TW201330952A - 用於包含防堵塞系統之金屬鑄造容器之氣體淨化塞體及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於將氣體吹入一冶金容器內之裝置(1)，例如一氣體淨化塞體，其包括(a)一沿著一中心軸線(X1)延伸之本體(2)，其包括(b)至少一氣體流動通道(3)，其使得一位於該本體之一端部處的氣體入口(3a)及一沿著該軸線位於一相對端部處的氣體出口(3b)成流體連通，該通道(3)係成一由第一及第二相對表面所界定之狹縫形狀。根據本發明所實施之裝置(1)的特徵為：(c)該至少一氣體流動通道(3)包括一系列連續之凹形橋體(4)，其連接界定該通道之該等第一及第二相對表面，而其等之凹側(4a)被定位朝向該氣體出口(3b)，其中該等凹形橋體(4)係以交錯排列的方式配置，以致使任何從該通道之氣體出口(3b)延伸至氣體入口(3a)之最短線條必然會攔截到至少一第一橋體(41)之凹側(4a)。此根據本發明所實施之裝置(1)可防止因滲入之融熔金屬或熔渣所導致之裝置阻塞。

Description

用於包含防堵塞系統之金屬鑄造容器之氣體淨化塞體及其製造方法

本發明係有關於例如耐火淨化塞體、風管嘴、擴散器、起泡擋塊或墊、或其他類似者等普遍地被用於將氣體吹入冶金容器內之裝置。此尤其有關於這類可防止該塞體被熔融金屬或熔渣之逆流滲入所阻塞。為了簡化之緣故，在本文中將針對淨化塞體進行說明，但應清楚理解的是本發明並不只受限於此。

在金屬成形方法中，金屬熔融物被從一冶金容器轉移至另一冶金容器或鑄模處。例如，一澆斗被填滿來自熔爐之金屬熔融物並被轉移至一喂槽處。此金屬熔融物可接著從喂槽被澆鑄至一用於形成大板坯、小鋼坯或大鋼坯之鑄模內。或者，鑄錠亦可直接從澆斗處被傾倒入。在大部分情形中，最好將氣體吹入被包含在此類冶金容器中之熔融金屬內。此可有助於加速溫度與浴槽成分的均一化，以便將存在大浴槽中之非金屬內含物向上帶至熔渣頂層，以便在此熔融金屬內創造有利之條件，以及諸如此類者。氣體通常藉由若干被安置在一諸如澆斗或喂槽等之冶金容器的底部或側邊處之淨化塞體而被吹入熔融金屬內。

淨化塞體係成耐火材料塊之形狀，其通常沿著一縱向軸線延伸。在此塊體之一端處，一被連接至一加壓氣體源處之氣體入口被流體地連接至一位於此塊體之相對端處之氣體出口。此氣體入口及此氣體出口可經由一開 孔網狀物、藉由一或多個通道(例如成狹縫形狀或具有圓形截面者)、或兩者之組合而被相互連接。一開孔網狀物有時據稱可產生「間接滲透性」，而一通道則據稱可產生「直接滲透性」。一般被認定的是，間接滲透性塞體係比直接滲透性塞體更具效率，不論在開孔比率及攪動效果(由於氣泡大小及有效面積所致)方面均是。多孔塞體(間接)之一不利處在於：材料通常較差(較小之熱及冷碎強度及在較高流速下較快之腐蝕)。

如第5圖中所示，一淨化塞體(1)通常被埋置在一冶金容器之壁及內襯中，使得氣體入口面朝此冶金容器之外側，且使得氣體出口面朝此容器之與熔融金屬相接觸之內側。「氣體入口」及「氣體出口」係相對於被注入冶金容器內之氣體的流動方向(11)而被界定。一與氣體淨化塞體有關之主要問題在於：如果壓力在當流動被擋止時下降，熔融金屬可能經由氣體出口藉由重力而滲入塞體之諸通道及/或諸細孔內。此不只增加安全之顧慮且還產生操作上之問題。更確切而言，當諸通道或諸細孔中之熔融金屬凍結時，此塞體至少會被部分地阻塞。僅可藉將高壓氣體吹入此諸通道或諸細孔內或藉由在此冶金容器成空時以氧氣通過塞體之上表面而暢通此已被阻塞之塞體，但這些技術係耗時的，非總是合適的，因而導致耐火材料之嚴重腐蝕，且非總是成功地暢通該塞體。為了降低滲入之風險，一通道之直徑或寬度通常被限制不大於1 mm，以便可藉由毛細管而提供對滲入之有效防制。然而，此措施並不利於此淨化塞體之功效，因為其 強烈地限制氣體通過此塞體之流速。

