專(zhuān)利名稱：用于容納熔融物尤其金屬的爐子的蓋子以及用于容納熔融物的爐子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓋子，用在容納熔融物尤其金屬的爐子上，還涉及一種容納熔融 物尤其金屬的爐子，此爐子具有能夠填裝熔融物的坩堝和用于封閉坩堝的蓋子。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)或制備、尤其在對(duì)鋼進(jìn)行后續(xù)處理時(shí)，通常要通過(guò)加熱把鋼轉(zhuǎn)換成液體狀 態(tài)。由于金屬的熔點(diǎn)很高，所以通常與高溫相關(guān)。因此，已研發(fā)出了與這種溫度狀況相適應(yīng) 的坩堝和有可能的蓋子。此蓋子通?？蓮嫩釄迳先∽撸⒃谌蹮掍摃r(shí)用于保留及有目的地排出在熔煉過(guò)程 中產(chǎn)生的氣體，并用于有效地利用導(dǎo)入的熔煉能量。通過(guò)蓋子，可避免大部分導(dǎo)入的能量未 加以利用地朝上揮發(fā)掉。這種蓋子和坩堝通常用在制造金屬熔融物的電弧爐中，還用在通常對(duì)金屬熔融物 進(jìn)行后處理的鋼包爐中。用于電弧爐的蓋子通常具有至少一個(gè)用于插入石墨電極的中間孔 口，還具有設(shè)置在邊緣上的孔口，此邊緣上的孔口設(shè)置有抽吸系統(tǒng)，用于排出氣體、逸出的 燃燒物和粉末。本發(fā)明針對(duì)的是在與金屬熔融物接觸時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題。例如粗鋼在此這樣進(jìn)行后續(xù) 處理，即以嚴(yán)格的界限產(chǎn)生期望的鋼的合金組成。往鋼熔融物中添加附加材料是粗鋼后續(xù) 處理的一部分，此附加材料會(huì)局部地使熔融物產(chǎn)生猛烈的反應(yīng)。當(dāng)液態(tài)鋼基于附加材料而 猛烈反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生由液態(tài)金屬形成的、離開(kāi)熔融物的濺體或液滴。此濺起的液體還會(huì)碰到 爐子和蓋子上。在借助電弧爐生產(chǎn)金屬熔融物時(shí)也已知這樣的問(wèn)題。在此，為了均衡金屬池的溫 度，要在電弧爐中進(jìn)行掃氣過(guò)程。由于掃氣過(guò)程和一個(gè)或多個(gè)存在于電弧爐中的電弧共同 作用，同樣也會(huì)導(dǎo)致這樣的過(guò)程，即此過(guò)程使由液態(tài)金屬形成的濺體或液滴離開(kāi)金屬池。它 們也會(huì)到達(dá)電弧爐的蓋子上。由液態(tài)金屬形成的、到達(dá)蓋子上的濺體在爐蓋的內(nèi)表面上冷卻。它們?cè)诖撕冈跔t 蓋上，并粘結(jié)在爐蓋的內(nèi)壁板上。如上所述的這個(gè)過(guò)程，即由液態(tài)金屬形成的濺體或金屬滴 到達(dá)爐蓋的內(nèi)壁板上，在金屬熔融物的處理中是很常見(jiàn)的。因此，隨著來(lái)自金屬熔融物的進(jìn) 一步的濺體或金屬滴的增長(zhǎng)，爐蓋內(nèi)壁板上的粘結(jié)物會(huì)增大。在此粘結(jié)物達(dá)到一定的程度， 它就會(huì)干擾鋼生產(chǎn)的工藝進(jìn)程。尤其在放入新金屬時(shí)，在打開(kāi)和關(guān)閉爐子時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。例如從歐洲專(zhuān)利文獻(xiàn)EP 1 062 469 B1中已知，用于電弧爐或鋼包爐的冷卻蓋子 具有這種問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種蓋子，其用在容納熔融物的爐子上，還提供一種容納熔 融物的爐子，其中可減少或完全避免這種粘結(jié)。
