專利名稱：鋼的氮化方法

　　技術領域：

　　本發明涉及鋼的氮表面硬化滲氮方法，該方法包括將鋼制件進行有利于產生較深和均勻的氮化層或氮化表面的特別處理。

　　為改進鋼的耐磨性、耐蝕性和諸如疲勞強度之類的機械強度，一般是在鋼的表面上形成一層氮化層或氮化表面。典型技術是單獨采取氨氣或氨與含碳源氣體(RX氣)的混合物的氮化(氣體氮化，氣體軟氮化)法。這類方法在方法的穩定性上是存在問題的，因為當處理合金鋼制件或有復雜構形的鋼制件時，所得到的氮化外表趨于不能平整。

　　鋼制件一般是在不低于500℃的溫度下進行氮化的，此時鋼表面的氮吸收或氮擴散不僅要求沒有有機或無機物污漬，而且也要求無氧化膜。再者鋼的表面本身也必須有高的活性。但實際上在這種氮化過程中是不可能阻止氧化薄膜的形成和得到完全活化的鋼表面的，以奧式不銹鋼制件為例，在將其裝入氮化爐之前通常是用氫氟酸-硝酸以從其表面清除鈍化薄膜的，但要完全除去鈍化薄膜是比較困難的，要完全活化鋼的表面層也是不可能的。因此，幾乎沒有可能形成滿意的氮化外層。而且在氮化前除去有機或無機污漬一般是用堿去油漬或用例如三氯乙烯作有機清洗的。但最近的反污染細則規定(控制臭氧層的破壞)使至今所用的最有效的清洗方法-有機清洗不能應用，這也是形成滿意氮化外表的一主要障礙。

　　在此情況下，本發明的發明人曾有發現，即在鋼制件氮化前進行在如NF3的含氟氣體掩蔽和加熱條件下氟化，再進行氮化，則鋼表面的清洗(除去有機和無機污漬并除去氧化膜)和活化就可實現。而得到滿意的氮化外表，此技術已在日本和美國申請了專利(日本專利申請號1-177660和美國專利申請號479，013，申請日1990.2.12)。在本方法中，鋼制件道德在爐中加熱并與如NF3之類的氣體接觸進行預處理。結果，活化氟原子破壞了粘附在鋼表面上的有機和無機污漬成分得到了清潔的鋼表面，同時鋼表面上的鈍化膜(包括氧化膜)轉變成了氟化物膜，覆蓋并保護著鋼表面，此后再將鋼制件進行氮化。在此氮化工藝中，上述的氟化物膜在加熱下被引入爐內的由含氮源的氮化氣體(如NH3)和H2組成的混合氣體所破壞。特別是所說的氟化物膜的破壞和除去，留下了清潔和活化的鋼表面，而氮化氣體中的氮原子迅速滲透并擴散入清潔、活化的鋼表面形成了均勻而較深的氮化外表。但是，盡管NF3氣有上述所需要的性能，它的缺點是費用高，再者，要進行適合的氟化需要有相當高的溫度(280-500℃)，即有相當大的能量消耗，這就增加了處理費用。

　　對上述情況進行了研究后，本發明以提供一種鋼的滲氮方法作為其目的，這種方法能形成均勻和較深的氮化外表，費用較低。

　　為達到上述目的，本發明一方面針對一種鋼的氮化方法，其特征是在加熱條件下于氟-惰性氣體混合物掩蔽下氟化鋼制件，然后在加熱條件下于氮化氣體掩蔽下氮化同一制件;另一方面是針對一種鋼的滲氮方法，其特征是在加熱條件下于氟-三氟化氮-惰性氣體混合物掩蔽下氟化鋼制件，然后在加熱條件下于氮化氣體掩蔽下氮化同一制件。

　　本發明的發明人為降低用NF3作為氟化氣體的氮化法的費用曾進行了一系列的研究，發現以前在上述采用NF3作為氟化氣體的基本發明的研究階段中認為不適合于氟化的氟(F2)實際上有極好的氟化活性，而且氟可在比NF3低得多的溫度下完成氟化。本發明就是基于上述的發現的。