本發明提出一種可延長一淨化塞體之使用壽命的方法，甚至是在諸通道已部分地被熔融金屬所深入後。本發明亦可與具有接近或甚至大於1 mm直徑之通道配合運作，因為部分之滲入並無害於此淨化塞體之使用。

本發明係由所附之申請專利範圍所界定。諸獨立項界定多個較佳之實施例。具體而言，本發明係有關於一種用於將氣體吹入冶金容器內之氣體淨化塞體，如申請專利範圍第1項所界定者。

一「從通道之氣體出口起伸展至氣體入口處之最短線條」概括而言係與熔融金屬會沿著流動之理論方向成對應，假使此熔融金屬尤其因重力而滲入一狹縫形狀通道內。在一較佳實施例中，任一從被該第一最短線條所攔截之該第一橋體的任一側起伸展至該通道之氣體入口處之第二最短線條將必然會攔截到至少一第二橋體之凹側。較佳地，相同情況是用於一攔截到至少一第三橋體之凹側的第三最短線條，且依此類推，其中任何從一被一第(i-1)最短線條所攔截之第(i-1)橋體的任一側起伸展至該通道之氣體入口處之第i最短線條必然攔截到至少一第i橋體之凹側，直到第N橋體及氣體入口之間已無任何橋體為止。N之值較佳地係至少等於3，更佳地係至少等於5，最佳地係至少等於10。

一或多個狹縫狀通道之多種不同構形係可能的。在一第一實施例中，至少一通道環繞縱向軸線(X1)，因此 界定一藉由形成該通道之狹縫而與一環繞層相隔開之心部。在一第二實施例中，至少一狹縫係大致沿著一平面而延伸。此平面較佳地成徑向地延伸自該淨化塞體之縱向軸線(X1)處。在又一較佳實施例中，多個狹縫(相連接或相分離)沿著多個平面延伸，而此諸平面則包括並被徑向分布在該淨化塞體之縱向軸線(X1)附近。「大致沿著一平面延伸」一辭乃意指包括該在其中狹縫通道係相對於一平面成波狀之實施例。

諸凹形橋體形成作為許多容器，此諸容器適於收納並保留金屬，而此金屬之流動前端則攔截到此諸容器。諸橋體可具有許多不同之幾何形狀。尤其較佳地，此諸凹形橋體具有下列幾何形狀中之一者：U形、V形、較佳為圓或橢圓之弧形、敞開之矩形或方形盒體、一拋物線、及類似者之形狀。該狹縫之形狀及因此該等凹形橋體之厚度較佳地不超過2.0 mm，更佳地不超過1.5 mm，更佳地不超過1.0 mm，及最佳地不超過0.5 mm，此取決於所用之熔融金屬的黏滯性及流體張力。概括而言，使用具有在0.25mm至0.5mm間之厚度的狹縫狀通道可獲得絕佳之結果。

本發明之淨化塞體之本體可整個由密度大之耐火材料所製成，因此連同至少一狹縫狀通道共同界定一直接可滲透系統。在一可替代之實施例中，至少部分該淨化塞體(例如該環繞層)係由一多孔性耐火材料所製成，因此連同(諸)狹縫狀通道共同界定一混合式直接及間接可滲透系統。例如，此塞體可包括一由密度大之難火材量 所製之心部，其與一環繞多孔耐火層間相隔一環狀狹縫形通道。

