用于引導金屬熔體的噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于將金屬熔體從第一器件引導到第二器件的噴嘴，特別地，其涉及用于將金屬熔體(鋼熔體)流從冶金熔融容器(如中間包)引導到模具(如鑄錠)―它們都可稱為"儲器"―中的浸入式入口噴嘴。
【專利說明】用于引導金屬熔體的噴嘴
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于將金屬熔體從第一器件引導到第二器件的噴嘴，特別地，其涉及用于將金屬熔體(鋼熔體)流從冶金熔融容器(如中間包)引導到模具(如鑄錠)一它們都可稱為〃儲器〃一中的浸入式入口噴嘴。
【背景技術】
[0002]這樣的浸入式入口噴嘴(下文中也稱為SEN)用于鋼板的連續鑄造。SEN典型地包括難熔的陶瓷管狀本體，其具有:在其第一端(在其安裝位置中為上端)處的入口開口 ；和管道(內部通路)，在噴嘴(管)的軸向方向上從所述入口開口通過所述陶瓷管延伸到其第二端(在其安裝位置中為下端)，該第二端在通路的縱向延伸中提供通路的本體止擋，且提供所述通路的至少兩個側向出口開口，金屬熔體通過它們進入模具中。
[0003]換言之:來自中間包或類似容器的熔融的金屬流進入入口開口，進一步從所述入口開口朝向所述出口開口豎直地且向下地延伸通過所述管道(通過噴嘴在上端和下端之間的居中的或者中間的部分)，在其路徑上向所述出口開口偏轉，并且在進入相關聯的模具之前通過這些出口開口大約垂直于噴嘴的軸向延伸而離開噴嘴。
[0004]對于W02007/138260A2中公開的SEN而言也是如此，其中布置在噴嘴的下(出口)端處的分流器負責將金屬流在離開噴嘴之前分成多個部分流。
[0005]該一般設計構思也由EP0946321B1實現，其噴嘴在其離開區(=噴嘴的下端)中設有兩部分式分流器，以便最小化裂縫的出現。
[0006]已知的設計可導致相關聯的模具中的金屬熔池中的紊流和/或任何渣層中的紊流和/或金屬熔池的頂部上的任何模具(面部)粉末。這些作用可分別降低鋼的質量以及鑄件產品的質量。已知的設計還為受限的流量(流率)負責。
【發明內容】
[0007]本發明的一個目的是提供所提到的類型的噴嘴，其提供高流率而不會由離開噴嘴且進入相關聯的集料器(例如模具)中的金屬熔池中的金屬流引起不希望的側向紊流。
[0008]本發明基于多個技術方面。可能最重要的是設計噴嘴，使得金屬熔體的中心流可沿基本連續的軸向方向從入口開口通過噴嘴流到出口開口。換言之:噴嘴設計容許至少部分的金屬流流過噴嘴而不會被偏轉，旁路，轉向等等。該中心流沿著管狀難熔的本體的縱向軸向方向，該管狀難熔的本體的內部管道都在其噴嘴長度上。
[0009]典型地，該中心流與噴嘴的中心縱向軸線同軸，該中心縱向軸線為在使用噴嘴期間處于基本豎直定向的軸線。
[0010]金屬熔體的該中心流容許噴嘴的流量顯著增加。在該中心熔體流沿著基本豎直的向下定向的方向而行時，盡可能避免了下部的噴嘴段和/或對應的出口段周圍的紊流。
[0011]除了該重要的設計特征，噴嘴的特征還在于至少兩個擋板，它們從難熔的本體的內壁(即管道的周向壁)突出。根據前述內容，顯而易見的是，所述擋板不會延伸過管道的整個寬度/直徑，而是這些擋板以這樣的方式設計和布置:即，設計和布置成以便在它們之間留出空間，使得中心金屬熔體流可沿著入口開口與出口開口之間的噴嘴中間段從中穿過。
[0012]然而，所提到的擋板修改了管道的相關的截面和/或提供使剩余的金屬流在其通向噴嘴的下端和出口開口的路徑上偏轉的手段。就此而言，經由所述入口開口進入噴嘴的一個金屬流可由這些擋板分成若干個部分流。與上文提到的現有技術的噴嘴相反，所有這些部分流都彼此流體連接，和/或與中心流流體連接。換言之:部分流(側流)和中心金屬熔體流布置在分別由管道和擋板的周壁限定的一個公共的空間中。
[0013]在其最通用的實施例中，本發明涉及用于將金屬熔體從第一器件引導到第二器件的噴嘴，包括
難熔的管狀本體，具有，
在其第一端處的入口開口，
在其第二端處的出口開口，
管道，沿著在使用期間豎直地定向的中心縱向軸線延伸，由難熔的管狀本體的內壁限制，且從所述入口開口延伸到所述出口開口，以及，
擋板，從所述內壁突入管道中，其中，
管道和擋板的幾何形狀使得在入口開口與一個單獨的出口開口之間提供用于金屬熔體的繞著所述中心縱向軸線的連續流動通路(區域)。
