TW201402248A - 透氣磚 - Google Patents

Abstract

一種含有耐火材料之替換透氣磚，其係配置為插入一盛桶底部，用於導入滌洗氣，使之通過盛桶內之高熱熔融金屬。位於該透氣磚側表面上之一或多種幾何特徵可便利該透氣磚安裝入已受到侵蝕之外殼座磚中。

Description

透氣磚

本發明係關於一種透氣磚，其含有一耐火材料，可設置以插入一盛桶底部，用於導入滌洗氣，使之通過盛桶內之高熱熔融金屬。

盛桶是製鋼製程中所使用的一種容器，內襯有耐火材料以盛裝熔融鋼液。透氣磚則是安裝於穿過盛桶外表通道上的裝置，設置以引入氣體進入盛桶內部。透氣磚可設有氣孔或通道使氣體流動。透氣磚的功能在於提供吹氣以攪拌熔融金屬，藉此促進熱均質與化學均質。滌洗氣亦可改變熱度(盛桶之熔融內容物)。攪動作用通常是藉由將氬氣或氮氣滲透通過位於盛桶底部的透氣磚而達成。一般透氣磚通常為陶瓷截頭圓錐體(平截頭體)且封於金屬薄片外殼內。

於一代表性形態中，透氣磚通常是以可置換的方式裝載在安裝於盛桶底部的外殼座磚上。透氣磚對於在盛桶內所進行的各種高溫處理具有重要影響。透氣磚在製程中，其最接近熱源的頂端部分會產生嚴重磨損，因此當其高度縮減至容許下限時，即須定期更換為新的透氣磚。此外，外殼座磚圍繞透氣磚頂端之部分也 會產生侵蝕。因此，隨著外殼座磚侵蝕，透氣磚的側表面也會逐漸地暴露於侵蝕環境，而且外殼座磚與透氣磚的接觸面積也會縮小。因為接觸面積縮小，將產生機械不穩定、耐火元件故障以及增加破裂風險。

許多鋼鐵工場通常會在將新透氣磚安裝於使用過或已磨損的外殼座磚上之後，在新磚體周圍施以轟擊或槍噴，以填補磨損殼體上的所有孔隙，並強化新安裝磚體周圍的盛桶底部。此程序有助於延長磨損外殼座磚上透氣磚的使用壽命。對新透氣磚周圍的進行轟擊時，是從盛桶頂端將耐火材料投入至磨損外殼座磚中的新安裝透氣磚周圍。槍噴則是利用噴槍機器將耐火材料射注於盛桶底部及磨損外殼座磚中新的透氣磚周圍。

透氣磚周圍的槍噴或轟擊處理確實有助於延長透氣磚及外殼座磚的使用壽命。但許多時候，材料會剪切外殼座磚頂部，使透氣磚的鋼殼接觸到液態鋼材。接觸液態金屬會使鋼殼熔融，且將透氣磚剪切至固態耐火材料圍繞透氣磚的高度。

盛桶轟擊或槍噴所堆積的材料是否能夠保持在透氣磚周圍將對透氣磚壽命能否長久具有極大的影響。透氣磚周圍若使用膠合劑可能會留下間隙和孔隙而產生滲透，因此增加經修補物件的侵蝕速度。現有的替換透氣磚採用平滑徑向表面，可幫助透氣磚放入外殼座磚，但對於透氣磚徑向表面與經盛桶轟擊或槍噴所堆積的材料結合上並無幫助。

若藉由透氣磚周圍的盛桶轟擊或槍噴修補能 夠保持在適當的位置，就能減少透氣磚剪切，並有助於延長透氣磚及外殼座磚兩者的壽命。因此需要一種外殼座磚修補程序或配置，其能將透氣磚固定於外殼座磚上，以預防滲透，且外殼座磚能與透氣磚穩固結合以預防外殼座磚經修復的部分鬆脫。亦需要一種為了具有類似配置的耐火物件之修復程序或配置，如滑門內噴嘴周圍的座磚。

