[发明专利]陶瓷耐火塞

说明书

技术领域

本发明涉及用于对在诸如中间包这样的冶金容器的出口开口处的熔融金属流动加以控制的陶瓷耐火塞（refractory stopper）(塞装置)。

背景技术

一般类型的陶瓷耐火塞包括棒形塞主体，其一端被设计成固定到相对应的升降机构上，而其另一端设有所谓的塞头部。棒形塞主体限定一种中心纵向轴线。

在铸钢中熟知将这样的塞棒（其在许多情况下为单件式塞棒）布置在竖直位置，以便通过所述升降作用来改变相对应的冶金容器的相关联的出口开口的截面积。关于在下文中公开的任何方向，如“顶部”、“底部”、“上端和下端”总是参考附图中的图1所示的竖直使用位置。

这种类型的塞棒也已用来引入气体，诸如惰性气体（即，氩气）到熔融钢内以从熔融体/熔融的熔化物（molten melt）移除非金属夹杂物。

根据EP 1 1 88502 B1，气体沿着中心气体进给管线从塞上端朝向塞头部进给。通常，这种气体进给管线由在塞主体内的中心内孔来设置。EP 1 188502 B1提供使气体通过塞头部持续向下流动到其外表面并且进一步到周围熔体内的各种实施例。根据所述EP 1 188502 B1的图6（a）的实施例，主气体进给管线合并到减小直径的单个气体通道内，其中所述气体通道沿着中心纵向塞轴线延伸以便在其最下表面部段处离开塞头部（现有技术，图1）。

因此，气体在中心纵向轴线的方向上离开塞装置。在此引出区域的周围，相对应的金属熔体具有相对较低的速度，这具有以下缺点：氩气输送缓慢向下并且在塞头部的外表面处的所述气体通道的引出开口周围发生所谓的堵塞（凝固材料沉积）。

根据EP 1 188502 B1的图6（b）的实施例，一个气体通道被多个气体通道替换，多个气体通道全都始于沿着中心纵向塞轴线的相同点处，但然后朝向塞头部的自由外表面发散。

这种设计仅减小了堵塞的发生。凝固的钢粒子可闭合相对应的气体通道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对来自容器的熔融金属进行流动控制的塞装置，其避免了上文提到的缺点并且改进了钢品质。

本发明始于上文所提到的一般类型的常规陶瓷耐火塞，其包括限定着中心纵向塞轴线的棒形塞主体和在所述塞主体内朝向塞头部延伸的至少一个气体进给管线。

根据本发明，通过以下设计实现了气体的进一步输送（向下到塞头部内并且经由至少一个气体通道出口开口到熔体内）：

-至少一个气体进给管线合并到圆柱形气体通道内，

-所述圆柱形气体通道在塞头部内与中心纵向塞轴线同心地延伸到其自由外表面。

与根据现有技术的离散气体通道（吹气孔）不同，圆柱形气体通道设置于塞头部内（也被称作塞主体的鼻部）。取决于所述圆柱形气体通道的直径，特别是在其一个环形出口开口处，气体以离塞头部的最下点（在其使用位置）的明显距离而进给并且到金属熔体以增加速度传递的位点。

这保证了离开塞（塞鼻部）的气体被金属熔体流冲走而不会有堵塞的危险。

本发明的构思是基于在塞主体的下端的外表面处设置气体通道的环形出口开口的技术特点，塞主体的下端的外表面对应于通常具有弯曲设计的塞头部（塞鼻部）的下外表面。

气体狭缝应以离塞主体的中心纵向轴线特定距离延伸，使得气体在塞头部最下点上方的位置处离开塞头部，其中，传递的熔体流具有更高的速度。这个径向距离应为所述气体通道宽度的至少十倍并且可为20或30倍更大。具体大小可为约0.5至8cm，例如1-6cm。

根据一实施例，垂直于气体进给方向的气体通道的宽度小于1mm，例如0.6、0.5、0.4或0.3 mm，并且因此远小于根据现有技术具有通常在1mm与5mm之间直径的任何离散内孔状气体通道。

由于气体通道的圆柱形几何形状和较小宽度，实现了在内外热表面之间的气体流动，改进了在塞主体与气体之间的热交换，气体以比所提到的常规现有技术装置高很多的温度离开气体通道。更热的气体还避免了任何熔体在气体通道引出口处凝固以及熔体渗透到气体通道内。

关于本发明提及“圆柱形气体通道”，应当指出的是术语“圆柱形”未必表示恒定直径的圆柱，但这也是一种可能的实施例。

因此，本发明提供各种设计，诸如：

a)圆柱形气体通道平行于中心纵向塞轴线延伸，

b)圆柱形气体通道在塞头部内的其端部处具有更小的直径并且在沿着塞头部的自由表面在其端部处具有较大直径，

c)圆柱形气体通道在塞头部内的其端部处具有较大直径并且在沿着塞头部的自由表面在其端部处具有较小直径。