旋涡抑制器 [0001] 相关专利申请的交叉引用 [0002] 本申请要求属于Koffron等人的2007年12月11日提交的发明名称为“VORTEX INHIBITOR FOR MOLTEN METAL DISCHARGE HAVING CONSTANT DIMENSION GROOVES(用于熔融金属排出且具有恒定尺寸槽的旋涡抑制器)”的美国临时专利申请No.60/007,459的利益和优先权，该美国临时专利申请通过引用并入本文。 背景技术 [0003] 本发明整体涉及金属制造装置，更具体地说涉及在将熔融金属从容器移出时从熔融金属中分离炉渣的装置。这种制品具有半球形形状且具有从制品顶部向下延伸的多个恒定尺寸槽。 [0004] 在金属制造工艺中，熔融金属流经诸如熔炉、钢水包、中间包等容器的排出喷嘴会在排出喷嘴上方的熔融金属中引发旋流。在一定水平，旋流的能量会产生旋涡，从而使位于熔融金属上方的炉渣层被吸入喷嘴中并且与正通过喷嘴浇注的熔融金属混合。已经知道几种装置用于抑制炉渣引入排出喷嘴中以避免污染被浇注金属。在安装这些装置之前，需要在熔融金属的水平高于如下点时通过封闭喷嘴来终止浇注：所述点即旋涡的吸入作用使炉渣被向下吸入到排出喷嘴时的点。该步骤将大部分熔融金属拦在容器中并且会减小熔融金属的实际产量。 [0005] LaBate等人的美国专利No.4,494,734公开了一种镖形件，该镖形件包括可接合在出钢口中的悬垂导向部件以引导阻塞物主体相对于出钢口准确地布置。该专利公开了阻塞物主体的替代构造，该阻塞物主体用来使金属产生旋流。该专利教导了对旋流金属和炉渣的目测观察指示何时将终止熔炉的出钢。 [0006] 许多以前已知的用于禁止炉渣经排出喷嘴流出的装置采用塞子的形式，该塞子放在排出喷嘴中以避免经过喷嘴进一步浇注。例如，授予Hofer的美国专利No.2,810,169公开了渣坝和塞子3的使用，该塞子的布置方式在浇注期间机械地受到控制。然而，这种组件构建起来大且昂贵，并且许多部件需承受熔融金属的苛刻的环境条件。结果，维修或更换部件的成本大大地增加了金属制造的成本。 [0007] 其它已知的用于在排料期间分离炉渣和熔融金属的装置包括自支撑在熔融金属层中的主体。该自支撑通过将主体构造成使其比重在熔融金属的比重和炉渣层的比重之间来实现。这样一种具有受控密度的装置是被旋涡吸入喷嘴中并安置在喷嘴内以阻止进一步流动的球形体。然而，这种装置即使能移除也是难以移除的，并且经常需要更换喷嘴套筒。 [0008] 授予Schwer的美国专利No.4,526,349公开了一种环形盘，该环形盘的比重允许炉渣在炉渣和钢之间的交界面上分离。然而，该专利也设想借助于旋涡的吸入作用将球形体吸入敞开的排出喷嘴中以截断流体流动。该专利公开了需要使用两个分立制品。据教导，环形件抵消了形成在排出喷嘴之上的旋涡效应，而球形体在炉渣即将被引入排出喷嘴中时仅仅封锁浇注。结果，会遇到上述问题。 [0009] 本申请人的在先美国专利No.4,601,415公开了一种特别研制用来抑制旋涡形成的自支撑装置。该专利限定了渐缩的多边形主体，该多边形主体设计成沿长度方向大致符合旋涡的形状，以便从熔融金属的旋流运动提取能量。不像之前所知的塞子主体，据教导，该已授权的旋涡抑制器借助于它的旋涡相似形状来进行自定向。然而，为了确保峰顶向下布置，专利还公开了一种嵌入在耐火主体内的加重装置。此外，虽然该专利教导了可以改变多边形截面的形状来调整主体进入排出喷嘴时的堵塞程度或节流效果，但是发现使旋涡抑制器的形状从优选实施例中的四面体形状改变可能影响主体的定向稳定性。具体地说，在主体布置于熔融金属池期间或在排出熔融金属的容器运动期间，当主体受到外部影响时，几何均衡性可能打乱所期望的峰顶的向下定向。此外，诸如芯部件等独立加重装置的使用大大地增加了制造旋涡抑制器的复杂性而受冷遇。 [0010] 因此，对于大部分技术而言，旋涡抑制件领域存在改进空间。 发明内容 [0011] 本发明通过提供如下旋涡抑制器来克服上述的缺陷，该旋涡抑制器由具有半球状的均质可浇铸耐火主体构成。主体包括从顶部向下延伸的多个恒定尺寸槽。主体从顶部向峰顶渐缩。这样均衡后(proportioned)，重心低于浮心并靠近峰顶。结果，主体使自身在熔融金属中峰顶朝下定向，而无需将加重芯嵌入到耐火主体中所需的时间和劳力。 [0012] 通常，本发明的旋涡抑制器包括由均质可浇铸耐火材料制成的主体。应该理解到，术语“均质”不完全要求材料同质，而是可以包括弹丸(shot)、钢钎维或可以与可浇铸耐火材料相容地混合的其它材料，以便调整主体的比重。在任何情况下，均质混合物的比重被选择为将主体浮动地支撑在炉渣层和熔融金属层的交界面。 [0013] 主体具有大致半球形形状并且具有从顶部向峰顶延伸的多个恒定尺寸槽。这种布置方式使得排出能力稳定，因此在出钢口被磨损时，流体流动的旁流量(bypass value)也是恒定的。