CN110997182A

CN110997182A - 铸造滑动门

Info

Publication number: CN110997182A
Application number: CN201780093604.7A
Authority: CN
Inventors: 李泳柱
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Co ltd; Posco Holdings Inc
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: WO2019027109A1; EP3663018A1; JP2020528826A; CN110997182B; US11260450B2; KR101930748B1; US20200376543A1; JP7037633B2; EP3663018A4

Abstract

本公开涉及一种铸造滑动门，其中，通过使用包含对热冲击抵抗较高的碳化物和碳纤维的结构来形成滑动门的易于损坏的开口周围的区域，并且该结构以可替换的方式连接至耐火材料，使得能够防止发生在开口周围的区域中的裂纹扩展至外周部分，并且当裂纹产生在该结构中的情况下，可以选择性地仅更换该结构。

Description

铸造滑动门

技术领域

本公开涉及铸造滑动门，并且更特别地涉及能够抑制由于热冲击所引起的损坏的滑动门。

背景技术

通常，在通过冷却平台冷却容纳在模具中的钢水的同时制造铸件。例如，连续铸造法是下述工艺：在该工艺中，钢水被注入至具有特定的内部形状的模具中，并且在模具内半固化的铸件被连续地引至模具的下侧部，从而制造出比如板坯、初轧坯、坯锭和异形坯的各种半成品。

这样的连续铸造工艺可以通过使用包括中间包、模具和用于冷却及轧制铸件的二次冷却平台的连续铸造设备来执行。在此，容纳在中间包中的钢水可以通过设置至中间包的下部部分的喷嘴组件而供给至模具。喷嘴组件可以构造成包括：上喷嘴，该上喷嘴设置至中间包的下部部分以排放钢水；以及浸入式喷嘴，该浸入式喷嘴设置在上喷嘴的下方。在这种情况下，可以通过塞子或滑动门来调节供应至模具的钢水的量。

其中，对于滑动门，可以主要使用由上板、中间板和下板构成的三板型。这种滑动门具有在相应的板中形成的开口，并且可以通过使上板和下板之间的中间板往复运动来调节中间板的开口与上板和下板的开口之间的交叠程度。换句话说，可以通过调节形成在上板和下板中的相应的开口的面积来控制供给至模具的钢水的量，该面积由形成在中间板中的开口面积来敞开。

然而，形成在相应的板中的开口的附近部与高温钢水直接接触，因此容易由于热冲击而产生裂纹。因此，存在如下局限性：钢水沿着裂缝流动至外部并且应当停止操作，或者由于外部空气通过裂缝流入致使钢水内部的夹杂物的含量增加，从而使铸件的质量降低。

此外，板整体地形成，并且在开口的附近部中形成的裂纹沿着板的外周部段扩展并且形成在板的整体上。因此，即使在板的一部分上产生裂纹时，也可能致使在板的整体上产生裂纹，因此应当用新的板更换板。通常，在进行三或四次铸造之后应当更换板，但是当产生裂纹时，无论使用次数如何都应当更换板，因此，就生产率和降低成本而言，这是不期望的。

(相关技术文献)

