專利名稱：用于冶金爐的氣固噴吹裝置及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造用于冶金爐，特別是轉(zhuǎn)爐的氣體和/或固體噴吹裝置的制造方法，這種噴吹裝置包括一個陶瓷噴吹磚，在其內(nèi)帶有壓入的金屬噴吹管，在磚底面上的管端固定在一個金屬的打孔平板上。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)此方法生產(chǎn)的噴吹裝置。
眾所周知，這一類的噴吹裝置用于向冶金爐內(nèi)融熔的金屬提供氣體和/或固體物料。
這種噴吹裝置在US-A4539043中被描述用作一種轉(zhuǎn)爐底部裝置。同一類型的一種噴吹裝置也已知用于電爐，見Radex-Rundschau，第一卷，1990，195頁到202頁。
在這兩種情況中，金屬噴吹管都被壓入噴吹磚的陶瓷材料之中，眾所周知，磚被以非常高的體積壓縮比被擠壓。這就造成，在壓擠過程之后金屬噴吹管在噴吹磚中的位置常常大大不同于原先提供的安裝位置。這樣，從一方面來說，噴吹磚的功能被大大地減弱。從另一方面來說，噴吹磚的完工也有困難，這是因?yàn)橛捎诓煌膰姶倒艿陌惭b位置，實(shí)際上不可能使用預(yù)先制造好的帶有確定的接管點(diǎn)的打孔板。因此，在如上所說類型的已知的氣體和/或固體材料噴吹裝置中，實(shí)際上常常需要把打孔板去適配最終安裝定位的噴吹管并把這些管子再固定到打孔板上去，而實(shí)際上只有昂貴的焊接連接方法才能保證管子接頭和固定點(diǎn)的必要密封。
本發(fā)明的目的是避免這些缺點(diǎn)，并提出一種方法來生產(chǎn)上述類型的氣體和/或固體材料噴吹裝置，這種方法使得有可能簡化生產(chǎn)，特別是在大量生產(chǎn)的情況下，結(jié)果是總是能夠獲得均勻的噴吹效果，在數(shù)量上和質(zhì)量上都是如此。
根據(jù)本發(fā)明，如果采用以下方法這一目標(biāo)可以達(dá)到，即噴吹管以一束管子的方式先插入打孔板上帶有壓入配合的插入孔中，管束中間形成的空間再填入預(yù)先制好的陶瓷內(nèi)部件，固定在孔板上的管束與位于管束之間的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件一起再插入一個壓模中，在壓模中部分充填了噴吹磚的陶瓷材料，然后在壓模中填滿噴吹磚的陶瓷材料，填充的陶瓷材料與管束和位于其間的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件一起再被最后擠壓。
這個包括打孔板、固定其上的管束和位于管束之間的陶瓷內(nèi)部件的裝配部件，就組成了一個預(yù)制的插入件，根據(jù)本發(fā)明，陶瓷內(nèi)部件可用以在擠壓過程中把噴吹管固定在所需要的安裝位置上。因此就形成了一系列的優(yōu)點(diǎn)。一方面，有可能從一開始就把噴吹管固定到打孔板上，并為此目的可使用一種比通常的焊接簡單的方法即壓配，來連接它們。整個管束與已知的噴吹磚分離，可以與位于其間的陶瓷內(nèi)部件一起以一道工序插入壓模之中。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的方法具有可以精確地將噴吹管定位在噴吹磚中的優(yōu)點(diǎn)，噴吹磚，特別是大批生產(chǎn)出來的磚，對于總是能夠有正確的操作功能和精確的運(yùn)作本領(lǐng)的噴吹裝置來說是必不可少的。
用于噴吹磚的陶瓷材料的型號和特性，根據(jù)本工藝的通常工況是眾所周知的。預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件在擠壓過程中將噴吹磚保持為一體，它最好是用與噴吹磚其它部分相同的陶瓷材料制造。然而，根據(jù)本發(fā)明，取決于應(yīng)用狀態(tài)，可以用不同的陶瓷材料來預(yù)先制造陶瓷內(nèi)部件和噴吹磚的其余部分。
預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件和/或噴吹磚的其余部分，也可以沿磚的噴吹方向分區(qū)用不同的陶瓷材料來制造，例如，如果要重視噴吹磚在它的噴吹方向上的抗磨損功能的話。
