專利名稱：：中間包沖擊襯墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種位于中間包底部的中間包沖擊襯墊，即一種由耐腐蝕材料制成的襯墊，用于接收從一個(gè)澆包注入該中間包的熔融金屬流。美國(guó)專利US-5169591披露了一種用于連續(xù)澆注鋼水的中間包沖擊襯墊，這種沖擊襯墊相對(duì)于已有技術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。在這篇專利文獻(xiàn)中所披露的沖擊襯墊能夠基本上消除在一個(gè)連續(xù)澆注用中間包中所出現(xiàn)的表面紊流現(xiàn)象，而且還具有其它優(yōu)點(diǎn)，包括使熔渣夾雜入中間包中熔融鋼水熔池內(nèi)的可能性降至最??；防止中間包的熔渣層破裂和鋼水熔池的再氧化；而且還能確保鋼水在中間包內(nèi)的合適流動(dòng)路徑。在美國(guó)專利US-5169591的附圖中所實(shí)際給出的沖擊襯墊具體結(jié)構(gòu)也許對(duì)于某些中間包結(jié)構(gòu)和澆注條件是非常合適的，但對(duì)于其它的中間包結(jié)構(gòu)和澆注條件則需要對(duì)該沖擊襯墊進(jìn)行改進(jìn)。因此，人們根據(jù)美國(guó)專利US-5518153發(fā)現(xiàn)，特別對(duì)于那些因改變鋼號(hào)而有利于雜質(zhì)漂浮或減少混入鋼水中的化學(xué)成分量的中間包結(jié)構(gòu)和澆注條件，需要提供一種具有環(huán)狀(封閉)外形的沖擊襯墊。然而，根據(jù)這個(gè)發(fā)明，人們還發(fā)現(xiàn)，這種環(huán)狀外形必須是不均勻的。即，用于使鋼水流入的開(kāi)口其沿中間包長(zhǎng)軸方向的部分必須長(zhǎng)于沿中間包短軸方向的部分。這種沖擊襯墊的外形最好是矩形，但也可以是橢圓形成其它多邊形，只要其外形為不均勻的即可(例如非圓形或非正方形)。這樣，在美國(guó)專利US-5518153中披露了一種由耐火材料組合物制成的可承受熔融金屬連續(xù)沖擊的中間包沖擊襯墊，該沖擊襯墊包括一個(gè)具有沖擊表面的基體和一個(gè)從所述沖擊表面向上延伸形成的環(huán)狀外側(cè)壁，從而形成了一個(gè)具有上部開(kāi)口的全封閉的內(nèi)部空間，所述上部開(kāi)口用于接收熔融金屬流，所述外壁包括一個(gè)環(huán)狀內(nèi)表面，該環(huán)狀內(nèi)表面至少具有一個(gè)朝著所述開(kāi)口方向向內(nèi)并向上延伸的第一部分，因而當(dāng)熔融金屬流從所述沖擊襯墊上方的一個(gè)位置向下流動(dòng)并沖擊所述沖擊表面時(shí)，所述金屬流向外朝著所述環(huán)狀內(nèi)表面流動(dòng)，然后又朝著熔融金屬流入的方向向上和向內(nèi)流動(dòng)。更具體而言，在這篇專利文獻(xiàn)的一個(gè)實(shí)施例中所描述的沖擊襯墊具有一個(gè)還包括一個(gè)第二部分的環(huán)狀內(nèi)表面，所述第二部分從沖擊表面朝著該環(huán)狀內(nèi)表面的第一部分方向向外和向上延伸。所述第一部分和第二部分的一個(gè)或二者呈凹環(huán)狀，并且所述第一部分和第二部分可以是連續(xù)的。這樣，所述環(huán)狀內(nèi)表面可以是繞著與所述沖擊表面基本平行的一個(gè)軸線形成的半圓形，從而圍繞所述沖擊表面的整個(gè)周邊提供了一個(gè)具有半圓形內(nèi)表面的側(cè)壁。因此該沖擊襯墊沒(méi)有內(nèi)角，從而避免了熔融金屬聚集在這類內(nèi)角中并且侵蝕沖擊襯墊耐火材料的可能性。本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)上述沖擊襯墊結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，并提供一種制作這種改進(jìn)后的沖擊襯墊的方法。