RS63720B1 - Struktura vatrostalne obloge - Google Patents

Description

Opis

STANJE TEHNIKE

U metalurškim procesima, kao što je livenje, rastopljeni metal se transportuje između jediničnih operacija u metalurškim posudama. Na primer, u procesima kontinualnog livenja, rastopljeni čelik se ispušta iz peći za proizvodnju čelika u livni lonac. Livni lonac funkcioniše kao transportna posuda u kojoj se rastopljeni čelik kreće od peći za proizvodnju čelika do platforme za livenje. Na platformi za livenje, rastopljeni čelik prelazi iz livnog lonca u međulonac. Međulonac funkcioniše kao uređaj za doziranje koji distribuira rastopljeni čelik kroz jednu ili više mlaznica u kalupe u neprekidnom toku.

Metalurške posude, kao što su, na primer, livni lonci i međulonci, moraju fizički da drže rastopljeni metal na relativno visokim temperaturama, na primer, u procesima proizvodnje čelika, na temperaturama većim od 1400°C (2552°F). Pored toga, površine metalurških posuda koje su u kontaktu sa rastopljenim metalom trebalo bi da budu što je moguće više hemijski inertne u odnosu na rastopljeni metal koji se nalazi u posudama. Shodno tome, metalurške posude su obložene vatrostalnim materijalima kako bi se obezbedile fizički stabilne i hemijski stabilne površine u kontaktu sa rastopljenim metalom i izolacija između rastopljenog metala i plašta posuda, koji su tipično napravljeni od čvrstog čelika i samim tim su podložni pregrevanju i gubitku mehaničkog integriteta ako dođu u kontakt sa rastopljenim metalom.

Razvijeni su različiti vatrostalni proizvodi za obloge metalurških posuda. Ipak, poboljšane strukture vatrostalne obloge za metalurške posude, koje obezbeđuju poboljšanu mehaničku stabilnost i konstrukcioni integritet tokom upotrebe, bile bi pogodne.

US 4194 730 A, EP 2206 997 A1 i US 2004/157725 A1 su dokumenta iz prethodnog stanja

tehnike koja se odnose na tehničku oblast predmetnog pronalaska.

SUŠTINA PRONALASKA

Pronalazak opisan u ovoj specifikaciji je usmeren na vatrostalne strukture za oblaganje metalurških posuda. Pronalazak opisan u ovoj specifikaciji je, takođe, usmeren na metalurške posude koje obuhvataju strukture vatrostalne obloge, postupke za izradu struktura vatrostalnih obloga i za izradu metalurških sudova koji obuhvataju strukture vatrostalne obloge, i postupke upotrebe metalurških posuda koje obuhvataju strukture vatrostalne obloge u metalurškim procesima. Strukture vatrostalne obloge obezbeđuju poboljšanu mehaničku stabilnost i konstrukcioni integritet, koji se karakteriše, na primer, smanjenim pucanjem, raslojavanjem i otpadanjem delića radnih obloga od osnovnih obloga u metalurškim posudama tokom predzagrevanja i upotrebe, dok i dalje olakšavaju uklanjanje metalne berne nakon završetka metalurških operacija.

Struktura vatrostalne obloge za metaluršku posudu obuhvata prvi sloj i drugi sloj koji leži ispod najmanje dela prvog sloja. I prvi sloj i drugi sloj imaju prvu površinu okrenutu od bočne strane metalurške posude i drugu površinu koja se nalazi nasuprot prve površine i okrenuta je prema bočnoj strani metalurške posude. Druga površina prvog sloja dodiruje prvu površinu drugog sloja. Prvi sloj sadrži prvi vatrostalni materijal, a drugi sloj sadrži drugi vatrostalni materijal. Najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj je formiran na prvoj površini prvog sloja i proteže se kroz prvu površinu prvog sloja u suštini u vertikalnom pravcu.

KRATAK OPIS CRTEŽA

Različite odlike i karakteristike pronalaska opisane u ovoj specifikaciji mogu se detaljnije razumeti pozivanjem na prateće slike, na kojima:

Slike 1A-1D su šematski dijagrami, ali ne u razmeri, međulonca koji obuhvataju strukture vatrostalne obloge, pri čemu je slika 1A izometrijski (odozgo) pogled na međulonac; Slika 1B je poprečni presek, elevacioni pogled (bočno) na međulonac; Slika 1C je drugi poprečni presek, (bočni) elevacioni pogled koji prikazuje rastopljeni metal u međuloncu; i Slika 1D je planski pogled (odozgo) na međulonac;

Slika 2A je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, na deo bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve formirane u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnom zidu međulonca, izduženi dilatacioni spojevi koji se protežu kroz celu debljinu prvog sloja i protežu se celom visinom prvog sloja na bočnom zidu međulonca; Slika 2B je delimičan, presek, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca gledano okomito na liniju B-B na Slici 2A;

Slika 3 je delimični izometrijski prikaz, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje žrtveni ili na drugi način uklonjivi umetak koji formira izduženi dilatacioni spoj u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca;

Slika 4A je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve formirane u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani lonca, izdužene dilatacione spojnice se protežu kroz deo debljine prvog sloja i protežu se celom visinom prvog sloja na bočnom zidu međulonca; Slika 4B je delimičan presek, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca gledano okomito na liniju B-B na Slici 4A;

Slika 5A je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda lonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve formirane u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca, izduženi dilatacioni spojevi se protežu kroz celu debljinu prvog sloja i protežu deo visine prvog sloja na bočnoj strani međulonca (od tačke iznad površine poda radne obloge do tačke ispod oboda međulonca); Slika 5B je delimičan presek, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca gledano okomito na liniju B-B na Slici 5A;

Slika 6A je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve formirane u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca, izduženi dilatacioni spojevi se protežu kroz celu debljinu prvog sloja i protežu se deo visine prvog sloja na bočnom zidu međulonca (od površine poda radne obloge do linije za šljaku); Slika 6B je delimičan presek, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca gledano okomito na liniju B-B na Slici 6A;

Slika 7A je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve formirane u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca, izduženi dilatacioni spojevi se protežu kroz celu debljinu prvog sloja i protežu se ispod površine poda radne obloge na podu međulonca; Slika 7B je delimičan presek, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca gledano okomito na liniju B-B na Slici 7A;

Slika 8 je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izduženi dilatacioni spoj koji se nalazi horizontalno, i izdužene dilatacione spojeve smeštene u suštini vertikalno, na bočnoj strani međulonca, izduženi dilatacioni spojevi su formirani u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca;

Slika 9 je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve koji imaju ravnu dijagonalnu konturu, izduženi dilatacioni spojevi se protežu uglavnom vertikalno na bočnom zidu lonca, i izduženi dilatacioni spojevi su formirani u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca;

Slika 10 je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve koji imaju polilinearnu konturu, izduženi dilatacioni spojevi se protežu uglavnom vertikalno na bočnom zidu međulonca, i izduženi dilatacioni spojevi su formirani u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca;

Slika 11 je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve koji imaju zakrivljenu konturu, izduženi dilatacioni spojevi se protežu uglavnom vertikalno na bočnoj strani međulonca, i izduženi dilatacioni spojevi su formirani u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani međulonca;

Slika 12 je presek, elevacioni (bočni) pogled, ali ne u razmeri, dela bočne strane i poda međulonca koji prikazuje izdužene dilatacione spojeve koji imaju kombinovanu zakrivljenu i ravnu dijagonalnu konturu, izduženi dilatacioni spojevi se protežu uglavnom vertikalno na bočnoj strani lonca, i izduženi dilatacioni spojevi su formirani u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge na bočnoj strani otvora;

Slika 13 je planski pogled (odozgo), ali ne u razmeri, na međulonac u obliku slova T koji obuhvata vatrostalnu strukturu obloge koja obuhvata izdužene dilatacione spojeve;

Slika 14 je planski pogled (odozgo), ali ne u razmeri, na delta-tip međulonca koji sadrži strukturu vatrostalne obloge koja obuhvata izdužene dilatacione spojeve; i

Slike 15A i 15B su šematski dijagrami, ali ne u razmeri, međulonca koji sadrži strukture vatrostalne obloge koja obuhvata izdužene dilatacione spojeve različitih dimenzija, pri čemu je slika 15A izometrijski (odozgo) pogled na lonac; i Slika 15B je poprečni presek, elevacioni (bočni) pogled na međulonac.

Čitalac će ceniti prethodno navedene odlike i karakteristike, kao i druge, nakon što razmotri sledeći detaljni opis pronalaska.