此目的在前述類(lèi)型的蓋子中這樣得以實(shí)現(xiàn)，即蓋子具有至少一個(gè)覆層，此覆層由 具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成。導(dǎo)熱系數(shù)即導(dǎo)熱性是指單位為W/ Km的材料常數(shù)，它通常針對(duì)的是在20°C時(shí)的固體。為此，例如鋁是合適的。此覆層也可以 由多個(gè)分層組合而成，其中至少一個(gè)分層的導(dǎo)熱系數(shù)按本發(fā)明大于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)。此覆層 可任意地設(shè)置在蓋子上或蓋子內(nèi)部，也可形成整個(gè)蓋子。通過(guò)蓋子的按本發(fā)明的構(gòu)造方案，可更快地導(dǎo)出到達(dá)蓋子內(nèi)表面上的液態(tài)的金屬 濺體的熱量。理想的是，借助按本發(fā)明的覆層如此快速地從到達(dá)蓋子的內(nèi)表面的液態(tài)的金 屬濺體中導(dǎo)出熱量，從而可完全避免金屬滴與蓋子內(nèi)表面的焊接。當(dāng)蓋子具有由導(dǎo)熱系數(shù)大于鋼的材料構(gòu)成的覆層時(shí)就已經(jīng)能產(chǎn)生這樣的積極效 果，即減少了金屬滴或金屬濺體與蓋子內(nèi)表面的焊接。然而優(yōu)選使用這樣的材料，即它的導(dǎo) 熱系數(shù)不僅大于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)，而且還具有這樣的特性，即來(lái)自金屬熔融物中的金屬濺體 或金屬滴很難粘結(jié)在這種材料上。因此，一方面可快速地從金屬滴中導(dǎo)出熱量，從而阻止金 屬滴與蓋子內(nèi)表面的焊接，另一方面可簡(jiǎn)單地從覆層上去除金屬滴，或例如受地球引力和/ 或爐子震動(dòng)的影響，金屬滴在冷卻時(shí)可能自動(dòng)地脫落。不過(guò)，當(dāng)蓋子具有導(dǎo)熱系數(shù)大于鋼的 導(dǎo)熱系數(shù)的覆層的時(shí)候就已經(jīng)足夠了。由此已然減少或可能完全阻止了在蓋子內(nèi)表面上的 粘結(jié)。鋼依賴于它的成份通常具有40至60W/Km的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，為了讓熱能更好地 從蓋子內(nèi)表面朝蓋子外表面導(dǎo)出，導(dǎo)熱系數(shù)比鋼更大的各種材料都是合適的。尤其有利的是，此材料的導(dǎo)熱系數(shù)至少在確定的溫度范圍內(nèi)、優(yōu)選在與液態(tài)金屬 熔融物接觸時(shí)所產(chǎn)生的溫度范圍內(nèi)、尤其在約1100°c (攝氏度)至約1500°c的溫度范圍內(nèi) 大于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)。在本發(fā)明的有利的構(gòu)造方案中，蓋子具有面向熔融物的蓋子內(nèi)表面和背向熔融物 的蓋子外表面，其中覆層設(shè)置在離蓋子內(nèi)表面比離蓋子外表面更近的地方。導(dǎo)熱系數(shù)比鋼 高的材料設(shè)置得離蓋子內(nèi)表面越近，則熱量可更快地從濺出的液態(tài)金屬中導(dǎo)出來(lái)。通過(guò)在 蓋子內(nèi)部或蓋子上設(shè)置至少一個(gè)覆層可改善蓋子的熱特性，因而改善它的熱傳導(dǎo)。在本發(fā)明的尤其有利的構(gòu)造方案中，所述至少一個(gè)覆層的表面至少局部地構(gòu)成蓋 子內(nèi)表面。借助這種布置，通過(guò)液態(tài)的金屬濺體所包含的熱能可盡量快地從金屬濺出物中 傳導(dǎo)出去。即給金屬滴和蓋子內(nèi)表面之間的可能焊接工藝只留下了最少的時(shí)間。因此，通 常在避免粘結(jié)方面達(dá)到了盡可能好的結(jié)果。有利的是，形成覆層的材料通過(guò)電鍍敷設(shè)在蓋子本體上。此電鍍可在爐蓋的生產(chǎn) 過(guò)程中進(jìn)行?？蛇x的是，也可為處于運(yùn)行中的爐蓋上進(jìn)行電鍍。就此而言，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)也 可以附加地應(yīng)用在已經(jīng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備上。在金屬加工中，電鍍是指，把更大值的金屬層敷設(shè) 在另一通常同樣也是金屬的物質(zhì)上，在當(dāng)前情況下，更大值是指更大的導(dǎo)熱系數(shù)。在此，在 金屬層和位于其下和/或位于其上的物質(zhì)之間應(yīng)產(chǎn)生盡量不可解除的結(jié)合。