[发明专利]在铸造装置中卸出熔化金属的设备和使用方法

说明书

                      发明背景

1.发明领域

本发明涉及铝镇静(aluminum killed)熔化钢和相关的铁类合金的铸造工艺。本发明是具体指向在连续铸造过程中熔化金属通过的管件例如铸造护套(shrouds)、水口(nozzle)等(包括浸入式引入(submergedentry)水口和浸入式引入护套)。这些管件在连续铸造过程中，典型地用于将铁水包的熔化金属注入中间罐中或者将中间罐的熔化金属注入铸模中。本发明的管件是由一种组合物制造的，这种组合物对于防止非金属夹杂物特别是氧化铝(Al₂O₃)在金属通过的管件内表面上的沉积是很有效的。此外，由这种材料制造的管件也具有惊人的耐热冲击性。本发明尤其针对着浸入式引入水口和浸入式引入护套，这些水口和护套能够防止氧化铝在其中的沉积而造成的堵塞，同时还具有惊人的耐热冲击性

2.背景技术

大家都知道，为了除去溶解的氧，可以将金属铝或铝合金加入熔化钢中。铝利用它与氧产生固体Al₂O₃的反应将氧从钢中除去，绝大多数固体Al₂O₃漂浮在熔化钢的顶部，因此氧化铝可以很容易除去。可是，少量的Al₂O₃仍旧留在钢中。众所周知，留在钢中的Al₂O₃将不断积累并沉积在熔化金属通过的铸造护套和水口的内表面上。虽然这种现象的原因还不完全明了，但是据信由于在构成水口的难熔材料中氧化铝的存在，因而，当此水口与含有铝镇静工艺中残留的氧化铝的熔化钢接触时就发生了这种沉积。

氧化铝在与连续浇铸过程中使用的中间罐相连的水口和护套中发生沉积是特别麻烦的。在此类过程中，熔化钢由铁水包通过水口或护套而浇入中间罐中。中间罐底部有许多孔道，这些孔道与熔化钢流入铸机的水口相连。为了完成浇铸任务，水口能够向铸机提供正常的熔化金属流，这一点是很重要的。典型情况下，这样的铸机将以特定的铸造速度进行运转。显然重要的是，在铸造程序期间经水口流向铸机的熔化金属的供应必须尽可能的保持恒定。因此，在铸造程序中，由于氧化铝在水口腔内的沉积而部分地或全部阻塞的水口将产生严重的问题。

已知在现有技术中有各种各样的避免出现上述阻塞问题的技术。可是，由于各种原因，这些技术中，迄今没有一个令人完全满意。例如，本领域已知，当金属流入管腔时可提供在内表面有许多供惰性气体进入管腔的孔道的水口。在运行时，气体通过这些孔道注入管腔，这种气体使熔化金属和水口表面之间的接触减至最少，因此，阻止了金属和水口之间的作用，反过来又防止了阻塞作用的发生。典型情况下，孔道构成了高度孔隙的表面，这种多孔隙的表面可以以多孔套筒的形式存在于水口的内腔中。为使惰性气体到达水口内的孔道或孔隙中，这种类型的水口必须具有复杂而昂贵的内部结构。因此，与这样的水口相关连的制造步骤和费用使得这种类型的水口不受欢迎。此外，可以知道由于为避免阻塞问题而需要大量惰性气体，使用这样的喷管在钢制品中将产生象针眼那样的缺陷。

解决这种阻塞问题的另一方法包括由一种本来就不会与熔化金属作用而形成氧化铝沉积物的材料制造水口。可是，仅有有限数量的材料具有这种功能，而且还要具有在熔化金属铸造设备的环境中所需要的难熔特性。尤其是，寻找当熔化金属流过的水口要具备所需的耐热冲击性的材料，就更加困难。

美国专利5,244,130；5,046,647；5,060,831和5,083,687公开了用于制造铸造熔化金属用的水口类管件的各种类型的材料。上述专利的每一说明书均列入本发明作为参考文献。

美国专利5,244,130号(Ozeki等人)提出了改进的水口，声称这种水口克服了与其它现有技术的水口有关的问题。Ozeki等人提到了两类现有的水口，他们的发明对这两类现有水口作出了改进。第一类现有的水口是由石墨和含有23-36％CaO的锆酸钙(锆砖)制造的。Ozeki等人提到，锆酸钙所含的氧化铝不足以迁移到钢水流过的水口内腔的表面，因此氧化钙就不足以与非金属夹杂物例如α氧化铝进行接触，由于这个原因，该现有技术水口在防止氧化铝在水口内的积累和沉积是没有效果的。