從制備的觀點(diǎn)來看，也最好從同一類型的噴吹磚中將陶瓷內(nèi)部件以鉆芯的方式生產(chǎn)出來。
為了將噴吹管固定在打孔板上，本發(fā)明提供條件使打孔板收緊在插入打孔板上嵌入孔中的噴吹管的管端上。由于噴吹管在擠壓過程中被預(yù)制陶瓷內(nèi)部件保持在固定不動的位置，這種熱收縮連接方法足以勝任將噴吹管不漏氣地連接到打孔板上。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的一個實(shí)施例中，打孔板被設(shè)計為一個金屬套筒的端面，在管束插入壓模并用與噴吹磚相同的陶瓷材料充填后，套筒的所有側(cè)面都被噴吹磚的陶瓷材料包圍。在這種情況下，可以將金屬套筒內(nèi)部的空間來作為噴吹磚內(nèi)的氣體分配腔。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，也有可能將一束管子與相關(guān)的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件一起插入部分充填了噴吹磚陶瓷材料的壓模中，然后用噴吹磚陶瓷材料填滿壓模，并且最后一起擠壓陶瓷填充材料和管束以及置于其中的陶瓷內(nèi)部件。在這種方式中，可以根據(jù)需要在功能和容量兩方面改變噴吹磚的噴吹性能。
在根據(jù)本發(fā)明制造的一種氣體和/或固體材料噴吹裝置中，本發(fā)明提供了一個帶有圓形環(huán)排列的噴吹管插入孔的打孔板，而預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件是圓柱狀的。但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，打孔板也可以帶有封閉多邊形排列的噴吹管插入孔，而預(yù)制陶瓷內(nèi)部件則為棱柱形的。為了盡可能緊密地將噴吹管保持在一起，本發(fā)明也采取措施使預(yù)制陶瓷內(nèi)部件在噴吹管的整個長度上在所有側(cè)面上與之緊密配合。如果需要的話，預(yù)制陶瓷內(nèi)部件可以做成在各側(cè)面帶有容納噴吹管的溝槽。
為了盡可能使噴吹作用有效，噴吹管可以在噴吹方向成螺旋形扭曲。
噴吹管可以方便地具有圓形的流動通道，但是也可以，比如說具有一種拉長的，最好是橢圓形的流動通道。
在噴吹管固定在金屬套筒上的氣體和/或固體材料噴吹裝置上，本發(fā)明提出，金屬套筒具有一個形成打孔板的端壁，并且在其兩端上帶有法蘭作為固定器來使金屬套筒固定在陶瓷噴吹磚中。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可以在一個管束以外，提供另一個管束;或一個單管，它安排在中心并且也固定在金屬打孔板上，在管束之間或者在單管和它周圍的管束之間的空間被填充一個附加的中空圓柱形或中空棱柱形的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件。
本發(fā)明還設(shè)想，在如果需要的時候使噴吹磚帶有許多管束，它們被安排得相互鄰近，帶有相配的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件。在這種方式下，就可能根據(jù)有關(guān)的需要在相當(dāng)寬的限度內(nèi)改變噴吹磚的噴吹特性和噴吹功能。
本發(fā)明的一些示范實(shí)施例將參照附圖詳細(xì)敘述如下，其中

圖1是一個根據(jù)本發(fā)明制造的噴吹裝置的縱向截面圖，它帶有一個固定在金屬套筒端壁上的環(huán)形管束，圖2是圖1的沿箭頭Ⅱ的方向看的噴吹裝置的側(cè)視圖，圖3是一個縱向截面圖，描述根據(jù)本發(fā)明改良制造的帶有環(huán)形的固定在一個打孔圓盤上的管束的噴吹裝置，圖4是圖3中沿箭頭Ⅳ的方向的噴吹裝置的側(cè)視圖，圖5是一個根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步改良制造的帶有固定在打孔板上的多邊形管束的噴吹裝置的縱向截面圖，圖6是圖5中的噴吹裝置沿箭頭Ⅵ方向的一個側(cè)視圖，圖7是一個根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步改良制造的帶有兩個環(huán)形管束同心固定在打孔圓盤上的噴吹裝置的縱向剖視圖，圖8是圖7的噴吹裝置沿箭頭Ⅷ的方向的側(cè)視圖，圖9描述了圖1和圖2噴吹裝置的改進(jìn)，它帶有一對配置的管束，圖10是根據(jù)本發(fā)明制造的噴吹裝置在擠壓過程中的縱向截面圖。
