RS65641B1 - Vatrostalna ploča, postupak za proizvodnju vatrostalne ploče i primena vatrostalne ploče - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na vatrostalnu ploču za primenu u kliznom zasunskom ventilu za kontrolu tečenja rastopljenog metala, na postupak za proizvodnju vatrostalne ploče i na primenu vatrostalne ploče.

[0002] Vatrostalne ploče u kliznom zasunskom ventilu služe za kontrolu protoka rastopljenog (npr. tečnog) metala, specijalno čelika, iz suda za topljenje namenjenog za prihvat tečnog ili rastopljenog metala, respektivno. Takav sud naročito može biti livački lonac ili livački levak u postrojenju za kontinualno livenje namenjenom za livenje čelika. Da bi se rastop metala u takvom sudu izlio u agregat nizvodno od suda, što je povezano sa proizvodnjom, takvi sudovi imaju otvor koji je posebno smešten na dnu takvih sudova.

[0003] Vatrostalne ploče u kliznom zasunskom ventilu se koriste za kontrolu toka rastopljenog metala kroz takav otvor. Takve ploče imaju kanal ili prolazni otvor kroz koji može teći tečni metal.

[0004] Klizni zasunski ventil je smešten u oblasti otvora suda za topljenje. Takav klizni zasunski ventil sadrži nekoliko vatrostalnih ploča za kontrolu toka rastopljenog čelika iz otvora. U vezi toga, takav klizni zasunski ventil redovno sadrži jednu ili dve fiksne vatrostalne ploče, od kojih svaka ima kanal koji je poravnat sa otvorom suda za topljenje. Sledeća vatrostalna ploča, takozvana "klizna zasunska ploča", leži ravno na fiksnim pločama i postavljena je tako da može da klizi u odnosu na ove fiksne ploče. Klizna zasunska ploča može klizati u prvi položaj, u kome je kanal klizne zasunske ploče poravnat sa otvorima kanala fiksnih ploča, tako da rastopljeni metal može isticati iz suda za topljenje kroz otvor suda za topljenje i poravnate otvore kanala ploča. Pored toga, klizna zasunska ploča se može pomeriti u drugi položaj, u kome su otvori kanala fiksnih ploča zatvoreni pomoću klizne zasunske ploče. Pored toga, klizna zasunska ploča se može koristiti za regulisanje toka čelika njenim pomeranjem između prvog i drugog položaja. Za pomeranje klizne zasunske ploče može biti predviđen hidraulični ili električni pogon.

[0005] Ploče u kliznom zasunskom ventilu napravljene su od vatrostalnih keramičkih materijala.

[0006] U toku prolaska tečnog metala kroz kanal ploče, on je izložen ekstremnim temperaturskim promenama, ekstremnim temperaturama i ekstremnom mehaničkom ili korozivnom dejstvu. Ekstremne temperaturske promene se ne dešavaju samo u toku otvaranja i zatvaranja zasunskog ventila, već isto tako i tokom prolaska rastopljenog metala kroz kanal zbog temperaturskih gradijenata unutar ploče.

[0007] Da bi podneo ova ekstremna naprezanja, vatrostalni keramički materijal ploče ne samo da mora da ima visoku vatrostalnost, već isto tako i visoku otpornost protiv termičkih udara i visoku otpornost protiv korozije.

[0008] Uprkos visokoj otpornosti protiv termičkih udara i visokoj otpornosti protiv korozije koje odlikuju klizne zasunske ploče iz stanja tehnike, ekstremne temperaturske promene kojima su klizne zasunske ploče izložene tokom svoje upotrebe dovode do pojave pukotina u ploči. Ove pukotine se pružaju, polazeći od kanala, kroz celokupnu ploču do njene spoljašnje ivice, gde je ploča obično okružena metalnim ramom. Zbog negativnog pritiska koji potiče od podešavanja otvora kanala pomoću položaja klizne ploče da bi se regulisao tok čelika tokom livenja, preko ovih pukotina u kanal može biti usisan vazduh. Ovo povećava širenje pukotina i prostiranje pukotina, što dovodi do daljeg povećanja usisavanja vazduha. Ovaj efekat je takođe poznat kao "uvlačenje" (engl. ratholing), što onda dovodi do značajnog smanjenja performansi klizne ploče i povećanja rizika pri radu (kao što su proboji, proizvodni gubici itd.).

[0009] Nije postojao nedostatak pokušaja suprotstavljanja efektu uvlačenja, na primer, putem izbora specijalnih vatrostalnih materijala za vatrostalnu ploču u kliznom zasunu. U vezi ovoga, na primer, poznato je da ugljenično vezani vatrostalni materijali imaju odlična vatrostalna svojstva, uključujući posebno dobru vatrostalnost (otpornost protiv visokih temperatura), dobru otpornost protiv termičkih udara i visoku otpornost protiv korozije.

Međutim, ugljenično vezani vatrostalni materijali su osetljivi na oksidicione atmosfere, kojima je ploča u kliznom zasunu ponekada izložena u toku svog rada.