[0014]所提到的技術和功能特征對于如下實施例也是如此，其中管狀本體包括:
入口開口附近:具有基本圓形截面的上段，
出口開口附近:下段，其在一個第一平面中向外張開，且在基本垂直于第一平面的第二平面中平坦化，
所述上段和所述下段之間的中間段，其中該中間段提供從上段的圓形設計到下段的平坦化設計的設計過渡。
[0015]雖然上部處的大體圓形的外部設計和下端處的平坦化設計很大程度地對應于從W02007/138260A2獲知的噴嘴的設計，但兩種設計之間的決定性的差異在于，新的噴嘴沿著噴嘴的整個長度提供了所述中心軸向流動流，且因此供相當大量的金屬熔體穿過噴嘴而沒有任何偏轉。換言之:連續的自由中心空隙(在噴嘴的入口開口和出口開口之間延伸)使得能夠沿著噴嘴的縱向方向中的平面將噴嘴切割成兩件，例如鏡面對稱的兩件，而不會接觸和/或切割任何擋板。
[0016]在遵從權利要求2的實施例中，中心軸向流可延伸下部噴嘴開口的整個長度，同時所提到的擋板負責至少兩個輔助金屬流，中心流的各側上各有一個，該擋板具有用于將相應的金屬流引向一個出口開口的相應的側向段的引導器件的功能。
[0017]與根據現有技術噴嘴的那些金屬流相比，這些從側向離開的金屬流具有較低的速度，且因此引起較少的金屬熔池、任何渣層中的紊流和/或對應的容器中的金屬熔池中或其上的面部粉末。
[0018]與EP0946321B1的噴嘴相比，新設計的主要的不同在于:擋板布置在上端和下端之間的噴嘴中間段中，它們可進一步延伸到下端和/或上端，總是在它們之間提供自由空間，以用于熔體的自由軸向流動。擋板可延伸噴嘴的總軸向長度的≥50%,≥60%,≥70%或者甚至> 80%。
[0019]本發明另外提供了以下實施例中的一個或多個:
噴嘴，其中設計過渡在上段和下段之間基本連續地進行。換言之:希望兩段之間的平滑的溫和的變化，從而避免任何尖銳的邊緣、凸脊、凹槽等。對于噴嘴的內部設計和外部設計而目情況也是這樣。
[0020]噴嘴，具有至少一對第一對擋板，從難熔的本體的內壁的相對的段突伸，且在它們之間留下通路，中心縱向軸線延伸通過該通路。不必以鏡面對稱的方式來布置擋板-雖然該設計使得整體金屬流更均勻。擋板還可布置成相對于噴嘴的軸向延伸偏離和/或不只兩個擋板可在沿著噴嘴長度的一個軸向位置處從本體的內壁突伸。
[0021]至少一個或者各個擋板(凸脊)可具有倒V形的形狀(在正視圖中)，可選地具有以下特征中的一個或多個:平坦的(如果希望，甚至平面的)主區域，其面向另一擋板的對應的平坦的主區域；上邊界和/或下邊界，其基本遵從難熔的本體的內壁的對應段相對于所述邊界的設計。
[0022]基于噴嘴(如SEN)的一般設計，從按照倒V形的擋板的布置得出V腿之間的距離朝向噴嘴的第二端而增加，第二端分別為噴嘴或其管道的出口端。利用具有兩個側向出口開口的噴嘴設計，這導致V腿的延伸提供在第一假想線與第二假想線之間的15°與45°之間的角度，第一假想線與一個腿的兩個豎直的末端相交，而第二假想線平行于噴嘴的縱向軸線，且與第一假想線相交(如附圖中所示)。最大角度也可設定于30°或25°或22°。這可利用離散的擋板條以類似的方式實現。
[0023]可提供第二和/或第三對擋板，各自具有與第一對擋板基本相同的一般設計，但是布置成距所述第一對擋板一距離。
[0024]根據一個實施例，各對擋板的相對的擋板之間的距離是恒定的，或者朝向噴嘴的出口開口減小。
[0025]上述噴嘴中，至少一對第一對擋板至少部分地布置在噴嘴的下段中，和/或， 噴嘴中，至少一對第一對擋板至少部分地布置在噴嘴的中間段中。
[0026]至少一個擋板或第一對擋板可終止于出口開口，但是也可能以如下方式布置擋板:它/它們終止于出口開口的對應的出口段之前一距離處。
[0027]噴嘴可具有以下尺寸中的至少一個:
相對的擋板之間的5與15mm之間的距離，
垂直于中心縱向軸線(A)的5-20mm的擋板高度，
具有40與120mm之間的內直徑的入口開口，
具有100與400mm之間的長度和5與40mm之間的寬度的出口開口。
[0028]出口開口具有為入口開口直徑的至少兩倍的長度和/或為入口開口直徑的至多一半的寬度。這對應于所謂的薄板式SEN(德語為,Breitmaul ETA")的一般設計。
[0029]出口開口由中心軸向出口段和朝向入口開口延伸的兩個側向出口段限定。