在圖1和圖2中所示的噴吹裝置包括一個陶瓷噴吹磚1，它帶有金屬噴吹管2壓入其中，管子的端部3在磚的底部固定在一個金屬的打孔板4上。這個打孔板被制做成一個帶有法蘭6的金屬套筒5的端壁，法蘭作為固定元件把套筒5固定在噴吹磚1之中。為了將管子2固定在打孔板4上，在打孔板上開有環(huán)形的插入孔7，管子2在磚的底部以壓力配合被推進(jìn)插入孔。這種壓力配合，比如說，可以通過擴(kuò)張位于插入孔7中的管端3，或者通過使打孔板4收縮到管子的端部3來產(chǎn)生。用這種方式固定在打孔板4上的管子2組成第一個管束8，它里面的管子從打孔板4伸展到噴吹磚1相反的端面上，使得當(dāng)噴吹磚1被安裝到冶金爐內(nèi)以后，可以使管子2的通道將磚的底端金屬套筒5內(nèi)的作為氣體分配腔的空間9為一方，和冶金爐的內(nèi)部為另一方連通起來。
由管束8確定的空間被預(yù)制陶瓷內(nèi)部件10所充填，內(nèi)部件10是用與噴吹磚1其余部分相同的材料制成的。但是，如果需要，也可以用不同的陶瓷材料來制造預(yù)制陶瓷內(nèi)部件10和噴吹磚1的其余部分。也可以在磚的噴吹方向的不同區(qū)段，例如縱向區(qū)段h1和h2，用不同的陶瓷材料來制作預(yù)制陶瓷內(nèi)部件10和/或噴吹磚1的其余部分。預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件10具有圓柱形結(jié)構(gòu)并且從一個相似的噴吹磚上作為鉆芯被制出，它所有的方向上與噴吹管緊密配合。
噴吹管2具有圓形的流動通道。但是在需要的時候它們也可以具有拉長，最好是橢圓的流動通道。
圖1和圖2的噴吹裝置根據(jù)本發(fā)明被按如下方式制備噴吹管2首先以一個管束的形式插入帶有可形成壓緊配合的打孔板4上的插入孔7中。由管束8確定的內(nèi)部空間然后被預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件10所填充。
帶有打孔板4的金屬套筒5和固定其上的管束8以及管束之內(nèi)的陶瓷內(nèi)部件10組成的組合部件構(gòu)成了一個預(yù)先制備出的插入單元，如圖10所示，它然后被裝入部份充填了噴吹磚1的陶瓷材料20的擠壓模21中。然后用噴吹磚1的陶瓷材料22將壓模21填滿。陶瓷材料20，22然后與金屬套筒5，固定其上的管束8，以及位于其間的內(nèi)部件一起被擠壓，直至形成預(yù)定的最終的噴吹磚的外形。
管束8內(nèi)的管子2，根據(jù)本發(fā)明被預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件10保持在一起，從而使它們可以在擠壓過程中保持它們精確的安裝位置。
陶瓷填充材料20，22，如已知的那樣，包括不同的具有適當(dāng)大小的顆粒狀的和/或粉末狀的陶瓷材料，在其中混入適當(dāng)?shù)恼辰觿?br> 在這個示范實(shí)施例中，金屬套筒5在所有的側(cè)面完全被噴吹磚的陶瓷材料20，22所包圍。然而，也可以適當(dāng)改變壓模21的結(jié)構(gòu)，將金屬套筒5安排在噴吹磚之外，從而使它的內(nèi)法蘭6的端面與噴吹磚1的底端表面持平。
在圖3和圖4中所示的噴吹裝置與圖1和圖2中所示的噴吹裝置不同之處僅僅在于，用帶有管子2的插入孔的一個打孔板代替了金屬套筒5。打孔圓盤11安排在噴咀磚1的外部。但是它也可以象金屬套筒5一樣壓入噴吹磚1之中。一個金屬的氣體分配腔可以連接到打孔圓盤11上。
圖5和圖6所示的噴吹裝置與圖3和圖4所示噴吹裝置的不同之處只是在于代替打孔圓盤11的，它帶有一個矩形的打孔板12，上有排列成一封閉多邊形的許多插入孔5以接收管子2。管束8的內(nèi)部從而充填了預(yù)制的棱柱形結(jié)構(gòu)的陶瓷內(nèi)部件14。