因此，本發(fā)明的一方面提供了一種中間包沖擊襯墊，該沖擊襯墊包括一個(gè)由耐火材料制成、可承受中間包中鋼水沖擊的主體，所述主體包括一個(gè)具有沖擊表面的基體、一個(gè)從沖擊表面向上延伸的外側(cè)壁和一個(gè)提供頂表面的環(huán)狀部分，所述頂表面基本上與所述沖擊表面平行并且和側(cè)壁相連而限定了沖擊襯墊的一個(gè)開(kāi)口，所述環(huán)狀部分的下表面、側(cè)壁的內(nèi)表面以及與側(cè)壁相鄰的基體上表面一起形成了一個(gè)連續(xù)的曲面，該曲面的下端圍繞著所述基體的沖擊表面周邊確定了一個(gè)槽。進(jìn)入中間包的鋼水與所述沖擊表面接觸后向外流動(dòng)，與所述連續(xù)曲面接觸，在所處曲面處鋼水再折向內(nèi)并向上流動(dòng)，從所述開(kāi)口流出。側(cè)壁最好圍繞所述沖擊表面連續(xù)延伸。但這并不是必須的，該側(cè)壁可以由兩個(gè)或多個(gè)分立的部分形成，在分立部分之間可分別具有一個(gè)或多個(gè)縫隙。由環(huán)狀部分確定的所述開(kāi)口可以具有均勻尺寸，但最好是非均勻的，即最好具有一個(gè)長(zhǎng)邊和一個(gè)與所述長(zhǎng)邊垂直的短邊，流入的鋼水經(jīng)過(guò)所述開(kāi)口到達(dá)沖擊表面。因而，該開(kāi)口可以是矩形的或橢圓形的。另一方面，本發(fā)明提供一種制造上述本發(fā)明中間包沖擊襯墊的方法，在該方法中，用一個(gè)模子確定所述沖擊襯墊的具有沖擊表面的一個(gè)基體部分、一個(gè)圍繞基體的側(cè)壁和一個(gè)提供與沖擊表面平行之沖擊襯墊頂表面的環(huán)狀部分，將一個(gè)環(huán)狀可膨脹的汽圈放在所述模子中，使汽圈膨脹以確定一個(gè)模腔，在所述模腔中，沖擊襯墊的基體部分位于汽圈的上方，沖擊襯墊的側(cè)壁部分在汽圈外部和模子的側(cè)壁之間，加入一種可成形的耐火組合物并使之充填所述模腔，當(dāng)所述耐火組合物成形后，將汽圈放氣并將其去除。本發(fā)明的第三方面提供了一種用于制造中間包沖擊襯墊的裝置，所述沖擊襯墊具有一個(gè)帶有沖擊表面的基體、一個(gè)圍繞所述基體的側(cè)壁以及一個(gè)提供與所述沖擊表面平行之沖擊襯墊頂表面的環(huán)狀部分，所述裝置包括具有一個(gè)基體和直立側(cè)壁的一個(gè)模子，其特征在于，該裝置還包括一個(gè)可放置在所述模子中的環(huán)狀汽圈，該汽圈是可膨脹的以確定一個(gè)模腔，在所述模腔中，所述沖擊襯墊的基體部分位于汽圈的上方，所述沖擊襯墊的側(cè)壁部分在汽圈外部和模子側(cè)壁之間。本發(fā)明的第四方面提供一種用于上述方法或裝置中的可膨脹汽圈，該汽圈為環(huán)狀的，并且其平面圖中的外形為不均勻的，即它具有一個(gè)長(zhǎng)邊和一個(gè)與所述長(zhǎng)邊垂直的短邊。最好使該汽圈圍繞一個(gè)型芯放置，所述沖擊襯墊的基體部分在所述型芯上方形成，而所述沖擊表面由型芯的上表面確定。最好使所述汽圈通過(guò)一個(gè)連接管道與所述型芯相連，以便使氣體和所充填的氣體、通常指的是空氣穿過(guò)型芯中的通道，經(jīng)過(guò)所述連接管道使所述汽圈膨脹。可以使用多個(gè)連接管道，例如，在所述汽圈和最終得到的沖擊襯墊的平面形狀為矩形的情況下，可以在矩形型芯的每一側(cè)面都設(shè)有一個(gè)連接管道。所述型芯最好具有邊緣部分，所述汽圈圍繞著該邊緣部分，所述邊緣部分是凹形的，以增大所述汽圈的外圍部分。當(dāng)利用上述的連接管道使未膨脹的汽圈與所述型芯相連時(shí)，利用穿過(guò)型芯的通道對(duì)未膨脹的汽圈抽真空，從而可使所述未膨脹的汽圈緊緊地貼著所述型芯定位。