CZ297175B6

CZ297175B6 - Kruhová vlozka pro soupátkovou desku a soupátkovádeska

Info

Publication number: CZ297175B6
Application number: CZ20022792A
Authority: CZ
Inventors: Schuler@Andreas; Begel@Nicolas; Sherriff@Robert; Wiesel@Martin; Vasseur@Patrick
Original assignee: Didier-Werke Ag
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2006-09-13
Also published as: PL356344A1; ATE324358T1; JP2003529450A; EP1255707B1; KR100660414B1; AU2001221489A1; ES2261265T3; EP1255707A1; KR20020092943A; WO2001060761A1; HUP0204447A2; HU225671B1; DE10006939C1; DE50012669D1

Abstract

Kruhová vlozka na bázi MgO-C pro soupátkové deskyobsahuje 75 az 90 % hmotnostních záruvzdorného matricového materiálu o velikosti zrna < 7 mm alespon jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-kaustr,dále 2 az 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zrna 0,1 az 5 mm, dále 1 az 5 % hmotnostních uhlíku a 1 az 5 % hmotnostních z nekteré prísad inhibitoru oxidace uhlíku. Tato vlozka je integrována do soupátkové desky.

Description

Kruhová vložka na bázi MgO-C pro šoupátkové desky obsahuje 75 až 90 % hmotnostních žáruvzdorného matricového materiálu o velikosti zrna < 7 mm alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-kaustr, dále 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zrna 0,1 až 5 mm, dále 1 až 5 % hmotnostních uhlíku a 1 až 5 % hmotnostních z některé přísad inhibitoru oxidace uhlíku. Tato vložka je integrována do šoupátkové desky.

Kruhová vložka pro šoupátkovou desku a šoupátková deska

Oblast techniky

Vynález se týká kruhové vložky pro šoupátkovou desku a příslušné šoupátkové desky.

Dosavadní stav techniky

Šoupátkové desky, čímž se rozumějí jak desky pro lineární šoupátka, tak i pro otočná šoupátka, se již po desetiletí používají k regulaci výtoku u metalurgických nádob na taveninu.

Na takového šoupátkové desky byly navrhovány četné žárovzdomé materiály a materiálové 15 kombinace, např. materiály na bázi mulit-korund nebo magnézií. Stejně tak byly zveřejněny příklady desek ze žárovzdomého žárobetonu s hydraulickým pojením s použitím hlinitanového cementu.

K vylepšení dílu šoupátkové desky v oblasti průtoku pro kovovou taveninu, který je nejvíce 20 ohrožen opotřebením se již před 20 lety navrhovalo, opatřit šoupátkovou desku základním tělesem ze žárovzdomého žárobetonu a do něj zaformovat vložku z oxidové keramiky, což je známo ze spisu DE27 19 105 C3. Pro vložku z oxidové keramiky se při tom navrhují MgO, Cr₂O₃, r Α1₂Ο₃ a/nebo ZrO₂, přičemž vložka z oxidové keramiky by se měla nejméně z 99 % skládat ' z některého z těchto oxidů nebo směsi z nich.

’ 25

V této souvislosti je rovněž již dlouho znám postup, kdy se šoupátková deska po použití vyvrtá v oblasti otvoru pro kovovou taveninu a poté se do ní zamaltuje nová kruhová vložka. Kruhová r vložka při tom může mít schodek na obvodu. Zatímco vnitřní průměr kruhu je samozřejmě kon1 stantní, je vnější průměr kruhu stupňovitý podle příslušného odstupňování vyvrtané části použité šoupátkové desky. Takto je zajištěno, že kroužek u vložky bezpečně doléhá na příslušném límci a ř nemůže se uvolnit ve směru proudění kovové taveniny.

, Výše zmíněné šoupátkové desky se v zásadě osvědčily. Při používání „kompozitních šoupátkových desek“, tedy šoupátkových desek z matricového materiálu a nasazeného kroužku, se však 35 stále vyskytují následující problémy; v důsledku rozdílné teplotní roztažnosti vznikají trhliny v oblasti přechodu mezi vložkou a žárovzdomým matricovým materiálem základního tělesa. Navíc může nad maltovou spárou poměrně snadno dojít k nežádoucímu pronikání kyslíku do oblasti průtoku. Ačkoli nutnost používání kvalitního materiálu pouze v oblasti průtoku, která je obzvláště ohrožena opotřebením, a možnost zhotovit zbytek desky z levnějších materiálů jako je 40 např. žárobeton, představuje značnou výhodu, měly výše uvedené nevýhody, které z toho plynou, za následek, že se dnes šoupátkové desky opět vyrábějí převážně ze stejného materiálu.

