CN87100770A - 处理液态金属用的、具有内含压实材料的管状外壳的复合制品以及制造所说制品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个具有管状金属外壳，内部含有被压实的粉末或颗粒材料的复合制品。

该制品的横截面基本上是圆形。它的外壳有至少一条封闭折痕，折痕的刃口位于被压实的材料的内部。该制品的制造过程是先沿含有非固结的粉末或颗粒材料的圆形金属外壳的一条母线做一开口折痕，然后压缩金属外壳封闭所述的折痕。

该制品用来处理各种金属溶池中的液体，如浇包中的钢水。

Description

本发明所涉及的管状外壳复合制品及其制造方法是用于处理液态金属，特别是钢水的。

用于这些用途的各种复合制品已为人们所知，特别是从下文提及的文件中可清楚地得到了解。

从本申请的图1，1a到图1f和图2可以更好地了解该已知制品的特点。

图1表示制做复合制品的一种已知方法。

图1a到图1f表示使用图1的方法制做复合制品的各个相继的阶段。

图2表示由图1的方法制成的已知复合制品的一部分。

法国专利第2476542号描述了一种制做管状复合制品的方法，这种管状制品特别用来将各种添加物加入金属溶池，例如装有钢水的浇包或连续铸造用的铸液分布器部件。

该管状复合制品有一壳体，其内部有一种压实的粉末材料。比如当处理钢水时，这种粉末材料可以含钙。

该专利文件描述了一种制做所说制品的方法。该方法包括准备一个充填了将被压实的粉末材料的管状外壳，然后减小该制品的横截面积，同时保持周长基本不变。因此，壳体内部的粉末材料是在原处被压实，从而也就保证它有一种良好的位置稳定性。这个专利文件还描述了制做这种制品的一种特殊方法。

以上这种特殊方法在欧洲专利申请第34994号中，尤其是在本申请的图1和图1a至图1f中作了更详细的描述。

从图1可以看到，一滚筒10将金属带101送入一条连续冷轧成形线，从成形轧辊110到115的第一轧辊组11使带材开始变形，在点a处制出如图1a所示的凹形断面102。在点b，带材具有如图1b所示的槽形轮廓103，并且两个边缘116和117弯成随后可以彼此连结在一起的形状。在点c，见图1c，一个填料器喷嘴120向槽形构件103充填粉末状处理材料105。最好用如图1d所示的刮板装置125刮平这些粉末材料。从轧辊130至135的第二轧辊组13继续进行成形工作。轧辊130至135把边缘116和117在点e压扣在一起，见图1e。然后，最好在f点处通过挤压两边缘连结处压扁该连接部分，见图1f。从轧辊140至145的第三轧辊组14使外壳基本上无轴向伸长地变形，从而减小其横截面，同时保持周长不变，由此而得到的截面有两个相互平行的扁平部分，如同图2中的标号108所示。该制品是一个具有圆短边的近似的矩形体。

截面积的减小最好至少约15%。

经验证明，上述的制品在大多数情况下都获得满意的效果。制品上的扁平部分使它特别适于缠绕在卷筒上，也适于以后在将它***金属溶池时展开。

但是，因为是扁平截面，所以，制品不如圆形截面的刚性好。这种制品的刚度可能不足，从而当该种制品***某些高稠度的金属溶池的深处，特别是，当该溶池被高粘度的熔渣覆盖时。

对于这种场合，一种基本上是圆形截面的复合制品能取得更好的效果。

但是，这样就使得压实圆形截面复合制品中的粉末或颗粒材料的操作特别困难。而如果压实作用不足的话，就存在这些材料在壳体内部移动的危险。此外，将这些复合制品绕到小直径卷筒上，再在以后把它们展开的工作相对来说也是困难的，特别是如果压实操作造成较大的外壳塑性变形，从而使制品的刚度增加时更是如此。

还发现这种圆形截面的复合制品当它们从一个卷筒上展开时往往会发生螺旋形变形，因此也就妨碍它***金属溶池之中。如果这种复合制品的螺纹形变形过大，那末它就不会深入金属溶池之中，而是朝相反方向打弯和停留在该溶池的表面。当使用由钩紧连接的外壳组成的圆形复合制品时，在从卷筒上展开制品或在把制品***金属溶池之前进行的调直操作中，也能观察到外壳连接部分的散扣现象，因而使得外壳失去对其中所包材料的保护作用。

人们曾力图找到一个制造长条形的复合制品的可能方法，这个制品能被卷绕，并在以后被展开，并且包括一管状金属外壳和一由压实后的粉末或颗粒材料构成的内核，所述复合制品的横截面基本上是圆形的。

还力图发现一种可能的方法以排除这样的制品在***金属溶池之前从卷筒上展开时发生螺旋形变形的危险，以及当外壳由扣紧或钩紧法封闭时外壳局部散扣的危险。

本发明为此提供了一个特别有效的解决办法。

本发明涉及一具有管状外壳且其长度很大的复合制品，它适宜于被卷绕和在以后展开，在该制品中，粉末或颗粒材料的内核在所说的外壳内部被压实，制品的横截面基本上是圆形的，外壳包括至少一个自身封闭的折痕，所述折痕的刃口***该制品内部，并且折痕的两个边缘均与圆周区域相连接。