本發明亦有關於一種冶金容器，其包括一如上所述之淨化塞體，其中氣體出口係與該容器之內部成流體連通；以及有關於一種用於製造此類淨化塞體之方法。此用於製造一如上所述之淨化塞體的方法包括下列步驟：(a)提供一工具，其腔室界定淨化塞體沿著一中心縱向軸線(X1)而延伸之長形本體的體積；(b)在此工具中之一與通道狹縫之所要位置對應之位置處安置至少一箔片，其在本方法之加熱步驟(d)進行期間可被移除；此箔片在其表面上具有多個孔，並在此諸孔之間界定一從其與通道氣體入口相對應的第一端部至其與氣體出口相對應的第二對立端部之連續路徑；(c)在此具有該箔片之工具中澆鑄一可鑄造性成分；(d)以一足以硬化耐火材料並消除箔片之溫度加熱一淨化塞體。根據本發明所實施之方法的特徵在於：該等孔具有一凹形幾何形狀以使其凹側被定位朝向一與該通道氣體出口相對應之第一箔片部分，並被配置成交錯型態以致使任一從第一箔片部分起伸展至一與該通道之通道氣體入口相對應之對立第二箔片部分處之最短線條必然會攔截到至少一孔之凹側。

在一較佳實施例中，該工具的一部分變成此淨化塞體的一部分以作為一包覆耐火材料之周圍表面的金屬鑄件。製造一淨化塞體需要一個以上的這類箔片，此取決 於諸狹縫之所要幾何形狀。此(諸)箔片在加熱步驟(d)進行期間可藉由熔化、焚化、或昇華而被移除。加熱步驟(d)可包括一用於乾燥淨化塞體的步驟。例如，此乾燥步驟可包括：一漸次增溫次步驟；一停駐次步驟(例如在一介於300℃至650℃間歷經3至10小時的溫度下)以便可從耐火材料中實質地去除游離水，並燒掉一塑膠箔片；及一漸次冷卻次步驟。或者，加熱步驟(d)可包括一起火步驟。例如，此起火步驟可包括：一漸次增溫次步驟；一停駐次步驟(例如在一介於1200℃至1700℃間歷經3至10小時的溫度下)以便可在耐火材料中形成一陶瓷黏結，並燒掉一塑膠箔片；及一漸次冷卻次步驟。

在本方法之另一實施例中，一界定一內部空間的外部層可先被形成。一箔片接著在步驟(b)中被插入該外部層之內部空間，且一心部然後在步驟(c)中被鑄造於由該箔片所界定之內部空間的其餘部分中。一箔片可在步驟(b)中被包裹在該心部周圍，且一外部層接著在步驟(c)中被鑄造於被界定在該腔室與被包裹在心部周圍的該箔片間之體積中。憑藉此技術，將可產出一種淨化塞體，其包括一具有與鞘部不同之多孔性的心部，而此心部與此鞘部間相隔一環狀狹縫。

如第1圖中可見的，一根據本發明所實施之淨化塞體(1)包括一本體，其沿著一縱向軸線(X1)延伸於一位於此本體之一第一端部處的氣體入口(3a)與一位於此本體之一相對端部處的氣體出口(3b)之間；沿著此縱向軸 線，氣體入口(3a)經由至少一呈通道(3)形狀之狹縫而與此氣體出口(3b)形成流體連通。此狹縫形狀之通道係由第一通道表面及相對之第二通道表面所界定，而此兩表面相隔之距離則界定此通道狹縫(3)之開口寬度W。此通道之開口長度L係一段距離，其與開口寬度W整合時產生一與縱向軸線(X1)成垂直之切口區域(參第4c圖)。在一如第1圖中所示之環狀狹縫的情形中，此狹縫之開口長度L係此環狀狹縫之周長。在一如第4c圖中所示之平面狀狹縫的情形中，狹縫之開口長度L就是其長度。一狹縫形狀之通道被界定成一具有一開口寬度W之通道，而此寬度則遠小於此通道之開口長度L。具體而言，一通道被視為是狹縫形狀，如果長度對寬度比係L/W≧3，較佳地L/W≧5，更佳地L/W≧10及甚至L/W≧50。(諸)通道狹縫在此淨化塞體之本體內的幾何形狀與配置對本發明而言並非重要的，只要是通道便可被視為狹縫形狀者。