”” Cílem vynálezu proto je navrhnout kruhovou vložku, která vyhovuje dnešním vysokým nárokům na kvalitu a životnost a kterou lze použít i pro agresivní strusky a kovové taveniny, zejména 45 s přísadami CaSi. Dále je žádoucí sladění tepelné roztažnosti základní desky a vložky.

r Podstata vynálezu

I

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry kruhová vložka pro šoupátkovou desku podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze 75 až 90 % hmotnostních žáruvzdor‘ ného matricového materiálu o velikosti zrna <7 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr,

J MgO-spinel či MgO-kaustr, dále z 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zrna

0,1 až 5 mm, dále z 1 až 5 % hmotnostních uhlíku a z 1 až 5 % hmotnostních z některé přísad 55 inhibitoru oxidace uhlíku. Pod pojmem MgO-kaustr je míněn přirozený MgO, který byl vyroben za poměrně nízké teploty do 1000 °C a který bývá označován jako kausticky vypalovaný magnézií, zkráceně tedy kaustr.

Ve výhodném provedení kruhová vložka sestává z 75 až 90 % hmotnostních ze žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zrna < 5 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr.

V dalším výhodném provedení kruhová vložka sestává z 75 až 85 % hmotnostních ze žárovzdorného matricového materiálu o velikosti zrna < 7 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr.

V jiném výhodném provedení kruhová vložka sestává z 75 až 85 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 5 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr.

V dalším výhodném provedení kruhová vložka sestává z 1 až 30 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 10 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

V jiném výhodném provedení kruhová vložka sestává z 1 až 30 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 5 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

V dalším výhodném provedení kruhová vložka sestává z 3 až 15 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 10 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

V jiném výhodném provedení kruhová vložka sestává z 3 až 15 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 5 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

V dalším výhodném provedení kruhová vložka sestává 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zma 0,7 až 3,2 mm.

V jiném výhodném provedení kruhová vložka sestává 2 až 8 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zma 0,7 až 3,2 mm.

V dalším výhodném provedení kruhová vložka sestává z 2 až 8 % hmotnostních spojovací pryskyřice, vztaženo na 100 % hmotnostních materiálových komponent.

V dalším výhodném provedení je spojovací pryskyřicí fenolová pryskyřice.

Ve výhodném provedení je inhibitorem oxidace uhlíku kovový křemík.

V jiném výhodném provedení má kruhová vložka vnější průměr mezi 80 a 300 mm a vnitřní průměr mezi 20 a 150 mm.

Dalším předmětem vynálezu je šoupátková deska ze žárovzdomého matricového materiálu na bázi AI2O3-C, kdy je do ní integrována alespoň jedna kruhovitá vložka, přičemž sestává ze 75 až 90 % hmotnostních žáruvzdorného matricového materiálu o velikosti zma < 7 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel či MgO-kaustr, dále z 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zma 0,1 až 5 mm, dále z 1 až 5 % hmotnostních uhlíku a z 1 až 5 % hmotnostních z některé přísad inhibitoru oxidace uhlíku.

-2CZ 297175 B6

Ve výhodném provedení je kruhová vložka v šoupátkové desce zamaltována.

V dalším výhodném provedení je kruhová vložka zalisována společným slisováním s okolním žárovzdomým matricovým materiálem.

V jiném výhodném provedení obsahuje šoupátková deska karbidu boru.

V dalším výhodném provedení má žárovzdomý materiál kruhové vložky stejný nebo vyšší koeficient tepelné roztažnosti než žárovzdomý matricový materiál, obklopující kruhovou vložku.

V dalším výhodném provedení je šoupátková deska provedena jako otočná.

Příklad provedení vynálezu ¹⁵

Vynález vychází z kruhovité vložky na bázi MgO-uhlík. Takovýto materiál MgO-C sice představuje kvalitní materiál, avšak přináší problém vysoké náchylnosti ke korozi. Při nasávání kyslíku v oblasti mezi šoupátkovými deskami a/nebo nad maltovou spárou v oblasti kruhové vložky dochází k oxidaci uhlíku a tím k pronikavému snížení životnosti příslušné šoupátkové desky. 20 Kromě toho mají vložky na bázi MgO-C v důsledku specifické vysoké tepelné roztažnosti nepříznivé mechanické vlastnosti (vznik trhlin). Nyní bylo překvapivě zjištěno, že těmto problémům lze dalekosáhle zabránit, jestliže se na kruhovou vložku použije materiál o velikosti zrna < 7 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel či MgO-kaustr, dále z 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zrna 0,1 až 5 mm, dále z 1 až 5 % hmotnostních 25 uhlíku a z 1 až 5 % hmotnostních z některé přísad inhibitoru oxidace uhlíku.

