EA042005B1 - LINING OF A METALLURGICAL TANK WITH A CLOSED METAL LAYER - Google Patents
LINING OF A METALLURGICAL TANK WITH A CLOSED METAL LAYER Download PDFInfo
- Publication number
- EA042005B1 EA042005B1 EA201990532 EA042005B1 EA 042005 B1 EA042005 B1 EA 042005B1 EA 201990532 EA201990532 EA 201990532 EA 042005 B1 EA042005 B1 EA 042005B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- layer
- inclusive
- main surface
- lining structure
- metal
- Prior art date
Links
Description
Область техники настоящего изобретенияTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится, в общем, к линиям для получения металла, таким как линии непрерывного литья металла. В частности, оно относится к футеровке металлургического резервуара, такого как промковш, способной значительно уменьшать образование оксидных включений в расплавленном металле.The present invention relates in general to lines for producing metal, such as lines for continuous casting of metal. In particular, it relates to the lining of a metallurgical vessel, such as a tundish, capable of significantly reducing the formation of oxide inclusions in molten metal.
Уровень техники настоящего изобретенияState of the art of the present invention
В процессах получения металла расплавленный металл переносят из одного металлургического резервуара в другой резервуар, в изложницу или в инструмент. Например, в промковш большой емкости регулярно подают расплавленный металл посредством ковша, переносящего расплавленный металл из печи в промковш. Это обеспечивает непрерывное литье металла из промковша в инструмент или изложницу. Поток расплавленного металла из металлургических резервуаров движется под действием силы тяжести через системы стаканов, расположенные в нижней части резервуаров, которые обычно имеют систему шиберов для регулирования (открытия или закрытия) потока расплавленного металла через вышеупомянутую систему стаканов. Чтобы выдерживать высокие температуры расплавленных металлов, стенки резервуара футерованы огнеупорным материалом.In metal making processes, molten metal is transferred from one metallurgical vessel to another vessel, to a mold, or to a tool. For example, a large capacity tundish is regularly supplied with molten metal by means of a ladle transferring molten metal from the furnace to the tundish. This ensures continuous casting of metal from the tundish into the tool or mold. The flow of molten metal from metallurgical tanks moves under the action of gravity through the system of nozzles located at the bottom of the tanks, which usually have a system of gates to control (open or close) the flow of molten metal through the aforementioned nozzle system. To withstand the high temperatures of the molten metals, the tank walls are lined with refractory material.
Расплавленные металлы, в частности сталь, проявляют высокую активность в реакции окисления, и, таким образом, их необходимо защищать от любого источника окислителя. Алюминий часто добавляют в небольших количествах для пассивации железа в случае контакта окислителя с расплавом. На практике это часто оказывается недостаточным, чтобы предотвращать образование в расплаве оксидных включений, которые создают дефекты в конечном изделии, получаемом из расплава. Согласно наблюдениям стальная отливка массой 10 кг может содержать вплоть до 1 млрд неметаллических включений, причем большинство из них составляют оксиды. Агрегированные включения образуют дефекты. Дефекты необходимо удалять из конечного изделия посредством шлифовки или фрезеровки. Указанные процедуры увеличивают производственные расходы и производят большие количества отходов.Molten metals, in particular steel, are highly reactive in the oxidation reaction and thus must be protected from any source of oxidant. Aluminum is often added in small amounts to passivate the iron if the oxidizer comes into contact with the melt. In practice, this is often insufficient to prevent the formation of oxide inclusions in the melt, which create defects in the final product obtained from the melt. According to observations, a steel casting weighing 10 kg can contain up to 1 billion non-metallic inclusions, most of which are oxides. Aggregated inclusions form defects. Defects must be removed from the final product by grinding or milling. These procedures increase production costs and generate large amounts of waste.
Включения могут возникать в результате реакций с расплавленным металлом; такие включения известны как эндогенные включения. Экзогенные включения представляют собой включения, материалы которых не образуются в результате реакций расплавленного металла и представляют собой, например, песок, шлак и обломки стаканов; экзогенные включения обычно толще, чем эндогенные включения.Inclusions may result from reactions with molten metal; such inclusions are known as endogenous inclusions. Exogenous inclusions are inclusions whose materials are not formed as a result of molten metal reactions and are, for example, sand, slag and fragments of glasses; exogenous inclusions are usually thicker than endogenous inclusions.
Эндогенные включения содержат главным образом оксид железа (FeO), оксид алюминия (Al2O3) и другие соединения, которые присутствуют в расплаве или находятся с ним в контакте, такие как MnO, Cr2O3, SiO2, TiO2. Другие включения могут содержать сульфиды и в меньшей степени нитриды и фосфиды. Поскольку расплавленные металлы находятся при очень высоких температурах (порядка 1600°С для низкоуглеродистых сталей), очевидно, что атомы железа проявляют очень высокую активность в реакции с оксидами, и эта реакция не может быть предотвращена.Endogenous inclusions contain mainly iron oxide (FeO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and other compounds that are present in the melt or are in contact with it, such as MnO, Cr 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 . Other inclusions may contain sulfides and, to a lesser extent, nitrides and phosphides. Since the molten metals are at very high temperatures (of the order of 1600°C for low carbon steels), it is obvious that the iron atoms are very active in reacting with oxides, and this reaction cannot be prevented.
До настоящего времени в большинстве способов уменьшения содержания включений в стальных отливках было предусмотрено их выдерживание в металлургическом резервуаре, в котором они были получены. Настоящее изобретение предлагает иное решение, которое существенно сокращает образование эндогенных включений в металлургическом резервуаре простыми, надежными и экономичными средствами.Until now, most methods for reducing the content of inclusions in steel castings have been provided by holding them in the metallurgical tank in which they were received. The present invention provides another solution that significantly reduces the formation of endogenous inclusions in a metallurgical vessel by simple, reliable and economical means.
Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention
Настоящее изобретение определено независимыми пунктами прилагаемой формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют разнообразные варианты осуществления. В частности, настоящее изобретение относится к футеровке металлургического резервуара для литья расплавленного металла. Примеры таких металлургических резервуаров содержат пол, окруженный стенками по всему периметру вышеупомянутого пола, и выпуск или множество выпусков, которые имеет вышеупомянутый пол, причем по меньшей мере в части пола и/или стенок находятся устройства, создающие используемый в процессе литья препятствующий окислению буферный слой на поверхности раздела расплавленного металла, который проходит от поверхности контакта между расплавленным металлом и стенками и полом металлургического резервуара, таким образом, что при применении в процессе литья скорость потока металла в вышеупомянутом препятствующем окислению буферном слое является практически нулевой, и концентрация эндогенных включений, в частности оксидов, в вышеупомянутом препятствующем окислению буферном слое является значительно выше, чем в объеме расплавленного металла.The present invention is defined by the independent claims of the appended claims. The dependent claims define various embodiments. In particular, the present invention relates to the lining of a metallurgical vessel for casting molten metal. Examples of such metallurgical tanks include a floor surrounded by walls around the entire perimeter of the aforementioned floor, and an outlet or a plurality of outlets that the aforementioned floor has, and at least in part of the floor and/or walls there are devices that create an oxidation-preventing buffer layer used in the casting process on a molten metal interface that extends from the contact surface between the molten metal and the walls and floor of the metallurgical vessel, so that when used in the casting process, the metal flow rate in the aforementioned anti-oxidation buffer layer is practically zero, and the concentration of endogenous impurities, in particular oxides , in the aforementioned anti-oxidation buffer layer is significantly higher than in the bulk of the molten metal.