　　因此，本申請的第一個發明是針對采用F2和如N2之類的惰性氣體的混合物的氟化工藝。用這一技術，在約150-300℃，優選約200-250℃的相對低的溫度范圍就能完成基本氟化。第二個發明涉及采用由N2、F2和NF3組成的混合的氟化工藝。后者工藝可在低于先有技術工藝中使用NF3作為氟化氣體要求的溫度范圍，即約200-400℃，優選約250-300℃的溫度下完成氟化，雖然這一溫度范圍略高于前述工藝采用N2和F2組成的混合物作為氟化氣體所要求的溫度范圍。因此，發現在單獨使用F2(F2+N2)和單獨使用NF3(NF3+N2)時的氟化溫度之間有高至100-150℃的溫度差。應當知道，本發明中的氟化，如果需要的話，可在上述的溫度范圍之外的溫度下進行，例如最高采用約500℃。可用的F2不僅是熔融電解法或類似方法形成的一般F2，也可用含氟化合物如BF3、CF4、HF、SF6、C2F6、WF6、CHF3、SiF4在熱裂裝置中進行熱裂解形成的F2(氣)。在本發明中使用的F2包括由熱裂解產生的F2。

　　下面對本發明作詳細的敘述。

　　按照本發明，上述的氟化采用(1)N2+F2混合氣體或(2)N2+F2+NF3混合氣體。

　　在(1)的情況下，N2+F2為二元混合物，F2的濃度設定為0.05至20%(體積，下同)＞。使用F2的缺點是，在高濃度下氟化難于控制，因為F2是高活性的;在不超過1%的低濃度時F2雖很容易控制，但對于有足夠表面硬化的鋼來說，需要有較長時間的處理。因此，優選的F2濃度為3-10%。在(2)的情況下，使用F2+NF3+N2混合氣體，優選的F2濃度為1-5%，優選的NF3濃度為1-20%。在使用F2+NF3+N2三元混合物時，F2和NF3的比例決定于預定的氟化時間和溫度。因此，因為較長的氟化時間意味著較長的工作時間，三元氣體混合物中F2/NF3比應考慮這一情況和氟化氣體的價格來決定。

　　本發明的底鋼包括各類鋼，如碳鋼、不銹鋼等，這些鋼不限于形狀，可以是板狀或圈狀或者甚致是一顆螺絲的加工形狀或其他。本發明的底鋼也不限于所說的那些鋼，還包括所說鋼的合金和基于所說的鋼與以其他金屬補充的合金。

　　按照本發明，底鋼是按兩種方法處理的(A)用第一加熱處理爐進行氟化處理，然后用第二處理爐進行氮化;或(B)在具有氟化室和氮化室的同一加熱處理爐中進行處理。

　　如果用(a)的加熱處理爐氟化和加熱處理爐進行氮化的底鋼處理，其方法包括下述步驟第一，在所說的加熱處理爐中按下述方法進行氟化將欲表面硬化的鋼制件置于第一加熱處理爐中加熱至150-300℃，最好是200-250℃;在同樣條件下將氟(F2+N2)引入加熱處理爐并將鋼制件于所說的氟氣中保持在上述相同溫度下約10-120分鐘，最好是約20-90分鐘，或為取得更好的效果約30-60分鐘。如果使用由諸如BF3之類的化合物裂解產生的F2，就需在加熱爐前置一裂解裝置或置于加熱爐鄰近。上述化合物熱裂解后所形成的F2與N2混合，將混合物導入加熱爐。按此步驟鋼表面上的鈍化膜(主要由氧化物組成)轉變成了氟化物膜。此反應例如是按下面的反應方程進行的

　　上述的處理分別用加熱處理爐進行，例如

　　圖1中所述的加熱處理爐。

　　在附圖中，代號1表示鐘形外殼，2表示筒形內殼，處于外殼之內;整體安置在外殼1的頂部的是一框架結構10，具有連接裝置10α以與吊車等的吊鉤連接;整體安置在內殼2頂部的是一形結構11，具有連接裝置11α以與吊車等的吊鉤相連接;在內殼2里形成的是一氟化室，殼1和殼2之間的空間構形一加熱腔。代號3代表裝入殼2和自殼2取出的鋼制件。鋼制件3置于有中心孔14的平臺15上，并在從中心孔14向上伸展的第一筒形金屬網16和從平臺四周向上伸展的第二筒形金屬網17α間的空間通過插入的多孔分隔器17b(各有一中心孔)分成幾部分，代號4代表在外殼1下部周墻上形成的安裝燃燒器的孔，4α代表外殼1頂墻上的排放口，5為基底，6為使爐內氣氛循環的風扇，對準平臺15的中心孔14，通過中心孔14和筒形金屬屬網16從上使爐內氣氛循環。7為熱交換器，置于從所說內殼的基底向下伸的管7α的中間。8為強制冷卻循環鼓風機，置于熱交換器7的管7α下游。9為將氟氣引入內殼2的導管。12α為從內殼2排放廢氣管道，在其中部分成二路，即支管17和19，17安裝閥門18，19安裝閥門20和真空泵21。當內殼2中的廢氣壓力高時使用支路管線17;當廢氣壓力低時使用支路管線19以真空泵的吸力抽真空，12為連接于所說廢氣管12α末端的抗污染裝置，該抗污染裝置包括-對橫向的活性炭柱22，每柱外有加熱線圈23所纏繞和一鰭形熱交換器24，其功能是使導入活性炭柱22的廢氣由剩余F2等與活性炭的熱反應轉變成無害的CF4，并進入鰭形熱交換器24進行冷卻。13為一安裝于從所說熱交換器24引伸的管25上的清洗器，清洗器內盛水，其功能是將管25的廢氣以氣泡形式通過使HF部分溶解于水(HF是內殼2中F2與H2O和H2反應的副產物)。

