鑄桶底部及鑄桶的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及作為用于處理金屬熔化物的冶金鑄桶的一部分的鑄桶底部，以及對應 的冶金鑄桶。
【背景技術】
[0002] 這種鑄桶底部由提供上表面、下表面以及在上表面與下表面之間延伸的澆道的耐 火陶瓷體制成。作為鑄桶的一部分，鑄桶底部適配在對應的壁部分的一端內，其中壁從鑄桶 底部的外周延伸。
[0003] 鑄桶和鑄桶底部分別在下文中描述為在鑄桶底部水平地布置和在鑄桶下端處的 位置。
[0004] 金屬熔化物經由鑄桶的開口上端澆入（澆鑄）到鑄桶中。金屬流在重新定向以便 沿鑄桶底部的上表面和朝澆道流動之前首先撞擊鑄桶底部，澆道在澆鑄過程的該階段被填 料砂封閉以便避免金屬熔化物的非受控流出。在澆鑄過程的此階段期間，出現了若干問題， 尤其是： -當金屬流撞擊耐火材料時沿沖擊區域的耐火材料的大量磨損。
[0005] -填料砂（特別是突出鑄桶底部的上表面的任何填充材料）以非受控方式被熔化 物流沖走，因此在后續澆鑄序列中造成不規則和/或缺陷。
[0006] 為了解決磨損問題，已經提出了若干提議。為了減少這樣的磨損，已知的是使用不 太易于磨損的耐火材料來用于所述沖擊區域，和/或提供布置在底部上表面之上的離散的 所謂沖擊墊。
[0007] 但填料砂問題仍未解決。
[0008] 整體的填充材料在熔化物在鑄桶中的氣體處理期間也會引起問題。通常，這種處 理氣體經由所謂的氣體吹洗塞（德語：Gasspillsteine)進給到金屬熔化物中，氣體吹洗塞 布置在鑄桶的底部和/或壁部中，引起熔化物體積內的湍流。填料砂又在出液開始之前由 這些端流意外沖走。
[0009] 這尤其在所謂的〃硬攪拌〃期間是如此，對于包括100000到300000kg金屬熔化 物的工業鑄桶，硬攪拌由>40m3/h(通常40-70m3/h)的氣體體積限定。〃軟攪拌〃描述了 低于所述40m3/h的氣體量的氣體處理，特別是10到30m3/h的量。
[0010] 由氣體沖洗引起的問題也仍未解決。
[0011] 因此，本發明具有的目的在于提供一種技術方案以減少或避免沿澆道布置和布置 在澆道之上的這種填料砂的非受控清除（沖走），澆道從鑄桶底部的上表面朝其下表面和 相鄰的裝置（如噴嘴/滑板等）延伸。
[0012] 在包括水模擬和數學研究的深入研究期間，已經發現各種因素引起提到的缺陷， 尤其是： -熔化物的總質量和熔化物速度。在包括150000到250000kg鋼熔化物的典型冶金鑄 桶中，填充時間僅為大約4到6分鐘。
[0013] -大多數惡劣條件在澆鑄過程開始時和熔化物在鑄桶中的氣體處理期間， -鑄桶底部的總尺寸和沖擊區域與澆道之間的距離， -熔化物從沖擊區域到澆道的路線以及在該路線上的方向。
【發明內容】
[0014] 考慮這些及其它因素，本發明在其最普通的實施例中提出了一種包括以下特征的 鑄桶底部： -其由耐火陶瓷體制成，具有上表面、下表面以及在上表面與下表面之間延伸的澆道， 其中 -所述澆道從由所述上表面的加深區段限定的擴散箱延伸，其中，所述擴散箱特征在于 以下特征： -其布置得離鑄桶底部用作用于將金屬熔化物澆到所述鑄桶底部上的沖擊區域的表面 區域有一定距離， -其布置得離鑄桶底部的各個氣體吹洗元件有一定距離， -其至少沿其面對沖擊區域的邊界具有梯級，其中，所述梯級具有在40和200mm之間的 垂直高度， -其具有最小