复合制品的外壳最好由一沿制品一条母线的钩紧或扣紧的轮廓封闭，制品最好还包括一沿径向基本与所述扣紧或钩紧部分相对设置的封闭折痕。最好还用使外壳两边缘的搭接部分承受联合变形的方法将扣紧区域折迭并压扁，另外，此制品最好采用特殊的压制方法做出扣紧区域内的凹槽。所述凹槽最好是基本上垂直于该外壳母线的小槽。

这种制品也可以包含两条在制品截面部分对称设置的封闭折痕，例如环绕制品轴线彼此成120°或180°。

为了用于多种场合，粉末或颗粒材料包含一种或多种游离状态或化合状态的反应元素，如钙、钡、镁、钠、硼、钛、锆和/或稀土金属和/或别的元素如铅、铋、硒、碲、硫和碳。粉末或颗粒材料也可以包含别的游离态、合金态或与其它元素结合的金属或非金属元素。

本发明还涉及制造这种复合制品的方法。

该方法包括：用任何方法准备一截面基本为圆形的管状金属外壳，在壳体内充填了非固结的粉末或颗粒物质，然后，使该外壳沿一条母线变形成凹形轮廓并使该外壳的金属基本不伸长，因而形成至少一个开口折痕。再施压力于外壳外壁，压力方向指向复合制品内部，在基本没有发生伸长的情况下减小外壳的外直径。由于这样的变形发生时制品圆度基本保持不变，所以，一个或多个折痕是逐级地辊压封闭的。折痕的两个外边缘或每个折痕相互移近。直径的减小使外壳所包的材料被相互压实。

根据本发明的制造方法最好是先准备一中间复合制品，它包括由金属带材料形成的，沿一条母线扣紧或钩紧的金属外壳。该金属外壳内包有非固结的粉末或颗粒材料，并且它的截面基本上是圆形的。这样的中间复合制品可以参照本申请图1和图1a至图1f通过上述已知的加工过程制做。该中间制品的基本上是圆形的截面如图1f所示，此时它还没有被图1所示轧辊14轧制变形。自f点往后，中间复合制品外壳沿一条母线发生变形，所用的装置是为人们熟知的至少一个轧辊或至少一个形状适宜的模块，用上述装置使外壳成形，形成一开口折痕并且不发生显著的伸长，折痕的折线***粉末或颗粒材料内部。然后用向外壳外壁施加压力的方法而使复合制品的外直径减小，压力的方向指向制品内部，直到折痕的外边缘彼此相对移近，折痕边壁至少有部分表面彼此贴紧为止。

开口折痕的尺寸最好根据其内截面面积至少等于中间复合制品内截面面积的15%来确定。如果有多条折痕，其内截面应该按折痕面积总和来考虑。

按以上的条件制得的复合制品，其中的材料已被压实，但没有显著的位移，而且其外壳周长也基本不用增加。

更有利的是，制品外壳部分的扣紧或钩紧连接可以通过折迭压扁而得到加固，同时也可能用生成凹槽的方法增加折迭压扁区域的强度，这些凹槽增加连接的机械强度，特别是防止外壳的一个边缘相对于另一边缘沿该母线方向滑动。试验证明，如果发生这种滑动，特别是在把制品卷到一个卷筒上和/或以后从卷筒上展开制品的过程中发生这种滑动的话，该复合制品会在***表面有液渣覆盖的金属熔池中时呈现螺旋形。这些凹槽最好用一个或多个轧辊做出，轧辊上有一个带齿棱边，它在扣紧区滚动，于是齿轧入外壳金属中使金属塑性变形。齿的具体形状最好是能形成基本上垂直于一条母线的小槽，并且这些小槽的亮度至少能覆盖在该宽度处的扣紧区的主要部分。

图3至图5表示了根据本发明从中间复合制品制造所说复合制品的一种特殊方法，但本发明不限于这一种方法。

图3表示根据本发明用作起始制品的中间复合制品的截面。

图4表示根据本发明在图3所示制品上形成一个开口折痕后的制品的截面。

图5表示根据本发明在封闭了图4中的开口折痕后的制品的截面。

参照图3，此图说明中间复合制品的截面146基本上是圆形的，并在以后对其施加压缩，这种压缩方法构成本发明的一个部分。复合制品的外壳147包括一个沿一条母线方向的扣紧区148。壳内所包含的粉末或颗粒材料149呈非固结状态。现有的成形装置就能制造图4所示的截面150。该截面包括一开口折痕151，它相对于复合制品的X₁轴而言，处于扣紧区152的对面。开口折痕151的张角和深度根据应达到的压缩程度来确定。现有的装置也能减小壳体外直径，而且封闭开口折痕，方法是对具有开口折痕的外壳施加径向压力。图5表示压缩后的复合制品153，它是封闭开口折痕后得到的。此时的外壳155，其外直径就是使用直径，并且它的周向没有显著变形，沿制品的轴线X₂方向也没有显著伸长。折痕刃口156基本上平行于轴线X₂。并位于被压实材料内部。折痕154的相互面对的壁，其大部分面积实际上是贴紧的，折痕的外边缘沿着母线157在制品的周边相连，所述母线相对于轴线X₂而言，与制品的扣紧区处在径向相对侧。直径X₃-X₃构成一根优先的惯性轴，此惯性轴利于用这种方法做成的压缩后的复合制品的卷绕，并且以后能在扣紧区的金属塑性变形最小的情况下展开制品。外壳散扣和产生裂口的危险性也因此大大减小。此外还减小了外壳加紧区边缘发生相对滑动的危险性，从而大大减小了制品***金属熔池时呈现螺旋形的毛病。