　　使用此熱處理爐時，氟化是按如下步驟進行的用吊車鉤(未示出)連接10α和11α將所說的外殼1和內殼2吊起，將底鋼3放置在平臺15上，放下內殼2和外殼1至原位置(示于圖1)，然后將置于燃燒孔4的燃燒器(未示出)的火焰熱量輻射入外殼1和內殼2之間形成的加熱腔內，內殼2中的鋼制件3由此被加熱。然后將諸如NF3等的含氟氣體從其底部通過管9引入內殼2進行氟化，氟化時間約為30-60分鐘，如上已述及。

　　其氮化是按下述步驟進行的因為經氟化處理后的鋼制件3被氟化物膜所覆蓋，甚至暴露于大氣中也能保持完整而沒有表面氧化作用，在這種條件下的鋼制件可以貯存，也可以在所說的第二加熱爐中立刻進行氮化，進行氮化的第二加熱爐在結構上類似于上述的第一加熱爐。方法是將第二加熱爐A′的內殼2和外殼1吊起，將鋼制件3堆放于平臺上，再將內殼2和外殼1放回原位，然后將燃燒器的火焰熱量輻射入內殼2和外殼1之間的空間內在480-700℃的氮化溫度下加熱內殼2中的鋼制件。此時將NH3或由NH3和含碳源的氣體混合物從加熱爐底部分之管9引入爐中并將鋼制件在此條件下保持120分鐘左右或更長，在此方法中，所說的氟化物膜被H2或小量的水(氮化反應的副產物)還原或破壞，其反應例如可按下述的反應方程進行，以得到活化的鋼表面。

　　關于氟化物膜的去除，可在引入氮化氣體之前引入N2和H2的混合氣或H2氣將薄膜破壞，而且此方法之選擇可以避免副產物氟化銨所帶來的麻煩。

　　在所形成的活化的鋼表面上，由氮化氣體衍生的活性氮進行作用并滲入和擴散入鋼制件。結果，由鋼制件的表面向其內部，形成均勻的含氮化物(如CrN，Fe2N，Fe3N和Fe4N)的超硬化合物層(氮化物層)且有足夠的深度，其后是N原子的硬擴散層組成，上述化合物層和擴散層構成整個氮化外表。

　　在單一熱處理爐(B)中進行氟化和氮化的情況下，是采用例如圖2結構的加熱爐的。圖中，1′代表加熱爐，2′代表盛裝金屬制件(未示出)的金屬籃，3′代表加熱器，5′代表排廢氣管，6′為絕緣墻，7′為爐門，8′為風扇，10′為支撐柱，12′為真空泵，13′為廢氣處理裝置，21′為有絕緣墻的爐體，其內部由隔離墻或窗板22′將其分成室23′和24′，隔離墻可以自由啟閉，隔離墻22′使室23′和24′保持氣密并對熱絕緣，可以垂直上下滑動啟閉(如圖)，23′代表氟化室，24′代表氮化室，23′和24′各有一支承金屬籃2′的基體25′，25′由一對軌道組成，其安置能使金屬籃2′沿軌道選擇性地滑入氟化室23′或氮化室24′。26′為將氟化氣體導入氟化室23′的氣體引入管，27′為溫度傳感器。氟化室23′前方以水平方向驅動的蓋7′可松脫地蓋住。28′為將氮化氣體引入氮化室24′的氮化氣體管。