本發明必不會完全防止熔融金屬意外地滲入諸通道內，但其可強力地限制此類滲入之深度；具體而言，儘管有局部之深入，仍允許此塞體可運作。此係藉由使用一系列連續之凹形橋體(4)，其連接界定通道之第一表面及第二相對表面，使得其等之凹側(4a)可朝向氣體出口(3b)。各凹形橋體因此可作為一小型保持槽，其可補獲並保留某一量之已滲入通道內的溶融金屬。諸凹形橋體(4)被相互隔開並配置成交錯之型態，以致使得此通道之任一從氣體出口(3b)延展至氣體入口(3a)之第一最短線 條將必然會攔截至少一第一橋體(41)之凹側(4a)。此通道之一「從氣體出口延展至氣體入口之最短線條」將遵循熔融金屬之流動方向，假使此由重力所驅動之熔融金屬滲入一不具凹形橋體之狹縫狀通道。因為此最短線條將必然會攔截至少一第一橋體(41)，故熔融金屬(10)之流動將被此至少一橋體擋止，直到由此至少一橋體之凹側所形成之容器被填滿金屬為止。諸凹形橋體被相互分開以便提供一連續之氣體路徑，藉此使得經加壓氣體可從氣體入口(3a)流至氣體出口(3b)。介於任兩個相鄰橋體間之間隙可被填充以一位於前述兩橋體下游處之橋體，其中在本文中「下游」一詞係相對於熔融金屬流動之方向(其相反於氣體流動之方向)而被定義。

被如此交錯以致使任一從氣體出口(3b)延展至氣體入口(3a)之最短線條可確實攔截一凹形橋體的一整組凹形橋體將界定一「補集等級」，N=1。就理論而言以及端視各個凹形橋體可包含之液態金屬量而定地，一包括補集等級N=1之淨化塞體將足以至少部分地保留住金屬流。實際上，較佳地係將補集等級之數目增加至較高值以便減少洩漏之風險。從氣體出口(3b)延展至氣體入口(3a)之補集等級的總數界定「補集度N」。一旦攔截熔融金屬流之至少一橋體(41)被填滿金屬，此熔融金屬將在此橋體之任一側上溢流，，並進一步遵循該最短路線流動至氣體入口(3a)。如上所討論的，一具有補集度為1(N=1)之淨化塞體在小熔融金屬流的情形下可能足以完全擋止此熔融金屬流以便節制滲入之程度，但在發生會導 致橋體(41)溢流之較大滲入情形時，將沒有另外之保留裝置可從該橋體下游處減緩及擋止此流動。為此緣故，本發明之淨化塞體較佳地包括一大於1之補集度(N≧1)，較佳地至少2(N≧2)，較佳地至少3(N≧3)，更佳地至少5(N≧5)，最佳地至少10(N≧10)。

如第3圖所示，一大於1之補集度N可用一交錯配置而被獲得，其中任何從被第一最短線條所攔截之第一橋體(41)的任一側伸展至通道之氣體入口(3a)之第二最短線條必然攔截至少一第二橋體(42)之凹側(4a)且依此類推，其中任何從一被一第(i-1)最短線條所攔截之第(i-1)橋體(4(i-1))的任一側起伸展至該通道之氣體入口(3a)處之第i最短線條必然攔截到至少一第i橋體(4i)之凹側(4a)，直到第N橋體及氣體入口(3a)之間已無任何橋體為止。

凹形橋體可具有多種形狀、大小及分布，只要：(a)此橋體適於在其凹部保留一給定量之熔融金屬，並因此形成一橫跨過狹縫之全寬及橫跨過介於其兩端部間之全長的不滲透壁，(b)此橋體之交錯配置不會讓一最短自由流動線條從氣體出口(3b)延展至氣體入口(3a)，及(c)此橋體之分布可界定一從氣體入口(3a)至氣體出口(3b)並產生一可接受壓力降之氣體流動路徑。