OPIS PRONALASKA

Pronalazak opisan u ovoj specifikaciji je usmeren na strukturu vatrostalne obloge za metalurške posude. Struktura vatrostalne obloge može da obuhvata prvi sloj i drugi sloj koji leži ispod najmanje dela prvog sloja. Struktura vatrostalne obloge može dalje da obuhvata treći sloj koji leži ispod najmanje dela drugog sloja. Prvi sloj odgovara „radnoj oblozi” koja dolazi u kontakt sa rastopljenim metalom koji se nalazi u metalurškoj posudi koja obuhvata strukturu vatrostalnu obloge. Drugi sloj može odgovarati „pomoćnoj podlozi” i/ili „sigurnosnoj oblozi”. Ako struktura vatrostalne obloge obuhvata treći sloj (ili više slojeva ispod), onda drugi sloj odgovara srednjoj vatrostalnoj pomoćnoj oblozi, a treći sloj može odgovarati vatrostalnoj sigurnosnoj oblozi.

Na primer, međulonac za upotrebu u procesima kontinualnog livenja čelika može da obuhvata strukturu vatrostalne obloge koja obuhvata: (1) prvi sloj koji odgovara vatrostalnoj „radnoj oblozi” koja dolazi u kontakt sa rastopljenim metalom koji se nalazi u međuloncu tokom upotrebe; (2) drugi sloj koji odgovara srednjoj vatrostalnoj „pomoćnoj oblozi” koja može da funkcioniše kao sloj za razdvajanje da bi se olakšalo uklanjanje metalne berne nakon završetka kampanje kontinualnog livenja; i (3) treći sloj koji odgovara trajnoj ili polutrajnoj vatrostalnoj „sigurnosnoj oblozi” koja je u kontaktu sa plaštom međulonca (bočne strane i/ili pod). Nakon završetka kampanje kontinualnog livenja, zaostali čelik koji nije isceđen iz međulonca može se ohladiti i učvrstiti da bi se formirala berna, koja prijanja za radnu oblogu. Berna se može ukloniti okretanjem međulonca u operaciji koja se naziva „uklanjanje berne”. Masa berne pod dejstvom sile gravitacije izaziva odvajanje radne obloge od donje sigurnosne obloge, koja ostaje osigurana unutar preokrenutog međulonca i ne ispada sa bernom. Zatim se međulonac može ponovo obraditi za još jednu kampanju kontinualnog livenja primenom nove pomoćne obloge preko sigurnosne obloge i nove radne obloge preko pomoćne obloge.

Primećeno je da radne obloge koje se sastoje od materijala od aluminijum oksida (npr. vatrostalni materijali na bazi aluminijum oksida) obezbeđuju dobru kombinaciju sposobnosti uklanjanja berne, fizičke stabilnosti i hemijske stabilnosti u kontaktu sa rastopljenim čelikom. Međutim, takođe je primećeno da radne obloge koje obuhvataju materijale od aluminijum oksida pokazuju relativno visoku učestalost pucanja, raslojavanja i ljuštenja od donjih pomoćnih obloga i/ili sigurnosnih obloga.

Tokom operacija predzagrevanja, kada se struktura vatrostalne obloge u loncu zagreva na temperature koje se približavaju ili prelaze 1093°C (2000°F), vatrostalna radna obloga koja se nalazi iznad može da apsorbuje toplotnu energiju do ili više od četiri puta (4x) brže nego donja vatrostalna pomoćna obloga i/ili sigurnosna obloga, koja je izolovana od izvora toplote pomoću vatrostalne radne obloge koja se nalazi iznad. Dodatno, radne obloge koje se nalaze iznad i donje pomoćne i/ili sigurnosne obloge mogu da sadrže različite sastavne materijale, kao što su, na primer, vatrostalni materijali na bazi aluminijuma i vatrostalni materijali na bazi magnezijuma, koji imaju različite toplotne provodljivosti i koeficijente toplotnog širenja. Shodno tome, tokom operacija predzagrevanja, vatrostalna radna obloga koja se nalazi iznad se širi više od donje vatrostalne pomoćne obloge i/ili sigurnosne obloge, što indukuje unutrašnje napone u vatrostalnoj radnoj oblozi, čime se formiraju slabe tačke. Kada indukovani unutrašnji naponi premašuju lokalnu čvrstoću materijala ili kada se spoljašnje opterećenje primeni na lokalnu slabu tačku (npr. pri kontaktu sa rastopljenim čelikom), radna obloga može da pukne. Pored toga, radna obloga može da se odlomi i odlepi sa bočne strane međulonca, što takođe može oštetiti, pa čak i odvojiti delove donje pomoćne ili sigurnosne obloge. Ovo može biti posebno problematično kada radna obloga pokriva celu površinu bočne strane metalurške posude koja je u kontaktu sa rastopljenim metalom, a radna obloga je stoga mehanički ograničena na mestu na bočnom zidu posude i nema prostora da mehanički prilagodi toplotnu ekspanziju.

Struktura vatrostalne obloge opisana u ovoj specifikaciji može smanjiti učestalost (i eliminisati, u nekim slučajevima) formiranja pukotina, raslojavanja i odvajanja delova radne obloge od donjih pomoćnih obloga i/ili sigurnosnih obloga u metalurškim posudama tokom predzagrevanja i upotrebe, dok i dalje olakšava uklanjanje berne nakon završetka metalurških operacija. Vatrostalnu strukturu obloge karakteriše najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj koji se formira i proteže kroz površinu radne obloge koja je u kontaktu sa rastopljenim metalom, pri čemu je izduženi dilatacioni spoj orijentisan u suštini u vertikalnom pravcu. Izduženi dilatacioni spoj prihvata toplotnu ekspanziju radne obloge u metalurškoj posudi kao što je, na primer, lonac tokom predzagrevanja za kontinualno livenje.

Struktura vatrostalne obloge za metalurški sud obuhvata prvi sloj i drugi sloj koji leži ispod najmanje dela prvog sloja. Prvi sloj obuhvata prvi vatrostalni materijal, a drugi sloj obuhvata drugi vatrostalni materijal. Prvi vatrostalni materijal i drugi vatrostalni materijal mogu nezavisno sadržati, na primer, vatrostalne materijale izabrane iz grupe koja se sastoji iz vatrostalnih materijala od aluminijum-oksida, vatrostalnih materijala od magnezijum-oksida, vatrostalnih materijala od hroma i vatrostalnih materijala od cirkonijum oksida, i kombinacije bilo kog od njih. U specifičnoj kombinaciji, prvi vatrostalni materijal može da sadrži vatrostalni materijal od aluminijum oksida, a drugi vatrostalni materijal može da sadrži vatrostalni materijal od magnezijum oksida. Alternativno, u specifičnoj kombinaciji, prvi vatrostalni materijal i drugi vatrostalni materijal mogu da sadrže vatrostalni materijal od aluminijum oksida, pri čemu prvi vatrostalni materijal od aluminijum oksida i drugi vatrostalni materijal od aluminijum oksida mogu biti isti ili različiti po hemijskom sastavu i/ili fizičkim osobinama (npr. gustini, poroznosti, debljini i slično).

Kako se ovde koristi, „vatrostalni materijal od aluminijum oksida” označava vatrostalni materijal koji sadrži najmanje 50% aluminijum oksida (Al2O3) po masi, a vatrostalni materijal od magnezijum oksida označava vatrostalni materijal koji sadrži najmanje 50% magnezijum oksida (MgO) po masi. Vatrostalni materijal od aluminijum oksida može da sadrži najmanje 50%, najmanje 60%, najmanje 70%, najmanje 80% ili najmanje 90% aluminijum oksida (Al2O3) po masi. Vatrostalni materijali od aluminijum oksida mogu sadržati dodatne vatrostalne komponente kao što su, na primer, silicijum dioksid, oksidi gvožđa, kalcijum, cirkonijum, hrom ili magnezijum, ili kombinaciju bilo kog od njih. Vatrostalni materijal od magnezijum oksida može da sadrži najmanje 50%, najmanje 60%, najmanje 70%, najmanje 80%, ili najmanje 90% magnezijum oksida (MgO) po masi. Vatrostalni materijali od magnezijum oksida mogu sadržati dodatne vatrostalne komponente kao što su, na primer, silicijum dioksid, oksidi gvožđa, kalcijum, cirkonijum, hrom ili aluminijum oksid, ili kombinaciju bilo kog od njih. Vatrostalni materijali od aluminijum oksida i vatrostalni materijali od magnezijum oksida ne sadrže nužno aluminijum oksid i magnezijum oksid kao takve, i mogu da sadrže ove komponente u obliku hemijski kombinovanog sa drugim komponentama. Na primer, vatrostalni materijal od aluminijum oksida može da sadrži aluminijum oksid u obliku mulita (npr. kalcinisani mulit), a vatrostalni materijal od magnezijum oksida može da sadrži magnezijum oksid u obliku magnezita-olivina sa drugim vatrostalnim komponentama kao što su silicijum dioksid, aluminijum oksid, oksid gvožđa i kalcijum. Vatrostalni materijal od magnezijum oksida može da sadrži olivin/dunit, ili može da sadrži dolomit. Prvi vatrostalni materijal može da sadrži vatrostalni materijal od aluminijum oksida, a drugi vatrostalni materijal može da sadrži olivin/dunit. Prvi vatrostalni materijal može da sadrži vatrostalni materijal od aluminijum oksida, a drugi vatrostalni materijal može da sadrži dolomit.