圖7和圖8所示的噴吹裝置與圖3和圖4所示的噴吹裝置的不同之處只在于，固定在打孔圓盤15上的是兩個同心安排的管束16，17，它們的內(nèi)部和相互之間的空間，分別用一個圓柱形的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件18，以及一個中空的圓柱形的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件19來充填。必要時，內(nèi)部件18和19和管子2之間的過渡空間，可以填入一種合適的陶瓷材料，例如是一種可以灌注的混合物。但是，也可以提供帶有縱向槽來容納管子2的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件18，19。
當(dāng)然，也可以對圖5和圖6中所示的噴吹裝置中的管束提供相對應(yīng)的安排，在這種情況下，兩個預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件可以是棱柱形的或中空棱柱形的。
進(jìn)一步也可以將圖3，4，5，6和7，8所示的噴吹裝置的管束安排緊固到一個相應(yīng)于圖1和2中的金屬套筒5上去。
圖9所示的噴吹裝置與圖1和2所示的噴吹裝置的不同點(diǎn)只是在于，兩個互相平行延伸的金屬套筒5a，5b與管束8a，8b一起壓入噴吹磚1。當(dāng)然，類似的多組安排也可以應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明的噴吹裝置的所有其它改進(jìn)型中。
權(quán)利要求
1.使用于冶金爐，特別是轉(zhuǎn)爐的氣體和/或固體物料噴吹裝置的一種制造方法，該裝置包括一個噴吹磚，帶有壓入其中的金屬噴吹管，在磚的底部，金屬噴吹管固定在一個金屬打孔板上，其特征在于，噴吹管(2)首先以一個管束的方式插入打孔板(4，11，12，15)上會生成壓力配合的插孔(7)中，然后，在管束(8，13，16，17)內(nèi)所確定的空間充填一個預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件(10，14，18，19)，固定在打孔板上的管束，與位于其間的陶瓷內(nèi)部件一起，插入一個部分充填了噴吹磚的陶瓷材料(20)的壓模(21)中，然后壓模用噴吹磚的陶瓷材料(22)完全填滿，陶瓷材料(20，22)最后與管束(8，13，16，17)和位于其間的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件(10，14，18，19)一起被壓緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，預(yù)制陶瓷內(nèi)部件(10，14，18，19)是用與噴吹磚(1)其余部分一樣的陶瓷材料(20，22)制造出來的。
3.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，預(yù)制陶瓷內(nèi)部件(10，14，18，19)和噴吹磚(1)的其余部分是用不同的陶瓷材料制造的。
4.根據(jù)前述一個或多個權(quán)利要求的方法，其特征在于，預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件(10，14，18，19)和/或噴吹磚(1)的其余部份，沿磚的噴吹方向在不同的區(qū)段用不同的陶瓷材料制造。
5.根據(jù)前述一個或多個權(quán)利要求的方法，其特征在于，預(yù)制陶瓷內(nèi)部件作為一個鉆芯(10，18，19)制得，最好是從一個同類型的噴吹磚中制得。
6.根據(jù)前述一個或多個權(quán)利要求的方法，其特征在于，噴吹管(2)固定在打孔板(4，11，12，15)上是依靠打孔板向插入其上插入孔中的噴吹管(2)的端部(3)收縮來實(shí)現(xiàn)的。