此物質(zhì)和金屬 之間的結(jié)合是通過(guò)溫度和壓力達(dá)到的。在實(shí)踐中，電鍍可通過(guò)不同的工藝來(lái)調(diào)換，例如通過(guò) 在金屬本體上輾壓金屬薄膜，或通過(guò)焊接、開(kāi)澆、浸漬、噴灑，或通過(guò)電鍍技術(shù)上的方法?，F(xiàn) 如今，電鍍大多是通過(guò)壓焊電鍍來(lái)進(jìn)行的。在本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)造方案中，形成覆層的材料是銅。銅例如通過(guò)電鍍可尤其 好地敷設(shè)在鋼上。此外，銅的導(dǎo)熱系數(shù)與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比大約為8倍之高，也就是約為400W/Km。此外，由鋼構(gòu)成的液態(tài)金屬滴在銅上的粘結(jié)特性很差。因此，銅可尤其有利地當(dāng) 作覆層或覆板來(lái)用，以避免液態(tài)的金屬濺體粘結(jié)在蓋子內(nèi)表面上。此蓋子優(yōu)選具有一個(gè)覆 層，此覆層由導(dǎo)熱系數(shù)基本不小于銅的材料構(gòu)成。為了避免液態(tài)的金屬濺體粘結(jié)在蓋子的蓋子內(nèi)表面上，同樣應(yīng)用了這樣的材料構(gòu) 成的覆層，即此材料構(gòu)成為可伸展的、金屬的、尤其包含鎳的基體，所述基體具有嵌入的硬 質(zhì)材料微粒尤其碳納米管。此覆層還具有很高的且還可以調(diào)節(jié)的傳熱性或具有很高的導(dǎo)熱 系數(shù)。此材料或覆層的熱特性還與把哪種材料當(dāng)作基體來(lái)用有關(guān)，還與在覆層中所用的硬 質(zhì)材料微粒的種類(lèi)和成份有關(guān)。尤其有利的是，使用包含鎳的具有碳納米管的基體。在此， 可通過(guò)在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)在基體中的碳納米管的集中度(Konzentration)來(lái)調(diào)節(jié)覆層 的導(dǎo)熱系數(shù)，因而調(diào)節(jié)熱特性。此外，這種材料還具有很高的機(jī)械和熱持久性，因此很適合 用在例如制造鋼時(shí)出現(xiàn)的高溫區(qū)域中。在本發(fā)明的有利的實(shí)施例中，蓋子內(nèi)表面至少局部圓柱形和/或圓錐形地構(gòu)成。 這對(duì)蓋子內(nèi)表面來(lái)說(shuō)是可尤其簡(jiǎn)單制成的形狀。圓錐形的蓋子表面尤其具有這樣的優(yōu)點(diǎn)， 即由于蓋子內(nèi)表面呈圓錐形，濺到蓋子內(nèi)表面的這個(gè)部分上的金屬滴可輕易地脫落。因?yàn)?與蓋子表面構(gòu)成圓柱形的情況相比，在此處會(huì)有更大的分力(Kraftkomponente)垂直于蓋 子內(nèi)表面起作用。在后面的情況下，蓋子的定向表面通常與在金屬滴上起作用的重力平行。尤其有利的是，蓋子內(nèi)表面至少局部光滑地構(gòu)成。也就是說(shuō)，在蓋子內(nèi)表面的至少 局部上沒(méi)有結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)會(huì)使金屬滴固定并持久地沉積在該處。因此，基本上光滑的蓋子表 面有利于避免沉積，因?yàn)榕龅缴w子內(nèi)表面上的金屬滴會(huì)盡可能少地粘結(jié)，而粘結(jié)會(huì)導(dǎo)致在 該處的沉積。因此，可進(jìn)一步使碰到蓋子內(nèi)表面的金屬滴能自動(dòng)地脫落。這在管-間隙-管 構(gòu)造的爐蓋上尤其有利。為此可有利地應(yīng)用鋼管，此鋼管可平衡管_間隙_管構(gòu)造的地形 結(jié)構(gòu)，使得蓋子內(nèi)表面的至少局部是基本光滑的。按本發(fā)明的覆層沉積于其上。所用的管 子也可由這樣的材料制成，即它的導(dǎo)熱系數(shù)大于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)，并且優(yōu)選不小于銅的導(dǎo)熱 系數(shù)。在另一有利的實(shí)施方案中，蓋子具有處于8mm和16mm之間的壁厚。