[0010] RU 2677400 C1 opisuje kliznu zasunsku ploču koja ima umetak, koji je instaliran u prolaznom otvoru osnove, pri čemu je umetak napravljen od vatrostalnog materijala na bazi pločaste glinice, koji ne sadrži manje od 80 masenih % Al2O3, ne manje od 5 masenih % ZrO2i ne više od 7 masenih % C, i pri čemu je materijal osnove napravljen od vatrostalnog materijala na bazi pločaste glinice koji sadrži najmanje 90 masenih % Al2O3.

KR20000043950 A opisuje ploču kliznog zasunskog ventila koja ima interpolacioni deo, koji je umalterisan u delu tela, pri čemu je interpolacioni deo napravljen od materijala koji sadrži ugljenik, dok je deo tela napravljen od cirkonijum mulita i glinice.

[0011] Cilj pronalaska je da se realizuje vatrostalna ploča za klizni zasunski ventil koja ima dobra vatrostalna svojstva i koja istovremeno obezbeđuje visoku otpornost protiv efekta uvlačenja. Ploča će naročito imati dobra vatrostalna svojstva, kao što su visoka vatrostalnost, dobra otpornost protiv termičkih udara i visoka otpornost protiv korozije.

[0012] Pored toga, cilj pronalaska je da se realizuje postupak za proizvodnju takve ploče.

[0013] Pored toga, pronalazak je usmeren na obezbeđivanje suda za držanje rastopljenog metala koji sadrži takvu vatrostalnu ploču.

[0014] Da bi se rešio taj problem, prema pronalasku je realizovana vatrostalna ploča koja ima karakteristike iz zahteva 1.

[0015] Kao iznenađujuće je otkriveno da u skladu sa pronalaskom ploča koja je napravljena kao što je gore navedeno može rešiti probleme na kojima je zasnovan pronalazak. Naročito, takvu vatrostalnu ploču mogu odlikovati gore navedena dobra vatrostalna svojstva i istovremeno visoka otpornost protiv uvlačenja.

[0016] Pronalazak je zasnovan na otkriću da nije moguće lako realizovati vatrostalnu ploču koja ima i dobra vatrostalna svojstva i visoku otpornost protiv uvlačenja ukoliko je ona napravljena od samo jednog vatrostalnog materijala. Umesto toga, neophodno je napraviti vatrostalnu ploču od različitih vatrostalnih materijala, pri čemu svaki ima drugačija svojstva i koji se međusobno sinergistički dopunjavaju u pogledu svog efekta.

[0017] Pronalazak je dalje zasnovan na otkriću da samo vatrostalni materijali koji su ugljenično vezani ili imaju koksujuće vezivo imaju željena visoka vatrostalna svojstva dobre vatrostalnosti (otpornost protiv visokih temperatura), dobru otpornost protiv termičkih udara i visoku otpornost protiv korozije.

[0018] "Koksujuće vezivo" će označavati vezivo koje je sposobno da se podvrgne reakciji koksovanja ukoliko je izloženo visokim temperaturama. Reakcija koksovanja dovodi do stvaranja ugljenične veze. Dalje, kao što je dobro poznato iz odgovarajuće oblasti, visoke temperature koje su neophodne za takvu reakciju koksovanja obično se dostižu pod radnim uslovima takvih kliznih zasunskih ploča. Neophodne temperature za takve reakcije koksovanja počinju od oko 600°C. Primeri koksujućih veziva obuhvataju smolu katrana kamenog uglja, fenolformaldehidne smole (novolaci, rezoli) i naftni bitumen.

[0019] Pronalazak je dalje zasnovan na otkriću da je vatrostalna ploča u kliznom zasunskom ventilu izložena oksidacionoj atmosferi u toku svog korišćenja u suštini samo u svom spoljašnjem regionu, npr. regionu odmaknutom od kanala, dok region koji neposredno okružuje kanal jedva da je izložen takvoj oksidacionoj atmosferi.

[0020] Polazeći od ovih saznanja, pojavila se inventivna ideja da se realizuje vatrostalna ploča koja sadrži dva različiita vatrostalna materijala, odnosno prvi vatrostalni materijal koji je ugljenično vezan ili ima koksujuće vezivo, koji okružuje kanal, i drugi vatrostalni materijal koji je odmaknut od kanala i okružuje prvi vatrostalni materijal i koji nije vezan pomoću ugljenične veze i nema koksujuće vezivo.

[0021] U skladu sa pronalaskom, kao iznenađujuće je otkriveno da vatrostalna klizna ploča takođe obezbeđuje visoku otpornost protiv efekta uvlačenja. Ovo je zato što je, kao iznenađujuće, bilo otkriveno da se pukotine koje se formiraju u prvom vatrostalnom materijalu u regionu kanala ili prolaznog otvora, respektivno, pružaju u suštini samo kroz prvi vatrostalni materijal i prestaju ili se prekidaju na spoljašnjoj ivici prvog vatrostalnog materijala ili interfejsa ili prelaznom regionu sa prvog vatrostalnog materijala na drugi vatrostalni materijal. Mada se pukotine isto tako formiraju i u drugom vatrostalnom materijalu, one nisu u vezi sa pukotinama u prvom vatrostalnom materijalu. Dalje, pukotine se ne šire sa prvog na drugi vatrostalni materijal preko interfejsa između dva materijala. Na ovaj način efekat uvlačenja se može znatno ili čak potpuno eliminisati.