　　在上述的加熱爐中，氮化按下述步驟進行首先將盛有鋼制件的籃2′置于氟化室23′中，升高氟化室23′的內部溫度將鋼制件加熱至150-300℃，在此條件下將含氟氣體(F2+N2)引入室中進行氟化30至60分鐘。氟化完畢后將氟化室23′通風排掉氣體。

　　然后，按下述方法進行氮化將上述隔離墻打開，將鋼制件和金屬籃2′作為整體一起轉移至氮化室24′，關閉隔離墻，此時升高氮化室24′的內溫至480-600℃以加熱鋼制件并將H2引入氮化室保持1小時，覆蓋鋼表面的氟化物膜即被破壞而暴露制件的基體表面。然后，將氮化氣體，即由NH3、N2、H2、CO和CO2組成的混合氣體引入氮化室24′在該溫度下進行氮化4-5小時。此后，將室內溫度降至350-450℃，在此條件下引入由H2和N2組成的混合氣或由N2、H2和CO2組成的混合氣進行清洗1小時，此后，將氮化室24′中的廢氣排放掉并開啟隔離墻22′。然后將鋼制件和金屬籃2′作為一整體轉移至氟化室23′并關閉隔離墻22′，接著在該條件下進行冷卻。冷卻是由氣體引入管26′將氮氣引入氟化室23′。如此處理的鋼制件具有較深或均勻的氮化外表。鋼制件的氟化加熱可以在氮化室24′中進行，即將鋼制件直接置于氮化室中并進行加熱，然后開啟隔離墻22′將鋼制件轉移到氟化室23′進行氟化，此后再將鋼制件放回氮化室24′進行氮化。在這種情況下，氮化室24′的預熱是利用鋼制件氟化時的熱量完成的。

　　因此，按照本發明，破壞了氟化物膜后可暴露的鋼表面已經高度活化，氮原子作用在此活化的表面上形成了深度大并且均勻的超硬氮化層。再者，氮化所用的氣體是以氟為基礎的混合氣體，與使用NF3相比較，不但便宜，還容許使用較低的氟化溫度，因而實際上降底了處理費用。

　　本發明的圖1是用于本發明熱處理爐一例的剖面圖，圖2為另一加熱爐的簡圖。

　　現將本發明實施例敘述如下首先敘述使用雙加熱爐的實例實例1

　　氟化制造一些奧氏不銹鋼螺絲釘(樣品)，用三氟乙烯蒸氣洗滌。將螺絲釘放入第一加熱爐(圖1)，按前述方法在200℃下充分加熱，然后在此條件下，將由10%F2和N2組成的混合氣引入爐中，速率為每單位時間5倍爐的內容積，制件在其中保持60分鐘，然后取出一些樣品，檢查每個樣品的表面層，確證已在整個表面形成了氟化物膜。

　　氮化將經上述氟化處理過的樣品轉移至第二加熱爐A′，在爐中導入NH3+50%RX氣于530℃下氮化6小時，處理完畢后，樣品經空氣冷卻并從爐中取出。上述步驟提供了用氮氣表面硬化了的奧氏不銹鋼螺絲釘。

　　對比實例1除以N2+NF3(濃度1%)混合氣代替氟化氣和用410℃的氟化溫度外，重復實例1所述步驟，得到氮氣表面硬化的奧氏不銹鋼螺絲釘。

　　將實例1和對比實例1的產品氮化外表的硬度、條件和厚度進行比較，結果發現二者產品的質量相同。對照起來，實例1的產品費用是對比實例1的產品費用的三分之一。

　　實例2氟化制造一些汽車發動機吸氣閥(樣品)，將其直接置于加熱爐A并將溫度升至280℃，在此條件下導入N2+10%F2+8%NF3組成的混合氣體，速率為每單位時間10倍爐內容積，制件在爐中保持30分鐘。此后，取出一些樣品，檢查每一樣品的表面層。結果確證，整個表面已形成了氟化層。

　　氮化將上述經氟化處理的樣品轉移至第二加熱爐A′并加熱至570℃。在此情況下引入NH3+50%RX氮化氣體120分鐘。此后樣品用空氣冷卻并自爐中取出。

　　對比實例2用NF3(1%)+N2掩蔽氣體在與實例2相同的條件下加熱至380℃進行氟化提供發動機吸氣閥樣品。

　　實例2的產品與對比實例2的產品的質量相同，在發動機吸氣閥產品的費用中氟化氣費用占的比例比對比實例2中用NF3得到的產品低40%。而且氟化步驟的加熱和冷卻時間能減少75分鐘。