尤其當(dāng)傳統(tǒng)的 由鋼構(gòu)成的蓋子與由與鋼相比導(dǎo)熱系數(shù)更大的材料構(gòu)成的覆層相結(jié)合時(shí)，從爐子的內(nèi)部區(qū) 域通過(guò)壁厚、尤其通過(guò)蓋子的鋼部分的壁厚的熱量導(dǎo)出就會(huì)受到限制。由于所用的材料和 鋼在熱方面具有不同的材料常數(shù)，會(huì)導(dǎo)致鋼和材料具有不同的溫度。這在所用材料和鋼之 間的邊界面上尤其會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。在此由于溫差的緣故會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致材料 層或板從鋼上脫落下來(lái)。因?yàn)樵诮饘偃廴谖锏奶幚碇杏山饘俪貛нM(jìn)蓋子壁板中的熱功只是 少許受到影響，所以由溫差引起的在邊界面上的應(yīng)力會(huì)對(duì)可用的壁厚形成限制。當(dāng)然，溫差 也源自所用鋼材以及所用材料的相應(yīng)厚度。只對(duì)于在5mm至20mm之間、優(yōu)選8mm至16mm 之間的蓋子壁厚，能確保對(duì)蓋子的存在于金屬池中的熱功實(shí)現(xiàn)無(wú)誤的操作，即避免蓋子本 體和材料之間的邊界面的惡化。在本發(fā)明的有利的構(gòu)造方案中，蓋子具有用于導(dǎo)出被引入到蓋子內(nèi)表面中的熱量 的冷卻裝置。借助此冷卻裝置，可把從金屬池中導(dǎo)出的熱量輸送出去。在此需注意的是， 如此構(gòu)造冷卻裝置，從而導(dǎo)出足以冷卻蓋子的熱功。此冷卻裝置尤其可構(gòu)成為封閉的水冷 卻裝置，其有利地用流速至少為3m/s的水來(lái)穿流。在封閉的水流冷卻裝置中這樣來(lái)選擇流 速，從而能充分地排出熱量。
作為替代方案或整合方案，冷卻裝置也可構(gòu)成為噴水冷卻裝置。在此，通過(guò)相應(yīng)分 布的噴嘴用噴射水來(lái)噴射蓋子外表面，以確保熱量傳輸出去。同樣有利的是，設(shè)置構(gòu)成為濺 射水冷卻裝置的冷卻裝置。優(yōu)選從這里排出流速為至少3m/s的水。此水碰到蓋子外表面， 并緊接著從這里導(dǎo)出。通過(guò)所述的冷卻裝置可確保達(dá)到足夠強(qiáng)的熱量排放，以提供為進(jìn)一步降低粘結(jié)所 需的足夠的冷卻。也就是說(shuō)，源自金屬滴的、通過(guò)覆層進(jìn)一步導(dǎo)出的熱量可盡可能快地傳遞 到冷卻裝置上。因此在蓋子內(nèi)表面和冷卻裝置之間存在著很大的溫度差，因此可確保有效 的熱量排放?；诒景l(fā)明的目的同樣還通過(guò)開(kāi)文所述類(lèi)型的爐子得以實(shí)現(xiàn)，其中蓋子和/或坩 堝具有覆層，此覆層由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成。在此以相似 的方式適用于針對(duì)權(quán)利要求1所述的內(nèi)容。通過(guò)改善用于蓋子和爐子的熱量排放，熔融物 中的金屬濺體就不會(huì)與各個(gè)爐子邊界焊接在一起。因此可減少或避免粘結(jié)，因而避免與之 相關(guān)的缺點(diǎn)。在本發(fā)明的有利的實(shí)施例中，蓋子和坩堝具有共同的閉合面，覆層在所述閉合面 的區(qū)域內(nèi)設(shè)置在蓋子和/或坩堝上。尤其在閉合面的關(guān)鍵區(qū)域顧及到了不產(chǎn)生或只是產(chǎn)生 微小的粘結(jié)，粘結(jié)在打開(kāi)和關(guān)閉蓋子時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。因此減少或完全消除了為清除粘 結(jié)而必要的爐子停機(jī)。在本發(fā)明的有利的實(shí)施例中，覆層的表面至少局部構(gòu)成蓋子內(nèi)表面和/坩堝內(nèi)表 面。為此以尤其有利的方式確保了在爐子側(cè)和在蓋子側(cè)都能使碰到相應(yīng)內(nèi)表面上的金屬濺 體的熱量能盡量快地傳輸出去。避免了金屬滴與相應(yīng)內(nèi)表面的焊接。因此，尤其可能的是， 濺體本身再次從坩堝內(nèi)表面和/或蓋子內(nèi)表面回落到金屬池中。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，爐子具有用于冷卻爐子的冷卻裝置。