在需要制造矩形沖擊襯墊或平面形狀為橢圓形的沖擊襯墊時(shí)，所述汽圈的平面形狀可為矩形。所述連續(xù)曲面的曲率由所述沖擊襯墊環(huán)狀部分的下表面來(lái)確定，該沖擊襯墊的內(nèi)側(cè)壁以及與所述側(cè)壁相鄰的基體上表面的半徑不必完全相同。所述型芯最好放在一個(gè)位于所述模子基體中央的襯墊上，以使膨脹的汽圈懸在所述襯墊周邊上，并且沖擊襯墊環(huán)狀頂部的空腔限定在所述模子的側(cè)壁和基體、汽圈部分表面和襯墊側(cè)面之間。本發(fā)明的沖擊襯墊由一種可鑄的耐火材料制成，所述耐火材料可承受與熔融金屬的連續(xù)接觸，特別是承受與連續(xù)澆注過(guò)程中所使用鋼水的連續(xù)接觸。通常需要一種氧化鋁含量在約55％至85％范圍內(nèi)的耐火材料。由于鋼水的化學(xué)性質(zhì)而優(yōu)選一種堿性耐火材料，最好選用一種氧化鎂基的耐火材料組合物，MgO的含量在約58％至93％之間。本發(fā)明特別適用于在澆注鋼水時(shí)改善滯留時(shí)間分配參數(shù)。下面將參照附圖結(jié)合一個(gè)實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，其中，圖1是本發(fā)明中間包沖擊襯墊的平面圖；圖2是沿圖1中II-II線的截面圖；圖3是沿圖1中III-III線的截面圖；圖4是本發(fā)明方法所用模子在插入型芯和汽圈前的截面圖；圖5與圖4類似，但是示出了模子中的一個(gè)型芯和膨脹的汽圈以及在所述型腔中模制的沖擊襯墊；圖6是型芯和環(huán)繞汽圈的仰視圖。在圖1、2和3中，沖擊襯墊10的平面形狀總體為矩形，以提供一個(gè)所需要的不均勻開(kāi)口11。沖擊襯墊的基體12具有一個(gè)沖擊表面13以接收鋼水。一個(gè)環(huán)狀側(cè)壁14圍繞所述基體從其向上延伸。一個(gè)環(huán)狀部分15從所述側(cè)壁延伸并提供了一個(gè)與沖擊表面13平行的上表面16。環(huán)狀部分15的下表面17、側(cè)壁14的內(nèi)表面18以及與側(cè)壁相鄰的基體12的上表面19形成一個(gè)連續(xù)曲面，該曲面在其下端附近圍繞基體12之沖擊表面13的周邊確定了一個(gè)槽20。在模制所述沖擊襯墊的過(guò)程中成對(duì)設(shè)置的提升吊環(huán)21嵌在兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁14中，以便形成提升裝置。圖4表示了一個(gè)模子30，所述沖擊襯墊可在該模子中被模制成形。該模子30包括一個(gè)基體31和直立的側(cè)壁32。將一個(gè)矩形襯墊33放在所述基體31上，并且該襯墊33的尺寸比所述基體31的尺寸小，這樣一個(gè)通道34就在所述基體31的周邊延伸。在圖5中，一個(gè)鋁質(zhì)型芯40已放在所述襯墊33上，并且處于膨脹狀態(tài)的一個(gè)可膨脹汽圈41圍繞所述鋁質(zhì)型芯的凹形環(huán)42與型芯相連。穿過(guò)鋁質(zhì)型芯40和襯墊33的通道43通過(guò)連接管道44與汽圈內(nèi)部相通，這樣將所述汽圈放入模子中之后，就可以對(duì)其進(jìn)行充氣。將一塊鋁板45放入型芯40頂部的一個(gè)相應(yīng)的槽中，并且將一段汽圈材料46夾在所述鋁板和型芯之間，以使所述汽圈固定在所需要的位置。以同樣的方式將一段汽圈材料47夾在型芯的下邊緣和襯墊33的上表面之間。所示的汽圈懸在模子的通道34上，并且將一種可成形的耐火材料組合物充填到在型芯、膨脹的汽圈以及模子的壁部、底部和襯墊之間形成的空腔中以形成沖擊襯墊10。圖6中表示了鋁質(zhì)型芯40和圍繞汽圈41的仰視圖。當(dāng)所述耐火材料組合物成形后，將汽圈放氣，并將型芯和汽圈從模子中取出，然后可將成形的沖擊襯墊從模子中取出。