　　下面是使用同一加熱處理爐(B)的實例實例3氟化和氮化是用具有氟化室和氮化室的同一加熱處理爐(圖2)進行的。用說明書正文所述方法進行分別處理，每一處理的條件如實例1，得到與實例1相同的結果。

　　實例4用具有氟化室和氮化室的熱處理爐(圖2)進行氟化和氮化，按說明書正文所述方法分別處理，每一處理的條件與實例2相同，得到與實例2相同的結果。

　　如前已述，采用基于廉價的氟的混合物進行氟化的本發明方法可以大大降低處理所需費用，而且因為氟化可在比用NF3進行氟化低100-150℃的溫度下進行，降低了需求的熱能，這也顯著地降低費用。特別是因為氟化能在這樣一種相對低的溫度下進行，氟化后的冷卻時間也可縮短，整個生產過程就可加快。再者，氟有強烈的氣味，比NF3更易檢漏，更可保證防止與有害的F2相聯系的污染問題。另外，氟化的低溫在具有氟化室和氮化室的同一熱處理爐(連續爐)的情況下在設計上是有好處的，例如，氟化室和氮化室之間的隔離墻密封材料的使用時間延長了;因為氟化所用的氟是高腐蝕性的，但當氟化溫度低時，密封材料性質的老化結構是較不明顯的，所以可以實現較長的材料壽命，其他的優點是增強結構和其他結構元件的簡化和壽命的延長。

　　權利要求

　　1.一種鋼的氮化方法，其特征在于鋼制件在加熱條件下于氟和惰性氣體組成的混合氣體氣氛中進行氟化，然后于氮化氣體的氣氛中在加熱條件下進行氮化。

　　2.一種鋼的氮化方法，其特征在于鋼制件在加熱條件下于氟、三氟化氮和惰性氣體組成的混合氣體氣氛中進行氟化，然后在加熱條件下于氮化氣的氣氛中氮化。

　　全文摘要

　　本發明涉及在鋼制件上或鋼制件中形成均勻有深度的氮化層的方法。鋼制件在加熱條件下于氟和惰性氣體組成的混合氣氣氛中氟化，然后在加熱條件下于氮化氣氣氛中進行氮化。

　　文檔編號C23C8/34GK1067929SQ9110415

　　公開日1993年1月13日 申請日期1991年6月24日 優先權日1991年6月4日

　　發明者吉野明, 田原正昭, 仙北谷春男, 北野憲三, 湊輝男 申請人:大同酸素株式會社

　　專利名稱：把噴管和集流腔自動連接起來的裝置的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及把噴管和集流腔自動連接起來的裝置，集流腔和要通過噴管內的通道把流體噴入金屬熔池中的傳送流體的導管相連通，噴管裝在一個能沿著滑軌垂直移動的噴管托架上，集流腔包括能把它與噴管頭密封地連接起來的裝置。

　　本發明的主題特別涉及用來把生鐵煉成鋼的轉爐用的噴管，該噴管浸入轉爐中以便把精煉材料吹入金屬熔池中。為此，這些噴管含有若干通常是同心的通道，用來吹入精煉材料并對噴管進行冷卻。

　　美國專利3972515公開了一種把這種噴管與集流腔密封地連接起來的裝置，該集流腔與向噴管供應精煉材料和冷卻液體的導管相通。當然，噴管和集流腔的接觸表面必須設計成密封表面，以便防止這些氣體和液體材料泄漏出，而在集流腔和噴管之間的夾緊必須足夠有力來保持密封性。

　　在上述對比文件中已知的裝置，噴管裝到集流腔上是靠手工用螺栓夾緊的。在西德專利DE-AI-3828928中提出的裝置，噴管裝到集流腔上是通過由液壓筒致動的繞樞軸轉動的鉤子自動進行的。

　　在上述兩種裝置中，噴管與集流腔之間的裝配不僅要保證連接面的密封性，還要保證噴管的支撐，因為噴管是裝在集流腔上的。因此在噴管和集流腔之間必須保證十分牢固的裝配，因為集流腔、接頭和導管都不可避免地要受到噴管的震動的影響。

　　本發明的目的是提供一種對上述類型的裝置作了改進的裝置，在該裝置中，噴管的集流腔的連接是自動進行的，但是與已知的裝置不同，其集流腔和噴管之間的接觸面和結合面不易受到噴管在工作和裝卸時所受到的振動，甚至是沖擊的影響。