因此確保了 借助覆層更好排出的熱量從坩堝的內(nèi)腔有效地導(dǎo)出，例如從蓋子外表面和/或坩堝外表面 導(dǎo)出。用于爐子的冷卻裝置可與上面已作出的實(shí)施方案類(lèi)似地構(gòu)成。發(fā)明目的尤其通過(guò)如下內(nèi)容得以實(shí)現(xiàn)，S卩，將用于容納熔融物的爐子的、通過(guò)至少 一個(gè)由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成的覆層應(yīng)用于減少熔融物在 蓋子上的粘結(jié)。在特殊的實(shí)施例中，此覆層可如同在本申請(qǐng)中為爐子和/或蓋子所描述的 那樣構(gòu)成，。


從下面的實(shí)施例中得出了本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)，并借助示意圖詳細(xì)地闡述了這些實(shí) 施例。其中圖1在示意性的橫截面圖中示出了爐子，其具有蓋子、坩堝以及敷設(shè)其上的覆層；圖2示出了用于蓋子或坩堝的可能的覆層布置方案；圖3示出了用于管_間隙-管結(jié)構(gòu)的鋼包爐的蓋子，此爐子具有按本發(fā)明的覆層。
具體實(shí)施例方式圖1示出了爐子10的橫截面圖。此爐子10具有蓋子1和坩堝11。示出的爐子 10處于封閉狀態(tài)，即蓋子1和坩堝11構(gòu)成一個(gè)封閉的容積。已熔化的熔融物S位于此坩堝
711中。此熔融物S構(gòu)成為鋼熔液。熔渣S’位于液態(tài)鋼的上方。此外還示出了從鋼池中逸 出的金屬滴(Metaltropfen)。它們至少部分地碰到了坩堝11或蓋子1的內(nèi)表面13或3。 如果圖1中的爐子10按現(xiàn)有技術(shù)那樣構(gòu)成，則碰到坩堝11或蓋子1的內(nèi)表面13或3上的 金屬滴會(huì)在各自的位置上與坩堝11或蓋子1的內(nèi)表面3焊接在一起，這可能會(huì)產(chǎn)生很難脫 落的金屬粘結(jié)物，它的重量和體積會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增大。如果此粘結(jié)物超過(guò)了一定的 規(guī)模或一定的極限尺寸或一定的范圍，則要以很高的花費(fèi)來(lái)去除這些粘結(jié)物。但在按圖1 所示的布置中，不需要這樣做。蓋子1具有蓋子外表面2和蓋子內(nèi)表面3。蓋子1還具有蓋子本體5。在蓋子本 體5上加上了鍍銅層。此鍍銅層在圖1中用附圖標(biāo)記4表示。此鍍銅層具有面向熔融物S 的表面4’。此表面4’局部地構(gòu)成了蓋子1的內(nèi)表面3。此鍍銅層構(gòu)成為光滑的并具有約 400ff/Km的導(dǎo)熱系數(shù)。鍍銅層的作用是，如果金屬滴從熔融物S中濺到鍍銅層4上，則鍍銅層S可快速地 從金屬滴中導(dǎo)出熱量，使得蓋子內(nèi)表面3和金屬滴之間不會(huì)產(chǎn)生焊接過(guò)程。此外，濺到鍍銅 層4上的金屬滴只會(huì)少量地粘結(jié)在鍍銅層4上。然后，冷卻的金屬滴相對(duì)松散地掛在鍍銅 層4上，通常在冷卻時(shí)就會(huì)自動(dòng)脫落。顯然，由于避免了蓋子內(nèi)表面3和金屬滴之間的焊接 過(guò)程，它至少能很容易地脫落。為了盡可能快地排出從金屬滴中導(dǎo)出的熱量，蓋子1具有冷卻裝置7。此冷卻裝 置7包含加裝在蓋子1中的多腔系統(tǒng)，冷卻介質(zhì)尤其水在此多腔系統(tǒng)中穿流。水的流動(dòng)速 度在此實(shí)施例中高于3m/s。通過(guò)這么快的流動(dòng)速度，可足夠快地把從金屬滴中導(dǎo)出的熱量 經(jīng)由冷卻裝置7排出。此外，在圖1中所示的蓋子1還具有12mm的壁厚6。對(duì)于此壁厚而 言還可額外設(shè)置未示出的噴水冷卻裝置或?yàn)R射冷卻裝置(Schwallwasserkilhlung)，這可以 從上面冷卻蓋子外表面2。此外，爐子10還可具有在圖1中未示出的、用于坩堝11的冷卻 裝置。還能以與蓋子內(nèi)表面1上的鍍銅層4相似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)坩堝內(nèi)表面13上的鍍銅層 4。在蓋子1和坩堝11之間設(shè)置有閉合面12。此閉合面12是指蓋子1和坩堝11在 封閉狀態(tài)下的支承面。