發(fā)明人已對(duì)本發(fā)明的沖擊襯墊進(jìn)行了測(cè)試并且發(fā)現(xiàn)其滯留時(shí)間大大超過(guò)美國(guó)專利US-5518153中所披露的沖擊襯墊滯留時(shí)間。測(cè)試結(jié)果例示在表1至表7中，在表1至表7中，TURBOSTOPTM標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)指的是美國(guó)專利US-5518153中的沖擊襯墊，而TURBOSTOPTM汽圈系統(tǒng)指的是本發(fā)明的沖擊襯墊。測(cè)試是在以下條件下進(jìn)行的，即在沒(méi)有其它流動(dòng)控制的情況下，使用帶有沖擊襯墊的0.3比例的中間包模型，將中間包放在一個(gè)8英寸的臺(tái)階上。使用的兩種流動(dòng)速度為7.25G.P.M(4噸/分)和14.5G.P.M.(8噸/分)。這些結(jié)果表示，在流動(dòng)速度為7.25G.P.M時(shí)，本發(fā)明中的最小滯留時(shí)間增加10.7％，在流動(dòng)速度為14.5G.P.M時(shí)，增加48.8％。本發(fā)明沖擊襯墊還使混合程度時(shí)間減少了20.5％。表1TURBOSTOP標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與TURBOSTOP汽圈系統(tǒng)</tables>表2當(dāng)流動(dòng)速度為7.25G.P.M時(shí)TURBOSTOP標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)R.T.D的研究結(jié)果表3當(dāng)流動(dòng)速度為7.25G.P.M時(shí)TURBOSTOP汽圈系統(tǒng)R.T.D的研究結(jié)果表4當(dāng)流動(dòng)速度為14.5G.P.M時(shí)TURBOSTOP標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)R.T.D的研究結(jié)果表5當(dāng)流動(dòng)速度為14.5G.P.M時(shí)TURBOSTOP汽圈系統(tǒng)R.T.D的研究結(jié)果</tables>表6當(dāng)流動(dòng)速度為14.5G.P.M時(shí)TURBOSTOP標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)傳遞情況的研究結(jié)果</tables>表7當(dāng)流動(dòng)速度為14.5G.P.M時(shí)TURBOSTOP汽圈系統(tǒng)傳遞情況的研究結(jié)果</tables>權(quán)利要求1.一種中間包沖擊襯墊(10)，它包括一個(gè)由耐火材料制成的可承受中間包中鋼水沖擊的主體，所述主體包括一個(gè)具有沖擊表面(13)的基體(12)、一個(gè)從沖擊表面(13)向上延伸的外側(cè)壁(14)以及一個(gè)設(shè)有頂表面(16)的環(huán)狀部分(15)，所述頂表面(16)與所述沖擊表面(13)基本平行，所述環(huán)狀部分(15)和側(cè)壁(14)相連并且確定了沖擊襯墊(10)的一個(gè)開(kāi)口(11)，所述環(huán)狀部分(15)的下表面(17)、所述側(cè)壁(14)的內(nèi)表面(18)以及與側(cè)壁(14)相鄰的所述基體(12)的上表面(19)一起形成了一個(gè)連續(xù)曲面，其特征在于，所述連續(xù)曲面在靠近其下端處限定了一個(gè)圍繞基體(12)之沖擊表面(13)的周邊的槽(20)。2.一種按照權(quán)利要求1所述的中間包沖擊襯墊，其特征在于，所述側(cè)壁(14)圍繞沖擊表面(13)連續(xù)地延伸。3.