透氣上水口制造技術

描述了用于傳送來自冶金容器的液態金屬流的水口（１）。結合惰性氣體，水口可以將液態金屬與氧屏蔽，此外，還可以通過吹入氬氣來凈化駐留在冶金容器中的液態金屬。水口包括透氣組合物（１０）和由其包裹的基本上不透氣的內襯（９）。不透氣內襯可以包括樹脂結合的材料，透氣組合物最優是采用由碳結合的或者澆注成型的耐火材料。金屬外殼（１４）可以包裹水口。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在熔融鋼水的鑄造中使用的耐火水口，具體指使用惰性氣體來減少在鋼/水口界面處氧化鋁沉積物的有害累積的水口。
技術介紹
在現有技術中，耐火制品是用于控制熔融金屬，例如鋼水的流動的。這種制品包括上水口、滑板、塞棒以及浸入式水口等，它們通常是配合使用，在澆鋼過程中用于鋼水控流。由于鋁脫氧鎮靜鋼具有人們所期望的冶金性能，在二十世紀七十年代，該類鋼種成為鋼鐵制造工業的一種最常見的產品。然而不幸的是，氧化鋁和其它耐火材料組分會在耐火制品和熔融鋼水的界面處沉積并累積。這一界面包括水口內孔和上表面。這種沉積最終可能導致水口的完全堵塞或者不能完全關閉熔融鋼流。惰性氣體已經被用來減少在耐火表面上的有害沉積物。復合水口通常包括多孔的、導氣的耐火元件。在水口之內或之外的氣體傳送系統，例如通道、溝槽或裝置，可以將惰性氣體引導到多孔元件。這種水口的實例是美國專利No.4,360,190、5,100,035、5,137,189和5,723,055。在操作中，經增壓的惰性氣體，例如氬氣的經過氣體傳送系統，并濾過多孔的耐火元件。多孔的元件可以限定水口內孔表面的一部分，或者可以是靠近內孔表面，這樣惰性氣體可以跑到水口內孔中。此外，多孔元件可以靠近或者位于水口的上表面。經過孔的側面或水口的頂面的小氬氣所形成的氣泡流可以減少氧化鋁在這些區域中的有害沉積。研究表明，氧與水口組分和熔融鋼水發生反應會產生氧化鋁沉積物。現有技術是通過吹入加壓的惰性氣體來減小可能引起堵塞的氧氣的分壓。換言之，現有技術是將惰性氣體吹入到水口中，隨后再進入到熔融鋼流中，使得氧濃度下降，從而相應減少有害沉積物。該解決方法不是完全令人滿意的，因為在鋼水中還是存在氧，其原因是由于諸如惰性系統的泄漏、惰性氣體的污染以及系統中先前就存在有氧。因而堵塞還是會發生。需要有耐火制品來使鋼水與氧屏蔽。現有技術中其制品仍舊允許氧通過制品擴散，并進入到鋼水中。金屬外殼也沒有被證明是完全可接受的，因為氧仍舊會沿著耐火制品和鋼殼之間的界面滲入。此外，“制殼”大大增加了生產成本。理想情況是，水口在熔融金屬周圍形成無法滲透的屏障的同時，能將惰性氣體中的氧除去或凈化。
技術實現思路
本專利技術描述了在鋼水的鑄造中使用的耐火制品，該制品減少了暴露于鋼流表面上的夾雜物尤其是氧化鋁的沉積。該表面可以包括水口的內孔或上表面。廣義地講，該制品包括兩部分，其一是包括基本上不透氣的耐火材料組合物的內襯，其二是圍繞該內襯的透氣耐火組合物。不透氣組合物防止氧擴散到熔融金屬中。透氣組合物用于惰性氣體的擴散，從而將不透氣組合物和熔融金屬與氧屏蔽。不透氣組合物最好為樹脂結合的組合物，包括耐火材料本體、結合劑和抗氧化劑(oxygen getter)。抗氧化劑包括可以除去進入熔融金屬的氣體中氧的化合物，并包括反應性金屬。透氣組合物可以包括那些碳結合的、氧化物結合的、樹脂結合的或者澆鑄成型的耐火材料。重要的是，透氣組合物允許惰性氣體的擴散，使得惰性氣體能夠基本上防止氧進入不透氣組合物和熔融金屬。透氣組合物的氣孔率可以方便地控制惰性氣體的擴散。另外通過與氣孔率相結合，氣體傳送系統，例如通道、溝槽或裝置，也可以便于惰性氣體通過透氣材料的傳送和擴散。本專利技術的方法包括用基本上不透氣組合物內襯于耐火制品的內孔，用透氣組合物圍繞該不透氣組合物的至少一部分，使透氣組合物充滿惰性氣體。其中一個實施方案是，加壓的惰性氣體將熔融金屬與氧屏蔽。其另一個實施方案是，在冶金容器中向熔融金屬吹入惰性氣體。附圖的簡要描述附圖說明圖1示出了本專利技術耐火水口的橫截面。圖2示出了另一個具體應用，是允許在冶金容器中向熔融金屬吹氣。本專利技術的詳細描述本專利技術涉及用于控制熔融金屬尤其是鋼的流動的耐火制品。本專利技術可以包括用于引導熔融金屬流的任何耐火制品，包括上水口、浸入式水口和滑板。