符合目的的是，至少在閉合面12的區(qū)域內(nèi)即在閉合面12的附近，用 于蓋子或坩堝11的鍍銅層4分別設(shè)置在內(nèi)表面3或13上。因此，可確保爐子10總是能輕 易地打開(kāi)和關(guān)閉。尤其在閉合面12的區(qū)域內(nèi)，金屬滴由于鍍銅層4不會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)，因此不 會(huì)妨礙爐子10的開(kāi)啟和關(guān)閉。優(yōu)選的是，與圖1所示相反，閉合面12不具有水平的突入到爐子內(nèi)腔中的超出部 位。或者，此超出部位被加工成斜面，然后過(guò)渡到坩堝的例如垂直的壁板部段上。因此，可 避免金屬滴沉積在此水平的超出部位上。金屬滴可借助斜面輕易地回到熔融物S中。作為 替代方案可以規(guī)定的是，為了避免金屬滴沉積在閉合面12的超出部位上，蓋子側(cè)的閉合面 和坩堝側(cè)的閉合面在它們的尺寸方面基本構(gòu)成得相互精確地重疊。為了避免由于從熔融物中噴出的金屬滴而發(fā)生粘結(jié)，也可設(shè)置具有多層覆層的覆 層系統(tǒng)，尤其是實(shí)施多重電鍍。優(yōu)選的是，所用覆層中的至少大部分具有與鋼的導(dǎo)熱性相 比更大且尤其不小于銅的導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱性。這些覆層在多層覆層系統(tǒng)中優(yōu)選這樣設(shè)置，即 在覆層系統(tǒng)內(nèi)部的分層的邊界面上，越是靠近爐子內(nèi)腔設(shè)置的覆層越是具有較高的導(dǎo)熱系 數(shù)。
在圖1中省略了對(duì)吸氣裝置、附加材料添加裝置以及電極的展示，因?yàn)樗鼈儗?duì)本 發(fā)明來(lái)說(shuō)是不重要的。通過(guò)鍍銅層4在蓋子本體5和坩堝本體11’上的圖1所示的布置，可避免從熔融 物S中選出的金屬滴粘結(jié)在蓋子1和坩堝11的內(nèi)表面3或13上。尤其有利的是，整個(gè)蓋 子1的蓋子內(nèi)表面3都鍍上了銅，因此蓋子1的內(nèi)表面3上沒(méi)有地方會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)物。此外還尤其有利的是，這種鍍銅層4也可至少設(shè)置在用于坩堝11的閉合面12的 區(qū)域中。那么，依賴于鍍銅層4的范圍，只會(huì)在熔融物表面的附近構(gòu)成粘結(jié)物。但這通常不 會(huì)嚴(yán)重地妨礙熔融物S的熔化過(guò)程或調(diào)節(jié)過(guò)程(Konditioinerungsvorgang)。圖2示出了用于蓋子或坩堝11的覆層如何設(shè)置的多種可能性，從而可更好地把熱 量從內(nèi)表面3排到外表面2上。在此處沒(méi)有示出覆層4構(gòu)成整個(gè)蓋子或坩堝的情況。但不 排除這種可能性，不過(guò)，由于成本原因可能很少應(yīng)用這種可能性。結(jié)合蓋子本體5來(lái)描述覆層布置方式，但這種覆層布置方式并不局限于蓋子本 體。而是可以類(lèi)似地應(yīng)用在坩堝本體11上。圖2的位于左邊的兩個(gè)分塊示出了蓋子本體5上的具有與鋼相比更大的導(dǎo)熱系數(shù) 的覆層4。覆層表面4’的部段同時(shí)構(gòu)成了蓋子或坩堝的內(nèi)表面3。在中間的分塊5中，示出了被蓋子本體5包圍的覆層。如果蓋子本體5的面向內(nèi) 表面3的厚度保持得較小，則也可以明顯更好地使熱量在外表面3的方向上排出。處于右起第二位置上的分塊具有蓋子本體5，此蓋子本體5局部地構(gòu)成外表面2。 在內(nèi)表面3的方向上相繼是第一覆層4與第二覆層4”。覆層4和4”上下重疊并相互接壤， 并且可以具有相同的導(dǎo)熱系數(shù)或不同的導(dǎo)熱系數(shù)。此覆層4、4”尤其可由不同的材料構(gòu)成。 但這兩種材料優(yōu)選具有比鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大且優(yōu)選比銅的導(dǎo)熱系數(shù)小的導(dǎo)熱系數(shù)。還可選的 是，可并排設(shè)置不同的覆層，因此各個(gè)覆層可為蓋子和/或坩堝內(nèi)的一定區(qū)域具有盡可能 好的熱特性和/或粘結(jié)特性，并有可能可在制備蓋子和/或坩堝時(shí)降低成本。