[发明专利]防止湍流的中间包和冲击垫

说明书

一般来说本发明涉及中间包容器，更具体地说本发明涉及为防止熔化的金属在中间包里产生湍流而设计的中间包冲击垫。

中间包用于盛装从铸桶通过铸桶套管输送的大量或一罐熔化金属，例如熔化的铁或钢。将中间包安放在铸桶和铸造设备或铸模之间，铸造设备或铸模放置着熔化的金属并在其中形成各种形状的产品。铸桶位于中间包和铸桶套管上方几英尺，以长形管子的形式从铸桶引到中间包。铸筒套管将熔化的金属呈紧密压实的液流方式输送至中间包。进入的熔化金属流可能具有2至10瓦特／吨的动能。

安放在中间包中的浇注垫已广泛采用，以防止由于进入的熔化金属液流力对中间包衬套的工作和安全造成的破坏。这种熔化金属进入液流的动能也会产生湍流，如果没有很好地控制熔化金属的流动，则该湍流能通过中间包扩展。经常这种湍流对于从中间包中取出的金属而构成的铸造产品质量造成肯定的影响。更确切地说，中间包内产生的湍流和高速流动可以有下列的有害作用

1、过多的湍流可干扰钢表面，并在铸桶变化或在有低液面熔化金属的中间包操作时，促进熔渣的乳化作用。

2、由于浇注区域内的湍流造成的高速度使中间包的工作衬套产生腐蚀，中间包通常是由比冲击垫密度更低的耐火材料制成。

3、中间包内的高度湍流能防碍杂质的分离，尤其是尺寸小于50微米的杂质更是如此，这是由于这种湍流的振荡性质决定的。

4、高速流动也能增加熔渣进入铸模的可能性，通过增加熔化金属的旋涡在中间包内使熔渣向下朝向出口。

5、湍流在中间包内可造成熔渣／金属界面间的靠近金属槽顶部的扰动，并因此促成熔渣卷吸以及在熔渣层里打开一个“眼”或空间的可能性，它可能是使熔化金属再氧化的源泉。

6、中间包内高度的湍流可分离中间包和铸模之间的浇注液流。这就能造成使铸造工艺产生困难的浇注液流的“裂隙”和“喇叭口”。

7、中间包内的高速液流也产生称之为“短路”的情况。短路关系到取自铸桶至冲击垫到中间包的最接近出口的熔化金属液流路径很短的问题。这是不希望有的情况，因为它减少了杂质在槽里扩散的时间。而高速流动使相当大量的杂质排入铸模，将铸模中的铸造产品质量降低。

普通的平面冲击垫使进入铸桶的液流冲击该垫的顶部并快速流到中间包的侧壁或端壁。当液流达到侧壁和／端壁时，液流向上反弹至中间包的表面，在这里液流改变方向朝向中间包的中央，或者换句话说是朝向进入铸桶的液流。这就造成不希望有的在中间包内的向内方向环流。中间包另一侧或端壁的相对的液流朝向中间包的中央流动，同时携带着溶渣或其他杂质，这些熔渣和杂质漂浮在中间包内槽的表面。结果这些杂质被引向进入的铸桶液流，然后被迫向下进入槽中朝向出口或中间包的出口。这样有趋势造成更多的杂质从中间包中出来并进入铸模中，因此降低了铸模中制造的产品质量。

过去曾建议并采用多种其他类型的中间包垫，但没有一种能完全提出所有的上述问题。由SOOfi发表的美国专利US，5，131，635和US，5，133，535以及Schmidt等人发表的美国专利US，5，169，591中，介绍了现有的中间包垫的实例。但是，上述专利公开的中间包垫不适于解决上述问题，其原因至少是因为每篇专利都使定向进入铸桶的液流直接朝向中间包的注口或多个注口。同时这些垫也不能减慢进入铸桶的液流使其足以能完全解决与上述高速流动相关的问题。在这方面，由于上面的各专利文献公开的冲击垫，将进入液流定向在一个或两个侧方向，朝着中间包的一个或多个注口，铸桶液流的速度没有降低达到足以避免出现上述问题。此外，将铸桶液流定向朝着中间包的注口或多个注口，正如上述专利文献中所述，会导致上文所述的“裂隙”、“喇叭口”和“短路”的问题。

上述介绍的Schmidt等人的美国专利US．5169591中，公开了一种至少有一个开端的垫。开端或端部使进入铸桶的液流再流向中间包内液体的表面下侧到达位于中间包底部一定距离的出口。开端或端部意味着铸桶液流不再向上方向流动，专利中陈述了这种情况可导致增加表面湍流。

根据发明，中间包冲击垫是由能够承受连续接触熔化金属的耐火合成物材料制成，该垫包括具有冲击表面的基座，以及由基座向上延伸的外侧壁，外侧壁至少包围带有放置熔化金属液流的上开口的部分内空间，外壁包括环形内表面，该内表面带有至少一个向内和向上延伸朝向开口的第一部分，其特征是外壁是环形并整个包围的内空间。