保持鉛的透氣塞的制作方法
【專利說(shuō)明】保持鉛的透氣塞
[0001]發(fā)明背景
(1)
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及含有耐火材料的透氣塞，所述透氣塞被配置成插入鋼水包的底部以用于引入吹掃氣體穿過(guò)鋼水包中的一爐熔融金屬。
[2]
【背景技術(shù)】
[0003]鋼制造過(guò)程使用容器(稱為鋼水包)，所述容器襯有耐火材料以包含熔融鋼。透氣塞是安裝在穿過(guò)鋼水包的外部的通道中的設(shè)備，該設(shè)備被配置成將氣體引入到鋼水包的內(nèi)部。所述塞可以包括孔或通道以允許氣體流動(dòng)。透氣塞的功能在于提供熔融金屬的氣體攪拌，由此促進(jìn)熱和化學(xué)均勻化。吹掃氣體還可以改變熱量(鋼水包的熔體熱量)。攪拌通常通過(guò)從鋼水包底部中的透氣塞吹入氬氣或氮?dú)鈦?lái)實(shí)現(xiàn)。通常，透氣塞具有截頭陶瓷錐(截頭椎體)的形狀并且封閉在金屬片外殼中。
[0004]在典型的配置中，透氣塞可替換地安裝在座磚中，所述座磚安裝在鋼水包的底部中。在鋼水包中執(zhí)行各種高溫過(guò)程，其中透氣塞是至關(guān)重要的。透氣塞在使用過(guò)程中，最高的的部分直接受到熱沖擊嚴(yán)重地受到侵蝕，并且在其高度縮短到最小允許水平時(shí)必須定期地由新透氣塞替換。
[0005]多孔透氣塞是本領(lǐng)域中已知的。這些塞是氣體可滲透的但是不允許熔融鋼的通過(guò)。高氣體壓力是獲得足夠的氣體流動(dòng)必需的，并且多孔性導(dǎo)致透氣塞的侵蝕增加。
[0006]具有方向多孔性的透氣塞允許增加穿過(guò)塞的氣體流量。這種塞可以被制造得更加緊密，但是容易在提供方向多孔性的透氣塞導(dǎo)管中存在更大的滲鋼風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]透氣塞可以含有通過(guò)鑄造形成的槽或間隙而非導(dǎo)管。這種設(shè)計(jì)允許增加氣體流量，但是并不完全消除鋼滲入的可能性。
[0008]成功的透氣塞呈現(xiàn)高持久性、令人滿意的氣體滲透性以及避免在透氣塞的間隙中滲入鋼。實(shí)際上，這三種性質(zhì)必須折中。
[0009]對(duì)于某些鋼種(易切削種類)而言，將鉛添加到鋼中，并且這種鉛可能沉入鋼水包的底部并且穿透透氣塞進(jìn)入附接到透氣塞底部的管道中。固化的鉛在此管道中的累積限制并且可能完全阻擋氣體通過(guò)透氣塞的流動(dòng)。
[0010]為了解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)將三通管(tee)連接到透氣塞管道來(lái)使用放置在透氣塞管中的鉛捕集器。三通管被布置成使得一個(gè)開(kāi)口具有水平軸線并且兩個(gè)開(kāi)口具有垂直軸線。惰性氣體水平地流入到三通管中并且隨后在三通管中轉(zhuǎn)向而向上流動(dòng)到透氣塞中。鉛捕集器附接到三通管的底部。鉛垂直地向下滴落到三通管中從而進(jìn)入直徑大于密封管的鉛捕集器中。在鉛捕集器變得裝滿鉛的情況下，將其替換。然而，如果使用安全機(jī)構(gòu)，則通常將其直接安裝在塞的下方，并且在此狀況下，鉛捕集器不能保護(hù)安全機(jī)構(gòu)。安全機(jī)構(gòu)中的鉛阻止其工作，并且機(jī)構(gòu)中的鉛必須被熔融掉并且機(jī)構(gòu)變成恢復(fù)正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)成防止液體鉛進(jìn)入管路或者塞下方的任何安全機(jī)構(gòu)的透氣塞。所述塞由主體、布置在主體下面的端蓋和布置在端蓋上方并且在所述塞主體內(nèi)的收集容積形成。金屬罐徑向地圍繞所述塞。氣體管延伸穿過(guò)端蓋并且突伸到收集容積中。氣體管的突伸允許鉛收集在收集容積的底部并且防止鉛流入氣體管中。在塞的一些配置中，耐火材料徑向地圍繞收集容積以對(duì)罐內(nèi)的塞提供支撐，或者存在于收集容積的底端處以支撐端蓋。