據此，本發明係關於一種透氣磚，其側表面上具有一或多個幾何特徵，可幫助透氣磚安裝於已侵蝕的外殼座磚上，同時亦可使得透氣磚與外殼座磚修復後部分彼此固定。本發明亦關於接觸侵蝕環境或安裝於座磚內的井狀噴嘴及類似耐火件。雖然相較於修復透氣磚外殼座磚，修復滑門座磚較不常見，但也可適用相同原則。在大部份情況中滑門井狀噴嘴並沒有鋼殼，但井狀噴嘴可能設有小型鋼帶，以附加固定件或加上如同透氣磚的幾何特徵。

10‧‧‧組合件

11‧‧‧透氣磚

12‧‧‧本體

14‧‧‧入口

16‧‧‧外殼

18‧‧‧灰泥

20‧‧‧座磚

22‧‧‧底板

26‧‧‧組合件

28‧‧‧侵蝕區域

32‧‧‧組合件

42‧‧‧突出

44‧‧‧凹痕

46‧‧‧固定件

52‧‧‧幾何特徵

54‧‧‧幾何特徵

56‧‧‧固定件

58‧‧‧彈簧

59‧‧‧鎖栓

60‧‧‧鎖環

62‧‧‧篩網

64‧‧‧文中未提及

68‧‧‧側表面階層

72‧‧‧篩網

74‧‧‧連接件

76‧‧‧束帶

80‧‧‧透氣磚組合件

84‧‧‧耐火材料

90‧‧‧透氣磚組合件

圖1為一剖視圖，顯示裝在外殼座磚中的先前技術透氣磚，以及透氣磚與裝設在盛桶底部上外殼座磚的結合。

圖2為一剖視圖，顯示一受侵蝕的先前技術透氣磚裝在一侵蝕的外殼座磚中，以及透氣磚與裝設在盛桶底部上外殼座磚的結合。

圖3為一剖視圖，顯示裝在受侵蝕外殼座磚中的本發明透氣磚，及透氣磚與裝設在盛桶底部上外殼座磚的結合。

圖4為一剖視圖，顯示本發明透氣磚之側表面具有複數個突出。

圖5為一剖視圖，顯示本發明透氣磚之側表面具有圓形凹痕。

圖6為一剖視圖，顯示本發明透氣磚之側表面具有複數個延伸突出。

圖7為一側視圖，顯示本發明透氣磚具有一環繞側表面之篩網。

圖8為一側視圖，顯示本發明透氣磚具有複數個束帶圍繞一側表面。

圖9為一側視圖，顯示本發明透氣磚之側表面環繞有複數個凹槽。

圖10為一剖視圖，顯示本發明透氣磚自側表面延伸而出複數個設有彈簧突出。

圖11為一側視圖，顯示本發明透氣磚具有圍繞側表面之篩網籃。

圖12為一側視圖，顯示本發明透氣磚之側表面具有圓周階狀以及環繞側表面凹槽部分的篩網。

圖13為一側視圖，顯示本發明之透氣磚具有圍繞側表面之壓縮篩網，以及環繞篩網之複數個束帶。

圖14為一側視圖，顯示本發明之透氣磚具有圍繞側表面之展開篩網籃。

圖15為一部分截面圖，顯示本發明之透氣磚安裝於已侵蝕之外殼座磚中。

圖16為一部分截面圖，顯示本發明之透氣磚安裝於已侵蝕之外殼座磚中。

透氣磚是以耐火材料製成，通常呈圓柱狀、截頭圓錐狀(平截頭體)或截頭金字塔狀(角錐平截頭體)。圖1顯示經安裝可供使用的透氣磚11組合件10。透氣磚11本體12設有通道或為多孔耐火材料，以便氣體經由位於透氣磚本體供應端處的入口14引入通往透氣磚工作端。透氣磚側表面連接供應端及工作端，藉由通常是以金屬製成的外殼16屏蔽。一座磚20內表面具有可容納透氣磚側表面的形狀，當安裝透氣磚時，藉由在透氣磚側表面與座磚20內表面之間灌入灰泥18以將透氣磚固定於工作位置，以使經由透氣磚供應端處供應的氣體能夠引入位於透氣磚工作端的冶金容器內部。該座磚被包覆在冶金容器的底板22或壁面之中。在典型的安裝中，座磚係由耐火材料包圍。

圖2顯示透氣磚11之組合件26，其中氣體通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚11側表面封於外殼16內，且由灰泥18固定在座磚20中。座磚20延伸通過冶金容器的底板22。透氣磚與座磚的組合在此圖中已經受到侵蝕而產生侵蝕區域28。