7.根據(jù)前述一個或多個權(quán)利要求的方法，其特征在于，打孔板(4)被作成金屬套筒(5)的端面，在管束(8)放入壓模(21)并充填與噴吹磚相同的陶瓷材料以后，該套筒(5)在所有側(cè)面完全被噴吹磚的陶瓷材料(20，22)所圍繞。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，多個管束(8a，8b)與相配的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件插入部分填充了噴吹磚(1)的陶瓷材料(20)的壓模(21)中，然后用噴吹磚的陶瓷材料(22)完全填滿壓模(21)，陶瓷材料填料(20，22)最后與管束(8a，8b)和置于管束間的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件一起被壓緊。
9.根據(jù)在權(quán)利要求1到8中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物體噴吹裝置，其特征在于，打孔板(4，11)被做成帶有環(huán)形的插入孔(7)用于插入噴吹管(2)，并且預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件(10，18，19)是圓柱形的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，噴吹管(2)在噴吹方向?yàn)槁菪闻で巍?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，打孔板(12)做成帶有排列成封閉多邊形的插入孔(7)，用于插入噴吹管(2)，并且預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件(14)為棱柱形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件(10，14，18，19)與噴吹管(2)的所有側(cè)面緊密配合。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，噴吹管(2)具有圓形流動通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到12中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，噴吹管(2)具有拉長的，最好為橢圓形的流動通道。
15.根據(jù)權(quán)利要求7到14中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，金屬套筒(5)具有一個端壁(4)形成打孔板，并且做成在兩端都帶有法蘭(6)以形成固定元件。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，在管束(16)以外，又有一個管束(17)以同心方式與之安排;或者，又有一個單管也固定在金屬打孔板(15)上，在管束之間，或者在單管和它周圍的管束之間的空間，被填入附加的中空圓柱形或中空棱柱形預(yù)制陶瓷內(nèi)部件(19)。
17.根據(jù)前述一個或多個權(quán)利要求的氣體和/或固體物料噴吹裝置，其特征在于，噴吹磚帶有多個管束(8a，8b)，安排得相互為鄰并帶有附加的預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冶金爐，特別是轉(zhuǎn)爐的氣體和/或固體物料噴吹裝置的制造方法，它包括一個陶瓷噴吹磚，帶有壓入其中的金屬噴吹管，在磚的底部的管端固定在一個打孔金屬板上，噴吹管以管束的形式插入打孔板(4)上的插入孔(7)中，由管束(8)所確定的空間充入一種預(yù)制的陶瓷內(nèi)部件(10)，固定在打孔板(4)上的管束(8)然后與位于其間的預(yù)制陶瓷內(nèi)部件(10)一起放入一個部分充填了陶瓷材料(20)的壓模(21)中，然后用陶瓷材料(22)將壓模完全填滿，并將它們一起壓緊。
文檔編號B22D1/00GK1110989SQ95101359
公開日1995年11月1日 申請日期1995年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月2日
發(fā)明者阿洛伊斯·安格勒, 哈萊爾德·考恩, 特奧·舍烏頓 申請人:迪迪爾工廠股份公司