[0012]當(dāng)放下鋼水包時(shí)，液體鉛從收集容積的底端流動(dòng)，并且可以通過(guò)在鋼水包冷修區(qū)域中的測(cè)試期間流過(guò)氣體管的天然體或惰性氣體的氣體壓力從所述塞吸入。因此，本發(fā)明的所述塞可以呈現(xiàn)出自清潔性質(zhì)。
[0013]可以修改收集容積的尺寸和幾何形狀、氣體管突伸到收集容積中的長(zhǎng)度以及氣體管的直徑以優(yōu)化鉛的收集、說(shuō)明特定鋼種的鉛含量或者說(shuō)明鋼水包的容積。收集容積可以例如是圓柱形、具有矩形棱柱的形式、具有含有公共軸線的兩個(gè)圓柱體的形式(其中具有較小半徑的圓柱體布置在具有較大半徑的圓柱體上方并且與其接合)或者具有接合在一起的圓柱體和矩形棱柱的形式。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出與現(xiàn)有技術(shù)的鉛捕集器(trap)相結(jié)合的現(xiàn)有技術(shù)的透氣塞的截面圖；
[0015]圖2是示出本發(fā)明的透氣塞的截面圖；以及
[0016]圖3是示出本發(fā)明的透氣塞的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]透氣塞由耐火材料形成，并且通常采用圓柱體、截頭錐(截頭椎體)或截頭棱錐(棱錐截頭椎體)的形式。圖1示出包含了現(xiàn)有技術(shù)的透氣塞10的組件。透氣塞包含形成在縱向軸線14周圍的耐火主體12，所述耐火主體具有給料端16和出料端18。透氣塞具有核心20，所述核心可以由無(wú)孔材料組成或者由具有形成在例如加壓燒制氧化鋁板中的方向性通道或孔的材料組成。磨損指示器22沿軸線14可選地封裝在核心20中，當(dāng)從塞10的出料端18觀看該塞時(shí)，磨損指示器以其存在或不存在來(lái)指示塞10的磨損程度。氣體運(yùn)送結(jié)構(gòu)24縱向地布置在核心周圍。這些結(jié)構(gòu)可以是例如槽、多孔材料制成的管或者給料端16與出料端18之間的通道，或者是含有形成在加壓燒制板中的平行于軸線14的單向氣體通道的材料。耐火主體外部26是耐火主體12的在氣體運(yùn)送結(jié)構(gòu)24外面繞軸線14布置的部分。耐火主體外部26可以被側(cè)向地部分或完全包套在金屬殼體中。給料端蓋28布置在透氣塞10的給料端16上并且至少部分地覆蓋給料端。給料端蓋28被配置成使得當(dāng)其在透氣塞10的給料端16上被放置就位時(shí)，在給料端蓋28與給料端16之間限定充氣室(plenum) 30。給料端蓋28容納氣體供應(yīng)管38，從而使得氣體供應(yīng)管38與充氣室30流體連通。氣體供應(yīng)管38穿過(guò)三通管40，捕集器42附接到三通管。三通管40和捕集器42被配置成使得從充氣室30流入氣體供應(yīng)管38中的液體(諸如鉛)將穿過(guò)三通管40并且被保持在捕集器42中。
[0018]在操作中，通過(guò)將火泥引入到透氣塞的外表面與配置成接納所述座磚的內(nèi)表面之間來(lái)將透氣塞安裝在工作位置，從而使得氣體可以通過(guò)透氣塞的給料端供應(yīng)并且氣體在透氣塞的出料端處引入到冶金容器的內(nèi)部。所述座磚封裝在冶金容器的底板或壁內(nèi)。在典型安裝中，所述座磚由耐火材料圍繞。氣體通過(guò)氣體供應(yīng)管38引入并且流動(dòng)穿過(guò)給料蓋28并進(jìn)入充氣室30。氣體隨后從給料端16流動(dòng)穿過(guò)氣體供應(yīng)結(jié)構(gòu)24到達(dá)透氣塞10的出料端18，且因此到達(dá)冶金容器的內(nèi)部。在出料端18處進(jìn)入透氣塞、流動(dòng)到給料端16并且進(jìn)入氣體供應(yīng)管38的液體鉛可以被捕捉在捕集器42中。