[0022] U principu, prvi vatrostalni materijal može biti napravljen od bilo kog vatrostalnog materijala poznatog iz odgovarajuće oblasti koji se koristi za vatrostalnu ploču u kliznom zasunskom ventilu i koji je vezan pomoću ugljenične veze ili ima koksujuće vezivo.

Prvenstveno, prvi vatrostalni materijal može biti na bazi najmanje jednog od sledećih vatrostalnih materijala: glinice (npr. vatrostalnih materijala na bazi Al2O3), magnezita (npr. vatrostalnih materijala na bazi MgO), spinela (npr. vatrostalnih materijala na bazi MgAl2O4) i bauksita (npr. vatrostalnog materijala na bazi Al2O3sa malim količinama Fe2O3, SiO2i TiO2). Ovim materijalima mogu biti dodati, na primer, vatrostalni materijali na bazi cirkonijuma (npr. vatrostalni materijali na bazi ZrO2) ili cirkonijum mulita (npr. vatrostalni materijali na bazi ZrO2+ 3Al2O3· 2SiO2), cirkonijum korunda, cirkonijum spinela ili mikro silike. Vatrostalni materijali mogu sadržati otpadne ili sekundarne (npr. korišćene i reciklirane) sirovine. Pored toga, materijali mogu sadržati antioksidante koji su poznati iz stanja tehnike, a naročito metale ili karbide. Kao što je poznato iz odgovarajuće oblasti, antioksidanti se koriste za sprečavanje dekarbonizacije i podsticanje formiranja karbida da bi se povećala čvrstoća vatrostalnog materijala. Prvenstveno, antioksidanti su prisutni u vidu praha. Prvenstveno, antioksidanti su izabrani iz sledeće grupe: aluminijuma (Al), silicijuma (Si), bor karbida (B4C), silicijum karbida (SiC), i legura aluminijum silicijuma (AlSi), aluminijum magnezijuma (AlMg), i aluminijum magnezijum silicijuma (AlMgSi). Prvi vatrostalni materijal dalje može sadržati materijale koji sadrže ugljenik, kao što su grafit, industrijska čDđ i petrol koks, da bi se smanjila poroznost i/ili da bi se fleksibilizovala matrica. U slučaju ugljenične veze, gore navedeni materijali se vezuju jedan za drugi pomoću ugljenične veze, kao što je poznato iz stanja tehnike. Ukoliko prvi vatrostalni materijal sadrži koksujuće vezivo, onda se materijali prvog vatrostalnog materijala, a naročito, shodno tome, na primer, gore navedeni materijali, vezuju pomoću koksujućeg veziva. Koksujuće vezivo može biti jedno od koksujućih veziva koja su poznata iz stanja tehnike, a koja se koksuju putem temperovanja i/ili pečenja pod redukcionim uslovima i zahvaljujući tome formiraju vezni ugljenični skelet. Posebno, koksujuće vezivo može biti najmanje jedno od sledećih: smole katrana kamenog uglja i smole. Smole mogu biti najmanje jedna od sledećih: novolaci i rezoli. Prvenstveno, koksujuće vezivo može biti najmanje jedna od smola, a posebno poželjno najmanje jedna od gore navedenih smola.

[0023] Prema poželjnom primeru izvođenja, prvi vatrostalni materijal je sačinjen od 2 do 20 masenih % ugljenika i od 80 do 98 masenih % najmanje jednog oksida koji je izabran iz grupe koja se sastoji od: Al2O3, SiO2, ZrO2i MgO.

[0024] Još poželjnije, prvi vatrostalni materijal je sačinjen od 3 do 15 masenih % ugljenika, od 85 do 97 masenih % najmanje jednog oksida koji je izabran iz grupe koja se sastoji od: Al2O3, SiO2, ZrO2i MgO.

[0025] ýak još poželjnije, prvi vatrostalni materijal je sačinjen od 3 do 11 masenih % ugljenika, od 89 do 97 masenih % najmanje jednog oksida koji je izabran iz grupe koja se sastoji od: Al2O3, SiO2, ZrO2i MgO.

[0026] ýak još poželjnije, prvi vatrostalni materijal je sačinjen od 6 do 9 masenih % ugljenika, od 91 do 94 masenih % najmanje jednog oksida koji je izabran iz grupe koja se sastoji od: Al2O3, SiO2, ZrO2i MgO.

[0027] Gornji maseni udeli komponenata prvog vatrostalnog materijala su na bazi ukupne mase prvog vatrostalnog materijala.

[0028] Drugi vatrostalni materijal nije vezan pomoću ugljenične veze ili koksujućeg veziva. Umesto toga, drugi vatrostalni materijal ima sadržaj ugljenika manji od 2 masena %, posebno poželjno manje od 1 masenog %.

