[发明专利]液态金属转移设备及液态金属保护方法

说明书

本发明涉及从上游容器向下游容器转移液态金属用的设备，包括：上游容器；下游容器；放出槽；用于调节通过出铁(钢)口的液态金属流的流量调节器；配置于上游容器和下游容器之间的一组耐火材料组合，其用途是限制液态金属从上游容器流向下游容器时所通过的放出槽，放出槽的每个耐火材料组合具有至少1个与邻接的耐火材料组合的相应面形成结合的配合面；和围绕放出槽位于耐火材料组合之间的至少1个配合面高度上所配置的闭式槽。

耐火材料组合指的是由1种或多种耐火材料组成的整体部件，可能还包括其他组成部分，比如金属壳体。流量调节器指的是在本技术领域中使用的任何一种装置，就像塞杆，滑门阀，以及还有单纯的节流口。

在此种设备中，在放出槽中存在一个流量调节器意味着，当液态金属流动时存在有压力降。如果放出槽未能密封得很完善，空气可能会因为这一压力降低而被抽吸进入其中。通常情况正是如此，特别是在形成该放出槽的各种耐火材料组合之间的配合面上，因为其密封很难做到和保持。所以空气就会被吸入，结果使得金属的质量下降。

为解决这个问题，已知的一种方法是利用闭式槽在位于每个关键的配合面高度上围绕放出槽生成惰性气体过压。此处的惰性气体指的是不会影响放出的金属的质量的气体。一般使用的气体可以是稀有气体，如氩，不过也包括其它气体，如氮或二氧化碳。

根据一个已知的实施方案，在两个邻接的耐火材料组合之间的配合面的至少一个之上形成一个凹槽。此凹槽中充以加压惰性气体并从而形成一个围绕放出槽设置的封闭的环形闭式槽。包含这种实施方案，比如，有美国专利US4,555,050和欧洲专利EP0,048,641。

在连续的耐火材料组合能够互相移动的特别情况下也有采用闭式槽的。法国专利申请FR 2 227 073描述了一种具有两个调节板的滑门阀，其中每个调节板具有一个液态金属从中通过的放出孔，于是当一个调节板相对另一调节板滑动时就可以调节液态金属流。这两个调节板每个都在其公共配合平面上具有一个与另一凹槽首尾相对的U形凹槽，使一个U形的两臂与另一个U形的两臂重叠并从而形成一个封闭的环形闭式槽而不管两个调节板的相对位置如何。

根据另一已知结构，是围绕配合面的外部设置一个封闭室，并且此封闭室中充以加压惰性气体。比如在美国专利US 4,949,885中就是采用这种结构。

所有这些已知方案的采用都是为了以引入惰性气体代替引入空气，从而可以消除液态金属与空气接触而产生的化学反应问题。

然而，这些已知的解决方案具有几个缺点。

气体吸入到放出槽中的问题并未消除。并且其吸入甚至更为厉害，因为凹槽或封闭室中是处于过压状态。特别当转移金属是在中间包和连续铸造模之间进行的场合这是一个缺陷。

吸入到放出槽中的气体终止于铸模中并在其中造成扰动，如湍流，盖粉的运动及此盖粉为液态金属所捕获。拖入铸模内的气体可进一步溶解于液态金属并在其后在固化金属中生成缺陷。

此外，为降低液态金属进入铸模时的速度并从而减小铸模中的湍流，多数喷射罩管的出口截面较其入口截面为大。这样液态金属流的速度就逐渐减小。在喷射罩管中存在大量气体可能使这一类管子不能正确工作：液流会从管壁上分离并因而使金属成为喷射流下落到铸模中。

在采用放出槽时两个耐火材料组合之间的配合面的质量的变化情况是无法把握的。可能出现缺陷。特别是在耐火材料组合可相互移动的场合，配合面的磨损可导致严重的泄漏。在具有可动耐火材料组合的设备之中有的可设置有调节滑门阀和用于更换喷射罩管的机构。

为限制吸入到放出槽中的气体，一种可能是调节注入闭式槽的惰性气体流。在此场合，如密封缺陷很严重，有可能发生惰性气体流速不再足以仅使惰性气体进入放出槽。在此场合，放出槽中的压力成为负压，于是空气会被吸入放出槽中。另一方面，如密封良好，固定的惰性气体流仍然注入闭式槽中，其中的压力将增加并使惰性气体进入放出槽内。而实际上并不需要。

另一种可能是在惰性气体注入闭式槽时调节惰性气体的压力。在此场合，如密封缺陷很严重，注入放出槽的惰性气体流速高，于是会导致上述的缺陷。

实际上，当泄漏速率很高时，就必须交替使用这两种调节模式，即使这意味着要接受吸入的一定量的空气来取代过多的惰性气体。结果，调节的管理极为复杂而不得不在两类缺点中采取折中的办法。