CS255299B1 - Ochranná vrstva keramických súčastf, najma trubic a zátkových tyčí a spčsob jej nanášania - Google Patents

Description

I 255299 2

Vynález sa týká ochrannéj vrstvy keramických súčastí, najmS trubic a zátkových tyčívystavených erozívnemu pósobeniu hladiny tekutého kovu, například vtokovéj sústavy preplynule liatie ocele, ako aj spósobu jej nanášania a rieši problém odolnosti v miestachnadměrného erózneho opotrebovania týchto súčastí. Výtoková sústava v medzipánve do kryštalizátora je tvořená ponornou výlevkou delenoualebo nedelenou a zátkou. Miesto zátky sa tiež používá zasúvadlový uzávěr. Ponorné výlevkya zátky medzipánví pre plynulé odlievanie ocele sú v prevažnej miere vyrábané z materiálovs vysokým obsahom oxidu hlinitého s prídavkom uhlíka v rozmedzí 14—23 hmotnostných %. Preurčité akostné skupiny oceli sa vyrábajú ponorné výlevky z taveného oxidu křemičitého.

Spoločným nedostatkom keramiky výtokového uzla z medzipánve pre plynulé odlievanie oceleje jej miestne opotrebenie, ktoré znižuje úžitné vlastnosti týchto materiálov v tom zmysle,že v dósledku miestneho opotrebenia jednotlivých častí keramiky výtokového uzla je nutnépřerušit plynulé odlievanie ocele.

Takovéto prerušenie spósobuje zníženie kapacity celého zariadenia, zvýšenie strátkovu na jednotku výroby a malú životnost týchto výrobně náročných keramických súčastí.

Uvedené nedostatky výtokovej sústavy z keramiky, vyrábanej izostatickým lisováním, sa vosvete riešia tak, že v mieste nadměrného opotrebovania sa zalisovávajú válcovité, alebokuželovité vložky z vysokoodolných materiálov na báze oxidu zirkoničitého, alebo horečnatého.Nevýhodou tohoto spósobu je, že v dósledku rozdielnych fyzikálno-chemických vlastnostízákladného materiálu a vložky, najmá tepelnej rozťažnosti, dochádza pri ohřeve keramikyna pracovnú teplotu k zárodkom trhlin základného materiálu.

Pri odlievani takto vyrobenou keramikou potom dochádza k častému praskaniu v celompriereze jednotlivých častí keramiky výtokového uzla, čo má za následok havarijně ukončenieliatia ocele na zariadení plynulého odlievania. Příčinou nedostatku je, že základný materiálpodkladovej keramiky so svojou hrubozrnnou štruktúrou je náchylný na rozvoj rozsiahlychštiepnych porušeni naprieč časticami, napr. oxidu hlinitého, pričom přítomnost pojivá vediek zvSčšovaniu lomového povrchu medzikorundového spojenia za aktivneho pósobenia troskys basicitou 0,6-2,0 s obsahom agresívnych zlúčenín fluóru a oxidu sodného, ak sa v týchtomiestach zalisuje vložka, napr. z oxidu zirkoničitého, na hranici spojenia vzniká vysokýmohrevom napMtie v ddsledku rozdielnych koeficientov tepelnej rozťažnosti, ku ktorému sapridružujú napátie z objemovej změny vznikom nestabilného tetragonálneho oxidu zirkoničitéhopri teplote nad 1 050 °C.

To všetko vedie k rozvojů štiepnych porušení a k častému havarijnému ukončeniu tavieb.Úlohou vynálezu je zabezpečit, aby na všetky vonkajšie plochy válcovitých, gulovitých tvarovpo celej výške kolísania hladiny kovu, alebo úrovně ich přesunu, ako aj v miestach tesniacehodotyku plóch súčastí z keramických materiálov na báze vysokého obsahu oxidu hlinitého spřísadou uhlíka, alebo taveného oxidu křemičitého bol plazmovým horákom nanesený ochrannýpovlak například práškového kremičitanu zirkoničitého o hrúbke 0,2 až 10 mm.