Согласно конкретному варианту осуществления структура, которая создает используемый в процессе литья препятствующий окислению буферный слой, содержит иммобилизующий слой, содержащий металл и покрывающий вышеупомянутый пол и по меньшей мере некоторые из стенок резервуара, причем вышеупомянутый иммобилизующий слой заключен между слоями огнеупорного материала. Таким образом, структуру составляют первый или рабочий слой огнеупорного материала, который находится в контакте с расплавленным металлом в резервуаре; находящийся под первым слоем второй слой, содержащий металл; и находящийся под вторым слоем третий слой, содержащий огнеупорный материал. В процессе эксплуатации металл может оставаться в твердом состоянии во втором слое или может частично или полностью переходить в жидкое состояние во втором слое. Перфорационное отверстие представAccording to a particular embodiment, the structure that creates the anti-oxidation buffer layer used in the casting process comprises a metal-containing immobilization layer covering said floor and at least some of the tank walls, said immobilizing layer being sandwiched between layers of refractory material. Thus, the structure is constituted by the first or working layer of refractory material which is in contact with the molten metal in the tank; a second metal-containing layer under the first layer; and under the second layer a third layer containing a refractory material. During operation, the metal may remain in a solid state in the second layer or may partially or completely become liquid in the second layer. The perforation hole
- 1 042005 ляет собой проток или канал, пронизывающий слой насквозь и позволяющий текучей среде проходить от одной стороны слоя к другой. Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения расплавленный металл, содержащийся в резервуаре, может проникать в поры или перфорационные отверстия, содержащиеся в первом слое данного иммобилизующего слоя, чтобы внедряться во второй слой. Поскольку второй слой находится в тесном контакте с огнеупорным материалом, покрывающим стенки и пол металлургического резервуара, вышеупомянутый огнеупорный материал определяют в качестве основного источника реагентов для образования эндогенных включений, в том числе посредством диффузии атмосферного воздуха или посредством реакции некоторых из его компонентов, причем металл во втором слое может в твердом состоянии выступать в качестве барьера для реагентов, образующих эндогенные включения, или он может в жидком состоянии удерживать эндогенные включения в значительно более высокой концентрации, чем объем расплавленного металла.- 1 042005 is a duct or channel penetrating the layer through and allowing fluid to pass from one side of the layer to the other. According to specific embodiments of the present invention, the molten metal contained in the reservoir may penetrate into the pores or perforations contained in the first layer of this immobilizing layer to be embedded in the second layer. Since the second layer is in close contact with the refractory material covering the walls and floor of the metallurgical tank, the aforementioned refractory material is determined as the main source of reagents for the formation of endogenous inclusions, including through diffusion of atmospheric air or through the reaction of some of its components, and the metal in the second layer may act in the solid state as a barrier to reagents that form endogenous inclusions, or it may, in the liquid state, retain endogenous inclusions in a concentration significantly higher than the volume of molten metal.
Первый слой может состоять из таких материалов, как оксид магния, оксид алюминия, диоксид циркония, муллит и комбинаций любых указанных материалов.The first layer may consist of materials such as magnesium oxide, alumina, zirconia, mullite, and combinations of any of these materials.
Второй слой может состоять из стали, алюминия, сплавов или комбинаций любых указанных материалов.The second layer may consist of steel, aluminium, alloys, or combinations of any of these materials.
Краткое описание фигурBrief description of the figures
На прилагаемых фигурах проиллюстрированы разнообразные варианты осуществления настоящего изобретения:The accompanying figures illustrate various embodiments of the present invention:
на фиг. 1 схематически представлены разнообразные компоненты типичной линии непрерывного литья металла;in fig. 1 is a schematic representation of the various components of a typical continuous casting line;
на фиг. 2 схематически представлены определения терминов, используемых в описании геометрии металлургического резервуара согласно настоящему изобретению;in fig. 2 is a schematic representation of definitions of terms used in describing the geometry of a metallurgical vessel according to the present invention;
на фиг. 3 представлено перспективное изображение металлургического резервуара, содержащего футеровочную структуру согласно настоящему изобретению;in fig. 3 is a perspective view of a metallurgical vessel containing a lining structure according to the present invention;
на фиг. 4 схематически представлены скорость Q потока металла и концентрация оксида железа как функции расстояния от стенки или пола металлургического резервуара согласно настоящему изобретению;in fig. 4 is a schematic representation of the metal flow rate Q and iron oxide concentration as a function of distance from the wall or floor of a metallurgical vessel according to the present invention;
на фиг. 5 схематически представлены определения терминов, используемых в описании геометрии металлургического резервуара согласно настоящему изобретению.in fig. 5 is a schematic representation of definitions of terms used in describing the geometry of a metallurgical vessel according to the present invention.
Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention
Как можно видеть на изображении литейной установки 10 на фиг. 1, промковш обычно имеет один или несколько выпусков, как правило, расположенных у одного или обоих торцов резервуара вдали от точки, где расплавленный металл 12 подают из ковша 14. Расплавленный металл выходит из ковша 14 через клапан 16 ковша и систему 18 стаканов ковша в промковш 20 и выходит из промковша 20 через клапан 24 промковша и систему 26 стаканов промковша в изложницу 28. Промковш выступает, главным образом, как ванна, имеющая открытый кран и открытый выпуск, что создает потоки расплавленного металла в промковше. Указанные потоки способствуют гомогенизации расплавленного металла, а также объемному распределению любых включений. В отношении эндогенных включений сделано предположение, что скорость реакции (главным образом, окисления) в значительной степени контролирует диффузия реакционноспособных молекул. Это предположение подтвердил эксперимент, в котором расплавленная низкоуглеродистая сталь находилась в тигле, помещенном в бескислородную камеру кондиционирования. В вышеупомянутый расплавленный металл вводили трубу, через которую с низкой скоростью вводили кислород. Расплавленный металл выдерживали в течение некоторого времени для затвердения и анализировали состав полученного в результате слитка. Согласно ожиданиям зона окисления была ограничена небольшой областью вокруг выпуска кислородной трубы, что подтверждало предположение о диффузии, которая в значительной степени контролирует реакцию окисления. Отсюда следует, что если можно остановить поток металла, то окисление также должно прекратиться. Разумеется, это невозможно в операции непрерывного литья, которую, как показывает данное название, характеризует непрерывный поток расплавленного металла.As can be seen from the casting machine 10 in FIG. 1, a tundish typically has one or more outlets, typically located at one or both ends of the tank away from the point where molten metal 12 is fed from ladle 14. Molten metal exits ladle 14 through ladle valve 16 and ladle nozzle system 18 into the tundish. 20 and exits the tundish 20 through the tundish valve 24 and the tundish cup system 26 into the mold 28. The tundish acts primarily as a bath having an open faucet and an open outlet which creates flows of molten metal in the tundish. These flows contribute to the homogenization of the molten metal, as well as the volumetric distribution of any inclusions. With regard to endogenous inclusions, it has been suggested that the rate of reaction (mainly oxidation) largely controls the diffusion of reactive molecules. This assumption was confirmed by an experiment in which molten low-carbon steel was placed in a crucible placed in an oxygen-free conditioning chamber. A tube was introduced into the above molten metal through which oxygen was introduced at a low rate. The molten metal was held for some time to solidify and the composition of the resulting ingot was analyzed. As expected, the oxidation zone was limited to a small area around the outlet of the oxygen pipe, which confirmed the assumption of diffusion, which largely controls the oxidation reaction. It follows that if the flow of metal can be stopped, then the oxidation must also stop. Of course, this is not possible in a continuous casting operation, which, as the name indicates, is characterized by a continuous flow of molten metal.
