BE904489A - Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, en afsluiters hierdoor bekomen. - Google Patents

Abstract

Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, met het kenmerk dat deze oppervlaktestruktuur (1) bestaat in de kombinatie van minstens een konstruktieve ondergrond (2) op basis van grafiet en een daarop aangebrachte bekleding (3), die minstens drie opeenvolgende lagen (4, 5, 6) vertoont, waarvan de onderste van deze drie lagen (4, 5, 6) bestaat uit een refractair materiaal, de middelste bestaat uit een keramisch metaal, ook wel ''cermet'' genoemd en de bovenste bestaat uit een metaaloxydecomposiet.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 geformuleerd door 
HOPCHET Ivan voor Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, en afsluiters hierdoor bekomen. 
 EMI1.1 
 als UITVINDINGSOCTROOI 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, en afsluiters hierdoor bekomen. 
 EMI2.1 
 



  --------------------------------------------------Deze uitvinding heeft betrekking op een oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, en in het bijzonder op een oppervlaktestruktuur die bestaat in de kombinatie van een ondergrond en minstens drie daarop aangebrachte bekledingen of coatings, waarbij deze kombinatie uitermate geschikt is om te weerstaan tegen de inwerking van vloeibare metalen. De uitvinding heeft ook nog betrekking op afsluiters en eventuele andere elementen, zoals geleidingsbuizen, die bedoeld zijn met vloeibare metalen in kontakt te komen en die van de oppervlaktestruktuur volgens de uitvinding voorzien zijn. 



  Het is bekend dat bij elementen die in kontakt komen met vloeibare metalen zich vlug slijtageverschijnselen voordoen dit onder andere tengevolge van, enerzijds, de optredende thermische belasting en het bevochtigingsprobleem, en anderzijds, de inwerking van agressieve elementen, zoals boraten en silicaten, aan het scheidingsoppervlak van het smeltbad. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Het is duidelijk dat dergelijke slijtage vooral bij afsluiters voor vloeibare metalen op relatief korte termijn tot een minder goede werking kan leiden. Bij het gebruik van afsluiters met afsluiterplaten doet zich bovendien het verschijnsel voor dat, bij het openen en sluiten, hot spots ontstaan waarbij tengevolge van het cyclisch gebruik vlug vermoeidheidsverschijnselen optreden waarbij vooral de kontaktoppervlakken van de afsluiterplaten sterk worden aangetast. Dit leidt tot de aanwezigheid van gestold metaal tussen de afsluiterplaten en in de poriën van het basismateriaal, hetgeen op zijn beurt aanleiding kan geven tot het uitrukken van materiaal aan de kontaktoppervlakken en het vastlopen van de afsluiter. 



  Teneinde aan het voornoemde nadeel een oplossing te bieden voorziet de huidige uitvinding in een oppervlaktestruktuur die bij dergelijke afsluiters, en andere elementen die in kontakt komen met vloeibare metalen, kan aangewend worden, waardoor aan de oppervlakte van deze elementen een grotere weerstand geboden wordt aan voornoemde verschijnselen. 



  De oppervlaktestruktuur volgens de uitvinding bestaat in de kombinatie van minstens een konstruktieve ondergrond op basis van grafiet en een daarop aangebrachte bekleding die minstens drie opeenvolgende lagen vertoont waarvan de onderste van deze drie lagen bestaat uit een refractair materiaal of een zelfvloeiende legering, de middelste bestaat uit een zogenaamde 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 cermet of een keramisch metaal en de bovenste bestaat uit een metaaloxydecomposiet. 



  Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeelden zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van de oppervlaktestruktuur, evenals van een afsluiter en een geleidingsbuis voor vloeibare metalen, beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur   l   de oppervlaktestruktuur volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 2 een afsluiter met afsluiterplaten weergeeft die met een oppervlaktestruktuur volgens de uitvinding is uit- gerust ; figuur 3 een geleidingsbuis weergeeft die aan zijn opper- vlakte eveneens van de struktuur volgens de uitvinding zal voorzien zijn. 



  Zoals in figuur 1 wordt weergegeven bestaat de oppervlaktestruktuur 1 volgens de huidige uitvinding hoofdzakelijk in de kombinatie van minstens een konstruktieve ondergrond 2 op basis van grafiet, die bijvoorbeeld konstruktief deel uitmaakt van een afsluiter, en een daarop aangebrachte bekleding 3 die minstens drie opeenvolgende lagen 4,5 en 6 vertoont. De onderste laag 4 bestaat hierbij uit een refractair materiaal ofwel een zelfvloeiende legering, terwijl de middelste laag 5 bestaat uit 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 een zogenaamde cermet of een keramisch metaal en de bovenste laag 6 bestaat uit een metaaloxydecomposiet. 