(现有技术文献1)KR2004-0110892A

(现有技术文献2)JP2003-181626A。

发明内容

技术问题

本公开提供了一种铸造滑动门，其能够通过抑制由于热冲击引起的损坏而提高使用寿命。

本公开还提供了一种铸造滑动门，其中，板的至少一部分能够替换。

技术解决方案

根据示例性实施方式，滑动门包括多个板，其中，板的至少一部分包括碳纤维和碳化物。

板可以各自包括用作钢水的移动路径的开口，并且至少在开口的附近部包括碳纤维和碳化物。

板可以各自包括：内本体，该内本体具有形成在其中的开口；以及外本体，该外本体布置在内本体的外侧上，并且内本体的至少一部分可以包括碳纤维和碳化物。

内本体可以以可拆卸的方式插入至外本体中并固定至外本体，并且内本体可以通过自重固定至外本体。

外本体可以包括基于Al₂O₃-ZrO₃-SiO₂-C的耐火材料。

内本体可以包括第一本体和第二本体，第一本体具有形成在其中的开口，第二本体设置在第一本体的外侧上，并且至少第二本体可以包括碳纤维和碳化物。

第一本体可以插入并联接至第二本体，并且第二本体可以被插入并联接至外本体。

相对于碳纤维和碳化物的总质量百分数100％，铸造滑动门可以包括质量百分数40％至60％的碳纤维以及质量百分数50％至60％的碳化物。

碳纤维可以排列成在内本体内沿内本体的长度方向、宽度方向和高度方向中的至少任何一个方向延伸。

碳纤维可以以0.5cm至1.5cm的长度形成，并且碳纤维可以分布至内本体。

有利效果

根据示例性实施方式的铸造滑动门形成为使得可以仅替换板的受损部分，并且因此，板的使用寿命得到改善，并且可以节省用于更换整体的板所花费的成本。也就是说，由于热冲击而易于损坏的开口附近部可以通过使用包含抗热冲击强度高的碳纤维和碳化物的结构来形成。此时，该结构以可替换的方式连接至耐火材料，并且因此，可以防止在开口附近引起的裂纹扩展至外周部分，并且当在结构中引起裂纹的情况下，该结构可以被选择性地更换。因此，当产生裂纹时，可以仅选择性地替换在其中形成有裂纹的部分而无需替换整个板，并且因此，可以减少替换板所消耗的成本。

附图说明

根据结合附图的以下描述，可以更详细地理解示例性实施方式，在附图中：

图1是示出根据现有技术的铸造机器的示意图；

图2是根据示例性实施方式的滑动门的分解立体图；

图3是构成根据示例性实施方式的滑动门的板中的任何一个板的横截面图；

图4是示出了板的改型示例的横截面图；

图5是示出了在热冲击之后现有耐火材料与根据示例性实施方式的结构的弯曲强度的测量结果的曲线图；以及

图6是示出了根据示例性实施方式的结构中裂纹的扩展状态的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地描述示例性实施方式。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反地，提供这些实施方式以使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在描述中，相似的附图标记指示相似的构造，为了示例性实施方式的图示清楚性，附图可能被部分放大，并且相似的附图标记指示图中的相似元件。

图1是示出根据现有技术的铸造机器的示意图。

首先，将参照图1描述铸造机器的构造。

铸造机器包括：中间包10，该中间包10用于接收钢水；以及模具20，该模具20设置在中间包10的下方并且对从中间包10供应的钢水进行首次冷却以制造板坯。此外，尽管未示出，但是铸造机器包括第二冷却平台(未示出)，该第二冷却平台设置在模具20下方并且冷却并轧制从模具20引出的板坯。

用于使钢水供应至模具的喷嘴组件可以设置在中间包10的下方。该喷嘴组件可以包括：上喷嘴30，该上喷嘴30连接至中间包10的下部部分；以及浸入式喷嘴50，该浸入式喷嘴50连接至上喷嘴30的下部部分。浸入式喷嘴50设置成使得其上部部分连接至上喷嘴30的下部部分，并且浸入式喷嘴50延伸至模具20侧，并且浸入式喷嘴50的下侧部浸入至模具20内的钢水中。浸入式喷嘴50可以在其中具有用作钢水的移动路径的内孔部分52，并且在其下部部分具有排放口54以将钢水排放至模具20。此外，在浸入式喷嘴50的内孔部(未示出)中，浸入式喷嘴50可以具有有着优良耐热性和耐蚀性的涂覆层(未示出)，并且浸入式喷嘴50在其外部具有渣线部分(未示出)。此外，可以在上喷嘴30与浸入式喷嘴50的连接部分中设置用于调节供应至模具的钢水的量的滑动门40。

