一种钢的氮化方法[工艺流程]

　　专利名称：钢的氮化方法

　　技术领域：

　　本发明涉及钢的氮表面硬化渗氮方法，该方法包括将钢制件进行有利于产生较深和均匀的氮化层或氮化表面的特别处理。

　　为改进钢的耐磨性、耐蚀性和诸如疲劳强度之类的机械强度，一般是在钢的表面上形成一层氮化层或氮化表面。典型技术是单独采取氨气或氨与含碳源气体(RX气)的混合物的氮化(气体氮化，气体软氮化)法。这类方法在方法的稳定性上是存在问题的，因为当处理合金钢制件或有复杂构形的钢制件时，所得到的氮化外表趋于不能平整。

　　钢制件一般是在不低于500℃的温度下进行氮化的，此时钢表面的氮吸收或氮扩散不仅要求没有有机或无机物污渍，而且也要求无氧化膜。再者钢的表面本身也必须有高的活性。但实际上在这种氮化过程中是不可能阻止氧化薄膜的形成和得到完全活化的钢表面的，以奥式不锈钢制件为例，在将其装入氮化炉之前通常是用氢氟酸-硝酸以从其表面清除钝化薄膜的，但要完全除去钝化薄膜是比较困难的，要完全活化钢的表面层也是不可能的。因此，几乎没有可能形成满意的氮化外层。而且在氮化前除去有机或无机污渍一般是用碱去油渍或用例如三氯乙烯作有机清洗的。但最近的反污染细则规定(控制臭氧层的破坏)使至今所用的最有效的清洗方法-有机清洗不能应用，这也是形成满意氮化外表的一主要障碍。

　　在此情况下，本发明的发明人曾有发现，即在钢制件氮化前进行在如NF3的含氟气体掩蔽和加热条件下氟化，再进行氮化，则钢表面的清洗(除去有机和无机污渍并除去氧化膜)和活化就可实现。而得到满意的氮化外表，此技术已在日本和美国申请了专利(日本专利申请号1-177660和美国专利申请号479，013，申请日1990.2.12)。在本方法中，钢制件道德在炉中加热并与如NF3之类的气体接触进行预处理。结果，活化氟原子破坏了粘附在钢表面上的有机和无机污渍成分得到了清洁的钢表面，同时钢表面上的钝化膜(包括氧化膜)转变成了氟化物膜，覆盖并保护着钢表面，此后再将钢制件进行氮化。在此氮化工艺中，上述的氟化物膜在加热下被引入炉内的由含氮源的氮化气体(如NH3)和H2组成的混合气体所破坏。特别是所说的氟化物膜的破坏和除去，留下了清洁和活化的钢表面，而氮化气体中的氮原子迅速渗透并扩散入清洁、活化的钢表面形成了均匀而较深的氮化外表。但是，尽管NF3气有上述所需要的性能，它的缺点是费用高，再者，要进行适合的氟化需要有相当高的温度(280-500℃)，即有相当大的能量消耗，这就增加了处理费用。

　　对上述情况进行了研究后，本发明以提供一种钢的渗氮方法作为其目的，这种方法能形成均匀和较深的氮化外表，费用较低。

　　为达到上述目的，本发明一方面针对一种钢的氮化方法，其特征是在加热条件下于氟-惰性气体混合物掩蔽下氟化钢制件，然后在加热条件下于氮化气体掩蔽下氮化同一制件;另一方面是针对一种钢的渗氮方法，其特征是在加热条件下于氟-三氟化氮-惰性气体混合物掩蔽下氟化钢制件，然后在加热条件下于氮化气体掩蔽下氮化同一制件。

　　本发明的发明人为降低用NF3作为氟化气体的氮化法的费用曾进行了一系列的研究，发现以前在上述采用NF3作为氟化气体的基本发明的研究阶段中认为不适合于氟化的氟(F2)实际上有极好的氟化活性，而且氟可在比NF3低得多的温度下完成氟化。本发明就是基于上述的发现的。