圖3顯示透氣磚11之組合件32，其中氣體通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚11側表面封於 外殼16內，且由灰泥18固定在座磚20中。已受到侵蝕的座磚20延伸通過冶金容器的底板22。透氣磚11為根據本發明之替換透氣磚。一或多個突出42自外殼16延伸而出。突出42的幾何特徵設置為與座磚20侵蝕區域內的耐火材料結合。突出42經設置且大小為以使透氣磚11從座磚20供應端插入座磚20的尺寸，其中透氣磚11供應端與座磚20供應端相鄰。在此組合件安置於定位使用前，在座磚20與突出42之間添加其他耐火材料。

圖4顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚11之側表面封於外殼16內。一或多個突出42自外殼16延伸而出。

圖5顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚11之側表面封於外殼16內。一或多個凹痕44自外殼16陷入。

圖6顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚11之側表面封於外殼16內。一或多個固定件46自外殼16延伸而出。此等固定件可為剛性，在此情況下，其具有適當大小以從座磚20供應端穿過座磚20侵蝕開口。固定件46可為撓性，在此情況下，其可從透氣磚11延伸超過座磚20侵蝕開口的半徑，且可彎曲或撓曲以便通過座磚20之侵蝕開口。

圖7顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚14側表面之一部分由篩網或網屏封住。此種篩網或網屏係固定於透氣磚14側 表面，且經設置以使其通過座磚侵蝕開口，以便透氣磚安裝於其中。

圖8顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚14側表面之一部分經由一或多個幾何特徵52環繞，如附加於透氣磚14側表面的環或墊圈。此種環或墊圈可通過座磚侵蝕開口，以使透氣磚安裝於其中。若透氣磚本體包覆於外殼內，則將環或墊圈裝置於外殼上。

圖9顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚14側表面之一部分環經由一或多個幾何特徵54環繞，如透氣磚14側表面凹痕。若透氣磚本體包覆於外殼中，則將凹痕設置於外殼上。

圖10顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚11之側表面封於外殼16內。一或多個固定件56從外殼16延伸而出。該等固定件56係裝置於彈簧58上，以使固定件56受壓縮時可自外殼16延伸至最小程度。此時可將透氣磚插入座磚20侵蝕開口，且固定件再延伸增加其自外殼16延伸出的距離。

圖11顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚可包覆於透氣磚外殼之中。一或多個鎖栓59自透氣磚11側表面延伸而出。鎖環60環繞透氣磚11側表面，並以可卸除的方式與鎖栓59結合。篩網62係連附於鎖環60，並自鎖環60向 外橫向伸出。篩網62之特定實施例是從鎖環60向外朝透氣磚組合件的工作端伸出，呈一籃狀構型。透氣磚和篩網的安裝方式是將從座磚供應端裝入，並將鎖環60從座磚工作端裝入。之後將鎖環60圍繞透氣磚11扭轉，使鎖環60與鎖栓59結合。

圖12顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚可包覆於透氣磚外殼之中。透氣磚11側表面包含側表面階層68，因此透氣磚11側表面之半徑呈現不連續狀態。此不連續性造成透氣磚在朝向透氣磚11工作端延伸過程中產生側向半徑距離縮減。透氣磚11工作端具有一縮減的側向半徑距離，用以容納環繞透氣磚11工作端側表面的篩網62。

圖13顯示透氣磚11，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12。透氣磚可包覆於透氣磚外殼之中。篩網72環繞工透氣磚11作端之側表面。篩網72之一端經複數個連接件74連附於透氣磚11側表面，而該等連接件74可為，例如，複數個點焊。在圖示實施例中所示，連接件係佈置為徑向圍繞於透氣磚11側表面。篩網72受一或多條束帶76壓縮緊束於透氣磚11側表面上。當束帶76鬆開時，篩網72在透氣磚11周圍呈現一倒向圓錐裝截頭體配置。束帶76可為金屬材質，且可經切斷或機械釋放而分割，或可由可燃性材料製成，並經燃燒分割。

圖14顯示在圖13的透氣磚11在移除束帶76後的狀態。透氣磚可包覆於透氣磚外殼之中。透氣磚 11具有一透氣磚本體，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體中。篩網72仍是經連接件74沿著橫切環平面連附於透氣磚11中段側表面，而該等連接件74可為，例如，複數個點焊。篩網72呈現圍繞透氣磚11的倒向圓錐裝截頭體構形。在本發明的其他實施例中，篩網可具有其他展開形狀。