滑动门40可以包括：上板42；下板46，该下板46设置在上板42的下方；以及中间板44，该中间板44设置在上板42与下板46之间。此时，中间板44可以以可移动的方式设置在上板42与下板46之间。

用作钢水的移动路径的第一开口42a、第二开口44a和第三开口46a可以相应地形成在上板42、中间板44和下板46中。第一开口42a和第三开口46a可以设置在与形成在上喷嘴30中的流动通道32连通的位置下方，也就是说，设置在流动通道32下方。此外，在上板42与下板46之间运动时，中间板44可以使第二开口44a与第一开口42a和第三开口46a交叠，或者使第二开口44a避开第一开口42a和第三开口46a。因此，通过连接第一开口42a、第二开口44a和第三开口46a形成连通路径，使得钢水可以排出，或者通过使第一开口42a和第三开口46a断开连接来防止钢水排出。

当滑动门40的连通路径打开时，钢水可以沿着该连通路径移动并经由浸入式喷嘴50注入到模具20中。此时，第一开口442a、第二开口44a和第三开口46a与钢水直接接触。在铸造过程中，在连续接触高温钢水的同时，可能致使在各个开口42a、44a和46a的附近产生裂纹。此外，随着铸造的进行，在各个开口42a、44a和46a的附近引发的裂纹可能向外侧扩展并形成在整个板上。在这种情况下，外部空气通过裂缝流动至钢水中，钢水发生氧化或者在钢水中产生大量夹杂物，从而可能会降低板坯的质量，并且在严重的情况下可能发生板受到损坏并且钢水流至外侧的大规模事故。因此，当在开口的附近引发裂纹时，需要更换新的板以防止这种限制的发生。然而，即使在板的局部部分形成裂纹的情况下，也应当更换整个板，因此存在下述限制：用于更换板所花费的成本的高昂，并且需要用于处理已经引起裂纹的板的成本。

因此，在本公开中，可以通过在板的至少一部分中包括抗热冲击性强的碳纤维和碳化物来减轻由于与钢水接触而引起的热冲击，从而抑制裂纹的发生。此外，板的至少一部分形成为能够分离的，从而可以减少更换板所消耗的成本。

图2是根据示例性实施方式的滑动门的分解立体图。图3是构成根据示例性实施方式的滑动门的板中的任何一个板的局部视图，并且图4是示出了板的改型示例的横截面图。

本公开涉及包括多个板的铸造滑动门，并且板的至少一部分可以包括碳纤维和碳化物。

参照图2至图3，根据示例性实施方式的滑动门100可以包括上板110、下板130和中间板120。板110、120及130中的一个或更多个板可以包括：内本体114、124及134，所述内本体114、124及134具有形成在其中的相应的开口116、126和136；以及外本体112、122及132，所述外本体112、122及132设置在相应的内本体114、124和134的外侧，并且至少内本体114、124及134可以在其至少一部分中包含碳纤维和碳化物。此外，内本体114、124及134可以可拆卸地联接至相应的外本体112、122及132。这里，板110、120及130被描述为是可分离的，但是板的整体可以形成为包含碳纤维和碳化物，或者可以仅开口附近形成为选择性地包含碳纤维和碳化物。

上板110、下板130和中间板120都可以形成为能够分离的，并且因此将被称作板110而非上板110、下板130和中间板120。此外，当描述每个部件时，附图标记被描述为对应于上板110的附图标记。

板110可以包括：内本体114，该内本体114中形成有开口116；以及外本体112，该外本体112设置成从内本体114的外侧围绕内本体114。

内本体114的至少一部分可以包括碳纤维和碳化物。此时，相对于碳纤维和碳化物的总质量百分数100％，碳纤维可以包含质量百分数40％至60％的量并且碳化物可以包含质量百分数50％至60％的量。在此，碳纤维用于吸收热冲击并抑制裂纹的扩展，并且碳化物起到在碳纤维之间联接碳纤维的作用。因此，当碳纤维小于建议的范围时，难以抑制裂纹的发生，而当碳纤维大于建议范围时，存在难以使内本体114成形为期望形状的限制。此外，当碳化物小于建议范围时，碳纤维之间的联接减少并且在碳纤维之间出现大量空隙，并且内本体114的强度可能降低，而当碳化物小于建议范围时，存在下述限制：碳纤维的含量相对减少并且难以抑制裂纹的发生和裂纹的扩展。