  De lagen 4,5 en 6 bestaan uit produkten die door middel van op zichzelf bekende vlamspuittechnieken op de ondergrond 2 en op elkaar zijn aangebracht. 



  De onderste laag 4 van de voornoemde drie lagen bestaat volgens de eerste mogelijkheid uit een refractair materiaal. Voor dit materiaal zal bij voorkeur hoofdzakelijk wolfram of tantalium aangewend worden. In de meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm zal de onderste laag 4 voor meer dan 99% uit zulk metaal bestaan. 



  Volgens de tweede mogelijkheid bestaat de onderste laag 4 uit een   zelfvloeiende   legering, ook wel self-fluxing alloy genoemd, die bij voorkeur hoofdzakelijk gevormd wordt op basis van nikkel-chroom of nikkel-cobalt-chroom. Deze samenstellingen worden aangevuld met eutectische komponenten, zoals boor of silicium, welke als smeltpuntverlagers en oxydenverdrijvers dienst doen. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 De middelste laag 5 van de voornoemde drie lagen bestaat bijvoorbeeld uit een metaaloxydecomposiet en een nikkelaluminide. Het nikkelaluminide zal bij voorkeur samengesteld zijn 
 EMI6.1 
 met een verhouding van hoofdzakelijk 80 % nikkel en 20 % aluminium.

   De metaaloxydecomposiet maakt bij voorkeur 65 % uit van de gehele samenstelling waaruit het keramisch metaal is opgebouwd, en bestaat bijvoorbeeld uit zirkoniumoxyde, aluminiumoxyde of magnesiumzirkonaat. 



  Volgens een variante wordt de voornoemde middelste laag 5 gevormd door een metaaloxydecomposiet en nikkel-chroom. Ook in dit geval zal bij voorkeur de metaaloxydecomposiet 65% van de totale samenstelling uitmaken, terwijl dit ook kan bestaan uit zirkoniumoxyde, aluminiumoxyde of magnesiumzirkonaat. De nikkelchroom samenstelling vertoont bij voorkeur een mengverhouding van hoofdzakelijk 80% nikkel en 20% chroom. De middelste laag 5 van voornoemde drie lagen 4,5 en 6 heeft voornamelijk als doel uitzettingsverschijnselen tussen de basisstruktuur of de ondergrond 2 en de bovenste laag 6 op te vangen die zich tengevolge van de opwarming bij het kontakt met vloeibaar metaal voordoen. 



  De bovenste laag 6 van de voornoemde drie lagen 4,5 en 6 bestaat zoals voornoemd uit een metaaloxydecomposiet en zal bij voorkeur hoofdzakelijk bestaan uit zirkoniumoxyde, waarbij aanvullend andere metaaloxyden zijn toegevoegd. Enkele 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
 EMI7.1 
 voorkeurdragende samenstellingen zijn als volgt : - zirkoniumoxyde en 8 % ytriumoxyde ; - zirkoniumoxyde en 8 % calciumcarbonaat ; - zirkoniumoxyde en 20 % ytriumoxyde ; - % zirkoniumoxyde, 5 % calciumoxyde, 0, 5% aluminiumoxyde, 0, 4 % siliciumoxyde, evenals nog enkele aanvul- lende metaaloxyden ;   - 76   % zirkoniumoxyde en 24   %   magnesiumoxyde. 



  Het is duidelijk dat alle voornoemde percentages slechts betrekking hebben op de voorkeurdragende samenstellingen en dat andere metaaloxydecomposieten kunnen aangewend worden, die andere produkten en/of mengverhoudingen vertonen, zonder dat buiten het kader der uitvinding wordt getreden. 



  De bovenste laag 6 van de voornoemde drie lagen 4,5 en 6 heeft hoofdzakelijk tot doel, enerzijds, een thermische weerstand te bieden, en, anderzijds, weerstand te bieden aan de inwerking van het vloeibaar metaal. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
 EMI8.1 
 



  Zoals in figuur 1 wordt weergegeven kan de oppervlaktestruktuur 1 volgens de uitvinding eventueel nog een supplementaire toplaag 7 bevatten, dewelke volgens de uitvinding voorziet in een extra weerstand tegen de inwerking van het vloeibaar metaal. 



  De dikten van de onderste laag 4, de middelste laag 5 en de bovenste laag 6 zijn bij voorkeur gelegen tussen respektievelijk 50 à 150 micron, 150 à 250 micron en 100 à 200 micron. 