和最大水平
其中，r=鑄桶底部的半徑，并且對于具有的有效半徑多2m的所有鑄桶底部，r多0. 75m且rmax=2m，且n=pi=3. 14(下文稱為方程I)。
[0015] -所述澆道的入口端布置得偏離沿其面對沖擊區域的邊界的梯級。
[0016] 主要特征是所謂的擴散箱、其尺寸和相對于澆道、任何氣體吹洗元件、沖擊區域和 鑄桶底部全部的定向。
[0017] 用語〃擴散箱〃執行其主要任務，即，減慢到澆道的路線上的金屬熔化物的速度， 該澆道布置在所述擴散箱內，即，在離其邊界相當大的距離處。
[0018] 根據一個實施例，澆道的入口端布置在擴散箱的表面區段內，該表面區段覆蓋擴 散箱的小于90%的總表面積，限制條件為由此限定的表面區段在整個表面區域內居中。優 選的是將該值減小至< 80%、< 70%、< 60%或< 50%。
[0019] 擴散箱的提供和設計對于在熔化物到達澆道的入口端之前以及因此在熔化物與 澆道內和/或之上的任何填充材料（填料砂）接觸之前減小金屬熔化物的動能很重要。擴 散箱的提供和設計對于在氣體吹洗處理期間減少鑄桶內的熔化物的湍流也很重要。
[0020] 擴散箱的特征在于鑄桶底部的上表面的凹入（加深）區段（區域），因此提供了在 金屬流從規則的上表面區域流入所述凹入區段時使其重新定向的裝置。
[0021] 本發明提供了梯級，金屬流在撞擊沖擊區域之后和進入澆道之前采用沿該梯級的 路線。用語"梯級"限定為幾何不連續。利用擴散箱的相鄰表面區段和鑄桶底部的其余 規則表面區域的兩個直角分別描述理想的梯級，但在技術條件下可接受略微的變化（< + /-30度，較好的是<+ /-20度，甚至更好的是<+ /-10度）。
[0022] 該梯級顯著地減小熔化物的速度。梯級的（垂直）高度設置在40到200mm之間，其 中上限還可設置為160mm、150mm、140mm、125mm或甚至100mm，而最小高度還可設置為45mm、 50mm、55mm或60mm。小于40mm的高度不足以影響金屬恪化物的速度來保護饒道中的填料 砂。大于200mm的高度由于過大的飛派而違背該效果。
[0023] 擴散箱布置得距沖擊區域有一定距離以減小圍繞沖擊區域飛濺的效果以及提供 沖擊區域與澆道之間足夠的距離。
[0024] 根據一個實施例，沿沖擊區域的上表面的中心點與沿擴散箱的上表面的中心點之 間的距離為鑄桶底部的最大水平延伸的大約30%到75%，其可能的下限為40%、45%或50%， 并且可能的上限為65%和70%。在鑄桶底部的最小直徑限定為I. 5m的情形下，以500到 1200mm的距離實現了良好的結果。在所公開的公式中考慮的最大直徑設置為4m的情形下， 甚至在鑄桶底部具有> 4m的有效直徑的情況中，對于大型鑄桶底部以> 1500mm的距離實 現了良好的結果。
[0025] 沖擊區域的〃中心點〃可限定為流入鑄桶中的金屬流的中心縱軸線撞擊的點。擴 散箱的中心點為幾何中心，其可落入由澆道的入口端限定的區域中。
[0026] 擴散箱的總體尺寸（m2)由所公開的兩個方程（I)限定。上限和下限考慮熔化物 在鑄桶中的二次冶金處理期間的氣體吹洗的影響。這些限制對于由擴散箱限定的空間中且 尤其是鄰近其表面的湍流的減少是決定性的。