根据所提供的恒定排出能力，即使出钢口设置为装置的中部，该制品仍在总体上提供相当稳定的堵塞效果。这产生大致相同的产量，就如同采用允许出钢口按最终出钢时间大约为初始出钢时间的一半的速率被磨蚀的通常做法一样。然后，作为上述功效的对立面，排出钢在堵塞物末端的输出恒定。因此，本发明的制品实际用作具有带槽排出口的盘。 [0014] 本发明制品的构造允许制造商在生产部件时使用较少的材料。因此，降低了制造成本。 [0015] 制品的整体形状允许孔穿过部件的中心，从而使该制品成为与牺牲棒关联使用的镖形件应用的很好的候选物，该牺牲棒在美国专利No.6,723,275“Vortex Inhibitor With Sacrificial Rod(带牺牲棒的旋涡抑制器)”中有所描述，该美国专利通过引用并入本文。 [0016] 因此，本发明提供一种易于制造的主体，这是因为该主体通过将单一混合物浇注在模具内来容易地形成。然而，主体自动地自定向成主体的峰顶向下朝熔融金属容器的喷嘴延伸。结果，旋涡抑制器在由熔融金属的排出引起的旋涡旋流内自对准。另外，不管侧面、突起部、凹槽或其它用于切断旋涡引起的旋流的构造的数量为多少，根据本发明构造的旋涡抑制器的主体都保持重心和浮心的分离。结果，旋涡抑制器的主体可以构造为与如下节流比无关：即在浇注操作期间保持容器中的炉渣层和熔融金属分离的同时中断熔融金属通过喷嘴排出所需的节流比。 附图说明 [0017] 参考结合附图阅读对优选实施例的以下详细描述能更清楚地理解本发明，在所有附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中： [0018] 图1是容纳根据本发明构造的旋涡抑制器的熔融金属容器的正视图； [0019] 图2是图1中所示的旋涡抑制器的侧视图； [0020] 图3是图1中所示的旋涡抑制器的俯视图； [0021] 图4是图1中所示的旋涡抑制器的峰顶的视图；以及 [0022] 图5是大致从峰顶看去的图1所示的旋涡抑制器的透视图。 具体实施方式 [0023] 首先参考图1，示出了熔融金属容器10，其具有带排出喷嘴14的底壁12。容器10可以是使熔融金属通过喷嘴14排出的熔炉、钢水包、中间包或其它容器形式。不管容器是何类型，示出的容器10容纳有熔融金属层16。炉渣层18具有比熔融金属16的比重小的比重并位于熔融金属层16上方。示出的根据本发明的旋涡抑制器20被支撑在容器10内的炉渣层18和熔融金属层16的交界面。 [0024] 下面参考图2至图5，旋涡抑制器20包括主体22，该主体22具有顶部26和限定为峰顶(apex)的基部24。示出了内圆锥体28形成在多个向外延伸元件30、32、34、36、38和40内。突起(或外延)元件30、32、34、36、38和40被相同个数的具有恒定宽度的槽42、 44、46、48、50和52隔开。应该理解到，虽然示例了六个向外延伸元件，但可以使用数量更多或更少的元件。内圆锥体28终止于峰顶41。 [0025] 旋涡抑制器20的直径优选地大于喷嘴孔14的直径(可以根据使用而变化)，从而仅仅主体22的一部分落在喷嘴14内。由于熔炉内苛刻的环境条件，旋涡抑制器20的直径可以显著大于喷嘴孔14的直径，以便即使喷嘴孔14的直径随着经常被使用而变大，对主体22的腐蚀(诸如突起(或外延)元件30、32、34、36、38和40的腐蚀)也不会使旋涡抑制器20的最外点的直径显著减小为小于喷嘴孔14的直径。 [0026] 旋涡抑制器20可以具有如下主体22：该主体22具有各种合适的形状(例如，半球形状、半椭球形状等)和构造(例如，突起部、槽等)。例如，根据一个示例性实施例，旋涡抑制器20可以具有半球状主体部分22，如图3最佳地示出，该主体22尤其包括径向地且相互成角度地从主体延伸的多个突起元件30、32、34、36、38和40，以限定多个城堡形构造(castellation)80。突起元件30、32、34、36、38和40可以从主体22的顶部26向下延伸到主体22的基部24。突起元件30、32、34、36、38和40可以具有任意合适的形状(例如，三角形形状等)并且可以以任意合适的形式布置或隔开(例如，彼此在横向上等距地隔开等)。 [0027] 如所示，无论主体22的形状是大致半球形形状还是大致半椭球形形状，恒定尺寸槽42、44、46、48、50和52与圆锥体28一起被设计为用来提供大致稳定的堵塞效果。因此，如此成形的旋涡抑制器20能在由于磨损而尺寸逐渐增大的孔内配合并有效地运行。即使遵循通常做法而使孔以最终出钢时间为初始出钢时间的一半的速率被磨损，这种设计也能允许生产量保持相同。然后，作为上述功效的对立面，排出钢在堵塞物末端的输出恒定。 [0028] 虽然在上文中描述了本发明，但是对本领域的技术人员来说，显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求书中所限定的本发明的范围和精神的情况下对本发明进行许多变型。