Slično tome, kako se ovde koristi, „vatrostalni materijal od hroma” označava vatrostalni materijal koji sadrži najmanje 50% hrom(III) oksida (Cr2O3) po masi, a vatrostalni materijal od cirkonijum oksida označava vatrostalni materijal koji sadrži najmanje 50% cirkonijum dioksida (ZrO2) po masi. Vatrostalni materijal od hrom(III) oksida može sadržati najmanje 50%, najmanje 60%, najmanje 70%, najmanje 80% ili najmanje 90% hrom(III) oksida (Cr2O3) po masi, a vatrostalni materijal od cirkonijum dioksida može da sadrži najmanje 50%, najmanje 60%, najmanje 70%, najmanje 80% ili najmanje 90% cirkonijum dioksida (ZrO2) po masi. Vatrostalni materijali od hrom i cirkonijum oksida mogu da sadrže dodatne vatrostalne komponente kao što su, na primer, silicijum dioksid, oksidi gvožđa, kalcijuma, hroma, cirkonijuma, aluminijuma ili magnezijuma, ili kombinaciju bilo kog od njih. Vatrostalni materijali od oksida hroma i vatrostalni materijali od cirkonijum oksida ne sadrže nužno okside hroma i cirkonijuma kao takve, i mogu da sadrže ove komponente u obliku hemijski kombinovanog sa drugim komponentama. Na primer, vatrostalni materijal od cirkonijum oksida može da sadrži cirkonijum u obliku cirkona (tj. cirkonijum ortosilikat).

Prvi sloj odgovara radnoj oblozi, a drugi sloj odgovara sigurnosnoj oblozi u kontaktu sa metalnim plaštom metalurške posude. Drugi sloj može alternativno odgovarati međuoblozi između radne obloge i zasebne sigurnosne obloge. I prvi sloj i drugi sloj imaju prvu površinu okrenutu od bočne strane metalurške posude i drugu površinu koja se nalazi nasuprot prvoj površini i okrenuta je prema bočnoj strani metalurške posude. Prva površina prvog sloja je površina koja je u kontaktu sa rastopljenim metalom. Druga površina prvog sloja dodiruje prvu površinu drugog sloja. Druga površina drugog sloja je u kontaktu sa bilo kojim vatrostalnim slojevima ispod (npr. sa zasebnom sigurnosnom oblogom) ili unutrašnjom površinom metalnog plašta metalurške posude. Prvi sloj i drugi sloj, nezavisno jedan od drugog, mogu imati debljinu u rasponu od 1 milimetar (0,04 inča) do 65 milimetara (2,6 inča), ili bilo koji podopseg obuhvaćen u njima, kao što je, na primer, od 10-50 milimetara (0,4-2 inča), 15-50 milimetara (0,6-2 inča), 20-50 milimetara (0,8-2 inča) ili 25-50 milimetara (1-2 inča).

Najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj koji nije deo predmetnog pronalaska može se formirati u prvoj površini prvog sloja i proteže se kroz prvu površinu prvog sloja u suštini u vertikalnom pravcu. Kako se ovde koristi, „izduženi dilatacioni spoj” označava uvučenu zapreminu u površini radne obloge u metalurškoj posudi koja ima odnos širine i visine veći od ili jednak 0,05, pri čemu je odnos širine i visine maksimalna dužina udubljene zapremine merena u suštini vertikalno na prvu površinu prvog sloja podeljeno sa maksimalnom horizontalnom širinom udubljene zapremine merene na prvoj površini prvog sloja. Ako izduženi dilatacioni spoj ima nepravilan oblik koji varira po dužini duž horizontalne širine, na primer, maksimalna izmerena dimenzija dužine se koristi za izračunavanje odnosa širine i visine. Ako izduženi dilatacioni spoj ima nepravilan oblik koji varira u horizontalnoj širini duž svoje dužine, na primer, maksimalna izmerena dimenzija širine se koristi za izračunavanje odnosa širine i visine. Izduženi dilatacioni spoj strukture vatrostalne obloge može imati odnos širine i visine veći od ili jednak 0,05, 0,1, 0,5, 1, 5, 10, 25, 50, 100, 150, 200, 250, 300 ili 350. Izduženi dilatacioni spoj strukture vatrostalne obloge može imati odnos širine i visine manji od ili jednak 2000, 1850, 1750, 1500, 1000, 500, 450, 400, 350, 300, 250, 200, 150, 100, 50, 25 ili 10. Izduženi dilatacioni spoj strukture vatrostalne obloge može imati odnos širine i visine u rasponu od 0,05-2000, ili bilo koji podopseg obuhvaćen u njemu, kao što je, na primer, 100-200, 75-300, 50-450, 30-750, 0.1-1000, 1-500, ili 10-150.

Kako se ovde koristi, „u suštini vertikalni pravac” znači pružanje nagore od poda metalurške posude prema obodu metalurške posude. Metalurške posude, kao što su međulonci, na primer, mogu imati bočne zidove koji nisu pod pravim uglom na pod posude, već se protežu nagore od poda posude pod uglom koji nije nula u odnosu na vertikalnu osu (definisanu kao osa koja je pod pravim uglom na horizontalnu ravan). Shodno tome, izduženi dilatacioni spoj se proteže u suštini u vertikalnom pravcu ako se izduženi dilatacioni spoj proteže nagore od poda metalurške posude prema obodu metalurške posude.

Uz upućivanje na slike 1A-1D, međulonac 10 obuhvata plašt 12 i strukturu 18 vatrostalne obloge. Međulonac 10 sadrži deo poda 14 i delove bočnih zidova 16. Struktura 18 vatrostalne obloge obuhvata prvi sloj 20, drugi sloj 30 ispod najmanje dela prvog sloja 20, i treći sloj 40 koji leži ispod najmanje dela drugog sloja 30. Prvi sloj 20 sadrži vatrostalni materijal (npr. vatrostalni materijal od aluminijum oksida), drugi sloj 30 sadrži vatrostalni materijal (npr. vatrostalni materijal od aluminijum oksida ili vatrostalni materijal od magnezijum oksida), a treći sloj 40 sadrži vatrostalni materijal pogodan za upotrebu kao sigurnosna obloga u metalurškoj posudi kao što je međulonac 10. Primeri vatrostalnih materijala pogodnih za upotrebu kao sigurnosna obloga u metalurškoj posudi uključuju, ali nisu ograničeni na, šamot, vatrostalne materijale od aluminijum oksida, vatrostalne materijale od magnezijum oksida, vatrostalne materijale od hroma ili vatrostalne materijale od cirkonijum oksida, ili kombinaciju bilo kojeg od njih.

Treći sloj 40, koji funkcioniše kao sigurnosna obloga u međuloncu 10, može se naneti u plašt lonca 12 kao sklop vatrostalnih cigli ili panela, opciono malterisanih, ili kao monolitni vatrostalni sloj.

U implementacijama sa monolitnim vatrostalnim trećim slojem 40, vatrostalni materijal se može naneti, na primer, prskanjem, gleterisanjem, torketiranjem, livenjem ili vibriranjem (npr. suvim vibracijama) trećeg sloja 40 na mesto, korišćenjem tehnika poznatih u stanju tehnike. Prvi sloj 20 i drugi sloj 30 mogu da obuhvataju monolitne vatrostalne slojeve koji se mogu naneti preko trećeg sloja 40 prskanjem, gleterisanjem, torketiranjem, livenjem ili vibriranjem (npr. suvim vibracijama) drugog sloja 30 i prvog sloja 20 na mesto, korišćenjem tehnika poznatih u stanju tehnike.

Još uvek se pozivajući na slike 1A-1D, struktura 18 vatrostalne obloge dalje obuhvata izdužene dilatacione spojeve 50 formirane na prvoj površini 22 prvog sloja 20, a koji se protežu kroz prvu površinu 22 prvog sloja 20 u suštini u vertikalnom pravcu od podne površina 11 međulonca 10 prema obodu 13 međulonca 10. Površina poda 11 odgovara površini u kontaktu sa rastopljenim metalom radne obloge 20’ koja se nalazi na podu 14 međulonca 10. Izduženi dilatacioni spojevi 50 prikazani na slikama 1A-1D protežu se celom visinom prvog sloja 20 na bočnoj strani 16 međulonca 10. Podrazumeva se, međutim, da se izduženi dilatacioni spojevi 50 mogu prostirati na manje od čitave visine prvog sloja 20 (videti, na primer, slike 5A-6B, opisane u daljem tekstu). Pored toga, dok su dva ili više izduženih dilatacionih spojeva 50 prikazani na svakom od četiri bočne strane 16 ukrštanja međulonca 10, podrazumeva se da svaki bočni zid metalurške posude može da obuhvata najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj (videti, na primer, slike 13, 14, 15A i 15B, opisane u daljem tekstu). Izduženi dilatacioni spojevi, takođe, mogu biti locirani na ukrštanjima odvojenih bočnih zidova u metalurškoj posudi (videti, na primer, sliku 13).