第2圖顯示多個適用於本發明之凹形橋體之幾何形狀的可行實施例。例如，此橋體可為一U形、一V形、一較佳為圓或橢圓之弧形、一敞開之矩形或方形盒體、 一拋物線等之形狀。此幾何形狀並不必然要「規則」，只要其包括一可界定一保持槽之凹側(4a)。一相同之淨化塞體可包括多個具有不同幾何形狀及/或大小並被分布在其(諸)狹縫通道上之橋體，且其等之分布亦可在一相同塞體之狹縫內或兩狹縫之間變化。

諸狹縫通道(3)可具有複數種幾何形狀。例如，第4圖顯示多種淨化塞體之實施例，其包括多個被不同地配置在一與縱向軸線(X1)成垂直之平面上的狹孔。第4(a)及(b)圖顯示兩個實施例，其中一及兩通道各別地環繞縱向軸線(X1)，因此界定一以形成通道(3)之狹縫而與一環繞層(2b)相隔開之心部(2a)。兩個以上之環繞通道可被使用，且顯然其等並不需是如第4(a)及(b)圖所示之圓形，而是可具有任何之形狀、曲線或多邊形狀，其形成一閉迴路或不是像第4(e)圖所示之星形設計者。第4(c)及(d)圖顯示兩個實施例，其中狹縫並不形成一閉迴路。在此諸經顯示之實施例中，諸狹縫係呈直線的且被配置成從橫斷面之中心起徑向地延伸(參第4(c)圖)或彼此相互平行地延伸(參第4(d)圖)。再者，當諸直線狹縫被顯示於第4(c)及(d)圖中時，顯然其等可如第4(e)圖所示般為彎曲及/或鋸齒形狀。

(諸)狹縫通道從氣體入口(3a)沿縱向軸線(X1)延伸至位於相對端部處之氣體出口(3b)。諸通道可大致平行或不平行於縱向軸線(X1)而延伸。在第1圖中所示之實施例中，通道(3)並不平行於縱向軸線，且遵循一錐體之母線的方向，而此錐體與該淨化塞體之外側本體共有相 同之頂點。在通道配置係如第4(c)及(d)圖中所示之情形中，雖非強制但較適合使通道成平行於縱向軸線(X1)而延伸。通道可成直線地延伸於氣體入口及出口之間或可為彎曲的。後一個實施例可被期盼或可為一在不佳控制下作業之結果，其中被用以形成通道(3)之箔片(23)在作業期間將會變形或起皺。

一狹縫通道(3)之開口寬度W可在縱向方向上以及沿著開口長度L而變化，但較簡單製造的是一種具有一恆定寬度W之狹縫通道(3)，此將在下文中可察知。憑藉在本發明中所提議之幾何形狀，此狹縫通道可具有一比在本藝中一般認為可做為用來消除淨化塞體因熔融金屬滲入而遭嚴重損壞風險之安全防護者更大之寬度W。具體而言，寬度達2mm之狹縫通道可與本發明共同運作。然而，此通道之寬度較佳地係不大於1.5mm，更佳地係不大於1.0mm，及最佳地係不大於0.5mm。

被用於製造此淨化塞體之本體的耐火材料較佳地係至少部分地由一種對氣體具有相當低滲透性之材料所製成。一種耐火材料被認為是對氣體具有相當低滲透性，如果其滲透性係小於4 μm²(相當於40 nPm)。如果淨化塞體的本體係整個由一種對氣體具有相當低滲透性之耐火材料所製成，則此淨化塞體界定一如前所界定之「直接滲透性」系統。一混合之「直接/間接滲透性」系統可藉由使用一種對氣體具有比本體部分之4 μm²還高之滲透性的耐火材料而被獲得。例如，在第1與4(a)及(b)圖中所示之心部/鞘部幾何形狀中，此心部可由一種具有第一 滲透性之耐火材料所製成，而環繞之鞘部則由一種具有第二滲透性(其係高於或低於心部之滲透性)之耐火材料所製成。例如，諸如氧化鋁、鋁碳或尖晶石、及其他類似者之耐火材料可被使用(如有，可供具滲透性及無滲透性(或具有一相當低氣體滲透性)材料用)。

