本发明涉及到一种用来向诸如钢水中喷入丝状添加剂的喷管。 在炼钢工艺中，钢水经适当的炼钢炉生产出来后通常经出钢口流入钢包，然后再对钢包中的钢水施以一种或多种添加剂进行精炼和合金化。用来对钢进行脱氧、脱硫和形成其它期望凝固特性的精炼剂一般是钙。由于钙比钢轻且活性强，所以钙最好为外层有铁包覆的丝状，通过一耐火材料喷管喷入熔体表面之下。一种非常符合于这类加钙法的工艺公开在美国专利4，481，032中。
一种以这种工艺将钙丝喷入钢水的装置公开在美国专利4，512，800中。采用这种装置，钙丝所通过的喷管具有一个新型结构和圆形横截面的喷嘴口。将诸如氩气之类的一种惰性气体从丝与孔壁之间的环状间隙中通过喷嘴口输入熔池，喷管中的气体压力需可防止钢水进入和堵塞该喷嘴口。
虽然使用美国专利4，512，800中的装置能有效地将钙丝喷入钢水，但人们还非常希望有一种更为有效的装置来向钢水中注入保护气体。本发明的首要目的就是提供这样一种装置。
现在人们已经发现，在将钙丝喷入钢水时使用具有非圆形横截面末端出口的喷嘴能使钙和保护气体都得到更有效的利用。
因此本发明提供一用来将丝状添加剂直接喷入熔融体内部的喷管，它包括一个具有轴向孔的喷嘴，轴向孔有一末端出口，丝状料通过该出口引出喷嘴，末端出口的横截面呈星形。
该星形最好有6～12个等分点，尤其以8个点为佳，星形内直径（recess diameter）尺寸大约是丝直径的101～110%，而外直径（Point diameter）大约是内直径的125～150%。喷管的喷嘴最好是可以更换地。
本发明还提供一向金属熔池中喷入丝状添加剂的方法，该方法包括将喷嘴迅速插入熔池，并通过喷嘴向下喷入添加剂，同时也保证通过喷嘴能提供充足的惰性气体流，以保持喷嘴基本上不与金属相接触。金属最好含铁而添加剂最好含钙。
从结合附图对较佳实施例的下述详细说明中，可更清楚地看出本发明的特点和优点，其中：
图1是采用本发明喷管的喷丝装置零件布置的侧视图。
图2是图1的喷管含局部剖视的侧视图。
图3是图1的喷嘴插入部分的端视图。
图4是沿图3中4-4剖面线所截的剖面图。
图5是图3的放大图，表明了星形内直径和外直径的关系。
一种采用本发明喷管装置的设备布置示于图1。
装置包括喷管10，它用来在喷管10的可换喷嘴18完全浸入金属熔池14的表面之下时，向盛在钢包16中的金属熔池14喷入丝12。丝12由供丝机构22从卷筒20供给，通过气密导管24和喷管10喷入熔池14。惰性气体被输送到导管24，在紧靠气体入口上部方向处装有密封机构26，以防止包围丝12的气体沿供给通道向反方向流动损失。整个装置都布置在一个枢轴固定的台架28上，台架以铰链30为枢轴转动。一液压或气动的提升装置32可提升和降下台架28，从而使喷管10相对于熔池上升和下降。这种装置在美国专利4，512，800中有详细描述，此处完全引用该专利作为参考。
如图2所示，带有喷嘴18的喷管10由芯管34及其嵌于耐火套管36内的延长段35组成。芯管34的内径大约为1英寸，可由铁或钢制成;套管36的外径大约为8英寸，由铝土或其它适宜的耐火材料制成。喷管10一般约8英尺长，喷嘴18约9英寸长。通过在芯管34及其延长段35之间螺纹联接或其它适当手段，使喷嘴18以可更换的方式与喷管10的不更换部分相联接。喷嘴18中的芯管延长段35以螺纹或其它机械方式与插入件38相联接，插入件38大约6英寸长，且最好由诸如石墨的非浸润材料制成。喷嘴18与喷管10不更换部分的联接和插入件38与芯管延长段35在喷嘴18内的联接皆具有气密性。
插入件38的详细情况示于图3～5中。插入件38有一带末端出口42的轴向孔40，末端出口的横截面形状为规则的八角星44。虽然所示星44是8个等分点，但5或5个以上等分点也是适宜的，最好是6～12个。
如图5所示，星44的尺寸将取决于所喂丝12的尺寸，星44的内直径DR只稍大于丝12的直径，最好是丝的101～110%。这就在末端出口42处形成了期望的惰性气体流动型式，且丝12通过末端出口42为对称移动。由于大部分喂入熔池14的丝直径约为3～12毫米，所以内直径DR一般为3～13毫米。为进一步确保在末端开口42处有期望的惰性气体流动型式，星44的外径Dp应该是内径DR的110～200%，最好是125～150%。
本发明的喷管，以其末端出口独特的横截面，较美国专利4，512，800中圆形横截面的喷嘴口有了显著的改进。星形设计形成多股独立气流对称地包围着喷出喷嘴的丝周围，并有助于使所喷的丝处于出口的中心。它显著减少了空闲无用的横截面积，从而减少了对驱气气体的需求量。另外，如下述实施例所示，冶炼效果（包括丝的消耗量）也得到改善。
实施例
钢水经出钢从氧气顶吹转炉进入钢包，钢包中的钢水在2950°F（1620℃）下用钙进行处理，以改善其非金属夹杂。钙为直径0.307英寸（7.8毫米）的丝，其外层包覆着钢，用美国专利4，481，032中的技术喷入钢水。
首先，采用直径为0.410英寸（10.4毫米）圆形出口的喷嘴。用4～5分钟的时间，向钢水中喷入大约80磅（0.45磅/吨钢水）的钙，以达到钢水预期的50PPm的最终含钙量。为防止出口被钢水堵塞，需要采用25标准〔英尺〕3/分的保护性氩气流，氩气的总消耗量为125标准〔英尺〕3。钙的回收率为22.5%。
而后再次对同样的钢水采用出口为规则八角星形的类似喷嘴进行加钙，该星内直径（DR）为0.310英寸（7.9毫米）、外直径（Dp）为0.410英寸（10.4毫米）。此次添加仅用54磅钙（0.30磅/吨钢水）就达到如初次处理一样的最终含钙量，而且为保持喷嘴口不接触钢水只需要采用9.5标准〔英尺〕3/分的保护性氩气流。氩气的总消耗量为43标准〔英尺〕3，钙的回收率为30.5%。