Uz upućivanje na Sliku 1C, tokom rada u procesu kontinualnog livenja, u međuloncu 10 nalazi se rastopljeni čelik 60. Rastopljeni čelik 60 se unosi u međulonac 10 iz livnog lonca (nije prikazan) kroz cev 62 livnog lonca (strelice 64 pokazuju protok rastopljenog čelika 60). Rastopljeni čelik 60 teče iz međulonca u kalupe za kontinualno livenje (nisu prikazani) kroz otvore 68 u blokovima 66 livnih lonaca. Rastopljeni čelik 60 u međuloncu 10 pokriva izdužene dilatacione spojeve 50 formirane na prvoj površini 22 prvog sloja 20 do malo ispod linije šljake 65 (šljaka je izostavljena radi jasnoće).

Slike 2A i 2B prikazuju deo međulonca 10 prikazan na slikama 1A-1D. Prvi sloj 20 strukture 18 vatrostalne obloge obuhvata prvu površinu 22 okrenutu od bočne strane 16 međulonca 10 i drugu površinu 24 koja se nalazi nasuprot prvoj površini i okrenuta je prema bočnom zidu 16 međulonca 10. Drugi sloj 30 obuhvata prvu površinu 32 okrenutu od bočne strane 16 međulonca 10, i drugu površinu 34 koja se nalazi nasuprot prvoj površini i okrenuta je prema bočnom zidu 16 međulonca 10. Treći sloj 40 sadrži prvu površinu 42 okrenutu od bočne strane 16 međulonca 10 i drugu površinu 44 koja se nalazi nasuprot prvoj površini i okrenuta je prema bočnoj strani 16 međulonca 10.

Prva površina 22 prvog sloja 20 je sloj koji dolazi u kontakt sa rastopljenim metalom u međuloncu 10. Druga površina 24 prvog sloja 20 je u kontaktu sa prvom površinom 32 drugog sloja 30. Druga površina 34 drugog sloja 30 dodiruje prvu površinu 42 trećeg sloja 40. Druga površina 44 trećeg sloja 40 je u kontaktu sa unutrašnjom površinom plašta 12 međulonca duž bočne strane 16 međulonca.

Izduženi dilatacioni spojevi 50 se formiraju u prvoj površini 22 prvog sloja 20 strukture 18 0vatrostalne obloge na bočnoj strani 16 međulonca 10. Izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu kroz celu debljinu prvog sloja 20 do dimenzije dubine (dj). Kao što je prikazano na slici 2B, dimenzija dubine (dj) izduženih dilatacionih spojeva 50 je 100% (tj. koekstenzivna sa) debljine prvog sloja 20, i prostire se od prve površine 22 prvog sloja 20 do druge površine 24 prvog sloja 20. Prva površina 32 drugog sloja 30 je stoga delimično izložena kroz izdužene dilatacione spojeve 50, kao što je prikazano na Slici 2A. Dimenzija dubine (dj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može biti manje od 100% debljine prvog sloja 20 (videti, na primer, slike 4A i 4B, opisane u daljem tekstu), i može se kretati od 1-100%, 20-100%, 25-100%, 50-100% ili 75-100% debljine prvog sloja 20. Na primer, dimenzija dubine (dj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može biti, nezavisno, najmanje 25%, najmanje 50%, ili najmanje 75% debljine prvog sloja 20. Iako nije prikazano, podrazumeva se da dimenzija dubine (dj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može biti veća od 100% debljine prvog sloja 20. Na primer, dimenzija dubine (dj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može da se proteže kroz prvu površinu 32 drugog sloja 30 i, prema tome, da se proteže delimično kroz debljinu drugog sloja 30.

Još uvek upućujući na slike 2A i 2B, izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu u suštinski vertikalnom pravcu od površine poda 11 međulonca 10 prema obodu 13 međulonca 10. Izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu celom visinom prvog sloja 20 na bočnoj strani 16 međulonca na vertikalnu dimenziju visine (hj). Vertikalna dimenzija visine (hj) izduženih dilatacionih spojeva 50 je stoga 100% (tj. koektenzivna sa) dimenzije vertikalne visine prve površine 22 prvog sloja 20. Vertikalna dimenzija visine (hj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može biti manja od 100% vertikalne dimenzije visine prve površine 22 prvog sloja 20 (videti, na primer, slike 5A-6B, opisane u daljem tekstu). Na primer, vertikalna dimenzija visine (hj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može nezavisno da iznosi najmanje 25%, najmanje 50%, ili najmanje 75% vertikalne dimenzije visine (h1) prve površine 22 prvog sloja 20, ili u rasponu od 25-100%, 50-100%, ili 75-100% vertikalne dimenzije visine (h1) prve površine 22 prvog sloja 20.

Primećuje se da se vertikalna dimenzija visine izduženog dilatacionog spoja meri duž vertikalne ose (definisane kao osa koja je pod pravim uglom na horizontalnu ravan). Zbog toga, vertikalna dimenzija visine izduženog dilatacionog spoja može biti različita od dužine izduženog dilatacionog spoja (koja se, kao što je gore opisano, koristi za izračunavanje odnosa širine i visine izduženog dilatacionog spoja). Na primer, izduženi dilatacioni spoj na bočnom zidu metalurške posude koji je pod uglom ka spolja i stoga nije pod pravim uglom na pod metalurškog suda imaće dužinu koja je veća od njegove vertikalne dimenzije visine. Isto tako, izduženi dilatacioni spoj koji ima nelinearnu konturu imaće dužinu koja je veća od njegove vertikalne dimenzije visine.

Kao što je prikazano na Slici 2A, izduženi dilatacioni spojevi 50 imaju horizontalnu dimenziju širine (wj) u suštini paralelnu sa prvom površinom 22 prvog sloja 20. Horizontalna dimenzija širine (wj) može da se kreće od 1 milimetra (0,04 inča) do 1830 milimetara (72 inča) ili u bilo kom podopsegu obuhvaćenom u njemu, kao što je, na primer, 1-100 milimetara (0,04 - 4 inča), 5-50 milimetara (0,20 - 2,00 inča), 5-25 milimetara (0,20 - 1,00 inča) ili 5-13 milimetara (0,20 - 0,51 inča).

Kao što je gore opisano, primećeno je da se tokom predzagrevanja lonca, vatrostalna radna obloga koja se nalazi iznad širi više od vatrostalne pomoćne obloge i/ili sigurnosne obloge, što može izazvati stvaranje slabih tačaka, pucanja, raslojavanja i ljuštenja. Tačnije, primećeno je da se vatrostalna radna obloga koja se nalazi iznad može linearno proširiti za najmanje 1% tokom operacije predzagrevanja. Shodno tome, da bi se efikasno prilagodili toplotnom širenju, jedan ili više izduženih dilatacionih spojeva formiranih u prvom sloju (radna obloga) strukture vatrostalne obloge, koja se proteže u suštinski vertikalnom pravcu, trebalo bi da, barem u nekim primenama, imaju horizontalne dimenzije širine koji obezbeđuju 2,54 cm (1 inč) linearnog širenja za svakih 254 centimetra (100 inča) horizontalne dimenzije prvog sloja (radne obloge). Drugim rečima, odnos zbira horizontalne dimenzija širine jednog ili više izduženih dilatacionih spojeva formiranih u prvom sloju (radne obloge) strukture vatrostalne obloge, prema ukupnoj horizontalnoj dimenziji prvog sloja koji sadrži izdužene dilatacione spojeve, trebalo bi da bude najmanje 0,01 (mereno na ukrštanju prve površine prvog sloja i površine poda međulonca ili druge metalurške posude), a može biti u rasponu 0,01 - 0,02, 0,01 - 0,05.

Uz ponovno upućivanje na slike 1B, 1D, koje nisu deo predmetnog pronalaska, odnos zbira horizontalne dimenzije širine (wj) izduženih dilatacionih spojeva 50 (videti sliku 2A) prema ukupnoj horizontalnoj dimenziji (w1) prve površine 22 prvog sloja 20 (videti slike 1B i 1D), na svakoj od četiri bočne strane 16 međulonca 10, iznosi najmanje 0,005:

pri čemu prva površina 22 prvog sloja 20 na svakoj bočnoj strani međulonca 16 sadrži „n” broj izduženih dilatacionih spojeva, svaki sa horizontalnom širinom (wj), i svaki se proteže u suštini vertikalno; i pri čemu se ukupna horizontalna dimenzija širine (w1) prve površine 22 prvog sloja 20 na svakoj bočnoj strani 16 meri na ukrštanju prve površine 22 sa površinom 11 poda. Shodno tome, za metalurške posude koje se sastoje od više međusobno povezanih bočnih strana (međulonac 10 ima četiri bočne strane 16 - dva bočna zida koja obuhvataju šest izduženih dilatacionih spojeva i dve bočne strane koje obuhvataju dva izdužena dilataciona spoja, videti slike 1A i 1D), karakteristika odnosa širine može da važi za najmanje jednu od višestrukih bočnih strana, a u nekim implementacijama važi za sve sastavne bočne strane.