  De huidige uitvinding vindt vooral zijn toepassing bij afsluiters en allerlei andere elementen die in kontakt komen met vloeibare metalen, waarbij deze elementen, die de voornoemde ondergrond 2 vormen, hoofdzakelijk gevormd zijn uit een mengeling van grafiet en bijvoorbeeld aluminiumoxyde. Deze elementen zijn meestal geperst en gebakken en afhankelijk van hun funktie gewassen en vervolgens geslepen. De uitvinding heeft nu in het bijzonder betrekking op afsluiters voor vloeibare metalen die met een oppervlaktestruktuur zoals voornoemd uitgerust zijn. In de eerst plaats betreft het hier afsluiters zoals weergegeven in figuur 2, waarbij twee afsluiterplaten 8 en 9 die voorzien zijn van doorstroomopeningen 10 en 11 over elkaar heen en weer kunnen glijden teneinde al dan niet in de doorstroming van het vloeibare metaal te voorzien.

   De oppervlaktestruktuur 1 wordt hierbij aan de kontaktoppervlakten 12 en 13 toegepast, zodanig dat steeds een goede afsluiting kan worden bekomen. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  De uitvinding heeft ook nog betrekking op geleidingsbuizen 14 die in de kontinugieterij worden aangewend in inrichtingen zoals weergegeven in figuur 3. Hierbij wordt vloeibaar metaal, bijvoorbeeld vanuit een gietpan 15 en langs een afsluiter met afsluitplaten 8 en 9 zoals hiervoor beschreven, in een verdeelbak 16 gebracht. Vanuit een verdeelbak vloeit het metaal door de geleidingsbuizen 14 in stolzones 17, waar het metaal gedeeltelijk stolt, waarna het verder via een rollenbaan 18 afgevoerd wordt. Aan de bovenzijde van de stolzones 17, waar het metaal vloeibaar is, zijn de geleidingsbuizen 14 sterk onderhevig aan de agressieve komponenten 19 die zich boven op het smeltbad 20 bevinden en aan de gevolgen van de niveauschommelingen van dit smeltbad 20. 



  Een aantal van deze aggressieve komponenten zijn bijvoorbeeld boraten en silicaten die op het smeltbad 20 aangebracht worden om de oxydatie van het gesmolten metaal tegen te gaan. 



  Voorheen werd er op die plaats een zirkoniumoxydeplaat ingebouwd, die evenwel door haar porositeit (ongeveer   18%)   vlug wordt aangetast. 



  Volgens de huidige uitvinding wordt de geleidingsbuis 14 dan ook op de gepaste plaats, het is te zeggen aan de bovenzijde van het smeltbad 20, van een oppervlaktestruktuur 1 volgens de uitvinding voorzien. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeelden beschreven en in de bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringen, doch zulke oppervlaktestruktuur alsmede de afsluiters ermee uitgerust kunnen in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader der uitvinding te treden.

Claims (26)

Eisen.

1. - Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, met het kenmerk dat deze oppervlaktestruktuur (1) bestaat in de kombinatie van minstens een konstruktieve ondergrond (2) op basis van grafiet en een daarop aangebrachte bekleding (3), die minstens drie opeenvolgende lagen (4,5, 6) vertoont, waarvan de onderste van deze drie lagen (4,5, 6) bestaat uit een refractair materiaal, de middelste bestaat uit een keramisch metaal, ook wel"cermet" genoemd en de bovenste bestaat uit een metaaloxydecomposiet.

2.-Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, met het kenmerk dat deze oppervlaktestruktuur (1) bestaat in de kombinatie van minstens een konstruktieve ondergrond (2) op basis van grafiet en een daarop aangebrachte bekleding (3), die minstens drie opeenvolgende lagen (4,5, 6) vertoont, waarvan de onderste van deze drie lagen (4,5, 6) bestaat uit een zelfvloeiende legering, de middelste bestaat uit een keramisch metaal, ook wel"cermet"genoemd en de bovenste bestaat uit een metaaloxydecomposiet.

3.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 1, met het kenmerk dat het refractair materiaal hoofdzakelijk bestaat uit wolfram. <Desc/Clms Page number 12> 4.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 3, met het kenmerk dat de onderste laag (4) voor meer dan 99% uit wolfram bestaat.

EMI12.1

5. volgens eis 1, met het kenmerk dat het refractair materiaal hoofdzakelijk bestaat uit tantalium.

6.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 5, met het kenmerk dat de onderste laag (4) voor meer dan 99% uit tantalium bestaat.

7.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 2, met het kenmerk dat de onderste laag (4) hoofdzakelijk bestaat uit een nikkel-chroom samenstelling en een aantal eutectische componenten.

8.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 2, met het kenmerk dat de onderste laag (4) hoofdzakelijk bestaat uit een nikkelcobalt-chroom samenstelling en een aantal eutectische componenten.