下面的例子提供了根据本发明制造复合制品的一种特殊方法的大量说明。

该方法使用一种宽60.5毫米，厚0.4毫米的低碳钢带材。颗粒材料是硅-钙合金，其中钙的重量百分比是30%。用已有方法制造中间复合制品，该中间复合制品截面为直径16.0毫米的园形，并有一扣紧区，随后在扣紧区相对的部分上做出一开口折痕，然后通过径向给外壳壁加压力使开口折痕封闭。折痕封闭后，外壳外直径减少到13.2毫米。在进行这项操作时，硅-钙合金的视密度从16.1变为2.08，这表明对应于截面的这一减小，视密度增加了29%。

可以对本发明所述的制品和方法做许多改进，根据所需的用途，复合制品的金属外壳可以是钢，铝或任何其他的金属或者合金。外壳可以根据应用条件包括多条不同分布的折痕。尽管大多数情况下，外壳是扣紧或钩紧的，但也可以采用别的封闭形式，如焊接等。最后，要说明的是，可以广泛地选择金属、合金或别的元素或化合物形成粉末或颗粒材料以构成复合制品的内核。开口折痕也可通过诸如轧辊或形状适宜的模块装置制做，或者用别的装置也行，开口折痕的封闭也可以用别的装置。

Claims (16)

1、一种长度很长，能够被卷绕和在以后被展开的复合制品包括：一管状金属外壳和一粉末或颗粒材料的内核，此内核在所述外壳内受到压实，其特征在于它的横截面基本上是圆形的，外壳上包括至少一条自身封闭的折痕，该折痕的刃口在被压实材料的内部，而其边缘沿着一条母线在外壳的周边区域相连。

2、根据权利要求1所述的复合制品，其特征在于它的外壳是用扣紧或压紧连接进行封闭的。

3、根据权利要求2所述的复合制品，其特征在于外壳的扣紧区是沿着一条母线方向的，另外相对于制品轴线而言，处在扣紧区对面的一条封闭折痕。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的复合制品，其特征在于扣紧区是被折迭压扁。

5、根据权利要求4所述的复合制品，其特征在于折迭压扁区包括由金属外壳的塑性变形而生成的多条凹槽。

6、根据权利要求5所述的复合制品，其特征在于这些凹槽是基本上垂直于所述外壳母线的小槽。

7、根据权利要求1至6中任意一项所述的复合制品，其特征在于它包含游离态或化合态的一种或多种元素，如钙、钡、镁、钠、硼钛、锆和/或稀土金属和/或别的元素如，铅、铋、硒、碲、硫和碳。

8、根据权利要求1至7中任意一项所述的复合制品，其特征在于外壳是钢，铝或镍制的。

9、一种用来制造包括长度很大的金属外壳和粉末或颗粒材料的复合制品的方法，其中粉末或颗粒材料在壳体内被压实，但保持壳体周长基本不变，其中所用的中间复合制品包括一基本上是圆形截面的金属外壳和非固结的粉未或颗粒材料，这种中间复合制品是用已知方法制造的;该方法的特征在于通过使所说的外壳沿至少一条母线变成凹形，以产生至少一条开口折痕，同时保持外壳部分的金属不发生显著的伸长，然后给所说的外壳外壁施加压力，压力的方向指向外壳内部，以便在不显著改变外壳圆度的情况下减小外壳的外直径，因此，至少部分地使至少一条折痕封闭，所说折痕的刃口***被压实材料的内部，而折痕的外部边缘彼此相对移近。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于壳体沿至少一条母线变为凹形以便制成至少一条开口折痕，折痕是通过至少适宜形状的一个轧辊或至少一个形状合适的模块作用而成的。

11、根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于中间复合制品外壳是沿一条母线扣紧在一起的。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于形成了一个开口折痕，此开口折痕基本上位于和扣紧或钩紧区域径向相对的一侧;

13、根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于当复合制品的外壳被扣紧之后，把所说的扣紧区折迭压扁。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于当所说的复合制品外壳沿一条母线被折迭压扁时，在所说的折迭压扁区通过外壳金属的塑性变形产生了凹槽。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于所说的凹槽基本上是垂直于所述外壳母线的小槽，槽宽基本上等于扣紧区的宽度。

16、根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于所说的凹槽是用至少一个轧辊以足够的压力轧制而成的，轧辊在折迭压扁区域上方具有合适形状的齿以得到所需的轧入深度。

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