Odnos širine može biti najmanje 0,010, najmanje 0,015, najmanje 0,020, najmanje 0,025 ili najmanje 0,030. Na primer, odnos širine od 0,017 obezbeđuje dovoljno prostora za 2,54 centimetra (1 inč) horizontalnog širenja na 152 centimetra (60 inča) horizontalne dimenzije prve površine prvog sloja, a odnos širine od 0,025 obezbeđuje dovoljno prostora za 2,54 centimetra (1 inč) horizontalnog širenja na 102 centimetra (40 inča) horizontalne dimenzije prve površine prvog sloja. Odnos širine mora biti manji od 1 (odnos širine 1 odgovara izduženom dilatacionom spoju koji ima širinu koja se proteže ukupnom horizontalnom dimenzijom (w1) prve površine prvog sloja. Odnos širine može biti manji od 1, manji od 0,90, manji od 0,75, manji od 0,50, manji od 0,25, manji od 0,15. Odnos širine može da se kreće od 0,01 do manje od 1, ili u bilo kom podopsegu koji je u njemu obuhvaćen, kao što je, na primer, 0,010-0,500 ili 0,010-0,100.

Kao što je prikazano na Slici 2A, svaki izduženi dilatacioni spoj 50 je razmaknut od susednih izduženih dilatacionih spojeva 50 horizontalnim razmakom (sj). Horizontalni razmak (sj) između svakog izduženog dilatacionog spoja 50 može biti ujednačen ili varirati nezavisno. Svaki izduženi dilatacioni spoj 50 može biti razmaknut od susednih izduženih dilatacionih spojeva 50 minimalnim horizontalnim razmakom (sj) od 2,54 centimetra (1 inč). Broj izduženih dilatacionih spojeva 50, horizontalnih razmaka (sj) između svakog izduženog dilatacionog spoja 50 i horizontalne dimenzije širine (wj) svakog izduženog dilatacionog spoja 50, mogu se zajedno konfigurisati da obezbede odnos širine od najmanje 0,010, kao što je gore opisano.

Izduženi dilatacioni spojevi mogu se formirati u prvoj površini prvog sloja (radna obloga) urezivanjem spojnica u prvi sloj nakon što se nanese preko drugog sloja. Na primer, testera, mlin ili drugi odgovarajući uređaj za sečenje mogu da se koriste za sečenje izduženih dilatacionih spojeva u prvu površinu prvog sloja sa datom dužinom, dimenzijom dubine, vertikalnom dimenzijom visine, horizontalnom dimenzijom širine, konturom, poprečnim oblikom, i orijentacijom u prvom sloju.

Alternativno, izduženi dilatacioni spojevi mogu se formirati na prvoj površini prvog sloja (radna obloga) korišćenjem žrtvenih ili na drugi način uklonjivih uložaka ili odstojnika. Na primer, uz upućivanje na Sliku 3, posle trećeg sloja 40 (koji funkcioniše kao sigurnosna obloga, na primer) i drugog sloja 30 (koji funkcioniše kao sloj za razdvajanje berne, na primer), žrtveni ili na drugi način uklonjivi umetak/odstojnik može biti postavljen na prvu površinu 32 drugog sloja 30. Žrtveni/uklonjivi umetak/odstojnik 55 ima dimenzije i trodimenzionalni oblik koji odgovara, barem delimično, dimenzijama i trodimenzionalnom obliku izduženih dilatacionih spojeva 50.

Prvi sloj 20 se zatim može naneti na prvu površinu 32 drugog sloja 30 i oko žrtvenog/uklonjivog uloška/odstojnika 55, na primer, prskanjem, gleterisanjem, torketiranjem, livenjem ili vibriranjem (npr. suvim vibriranjem) prvog sloja 20 na mestu.

Umetak/odstojnik 55 može biti napravljen od žrtvenog materijala, kao što je, na primer, drvo, plastika, karton, šperploča, iverica, OSB ploča ili drugi raspadljivi materijal, koji se raspada tokom operacije sušenja kada se naneseni slojevi zagrevaju na relativno visoke temperature (npr. najmanje 700°F (371°C)). Tokom operacije sušenja, žrtveni umetak/odstojnik 55 može da se pirolizuje ili na drugi način ispari (tj. pregori), ostavljajući negativan utisak u prvom sloju 20, i na taj način formirajući izduženi dilatacioni spoj 50.

Umetak/odstojnik 55 može biti napravljen od ne-žrtvenog materijala, kao što je, na primer, metal, koji se ne raspada tokom operacije sušenja, pod uslovom da materijal prvog sloja (npr. vatrostalni materijal od aluminijum oksida) ne prijanja jako za ne-žrtveni materijal tako da se umetak/odstojnik 55 može fizički ukloniti sa prvog sloja 20, ostavljajući negativan utisak u prvom sloju 20, i na taj način formirajući izduženi dilatacioni spoj 50. Umetak/odstojnik 55 koji se može ukloniti, može se ukloniti nakon nanošenja materijala koji formira prvi sloj 20, i pre naknadne operacije sušenja, pod uslovom da „vlažni” sloj ima dovoljnu koheziju i strukturalni integritet da zadrži negativan utisak koji formira umetak/odstojnik 55 tokom operacije sušenja; u suprotnom, umetak/odstojnik 55 se može ukloniti nakon završetka operacije sušenja ili posle barem jednog dela operacije sušenja.

Kao što je gore opisano, dimenzija dubine izduženih dilatacionih spojeva 50 može biti manja od 100% debljine prvog sloja 20. Kao što je prikazano na slikama 4A i 4B, izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu celom visinom prve površine 22 prvog sloja 20 na bočnoj strani 16 međulonca, ali se protežu samo kroz deo debljine prvog sloja 20. Uz upućivanje na Sliku 4B, dimenzija dubine (d) izduženih dilatacionih spojeva 50 proteže se od prve površine 22 prvog sloja 20 do udubljene površine 23 prvog sloja 20. Prva površina 32 drugog sloja 30 ostaje pokrivena delom debljine prvog sloja 20 između udubljene površine 23 i druge površine 24 prvog sloja 20. Dimenzija dubine (d) izduženih dilatacionih spojeva 50 može da se kreće od 1 do manje od 100% debljine prvog sloja 20, i može da se kreće od 1-100%, 20-100%, 25-100 %, 50-100% ili 75-100% debljine prvog sloja 20. Na primer, dimenzija dubine (d) izduženih dilatacionih spojeva 50 može nezavisno da bude najmanje 25%, najmanje 50%, ili najmanje 75% debljine prvog sloja 20.

Kao što je gore opisano, vertikalna dimenzija visine izduženih dilatacionih spojeva 50 može biti manja od 100% vertikalne dimenzije visine prve površine 22 prvog sloja 20. Kao što je prikazano na slikama 5A i 5B, izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu kroz celu debljinu prvog sloja 20 (iako se podrazumeva da se izduženi dilatacioni spojevi 50 mogu protezati kroz deo debljine prvog sloja 20 kao što je prikazano gore u vezi sa slikama 4A i 4B), ali samo da se protežu u delu visine prve površine 22 prvog sloja 20 na bočnoj strani 16 međulonca. Izduženi dilatacioni spojevi 50 imaju vertikalnu dimenziju visine (hj) i prva površina 22 prvog sloja 20 na bočnoj strani 16 međulonca ima vertikalnu dimenziju visine (hi), pri čemu je hj< h1. Vertikalna dimenzija visine (hj) izduženih dilatacionih spojeva 50 može nezavisno iznositi najmanje 25%, najmanje 50%, ili najmanje 75% vertikalne dimenzije visine prve površine 22 prvog sloja 20 (tj. hj/h1≥ 0,25, hj/h1≥ 0,50, ili hj/h1≥ 0,75), ili u rasponu od 25-100%, 50-100% ili 75-100% vertikalne dimenzije visine (h1) prve površine 22 prvog sloja 20. Izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu u suštini u vertikalnom pravcu dalje od površine poda 11 međulonca 10, prema obodu 13 međulonca 10, ali se izduženi dilatacioni spojevi 50 protežu od tačke iznad površine poda 11 do tačke ispod oboda 13.