諸圖式中所示之淨化塞體雖為截頭圓錐狀，但本發明當然並不限於如此之幾何形狀，其可取決於冶金線之設計而變化。一如前所述由耐火材料所製之心部的周圍表面經常被覆蓋一金屬殼體以便藉機械方式強化結構。在一些實施例中，此金屬殼體在製造淨化塞體之過程中可被使用作為由耐火材料所鑄成之模子的一部分。在一可替代實施例中，金屬殼體係經由黏著劑或水泥而被連結至一已完全製成之耐火本體上。

一根據本發明所實施之淨化塞體可非常簡單地只用一包括下列步驟之方法而被製成：(a)提供一工具(21)，其腔室(22)界定淨化塞體沿著一中心縱向軸線(X1)而延伸之長形本體(2)的體積。在一較佳實施例中，此工具的一部分係由一可供以機械方式強化結構用之金屬殼體所製成，其將是最終淨化塞體成品之一部分；(b)如第6(a)圖所示，在此工具中之一與通道狹縫(3)之所要位置對應之位置處安置至少一箔片(23)，其在本方法之加熱步驟(d)進行期間係可移除的；此箔片在其表面上具有多個孔(24)，並在此諸孔之間界定一從其與通道氣體入口(3a)相對應的第一端部(23a) 至其與氣體出口(3b)相對應的第二對立端部(23b)之連續路徑；此箔片可由紙、卡紙、蠟或諸如PVC、PE或PP之聚合物材料所製成，並應足夠剛硬以免在作業期間本身彎摺、起皺或成波狀；(c)在此具有該箔片之工具中澆鑄一可鑄造性成分(25)(參照第6(b)圖)；(d)以一足以硬化耐火材料並消除箔片之溫度加熱一淨化塞體(參照第6(c)圖)；通常需要一大於300℃之溫度來硬化耐火材料；例如，一介於400℃與650℃之間的溫度，較佳介於450℃與550℃之間，通常足以硬化大部分耐火材料，並足以燃燒或至少熔化箔片，而此箔片之消除將產生一包含上述之諸交錯凹形橋體的狹縫狀通道。

本發明之方法的特徵在於：諸孔(24)具有一凹形之幾何形狀以使得其凹側(24a)被定位成朝向一與通道氣體出口(3b)相對應之第二箔片部分(23b)，並被配置成交錯型態以便使得任何從第二箔片部分(23b)起伸展至一與通道氣體入口(3a)相對應之對立第一箔片部分(23a)處之最短線條必然會攔截到至少一孔(24)之凹側(24a)。

箔片(24)之厚度界定一在此箔片消除時所形成之狹縫通道的寬度W。當可鑄性耐火材料(25)填滿諸孔並因此連接位於箔片(23)任一側上之耐火材料時，在此箔片(23)中之諸孔(24)可供形成跨越此狹縫通道之寬度W的諸凹形橋體(4)。在此箔片消除後，多個由耐火材料所製之橋體(4)立即被形成，其具有與此箔片之諸孔相同之外 廓，且具有與此箔片相同之寬度W。

如第7圖所示，在另一實施例中，一心部(2a)在步驟(b)之前先被形成(參照第7(b)圖)，其週圍包裹以該箔片(23)(參照第7(c)及(d)圖)。在步驟(c)中，一外部層接著被鑄造於一被界定於腔室(21)與被包裹在心部(2a)周圍之箔片(23)間的體積中(參照第7(e)圖)。在加熱之後，該淨化塞體可被從工具處移除。此實施例適於用來製造混合式「直接/間接滲透性」塞體，其中形成心部並環繞在本體鞘部周圍之耐火材料具有一不同之成分及/或孔隙率。