一種按照權(quán)利要求1或2所述的中間包沖擊襯墊，其特征在于，由所述環(huán)狀部分(15)所限定的開(kāi)口(11)的外形是不均勻的，它具有一個(gè)長(zhǎng)邊和一個(gè)與所述長(zhǎng)邊垂直的短邊。4.一種如權(quán)利要求1、2或3所述的中間包沖擊襯墊，其特征在于，它是由一種可鑄的耐火材料組合物制成，在所述耐火材料組合物中氧化鋁成分的重量百分比大約在55％至85％的范圍內(nèi)。5.一種如權(quán)利要求1、2或3所述的中間包沖擊襯墊，其特征在于，它是由一種可鑄的耐火材料組合物制成，在所述耐火材料組合物中氧化鎂成分的重量百分比大約在58％至93％的范圍內(nèi)。6.一種制造中間包沖擊襯墊的方法，其中設(shè)置一個(gè)模子(30)以確定沖擊襯墊(10)的具有沖擊表面(13)的基體部分(12)、一個(gè)圍繞所述基體(12)的側(cè)壁(14)以及一個(gè)環(huán)狀部分(15)，以提供一個(gè)與所述沖擊表面(13)平行的沖擊襯墊(10)的頂表面(16)，其特征在于，將一個(gè)環(huán)狀可膨脹的汽圈(41)放在所述模子(30)中，所述汽圈(41)是可膨脹的以形成一個(gè)模腔，所述模腔具有位于所述汽圈(41)上方的沖擊襯墊基體部分(12)以及位于所述汽圈(41)外部與模子(30)側(cè)壁(32)之間的沖擊襯墊側(cè)壁部分(14)，加入一種可成形的耐火材料組合物并使之充填所述模腔，使所述耐火材料組合物成形，然后將所述汽圈(41)放氣并取出。7.一種按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述汽圈(41)圍繞一個(gè)型芯(40)放置，并且使所述沖擊襯墊(10)的基體(12)形成于所述型芯(40)的上方，其沖擊表面(13)由所述型芯(40)的上表面確定。8.一種按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述型芯包括一個(gè)下型芯部分(40)，所述下型芯部分在其上表面具有一個(gè)槽，該槽可容納一塊板(45)，并且一段與所述汽圈(41)相連的材料(46)夾在所述下型芯部分(40)和板(45)之間。9.一種按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，將所述型芯放在位于所述模子(30)之基體(31)中央的襯墊(33)上，以便當(dāng)所述汽圈(41)膨脹時(shí)可懸在所述襯墊(33)的周邊上，并且用于形成所述沖擊襯墊(10)之環(huán)狀頂部(15)的模腔限定在模子(30)的側(cè)壁(32)和基體(31)、汽圈(41)的一部分表面以及襯墊(33)的側(cè)面之間。10.一種如權(quán)利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述汽圈(41)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接管道(44)與型芯(40)相連，并且充填氣體通過(guò)貫穿型芯(40)的通道(43)以及所述一個(gè)或多個(gè)連接管道(44)向所述汽圈(41)充氣。11.一種如權(quán)利要求6至10中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述汽圈(41)的平面形狀為矩形。12.一種如權(quán)利要求7至11中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述型芯(40)具有凹形邊緣(42)以包圍汽圈(41)的外圍部分。13.一種如權(quán)利要求9至12中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，與所述汽圈(41)相連的一段材料(47)被夾在型芯(40)的下表面與襯墊(33)的上表面之間。14.