9.-Oppervlaktestruktuur volgens één der voorgaande eisen, met het kenmerk dat het keramisch metaal van de middelste laag (5) bestaat uit een metaaloxydecomposiet en nikkel-aluminide.

10.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 9, met het kenmerk dat het nikkel-aluminide een verhouding vertoont van hoofdzakelijk 80% nikkel en 20% aluminium. <Desc/Clms Page number 13>

11.-Oppervlaktestruktuur volgens één der eisen 1 tot en met 8, met het kenmerk dat het keramisch metaal van de middelste laag (5) bestaat uit een metaaloxydecomposiet en nikkel-chroom.

12.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 11, met het kenmerk dat het nikkel-chroom een verhouding vertoont van hoofdzakelijk 80% nikkel en 20% chroom.

13.-Oppervlaktestruktuur volgens één der eisen 9 tot en met 12, met het kenmerk dat de metaaloxydecomposiet hoofdzakelijk 65% van het keramisch metaal uitmaakt.

14.-Oppervlaktestruktuur volgens één der eisen 9 tot en met 13, met het kenmerk dat de metaaloxydecomposiet bestaat uit zirkoniumoxyde.

15.-Oppervlaktestruktuur volgens één der eisen 9 tot en met 13, met het kenmerk dat de metaaloxydecomposiet bestaat uit aluminiumoxyde.

16.-Oppervlaktestruktuur volgens één der eisen 9 tot en met 13, met het kenmerk dat de metaaloxydecomposiet bestaat uit magnesiumzirkonaat.

17.-Oppervlaktestruktuur volgens één der voorgaande eisen, met het kenmerk dat de bovenste laag (6) van de voornoemde <Desc/Clms Page number 14> drie lagen (4,5, 6) hoofdzakelijk bestaat uit zirkoniumoxyde.

18.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 17, met het kenmerk dat de bovenste laag (6) is samengesteld uit zirkoniumoxyde en ytriumoxyde, in de verhouding van hoofdzakelijk 92% zirkoniumoxyde en 8% ytriumoxyde.

19.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 17, met het kenmerk dat de bovenste laag (6) samengesteld is uit zirkoniumoxyde en ytriumoxyde, in de verhouding van hoofdzakelijk 80% zirkoniumoxyde en 20% ytriumoxyde.

20.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 17, met het kenmerk dat de bovenste laag (6) samengesteld is uit zirkoniumoxyde en calciumcarbonaat, in de verhouding van hoofdzakelijk 92% zirkoniumoxyde en 8% calciumcarbonaat.

21.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 17, met het kenmerk dat de metaaloxydecomposiet van de bovenste laag (6) hoofdzakelijk bestaat uit zirkoniumoxyde, calciumoxyde, aluminiumoxyde en siliciumoxyde, waarbij deze elementen hoofdzakelijk en respektievelijk 93%, 5%, 0, 5% en 0, 4% van de samenstelling uitmaken.

22.-Oppervlaktestruktuur volgens eis 17, met het kenmerk dat de bovenste laag (6) samengesteld is uit zirkoniumoxyde en magnesiumoxyde, in de verhouding van hoofdzakelijk 76% zir- <Desc/Clms Page number 15> koniumoxyde en 24% magnesiumoxyde.

23.-Afsluiter voor vloeibare metalen, met het kenmerk dat hij minstens gedeeltelijk aan de oppervlakte voorzien is EMI15.1 van een oppervlaktestruktuur (1) volgens één der voorgaande eisen.

24.-Afsluiter volgens eis 23, waarbij deze afsluiter van het type is dat hoofdzakelijk bestaat uit afsluiterplaten (8,9) die voorzien zijn van doorstroomopeningen (10,11), met het kenmerk dat minstens de kontaktoppervlakken (12,13) van de afsluiterplaten (8,9) van de voornoemde oppervlaktestruktuur (1) zijn voorzien.

25.-Geleidingsbuis voor vloeibare metalen, welke zich gedeeltelijk in een smeltbad bevindt, met het kenmerk dat zij aan haar buitenzijde, ter hoogte van het scheidingsoppervlak van het smeltbad (20), een oppervlaktestruktuur (1) volgens één der voorgaande eisen vertoont.

26.-Oppervlaktestruktuur voor afsluiters en dergelijke voor vloeibare metalen, en afsluiters hierdoor bekomen, hoofdzakelijk zoals voorafgaand beschreven en weergegeven in de bijgaande figuren. <Desc/Clms Page number 16>

P. pa van : HOPCHET Ivan, Antwerpen, 26 maart 1986. p. pa van : Antwerps Octrooi-en Merkenbureau