[發明專利]具有磨損指示器的透氣塞

有效

• 申請號: 201380016152.4
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN104245185A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 楊彬
• 申請（專利權）人: 維蘇威坩堝公司
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00;C21C7/072;C22B9/05
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 脫穎

技術領域

本發明涉及一般用于將氣體吹入冶金容器的耐火透氣塞(purging?plug)。本發明特別地涉及具有通知操作員該透氣塞的磨損水平的磨損指示器的此類透氣塞。

背景技術

在金屬成形過程中，金屬熔融物被從一個冶金容器轉移至另一個冶金容器、轉移至鑄模或工具。例如，鋼水包被填充有從熔爐出來的金屬熔融物并被轉移至中間包。然后該金屬熔融物可從中間包被澆鑄至工具以形成板坯或澆鑄至鑄模以形成鋼坯或鋼錠。在一些情況下，期望的是將氣體吹入容納在此類冶金容器中的金屬熔融物中。這可有益于加速熔體的溫度和組成的均勻化，將熔體主體中存在的非金屬夾雜物向上攜帶至上層爐渣中，在熔融金屬內創造有利條件，等等。氣體一般借助位于冶金容器(諸如鋼水包或中間包)的底部或側部的透氣塞被吹入熔融金屬中。

透氣塞為大體上沿著縱向軸線延伸的耐火材料塊的形式。在所述塊的一端，連接至加壓氣體源的氣體入口被流體地連接至在所述塊的相對端的氣體出口。該氣體入口和氣體出口可通過連通孔隙網、通過一個或多個通道(例如，狹縫形或具有圓形橫截面)或兩者的組合彼此流體地連接。連通孔隙網有時據說產生“間接透氣性”，而通道有時據說產生“直接透氣性”。通常認為，直接透氣性塞比間接透氣性塞更有效，主要是因為孔隙網包括不受控制的彎曲性，該彎曲性消極地影響塞的透氣性，而制造通道的尺寸和幾何形狀可受控制從而使彎曲性最小化，并因此相比于同樣相等直徑或尺寸的孔增加了透氣性。

如圖1所示，透氣塞1通常被嵌入冶金容器31的壁和襯里中，其中氣體入口面向該冶金容器的外側，并且其中氣體出口面向該容器的內部，接觸熔融金屬。術語“氣體入口”和“氣體出口”相對于被注入冶金容器中的氣體的流動方向11來限定。由于其結構和極端的工作環境，透氣塞比該容器的耐火襯里磨損更快，每次使用后有數mm或甚至cm級的嚴重腐蝕。這意味著在冶金容器(諸如鋼水包)的使用期中，氣體塞需被更換數次。氣體塞的更換耗時、工作強度大，并且每次需要購買新的塞，以使得操作員往往將塞的使用延遲盡可能長的時間以延長塞更換之間的時間間隔。延遲塞的過長使用時間的一個主要危險為，如果塞的腐蝕太深，那么該塞的其余基部可能無法抵抗熔融金屬的壓力并且可能留下大洞(gaping?hole)，熔融金屬由此可自由地流出。如果這發生在鋼水包向中間包轉移的過程中，那么它可能將溫度約1400℃的熔融金屬噴灑在整個車間內，造成災難性后果。為避免這種情況發生，本領域中已提出磨損指示器，該磨損指示器通知操作員透氣塞所經受的腐蝕程度，該操作員可決定該透氣塞是否可再使用。

US5202079提出了一種間接透氣型塞(即，其中氣流路徑由該塞的孔隙度來限定)，該間接透氣型塞包括限定該塞的外部幾何形狀的外部主體，所述外部主體由無孔耐火材料制成，和由較高孔隙度的耐火材料制成的內部芯材，該內部芯材允許氣體從入口流動至該塞的出口。垂直于該塞的縱向軸線的多孔芯材的橫截面沿著所述縱向軸線變化。當冶金容器的熔融金屬負載被清空時，在塞仍然熱時氣體通過該塞被注入，并且流出熱的塞進入空容器的內部的該氣體將發光，以限定暴露于該容器的內部的多孔芯材橫截面的形狀，從而根據該發光部分的形狀給予操作員關于該塞的腐蝕水平的提示。然而，該系統被限定于間接透氣型塞，并且通過將氣流路徑限制至該塞的內部芯材而降低了該塞的功效。這種類型的塞的另一個缺點是氣體的冷卻效果。該塞逐漸變冷。這增加了磨損而且增加了金屬凝固和塞堵塞的風險。

類似地，US4385752公開了多孔塞，該多孔塞包括多孔外部主體和多孔內部芯材，該多孔內部芯材具有不同于外部主體的耐火材料的輻射率。因此，原理非常類似于先前的文件，不同之處在于該外部主體也為多孔的，從而相對于US5202079所公開的塞增加了該塞的功效。然而，該解決方案也僅限于多孔塞。

通過提供具有從氣體入口延伸至氣體出口的一個或多個通道的塞以及還包括與該氣體入口流體連通并沿著該塞的縱向軸線向上延伸至對應于或接近該塞的使用的端部的高度的多孔插件，US5249778將前述兩個文件所公開的原理擴展至直接透氣型塞。當腐蝕到達多孔插件時，流動穿過該多孔插件的氣體將使耐火材料中心比周邊更快速地冷卻，從而在中心處產生暗斑，表明該塞的使用壽命的終結。每個前述塞要求在容器為空的時將氣體通過該塞注入，并且因此不必接近連接至氣體源的連接件。該塞的冷卻導致上文所提及的缺點。