　　因此，本申请的第一个发明是针对采用F2和如N2之类的惰性气体的混合物的氟化工艺。用这一技术，在约150-300℃，优选约200-250℃的相对低的温度范围就能完成基本氟化。第二个发明涉及采用由N2、F2和NF3组成的混合的氟化工艺。后者工艺可在低于先有技术工艺中使用NF3作为氟化气体要求的温度范围，即约200-400℃，优选约250-300℃的温度下完成氟化，虽然这一温度范围略高于前述工艺采用N2和F2组成的混合物作为氟化气体所要求的温度范围。因此，发现在单独使用F2(F2+N2)和单独使用NF3(NF3+N2)时的氟化温度之间有高至100-150℃的温度差。应当知道，本发明中的氟化，如果需要的话，可在上述的温度范围之外的温度下进行，例如最高采用约500℃。可用的F2不仅是熔融电解法或类似方法形成的一般F2，也可用含氟化合物如BF3、CF4、HF、SF6、C2F6、WF6、CHF3、SiF4在热裂装置中进行热裂解形成的F2(气)。在本发明中使用的F2包括由热裂解产生的F2。

　　下面对本发明作详细的叙述。

　　按照本发明，上述的氟化采用(1)N2+F2混合气体或(2)N2+F2+NF3混合气体。

　　在(1)的情况下，N2+F2为二元混合物，F2的浓度设定为0.05至20%(体积，下同)＞。使用F2的缺点是，在高浓度下氟化难于控制，因为F2是高活性的;在不超过1%的低浓度时F2虽很容易控制，但对于有足够表面硬化的钢来说，需要有较长时间的处理。因此，优选的F2浓度为3-10%。在(2)的情况下，使用F2+NF3+N2混合气体，优选的F2浓度为1-5%，优选的NF3浓度为1-20%。在使用F2+NF3+N2三元混合物时，F2和NF3的比例决定于预定的氟化时间和温度。因此，因为较长的氟化时间意味着较长的工作时间，三元气体混合物中F2/NF3比应考虑这一情况和氟化气体的价格来决定。

　　本发明的底钢包括各类钢，如碳钢、不锈钢等，这些钢不限于形状，可以是板状或圈状或者甚致是一颗螺丝的加工形状或其他。本发明的底钢也不限于所说的那些钢，还包括所说钢的合金和基于所说的钢与以其他金属补充的合金。

　　按照本发明，底钢是按两种方法处理的(A)用第一加热处理炉进行氟化处理，然后用第二处理炉进行氮化;或(B)在具有氟化室和氮化室的同一加热处理炉中进行处理。

　　如果用(a)的加热处理炉氟化和加热处理炉进行氮化的底钢处理，其方法包括下述步骤第一，在所说的加热处理炉中按下述方法进行氟化将欲表面硬化的钢制件置于第一加热处理炉中加热至150-300℃，最好是200-250℃;在同样条件下将氟(F2+N2)引入加热处理炉并将钢制件于所说的氟气中保持在上述相同温度下约10-120分钟，最好是约20-90分钟，或为取得更好的效果约30-60分钟。如果使用由诸如BF3之类的化合物裂解产生的F2，就需在加热炉前置一裂解装置或置于加热炉邻近。上述化合物热裂解后所形成的F2与N2混合，将混合物导入加热炉。按此步骤钢表面上的钝化膜(主要由氧化物组成)转变成了氟化物膜。此反应例如是按下面的反应方程进行的

　　上述的处理分别用加热处理炉进行，例如

　　图1中所述的加热处理炉。

　　在附图中，代号1表示钟形外壳，2表示筒形内壳，处于外壳之内;整体安置在外壳1的顶部的是一框架结构10，具有连接装置10α以与吊车等的吊钩连接;整体安置在内壳2顶部的是一形结构11，具有连接装置11α以与吊车等的吊钩相连接;在内壳2里形成的是一氟化室，壳1和壳2之间的空间构形一加热腔。代号3代表装入壳2和自壳2取出的钢制件。钢制件3置于有中心孔14的平台15上，并在从中心孔14向上伸展的第一筒形金属网16和从平台四周向上伸展的第二筒形金属网17α间的空间通过插入的多孔分隔器17b(各有一中心孔)分成几部分，代号4代表在外壳1下部周墙上形成的安装燃烧器的孔，4α代表外壳1顶墙上的排放口，5为基底，6为使炉内气氛循环的风扇，对准平台15的中心孔14，通过中心孔14和筒形金属属网16从上使炉内气氛循环。7为热交换器，置于从所说内壳的基底向下伸的管7α的中间。8为强制冷却循环鼓风机，置于热交换器7的管7α下游。9为将氟气引入内壳2的导管。12α为从内壳2排放废气管道，在其中部分成二路，即支管17和19，17安装阀门18，19安装阀门20和真空泵21。当内壳2中的废气压力高时使用支路管线17;当废气压力低时使用支路管线19以真空泵的吸力抽真空，12为连接于所说废气管12α末端的抗污染装置，该抗污染装置包括-对横向的活性炭柱22，每柱外有加热线圈23所缠绕和一鳍形热交换器24，其功能是使导入活性炭柱22的废气由剩余F2等与活性炭的热反应转变成无害的CF4，并进入鳍形热交换器24进行冷却。13为一安装于从所说热交换器24引伸的管25上的清洗器，清洗器内盛水，其功能是将管25的废气以气泡形式通过使HF部分溶解于水(HF是内壳2中F2与H2O和H2反应的副产物)。