[0019]圖2示出結(jié)合了本發(fā)明的透氣塞110的組件。透氣塞包含繞縱向軸線14形成的耐火主體12，所述耐火主體具有給料端或下端16和出料端或上端18。透氣塞具有核心20，所述核心可以由無(wú)孔材料組成或者由具有形成在例如加壓燒制的氧化鋁板中的方向性通道或孔的材料組成。磨損指示器22沿軸線14可選地封裝在核心20中，當(dāng)從塞10的出料端18觀看該塞時(shí)，磨損指示器以其存在或不存在來(lái)指示塞10的磨損程度。氣體運(yùn)送結(jié)構(gòu)24與給料端16和出料端18流體連通，和/或縱向地布置在核心或縱向軸線周圍。這些結(jié)構(gòu)可以是例如槽、多孔材料制成的管、通道，或者是含有形成在加壓燒制板中的平行于軸線14的單向氣體通道的材料。耐火主體外部26是耐火主體12的在氣體運(yùn)送結(jié)構(gòu)24外面繞軸線14布置的部分。耐火主體外部26可以被側(cè)向地部分或完全包套或封閉在金屬殼體中。給料端蓋28布置在透氣塞10的給料端16上并且至少部分地覆蓋給料端。給料端蓋28被配置成使得當(dāng)其在透氣塞10的給料端16上被放置就位時(shí)，在給料端蓋28與耐火主體12之間限定保持腔120。給料端蓋28容納氣體供應(yīng)管38，從而使得氣體供應(yīng)管38與保持腔120流體連通。氣體供應(yīng)管38突伸到保持腔120中。橫向容積124是保持腔120到耐火主體外部26中的橫向延伸。在本發(fā)明的選定實(shí)施例中，橫向容積124在物理上且在組成上與耐火主體外部26是整體的。在本發(fā)明的選定實(shí)施例中，橫向容積124是保持腔120的橫向延伸，并且耐火主體外部26通過(guò)至少部分地封閉耐火主體外部26的徑向表面的金屬殼體附接到給料端蓋28。氣體供應(yīng)管38突伸到保持腔120中的長(zhǎng)度將保持腔120劃分為兩個(gè)部分。保持腔下部132是保持腔120的在氣體供應(yīng)管38突伸到保持腔120中的長(zhǎng)度以下的部分。保持腔上部136是保持腔120的在氣體供應(yīng)管38突伸到保持腔120中的長(zhǎng)度以上的部分。進(jìn)入保持腔120中的氣體供應(yīng)管突出部128可以是無(wú)罩的、可以配有彎曲物或噴嘴或者可以由帶孔的氣體供應(yīng)管罩(ported gas supply tube cap) 140覆蓋。帶孔的氣體供應(yīng)管罩140可以被配置成使得孔口(port)并不面向核心20，并且如果核心20由允許鉛流動(dòng)的材料構(gòu)成則將不在鉛的流動(dòng)線路中。
[0020]進(jìn)入保持腔120中的氣體供應(yīng)管突出部128可以配有彎曲物，所述彎曲物具有從90度(包括90度)到180度(包括180度)、從105度(包括105度)到180度(包括180度)、從120度(包括120度)到180度(包括180度)的角度或者具有180度的角度。在本發(fā)明的選定實(shí)施例中，將止回閥141放置在氣體供應(yīng)管38中。止回閥141被設(shè)置或配置成使得允許到保持腔120中的流動(dòng)，但是阻礙從保持腔120到氣體供應(yīng)管38中的流動(dòng)。此配置允許氣體通過(guò)氣體供應(yīng)管38流入保持腔120中，但是阻礙熔融材料從保持腔120流入氣體供應(yīng)管38中。
[0021]在操作中，通過(guò)將火泥引入到透氣塞的橫向面與配置成接納橫向