[0029] Generalno, drugi vatrostalni materijal može biti napravljen od bilo kog vatrostalnog materijala koji je poznat iz odgovarajuće oblasti za korišćenje za vatrostalnu ploču u kliznom zasunskom ventilu i koji nije vezan pomoću ugljenične veze i nema koksujuće vezivo.

[0030] U principu, drugi vatrostalni materijal može biti napravljen od bilo kog vatrostalnog materijala poznatog iz odgovarajuće oblasti i koji nije vezan pomoću ugljenične veze i nema koksujuće vezivo. Prvenstveno, drugi vatrostalni materijal može biti na bazi najmanje jednog od sledećih vatrostalnih materijala: glinice (npr. vatrostalni materijali na bazi Al2O3), magnezita (npr. vatrostalni materijali na bazi MgO), spinela (npr. vatrostalni materijali na bazi MgAl2O4), bauksita (npr. vatrostalni materijal na bazi Al2O3sa malim količinama Fe2O3, SiO2i TiO2), mulita i fajerkleja (engl. fireclay). Vatrostalni materijali mogu sadržati otpadne ili sekundarne (npr. korišćene i reciklirane) sirovine. Ovim materijalima mogu biti dodati, na primer, različiti aditivi, na primer, mikrosilika, andaluzit, cement na bazi glinice (npr. cementi na bazi Al2O3i CaO) i sredstva za dispergovanje.

[0031] Prvenstveno, drugi vatrostalni materijal je na bazi glinice, npr. vatrostalni materijal na bazi Al2O3. "Na bazi" prvenstveno znači da je Al2O3glavni oksid, koji je prisutan u većem masenom udelu od bilo kog drugog oksida.

[0032] Drugi vatrostalni materijal je sačinjen od 35 do 99 masenih % Al2O3, manje od 2 masena % ugljenika i od 1 do 65 masenih % najmanje jednog od sledećih: SiO2, CaO i Fe2O3.

[0033] Još poželjnije, drugi vatrostalni materijal je sačinjen od 50 do 99 masenih % Al2O3, manje od 2 masena % ugljenika i od 1 do 50 masenih % najmanje jednog od sledećih: SiO2, CaO i Fe2O3.

[0034] ýak još poželjnije, drugi vatrostalni materijal je sačinjen od 65 do 99 masenih % Al2O3, manje od 2 masena % ugljenika i od 1 do 35 masenih % najmanje jednog od sledećih: SiO2, CaO i Fe2O3.

[0035] Gornji udeli ugljenika i oksida u prvim i drugim vatrostalnim materijalima se određuju kombinovanjem standarda ISO 12677 i ISO 21068-2. Za ove svrhe, bio je određen udeo oksida do 100 masenih % u skladu sa ISO 12677. Kao drugo, bio je određen udeo ugljenika u skladu sa ISO 21068-2. Onda su bili dodati određeni 100 masenih % oksida i određeni maseni % ugljenika. Rezultujuća ukupna masa (100 masenih % oksida plus maseni % ugljenika) je onda normalizovana na 100 masenih %.

[0036] Prvi deo vatrostalne ploče prema pronalasku je napravljen od prvog vatrostalnog materijala.

[0037] Prvenstveno, prvi deo je napravljen presovanjem. Posebno poželjno, prvi deo je napravljen uniaksijalnim presovanjem ili izostatičkim presovanjem.

[0038] Prvenstveno, prvi deo je jednodelan.

[0039] Zahvaljujući obezbeđivanju prvog dela kao jednodelnog, on je posebno lak za proizvodnju i za rukovanje radi proizvodnje vatrostalne ploče prema pronalasku.

[0040] Drugi deo vatrostalne ploče prema pronalasku je napravljen od drugog vatrostalnog materijala.

[0041] Prvenstveno, drugi deo je monolitan.

[0042] Posebno poželjno, drugi deo je napravljen livenjem.

[0043] Zahvaljujući tome što je drugi deo monolitan ili se proizvodi livenjem, drugi deo ima posebnu prednost što je posebno jednostavan za proizvodnju i ima posebno homogenu strukturu. Naročito, ovo isto tako ima prednost veoma ravnomerne apsorpcije sila, zahvaljujući čemu se mogu raspodeliti naprezanja, a širenje pukotina sa prvog na drugi deo može biti efikasno sprečeno.

[0044] Prvi deo i pomenuti drugi deo se naslanjaju na interfejs. U vezi toga, prvi deo leži direktno na drugom delu. Ovo ima posebnu prednost zato što sile koje potiču od prvog dela mogu biti apsorbovane pomoću drugog dela i raspodeljuju se prema spoljašnjosti. Ovo još više može sprečiti formiranje pukotina.