　　使用此热处理炉时，氟化是按如下步骤进行的用吊车钩(未示出)连接10α和11α将所说的外壳1和内壳2吊起，将底钢3放置在平台15上，放下内壳2和外壳1至原位置(示于图1)，然后将置于燃烧孔4的燃烧器(未示出)的火焰热量辐射入外壳1和内壳2之间形成的加热腔内，内壳2中的钢制件3由此被加热。然后将诸如NF3等的含氟气体从其底部通过管9引入内壳2进行氟化，氟化时间约为30-60分钟，如上已述及。

　　其氮化是按下述步骤进行的因为经氟化处理后的钢制件3被氟化物膜所覆盖，甚至暴露于大气中也能保持完整而没有表面氧化作用，在这种条件下的钢制件可以贮存，也可以在所说的第二加热炉中立刻进行氮化，进行氮化的第二加热炉在结构上类似于上述的第一加热炉。方法是将第二加热炉A′的内壳2和外壳1吊起，将钢制件3堆放于平台上，再将内壳2和外壳1放回原位，然后将燃烧器的火焰热量辐射入内壳2和外壳1之间的空间内在480-700℃的氮化温度下加热内壳2中的钢制件。此时将NH3或由NH3和含碳源的气体混合物从加热炉底部分之管9引入炉中并将钢制件在此条件下保持120分钟左右或更长，在此方法中，所说的氟化物膜被H2或小量的水(氮化反应的副产物)还原或破坏，其反应例如可按下述的反应方程进行，以得到活化的钢表面。

　　关于氟化物膜的去除，可在引入氮化气体之前引入N2和H2的混合气或H2气将薄膜破坏，而且此方法之选择可以避免副产物氟化铵所带来的麻烦。

　　在所形成的活化的钢表面上，由氮化气体衍生的活性氮进行作用并渗入和扩散入钢制件。结果，由钢制件的表面向其内部，形成均匀的含氮化物(如CrN，Fe2N，Fe3N和Fe4N)的超硬化合物层(氮化物层)且有足够的深度，其后是N原子的硬扩散层组成，上述化合物层和扩散层构成整个氮化外表。

　　在单一热处理炉(B)中进行氟化和氮化的情况下，是采用例如图2结构的加热炉的。图中，1′代表加热炉，2′代表盛装金属制件(未示出)的金属篮，3′代表加热器，5′代表排废气管，6′为绝缘墙，7′为炉门，8′为风扇，10′为支撑柱，12′为真空泵，13′为废气处理装置，21′为有绝缘墙的炉体，其内部由隔离墙或窗板22′将其分成室23′和24′，隔离墙可以自由启闭，隔离墙22′使室23′和24′保持气密并对热绝缘，可以垂直上下滑动启闭(如图)，23′代表氟化室，24′代表氮化室，23′和24′各有一支承金属篮2′的基体25′，25′由一对轨道组成，其安置能使金属篮2′沿轨道选择性地滑入氟化室23′或氮化室24′。26′为将氟化气体导入氟化室23′的气体引入管，27′为温度传感器。氟化室23′前方以水平方向驱动的盖7′可松脱地盖住。28′为将氮化气体引入氮化室24′的氮化气体管。

　　在上述的加热炉中，氮化按下述步骤进行首先将盛有钢制件的篮2′置于氟化室23′中，升高氟化室23′的内部温度将钢制件加热至150-300℃，在此条件下将含氟气体(F2+N2)引入室中进行氟化30至60分钟。氟化完毕后将氟化室23′通风排掉气体。