　　為了達到上述目的，本發明提出的自動連接噴管和集流腔的裝置的重要特征在于它包括把噴管牢固地懸掛到噴管托架上的機構，和保證相對于噴管托架支撐床集流腔并使集流腔能相對于噴管托架垂直地移動或者噴管托架相對于集流腔垂直地移動的機構。

　　按照本發明的第一個實施例，所述的集流腔裝在一個集流腔托架上，該集流腔托架可以通過集流腔和噴管與噴管托架象成整體，或者在重力作用下相對于噴管托架的滑軌固定。

　　按照該第一個實施例，所述的集流腔通過彈性機構安裝在集流腔托架上。為此，所述的集流腔具有一個周邊法蘭，借助于該周邊法蘭可以把集流腔支撐在固定在集流腔托架成整體的一塊板上的三對垂直放置的彈簧之間。

　　最好，當集流腔托架相對于滑軌固定時，噴管托架借助于導向滾輪能相對于集流腔托架移動。上述集流腔相對于滑軌的固定可以用一個制動件實現，該制動件可以在液壓筒的作用下移動，以便相對于滑軌支撐集流腔托架。

　　按照該第一個實施例的改型，集流腔托架至少由一個裝在噴管托架上的液壓筒來支撐，以便在更換噴管時可以移動集流腔托架。

　　按照本發明的另一個實施例，集流腔不用中間支撐集流腔的支承機構而直接通過滾輪在噴管托架上滑動，也可以通過可移動的制動件或液壓筒支撐在噴管托架上，如第一實施例那樣。

　　與已知的裝置中噴管是剛性地懸掛在集流腔上的情況不一樣，本發明提出的裝置提出噴管剛性地懸掛在噴管托架上，而集流腔則通過噴管托架來支承。噴管受到的震動和沖擊傳遞到噴管托架上另一方面又通過集流管的非剛性懸掛，使得當集流腔與噴管頭成整體時集流腔能適應噴管頭的震動，而不影響它與噴管連接區的密封。

　　為了把噴管裝到集流腔上，集流腔可以包括兩個鉤子，它們在液壓筒作用下通過連接桿繞樞軸轉動，連接桿相對于鉤子軸是偏心的。

　　為了把噴管懸掛到噴管托架上，噴管可以包括兩對軸頸，而噴管托架設有兩對支座，每個支座上都設有凹槽，以便安放和支承噴管的軸頸，并且每個所述的凹槽都配有一個由液壓筒致動的鉤子，以便把軸頸鎖在凹槽中，并使噴管與噴管托架牢固地連接起來。

　　通過下面參照附圖對本發明實施例的詳細說明，將對本發明的其它特點及特征更加清楚。附圖中

　　圖1到圖5以側視圖方式示出了本發明的第一實施例，分別示出把噴管懸掛到集流腔上的各步驟;

　　圖6示出了圖1到圖5的實施例的一個致型;

　　圖7示出了本發明的第二個實施例的頂視圖。

　　圖中示出了一個安裝噴管的托架8，該托架設計成可作垂直移動，例如可以用導向滾輪12沿著滑軌或導軌的滑動，借助于繞著滑輪14滑動的纜繩或鏈把懸掛在托架8上的噴管16浸入一個轉爐(未示出)內，或者把噴管16從轉爐中抽出來。

　　為了把噴管16懸掛到托架8上，該托架8設有一對上支座18和一對下支座20。在圖中，每對支座中有一個被圖中能夠見到的那一個擋住了。每對支座的兩個支座在水平方向上相互隔開一段足夠的距離，以便使借助于鉤子22運送的噴管16可嵌入在它們之間。兩對支座18、20都設有凹槽30，32，它們與在噴管16上設置的一對上軸頸28和一對下軸頸26相對應，在鉤子22的幫助下，噴管16的上下軸頸28，26可放入凹槽30、32中，噴管16上還有一對軸頸24用來把噴管16掛到鉤子22上。

　　每個凹槽30、32配有一對或多對(最好是兩對)上下鉤子34、36(在圖中只能見到每對鉤子中的一個鉤子)以保證把噴管16固定在凹槽30、22中，并保證噴管16和托架8之間的剛性連接。每對鉤子34、36由一個、最好由一對液壓筒38、40所致動。鉤子34和36裝在各自的樞軸上，(如在DE-AI-3828928所述的那樣)，這些軸是偏心的，以便可按已知的方式作組合的轉動及直線移動。實際上，在一個或多個液壓筒38的作用下，鉤子34繞它們的樞軸旋轉，然后它們的軸稍微降低，以便把軸頸28鎖在凹槽30中。另一方面，在一個或多個液壓筒40的作用下，由于鉤子36是偏心安裝的，鉤子36實質上作小范圍的水平直線運動以使得把軸頸26卡到凹槽32中或者把它們從凹槽32中脫出來。