[0045] Prema pronalasku, otkriveno je da uvlačenje može biti posebno efikasno sprečeno ukoliko drugi deo u potpunosti okružuje ili obuhvata, respektivno, prvi deo. Prvenstveno, drugi deo u potpunosti okružuje prvi deo u ravni vatrostalne ploče, npr. u ravni normalnoj na uzdužnu osu kanala. Otkriveno je da se uvlačenje može posebno efikasno smanjiti ukoliko drugi deo u potpunosti okružuje prvi deo sa debljinom od najmanje 5 mm. Prema poželjnom primeru izvođenja, zbog toga je predviđeno da drugi deo u potpunosti okružuje prvi deo sa debljinom od najmanje 5 mm, još poželjnije sa debljinom od najmanje 10 mm. Pored toga, prema pronalasku je otkriveno da se uvlačenju može posebno efikasno suprotstaviti ukoliko drugi deo zauzima minimalnu zapreminu, a naročito zapreminu od najmanje 10%, u odnosu na ukupnu zapreminu prvog i drugog dela. Prema poželjnom primeru izvođenja, zbog toga je predviđeno da drugi deo ima zapreminu u opsegu od 10 do 90 zapreminskih % i prvi deo ima zapreminu u opsegu od 90 do 10 zapreminskih %, čak još poželjnije da drugi deo ima zapreminu u opsegu od 30 do 70 zapreminskih % i da prvi deo ima zapreminu u opsegu od 70 do 30 zapreminskih %, svaki u odnosu na ukupnu zapreminu prvog i drugog dela.

[0046] Prvenstveno, prvi deo i drugi deo su postavljeni u ramu.

[0047] Odgovarajući ramovi za držanje vatrostalnog materijala klizne ploče su poznati u odgovarajućoj oblasti. Ram vatrostalne ploče prema pronalasku može biti dizajniran kao ramovi koji su poznati iz stanja tehnike. Prvenstveno, ram je napravljen od metala.

[0048] Kao što je poznato iz stanja tehnike, ram prvenstveno može sadržati donji deo i obodni deo, pri čemu se obodni deo pruža, prvenstveno upravno, sa donjeg dela, duž njegove ivice. Alternativno tome, ram sadrži samo obodni deo bez donjeg dela; u ovom slučaju, obodni deo formira bandažu. U vezi toga, obodni deo formira radijalni spoljašnji obod ili periferiju rama, respektivno.

[0049] Prvenstveno, prvi deo je postavljen na rastojanju od radijalnog spoljašnjeg oboda rama. Shodno tome, ukoliko ram sadrži obodni deo, kao što je gore navedeno, prvi deo je postavljen na rastojanju od oboda rama. Prvenstveno, ovo rastojanje je najmanje 5 mm, a posebno poželjno najmanje 10 mm.

[0050] Prema pronalasku, otkriveno je da se oksidaciji prvog dela, kao i pojavi uvlačenja može posebno efikasno suprotstaviti ukoliko je prvi deo postavljen na rastojanju od radijalnog spoljašnjeg oboda rama.

[0051] Prema poželjnom primeru izvođenja, drugi deo premošćava rastojanje između prvog dela i radijalnog spoljašnjeg oboda ili periferije rama.

[0052] Prema pronalasku, otkriveno je da se uvlačenju može posebno efikasno suprotstaviti ukoliko pomenuti drugi deo premošćava pomenuto rastojanje ili zazor između prvog dela i radijalnog spoljašnjeg oboda rama.

[0053] Kanal se pruža bar delimično kroz prvi deo. Prema posebno poželjnom primeru izvođenja, kanal u potpunosti prolazi kroz prvi deo. Drugim rečima, kanal je u potpunosti okružen prvim delom, tako da rastopljeni metal koji teče kroz kanal ne dolazi u kontakt sa drugim delom, a prvenstveno dolazi u kontakt samo sa prvim delom i, shodno tome, sa prvim vatrostalnim materijalom.

[0054] Cilj pronalaska je takođe realizacija postupka za proizvodnju vatrostalne ploče prema pronalasku, pri čemu postupak sadrži sledeće korake:

obezbeđivanje pomenutog prvog dela;

obezbeđivanje šarže od koje se može izliti drugi deo;

izlivanje pomenute šarže da bi se napravio drugi deo;

umetanje pomenutog prvog dela u drugi deo.

[0055] Kao što je prethodno opisano, prvi deo se pravi od prvog vatrostalnog materijala, a prvenstveno presovanjem.

[0056] Dalje, obezbeđuje se šarža od koje može biti napravljen drugi deo. Shodno tome, šarža može biti napravljena u skladu sa drugim vatrostalnim materijalom koji je prethodno opisan. Prema pronalasku, šarža se obezbeđuje tako da može da se lije, npr. kao vatrostalna kompozicija koja može da se lije. Ovo ima posebnu prednost zato što je klizna zasunska ploča prema pronalasku posebno jednostavna za proizvodnju.

[0057] U vezi ovoga, radi proizvodnje klizne zasunske ploče prema pronalasku šarža se može izliti da bi se napravio drugi deo, tako da se posle livenja formira drugi deo, zahvaljujući čemu se prvi deo može umetnuti u kompoziciju za livenje ili u drugi deo koji je napravljen od nje.