[0030]參照擋板的〃倒V形〃設計，一個另外的實施例提供了 〃帶彎曲腿的V"。該彎曲可平行于難熔的本體的內壁的對應的彎曲(即，管道壁的彎曲)。另一個實施例提供了一種設計，根據該設計，管道壁與擋板的對應的邊界表面之間的任何距離在朝向出口開口的方向上變得更小。[0031]該噴嘴可由任何常規的難熔的材料(如基于MgO，Al2O3, ZrO2, C的材料)制成，且可通過任何常規的工藝制造(例如等靜壓制)。
[0032]噴嘴的另外的特征在從屬權利要求以及其它申請文件(包括附圖和可包括普遍有效的獨立于具體實例的特征的對應實施例的描述)中描述。
[0033]除非以其它方式公開，術語〃基本〃表征在技術方面實現的對應的特征。例如:"使用期間噴嘴的基本豎直定向"不一定表不在數學方面的精確的豎直定向，而是典型的技術位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]附圖以高度示意的方式顯示了:
圖1a和Ib:根據本發明的噴嘴(部分剖切)的三維視圖；
圖2:根據圖1a和Ib的噴嘴的內部輪廓的三維視圖；
圖3:噴嘴的流出區域和熔體的對應的流動方向。
【具體實施方式】
[0035]所有附圖都顯示了所謂的浸入式入口噴嘴(SEN)，其由基于MgO的料批(batch)、根據常規的技術以等靜壓制和燃燒制成。
[0036]SEN顯示了管狀難熔本體10，該本體在其第一端(所示的使用位置中的上端)處具有一個單獨的基本圓形截面的入口開口 12，并且在其第二端(該使用位置中的下端)處具有一個單獨的基本矩形/橢圓形截面的出口開口 14。入口開口 12和出口開口 14由管道16連接，管道16沿著本體10的中心縱向軸線(A)伸長，該軸線在噴嘴使用期間定向成基本豎直。管道16由難熔的管狀本體10的內壁IOi限定。
[0037]對應于所述噴嘴的上段18和下段20、入口開口 12和出口開口 14的一般設計，管道16使其截面從圓形變化成類似于平坦的橢圓形或者具有倒圓的端部部分的薄矩形的幾何形狀。該變化大部分在中間段22中實現(圖2)。
[0038]該一般設計可描述如下:管狀本體10在入口開口 12附近包括基本圓形截面的上段18，在出口開口 14附近包括在一個第一平面(圖紙平面)中向外張開且在基本垂直于第一平面的第二平面(垂直于圖紙平面)中平坦化的下段20，且包括所述上段18和所述下段20之間的中間段22，其中，中間段22提供從上段18的圓形設計到下段20的平坦化設計的設計過渡。該設計過渡在上段18和下段20之間基本連續地進行，如可從圖la，Ib和2中看到的。
[0039]因此下段20具有大約為其寬度8倍的長度。對于對應的出口開口 14的截面而言情況也是相同的。
[0040]從中間段22和下段20中的內壁10i的相對的段中的各個段，擋板30，32，34，36突伸到管道16中，從而在對應的平坦的主區域(前表面)30f，32f，34f，36f之間形成間隔38。擋板30，32和34，36分別彼此連接，從而各自提供具有略微彎曲的外邊界30b，32b，34b，36b和內邊界的倒V形的形狀。這些邊界遵循與相應的邊界相對的內壁IOi的對應的形狀。
[0041]管道16的各側(圖2僅顯示了一側)的兩對擋板30，32 ;34，36布置成沿著噴嘴的中心縱向軸線A偏離，并且終止于對應的共同的出口開口 14中。[0042]中心縱向軸線A和與一個腿32的兩個豎直末端相交的線之間的角度a約為17° (典型的范圍為15° -25° )，即，V形包括2x17° =34°的角度。對于由腿34，36提供的下擋板，情況也是這樣。
[0043]由于對應的擋板30，30 ；, 32，32 ；, 34，34 ;36，36的距離(間隔38)，變得清楚的是，噴嘴繞著中心縱向軸線A提供了中心通路，其從入口開口 12到出口開口 14連續地延伸且基本是直的。相應地，噴嘴提供了用于金屬熔體的中心通路，沿著該中心通路，熔體以大約線性的方式(圖3中的箭頭D)供給到且通過出口開口 14，且因此以向下地定向的豎直定向供給到對應的模具40中(圖3)。
[0044]布置在中心通路的兩側附近的擋板30，32，34，36使得熔體遵從它們的相應的邊界線，且因此被引入共同的出口開口 14的側向段141，且基本側向地離開出口開口 14(圖3中的箭頭U。
[0045]重要的是要強調，雖然金屬流在離開噴嘴的同時沿著不同的方向，但存在僅僅一個出口開口 14，且所有這些中心和側向金屬流都彼此流體接觸。