Второе предположение, которое привело к настоящему изобретению, заключалось в том, что источниками окислителей являются стенки и пол металлургического резервуара. В частности, считается, что окислители поступают из двух основных источников:The second assumption that led to the present invention was that the walls and floor of the metallurgical vessel are sources of oxidizing agents. In particular, oxidizers are believed to come from two main sources:
(a) реакционноспособные оксиды огнеупорной футеровки, в частности силикаты, такие как оливин (Mg, Fe)2SiO4; и (b) воздух и влага, которые диффундируют из атмосферы через огнеупорную футеровку металлургического резервуара и достигают поверхности пола и стенок вышеупомянутого резервуара (например, промковша).(a) reactive oxides of the refractory lining, in particular silicates such as olivine (Mg, Fe) 2 SiO 4 ; and (b) air and moisture that diffuse from the atmosphere through the refractory lining of the metallurgical vessel and reach the floor surface and walls of said vessel (eg, tundish).
Это второе предположение подтвердили лабораторные исследования.This second assumption was confirmed by laboratory studies.
Таким образом, решение получено на основании двух исходных предположений:Thus, the solution is obtained on the basis of two initial assumptions:
(a) диффузия контролирует скорость реакции окисление металла и (b) стенки и пол металлургического резервуара представляют собой источники окислителей металла.(a) diffusion controls the rate of the metal oxidation reaction; and (b) the walls and floor of the metallurgical vessel are sources of metal oxidizers.
- 2 042005- 2 042005
Авторы настоящего изобретения разработали следующее решение, предотвращающее образование эндогенных включений в объеме расплавленного металла. Если была бы возможной иммобилизация атомов, образующих расплавленный металл вблизи источников окислителей, т.е. стенок и пола металлургического резервуара, образовался бы пассивационный слой или буферный слой, который бы окислялся, но, поскольку диффузия является очень медленной и отсутствует какой-либо существенный поток, реакция окисления не могла бы распространяться в объем расплавленного металла. Этот принцип проиллюстрирован схематически на фиг. 4, где скорость Q потока расплавленного металла является практически нулевой на протяжении интервала 8 от стенки или пола, футерованного огнеупорным материалом. Этот промежуточный слой толщины 8 называется в настоящем документе термином препятствующий окислению буферный слой. В вышеупомянутом слое концентрация оксидов является существенно выше, чем в объеме расплавленного металла. Причина этого заключается в том, что источниками окислителей являются стенки и пол металлургического резервуара. Поскольку скорость потока в препятствующем окислению буферном слое близка к нулю, реакция окисления контролируется диффузией и, таким образом, не распространяется с высокой скоростью. Однако над вышеупомянутым препятствующим окислению буферным слоем скорость потока расплавленного металла увеличивается, и реакция окисления должна бы распространяться быстрее, но при отсутствии любых окислителей над буферным слоем происходит лишь весьма ограниченная реакция окисления.The authors of the present invention have developed the following solution to prevent the formation of endogenous inclusions in the volume of molten metal. If it would be possible to immobilize the atoms that form the molten metal near sources of oxidizing agents, i.e. walls and floor of the metallurgical vessel, a passivation layer or buffer layer would be formed which would be oxidized, but since the diffusion is very slow and there is no significant flow, the oxidation reaction could not propagate into the bulk of the molten metal. This principle is illustrated schematically in Fig. 4 where the molten metal flow rate Q is essentially zero over the interval 8 from the refractory lined wall or floor. This intermediate layer of thickness 8 is referred to herein as an anti-oxidation buffer layer. In the aforementioned layer, the concentration of oxides is substantially higher than in the bulk of the molten metal. The reason for this is that the walls and floor of the metallurgical vessel are sources of oxidizing agents. Since the flow rate in the anti-oxidation buffer layer is close to zero, the oxidation reaction is controlled by diffusion and thus does not propagate at a high rate. However, over the aforementioned anti-oxidation buffer layer, the flow rate of molten metal increases and the oxidation reaction should propagate faster, but in the absence of any oxidizing agents, only a very limited oxidation reaction occurs above the buffer layer.
Очевидно, что, хотя в приведенном выше разъяснении упомянуты только реакции окисления, оно распространяется с соответствующими изменениями на другие реакции, такие как образование сульфидов, нитридов и фосфидов, где скорости реакций с атомами, такими как Fe, также контролирует диффузия.Obviously, although the above explanation only mentions oxidation reactions, it extends mutatis mutandis to other reactions, such as the formation of sulfides, nitrides, and phosphides, where the rates of reactions with atoms such as Fe are also controlled by diffusion.
Согласно настоящему изобретению могут быть использованы разнообразные устройства или средства для образования препятствующего окислению буферного слоя. Согласно первому варианту осуществления такое устройство принимает форму футеровочной структуры, в которой металлический слой или металлический компонент заключен или замкнут между двумя слоями огнеупорного материала. Содержащая замкнутый металл футеровочная структура может быть использована для футеровки части или всего пола огнеупорного резервуара и может быть использована для футеровки части или всех стенок огнеупорного резервуара. Наружные или охватывающие слои содержащей замкнутый металл футеровочной структуры изготовлены из материала, практически не обладающего способностью окислять расплавленный металл.According to the present invention, a variety of devices or means can be used to form an anti-oxidation buffer layer. According to a first embodiment, such a device takes the form of a lining structure in which a metal layer or metal component is enclosed or closed between two layers of refractory material. The closed metal containing lining structure can be used to line part or all of the floor of the refractory tank and can be used to line part or all of the walls of the refractory tank. The outer or enclosing layers of the closed metal-containing lining structure are made of a material having little or no ability to oxidize the molten metal.
Наружные или охватывающие (замыкающие) слои содержащей замкнутый металл футеровочной структуры должны быть изготовлены из материала, не способного реагировать с расплавленными металлами, в частности с низкоуглеродистыми сталями. Определенные варианты осуществления настоящего изобретения отличаются отсутствием силикатов. Материалы, используемые для изготовления состоящего из керамической пены фильтра промковша, являются подходящими для изготовления наружных или охватывающих слоев согласно настоящему изобретению. В частности, легкодоступные на рынке диоксид циркония, оксид алюминия, оксид магния, муллит и комбинации указанных материалов могут быть подходящими для изготовления наружных или охватывающих слоев согласно настоящему изобретению.The outer or outer (closing) layers containing a closed metal lining structure must be made of a material that is not capable of reacting with molten metals, in particular low carbon steels. Certain embodiments of the present invention are characterized by the absence of silicates. The materials used to make the ceramic foam tundish filter are suitable for making the outer or sheath layers of the present invention. In particular, zirconia, alumina, magnesium oxide, mullite, and combinations of these materials, readily available on the market, may be suitable for making outer or sheath layers according to the present invention.