[0058] Prema posebno poželjnom primeru izvođenja, predviđeno je da se prvo postavi prvi deo, a onda se šarža lije oko prvog dela tako da šarža formira drugi deo posle livenja i prvi deo je postavljen u drugom delu.

1

[0059] Prema sledećem primeru izvođenja ovog postupka, posebno je poželjno da se dalje obezbedi ram koji je napravljen kao što je gore navedeno i da se izlije šarža u ram.

[0060] Prema posebno poželjnom sledećem primeru izvođenja ove inventivne ideje, predviđeno je da u ram bude prvo postavljen prvi deo, a onda da se šarža izlije oko prvog dela u ramu tako da šarža formira drugi deo i prvi deo je umetnut u drugi deo. Radi livenja, prvi deo i ram mogu biti fiksirani jedan u odnosu na drugi pomoću kalupa za livenje.

[0061] Sledeći cilj pronalaska je primena vatrostalne ploče, koja je ovde opisana, u kliznom zasunskom ventilu za kontrolu tečenja rastopljenog metala.

[0062] Sledeći cilj pronalaska je klizni zasunski ventil za kontrolu tečenja rastopljenog metala, koji sadrži vatrostalnu ploču koja je ovde opisana.

[0063] Klizni zasunski ventil za kontrolu tečenja rastopljenog metala može sadržati jednu ili nekoliko vatrostalnih ploča koje su ovde opisane.

[0064] Sledeći cilj pronalaska je realizacija suda za držanje rastopljenog metala koji sadrži sledeće karakteristike:

otvor za ispuštanje toka rastopljenog metala iz pomenutog suda; i

klizni zasunski ventil koji je ovde opisan; pri čemu se

tok rastopljenog metala kroz otvor može kontrolisati pomoću kliznog zasunskog ventila.

[0065] Prvenstveno, sud je livački lonac ili livački levak mašine za kontinualno livenje namenjene za kontinualno livenje rastopljenog metala, a specijalno rastopljenog čelika. Alternativno tome, sud je livački lonac jedinice za livenje ingota namenjene za livenje rastopljenog metala, a specijalno rastopljenog čelika.

[0066] Druge karakteristike pronalaska su očigledne iz patentnih zahteva, slika nacrta i priloženog opisa slika nacrta.

[0067] Sve karakteristike pronalaska, pojedinačno ili u kombinaciji, mogu se kombinovati jedna sa drugom na bilo koji način.

[0068] Primeri primera izvođenja pronalaska su takođe detaljnije objašnjeni u nastavku sa pozivom na slike nacrta. Na nacrtu,

Slika 1 prikazuje horizontalnu projekciju primera izvođenja vatrostalne ploče prema pronalasku;

Slika 2 prikazuje izgled preseka u uzdužnom preseku ploče sa slike 1;

Slika 3 prikazuje aksonometrijski izgled uzdužnog preseka ploče sa slike 1;

Slika 4 prikazuje rezultat simulacionog testa za pojavu pukotina usled naprezanja u ploči sa slike 1; i

Slika 5 prikazuje rezultat simulacionih testova za pojavu pukotina u kliznoj ploči iz stanja tehnike.

[0069] Slika 1 prikazuje horizontalnu projekciju jednog primera izvođenja vatrostalne ploče prema pronalasku. U svojoj celini, vatrostalna ploča sa slike 1 je označena pozivnom oznakom 1. Ploča 1 sadrži prvi deo 2 koji je napravljen od prvog vatrostalnog materijala i drugi deo 3 koji je napravljen od drugog vatrostalnog materijala. Kanal 4 se pruža kroz prvi deo 2 i u potpunosti je okružen prvim delom 2. Ploča 1 dalje sadrži metalni ram 6 u kome su u potpunosti inkorporirani prvi deo 2 i drugi deo 3. Prvi deo 2 i drugi deo 3 se nalaze u direktnom kontaktu jedan sa drugim i stoga se naslanjaju na interfejs 15.

[0070] Metalni ram 6 sadrži donji deo 7 i radijalni spoljašnji obodni deo 8, koji se pruža obodno od ivice 9 donjeg dela 7. Donji deo 7 ima otvor 12. Stoga ram 6 ima u suštini konfiguraciju u obliku činije sa otvorom 12 na svom dnu 7. Prvi deo 2 ima centralnu sekciju 10 koja je uglavnom postavljena iznad otvora 12 donjeg dela 7. Kanal 4 se pruža duž uzdužne ose 11 i u potpunosti prolazi kroz ovu centralnu sekciju 10 i ulazi u otvor 12, tako da kanal 4 obrazuje slobodni prolazni otvor kroz ploču 1. Na svojoj sekciji koja je udaljenija od donjeg dela 7, centralna sekcija 10 ima obodni prsten 13, pri čemu pomenuti prsten 13 ima proširenu sekciju 14 koja se pruža prema jednoj strani obodnog dela 8. Obodni deo 8 rama 6 obrazuje radijalni spoljašnji obod rama 6, u odnosu na koji je prvi deo 2 uvek postavljen na rastojanju.