本淨化塞體(1)尤其適於將氣體注射入一澆斗、一喂槽以及其他類似之冶金容器內。此塞體可被安置在如第5圖中所示該類冶金容器之底部地板處，此處正是對熔融金屬之滲入最敏感。幸虧由對滲入氣體通道(3)內之深度形成一屏障的多個保持凹形橋體(4)所構成之陣列，使得此淨化塞體之使用壽命與現存之淨化塞體相比較已被實質地增加了。此外，較寬通道將可比傳統者被更安全地使用，因為相對照於傳統淨化塞體，熔融金屬的較少滲入將不會造成塞體性能的實質下降。確實，在硬化時除了將滲入之區域與深度控制在有限數量之填滿金屬的橋體外，雖然金屬仍填充一些橋體的凹側，但連接一橋體與下一位於下游處之橋體的金屬突舌經常會斷掉，因此使得氣體甚至可流動在兩個填滿金屬的橋體之間。

1‧‧‧淨化塞體

2‧‧‧本體

2a‧‧‧心部

2b‧‧‧環繞層

3‧‧‧通道

3a‧‧‧氣體入口

3b‧‧‧氣體出口

4‧‧‧橋體

4a‧‧‧凹側

10‧‧‧熔融金屬

11‧‧‧氣體動方向

21‧‧‧工具

22‧‧‧腔室

23‧‧‧箔片

23a‧‧‧第一端部

23a‧‧‧第一箔片部分

23b‧‧‧第二端部

23b‧‧‧第二箔片部分

24‧‧‧孔

24a‧‧‧凹側

41‧‧‧第一橋體

L‧‧‧長度

W‧‧‧寬度

X1‧‧‧縱向軸線

本發明之各種不同實施例被顯示說明於下列之諸附 圖中：第1圖顯示一根據本發明所實施之淨化塞體的立體圖，其具有一用於顯示諸凹形橋體之部分切除區域；第2圖顯示多個根據本發明所實施之凹形橋體之幾何形狀的各種實施例；第3圖顯示一根據本發明所實施之橋體陣列，其顯示一熔融金屬之流動路徑，以及多條將氣體入口連接至氣體出口或至一第n橋體處之最短線條；第4圖顯示與縱向軸線(X1)成垂直之多種橫截面，其顯示不同之狹縫通道形狀；第5圖顯示一被安裝在一冶金容器之底部地板上的淨化塞體。

第6圖示意地顯示用於製造一根據本發明所實施之淨化塞體之第一實施例的多個不同步驟；及第7圖示意地顯示用於製造一根據本發明所實施之淨化塞體之第二實施例的多個不同步驟。

本發明並不限於諸圖中所示之諸實施例。因此，應理解的是，在被提及於後附之申請專利範圍中之諸特徵被隨後標記以參考符號處，此類符號將僅被包含用以加強申請專利範圍之可理解性，而並非用以限制申請專利範圍。

1‧‧‧淨化塞體

2‧‧‧本體

2a‧‧‧心部

2b‧‧‧環繞層

3‧‧‧通道

3a‧‧‧氣體入口

3b‧‧‧氣體出口

4‧‧‧橋體

11‧‧‧氣體動方向

W‧‧‧寬度

X1‧‧‧縱向軸線

Claims (15)