Slike 6A i 6B prikazuju još jedan primer strukture 18 vatrostalne obloge koja obuhvata izdužene dilatacione spojeve 50 koji imaju vertikalne dimenzije visine (hj) koji su manji od 100% vertikalne dimenzije visine prve površine 22 prvog sloja 20 (h1) - tj. hj< h1. Kao što je prikazano na slikama 6A i 6B, izduženi dilatacioni spojevi 50 se protežu kroz celu debljinu prvog sloja 20 (iako se podrazumeva da se izduženi dilatacioni spojevi 50 mogu protezati kroz deo debljine prvog sloja 20 kao što je gore prikazano u vezi sa slikama 4A i 4B), ali se protežu samo duž dela visine prve površine 22 prvog sloja 20 na bočnoj strani 16 međulonca koja se nalazi između površine poda 11 i linije šljake 65 (videti sliku 1C, opisanu gore).

Slike 7A i 7B prikazuju primer strukture 18 vatrostalne obloge koja obuhvata izdužene dilatacione spojeve 50 koji se sastoje od delova 51 koji se protežu ispod površine poda 11, što odgovara površini u kontaktu sa rastopljenim metalom radne obloge 20’ koja se nalazi na podu 14 međulonca. Ispod-podni deo 51 dilatacionog spoja 50 se može formirati, na primer, kada se koristi umetak/odstojnik koji se može ukloniti (videti umetak/odstojnik 55 na Slici 3), i materijal koji formira prvi sloj 20 i pod radne obloge 20’ se nanosi oko žrtvenog/uklonjivog umetka/odstojnika, na primer, prskanjem, gleterisanjem, torketiranjem, livenjem ili vibriranjem (npr. vibriranjem na suvo) prvog sloja 20 i radne obloge poda 20’ na mesto.

Pored najmanje jednog izduženog dilatacionog spoja koji se proteže u suštini u vertikalnom pravcu, struktura vatrostalne obloge može dalje da obuhvata najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj formiran na prvoj površini prvog sloja i koji se proteže u horizontalnom pravcu. Horizontalno pružajući dilatacioni spoj 70 prikazan je na Slici 8 koji preseca u suštini vertikalno pružajuće izdužene dilatacione spojeve 50. Horizontalno pružajući izduženi dilatacioni spoj 70 može da se proteže celom horizontalnom dužinom prve površine 22 prvog sloja 20, ili delom horizontalne dužine prve površine 22 prvog sloja 20. Iako je jedan horizontalno pružajući izduženi dilatacioni spoj 70 prikazan na Slici 8, podrazumeva se da se dva ili više horizontalno pružajućih izduženih dilatacionih spojeva mogu formirati na prvoj površini prvog sloja u strukturi vatrostalne obloge u skladu sa ovom specifikacijom. Pored toga, dok je horizontalno pružajući izduženi dilatacioni spoj 70 prikazan na Slici 8 orijentisan paralelno sa horizontalnom osom, podrazumeva se da struktura vatrostalne obloge u skladu sa ovom specifikacijom može da obuhvata u suštini horizontalno pružajući izduženi dilatacioni spoj u kome je spoj pod uglom do 45° u odnosu na horizontalnu osu. Struktura vatrostalne obloge u skladu sa ovom specifikacijom, takođe, može da sadrži u suštini horizontalno pružajući izduženi dilatacioni spoj koji ima nelinearnu konturu kao što je, na primer, polilinijska kontura ili zakrivljena kontura (npr. koja ima oblik luka, oblik sinusnog talasa ili oblik splajna).

Gore opisani izduženi dilatacioni spojevi su prikazani da imaju u suštini vertikalnu linearnu konturu (tj. konturu vertikalne linije). Međutim, struktura vatrostalne obloge u skladu sa ovom specifikacijom može da sadrži u suštini vertikalno pružajući izduženi dilatacioni spoj koji ima druge konture i/ili orijentacije. Na primer, kao što je prikazano na Slici 9, izduženi dilatacioni spoj 50 može imati u suštini vertikalnu linearnu konturu orijentisanu dijagonalno preko prve površine 22 prvog sloja 20 (tj., konturu dijagonalne linije). Izduženi dilatacioni spoj 50 može da formira dijagonalni ugao θ u rasponu od većeg od nule do 45° u odnosu na suštinski vertikalnu osu 57 u ravni prve površine 22 prvog sloja 20.

Struktura vatrostalne obloge u skladu sa ovom specifikacijom, takođe, može da sadrži u suštini vertikalno pružajući izduženi dilatacioni spoj koji ima nelinearnu konturu kao što je, na primer, polilinijska kontura (videti Sliku 10) ili zakrivljena kontura (na primer, koja ima oblik luka, kao što je prikazano na Slici 11), oblik sinusnog talasa ili oblik splajna). Slika 12 prikazuje izduženi dilatacioni spoj 50 koji se u suštini vertikalno pruža, koji ima konturu koja kombinuje dijagonalnu liniju i krivinu. Prema tome, struktura vatrostalne obloge u skladu sa ovom specifikacijom može da sadrži izduženu konturu izabranu iz grupe koja se sastoji iz vertikalne linije, dijagonalne linije, polilinije i krive, i kombinacije bilo kojeg od njih.

Pronalazak opisan u ovoj specifikaciji obuhvata metaluršku posudu koja obuhvata vatrostalnu strukturu obloge, kao što je gore opisano. Metalurška posuda može da obuhvata pod i bočni zid (stranu) koji se pruža od poda u suštini vertikalnom pravcu. Struktura vatrostalne obloge, kao što je gore opisano, može da se nalazi na najmanje delu bočne strane metalurške posude. Metalurška posuda može da obuhvata međulonac konfigurisan za upotrebu u operaciji kontinualnog livenja, pri čemu međulonac obuhvata najmanje četiri bočne strane koje se ukrštaju. Struktura vatrostalne obloge, kao što je gore opisano, može se nalaziti na najmanje delu najmanje jedne od četiri bočne strane. Iako prethodno opisani međulonac 10 obuhvata četiri bočne strane u pravougaonoj orijentaciji, podrazumeva se da se struktura vatrostalne obloge može koristiti sa različitim dizajnom međulonca.

Na primer, kao što je prikazano na slici 13, struktura vatrostalne obloge, kao što je gore opisano, može da se koristi u međuloncu 110 u obliku slova T koji ima osam bočnih strana 116. Struktura 118 vatrostalne obloge može da se nalazi na spoljašnjem plaštu 112 međulonca 110 na bočnim zidovima 116. Izduženi dilatacioni spojevi 150 koji se u suštini vertikalno pružaju su formirani na prvim površinama 122 prvih slojeva, a takođe su formirani i na ukrštanjima osam bočnih strana 116. Iako nije prikazana, struktura vatrostalne obloge 118 može biti izostavljena sa nekih bočnih strana 116, na primer, bočne strane 116 u blizini udarne podloge 176, i/ili izduženi dilatacioni spojevi mogu biti izostavljeni sa nekih ili svih ukrštanja osam bočnih strana.

Slika 14 prikazuje delta-tip međulonca 210 koji ima šest bočnih zidova 216. Struktura 218 vatrostalne obloge može da se nalazi na spoljnom plaštu 212 međulonca 210 na bočnim stranama 216. Izduženi dilatacioni spojevi 250 koji se u suštini vertikalno pružaju se formiraju u prvim površinama 222 prvih slojeva (i, takođe, opciono mogu da budu formirani na ukrštanjima jedne ili više od šest bočnih strana 216, koji nisu prikazani). Iako nije prikazana, struktura 218 vatrostalne obloge može biti izostavljena sa nekih bočnih strana 216, na primer, bočnih strana 216 u blizini udarne podloge 276.

Izduženi dilatacioni spojevi prikazani na gore opisanim crtežima su prikazani kao ujednačeni u orijentaciji u svakoj metalurškoj posudi, i imaju ujednačene dimenzije i oblik (tj. izdužene konture i poprečni (poprečni presek) oblik). Podrazumeva se, međutim, da u bilo kojoj metalurškoj posudi koja obuhvata vatrostalnu strukturu obloge opisanu gore, oblik, dimenzije, orijentacija, broj i razmak izduženih dilatacionih spojeva mogu da variraju od spoja do spoja. Na primer, upućujući na slike 15A i 15B, međulonac 310 obuhvata plašt 312 i strukturu 318 vatrostalne obloge. Međulonac 310 obuhvata deo 314 poda i delove 316 bočnih strana. Struktura 318 vatrostalne obloge obuhvata prvi sloj 320, drugi sloj 330 koji leži ispod najmanje dela prvog sloja 320, i treći sloj 340 koji leži ispod najmanje dela drugog sloja 330. Prvi sloj 320, drugi sloj 330 i treći sloj 340 svaki nezavisno obuhvata vatrostalni materijal, kako je opisano gore. Takođe je primećeno da se drugi sloj 330 može izostaviti, a prvi sloj 320 postaviti direktno na treći sloj 340, u kom slučaju struktura 318 vatrostalne obloge obuhvata dvoslojnu strukturu koja sadrži samo prvi i drugi sloj.