圖15顯示本發明透氣磚組合件80，其透氣磚11具有透氣磚本體12，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12中。透氣磚11側表面封於外殼內。不論封於外殼內與否，透氣磚側表面均設有複數個突出42。透氣磚受灰泥18固定於座磚20中。此透氣磚為替換透氣磚，此時插入已受到侵蝕而產生侵蝕區域的座磚中。侵蝕區域已由耐火材料84填充。

圖16顯示本發明透氣磚組合件90，其透氣磚11具有透氣磚本體12，其中氣體經引入通過入口14進入透氣磚本體12中。透氣磚11側表面封於外殼內。不論封於外殼內與否，透氣磚側表面均設有複數個凹痕44。透氣磚受灰泥18固定於座磚20中。此透氣磚為替換透氣磚，此時插入已受到侵蝕而產生侵蝕區域的座磚中。侵蝕區域已由耐火材料84填充。

在本發明另一實施例中，可在安裝透氣磚之前將過量泥灰塗抹於透氣磚側表面之固定件或其他幾何特徵上，用來取代或結合以轟擊或槍噴導入的修復用耐火材料。

外殼座磚侵蝕可為多種不同型態，包括座磚 結合表面上的少量侵蝕，以及在原本具有圓錐狀內表面且供應端半徑較大的外殼座磚上，侵蝕形態能為在外殼座磚內部工作端處高度磨損的U形幾何(向工作端開放)。

透氣磚側表面幾何特徵的材質可包括碳鋼、不鏽鋼及高溫纖維材料，且在2000℉至2600℉(1100℃至1430℃)之溫度範圍內亦能夠作用。

透氣磚側表面的幾何特徵可凸伸、凹入或結合凹痕與突出。此等幾何特徵可包括篩網、格柵、突出、凸肋、鰭狀物、波紋、脊狀物、凹洞及凹部。

製作具有凸環的替換透氣磚時，凸環可插入外殼，或於外殼製造時形成於其上。凸環可將修復材料固定於透氣磚上，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

製作具有凹痕的替換透氣磚時，凹痕可在外殼製造時形成於其上。凹痕可將修復材料固定於透氣磚上，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

側表面具有凸肋的替換透氣磚其製造方式是將墊圈焊接於外殼之外表面。墊圈可將修復材料固定於透氣磚上，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

側表面具有凸塊的替換透氣磚其製造方式是將凸塊焊接於外殼之外表面。凸塊可將修復材料固定於透氣磚上，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

側表面具有撓性線或彈簧線的替換透氣磚其製造方式是將線焊結於鋼殼上，而後用繩索將固定線體，直到透氣磚插入外殼座磚，且線體通過磚座內表面具有最小半徑的部分。而後當透氣磚安裝入高溫盛桶時，即可自動燒斷固定用繩索。如此可使修復材料固定於透氣磚上，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

具有鋼質篩網焊接於其上的替換透氣磚其製造方式是將鋼質篩網附加於透氣磚，使得篩網於插入時通過磨損外殼座磚，但卻有助於使修復材料與透氣磚緊密結合。鋼質篩網可幫助修復材料固定於透氣磚上，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

具有彈簧式固定件的替換透氣磚其製造方式是將固定件連附於透氣磚。彈簧式固定件在插入時可向內彎折，以利通過座磚內表面直徑最小的部分。插入後，彈簧式固定件便可彈開，發揮固定修復材料的功能。透過此種設計可讓更長的固定件附加於透氣磚外殼側表面，同時允許透氣磚通過座磚內表面直徑最小的部分。固定件可將修復材料固定於透氣磚，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

工作端設有階層狀縮減直徑的替換透氣磚可增加透氣磚插入座磚時的空間餘裕。透過此種構形可讓固定件附加於外殼側表面，同時維持外殼外部與座磚內表面直徑最小處之間的孔隙。固定件可將修復材料固定 於透氣磚，降低修復材料剪切和流失。此種構形可保護透氣磚並延長其使用壽命。