Takováto vložka má nejen vynikající odolnost proti oxidaci, nýbrž především vynikající odolnost proti erozi a korozi vůči kovovým taveninám a zde zejména i proti agresivním taveninám, jako jsou např. taveniny CaSi. Při pokusech byla zjištěna až o 40 % lepší odolnost proti opotřebení 30 v porovnání s konvenčními vložkami. To je zásluhou jednak kombinace MgO-matricového materiálu se zirkonovým mulitem a jednak přísady inhibitoru oxidace uhlíku v materiálové směsi. Přidáním zirkonového mulitu lze vylepšit (snížit) charakteristickou tepelnou roztažnost. Tím se zlepší mechanické vlastnosti vložky.

Popsaná kruhová vložka se hodí zejména jako součást desky otočného šoupátka, u níž je vložka v porovnání s deskou lineárního šoupátka umístěna více ke středu desky a orámována širší částí základního tělesa.

Podle tvaru provedení je horní hranice velikosti zrna žárovzdomého matricového materiálu sta40 novena na 5 mm.

Požadované nároky jsou splňovány velmi dobře při podílu 1 až 30 % jemné frakce (< 10 μιη) žárůvzdorňého matricového materiálu. Čím jemnějšUse zvolí jemnozrnná frakce matricového materiálu, zejména MgO-sintr/MgO-kaustr tím vyšší je kvalita a životnost vložky, pročež se 45 podle formy provedení navrhuje vztáhnout hmotnostní podíly jemnozmné frakce na mezní velikost zrn < 5 pm, přičemž lze zvolit mezní velikost zrn i 3 pm. Hmotnostní podíly jemné frakce, vztaženo vždy na celkovou hmotnost žárovzdomého matricového materiálu, se pohybují např. mezi 3 a 30 % nebo 3 až 15 %.

Do materiálové směsi lze přidat spojovací pryskyřici, např. fenolovou pryskyřici. Podíl spojovací pryskyřice by při tom měl být mezi 2 a 8 % hmotnostních, vztaženo na 100 % hmotnostních výše uvedených komponent (směs z MgO-sintru a/nebo MgO-spinelu a/nebo MgO-kaustru, zirkonového mulitu, uhlíku, přísad).

Uvedená přísada, která slouží k ochraně uhlíku před oxidací (nazývaná též antioxidant), může být např.z křemíku nebo jeho slitin. Při vyšších teplotách a nízkém výskytu kyslíku se vytvářejí objemné oxidy, které alespoň částečně uzavírají prostor pórů.

Tento efekt je doplněn použitím zmíněného nejjemnějšího MgO-sintru/MgO-kaustm.

Současně se optimalizují pevnostní vlastnosti vložky, např. vytvářením karbidů, které také vyvolávají snížení permeability.

Popsaná vložka, jejíž vnější průměr např. pro použití v šoupátcích licích pánví je obvykle 80 až 300 mm a jejíž vnitřní průměr je úměrně 20 až 150 mm, může být opalována v redukované atmosféře. Výhodné je také térování příp. impregnace smolou, protože tak se dosáhne dalšího uzavření pórů a tím zvýšení ochrany proti oxidaci. Navíc se zlepší odolnost proti teplotním změnám.

Popsanou kruhovou vložku lze výhodně použít v šoupátkové desce ze žárovzdomého matricového materiálu na bázi oxid hlinitý—uhlík (A1₂O₃-C). Uhlík matricového materiálu může stejně jako uhlík kruhové vložky pocházet k grafitu, sazí nebo koksu.

Matricový materiál může obsahovat i karbid boru.

K výrobě takovéto šoupátkové desky, např. desky otočného šoupátka, lze zamaltovat prefabrikovanou, např. vylisovanou vložku do prefabrikovaného, např. rovněž vylisovaného, základního tělesa. Další možnosti využití jsou např. v konvertorech nebo mezipánvích.