一種制造中間包沖擊襯墊的裝置，所述沖擊襯墊(10)具有一個(gè)帶有沖擊表面(13)的基體(12)、一個(gè)圍繞基體(12)的側(cè)壁(14)以及一個(gè)環(huán)狀部分(15)，以提供一個(gè)與沖擊表面(13)平行的沖擊襯墊(10)的頂表面(16)，所述裝置包括一個(gè)具有基體(31)和直立側(cè)壁(32)的模子(30)，其特征在于，該裝置還包括一個(gè)可放置在模子(30)中的環(huán)狀汽圈(41)，所述汽圈(41)是可膨脹的以確定一個(gè)模腔，在所述模腔中，沖擊襯墊的基體部分(12)位于汽圈(41)的上方，并且所述沖擊襯墊的側(cè)壁部分(14)位于汽圈(41)的外部和模子(30)的側(cè)壁(32)之間。15.一種如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，它還包括一個(gè)用于將可鑄的耐火材料組合物加入到所述模腔中的裝置。16.一種如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個(gè)型芯(40)，所述汽圈可圍繞型芯(40)放置以使所述沖擊襯墊(10)的基體(12)可形成在型芯(40)上方，并且其沖擊表面(13)由所述型芯(40)的上表面確定。17.一種如權(quán)利要求14、15或16所述的裝置，其特征在于，所述型芯(40)具有凹形邊緣(42)以包圍所述汽圈(41)的外圍部分。18.一種如權(quán)利要求16或17所述的裝置，其特征在于，所述型芯(40)的上表面具有一個(gè)槽以容納一塊板(45)。19.一種如權(quán)利要求16、17或18所述的裝置，其特征在于，型芯(40)包括一個(gè)或多個(gè)通道(43)，所述通道(43)的一端通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接管道(44)與汽圈(41)相通，而通道(43)的另一端與一個(gè)給所述汽圈(41)充氣的氣體源相通。20.一種在權(quán)利要求6至13所述的方法或者權(quán)利要求14至19所述的裝置中采用的可膨脹汽圈，其特征在于，所述汽圈(41)是環(huán)狀的，并且具有不均勻的平面形狀，即具有一個(gè)長(zhǎng)邊和一個(gè)與所述長(zhǎng)邊垂直的短邊。21.一種如權(quán)利要求20所述的可膨脹汽圈，其特征在于，其外形為矩形或橢圓形。22.一種如權(quán)利要求20或21所述的可膨脹汽圈，其特征在于，所述汽圈具有兩段分開(kāi)的材料部分(46)和(47)，所述分開(kāi)的材料部分(46)和(47)從所述汽圈的內(nèi)周邊延伸并圍繞所述內(nèi)周邊，因而可將該汽圈固定在模子中所需要的位置處。全文摘要一種中間包沖擊襯墊(10),它包括一個(gè)由耐火材料制成的可承受中間包中鋼水沖擊的主體,所述主體包括一個(gè)具有沖擊表面(13)的基體(12)、一個(gè)從沖擊表面(13)向上延伸的外側(cè)壁(14)以及一個(gè)設(shè)有頂表面(16)的環(huán)狀部分(15),所述頂表面(16)基本平行于沖擊表面(13),所述環(huán)狀部分(15)和側(cè)壁(14)相連并且確定了沖擊襯墊(10)的一個(gè)開(kāi)口(11),環(huán)狀部分(15)的下表面(17)、側(cè)壁(14)的內(nèi)表面(18)以及與側(cè)壁(14)相鄰的基體(12)的上表面(19)一起形成了一個(gè)連續(xù)曲面,該連續(xù)曲面在靠近其下端處限定了一個(gè)圍繞基體(12)之沖擊表面(13)的周邊的槽(20)。文檔編號(hào)B22D41/00GK1200058SQ9619769公開(kāi)日1998年11月25日申請(qǐng)日期1996年7月8日優(yōu)先權(quán)日1995年8月30日發(fā)明者D·R·扎查里爾斯,B·R·雅迪內(nèi)申請(qǐng)人:福塞科國(guó)際有限公司