　　然后，按下述方法进行氮化将上述隔离墙打开，将钢制件和金属篮2′作为整体一起转移至氮化室24′，关闭隔离墙，此时升高氮化室24′的内温至480-600℃以加热钢制件并将H2引入氮化室保持1小时，覆盖钢表面的氟化物膜即被破坏而暴露制件的基体表面。然后，将氮化气体，即由NH3、N2、H2、CO和CO2组成的混合气体引入氮化室24′在该温度下进行氮化4-5小时。此后，将室内温度降至350-450℃，在此条件下引入由H2和N2组成的混合气或由N2、H2和CO2组成的混合气进行清洗1小时，此后，将氮化室24′中的废气排放掉并开启隔离墙22′。然后将钢制件和金属篮2′作为一整体转移至氟化室23′并关闭隔离墙22′，接着在该条件下进行冷却。冷却是由气体引入管26′将氮气引入氟化室23′。如此处理的钢制件具有较深或均匀的氮化外表。钢制件的氟化加热可以在氮化室24′中进行，即将钢制件直接置于氮化室中并进行加热，然后开启隔离墙22′将钢制件转移到氟化室23′进行氟化，此后再将钢制件放回氮化室24′进行氮化。在这种情况下，氮化室24′的预热是利用钢制件氟化时的热量完成的。

　　因此，按照本发明，破坏了氟化物膜后可暴露的钢表面已经高度活化，氮原子作用在此活化的表面上形成了深度大并且均匀的超硬氮化层。再者，氮化所用的气体是以氟为基础的混合气体，与使用NF3相比较，不但便宜，还容许使用较低的氟化温度，因而实际上降底了处理费用。

　　本发明的图1是用于本发明热处理炉一例的剖面图，图2为另一加热炉的简图。

　　现将本发明实施例叙述如下首先叙述使用双加热炉的实例实例1

　　氟化制造一些奥氏不锈钢螺丝钉(样品)，用三氟乙烯蒸气洗涤。将螺丝钉放入第一加热炉(图1)，按前述方法在200℃下充分加热，然后在此条件下，将由10%F2和N2组成的混合气引入炉中，速率为每单位时间5倍炉的内容积，制件在其中保持60分钟，然后取出一些样品，检查每个样品的表面层，确证已在整个表面形成了氟化物膜。

　　氮化将经上述氟化处理过的样品转移至第二加热炉A′，在炉中导入NH3+50%RX气于530℃下氮化6小时，处理完毕后，样品经空气冷却并从炉中取出。上述步骤提供了用氮气表面硬化了的奥氏不锈钢螺丝钉。

　　对比实例1除以N2+NF3(浓度1%)混合气代替氟化气和用410℃的氟化温度外，重复实例1所述步骤，得到氮气表面硬化的奥氏不锈钢螺丝钉。

　　将实例1和对比实例1的产品氮化外表的硬度、条件和厚度进行比较，结果发现二者产品的质量相同。对照起来，实例1的产品费用是对比实例1的产品费用的三分之一。

　　实例2氟化制造一些汽车发动机吸气阀(样品)，将其直接置于加热炉A并将温度升至280℃，在此条件下导入N2+10%F2+8%NF3组成的混合气体，速率为每单位时间10倍炉内容积，制件在炉中保持30分钟。此后，取出一些样品，检查每一样品的表面层。结果确证，整个表面已形成了氟化层。

　　氮化将上述经氟化处理的样品转移至第二加热炉A′并加热至570℃。在此情况下引入NH3+50%RX氮化气体120分钟。此后样品用空气冷却并自炉中取出。

　　对比实例2用NF3(1%)+N2掩蔽气体在与实例2相同的条件下加热至380℃进行氟化提供发动机吸气阀样品。

　　实例2的产品与对比实例2的产品的质量相同，在发动机吸气阀产品的费用中氟化气费用占的比例比对比实例2中用NF3得到的产品低40%。而且氟化步骤的加热和冷却时间能减少75分钟。

　　下面是使用同一加热处理炉(B)的实例实例3氟化和氮化是用具有氟化室和氮化室的同一加热处理炉(图2)进行的。用说明书正文所述方法进行分别处理，每一处理的条件如实例1，得到与实例1相同的结果。