由于碳纤维具有方向性，因此在内本体114中发生的热冲击可以沿碳纤维的长度方向分布或分支。另外，碳纤维具有韧性，因此具有不容易损坏以及吸收热冲击的特性。碳纤维可以吸收并分配发生在内本体114中的热冲击，并且抑制或防止热冲击向外本体112扩展。

碳纤维可以被排列成沿内本体114的长度方向、宽度方向和高度方向中的至少任何一个方向延伸。替代性地，碳纤维可以被切成长度为大约0.5cm至1.5cm并且均匀分布并布置在整个内本体114上。

内本体114可以在其中央部分中具有用作钢水的移动路径的开口116。内本体114可以形成为大致环形。

外本体112可以包括通常用于制造板110的耐火材料。外本体112可以形成为包含基于Al₂O₃-ZrO₃-SiO₂-C的耐火材料。

外本体112可以具有形成为插入内本体114的插入开口128。插入开口128可以形成为沿竖向方向穿过外本体112。

内本体114可以以可拆卸的方式插入至外本体112中。此时，内本体114是将与钢水直接接触的部分并且容易产生裂纹，因此被插入至外本体112中从而易于被替换。

内本体114可以以插入式联接从而通过自重固定至到外本体112。

参照图3，台阶部115和台阶部119可以分别形成在内本体114的外周表面和外本体112的内周表面上从而彼此接合。内本体114和外本体112不通过单独的粘合剂连接，而是内本体114可以插入至外本体112中并且通过内本体的自重来固定。因此，形成在外本体112中的台阶部119可以形成为能够支撑内本体114的形状。如图3中所示，台阶部115和台阶部119可以形成为台阶形状，但是在内本体114的外周表面上形成凹曲面，并且在外本体112的内周表面上形成凸曲面，并且因此，还可以允许将内本体114稳定地插入至外本体112中。

此外，当将内本体114插入至外本体112中时，也可以在内本体114与外本体112之间形成空间S。这是因为内本体114和外本体113在实际操作中在大约1000℃至1500℃的温度下热膨胀，在内本体114和外本体112中形成裂纹，并且内本体114和外本体112可能会损坏。这样形成的空间S可以通过内本体114和外本体112在操作期间的热膨胀来填充。

此外，当操作后温度下降时，内本体114或外本体112收缩并且形成空间S，并且因此，内本体114可以容易地从外本体112拆卸。

同时，如图4中所示，内本体114可以形成为一体式，但是也可以形成为如图4中所示的可分离的形式。内本体114可以包括第一本体114a及第一本体114c，在第一本体114a和第一本体114c中形成有开口116；并且第二本体114b和第二本体114d设置在第一本体114a和第一本体114c外侧。此时，第一本体114a和第一本体114c与第二本体114b第二本体和114d可以以如上所述的插入方式可拆卸地联接。

参照图4的(a)，与钢水直接接触的第一本体114a可以形成为包含碳纤维和碳化物。设置在第一本体114a与外本体112之间的第二本体114b也可以由与第一本体114a相同的材料形成。这样，当第一本体114a和第二本体114b形成为包含碳纤维和碳化物时，可以防止或减少在第一本体114a与第二本体114b之间的连接部分处的裂纹的扩展，并且因此，可以有效地防止裂纹扩展至外本体112。