[0027] 通常，鄰近底部表面的金屬熔化物的速度達到0. 3m/s。高的速度是由于〃硬攪拌 〃引起，在〃軟攪拌〃期間可能經常是較低的值。在這種情況下，Aniax主要由〃軟攪拌〃影 響，而Anil^ 〃硬攪拌〃的情況中限定優選的尺寸。
[0028] 換言之：熔化物通常在鑄桶中由〃軟攪拌〃和〃硬攪拌〃間隔地氣體處理。在這 種情況下，擴散箱的總體尺寸由兩者限定。
[0029] 在〃硬攪拌〃為主的情況中，擴散箱的表面區域的總體尺寸應當< (A_+A_) /2， 最好盡可能接近六_，而其在〃軟攪拌〃為主的情況中應當> (A_+A_)/2,且因而盡可能 接近Aniax。剛好（A_+A_)/2的表面積是兩個備選方案之間的折衷。類似的結果可利用 擴散箱的總體表面積在（A_+A_)/2的+ /-10%或+ /-20%的范圍中來實現。
[0030] 在〃硬攪拌〃的情況中，還優選地向擴散箱提供在公開范圍的上端的梯級的高度， 尤其是〉80mm或> 100mm。
[0031] 在所有實施例中，相比于如上文所述的鑄桶底部的常規設計，在氣體吹洗期間，填 料砂沖出的要少得多。
[0032] 為了減小填充材料的意外磨損，還有利的是保持任何氣體吹洗元件與澆道之間的 最小距離。優選地，在擴散箱區域中不存在氣體沖洗/吹洗元件，并且最小距離對應地限定 為沖擊點與澆道之間的最小距離。
[0033] 下表引用了水平擴散器區域的有用的上限值和下限值[m2]: 絕對上限值（Aniax)可設置為2. 3m2、2. 2m2、2.Im2或2.Om2。擴散箱的總尺寸（A_)對于 容許金屬熔化物在擴散器區域上分布且因此進一步減速也很重要。Aniax對于容許沖擊區域 (和/或氣體吹洗元件）與澆道之間的足夠（最小）距離很重要。
[0034] 最后，擴散箱內的澆道的位置影響所需的效果。如可從以上公開內容獲得的那樣， 鄰近邊界（梯級）或與相鄰的鑄桶壁區段直接接觸的位置將違背所述效果。在這種情況下， 建議將澆道布置得偏離所述邊界并偏離鑄桶壁。
[0035] 根據一個實施例，澆道布置得離沿面對沖擊區域的邊界延伸的梯級有一定距離， 所述距離等于或大于澆道的最大水平延伸的3倍。在圓柱形澆道的情況中，最小距離對應 于其直徑的3倍，其中〃水平延伸〃或〃直徑〃分別限定為跨過其長度的最小值。該最小 距離可擴大至系數> 5、> 6、> 7、> 8或> 9。
[0036] 在具有40mm的直徑的澆道的情況中，澆道與梯級之間的最小距離為120mm，但可 達到280mm或更大。
[0037] 本發明包括鑄桶，其包括如上文所述的底部。兩者（鑄桶和鑄桶底部）均在附圖 中示出。
[0038] 底部可根據以下可選特征中的一個或多個而變化： 梯級沿著金屬熔化物在沖擊墊與擴散箱之間所采取的路線是最重要的，但可水平地 延伸至兩側。在這種情況下，梯級（至少部分地界定擴散箱）可沿擴散箱的邊界的至少 75% (或者至少80%或至少95%)延伸。
[0039] 梯級可還沿擴散箱的整個邊界延伸。這給予擴散箱相對于鑄桶底部的其余上表面 的桶狀設計。
[0040] 這包括這樣的設計，其中，擴散箱布置在鑄桶底部的外周處。其邊界的部分然后由 對應的鑄桶壁限定。
[0041] 本發明包括這樣的實施例，其中，擴散箱具有連續地傾斜到鑄桶底部的相鄰規則 上表面區域（包括沖擊區域）的一個或多個邊界區段。擴散箱與鑄