　　实例4用具有氟化室和氮化室的热处理炉(图2)进行氟化和氮化，按说明书正文所述方法分别处理，每一处理的条件与实例2相同，得到与实例2相同的结果。

　　如前已述，采用基于廉价的氟的混合物进行氟化的本发明方法可以大大降低处理所需费用，而且因为氟化可在比用NF3进行氟化低100-150℃的温度下进行，降低了需求的热能，这也显著地降低费用。特别是因为氟化能在这样一种相对低的温度下进行，氟化后的冷却时间也可缩短，整个生产过程就可加快。再者，氟有强烈的气味，比NF3更易检漏，更可保证防止与有害的F2相联系的污染问题。另外，氟化的低温在具有氟化室和氮化室的同一热处理炉(连续炉)的情况下在设计上是有好处的，例如，氟化室和氮化室之间的隔离墙密封材料的使用时间延长了;因为氟化所用的氟是高腐蚀性的，但当氟化温度低时，密封材料性质的老化结构是较不明显的，所以可以实现较长的材料寿命，其他的优点是增强结构和其他结构元件的简化和寿命的延长。

　　权利要求

　　1.一种钢的氮化方法，其特征在于钢制件在加热条件下于氟和惰性气体组成的混合气体气氛中进行氟化，然后于氮化气体的气氛中在加热条件下进行氮化。

　　2.一种钢的氮化方法，其特征在于钢制件在加热条件下于氟、三氟化氮和惰性气体组成的混合气体气氛中进行氟化，然后在加热条件下于氮化气的气氛中氮化。

　　全文摘要

　　本发明涉及在钢制件上或钢制件中形成均匀有深度的氮化层的方法。钢制件在加热条件下于氟和惰性气体组成的混合气气氛中氟化，然后在加热条件下于氮化气气氛中进行氮化。

　　文档编号C23C8/34GK1067929SQ9110415

　　公开日1993年1月13日 申请日期1991年6月24日 优先权日1991年6月4日

　　发明者吉野明, 田原正昭, 仙北谷春男, 北野宪三, 湊辉男 申请人:大同酸素株式会社

　　专利名称：把喷管和集流腔自动连接起来的装置的制作方法

　　技术领域：

　　本发明涉及把喷管和集流腔自动连接起来的装置，集流腔和要通过喷管内的通道把流体喷入金属熔池中的传送流体的导管相连通，喷管装在一个能沿着滑轨垂直移动的喷管托架上，集流腔包括能把它与喷管头密封地连接起来的装置。

　　本发明的主题特别涉及用来把生铁炼成钢的转炉用的喷管，该喷管浸入转炉中以便把精炼材料吹入金属熔池中。为此，这些喷管含有若干通常是同心的通道，用来吹入精炼材料并对喷管进行冷却。

　　美国专利3972515公开了一种把这种喷管与集流腔密封地连接起来的装置，该集流腔与向喷管供应精炼材料和冷却液体的导管相通。当然，喷管和集流腔的接触表面必须设计成密封表面，以便防止这些气体和液体材料泄漏出，而在集流腔和喷管之间的夹紧必须足够有力来保持密封性。

　　在上述对比文件中已知的装置，喷管装到集流腔上是靠手工用螺栓夹紧的。在西德专利DE-AI-3828928中提出的装置，喷管装到集流腔上是通过由液压筒致动的绕枢轴转动的钩子自动进行的。

　　在上述两种装置中，喷管与集流腔之间的装配不仅要保证连接面的密封性，还要保证喷管的支撑，因为喷管是装在集流腔上的。因此在喷管和集流腔之间必须保证十分牢固的装配，因为集流腔、接头和导管都不可避免地要受到喷管的震动的影响。

　　本发明的目的是提供一种对上述类型的装置作了改进的装置，在该装置中，喷管的集流腔的连接是自动进行的，但是与已知的装置不同，其集流腔和喷管之间的接触面和结合面不易受到喷管在工作和装卸时所受到的振动，甚至是冲击的影响。

　　为了达到上述目的，本发明提出的自动连接喷管和集流腔的装置的重要特征在于它包括把喷管牢固地悬挂到喷管托架上的机构，和保证相对于喷管托架支撑床集流腔并使集流腔能相对于喷管托架垂直地移动或者喷管托架相对于集流腔垂直地移动的机构。