Второй слой предназначен для достижения максимальной площади металла, который находится в плоскости, параллельной стенкам резервуара. Если металл второго слоя находится в твердом состоянии, он физически предотвращает прохождение окислителей из третьего слоя в первый слой и, следовательно, в объем расплавленного металла. Если металл во втором слое переходит частично или полностью в расплавленное состояние, атомы металла, находящиеся в контакте с огнеупорной футеровкой, вступают в контакт с окислителями, например, посредством диффузии кислорода или компонентов огнеупорной футеровки и быстро реагируют с образованием оксидов, в частности, FeO в расплавленной низкоуглеродистой стали. Однако любой расплавленный металл практически полностью удерживается внутри второго слоя и не может вытекать в значительной степени в объем расплавленного металла, содержащегося внутри резервуара. Поскольку контролируемое диффузией распространение реакций окисления является очень медленным даже в расплавленных металлах, реакция будет распространяться чрезвычайно медленно через футеровочную структуру, имеющую толщину 5. Таким образом, расплавленный металл, протекающий по футеровочной структуре, не вступает в контакт с окислителями до тех пор, пока реакция окисления не распространится через слой, имеющий толщину 5, что может быть более продолжительным, чем операция литья.The second layer is designed to achieve the maximum area of the metal, which is in a plane parallel to the walls of the tank. If the metal of the second layer is in a solid state, it physically prevents the passage of oxidizers from the third layer into the first layer and hence into the bulk of the molten metal. If the metal in the second layer passes partially or completely into a molten state, the metal atoms in contact with the refractory lining come into contact with oxidizing agents, for example, by diffusion of oxygen or refractory lining components and quickly react to form oxides, in particular FeO in molten low carbon steel. However, any molten metal is substantially completely contained within the second layer and cannot flow out to a significant extent into the volume of molten metal contained within the vessel. Because the diffusion controlled propagation of oxidation reactions is very slow even in molten metals, the reaction will propagate extremely slowly through a liner structure having a thickness of 5. Thus, molten metal flowing through the liner structure does not come into contact with oxidizing agents until the reaction oxidation will not propagate through a layer having a thickness of 5, which may be longer than the casting operation.
Из приведенного выше разъяснения ясно, что огнеупорные материалы, используемые в операциях литья, могут содержаться в первом и третьем слоях футеровочной структуры согласно настоящему изобретению. Первый слой и третий слой могут быть монолитными или состоять из панелей.From the above explanation, it is clear that refractory materials used in casting operations may be contained in the first and third layers of the lining structure according to the present invention. The first layer and the third layer may be monolithic or composed of panels.
Металл, внедренный во второй слой, может присутствовать в любой форме, имеющей в двух ортогональных направлениях размеры, которые значительно превышают третий размер в направлении толщины, например в форме фольги, листа, панели, суспензии или уплотненного порошка. Чтобы обеспечить фиксацию первого слоя по отношению к третьему слою в течение операций металлургического производства, металл во втором слое может присутствовать в форме листов или панелей, разделенных промежутком, в который может быть помещен огнеупорный материал. Согласно определенным варианThe metal embedded in the second layer may be present in any form having dimensions in two orthogonal directions that are substantially larger than a third dimension in the thickness direction, such as in the form of a foil, sheet, panel, slurry, or compacted powder. In order to secure the first layer against the third layer during metallurgical operations, the metal in the second layer may be present in the form of sheets or panels separated by a gap into which the refractory material can be placed. According to certain options
- 3 042005 там осуществления настоящего изобретения металлические листы или панели, составляющие второй слой, могут иметь поперечные отверстия для помещения огнеупорного материала, такого как огнеупорный материал, составляющий первый слой, таким образом, что, когда лист или панель впрессовывают в третий слой или когда огнеупорный материал первого слоя накладывают на листы или панели, огнеупорный материал проникает в отверстия и образует опоры, которые фиксируют положение первого слоя по отношению к третьему слою. Согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения металлические листы или панели, составляющие второй слой, могут иметь углубления или выпуклости таким образом, что, когда лист или панель впрессовывают в третий слой или когда огнеупорный материал первого слоя накладывают на листы или панели, обратные формы углублений или выпуклостей образуются в первом слое или третьем слое для помещения второго слоя в первый слой или третий слой.- 3 042005 there implementation of the present invention, the metal sheets or panels constituting the second layer may have transverse holes for receiving a refractory material, such as a refractory material constituting the first layer, so that when the sheet or panel is pressed into the third layer or when the refractory the material of the first layer is applied to the sheets or panels, the refractory material penetrates the holes and forms supports which fix the position of the first layer in relation to the third layer. According to certain embodiments of the present invention, the metal sheets or panels constituting the second layer may have depressions or bulges such that when the sheet or panel is pressed into the third layer, or when the first layer refractory material is applied to the sheets or panels, the reverse shapes of the depressions or bulges are formed in the first layer or the third layer to place the second layer in the first layer or the third layer.
Расстояние между главной поверхностью первого слоя, обращенной наружу из объема расплавленного металла, и поверхностью третьего или подстилающего слоя, обращенной внутрь в объем расплавленного металла, или толщина второго слоя, может находиться в диапазоне от 0,01 мм включительно до 10 мм включительно, от 0,01 мм включительно до 20 мм включительно, от 0,01 мм включительно до 50 мм включительно, от 0,01 мм включительно до 100 мм включительно, от 0,01 мм включительно до 150 мм включительно, от 0,05 мм включительно до 10 мм включительно, от 0,05 мм включительно до 20 мм включительно, от 0,05 мм включительно до 50 мм включительно, от 0,05 мм включительно до 100 мм включительно, от 0,05 мм включительно до 150 мм включительно, от 0,1 мм включительно до 10 мм включительно, от 0,1 мм включительно до 20 мм включительно, от 0,1 мм включительно до 50 мм включительно, от 0,1 мм включительно до 100 мм включительно, от 0,1 мм включительно до 150 мм включительно, от 0,5 мм включительно до 10 мм включительно, от 0,5 мм включительно до 20 мм включительно, от 0,5 мм включительно до 50 мм включительно, от 0,5 мм включительно до 100 мм включительно, от 0,5 мм включительно до 150 мм включительно, от 1 мм включительно до 20 мм включительно, от 1 мм включительно до 30 мм включительно, от 1 мм включительно до 50 мм включительно, от 1 мм включительно до 100 мм включительно, от 1 мм включительно до 150 мм включительно, от 2 мм включительно до 30 мм включительно, от 2 мм включительно до 50 мм включительно, от 2 мм включительно до 100 мм включительно и от 2 мм включительно до 150 мм включительно.The distance between the main surface of the first layer, facing outward from the volume of molten metal, and the surface of the third or underlying layer, facing inward into the volume of molten metal, or the thickness of the second layer, can be in the range from 0.01 mm inclusive to 10 mm inclusive, from 0 .01 mm inclusive to 20 mm inclusive, from 0.01 mm inclusive to 50 mm inclusive, from 0.01 mm inclusive to 100 mm inclusive, from 0.01 mm inclusive to 150 mm inclusive, from 0.05 mm inclusive to 10 mm inclusive, from 0.05 mm inclusive to 20 mm inclusive, from 0.05 mm inclusive to 50 mm inclusive, from 0.05 mm inclusive to 100 mm inclusive, from 0.05 mm inclusive to 150 mm inclusive, from 0, 1 mm inclusive to 10 mm inclusive, from 0.1 mm inclusive to 20 mm inclusive, from 0.1 mm inclusive to 50 mm inclusive, from 0.1 mm inclusive to 100 mm inclusive, from 0.1 mm inclusive to 150 mm inclusive, from 0.5 mm inclusive to 10 mm inclusive inclusive, from 0.5 mm inclusive to 20 mm inclusive, from 0.5 mm inclusive to 50 mm inclusive, from 0.5 mm inclusive to 100 mm inclusive, from 0.5 mm inclusive to 150 mm inclusive, from 1 mm inclusive up to 20 mm inclusive, from 1 mm inclusive to 30 mm inclusive, from 1 mm inclusive to 50 mm inclusive, from 1 mm inclusive to 100 mm inclusive, from 1 mm inclusive to 150 mm inclusive, from 2 mm inclusive to 30 mm inclusive, from 2 mm inclusive to 50 mm inclusive, from 2 mm inclusive to 100 mm inclusive and from 2 mm inclusive to 150 mm inclusive.