1. 一種用於將氣體吹入冶金容器內之裝置(1)，其包括：(a)一沿著一中心軸線(X1)延伸之本體(2)，其包括：(b)至少一氣體流動通道(3)，其使一位於該本體之一端部處的氣體入口(3a)及一沿著該軸線位於一相對端部處的氣體出口(3b)成流體連通，該通道(3)係成一由第一及第二相對表面所界定之狹縫形狀，其特徵在於：(c)該至少一氣體流動通道(3)包括一系列連續之凹形橋體(4)，其連接界定該通道之該等第一及第二相對表面，該等凹形橋體(4)具有被定位朝向該氣體出口(3b)的凹側(4a)，其中該等凹形橋體(4)係以交錯排列的方式配置，以致使任何從該通道之該氣體出口(3b)延伸至該氣體入口(3a)之第一最短線條必然會攔截到至少一第一橋體(41)之凹側(4a)。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置(1)，其中該裝置係一氣體淨化塞體及其中該本體(2)係長形且軸(X1)係一縱向軸線。
3. 如申請專利範圍第2項之氣體淨化塞體，其中任何從被該第一最短線條所攔截之該第一橋體(41)的任一側延伸至該通道之該氣體入口(3a)之第二最短線條必然會攔截到至少一第二橋體(42)之凹側(4a)且依此類推，其中任何從一被一第(i-1)最短線條所攔截之第(i-1)橋體(4(i-1))的任一側起伸展至該通道之該氣體入口(3a)處之第i最短線條必然會攔截到至少一第i 橋體(4i)之凹側(4a)，直到第N橋體(4N)及該氣體入口(3a)之間已無任何橋體為止。
4. 如申請專利範圍第3項之氣體淨化裝置，其中N至少等於3，較佳地N至少等於5，更佳地N至少等於10。
5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之氣體淨化裝置，其中該至少一通道(3)環繞該縱向軸線(X1)周圍，因此界定一心部(2a)，其係藉由形成該通道(3)之狹縫而與一環繞層(2b)相隔開。
6. 如申請專利範圍第3或4項之氣體淨化裝置，其中該至少一通道(3)係大致呈平面狀，及較佳地係徑向地從且沿著一包括該塞體本體(1)之該縱向軸線(X1)的平面延伸。
7. 如申請專利範圍第2至6項中任一項之氣體淨化裝置，其中該等凹形橋體(4)具有下列幾何形狀中之一者：U形、V形、較佳為圓形或橢圓形之弧形敞開之矩形或方形盒體、拋物線。
8. 如申請專利範圍第2至7項中任一項之氣體淨化裝置，其中介於界定該狹縫通道(3)之該第一表面及該第二表面之間的距離被分隔不超過2.0 mm，較佳地不超過1.5 mm，更佳地不超過1.0 mm，及最佳地不超過0.5 mm。
9. 如申請專利範圍第2至8項中任一項之氣體淨化裝置，其中該本體係至少部分地由一對氣體具有相當低滲透性之耐火材料所製成。
10. 一種包括如申請專利範圍第2至9項中任一項所述之 氣體淨化塞體的冶金容器(31)，其中該氣體出口(3b)係與該容器之內部成流體連通。
11. 一種用於製造如申請專利範圍第2至9項中任一項所述之可供將氣體吹入冶金容器內用的氣體淨化塞體之方法，其包括下列步驟：(a)提供一工具(21)，其腔室(22)界定該淨化塞體沿著一中心縱向軸線(X1)延伸之長形本體(2)的體積；(b)在該工具中之一與該通道狹縫(3)之所要位置相對應之位置處安置至少一箔片(23)，其在本方法之加熱步驟(d)進行期間係可移除的；該箔片在其表面上具有複數個孔(24)，並在該等孔之間界定一從其與該通道氣體入口(3a)對應的第一端部(23a)至其與該氣體出口(3b)對應的第二對立端部(23b)之連續路徑；(c)在配備有該箔片之該工具中澆鑄一耐火材料(25)；(d)以一足以硬化該耐火材料並消除該箔片之溫度加熱一淨化塞體；其特徵在於：該等孔(24)具有一凹形幾何形狀，而其凹側(24a)被定位朝向一與該通道氣體出口(3b)相對應之第二箔片部分(23b)，並以交錯排列的方式配置以致使任一從第二箔片部分(23b)延伸至一與該通道之該氣體入口(3a)相對應之對立第一箔片部分(23a)之最短線條必然會攔截到至少一孔(24)之凹側(24a)。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中步驟(b)進行前，一界定一內部空間之外部層(2b)先被形成，該箔 片接著在步驟(b)中沿界定該外部層(2b)之該內部空間的諸壁被插入，一心部然後在步驟(c)中被鑄造於由該箔片(23)所界定之該內部空間的其餘部分中。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中步驟(b)進行前，一心部(2a)先被形成，該箔片(23)在步驟(b)中被包裹在該心部周圍，一外部層則接著在步驟(c)中被鑄造於被界定在該腔室(21)與被包裹在該心部(2a)周圍的該箔片(23)間之體積中。
14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項之方法，其中多個箔片(23)被安置在該工具中。
15. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之方法，其中該箔片在加熱步驟(d)進行期間可藉由熔化、焚化或昇華而被去除。