　　按照本发明的第一个实施例，所述的集流腔装在一个集流腔托架上，该集流腔托架可以通过集流腔和喷管与喷管托架象成整体，或者在重力作用下相对于喷管托架的滑轨固定。

　　按照该第一个实施例，所述的集流腔通过弹性机构安装在集流腔托架上。为此，所述的集流腔具有一个周边法兰，借助于该周边法兰可以把集流腔支撑在固定在集流腔托架成整体的一块板上的三对垂直放置的弹簧之间。

　　最好，当集流腔托架相对于滑轨固定时，喷管托架借助于导向滚轮能相对于集流腔托架移动。上述集流腔相对于滑轨的固定可以用一个制动件实现，该制动件可以在液压筒的作用下移动，以便相对于滑轨支撑集流腔托架。

　　按照该第一个实施例的改型，集流腔托架至少由一个装在喷管托架上的液压筒来支撑，以便在更换喷管时可以移动集流腔托架。

　　按照本发明的另一个实施例，集流腔不用中间支撑集流腔的支承机构而直接通过滚轮在喷管托架上滑动，也可以通过可移动的制动件或液压筒支撑在喷管托架上，如第一实施例那样。

　　与已知的装置中喷管是刚性地悬挂在集流腔上的情况不一样，本发明提出的装置提出喷管刚性地悬挂在喷管托架上，而集流腔则通过喷管托架来支承。喷管受到的震动和冲击传递到喷管托架上另一方面又通过集流管的非刚性悬挂，使得当集流腔与喷管头成整体时集流腔能适应喷管头的震动，而不影响它与喷管连接区的密封。

　　为了把喷管装到集流腔上，集流腔可以包括两个钩子，它们在液压筒作用下通过连接杆绕枢轴转动，连接杆相对于钩子轴是偏心的。

　　为了把喷管悬挂到喷管托架上，喷管可以包括两对轴颈，而喷管托架设有两对支座，每个支座上都设有凹槽，以便安放和支承喷管的轴颈，并且每个所述的凹槽都配有一个由液压筒致动的钩子，以便把轴颈锁在凹槽中，并使喷管与喷管托架牢固地连接起来。

　　通过下面参照附图对本发明实施例的详细说明，将对本发明的其它特点及特征更加清楚。附图中

　　图1到图5以侧视图方式示出了本发明的第一实施例，分别示出把喷管悬挂到集流腔上的各步骤;

　　图6示出了图1到图5的实施例的一个致型;

　　图7示出了本发明的第二个实施例的顶视图。

　　图中示出了一个安装喷管的托架8，该托架设计成可作垂直移动，例如可以用导向滚轮12沿着滑轨或导轨的滑动，借助于绕着滑轮14滑动的缆绳或链把悬挂在托架8上的喷管16浸入一个转炉(未示出)内，或者把喷管16从转炉中抽出来。

　　为了把喷管16悬挂到托架8上，该托架8设有一对上支座18和一对下支座20。在图中，每对支座中有一个被图中能够见到的那一个挡住了。每对支座的两个支座在水平方向上相互隔开一段足够的距离，以便使借助于钩子22运送的喷管16可嵌入在它们之间。两对支座18、20都设有凹槽30，32，它们与在喷管16上设置的一对上轴颈28和一对下轴颈26相对应，在钩子22的帮助下，喷管16的上下轴颈28，26可放入凹槽30、32中，喷管16上还有一对轴颈24用来把喷管16挂到钩子22上。

　　每个凹槽30、32配有一对或多对(最好是两对)上下钩子34、36(在图中只能见到每对钩子中的一个钩子)以保证把喷管16固定在凹槽30、22中，并保证喷管16和托架8之间的刚性连接。每对钩子34、36由一个、最好由一对液压筒38、40所致动。钩子34和36装在各自的枢轴上，(如在DE-AI-3828928所述的那样)，这些轴是偏心的，以便可按已知的方式作组合的转动及直线移动。实际上，在一个或多个液压筒38的作用下，钩子34绕它们的枢轴旋转，然后它们的轴稍微降低，以便把轴颈28锁在凹槽30中。另一方面，在一个或多个液压筒40的作用下，由于钩子36是偏心安装的，钩子36实质上作小范围的水平直线运动以使得把轴颈26卡到凹槽32中或者把它们从凹槽32中脱出来。