為了方便，上水口應該指任何被用來引導熔融金屬流的耐火制品。圖1示出了本專利技術的一個具體實例。制品1包括水口本體2，該水口本體具有確定了內孔4的內表面3、圍繞著內孔4的入口6的上表面5、與入口6相連導流的出口7以及外表面8。內孔4的作用是將鋼水從入口6傳送到出口7。內表面3包括含有基本上不透氣組合物的內襯9。內襯9限定了內孔4的至少一部分，一般是內孔4的全部。水口2的外部部分10圍繞襯里9，并且包括透氣組合物。水口2適于接收惰性氣體流。在鑄造過程中，導管11可以將氣體傳遞到水口2，并且結合水口2內或圍繞其的各種通道、溝槽或裝置12，氣體透過外圍的透氣組合物10有效地將內孔4中的熔融金屬與大氣屏蔽開來。不透氣組合物必須基本上是不透氣的。本領域的技術人員知道使用一些化學和機械途徑來生產不可透過材料的幾種方法。例如，熔劑、釉料、顆粒尺寸分布、結合體系、耐火材料的組成以及過程條件可以單獨和共同影響滲透性。熔劑降低玻璃化溫度并便于玻璃化。釉料在耐火物的表面上產生不能滲透的涂層。在耐火聚集體中的顆粒尺寸分布可以很大程度地影響最終產品的孔隙率，并最終影響其中的滲透性。過程條件，例如焙燒溫度和壓制，對滲透性有很深的影響。耐火和粘結體系的化學組成也會對滲透性有很大的影響。不透氣組合物可以由任何類型的材料制成，包括樹脂結合的、碳結合的、氧化物結合的以及澆注成型耐火材料。碳結合的耐火材料包括已經在還原條件下焙燒的耐火聚集體、石墨和結合劑的混合物。焙燒意味著在能夠形成金屬碳化物尤其是碳化鋁的溫度下加熱組合物。這種溫度一般高于800℃，但是取決于焙燒時間溫度可以更高些。氧化物結合的組合物在高溫下燒結，通常顯著高于碳結合所需的溫度。樹脂結合的耐火材料在低于約800℃的溫度、經常是低于約500℃的溫度下固化。與前面的材料不同，澆注成型耐火材料一般不需要壓制，并且可以在接近環境的溫度和壓力下成型。澆注成型耐火材料包括在工業中通常使用的耐火水泥狀產品。在優選的實施方案中，不透氣組合物包括樹脂結合的材料。這種材料不需要特殊處理過程或化學物質，并且類似于用于鋼鐵工業的耐火材料的制造。該材料的優點是，樹脂結合組合物在低溫下固化，可以形成防堵塞材料，并且可以含有抗氧化劑，該抗氧化劑經受不住碳結合或氧化物結合的材料所需的高溫焙燒。合適的樹脂結合組合物包括至少一種耐火材料聚集體、可固化的樹脂結合劑以及反應性金屬。耐火聚集體包括適合鋼水鑄造的任何耐火材料，包括但不僅限于氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯、氧化硅以及它們的化合物和混合物。優選地，那些可能在高溫下產生揮發性氧化物例如氧化硅和氧化鎂的化合物應該避免使用，因為揮發性氧化物是向熔融金屬中傳輸氧的一個途徑，并且氧的進入與氧化鋁的沉積是相互關聯的。應該存在一定量的可固化樹脂結合劑，以實現在壓制和固化之后的足夠生坯強度。固化通常在低于約300℃下發生。一種可以被加熱到低于約800℃、最好是在低于約500℃的溫度下處理。結合劑的量并不是固定的，取決于例如所使用的結合劑類型以及期望的生坯強度。結合劑的量一般在1～10wt％就足夠了。一般來講，結合劑是有機的，并且通常使用的結合劑是碳化物樹脂，例如由瀝青或樹脂得到的含碳結合劑。結合劑可以包括其它類型的有機結合劑，例如酚的化合物、淀粉或木素亞磺酸鹽。不透氣結合劑還可以包括抗氧化劑。抗氧化劑與擴散進入的或者在不透氣組合物形成的氧反應，從而使得在熔融本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于熔融金屬鑄造的耐火水口，其具有入口、與入口流體連接的出口、外表面、在入口和出口之間限定內孔的內表面、以及圍繞入口的頂面，該水口適于接收惰性氣體流，其特征在于：ａ）襯于內表面至少一部分的基本上不透氣的耐火組合物；ｂ）圍繞不 透氣組合物的至少一部分的透氣耐火組合物，該透氣組合物具有足以允許惰性氣體擴散的氣孔率。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：J里紹，
申請(專利權)人：維蘇維尤斯克魯斯布公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]