Problémom pri použiti tohto materiálu je, že vytvořený povlak, prechodom kremičitanuzirkoničitého plazmovým horákom s vodnou alebo plynovou stabilizáciou, je svojou stavbouvysoko priedušný a pórovitý, s poměrně nízkou odolnosťou voči erozívnemu opotrebeniu, čospósobuje miestnu zníženú odolnost voči agresívnemu pósobeniu trosky, s následkom havarijnéhoukončeniá liatia. Sú známe riešenia na zabezpečenie povrchovéj ochrany róznych súčastí, ako napr. gra-fických elektrod do oblúkových pecí, samotových posúvadlových uzáverov, založené na použitínástrekových materiálov z oxidov kremíka, bária, chrómu, horčíka, titanu, ako aj zirkonu,hliníka alebo kremičitanu zirkoničitého, jednotlivo alebo v kombináciach, například podláčs. AO 204 321, č. 171 003 a č. 213 033. Taktiež sú známe metody spájania keramických materiálovpredohriatych na 800 až 1 400 °C s použitím uvedených materiálov podlá čs. AO č. 199 377.

Pri nekontrolovanom a vysokom predohreve základného materiálu dochádza k praskaniu nástrekovýchmateriálov z titulu nevhodnej kombinácie uvedených materiálov. 3 255299

Uvedené nedostatky odstraňuje a vytýčený problém rieši ochranná vrstva keramickýchsúčastí, najma trubic a zátkových tyčí pre uvedený účel a spĎsob jej nanážania podlá vynálezu.Podstata vynálezu spočívá v tom, že na súčastiach z materiálov na báze vysokého obsahuoxidu hlinitého s přísadou uhlíka alebo na báze taveného oxidu křemičitého, je ochrannávrstva o hrúbke 1 až 6 mm na ich vonkajších plochách válcovitých alebo gulovitých tvarovpo celej výške kolísania hladiny kovu alebo úrovní přesunu keramických súčastí, nanesenápomocou plazmového horáka s přerušováním ohřevu, táto ochranná vrstva obsahuje tetragonálnya kubický oxid zirkoničitý, obklopený oxidom hlinitým a oxidom křemičitým v sklovitom stavea to po naneseni práškovéj zmesi, pozostávajúcej z kremičitanu zirkoničitého v rozsahu85 až 96 % hmotnostných z oxidu hlinitého v rozsahu 4 až 15 % hmotnostných.

SpÓsob nanášania tejto ochrannej vrstvy podlá vynálezu spočívá v tom, že uvedená práškovázmes sa nanáša pri teplote od 30 do 350 °C súčastí z oxidu hlinitého s přísadou uhlíkaalebo od 30 do 250 °C súčastí z oxidu křemičitého. Pri dosiahnutí uvedených maximálnychteplót sa ohřev súčastí preruší najmenej do poklesu teploty na 20 °C, na čo sa'nanášanieopakuje až po dosiahnutia zvolenej hrůbky ochrannej vrstvy. Výhody ochrannej vrstvy podlá vynálezu sú hlavně v tom, že prášková zmes, pozostávajúcaz 85 až 96 % hmotnostných kremičitanu zirkoničitého a 4 až 15 % hmotnostných oxidu hlinitého,po přechode plazmovým horákom s plynovou alebo vodnou stabilizáciou vytvoří povlak, ktorývdaka svojej výhodnej štrukturálnej stavbě má zvýšenú mikrotvrdosť a zníženú priedušnosťa pórovitost až o 40 % oproti povlaku vytvořeného plazmovým striekaním len samotného kremičitanuzirkoničitého, čím povlak zlepšene odolává erozívnemu opotrebeniu tekutou ocel'ou a troskou.Povlak si zachovává extrémně nízký koeficient tepelnej roztažnosti, dobré odolává tepelnýmrázom a nastriekaná vrstva dokonale kopíruje podkladový povrch, zaplňa povrchové nerovnosti. Částice oxidu hlinitého majú vyššiu entalpiu ako ostatné zložky, pri dopade na povrch,čo vedie k vzniku fyzikálno-chemických vázieb ich spojenia so základným materiálom. Totozlepšené spojenie so základným materiálom, tj. adhézia nedovoluje tak lahký rozvoj štiepnychporušení.

Tieto vlastnosti povlaku potvrdzujú rozsiahle praktické skúšky, kde nedošlo, z dóvodumenej vhodnej stavby plazmou striekaného povlaku, ako to bolo pri použití samotného kremičitanuzirkoničitého, alebo pri prasknutí nalisovanej vložky, k havarijnému ukončeniu liatia; bez-pečné sa predlžuje životnost výlevok a zátok až o 60 S, čím sa zvyšuje sekvenčnost odlieva-nia a umožňuje sa až 5-násobná renovácia zátok výtokového systému.