　　集流腔42与传送精炼材料的管道44以及冷却管道46相通。这些管道与集流腔42的连接及对集流腔42的供给方式已详细地在描述现有技术的上述文件中谈到。

　　按照第一个实施例的一个特点，集流腔42通过弹性机构安装在集流腔托架48上，托架48通过滚轮50可以相对于喷管托架8在垂直方向滑动或者托架8可相对于托架48滑动。集流腔42包括一周边法兰52，借助于该法兰，把集流腔装在一组多个螺旋弹簧54和一组下螺旋弹簧56之间，在图中一些上、下弹簧被挡住了。每个上、下弹簧54和56通过同轴的杆固定到板60上，该架60与集流腔托架48连成一整体。因而，集流腔42在上弹簧54和下弹簧56之间有一定的活动自由度。

　　虽然通过弹簧把集流腔42安装在其托架48上有较大的适应性的优点，但是必须注意这种弹性安装不是必要的，因为喷管16不用装在集流腔42，而是装在它的托架8上，也可能达到要求的目的。

　　所提出的装置还包括相对于滑轨10固定集流腔托架48的机构但是，喷管托架8还保持可相对于集流腔托架48和滑轨10的自由垂直滑动。在所示的实例中，这些机构包括一个可以在液压筒64的作用下水平位移的制动件62。当液压筒64伸展时，如图1所示，制动件62插进集流腔托架48的下方，形成支撑该托架和集流腔42的制动销。当然也可用转动制动件来代替上述滑动制动件。

　　下面将参照图1到图5来说明把喷管16与集流腔连接起来的各种程序。喷管16被钩子22带到要求的位置，通过轴颈28及26放入凹槽30及32中，然后，可降低钩子22直到喷管16通过轴颈28，26放入凹槽30，32中，然后可移去钩子22(见图2)。再起动液压筒28，26，以把喷管16的轴颈28和26卡在凹槽30和32中(见图3)使喷管16与托架8完全成一整体。

　　下一步，如图4所示，要把集流腔42和喷管16的结合面连接起来。为此，集流腔42上有一对钩子66，当板67由液压筒69致动作移动时，在偏心转动联接杆的作用下可启动钩子。钩子66类似于钩子34，也就是说它们都装在一根轴上，当轴转动时，通过相对于钩子轴是偏心的连结杆，该轴在垂直方向可作少许的直线移动。

　　为了进行连接，将喷管托架8升到如图4的位置直到喷管16的结合面70和集流腔42的下表面相接触，或者接近该下表面，为此该下表面可设有一个凹腔以便以适当的密封性来接纳喷管16。然后，启动液压筒68以闭合钩子66，以便套在轴颈28上，如图5所示。这样，集流腔42就与喷管16，也与喷管托架8构成一个整体。

　　下面的步骤是启动液压筒64，缩回该液压筒的活塞杆，以使制动件62从集流腔托架中退出来(图5)，使集流腔托架相对于滑轨10是不固定的。然后喷管托架8通过弹簧54、56，集流腔42和喷管16支撑着集流腔托架48。然后需要做的是沿着滑轨10降低托架8和48的组件以便把喷管16浸入到转炉中。

　　当然，卸下喷管16只要按照上面步骤的相反步骤可可，也就是先升起托架8，以便从转炉中抽出喷管16，然后启动液压筒64以便固定住集流腔托架48，打开钩子66，再降低喷管托架8，打开钩子34和36，通过钩子22卸下喷管16。

　　图6示出了上述实施例的一个改型，它可以省去制动件62和它的液压筒64。按照该改型，集流腔托架48被与喷管托架8成整体的一个或两个液压筒74支撑着。当更换喷管时，喷管托架8与喷管16一起保持固定，而集流腔托架48在液压筒74的作用下移动，以使集流腔与喷管之间作靠近或离开的动作，与图1到图5的实施例不一样，在该实施例中，喷管托架8是移动的，而集流腔托架48保持固定。该改型方案的优点是在更换喷管时，绞车和滑轮14不需要启动。