参照图4的(b)，第一本体114c可以由与外本体112相同的材料形成，并且第二本体114d可以形成为包含碳纤维和碳化物。这样，当第二本体114d形成为包含碳纤维和碳化物时，即使在第一本体114c中产生了裂纹，第二本体114d也可以防止或减轻裂纹的扩展，并且因此，可以防止或减少在第一本体114c中产生的裂纹扩展至外本体112。此外，由于仅需要选择性地更换容易产生裂纹的第一本体114c，因此具有可以通过减小更换面积来降低成本的优点。

借助于该构造，通过减轻由于钢水引起的热冲击来抑制裂纹的发生，并且可以抑制或防止裂纹向外本体112的扩展。此外，仅形成了容易发生裂纹的区域从而能够进行部分替换，使得可以降低替换成本和废物处理成本。

在下文中，将描述用于检查根据示例性实施方式的滑动门的耐热特性的测试结果。

图5是示出了在热冲击之后现有耐火材料和根据示例性实施方式的结构的弯曲强度的测量结果的曲线图，并且图6是示出根据示例性实施方式的结构中的裂纹的扩展状态的视图。

<样品制造>

制造了五种样品以用于进行测试。此时，样品被制造为具有相同的形状和尺寸并且形成为长方体形状。

通过使用通常用作滑动门的板的基于Al₂O₃-ZrO₃-SiO₂-C的耐火材料制造样品1。

相对于总质量百分数100％，样品2被制造成包括质量百分数40％的碳纤维和质量百分数60％的碳化物。样品2通过下述浸渍方式制造：在该浸渍方式中，碳纤维排列成沿容器的长度方向、例如沿样品2的长度方向延伸，注入液态硅，然后添加粉末态的碳粉末。在此过程中，可以通过硅与碳的反应生成碳化硅(SiC)。在此，将描述碳纤维沿样品的长度方向延伸的示例，并且碳纤维既可以排列成沿样品的宽度方向延伸，也可以排列成沿样品的厚度或高度方向延伸。替代性地，碳纤维也可以排列成沿样品中的各个方向排列。

通过使用质量百分数100％的碳纤维制造样品3。样品3是通过使碳纤维在容器中沿容器的长度方向排列然后压制碳纤维而制造的。

通过与样本1相同的方法制造样本4，然后对其进行热处理。

相对于总质量百分数100％，样品5被制造成包括质量百分数40％的碳纤维和质量百分数60％的碳化物。此时，除了使用切割成0.5cm至1.5cm的长度的碳纤维以外，样品5通过与样品1相同的方法而制造。在样品5中，碳纤维可以被设置为均匀地分布并且不沿特定方向排列。

<室温强度测量>

使用三点弯曲强度测试方法在约25℃的温度下测量样品1至样品5的室温强度。结果在下表1中示出。

<热冲击后的强度测量>

将样品1至样品5放入加热炉中并加热至1450℃，并且将样品1至样品5从加热炉中取出，放入20℃至25℃的冷却水中并保持3分钟。重复进行3次、5次和10次该步骤，然后使用三点弯曲强度试验法测量强度。结果在图5和下面的表1中示出。

[表1]

检查表1，可以发现的是，与包含碳纤维的样品2至样品5相比，使用基于Al₂O₃-ZrO₃-SiO₂-C的耐火材料制造的样品1具有明显较低的室温强度。此外，样品1的热冲击特性非常弱，并且在进行一次热冲击试验后被损坏到几乎无法使用的程度。

相反地，可以发现，在进行10次热冲击试验后，包含碳纤维的样品2至样品5具有比样品1更高的强度。

参照图5和表1，样品2、样品3和样品4的强度在热冲击试验后大部分降低，但表现出比样品1更高的强度。特别地，样品5的强度在热冲击试验后反而更高。据估计，这是因为硅和碳纤维在相互反应的同时被加热烧结成碳化物。也就是说，据估计在样品5的情况下，由于碳纤维被切成较短长度并被使用，因此碳纤维的表面积增加并且与碳化物的接触面积增加，并且因此，碳纤维与碳化物之间的结合增加。