[0071] Drugi deo 3 zauzima celokupni prostor između prvog dela 2 i metalnog rama 6.

[0072] U ravni normalnoj na uzdužnu osu 11, prvi deo 2 je stoga u potpunosti okružen drugim delom 3, u bilo kojoj oblasti, sa minimalnom debljinom od najmanje 10 mm.

[0073] U odnosu na ukupnu zapreminu prvog dela 2 i drugog dela 3, prvi deo 2 zauzima zapreminu od oko 35 zapreminskih %, a drugi deo 3 zapreminu od oko 65 zapreminskih %.

[0074] Prvi deo 2 i drugi deo 3 se nalaze u direktnom kontaktu jedan sa drugim i stoga se naslanjaju na interfejs 15.

[0075] Prvi deo 2 je jednodelan i predviđen je kao ugljenično vezani prvi vatrostalni materijal.

[0076] Što se tiče Tabele 1, bile su napravljene dve ilustrativne šarže vatrostalnih materijala da bi se proizveo prvi deo 2 koji sadrži sledeće sirovine (svi udeli su u masenim procentima, na bazi odgovarajuće ukupne mase odgovarajućeg sastojka):

Tabela 1

[0077] Kao što je prikazano u Tabeli 1, smeša vatrostalnih materijala na bazi glinice sa vatrostalnim materijalima na bazi cirkonijum korunda bila je upotrebljena u Primeru 1.

[0078] U Primeru 2, bila je upotrebljena smeša vatrostalnih materijala na bazi glinice sa sekundarnim sirovinama (na bazi glinice).

[0079] Nosači ugljenika koji su pomenuti u Tabeli 1 sadržali su grafit. Antioksidanti koji su navedeni u Tabeli 1 sadržali su Si i/ili Al. Obe šarže prema Primerima 1 i 2 bile su zatim pomešane sa vezivom na bazi smole.

[0080] U svakom slučaju, šarže su bile mešane i presovane. Zatim je šarža prema Primeru 1 bila ispečena pod redukcionim uslovima, tako da se formirala ugljenična veza, dok je šarža prema Primeru 2 bila samo temperovana. Posle pečenja i temperovanja, respektivno, delovi proizvedeni od šarži prema Primerima 1 i 2 imali su sledeće udele oksida i ugljenika (svi

1

udeli su u masenim procentima, na bazi odgovarajuće ukupne mase odgovarajućeg sastojka), vidi Tabelu 2 u nastavku:

Tabela 2

[0081] Drugi deo 3 je monolitan i napravljen je od drugog vatrostalnog materijala koji može da se lije. Bile su napravljene dve ilustrativne šarže (Primeri 3 i 4) takvog drugog vatrostalnog materijala da bi se proizveo drugi deo 3, pri čemu su bile upotrebljene sirovine u obliku glinice i bauksita (vidi Tabelu 3). Šarža je dalje sadržala aditive i/ili sredstvo za dispergovanje i vezivo (vatrostalni cement na bazi glinice), kao što je prikazano u Tabeli 3 (svi udeli su u masenim procentima, na bazi odgovarajuće ukupne mase odgovarajućeg sastojka):

Tabela 3

[0082] Materijal koji može da se lije bio je proizveden dodavanjem vode šaržama iz Primera 3 i 4.

[0083] Kompozicija oksida u dva primera izvođenja materijala koji može da se lije, prema Primerima 3 i 4, prikazana je u Tabeli 4 u nastavku (svi udeli su u masenim procentima, na bazi odgovarajuće ukupne mase odgovarajućeg sastojka):

Tabela 4

[0084] Gornji udeli ugljenika i oksida u prvim i drugim vatrostalnim materijalima prema Tabelama 2 i 4 bili su određeni u skladu sa standardom, kombinovanjem standarda ISO 12677 i ISO 21068-2 kao što je gore navedeno.

[0085] Prema jednom primeru izvođenja, ploča 1 je bila proizvedena prvo obezbeđivanjem metalnog rama 6, a zatim fiksiranjem metalnog rama 6 i prvog dela 2 jednog u odnosu na drugi pomoću kalupa, tako da je prvi deo 2 bio pozicioniran unutar metalnog rama 6. Prvi deo 2 je bio jedan od dva dela u skladu sa gornjim Primerima 1 ili 2.

[0086] Posle toga, jedan od dva materijala koji mogu da se liju prema gornjim Primerima 3 ili 4 bio je izliven u ram 6, u prostor između prvog dela 2 i rama 6. Da bi kompozicija za livenje Rčvrsnula, ploča 1 je bila osušena na 250°C. Posle toga je bio dobijen ilustrativni primer izvođenja vatrostalne ploče prema pronalasku.

[0087] Da bi bilo moguće odrediti otpornost ploče prema pronalasku protiv uvlačenja, bili su izvedeni simulacioni testovi. Bila je simulirana pojava pukotina u oblasti kanala i njihovo nastavljanje u ploči izazvano naprezanjima u oblasti prolaza.

