺旋槽26n，该外周表面通过孔12的边界壁12i与外部接界。气体通道26通过填料24和主体10共同地形成，该气体通道产生了从孔12到排气通道20在流动技术(flow-technology)上的连接。