Согласно настоящему изобретению, футеровочная структура для огнеупорного резервуара может содержать:According to the present invention, a lining structure for a refractory tank may comprise:
(а) первый слой, имеющий первую главную поверхность первого слоя и вторую главную поверхность первого слоя, противоположную первой главной поверхности первого слоя: и (b) второй слой, имеющий первую главную поверхность второго слоя и вторую главную поверхность второго слоя, противоположную первой главной поверхности второго слоя, причем вторая главная поверхность первого слоя находится в контакте или в сообщении с первой главной поверхностью второго слоя; и (с) неперфорированный третий слой, имеющий первую главную поверхность третьего слоя в сообщении со второй главной поверхностью второго слоя, причем второй слой содержит металлический компонент, имеющий главную поверхность, параллельную или прилегающую к первой главной поверхности второго слоя или первой главной поверхности третьего слоя.(a) a first layer having a first major surface of the first layer and a second major surface of the first layer opposite the first major surface of the first layer; and (b) a second layer having a first major surface of the second layer and a second major surface of the second layer opposite the first major surface a second layer, wherein the second major surface of the first layer is in contact or in communication with the first major surface of the second layer; and (c) an unperforated third layer having a first major surface of the third layer in communication with a second major surface of the second layer, the second layer comprising a metal component having a major surface parallel to or adjacent to the first major surface of the second layer or the first major surface of the third layer.
Все слои (первый слой, второй слой и третий слой) могут быть ориентированы параллельно. Неперфорированный слой представляет собой слой, который не был подвергнут процедуре изготовления канала или протока, пронизывающего слой и позволяющего текучей среде проходить от одной стороны слоя к другой. Главная поверхность представляет собой поверхность, у которой площадь составляет более чем медианное значение для всех поверхностей предмета. Площадь поверхности металлического компонента, параллельной или прилегающей к первой главной поверхности третьего слоя или первой главной поверхности второго слоя, может иметь значение от 50% включительно до 100% включительно, от 50% включительно до 99% включительно, от 50% включительно до 95% включительно, от 80% включительно до 95% включительно или от 80% включительно до 99% включительно по отношению к площади первой главной поверхности третьего слоя или площади первой главной поверхности второго слоя. Первый слой футеровочной структуры может содержать огнеупорный материал, такой как оксид магния, оксид алюминия, диоксид циркония, муллит и комбинации указанных материалов. Третий слой футеровочной структуры может содержать огнеупорный материал, такой как оксид магния, оксид алюминия, диоксид циркония, муллит и комбинации указанных материалов. Металлический компонент во втором слое может содержать каналы между первой главной поверхностью второго слоя и второй главной поверхностью второго слоя. Каналы могут быть наполнены огнеупорным материалом с образованием опорных структур между первым слоем и третьим слоем. Суммарная площадь поперечного сечения каналов в металлическом компоненте или сумма площадей поперечного сечения опорных структур, проходящих через металлический компонент, может иметь значение от 0,1% включительно до 10% включительно, от 0,5% включительно до 10% включительно, от 1% включительно до 10%All layers (first layer, second layer and third layer) can be oriented in parallel. An unperforated layer is a layer that has not been subjected to a channel or passageway that penetrates the layer and allows fluid to pass from one side of the layer to the other. The main surface is a surface whose area is more than the median value for all surfaces of the object. The surface area of the metal component, parallel to or adjacent to the first major surface of the third layer or the first major surface of the second layer, may have a value from 50% inclusive to 100% inclusive, from 50% inclusive to 99% inclusive, from 50% inclusive to 95% inclusive , from 80% inclusive to 95% inclusive or from 80% inclusive to 99% inclusive with respect to the area of the first major surface of the third layer or the area of the first major surface of the second layer. The first layer of the lining structure may contain a refractory material such as magnesium oxide, alumina, zirconia, mullite, and combinations of these materials. The third layer of the lining structure may contain a refractory material such as magnesium oxide, alumina, zirconia, mullite, and combinations of these materials. The metal component in the second layer may include channels between the first major surface of the second layer and the second major surface of the second layer. The channels may be filled with refractory material to form support structures between the first layer and the third layer. The total cross-sectional area of the channels in the metal component or the sum of the cross-sectional areas of the support structures passing through the metal component can have a value from 0.1% inclusive to 10% inclusive, from 0.5% inclusive to 10% inclusive, from 1% inclusive to 10%
- 4 042005 включительно, от 0,1% включительно до 30% включительно, от 0,5% включительно до 30% включительно или от 1% включительно до 30% включительно по отношению к площади первой главной поверхности второго слоя.- 4 042005 inclusive, from 0.1% inclusive to 30% inclusive, from 0.5% inclusive to 30% inclusive or from 1% inclusive to 30% inclusive in relation to the area of the first main surface of the second layer.