[0088] Na slici 4 su prikazani rezultati simulacije. Može se jasno videti kako se u prvom delu 3 razvijaju pukotine koje se pružaju od oblasti kanala 4 do ivice prvog dela 2. Međutim, ove pukotine se završavaju na interfejsu 15 između prvog dela 2 i drugog dela 3, tako da se ne nastavljaju u drugom delu 3.

[0089] Za svrhe poređenja, bili su izvedeni odgovarajući simulacioni testovi na kliznoj ploči iz stanja tehnike. Rezultati su prikazani na slici 5. Ploča 100 iz stanja tehnike je bila napravljena od samo jednog vatrostalnog materijala 101. Lako se vidi kako se pukotine pružaju po vatrostalnom materijalu 101 od oblasti kanala 102 do spoljašnje ivice ploče 100. Pri primeni takve ploče 100 u praksi, ove pukotine će dovesti do povećanog uvlačenja.

1

Claims (13)

Patentni zahtevi

1. Vatrostalna ploča (1) za primenu u kliznom zasunskom ventilu za kontrolu tečenja rastopljenog metala, koja sadrži sledeće karakteristike:

1.1 kanal (4) koji prolazi kroz pomenutu ploču (1), a kroz koji može teći rastopljeni metal;

1.2 prvi deo (2) koji je napravljen od prvog vatrostalnog materijala; pri čemu 1.3 pomenuti kanal (4) bar delimično prolazi kroz pomenuti prvi deo (2); i 1.4 drugi deo (3) koji je napravljen od drugog vatrostalnog materijala; pri čemu

1.5 pomenuti kanal (4) je odmaknut od pomenutog drugog dela (3); i pri čemu 1.6 pomenuti prvi vatrostalni materijal je vezan pomoću ugljenične veze ili koksujućeg veziva; i pri čemu

1.7 pomenuti drugi vatrostalni materijal nije vezan pomoću ugljenične veze ili koksujućeg veziva; i pri čemu

1.8 pomenuti drugi vatrostalni materijal sačinjava od 35 do 99 masenih % Al2O3, manje od 2 masena % ugljenika i od 1 do 65 masenih % najmanje jednog od sledećih: SiO2, CaO i Fe2O3; i pri čemu

1.9 pomenuti prvi deo (2) i pomenuti drugi deo (3) se naslanjaju na interfejs (15).

2. Vatrostalna ploča (1) prema zahtevu 1, pri čemu pomenuti kanal (4) u potpunosti prolazi kroz pomenuti prvi deo (2).

3. Vatrostalna ploča (1) prema najmanje jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuti prvi deo (2) napravljen presovanjem.

4. Vatrostalna ploča (1) prema najmanje jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuti prvi deo (2) jednodelan.

5. Vatrostalna ploča (1) prema najmanje jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuti drugi deo (3) monolitan.

6. Vatrostalna ploča (1) prema najmanje jednom od prethodnih zahteva, pri čemu su pomenuti prvi deo (2) i pomenuti drugi deo (3) postavljeni u ramu (6).

7. Vatrostalna ploča (1) prema zahtevu 6, pri čemu je pomenuti prvi deo (2) postavljen na rastojanju od radijalnog spoljašnjeg obodnog dela (8) pomenutog rama (6).

8. Vatrostalna ploča (1) prema zahtevu 7, pri čemu pomenuti drugi deo (3) premošćava pomenuto rastojanje između pomenutog prvog dela (2) i pomenuti radijalni spoljašnji obodni deo (8) pomenutog rama (6).

9. Vatrostalna ploča (1) prema najmanje jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuti prvi vatrostalni materijal sačinjen od 2 do 20 masenih % ugljenika i od 80 do 98 masenih % najmanje jednog oksida izabranog iz grupe koja se sastoji od: Al2O3, SiO2, ZrO2i MgO.

10. Postupak za proizvodnju vatrostalne ploče (1) prema najmanje jednom od prethodnih zahteva, koji sadrži sledeće korake:

A. obezbeđivanje pomenutog prvog dela (2);

B. obezbeđivanje šarže od koje se može izliti pomenuti drugi deo (3);

C. izlivanje pomenute šarže da bi se napravio pomenuti drugi deo (3);

D. umetanje pomenutog prvog dela (2) u pomenuti drugi deo (3).

11. Primena vatrostalne ploče (1) prema najmanje jednom od zahteva 1 do 9 u kliznom zasunskom ventilu za kontrolu tečenja rastopljenog metala.

12. Klizni zasunski ventil za kontrolu tečenja rastopljenog metala, koji sadrži vatrostalnu ploču (1) prema najmanje jednom od zahteva 1 do 9.

13. Sud za držanje rastopljenog metala koji sadrži sledeće karakteristike:

13.1 otvor za ispuštanje toka rastopljenog metala iz pomenutog suda; i 13.2 klizni zasunski ventil prema zahtevu 12; pri čemu se

13.3 pomenuti tok rastopljenog metala kroz pomenuti otvor može kontrolisati pomoću pomenutog kliznog zasunskog ventila.

1