I dalje upućujući na slike 15A i 15B, struktura 318 vatrostalne obloge dalje obuhvata izdužene dilatacione spojeve 350 i 350’ formirane na prvoj površini 322 prvog sloja 320, koji se protežu kroz prvu površinu 322 prvog sloja 320 u suštini u vertikalnom pravcu u smeru dalje od površine 311 poda međulonca 310 prema obodu 313 međulonca 310. Površina 311 poda odgovara površini u kontaktu sa rastopljenim metalom radne obloge 320’ koja se nalazi na podu 314 međulonca 310. Izduženi dilatacioni spojevi 350 i 350’ protežu se celom visinom prvog sloja 320 na bočnoj strani 316 međulonca 310. Podrazumeva se, međutim, da se izduženi dilatacioni spojevi 350 i 350’ mogu prostirati na manje od čitave visine prvog sloja 320, kao što je gore opisano. Izduženi dilatacioni spojevi 350’ koji se nalaze na dugim bočnim stranama međulonca 310 imaju veće horizontalne širine od izduženih dilatacionih spojeva 350 koji se nalaze na kratkim bočnim zidovima međulonca 310.

Dimenzije dubine i širine, kao i oblik poprečnog preseka, bilo kog datog izduženog dilatacionog spoja mogu da variraju od tačke do tačke duž dužine izduženog dilatacionog spoja. Pored toga, debljine sastavnih slojeva strukture vatrostalne obloge mogu varirati od lokacije do lokacije unutar date metalurške posude. Na primer, prvi sloj (radna obloga) može biti tanji iznad linije šljake nego ispod linije šljake u međuloncu koji obuhvata vatrostalnu strukturu obloge. Alternativno ili kao dodatak, prvi sloj može da obuhvata region lokalizovan oko linije šljake koji je deblji od delova prvog sloja iznad i ispod linije šljake. Slično, u nekim realizacijama, drugi sloj i/ili prvi sloj (radna obloga) mogu biti izostavljeni iz delova bočnih zidova međulonca (npr. iznad linije šljake).

Iako je struktura vatrostalne obloge opisana gore u međuloncima za upotrebu u procesima kontinualnog livenja čelika, podrazumeva se da se struktura vatrostalne obloge može koristiti u drugim metalurškim posudama za primenu i za gvožđe i za obojene metale, kao što su, na primer, llivni lonci. Isto tako, dok je struktura vatrostalne obloge opisana gore u vezi sa crtežima koji prikazuju dvostruke međulonce, podrazumeva se da se struktura vatrostalne obloge može koristiti u jednostrukim ili višestrukim međuloncima koji imaju dva ili više blokova bunara po međuloncu (npr. šestostruki međulonci). Pored toga, radi lakše ilustracije, u međuoncima prikazanim na gore opisanim crtežima izostavljena je oprema za međulonac i druge komponente lonca (npr. brane, ustave, pregrade, izlivi za prelivanje, šipke za zatvaranje, klizne kapije i slično). Podrazumeva se, međutim, da međulonci koji se sastoje od gore opisane vatrostalne strukture mogu, takođe, da obuhvataju opremu za međulonac, druge komponente međulonca i da imaju neravne i/ili diskontinuirane podne površine.

PRIMERI

Primer 1:

Međulonac koji je konfigurisan za kontinualno livenje čelika i koji ima unapred ugrađenu vatrostalnu sigurnosnu oblogu (treći sloj), poprskan je BASILITE<®>302 (magnezit-olivin vatrostalni premaz u spreju, sa minimalnim sadržajem MgO od 50%, dostupan od Vesuvius USA Corporation). BAZILIT<®>302 sloj je prskan u debljini od 1 do 1,5 inča na pod i bočne zidove međulonca (debljine oko 2 inča na liniji šljake), čime se formira drugi sloj od 1 do 2 inča.

Primenjeni BASILIT<®>302 sloj je osušen prvo zagrevanjem sloja na 315°C (600°F) tokom 0,5 sati, a zatim zagrevanjem sloja na 538°C (1000°F) tokom 3 sata. Međulonac je ohlađen na ispod 43°C (110°F), a radna obloga sa visokim sadržajem aluminijum oksida je torketirana preko BASILITE-a<®>302 sloja, čime se formira prvi sloj. Pre nego što je radna obloga sa visokim sadržajem aluminijum oksida postavljena preko BASILITA<®>302 sloj, žrtveni umeci/odstojnici od šperploče (152.4cm × 4,45 cm × 0,953 cm (60 inča × 1,75 inča × 0,375 inča)) su bili postavljeni na BAZILITE<®>302 sloj na jednoj od četiri bočne strane međulonca u suštini vertikalnoj orijentaciji na svakih 38,1 cm (15 inča) duž horizontalne širine BASILITE<®>302 sloja. Umeci/odstojnici od šperploče su postavljeni sa stranicom (152,4 cm × 0,953 cm (60 inča × 0,375 inča)) u kontaktu sa BASILITE<®>302 slojem, a stranice (152,4 cm × 4,45 cm (60 inča × 1,75 inča)) su bile orijentisane uglavnom okomito na površinu BASILITE<®>302 sloja. Pored toga, pre nego što je radna obloga sa visokim sadržajem aluminijum oksida bila naneta pištoljem, BASILITE<®>302 sloj je poprskan vodom da bi se navlažila površina BASILITE<®>302 sloja.

Nakon što je radna obloga sa visokim sadržajem aluminijum oksida postavljena preko BASILITE<®>302 sloja i umetaka/odstojnika od šperploče, svaki preostali vatrostalni materijal je očišćen sa izloženih površina umetaka/odstojnika od šperploče (tj. površina koje nisu bile ugrađene u naneti sloj radne obloge sa visokim sadržajem aluminijum oksida) kako bi se osiguralo da umeci/odstojnici od šperploče izgore tokom sušenja radne obloge sa visokim sadržajem aluminijum oksida. Pored toga, na tri bočne strane međulonca bez umetaka/odstojnika od šperploče, izduženi dilatacioni spojevi koji imaju horizontalnu širinu od 0,25 inča (0,64 cm) su urezani u naneti sloj radne obloge sa visokim sadržajem aluminijum oksida pomoću testere na svakih 15 inča (38 cm) duž horizontalne širine sloja. Zasečeni izduženi dilatacioni spojevi bili su orijentisani uglavnom vertikalno kroz površinu nanetog prvog sloja. Naneti sloj radne obloge sa visokim sadržajem aluminijum oksida je osušen zagrevanjem sloja u sledećem redosledu: 1 sat na 350°F (180°C) → 1 sat na 500°F (260°C) → 1 sat na 700°F (370°C) → 2 sata na 950°F (510°C). Termoparovi postavljeni između prvog sloja i drugog sloja pokazali su da se temperatura interfejsa postepeno povećava do temperature sa pikom od 700°F (370°C) tokom sekvence sušenja.

Umeci/odstojnici od šperploče su potpuno izgoreli tokom sekvence sušenja, formirajući 0,375 inča (0,95 cm) široke izdužene dilatacione spojeve koji su se protezali uglavnom vertikalno kroz površinu prvog sloja. Prethodno zasečeni izduženi dilatacioni spojevi širine 0,25 inča (0,64 cm) su ponovo zasečeni na širinu od 0,375 inča (0,95 cm). Izduženi dilatacioni spojevi formirani od izgorelih umetaka/odstojnika od šperploče su, takođe, ponovo zasečeni testerom širine 0,375 inča (0,95 cm) kako bi se osiguralo da se dubina svih izduženih dilatacionih spojeva proteže kroz celu debljinu prvog sloja. Horizontalni dilatacioni spoj širine 0,375 inča (0,95 cm) je, takođe, zasečen oko perimetra međulonca kroz površinu prvog sloja na sve četiri bočne strane međulonca na približno sredini visine na bočnim stranama.

Međulonac je podvrgnut operaciji predzagrevanja na 2000°F (1100°C) tokom približno 14 sati, nakon čega je prvi sloj pokazao minimalno uočljivo pucanje i nije bilo vidljivog raslojavanja ili lomljenja. Prethodno zagrejani međulonac je korišćen u kampanji kontinualnog livenja čelika, nakon čega je lonac hlađen, a preostali čelik u loncu očvrsnuo da bi se formirala berna. Ceo prvi sloj je ostao prilepljen za bočnu stranu lonca tokom kampanje kontinualnog livenja. Ohlađeni lonac je preokrenut i berna je ispala pod dejstvom gravitacije. Treći sloj (sigurnosna obloga) nije oštećen, što ukazuje da izduženi dilatacioni spojevi nisu ugrozili zaštitnu i izolacionu efikasnost prvog i drugog sloja.