　　图7示出了本发明的第二个实施例的顶视图。标号8表示带有滚轮12的喷管托架，与第一实施例一样。标号76表示带有连接管78的集流腔。与第一实施例相反，集流腔76不再为托架支撑，而是直接装有滚轮80和导轮82，它们沿着喷管托架8的相应的垂直滑轨84上滑动，并使得集流腔76可相对于托架8垂直滑动。集流腔76的垂直支撑可以象图1到图5的实施例那样用喷管16和制动件62(未示出)或者如图6所示，借助于一个液压筒(未示出)。

　　图7实施例的优点是结构更简单，更紧凑和更坚固。

　　权利要求

　　1.把喷管和集流腔自动连接起来的装置，集流腔和要通过喷管(16)内的通道把流体喷入金属熔池中的传送流体的导管相连通，喷管(16)装在一个能沿着滑轨垂直移动的喷管托架(8)上，集流腔(42，76)包括能把它与喷管(16)的结合面(70)密封地连接起来的机构，其特征在于它包括把喷管(16)牢固地挂到喷管托架(8)上的机构、和保证相对于喷管托架(8)支撑集流腔(8)并使集流腔(42、76)能相对于喷管托架(8)垂直地移动或者喷管托架(8)相对于集流腔(42、76)垂直地移动的机构。

　　2.按照权利要求1的装置，其特征在于所述的集流腔(42)装在一个集流腔托架(48)上，该集流腔托架(48)可以通过集流腔(42)和喷管(16)与喷管托架(8)构成整体或者在重力作用下可相对于喷管托架(8)的滑轨固定。

　　3.按照权利要求2的装置，其特征在于所述的集流腔(42)通过弹性机构安装在集流腔托架(8)上。

　　4.按照权利要求3的装置，其特征在于所述的集流腔(42)具有一个周边法兰(52)，借助于该周边法兰(52)，可以把集流腔(42)支撑在固定在与集流腔托架(48)成整体的一块板(60)上的几对垂直放置的弹簧(54、56)之间。

　　5.按照权利要求2的装置，其特征在于所述的喷管托架(8)装有滚轮(50)，当集流腔托架相对于滑轨(10)固定时，喷管托架(8)借助于滚轮(50)能相对于集流腔托架(48)移动。

　　6.按照权利要求5的装置，其特征在于它还设有一个制动件(62)，它可以在液压筒(64)的作用下移动，以便相对于滑轨(10)支撑集流腔托架(48)。

　　7.按照权利要求1的装置，其特征在于所述集流腔托架(48)被至少一个液压筒(74)支撑在喷管托架(8)上，以便在更换喷管时可以移动集流腔托架(48)。

　　8.按照权利要求1的装置，其特征在于所述的集流腔(76)不用中间支撑集流腔的机构而直接通过滚轮(80，82)在喷管托架(8)上滑动。

　　9.按照权利要求1到8中任一项的装置，其特征在于所述的喷管(16)设有两对轴颈(26，28)，而喷管托架(8)设有两对支座(18，20)，每个支座上都设有凹槽(30，32)以便安放及支承喷管(16)的轴颈(26，28)，并且每个所述的凹槽(30、32)都配有一个由液压筒(38，40)致动的钩子(34，26)以便把轴颈(26，28)锁在凹槽(30，32)中，并使喷管(16)与喷管托架(8)牢固地连接起来。

　　10.按照权利要求1到8中任一项的装置，其特征在于所述的集流腔(42，76)包括两个可以在液压筒(68)的作用下绕枢轴转动的钩子(66)和相对于钩子的轴是偏心的连接杆，使得集流腔(42，76)与喷管(16)的结合面(70)构成整体。

　　全文摘要

　　把喷管和集流腔自动连接起来的装置。在现有的这种装置中，在操作中，喷管与集流腔连接，并由集流腔支撑。而本发明提供了把喷管(16)牢固地悬挂在能沿滑轨移动的喷管托架(8)上的机构和保证相对于喷管托架支撑集流腔并使集流腔能相对于喷管托架垂直地移动或者喷管托架相对于集流腔垂直地移动的机构。

　　文档编号C21C5/46GK1057863SQ9110415

　　公开日1992年1月15日 申请日期1991年6月24日 优先权日1990年7月4日

　　发明者斯托姆普·胡伯特, 弗里斯·丹尼尔, 迪维莱特·瑟吉 申请人:保罗·伍尔恩公司