[0046]圖3顯示了流出的金屬流的三個主方向。一個中心流D，在軸線A的延伸上豎直地向下，而另外兩個在出口開口 14的相對側處沿側向(L)。
[0047]通過該設計，流通過率可被提高，且相關聯的容器(模具40)的金屬熔池中的紊流得以減少。
【權利要求】
1.一種將金屬熔體從第一器件引導到第二器件的噴嘴，包括: a)難熔的管狀本體(10),具有 b)在其第一端(18)處的入口開口(12)， c)在其第二端(20)處的出口開口(14)， d)管道(16)，沿著在使用期間豎直地定向的中心縱向軸線(A)延伸，由所述難熔的管狀本體的內壁(IOi)限制，且從所述入口開口(12)延伸到所述出口開口(14)，以及 e)擋板(30，32，34，36)，從所述內壁(IOi)突入所述管道(16)中，其中 f)所述管道(16)和所述擋板(30，32，34，36)的幾何形狀使得在所述入口開口(12)與一個單獨的出口開口(14)之間提供用于金屬熔體的繞著所述中心縱向軸線(A)的連續流動通路。
2.根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述管狀本體(10) 包括， a)在所述入口開口(12)附近:具有基本圓形截面的上段(18)， b)在所述出口開口(14)附近:下段(20)，在一個第一平面中向外張開且在基本垂直于所述第一平面的第二平面中平坦化， c)在所述上段(18)和所述下段(20)之間的中間段(22)，其中所述中間段(22)提供從所述上段(18)的圓形設計到所述下段(20)的平坦化設計的設計過渡。
3.根據權利要求2所述的噴嘴，其特征在于，所述設計過渡基本連續地在所述上段(18)和所述下段(20)之間進行。
4.根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，具有至少一對第一對擋板(30，32，34，36)，其從所述難熔的本體(10)的內壁(IOi)的相對的段突出，并且在它們之間留下通路(38)，所述中心縱向軸線(A)延伸通過該通路。
5.根據權利要求4所述的噴嘴，其特征在于，具有擋板對(30，32;34，36)，其各自具有正視圖中為倒V形的形狀，具有面向另一擋板的平坦的主區域的平坦的主區域(30f，32f，34f, 36f)，以及上部和下部邊界(30b，32b，34b，36b)，其基本遵從所述難熔的本體的內壁(IOi)的對應段相對于所述邊界(30b，32b，34b，36b)的設計。
6.根據權利要求5所述的噴嘴，其特征在于，具有第二和/或第三對擋板(34，36)，各對具有與所述第一對擋板(30，32)基本相同的設計，但是布置在距所述第一對擋板(30，32) 一距離處。
7.根據權利要求4所述的噴嘴，其特征在于，所述至少一對第一對擋板(34，36)至少部分地布置在所述噴嘴的下段(34，36)中。
8.根據權利要求4所述的噴嘴，其特征在于，所述至少一對第一對擋板(30，32)至少部分地布置在所述噴嘴的中間段中。
9.根據權利要求5所述的噴嘴，其特征在于，所述至少一對第一對擋板(30，32)在所述出口開口(14)處 終止。
10.根據權利要求5或6所述的噴嘴，其特征在于，提供以下尺寸中的至少一個: a)在相對的擋板(30，30;32，32 ;34，34 ;36，36)之間的5mm與15mm之間的距離； b)垂直于中心縱向軸線(A)的5-20mm的擋板高度； c)具有40mm與120mm之間的內直徑的入口開口(12)；d)具有IOOmm與400mm之間的長度以及5mm與40mm之間的寬度的出口開口(14)。
11.根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述出口開口(14)具有至少為所述入口開口(12)直徑的兩倍的長度和/或至多為所述入口開口(12)直徑的一半的寬度。
12.根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述出口開口(14)由中心軸向出口段和朝所述入口開口(12)延伸的兩個側向出口段限定。
【文檔編號】B22D41/50GK103608137SQ201280030478
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2011年7月6日
【發明者】G.尼茨爾, Y.唐, A.施特拉尼邁爾 申請人:里弗雷克特里知識產權兩合公司