替換透氣磚可配置為使固定件可從透氣磚工作端附加。因此固定件可在透氣磚安裝於座磚之後再附加於透氣磚。可藉由，例如，穿刺台輔助此項作業。具有此種構形便可於透氣磚上加裝體積更大的固定件是因為透氣磚在插入時不需要通過外殼座磚內表面具有最小直徑的部分。

突出或凹痕程度關乎替換透氣磚安裝後該等結構物能否有效將耐火修復材料固定定位。就特定種類之修復耐火材料而言，突出或凹痕結構其突出高度或凹痕深度大於5mm、1cm、2cm或4cm時可為有效。

突出或凹痕在水平面測量之面積關乎該等結構物在安裝替換透氣磚後能否有效將耐火修復材料固定定位。就特定種類之修復耐火材料而言，突出或凹痕結構之突出或凹痕(全體幾何特徵)總面積，在水平面測量，大於5cm²、10cm²、25cm²、50cm²或100cm²時可為有效。

本發明透氣磚可具有一供應端、一工作端，以及一連接該供應端與工作端之側表面。該側表面包含一突出或凹入之幾何特徵。透氣磚可包含一入口，其與透氣磚之供應端連通，且與工作端呈流體連通，經由例如一多孔構形或通道。透氣磚可進一步包含一環繞透氣磚側表面之外殼。所述幾何特徵可為至少一突出、至少一凹痕、至少一突出與一凹痕之組合、一剛性固定件、 一撓性固定件、一篩網、一環、一環繞該側表面之凹痕，或至少一彈簧式固定件。該透氣磚之側表面可設有鎖栓，以便與附加於從環上外伸之篩網上的鎖環結合。透氣磚側表面可具有一階梯狀縮減，使得鄰近工作端的側表面部分向內凹入。透氣磚亦可包含經複數個連接件連附於透氣磚側表面之篩網，而該等連接件可為，例如，複數個點焊，佈置為徑向圍繞於透氣磚側表面，環繞透氣磚工作端側表面之一部分。篩網可經壓縮束緊於透氣磚側表面上，且受至少一可分離束帶環繞。束帶係可分離以允許篩網呈現展開構形。

本發明可為多種修改與變化。是以應知在以下申請專利範圍之範疇內，本發明可以所述者外之其他方式實施。

11‧‧‧透氣磚

12‧‧‧本體

14‧‧‧入口

16‧‧‧外殼

18‧‧‧灰泥

20‧‧‧座磚

22‧‧‧底板

32‧‧‧組合件

42‧‧‧突出

Claims (19)

1. 一種耐火裝置，其包含一供應端、一工作端，以及一與該供應端及該工作端連接之側表面，其中該側表面包含一幾何特徵，該幾何特徵係自該側表面凸出於該側表面或凹痕入該側表面。
2. 如申請專利範圍第1項之耐火裝置，其中該耐火裝置包含一透氣磚。
3. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其進一步包含與該透氣磚之供應端連通之一入口。
4. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該入口係與該工作端為流體連通。
5. 如申請專利範圍第4項之透氣磚，其中提供流體連通之一結構係選自由小孔及通道所構成之群組。
6. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其進一步包含封住該透氣磚側表面之一外殼。
7. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一突出。
8. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一凹痕。
9. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一突出及至少一凹痕。
10. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一剛性固定件。
11. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一撓性固定件。
12. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含一篩網。
13. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一環。
14. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一環繞該側表面之凹痕。
15. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一彈簧式固定件。
16. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其中該幾何特徵包含至少一鎖栓，其中該透氣磚進一步包含一鎖環，該鎖環構形為可環繞該透氣磚之側表面並與該鎖栓結合，且其中該鎖環進一步包含一從該鎖環側相延伸而出之篩網。
17. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其進一步包含該透氣磚側向半徑之階梯式縮減，藉此於該側表面上鄰近該工作端之部分形成一凹部。
18. 如申請專利範圍第2項之透氣磚，其進一步包含一環繞該透氣磚工作端側表面一部分之篩網，且進一步包含複數位於該篩網與該透氣磚側表面間之連接件，其中該等連接件係佈置為徑向圍繞於該透氣磚之側表面。
19. 如申請專利範圍第18項之透氣磚，其進一步包含至少一環繞該篩網之可分離束帶，且其中該篩網於該束帶分離時呈現一展開構形。