　　集流腔42與傳送精煉材料的管道44以及冷卻管道46相通。這些管道與集流腔42的連接及對集流腔42的供給方式已詳細地在描述現有技術的上述文件中談到。

　　按照第一個實施例的一個特點，集流腔42通過彈性機構安裝在集流腔托架48上，托架48通過滾輪50可以相對于噴管托架8在垂直方向滑動或者托架8可相對于托架48滑動。集流腔42包括一周邊法蘭52，借助于該法蘭，把集流腔裝在一組多個螺旋彈簧54和一組下螺旋彈簧56之間，在圖中一些上、下彈簧被擋住了。每個上、下彈簧54和56通過同軸的桿固定到板60上，該架60與集流腔托架48連成一整體。因而，集流腔42在上彈簧54和下彈簧56之間有一定的活動自由度。

　　雖然通過彈簧把集流腔42安裝在其托架48上有較大的適應性的優點，但是必須注意這種彈性安裝不是必要的，因為噴管16不用裝在集流腔42，而是裝在它的托架8上，也可能達到要求的目的。

　　所提出的裝置還包括相對于滑軌10固定集流腔托架48的機構但是，噴管托架8還保持可相對于集流腔托架48和滑軌10的自由垂直滑動。在所示的實例中，這些機構包括一個可以在液壓筒64的作用下水平位移的制動件62。當液壓筒64伸展時，如圖1所示，制動件62插進集流腔托架48的下方，形成支撐該托架和集流腔42的制動銷。當然也可用轉動制動件來代替上述滑動制動件。

　　下面將參照圖1到圖5來說明把噴管16與集流腔連接起來的各種程序。噴管16被鉤子22帶到要求的位置，通過軸頸28及26放入凹槽30及32中，然后，可降低鉤子22直到噴管16通過軸頸28，26放入凹槽30，32中，然后可移去鉤子22(見圖2)。再起動液壓筒28，26，以把噴管16的軸頸28和26卡在凹槽30和32中(見圖3)使噴管16與托架8完全成一整體。

　　下一步，如圖4所示，要把集流腔42和噴管16的結合面連接起來。為此，集流腔42上有一對鉤子66，當板67由液壓筒69致動作移動時，在偏心轉動聯接桿的作用下可啟動鉤子。鉤子66類似于鉤子34，也就是說它們都裝在一根軸上，當軸轉動時，通過相對于鉤子軸是偏心的連結桿，該軸在垂直方向可作少許的直線移動。

　　為了進行連接，將噴管托架8升到如圖4的位置直到噴管16的結合面70和集流腔42的下表面相接觸，或者接近該下表面，為此該下表面可設有一個凹腔以便以適當的密封性來接納噴管16。然后，啟動液壓筒68以閉合鉤子66，以便套在軸頸28上，如圖5所示。這樣，集流腔42就與噴管16，也與噴管托架8構成一個整體。

　　下面的步驟是啟動液壓筒64，縮回該液壓筒的活塞桿，以使制動件62從集流腔托架中退出來(圖5)，使集流腔托架相對于滑軌10是不固定的。然后噴管托架8通過彈簧54、56，集流腔42和噴管16支撐著集流腔托架48。然后需要做的是沿著滑軌10降低托架8和48的組件以便把噴管16浸入到轉爐中。

　　當然，卸下噴管16只要按照上面步驟的相反步驟可可，也就是先升起托架8，以便從轉爐中抽出噴管16，然后啟動液壓筒64以便固定住集流腔托架48，打開鉤子66，再降低噴管托架8，打開鉤子34和36，通過鉤子22卸下噴管16。

　　圖6示出了上述實施例的一個改型，它可以省去制動件62和它的液壓筒64。按照該改型，集流腔托架48被與噴管托架8成整體的一個或兩個液壓筒74支撐著。當更換噴管時，噴管托架8與噴管16一起保持固定，而集流腔托架48在液壓筒74的作用下移動，以使集流腔與噴管之間作靠近或離開的動作，與圖1到圖5的實施例不一樣，在該實施例中，噴管托架8是移動的，而集流腔托架48保持固定。該改型方案的優點是在更換噴管時，絞車和滑輪14不需要啟動。