此外，在样品2、3、4和样品5中，样品2的降低率最小。但是，仅使用碳纤维制成的样品3的强度降低率低于样品4，但是强度降低率中的变化是不规律的，因此确定样本3不适合应用于板。

此外，在样品2至样品5上进行了热冲击试验，然后在测量强度之前观察了样品的表面状态。因此，可以证实的是，样品大部分保持初始形状，并且在其表面上没有出现裂纹。

通过这样的结果，可以证实的是，在通过使用碳纤维和碳化物来制造板的内本体的情况下，可以抑制或防止由于热冲击引起的裂纹的发生。

这是因为碳纤维具有方向性和韧性，并且当发生热冲击时，可以在沿碳纤维的长度方向传递热冲击的同时吸收热冲击。如图6中所示，当在特定部分中发生热冲击时，热冲击沿着碳纤维分布并且可以沿着热冲击的扩展方向逐渐减小。因此，可以抑制和防止热冲击从内本体传递至外本体。

此外，即使在发生裂纹的情况下，裂纹也可以按照上述原理大部分地从内本体消散而不扩展至外本体。因此，可以增加内本体的更换期限，并且因此，可以抑制由于板的更换而致使的操作停止所导致的生产率的降低，并且可以节省用于板更换的成本。此外，通过抑制因热冲击引起的裂纹的发生并且防止外部空气流入钢水中，可以抑制或防止铸造时铸坯质量下降。

至此，已经参照附图更详细地描述了优选的实施方式。然而，本发明不限于上述实施方式，并且本发明所属领域的技术人员将理解的是，在不背离本发明的主题的情况下，可以做出各种改型和其他等效实施方式。因此，本发明的保护范围应由所附权利要求的技术范围来确定。

工业实用性

根据示例性实施方式的铸造滑动门形成为使得可以仅替换板的受损部分，并且因此，板的使用寿命得以提升，并且可以节省由替换整体板所消耗的成本。

Claims

1.一种铸造滑动门，所述铸造滑动门包括多个板，其中，所述板的至少一部分包括碳纤维和碳化物。

2.根据权利要求1所述的铸造滑动门，其中，

所述板各自包括用作钢水的移动路径的开口，并且

至少在所述开口的附近部包括碳纤维和碳化物。

3.根据权利要求2所述的铸造滑动门，其中，

所述板各自包括：内本体，所述内本体具有形成在所述内本体中的开口；以及外本体，所述外本体设置在所述内本体的外侧上；并且

所述内本体的至少一部分包括碳纤维和碳化物。

4.根据权利要求3所述的铸造滑动门，其中，

所述内本体以能够拆卸的方式插入至所述外本体中并固定至所述外本体，并且

所述内本体通过自重固定至所述外本体。

5.根据权利要求4所述的铸造滑动门，其中，所述外本体包括基于Al₂O₃-ZrO₃-SiO₂-C的耐火材料。

6.根据权利要求3或4所述的铸造滑动门，其中，所述内本体包括：

第一本体，所述第一本体具有形成在所述第一本体中的所述开口；以及

第二本体，所述第二本体设置在所述第一本体的外侧上，

其中，至少所述第二本体包括碳纤维和碳化物。

7.根据权利要求6所述的铸造滑动门，其中，

所述第一本体插入至所述第二本体中并且联接至所述第二本体，并且

所述第二本体插入并且联接至所述外本体。

8.根据权利要求7所述的铸造滑动门，相对于碳纤维和碳化物的总质量百分数100％，所述铸造滑动门包括质量百分数40％至60％的碳纤维和质量百分数50％至60％的碳化物。

9.根据权利要求8所述的铸造滑动门，其中，所述碳纤维排列成在所述内本体内沿所述内本体的长度方向、宽度方向和高度方向中的至少任一个方向延伸。

10.根据权利要求8所述的铸造滑动门，其中，所述碳纤维形成为0.5cm至1.5cm的长度，并且所述碳纤维分布至所述内本体。