Pre příklady uskutočnenia spósobu podlá vynálezu sú na priloženom výkrese znázorněnétvary súčastí s ich funkčných umiestnením v zariadení a s vyznačením miest a velkostí nanese-ného povlaku. Příklady uskutočnenia ochrannej vrstvy a spósobu jej nanášania podlá vynálezu: Příklad 1 Výlevka 20 z oxidu křemičitého, tvaru rúrky o vonkajšom priemere 125 mm a dlžke 626,mm,sa vo výške 32 erózneho pósobenia troškového kúpela, po dlžke najmenej 300 mm počnúc odvýšky 30 mm nad výtokovými otvormi, po obvode zdrsní pneumatickým tryskáčom s ocelovoudrvinou s polydisperznou zmesou. Rovnako sa urobí v mieste 22 tesniaceho styku so zátkovoutýčou 10. Takto upravená výlevka sa upevní do polohovadla a za rotácie 80 ot.min \ sapomocou plazmového horáka nastrieka prášková zmes, pozostávajúca z 95 % hmotnostných kremiči-tanu zirkoničitého a 5 % hmotnostných oxidu hlinitého, pri prúde 420 A, napátí 340 V, navzdialenosť 270 mm a pri prietoku 18 kg.h’1. Nastriekavanie sa najnejskór preruši, ak teplotavýlevky v zóně strikanie dosiahne 250 °C, najmenej na dobu 5 min, najdlhšie na pokles teplotyako na začiatku striekania a tak sa dokončí v mieste 21 do hrůbky 4,5 mm, v mieste 22 dohrůbky 3 mm. 255299 4

Nastriekaný povlak pozostáva z tetragonálneho kubického oxidu zirkoničitého v rozsahu64 % hmotnostných, obklopených 4 % hmot. oxidu hlinitého a 31 % oxidu křemičitého v skelnomstave a 10 % hmot. doprovodných kysličníkov. Příklad 2 Výlevka 20 z oxidu hlinitého s prídavkom uhlika, tvaru rúrky o vonkajším priemere125 mm a dlžke 625 mm, sa vo výške 32 erózneho pósobenia troškového kúpela, po dlžke najme-nej 300 mm počnúc od výšky 30 mm nad výtokovými otvormi, po obvode v mieste 21 zdrsní ocelovýmkartáčom. Rovnako sa to urobí v mieste 22 tesniaceho styku so zátkovou týčou 10. Taktoupravená výlevka sa upevní do polohovadla a za rotácie 60 ot.min 1, za pomoci plazmovéhohoráka sa nastrieka prášková zmes, pozostávajúca z 88 i hmotnostných kremičitanu zirkoničitéhoa 12 % hmotnostných oxidu hlinitého, pri prúde 420 A, napSti 340 V, na vzdialenost 170 mma pri prietoku prášku 19 kg.h 1. Nastriekavanie sa najneskór preruší, ak teplota výlevkyv zóně striekania dosiahne 350 °C, najmenej na dobu 5 min, najdlhšie na pokles teplotyako na začiatku striekania a tak sa dokončí v miestach 21 až do hrůbky 2 mm. Příklad 3 Výlevka 20 z oxidu hlinitého s prídavkom uhlika, tvaru rúrky o vonkajšom priemere64 mm a dlžke 400 mm, sa vo výške 32 eřozneho pósobenia třískového kúpela po celej dlžke,počnúc 20 mm nad výtokovým otvorom, po obvode v mieste 21 zdrsni ocelovým kartáčom, rovna-ko sa to prevedie aj v mieste 22. Takto upravená výlevka sa upevní do polohovadla a zarotácie 130 ot.min-''' sa, za pomoci plazmového horáka, nastrieka prášková zmes pozostávajúcaz 90 % hmotnostných kremičitanu zirkoničitého a 10 % hmotnostných oxidu hlinitého, priprúde 500 A, napSti 140 V, ochrannom plyne 75 % argonu a 25 í vodíka, pri vzdialenosti170 a prietoku prášku 7 kg.h-1, povlak o hrúbke 2,5 mm. Nastriekavanie sa najneskór preruší,ak teplota výlevky v zóně striekania dosiahne 350 °C, najmenej na dobu 5 min, najdlhšiena pokles teploty ako na začiatku striekania, a tak sa dokončí v miestach 21 až do 2,5mm hrůbky a v mieste 2^2 do hrůbky 1,5 mm. Příklad 4 Výlevka 20 z vysokotaveného oxidu křemičitého, tvaru rúrky o vonkajšom priemere 64 mma dlžke 400 mm, sa vo výške 32 erózneho pósobenia troškového kúpela, po celej dlžke počnúcod výšky 20 mm nad výtokovým otvorom po obvode v mieste 21 zdrsní pneumatickým tryskáčoms použitím korundu o zrnitosti 0,9 mm. rovnako sa to prevedie aj v mieste 22. Takto upravenávýtoková trubica sa upevní do polohovadla a za rotácie 130 ot.min sa, za pomoci plazmovéhohoráka, nastrieka prášková zmes pozostávajúca z 93 % hmotnostných kremičitanu zirkoničitéhov 7 % hmotnostných oxidu hlinitého, pri prúde 500 A, napSti 140 V, ochrannom plyne 75 %argonu a 25 % vodíka, pri vzdialenosti 170 mm a prietoku prášku 7 kg.h 1, povlak o hrúbke3 mm. Nastriekavanie sa najneskór preruší, ak teplota výlevky v zóně striekania dosiahne250 °C, najmenej na dobu 5 min, najdlhšie na pokles teploty ako na začiatku striekaniaa tak sa dokončí v miestach 21 až do hrůbky 3 mm a v mieste 22 do hrůbky 2 mm. Příklad 5 Zátková tyč 10 z oxidu hlinitého s prídavkom uhlika, z plného materiálu o priemere127 mm a dlžke 1 020 mm, sa po celej výške v mieste přesunu 11 jej válcovitéj časti, včítanemiesta gulovitého zakončenia 12, zdrsní ocelovým kartáčom. Takto upravený zátková tyč saumiestni do polohovadla a za rotácie 80 ot.min-1, pomocou plazmového horáka sa nastriekaprášková zmes, pozostávajúca z 90 S hmotnostných kremičitanu zirkoničitého a 10 % hmotnostnýchoxidu hlinitého pri prúde 420 A, napátí 340 V, na vzdialenost 270 mm, pri prietoku 19 kg.h 1.Nastriekavanie sa najneskór preruší, ak teplota zátkovej tyče v zóně striekania dosiahne350 °C, na dobu najmenej 5 min, najdlhšie na pokles teploty ako na začiatku striekaniaa tak sa dokončí v miestach přesunu 11 do hrůbky 4,5 mm, medzi miestami 11 a 12 do hrůbky1 mm, v mieste 12 do 3 mm. Pri renovácii sa postupuje rovnakým spósobom.