尤其有利的是，第一覆層4和第二覆層4”具有尤其在可見(jiàn)的光譜區(qū)內(nèi)的不同的外 觀特性。因此，在第一覆層發(fā)生磨損并且估計(jì)可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重粘結(jié)的情況下可簡(jiǎn)單地進(jìn)行 識(shí)別。在這種情況下，則可更新被磨損的覆層。此原理在多層系統(tǒng)中也是通用的。在圖2的最右分塊中，示出了覆層4的其它可行的布置。覆層4在此至少局部地 構(gòu)成外表面2，而蓋子本體5至少局部地構(gòu)成為內(nèi)表面。依賴于所使用的厚度，所有那些在 圖2所示分塊中給出的覆層布置方案都是可以應(yīng)用的。圖3示出了用于管_間隙_管結(jié)構(gòu)的電弧爐的蓋子1。此蓋子1具有構(gòu)成為圓柱 形的部分和構(gòu)成為圓錐形的部分。蓋子1的圓錐形部分可具有傾斜角a。蓋子1的圓錐形 部分的外罩部段面由管子7和8構(gòu)成。管子7在此是指冷卻管，用于冷卻蓋子1的水導(dǎo)入 此冷卻管中。在冷卻管7之間設(shè)置有鐵管8，它的作用是，使由管子7和8構(gòu)成的蓋子內(nèi)表 面構(gòu)成得盡量光滑。因此，由于內(nèi)表面3的由管-間隙-管結(jié)構(gòu)決定的結(jié)構(gòu)，所以金屬滴在 蓋子1的圓錐形部分中只會(huì)以最低的限度沉積。在圖3中，在蓋子的圓錐形部分的管子結(jié)構(gòu)上沒(méi)有敷設(shè)覆層尤其鍍銅層，此覆層 可阻止來(lái)自熔融物中的金屬滴或?yàn)R體的粘結(jié)。不過(guò)，這也可設(shè)置得與圖3所示的實(shí)施例不 同，以便讓此蓋子部分也應(yīng)用到按本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。此外，通過(guò)在圖3所示的圓錐形蓋子部分 的內(nèi)表面上使用更厚的鍍銅層，可進(jìn)一步使蓋子內(nèi)表面3的結(jié)構(gòu)更加光滑。
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蓋子1的圓柱形部分由蓋子本體5構(gòu)成，此蓋子本體5被冷卻腔穿透，冷卻水在此 冷卻腔中流動(dòng)，并且冷卻腔是冷卻裝置7的一部分。蓋子1的圓柱形部分的內(nèi)表面3由鍍 銅層的表面4’構(gòu)成。此表面4’尤其到達(dá)圍繞閉合面12的區(qū)域內(nèi)。因此，可在閉合區(qū)12 的附近避免金屬微粒的粘結(jié)，從而不會(huì)妨礙爐子的開(kāi)啟和關(guān)閉，也不會(huì)妨礙蓋子1在坩堝 上的移除和安放。
權(quán)利要求
用于容納熔融物(S)尤其金屬的爐子(10)的蓋子(1)，其特征在于至少一個(gè)覆層(4、4”)，所述覆層(4、4”)由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的蓋子，其特征在于面向熔融物(S)的蓋子內(nèi)表面(3)和背向熔 融物(S)的蓋子外表面(2)，并且覆層(4、4”)設(shè)置在離蓋子內(nèi)表面(3)比離蓋子外表面 (2)更近的地方。
3.按權(quán)利要求2所述的蓋子，其特征在于，所述至少一個(gè)覆層(4、4”)的表面(4’)至 少局部地構(gòu)成所述蓋子內(nèi)表面(3)。
4.按權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，形成覆層(4、4”)的材料通過(guò) 電鍍敷設(shè)在蓋子本體(5)上。
5.按權(quán)利要求1至4之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，形成覆層(4、4”)的材料是銅。
6.按權(quán)利要求1至4之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，形成覆層(4、4”)的材料是可 伸展的、金屬的、尤其具有鎳的基體，所述基體具有嵌入的硬質(zhì)材料微粒尤其碳納米管。
7.按權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，蓋子內(nèi)表面(3)至少局部圓柱 形和/或圓錐形地構(gòu)成。