Uvedená volba materiálů pro vložku a základní těleso má tu zvláštní výhodu, že vložený kroužek má vyšší tepelnou roztažnost než materiál základního tělesa, který jej obklopuje. Takto se vložka roztahuje pod tepelným zatížením (při použití), což vyvolává nejen odpovídající samocentrování, nýbrž i dobré dosedání mezi základním tělesem a vložkou, čímž se snižuje nebezpečí nasávání kyslíku v této oblasti. Navíc se potlačuje vznik trhlin v kroužku. Tepelnou roztažnost lze cíleně omezovat množstvím a zrnitou frakcí zirkonového mulitu. Tepelná roztažnost je např. cca 1 % při 1 500 °C a odpovídá tak zhruba tepelné roztažnosti základního materiálu A1₂O₃-C okolní šoupátkové desky.

Kromě toho je také možné zalisovat vložku a okolní matricový materiál během společně pracovní 35 operace, bez maltové spáry.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kruhová vložka na bázi MgO-C pro šoupátkové desky, vyznačují cíše tím, že sestává ze 75 až 90 % hmotnostních žáruvzdorného matricového materiálu o velikosti zrna

45 <7 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, dále z 2 až

15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zrna 0,1 až 5 mm, dále z 1 až 5 % hmotnostních uhlíku a z 1 až 5 % hmotnostních některé z přísad inhibitoru oxidace uhlíku.

2. Kruhová vložka podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává z 75 až 90 % 50 hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zrna < 5 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr.

3. Kruhová vložka podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z 75 až 85 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zrna < 7 mm z alespoň jedné

55 látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr.

-4CZ 297175 B6

4. Kruhová vložka podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z 75 až 85 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zrna < 5 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr.

5. Kruhová vložka podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že sestává z 1 až 30 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zrna <10 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

6. Kruhová vložka podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává z 1 až 30 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 5 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

7. Kruhová vložka podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává z 3 až 15 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma <10 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

8. Kruhová vložka podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává z 3 až 15 % hmotnostních žárovzdomého matricového materiálu o velikosti zma < 5 pm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel, MgO-kaustr, vztaženo k celkové hmotnosti žáruvzdorného matricového materiálu.

9. Kruhová vložka podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává z 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zma 0,7 až 3,2 mm.

45 Uď 50

10. Kruhová vložka podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z 2 až 8 % 30 hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zma 0,7 až 3,2 mm.

11. Kruhová vložka podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z 2 až 8% hmotnostních spojovací pryskyřice, vztaženo na 100 % hmotnostních materiálových komponent podle nároku 1.

12. Kruhová vložka podle nároku 11,vyznačující se tím, že spojovací pryskyřicí je fenolová pryskyřice.

13. Kruhová vložka podle nároku 1, vyznačující se tím, že inhibitorem oxidace 40 uhlíku je kovový křemík.

14. Kruhová vložka podle nároku 1, vyznačující se tím, že má vnější průměr mezi 80 á 300 mm a vnitřní průměr mezi 20 a 150 mm.

15. Soupátková deska ze žáruvzdorného matricového materiálu na bázi AI2O3-C, vyznačující se t í m , že je do ní integrována alespoň jedna kruhovitá vložka, která sestává ze 75 až 90 % hmotnostních žáruvzdorného matricového materiálu o velikosti zma < 7 mm z alespoň jedné látky ze skupiny MgO-sintr, MgO-spinel či MgO-kaustr, dále z 2 až 15 % hmotnostních zirkonového mulitu o velikosti zma 0,1 až 5 mm, dále z 1 až 5 % hmotnostních uhlíku a z 1 až 5 % hmotnostních z některé přísad inhibitoru oxidace uhlíku.

16. Soupátková deska podle nároku 15, vyznačující se tím, že kruhová vložka je zamaltována.

-5CZ 297175 B6

17. Šoupátková deska podle nároku 15, vyznačující se tím, že kruhová vložka je zalisována společným slisováním s okolním žáruvzdorným matricovým materiálem.

18. Šoupátková deska podle nároku 15,vyznačující se tím, obsahuje karbidy boru.

19. Šoupátková deska podle nároku 15,vyznačující se tím, že žáruvzdorný materiál kruhové vložky má stejný nebo vyšší koeficient tepelné roztažnosti než žáruvzdorný matricový materiál obklopující kruhovou vložku.

10 20. Šoupátková deska podle nároku 15, vyznačující se tím, že je provedena jako