Второй слой футеровочной структуры может содержать металлический компонент, состоящий из фольги, листа, панели или объемной суспензии или уплотненного порошка и имеющий увеличенные размеры в двух из трех ортогональных направлениях, ориентированных параллельно первой главной поверхности второго слоя, причем в плоскости, параллельной главной плоскости второго слоя, суммар ная площадь всех просветов или разрывов в металлическом компоненте во втором слое составляет менее чем суммарная площадь в плоскости, параллельной главной плоскости второго слоя, металлического компонента во втором слое. Согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения в плоскости, параллельной главной плоскости второго слоя, суммарная площадь всех просветов или разрывов в металлическом компоненте во втором слое (определяемая как a1) и суммарная площадь в плоскости, параллельной главной плоскости второго слоя, металлического компонента во втором слое (определяемая как а2) могут иметь соотношение r=a1/a2, которое равняется или составляет менее чем 1,0, равняется или составляет менее чем 0,5, равняется или составляет менее чем 0,1, равняется или составляет менее чем 0,05, равняется или составляет менее чем 0,02, равняется или составляет менее чем 0,01, равняется или составляет менее чем 0,007, равняется или составляет менее чем 0,005 или равняется или составляет менее чем 0,002.The second layer of the lining structure may contain a metal component consisting of a foil, sheet, panel or bulk slurry or compacted powder and having increased dimensions in two of the three orthogonal directions oriented parallel to the first main surface of the second layer, and in a plane parallel to the main plane of the second layer , the total area of all gaps or breaks in the metal component in the second layer is less than the total area in a plane parallel to the major plane of the second layer of the metal component in the second layer. According to certain embodiments of the present invention, in a plane parallel to the main plane of the second layer, the total area of all gaps or breaks in the metal component in the second layer (defined as a1) and the total area, in a plane parallel to the main plane of the second layer, of the metal component in the second layer ( defined as a2) may have a ratio r=a1/a2 that is equal to or less than 1.0, equal to or less than 0.5, equal to or less than 0.1, equal to or less than 0.05, is equal to or is less than 0.02, is equal to or is less than 0.01, is equal to or is less than 0.007, is equal to or is less than 0.005, or is equal to or is less than 0.002.
Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения второй слой может содержать множество опорных структур, которые выступают из первой главной поверхности третьего слоя и предназначены для удерживания металлического компонента второго слоя в заданном положении. Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения второй слой может содержать множество опорных структур, которые выступают из первой главной поверхности первого слоя и предназначены для удерживания металлического компонента второго слоя в заданном положении. Опорные структуры могут иметь любую подходящую геометрическую форму, такую как сферы, цилиндры, конические секции или многоугольные призмы. Первый слой и третий слой могут иметь совмещающиеся геометрические формы таким образом, что опорные структуры иммобилизуются, когда первый слой ус танавливают по отношению к третьему слою.According to specific embodiments of the present invention, the second layer may include a plurality of support structures that protrude from the first major surface of the third layer and are designed to hold the metal component of the second layer in position. According to specific embodiments of the present invention, the second layer may include a plurality of support structures that protrude from the first major surface of the first layer and are designed to hold the metal component of the second layer in position. The support structures may have any suitable geometric shape such as spheres, cylinders, conical sections, or polygonal prisms. The first layer and the third layer may have matching geometries such that the support structures are immobilized when the first layer is placed in relation to the third layer.
Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения второй слой может содержать расходуемую структуру в контакте с металлическим компонентом второго слоя. Расходуемая структура сконфигурирована таким образом, что, когда ее удаляют посредством сжигания, нагревания, химического или физического воздействия, металл во втором слое приобретает способность расширения при увеличении температуры без нарушения структурной целостности огнеупорных слоев, с которыми он находится в контакте. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения некоторые или все из перфорационных отверстий или каналов в металлических листах или других металлических компонентах во втором слое могут быть наполнены расходуемым материалом, чтобы соответствовать объемному расширению металла при нагревании. Для изготовления расходуемых структур могут быть использованы целлюлозные, пластмассовые или другие органические материалы, графитовые материалы, стекла, проницаемые минералы, газообразные материалы или металлы, а также их комбинации. Материал, используемый в расходуемой структуре, может присутствовать в форме листа, порошка, распыленной суспензии или геля. Расходуемую структуру вводят в контакт с металлом во втором слое в процессе нанесения второго слоя при получении футеровки согласно настоящему изобретению. Один или несколько огнеупорных материалов затем наносят на расходуемую структуру, чтобы получить после удаления расходуемой структуры первого и второго слоев согласно настоящему изобретению.According to particular embodiments of the present invention, the second layer may comprise a sacrificial structure in contact with the metal component of the second layer. The sacrificial structure is configured such that when it is removed by incineration, heating, chemical or physical attack, the metal in the second layer becomes capable of expanding with increasing temperature without compromising the structural integrity of the refractory layers with which it is in contact. According to some embodiments of the present invention, some or all of the perforations or channels in the metal sheets or other metal components in the second layer may be filled with a sacrificial material to match the volumetric expansion of the metal upon heating. Cellulosic, plastic or other organic materials, graphite materials, glasses, permeable minerals, gaseous materials or metals, as well as combinations thereof, can be used to make consumable structures. The material used in the sacrificial structure may be in the form of a sheet, powder, spray suspension, or gel. The sacrificial structure is brought into contact with the metal in the second layer during the application of the second layer to form the lining of the present invention. One or more refractory materials are then applied to the sacrificial structure to obtain, after removal of the sacrificial structure, the first and second layers according to the present invention.
Расходуемая структура может иметь объем в диапазоне от 0,05% включительно до 20% включительно, от 0,05% включительно до 15% включительно, от 0,05% включительно до 10% включительно, от 0,05 до 5%% включительно, от 0,05% включительно до 2% включительно, от 0,05% включительно до 1% включительно, от 0,05% включительно до 0,5% включительно, от 0,1% включительно до 20% включительно, от 0,1% включительно до 15% включительно, от 0,1% включительно до 10% включительно, от 0,1% включительно до 5% включительно, от 0,1% включительно до 2% включительно, от 0,1% включительно до 1% включительно, от 0,1% включительно до 0,5% включительно, от 0,2% включительно до 20% включительно, от 0,2% включительно до 15% включительно, от 0,2% включительно до 10% включительно, от 0,2% включительно до 5% включительно, от 0,2% включительно до 2% включительно, от 0,2% включительно до 1% включительно, от 0,2% включительно до 0,5% включительно по отношению к объему металла, с которым она находится в сообщении.The consumable structure may have a volume in the range from 0.05% inclusive to 20% inclusive, from 0.05% inclusive to 15% inclusive, from 0.05% inclusive to 10% inclusive, from 0.05% to 5%% inclusive, from 0.05% inclusive to 2% inclusive, from 0.05% inclusive to 1% inclusive, from 0.05% inclusive to 0.5% inclusive, from 0.1% inclusive to 20% inclusive, from 0.1 % inclusive to 15% inclusive, from 0.1% inclusive to 10% inclusive, from 0.1% inclusive to 5% inclusive, from 0.1% inclusive to 2% inclusive, from 0.1% inclusive to 1% inclusive , from 0.1% inclusive to 0.5% inclusive, from 0.2% inclusive to 20% inclusive, from 0.2% inclusive to 15% inclusive, from 0.2% inclusive to 10% inclusive, from 0, 2% inclusive to 5% inclusive, from 0.2% inclusive to 2% inclusive, from 0.2% inclusive to 1% inclusive, from 0.2% inclusive to 0.5% inclusive in relation to the volume of metal with which she is in the message.
Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения первый слой может иметь толщину в диапазоне от 1 мм включительно до 150 мм включительно, в диапазоне от 1 мм включительно до 100 мм включительно, в диапазоне от 1 мм включительно до 50 мм включительно, в диапазоне от 5 мм включительно до 150 мм включительно, в диапазоне от 5 мм включительно до 100 мм включительно, в диапазоне от 5 мм включительно до 50 мм включительно, в диапазоне от 10 мм включительноAccording to specific embodiments of the present invention, the first layer may have a thickness in the range from 1 mm inclusive to 150 mm inclusive, in the range from 1 mm inclusive to 100 mm inclusive, in the range from 1 mm inclusive to 50 mm inclusive, in the range from 5 mm inclusive up to 150 mm inclusive, in the range from 5 mm inclusive to 100 mm inclusive, in the range from 5 mm inclusive to 50 mm inclusive, in the range from 10 mm inclusive
- 5 042005 до 150 мм включительно, в диапазоне от 10 мм включительно до 100 мм включительно или в диапазоне от 10 мм включительно до 50 мм включительно.- 5 042005 up to 150 mm inclusive, in the range from 10 mm inclusive to 100 mm inclusive or in the range from 10 mm inclusive to 50 mm inclusive.
Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения второй слой может иметь толщину в диапазоне от 0,01 мм до 150 мм включительно, в диапазоне от 0,01 до 100 мм включительно, в диапазоне от 0,01 мм до 50 мм включительно, в диапазоне от 0,05 до 150 мм включительно, в диапазоне от 0,05 до 100 мм включительно, в диапазоне от 0,05 до 50 мм включительно, в диапазоне от 0,1 до 150 мм включительно, в диапазоне от 0,1 до 100 мм включительно, в диапазоне от 0,1 до 50 мм включительно, в диапазоне от 0,5 до 150 мм включительно, в диапазоне от 0,5 до 100 мм включительно, в диапазоне от 0,5 до 50 мм включительно, в диапазоне от 1 до 150 мм включительно, в диапазоне от 1 до 100 мм включительно, в диапазоне от 1 до 50 мм включительно, в диапазоне от 5 до 150 мм включительно, в диапазоне от 5 до 100 мм включительно, в диапазоне от 5 до 50 мм включительно, в диапазоне от 10 до 150 мм включительно, в диапазоне от 10 до 100 мм включительно или в диапазоне от 10 до 50 мм включительно.According to specific embodiments of the present invention, the second layer may have a thickness in the range from 0.01 mm to 150 mm inclusive, in the range from 0.01 mm to 100 mm inclusive, in the range from 0.01 mm to 50 mm inclusive, in the range from 0 .05 to 150 mm inclusive, in the range from 0.05 to 100 mm inclusive, in the range from 0.05 to 50 mm inclusive, in the range from 0.1 to 150 mm inclusive, in the range from 0.1 to 100 mm inclusive , in the range from 0.1 to 50 mm inclusive, in the range from 0.5 to 150 mm inclusive, in the range from 0.5 to 100 mm inclusive, in the range from 0.5 to 50 mm inclusive, in the range from 1 to 150 mm inclusive, in the range from 1 to 100 mm inclusive, in the range from 1 to 50 mm inclusive, in the range from 5 to 150 mm inclusive, in the range from 5 to 100 mm inclusive, in the range from 5 to 50 mm inclusive, in in the range from 10 to 150 mm inclusive, in the range from 10 to 100 mm inclusive, or in the range from 10 to 50 mm inclusive.
Настоящее изобретение также относится к применению описанной выше футеровочной структуры в огнеупорном резервуаре и к металлургическому резервуару, имеющему внутреннюю и наружную поверхности, причем внутренняя поверхность металлургического резервуара содержит футеровочную структуру, которая описана выше.The present invention also relates to the use of the liner structure described above in a refractory tank, and to a metallurgical tank having inner and outer surfaces, the inner surface of the metallurgical tank comprising the lining structure as described above.
Настоящее изобретение также относится к способу минимизации окисления расплавленного металла в течение переноса, включая (а) перенос расплавленного металла в резервуар, имеющий футеровочную структуру, которая описана выше, и (b) перенос расплавленного металла из резервуара.The present invention also relates to a method for minimizing oxidation of molten metal during transfer, including (a) transferring molten metal to a vessel having a lining structure as described above, and (b) transferring molten metal from the vessel.
На фиг. 2 представлена футеровочная структура 30 согласно настоящему изобретению. Первый слой 34 имеет первую главную поверхность 36 первого слоя и вторую главную поверхность 38 первого слоя, противоположную первой главной поверхности 36 первого слоя. Второй слой 42 имеет первую главную поверхность 44 второго слоя и вторую главную поверхность 46 второго слоя, противоположную первой главной поверхности 44 второго слоя. Вторая главная поверхность 38 первого слоя находится в контакте или в сообщении с первой главной поверхностью 44 второго слоя. Третий слой 50 имеет первую главную поверхность 52 третьего слоя и вторую главную поверхность 54 третьего слоя, противоположную первой главной поверхности 52 третьего слоя. Согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения первый слой 34 содержит множество перфорационных отверстий 60, проходящих от первой главной поверхности 36 первого слоя ко второй главной поверхности 38 первого слоя. Элемент 62 представляет собой поперечное сечение перфорационного отверстия в плоскости чертежа. Второй слой 42 представлен как содержащий металлический компонент второго слоя 64 в сообщении по меньшей мере с одним перфорационным отверстием 60 первого слоя. Металлический компонент 64 находится в сообщении со второй главной поверхностью 46 второго слоя. Элемент 66 представляет собой величину площади металлического компонента 64. Элемент 68 представляет собой опорную структуру, обеспечивающую установку металлического компонента 64 в ходе изготовления футеровочной структуры 30 и сохраняющую промежуток между первым слоем 34 и третьим слоем 50. Опорная структура 68 может содержать огнеупорный материал из третьего слоя 50, который вдавливают во второй слой 42, когда металлический компонент 64 под давлением вводят в контакт с третьим слоем 50. Опорная структура 68 может содержать огнеупорный материал из первого слоя 34, который возникает в результате нанесения огнеупорного материала на первую главную поверхность второго слоя, и заполняет отверстия или каналы в металлическом компоненте 64 между первой главной поверхностью 44 второго слоя и второй главной поверхностью 46 второго слоя. Опорная структура 68 может содержать полости между отдельными металлическими деталями, составляющими металлический компонент 64, или она может содержать отверстия или каналы в металлическом компоненте 64, проходящие от первой главной поверхности 44 второго слоя ко второй главной поверхности 46 второго слоя. Размер поперечного сечения опорной структуры 70 представляет собой размер, который математически определяют как площадь поперечного сечения опорной структуры.In FIG. 2 shows a lining structure 30 according to the present invention. The first layer 34 has a first major surface 36 of the first layer and a second major surface 38 of the first layer opposite the first major surface 36 of the first layer. The second layer 42 has a first major surface 44 of the second layer and a second major surface 46 of the second layer opposite the first major surface 44 of the second layer. The second major surface 38 of the first layer is in contact or in communication with the first major surface 44 of the second layer. The third layer 50 has a first major surface 52 of the third layer and a second major surface 54 of the third layer opposite the first major surface 52 of the third layer. According to certain embodiments of the present invention, the first layer 34 comprises a plurality of perforations 60 extending from the first major surface 36 of the first layer to the second major surface 38 of the first layer. Element 62 is a cross section of the perforation in the plane of the drawing. The second layer 42 is presented as containing the metal component of the second layer 64 in communication with at least one perforation hole 60 of the first layer. The metal component 64 is in communication with the second major surface 46 of the second layer. Element 66 represents the area of the metal component 64. Element 68 is a support structure that allows the installation of the metal component 64 during the manufacture of the lining structure 30 and maintains a gap between the first layer 34 and the third layer 50. The support structure 68 may contain refractory material from the third layer 50 which is pressed into the second layer 42 when the pressurized metal component 64 is brought into contact with the third layer 50. The support structure 68 may comprise refractory material from the first layer 34 that results from the application of the refractory material to the first major surface of the second layer, and fills holes or channels in the metal component 64 between the first major surface 44 of the second layer and the second major surface 46 of the second layer. The support structure 68 may comprise cavities between the individual metal pieces that make up the metal component 64, or it may contain holes or channels in the metal component 64 extending from the first major surface 44 of the second layer to the second major surface 46 of the second layer. The cross-sectional dimension of the support structure 70 is a dimension that is mathematically defined as the cross-sectional area of the support structure.