8.按權(quán)利要求2至7之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于，蓋子內(nèi)表面(3)至少局部光滑 地構(gòu)成。
9.按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于處于8mm和16mm之間的壁厚(6)。
10.按權(quán)利要求1至11之任一項(xiàng)所述的蓋子，其特征在于用于導(dǎo)出被引入到蓋子內(nèi)表 面(3)中的熱量的冷卻裝置(7)。
11.按權(quán)利要求10所述的蓋子，其特征在于，所述冷卻裝置(7)構(gòu)成為封閉的水冷卻裝 置尤其強(qiáng)迫循環(huán)冷卻裝置。
12.按權(quán)利要求11所述的蓋子，其特征在于，在封閉的冷卻裝置中流動(dòng)的水的流速為 至少3m/s。
13.按權(quán)利要求10所述的蓋子，其特征在于，所述冷卻裝置(7)構(gòu)成為噴水冷卻裝置。
14.按權(quán)利要求10所述的蓋子，其特征在于，所述冷卻裝置(7)構(gòu)成為濺射水冷卻裝置。
15.按權(quán)利要求14所述的蓋子，其特征在于，從所述濺射水冷卻裝置中排出的水的排 出速度為至少3m/s。
16.用于容納熔融物(S)尤其金屬的爐子(10)，所述爐子(10)具有能夠填裝熔融物 (S)的坩堝(11)和用于封閉所述坩堝(11)的蓋子(1)，其特征在于，蓋子(1)和/或坩堝(11)具有覆層(4、4”)，所述覆層(4、4”)由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材 料構(gòu)成。
17.按權(quán)利要求16所述的爐子，其特征在于，蓋子(1)和坩堝(11)具有共同的閉合面(12)，并且所述覆層(4、4”)在所述閉合面(12)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置在蓋子⑴和/或坩堝⑵上。
18.按權(quán)利要求16或17所述的爐子，其特征在于，覆層(4)的表面(4、4”)至少局部 構(gòu)成蓋子內(nèi)表面⑶和/或坩堝內(nèi)表面(13)。
19.按權(quán)利要求16至18之任一項(xiàng)所述的爐子，其特征在于用于冷卻所述爐子(10)的冷卻裝置(7)。
20.用于容納熔融物(S)的爐子(10)的、通過(guò)至少一個(gè)由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更 大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成的覆層(4、4”)被用于減少熔融物在所述蓋子上的粘結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于容納熔融物(S)尤其金屬的爐子(10)的蓋子(1)。此蓋子具有至少一個(gè)覆層(4、4”)，此覆層由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成，從而可提供一種爐蓋，在此爐蓋中可減少或完全避免從熔融物中逸出的熔融物微粒粘結(jié)在蓋子內(nèi)表面(3)上。此外，本發(fā)明還涉及用于容納熔融物(S)尤其金屬的爐子(10)，此爐子具有能夠填裝熔融物(S)的坩堝(11)以及用于封閉坩堝(11)的蓋子(1)。通過(guò)讓蓋子(1)和/或坩堝(11)具有覆層(4、4”)且此覆層由具有與鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相比更大的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成，同樣可減少或避免熔融物成份在相應(yīng)蓋子表面(3)和/或坩堝表面(13)上的不期望的粘結(jié)。
文檔編號(hào)F27D1/18GK101802535SQ200880101114
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者C·黑內(nèi)曼, H·胡伯爾, J·羅斯納, W·維澤鮑爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司