　　圖7示出了本發明的第二個實施例的頂視圖。標號8表示帶有滾輪12的噴管托架，與第一實施例一樣。標號76表示帶有連接管78的集流腔。與第一實施例相反，集流腔76不再為托架支撐，而是直接裝有滾輪80和導輪82，它們沿著噴管托架8的相應的垂直滑軌84上滑動，并使得集流腔76可相對于托架8垂直滑動。集流腔76的垂直支撐可以象圖1到圖5的實施例那樣用噴管16和制動件62(未示出)或者如圖6所示，借助于一個液壓筒(未示出)。

　　圖7實施例的優點是結構更簡單，更緊湊和更堅固。

　　權利要求

　　1.把噴管和集流腔自動連接起來的裝置，集流腔和要通過噴管(16)內的通道把流體噴入金屬熔池中的傳送流體的導管相連通，噴管(16)裝在一個能沿著滑軌垂直移動的噴管托架(8)上，集流腔(42，76)包括能把它與噴管(16)的結合面(70)密封地連接起來的機構，其特征在于它包括把噴管(16)牢固地掛到噴管托架(8)上的機構、和保證相對于噴管托架(8)支撐集流腔(8)并使集流腔(42、76)能相對于噴管托架(8)垂直地移動或者噴管托架(8)相對于集流腔(42、76)垂直地移動的機構。

　　2.按照權利要求1的裝置，其特征在于所述的集流腔(42)裝在一個集流腔托架(48)上，該集流腔托架(48)可以通過集流腔(42)和噴管(16)與噴管托架(8)構成整體或者在重力作用下可相對于噴管托架(8)的滑軌固定。

　　3.按照權利要求2的裝置，其特征在于所述的集流腔(42)通過彈性機構安裝在集流腔托架(8)上。

　　4.按照權利要求3的裝置，其特征在于所述的集流腔(42)具有一個周邊法蘭(52)，借助于該周邊法蘭(52)，可以把集流腔(42)支撐在固定在與集流腔托架(48)成整體的一塊板(60)上的幾對垂直放置的彈簧(54、56)之間。

　　5.按照權利要求2的裝置，其特征在于所述的噴管托架(8)裝有滾輪(50)，當集流腔托架相對于滑軌(10)固定時，噴管托架(8)借助于滾輪(50)能相對于集流腔托架(48)移動。

　　6.按照權利要求5的裝置，其特征在于它還設有一個制動件(62)，它可以在液壓筒(64)的作用下移動，以便相對于滑軌(10)支撐集流腔托架(48)。

　　7.按照權利要求1的裝置，其特征在于所述集流腔托架(48)被至少一個液壓筒(74)支撐在噴管托架(8)上，以便在更換噴管時可以移動集流腔托架(48)。

　　8.按照權利要求1的裝置，其特征在于所述的集流腔(76)不用中間支撐集流腔的機構而直接通過滾輪(80，82)在噴管托架(8)上滑動。

　　9.按照權利要求1到8中任一項的裝置，其特征在于所述的噴管(16)設有兩對軸頸(26，28)，而噴管托架(8)設有兩對支座(18，20)，每個支座上都設有凹槽(30，32)以便安放及支承噴管(16)的軸頸(26，28)，并且每個所述的凹槽(30、32)都配有一個由液壓筒(38，40)致動的鉤子(34，26)以便把軸頸(26，28)鎖在凹槽(30，32)中，并使噴管(16)與噴管托架(8)牢固地連接起來。

　　10.按照權利要求1到8中任一項的裝置，其特征在于所述的集流腔(42，76)包括兩個可以在液壓筒(68)的作用下繞樞軸轉動的鉤子(66)和相對于鉤子的軸是偏心的連接桿，使得集流腔(42，76)與噴管(16)的結合面(70)構成整體。

　　全文摘要

　　把噴管和集流腔自動連接起來的裝置。在現有的這種裝置中，在操作中，噴管與集流腔連接，并由集流腔支撐。而本發明提供了把噴管(16)牢固地懸掛在能沿滑軌移動的噴管托架(8)上的機構和保證相對于噴管托架支撐集流腔并使集流腔能相對于噴管托架垂直地移動或者噴管托架相對于集流腔垂直地移動的機構。

　　文檔編號C21C5/46GK1057863SQ9110415

　　公開日1992年1月15日 申請日期1991年6月24日 優先權日1990年7月4日

　　發明者斯托姆普·胡伯特, 弗里斯·丹尼爾, 迪維萊特·瑟吉 申請人:保羅·伍爾恩公司