[发明专利]冲击垫

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火制品，其在本领域中已知为用于处理熔融金属(特别是钢)的“冲击垫”。本发明特别涉及放置在中间包中用于减少进入中间包的熔融钢流中的湍流的冲击垫。本发明在钢的连续铸造中特别有用。

背景技术

中间包充当所述熔融金属的保持罐，特别是在钢的连续铸造工业化过程中充当熔融钢的保持罐。在钢的连续铸造中，供给中间包的熔融钢流通常是高等级钢，其已经历了使之适合特定铸造应用的多步骤处理。这些步骤通常涉及例如一个或多个步骤以控制钢中存在的各种元素的水平，例如碳或其它合金成分的水平，以及诸如渣的污染物的水平。钢在中间包中的停留给任何夹渣及其它杂质提供了进一步的机会以分离并浮到表面上，在那里它们可以例如被吸入熔融钢的表面上设置的特殊保护层。因此，中间包可用于在将钢供给到用于铸造的结晶器之前对其进行进一步的“清洁”。

为了优化中间包对结晶器连续提供清洁钢供给的能力，控制通过中间包的钢流并使之流线化是非常可取的。熔融钢流通常是从钢水包经由保护钢流免受周围空气影响的水口供给到中间包的。来自钢水包的熔融钢流通常以相当大的力进入中间包，并且这样会在中间包自身内部产生相当大的湍流。通过中间包的熔融钢流中的任何过度的湍流都有许多不利的影响，包括例如：阻止钢中的渣及其它不良夹杂物聚集并浮至表面；将形成或特别设置在熔融钢表面上的保护壳的一部分夹带到熔融钢里；将气体夹带到熔融钢里；造成中间包内的耐火衬里过度腐蚀；以及对铸造结晶器产生不均匀的熔融钢流。

为了克服这些问题，工业上已经着手进行了大量有关冲击垫的各种设计的研究，用以减少中间包中由进入的熔融钢流所产生的湍流，并在其穿过中间包时优化中间包内的流以尽可能地接近熔融钢流理想的“柱塞流”特征。一般来说，已经发现通常可使用具有特殊设计表面的冲击垫改进熔融钢通过中间包的流动，所述特殊设计的表面能够重新引导熔融钢流并使之流线化。

柱塞流特性(即，钢的连续部分通过中间包而没有显著的混合)要求在熔融钢流向撤离(经过)冲击垫后远离中间包出口。从冲击垫到中间包出口存在相当部分的流，在中间包中的停留时间最短，这种现象被称为“短路”。现有技术中公开的冲击垫通常的设计已特别注意了对所产生的流的向上引导的部件。中间包中停留时间的增加以及停留时间均匀性的增加对应于混合的最小化，并使得连续的钢配方能够在保持其各自组成的情况下通过中间包。

现有技术中公开的冲击垫通常包括基座和垂直侧壁或侧壁元件，其中基座被用来向下引导熔融钢流撞击，所述垂直侧壁或侧壁元件用于重新引导钢流方向。它们是由耐火材料制造的，所述耐火材料能够在其使用寿命期间耐受熔融钢流的腐蚀和侵蚀作用。它们经常被成形为浅盒的形式，具有例如方形、矩形、梯形或圆形的基座。

要理解的是，设计符合特定的预定标准的新型中间包冲击垫的过程是极其复杂的，因为改动冲击垫设计的一个方面通常对整个中间包系统的流体动力学有不可预见的后果。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的冲击垫，其适合放置在中间包中，用于增加引入其中的熔融金属流的停留时间、诱导停留时间的均匀性并最大限度地减少短路。

本发明提供由耐火材料形成的中间包冲击垫，包括：具有冲击面的基座，所述冲击面在使用时向上面对进入中间包的熔融金属流；围绕冲击面的周边的至少一部分从基座向上延伸的壁，所述壁具有在某些实施方案中的纬向部分、经向部分，以及从壁的纬向部分突出的向内延伸的结构。在本发明的某些实施方案中，向内延伸的结构可采取突出部的形式，所述突出部的宽度可小于壁的纬向部分的范围(extent)。在其中突出部的宽度小于壁的纬向部分的范围且存在壁的经向部分的实施方案中，在壁的经向部分与突出部表面的相邻部分之间形成流道。

本发明也可以被描述为由耐火材料形成的中间包冲击垫，包括：具有冲击面的基座，所述冲击面在使用时向上面对进入中间包的熔融金属流；和围绕冲击面的周边的至少一部分从基座向上延伸的壁，基座和壁限定出内部，垫具有经向中央最小范围，壁具有经向部分和纬向部分，所述经向部分具有内部、内范围和内长度，所述纬向部分具有内部、内范围和内长度，其中壁的经向部分的内范围大于垫的经向中央最小范围，且其中壁的纬向部分的内长度大于壁的纬向部分的内范围。壁的内范围是从壁的内部的一端到另一端的直线测量值；壁的内长度是沿壁的内表面从壁的一端到另一端的距离。

本发明也可以被描述为具有基座和从基座向上延伸的纬向壁的中间包冲击垫。冲击垫的区别特征在于，在壁高度没有任何变化的情况下，在跨越纬向壁的顶部时，在壁的纬向部分中央部分流体的流速显示出最小值。