Različite odlike i karakteristike su opisane u ovoj specifikaciji i prikazane na crtežima da bi se obezbedilo opšte razumevanje pronalaska. Podrazumeva se da se različite odlike i karakteristike, opisane u ovoj specifikaciji i prikazane na crtežima, mogu kombinovati na bilo koji operativni način, bez obzira da li su takve odlike i karakteristike izričito opisane ili prikazane u kombinaciji u ovoj specifikaciji. Pronalazači i Podnosilac prijave izričito nameravaju da takve kombinacije odlika i karakteristika budu uključene u obim ove specifikacije, i dalje nameravaju da traženje takvih kombinacija odlika i karakteristika ne predstavljaju novi predmet za podnošenje prijave. Kao takvi, patentni zahtevi mogu biti izmenjeni tako da se u bilo kojoj kombinaciji navode sve odlike i karakteristike koje su izričito ili inherentno opisane u ovoj specifikaciji, ili na drugi način izričito ili inherentno podržane u ovoj specifikaciji.

Takođe, bilo koji numerički opseg naveden u ovoj specifikaciji uključuje navedene krajnje tačke i opisuje sve podopsege iste numeričke preciznosti (tj. koji imaju isti broj navedenih cifara) podvedene u navedeni raspon. Na primer, navedeni raspon od „1,0 do 10,0” opisuje sve podopsege između (i uključujući) navedene minimalne vrednosti od 1,0 i navedene maksimalne vrednosti od 10,0, kao što je, na primer, „2,4 do 7,6”, čak i ako opseg od „2,4 do 7,6” nije izričito naveden u tekstu specifikacije.

Gramatički članovi „jedan”, „a”, „an” i „the” (u engleskom jeziku), kako se koriste u ovoj specifikaciji, imaju za cilj da uključuju „najmanje jedan” ili „jedan ili više”, osim ako nije drugačije naznačeno ili zahtevano kontekstom. Prema tome, članovi se koriste u ovoj specifikaciji da upućuju na jedan ili više od jednog (tj. na „najmanje jedan”) gramatičkih objekata članka. Na primer, „komponenta” označava jednu ili više komponenti, i stoga, moguće, više od jedne komponente se razmatra i može se primeniti ili koristiti u realizaciji pronalaska. Dalje, upotreba imenice u jednini uključuje množinu, a upotreba imenice u množini uključuje jedninu, osim ako kontekst upotrebe ne zahteva drugačije.

Tabela elemenata

10. Međulonac

11. Podna površina međulonca

12. Plašt međulonca

13. Obod međulonca

14. Pod međulonca

16. Bočni delovi međulonca

18. Struktura vatrostalne obloge

20. Prvi sloj strukture vatrostalne obloge

20’. Površina radne obloge u dodiru s metalom

22. Prva površina prvog sloja

23. Udubljena površina prvog sloja

24. Druga površina prvog sloja

30. Drugi sloj strukture vatrostalne obloge

32. Prva površina drugog sloja

rotežu ispod površine poda površine prvog sloja a

tacioni spoj

ioni spojevi

suštini vertikalno pružaju

Claims (13)

1. Patentni zahtevi 1. Struktura (18) vatrostalne obloge za metaluršku posudu koja obuhvata: monolitni prvi sloj (20) koji ima prvu površinu (22) okrenutu od najmanje jedne bočne strane (16) metalurške posude i drugu površinu (24) koja se nalazi nasuprot prvoj površini (22) i koja je okrenuta prema bočnoj strani (16) metalurške posude, a prvi sloj sadrži prvi vatrostalni materijal; drugi sloj (30) koji leži ispod najmanje jednog dela prvog sloja (20), drugi sloj (30) ima prvu površinu (32) okrenutu od bočne strane (16) metalurške posude i drugu površinu (34) koja se nalazi nasuprot prvoj površini (32) i koja je okrenuta prema bočnoj strani (16) metalurške posude, a drugi sloj sadrži drugi vatrostalni materijal, pri čemu je druga površina prvog sloja (24) u kontaktu sa prvom površinom drugog sloja (32); i najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj (50) formiran na prvoj površini prvog sloja (22) i koji se proteže kroz prvu površinu prvog sloja u suštini u vertikalnom pravcu; pri čemu je zbir horizontalnih dimenzija širine najmanje jednog izduženog dilatacionog spoja (50) naznačen odnosom širine od najmanje 0,01, a odnos širine je definisan prema sledećoj jednačini:

   pri čemu je „n” broj izduženih dilatacionih spojeva (50) na najmanje jednoj bočnoj strani (16), a svaki od datih izduženih dilatacionih spojeva ima horizontalnu širinu (wj), i pri čemu se ukupna horizontalna dimenzija širine (w1) prve površine (22) prvog sloja (20) na datoj najmanje jednoj bočnoj strani (16) meri na ukrštanju prve površine (22) sa površinom (11) poda metalurške posude.
2. 2. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu su prvi vatrostalni materijal i drugi vatrostalni materijal nezavisno izabrani iz grupe koju čine vatrostalni materijali od aluminijum oksida, vatrostalni materijali od magnezijum oksida, vatrostalni materijali od hroma, vatrostalni materijali od cirkonijum oksida i kombinacije bilo kojeg od njih.
3. 3. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj (50) obuhvata izduženu konturu izabranu iz grupe koja se sastoji iz vertikalnih linija, dijagonalnih linija, polilinija, krivih i kombinacije bilo koje od njih.
4. 4. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu se dimenzija širine najmanje jednog izduženog dilatacionog spoja (50) kreće od 1 milimetra (0,04 inča) do 100 milimetara (4 inča).
5. 5. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj (50) ima dimenziju dubine koja se proteže od prve površine prvog sloja (22) ka drugoj površini prvog sloja (24), i pri čemu je dimenzija dubine najmanje 50% debljine prvog sloja (20).
6. 6. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu je dimenzija dubine najmanje jednog izduženog dilatacionog spoja (50) 100% debljine prvog sloja (20), pri čemu se dimenzija dubine najmanje jednog izduženog dilatacionog spoja proteže od prve površine (22) prvog sloja do druge površine (24) prvog sloja, i pri čemu je prva površina (22) drugog sloja delimično izložena najmanje jednom izduženom dilatacionom spoju (50).
7. 7. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu se debljina prvog sloja (20) i debljina drugog sloja (30), nezavisno, kreću od 1 milimetra (0,04 inča) do 65 milimetara (2,6 inča).
8. 8. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, pri čemu najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj (50) ima vertikalnu dimenziju visine koja iznosi najmanje 75% vertikalne dimenzije visine prve površine (22) prvog sloja.
9. 9. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, koja obuhvata više izduženih dilatacionih spojeva (50) formiranih na prvoj površini (22) prvog sloja, pri čemu se svaki od većeg broja izduženih dilatacionih spojeva proteže kroz prvu površinu (22) prvog sloja u suštini u vertikalnom pravcu, i pri čemu je veći broj izduženih dilatacionih spojeva (50) razmaknut jedan od drugog u horizontalnom pravcu za najmanje 2,54 centimetra (1 inč).
10. 10. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, koja dalje obuvhata izduženi dilatacioni spoj (50) formiran na prvoj površini (22) prvog sloja i koji se proteže kroz prvu površinu (22) prvog sloja u suštini u horizontalnom pravcu.
11. 11. Struktura (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1, koja dalje obuhvata treći sloj (40) koji leži ispod najmanje dela drugog sloja (30), pri čemu treći sloj (40) ima prvu površinu (42) okrenutu od bočne strane (16) metalurške posude i drugu površinu (44) koja se nalazi nasuprot prvoj površini (42) a koja je okrenuta prema bočnoj strani (16) metalurške posude i koja je u kontaktu sa njom, treći sloj (40) sadrži treći vatrostalni materijal, pri čemu druga površina drugog sloja dodiruje prvu površinu trećeg sloja.
12. 12. Metalurška posuda koji obuhvata: pod (11) i bočnu stranu (16) koja se proteže od poda u suštini u vertikalnom pravcu; i strukturu (18) vatrostalne obloge prema zahtevu 1 koja se nalazi na najmanje delu bočne strane (16) metalurške posude.
13. 13. Metalurška posuda prema zahtevu 12, pri čemu metalurška posuda obuhvata međulonac (10) konfigurisan za operaciju kontinualnog livenja, pri čemu međulonac obuhvata najmanje četiri bočne strane (16) koje se ukrštaju, pri čemu se struktura vatrostalne obloge nalazi na najmanje delu najmanje četiri bočne strane, i pri čemu je najmanje jedan izduženi dilatacioni spoj (50) formiran u prvoj površini (22) prvog sloja na svakoj od najmanje četiri bočne strane, i pri čemu se izduženi dilatacioni spojevi protežu kroz prve površine (22) prvih slojeva u suštini u vertikalnom pravcu.