Claims (2)

1. 5 255299 Nastriekaný povlak pozostáva z tetragonálneho a kubického oxidu zirkoničitého v rozsahu60 % hmotnostných obklopeného 9 % hmot. oxidu hlinitého a 30 % oxidu křemičitého v skelnomstave a 1 % hmot. doprovodných kysličníkov. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Ochranná vrstva keramických súčastí, najmS trubic a zátkových tyčí výtokovéj sústavypre plynulé liatie ocele, vystavených eróznemu pfisobeniu tekutého kovu s kolísájúcou úrovňouhladiny a vyrobených z materiálov na báze vysokého obsahu oxidu hlinitého s přísadou uhlikaalebo na báze taveného oxidu křemičitého, o hrúbke 1 až 7 mm na ich vonkajších plocháchválcovitých alebo gulovitých tvarov po celej výške kolisania hladiny kovu alebo úrovni pře-sunu keramických súčastí, nanesená pomocou plazmového horáka s přerušováním ohřevu súčastí,vyznačujúca sa tým, že obsahuje tetragonálny a kubický oxid zirkoničitý obklopený oxidomhlinitým a oxidom křemičitým v sklovitom stave, a to po nanesení práškovéj zmesi, pozostáva-júcej z kremičitanu zirkoničitého v rozsahu 85 až 96 % hmotnostných a z oxidu hlinitého v rozsahu 4 až 15 í hmotnostných.
2. 2. Spfisob nanášania ochrannéj vrstvy podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že práškovázmes sa nanáša pri teplote od 30 °C do 350 °C súčastí z oxidu hlinitého s přísadou uhlikaalebo od 30 do 250 °C súčastí z oxidu křemičitého, pričom pri dosiahnutí maximálnych teplfit,sa ohřev súčastí preruší najmenej do poklesu teploty na 20 °C, na čo sa nanášanie opakuje až po dosiahnutie zvolenej hrůbky ochrannej vrstvy. 1 výkres