На фиг. 3 представлен металлургический резервуар 80, содержащий футеровочную структуру согласно настоящему изобретению и имеющий внутренний объем 82. Элемент 84 представляет собой оболочку, изолирующий слой и огнеупорный защитный слой, внутри которого содержится футеровочная структура. Элемент 84 находится в сообщении с третьим слоем или подстилающим слоем 50. Третий слой или подстилающий слой 50 находится в сообщении со вторым слоем 42. Второй слой 42 находится в сообщении с первым слоем 34. Второй слой 42 содержит объемы металлического компонента 64. Открытая первая главная поверхность 36 первого слоя первого слоя 34 вступает в контакт с расплавленным металлом в процессе эксплуатации металлургического резервуара 80. В процессе эксплуатации расплавленный металл поступает во внутренний объем 82. Металл во втором слое 42 может оставаться полностью или частично в твердом состоянии или он может частично или полностью претерпевать фазовый переход в расплавленное состояние. Любой расплавленный металл во втором слое 42 оказывается ограниченным. Считают, что металл в любой фазе будет способствовать эксплуатации согласно настоящему изобретению, поскольку расплавленный металл будет реагировать с веществами, высвобождаемымиIn FIG. 3 shows a metallurgical vessel 80 containing a lining structure according to the present invention and having an internal volume 82. Element 84 is a shell, an insulating layer and a refractory protective layer within which the lining structure is contained. Element 84 is in communication with a third layer or underburden 50. A third layer or underburden 50 is in communication with a second layer 42. A second layer 42 is in communication with the first layer 34. The second layer 42 contains volumes of metal component 64. Opened first main the surface 36 of the first layer of the first layer 34 comes into contact with molten metal during operation of the metallurgical vessel 80. During operation, the molten metal enters the internal volume 82. The metal in the second layer 42 may remain completely or partially in a solid state, or it may partially or completely undergo a phase transition to a molten state. Any molten metal in the second layer 42 is limited. It is believed that metal in any phase will contribute to the operation according to the present invention, since the molten metal will react with the substances released
- 6 042005 подстилающим слоем 50, предотвращая их прохождение во внутренний объем 82, и твердый металл будет обеспечивать физический барьер для веществ, высвобождаемых подстилающим слоем 50.- 6 042005 underlayment 50, preventing their passage into the interior volume 82, and the hard metal will provide a physical barrier to substances released by the underlayment 50.
На фиг. 4 графически представлены свойства металлургического резервуара, содержащего футеровку согласно настоящему изобретению, в предположении, что металл во втором слое 42 является по меньшей мере частично расплавленным. Эти свойства представлены по отношению к расстоянию от третьего слоя 50 футеровки согласно настоящему изобретению, причем скорость Q потока расплавленного металла является практически нулевой на протяжении расстояния 5 от третьего слоя 50 футеровки, которая может представлять собой покрытие стенки или пола огнеупорным материалом. Этот промежуточный слой, имеющий толщину 8, называют термином препятствующий окислению буферный слой. Согласно этому варианту осуществления он соответствует толщине первого слоя 34, поддерживаемого вторым слоем 42. Первый слой 34 находится в сообщении с внутренним объемом 82 металлургического резервуара. Линия 90 на графике показывает скорость потока металла как функцию расстояния от третьего слоя 50, причем эти значения увеличиваются слева направо. Линия 92 на графике показывает концентрацию оксидов как функцию расстояния от третьего слоя 50, причем эти значения увеличиваются слева направо.In FIG. 4 is a graphical representation of the properties of a metallurgical vessel containing a lining according to the present invention, assuming that the metal in the second layer 42 is at least partially molten. These properties are presented in relation to the distance from the third layer 50 of the lining according to the present invention, and the flow rate Q of the molten metal is practically zero over a distance 5 from the third layer 50 of the lining, which may be a coating of a wall or floor with a refractory material. This intermediate layer, having a thickness of 8, is referred to by the term anti-oxidation buffer layer. According to this embodiment, it corresponds to the thickness of the first layer 34 supported by the second layer 42. The first layer 34 is in communication with the inner volume 82 of the metallurgical vessel. Line 90 on the graph shows the metal flow rate as a function of distance from the third layer 50, with these values increasing from left to right. Line 92 on the graph shows the concentration of oxides as a function of distance from the third layer 50, with these values increasing from left to right.
На фиг. 5 представлено поперечное сечение 100 футеровки согласно настоящему изобретению. Первый слой 34 нанесен на второй слой 42, который, в свою очередь, нанесен на первую главную поверхность 52 третьего слоя 50. Внутренняя главная плоскость 102 первого слоя представляет собой плоскость, содержащуюся в первом слое 34 и параллельную первой главной поверхности 52 третьего слоя 50. Второй слой внутренний главная плоскость 104 представляет собой плоскость, содержащуюся во втором слое 42 и параллельную первой главной поверхности 52 третьего слоя 50. Элемент 68 представляет собой опорную структуру, обеспечивающую установку металлического компонента 64 в процессе изготовления футеровочной структуры 30 и сохраняющую расстояние между первым слоем 34 и третьим слоем 50. Он может быть изготовлен из огнеупорного материала, экструдированного через канал в металлическом компоненте 64 посредством давления на металлический компонент 64 в направлении третьего слоя 50 в процессе изготовления футеровки, или из огнеупорного материала, экструдированного вокруг периферии части металлического компонента 64 посредством давления на металлический компонент 64 в направлении третьего слоя 50 в процессе изготовления футеровки.In FIG. 5 shows a cross section 100 of a lining according to the present invention. The first layer 34 is applied to the second layer 42, which in turn is applied to the first major surface 52 of the third layer 50. The inner major plane 102 of the first layer is a plane contained in the first layer 34 and parallel to the first major surface 52 of the third layer 50. The second layer internal main plane 104 is a plane contained in the second layer 42 and parallel to the first main surface 52 of the third layer 50. The element 68 is a support structure that allows the installation of the metal component 64 during the manufacture of the lining structure 30 and maintains the distance between the first layer 34 and a third layer 50. It may be made of a refractory material extruded through a channel in the metal component 64 by pressing the metal component 64 in the direction of the third layer 50 during the manufacture of a lining, or of a refractory material extruded around the periphery of a portion of the metal component 64 by pressing against the metal component 64 in the direction of the third layer 50 during the manufacture of the lining.
Сконфигурированная структура согласно настоящему изобретению может быть получена посредством обеспечения основной панели огнеупорного материала, такого как ультранизкоцементный огнеупорный бетон на основе оксида алюминия, и распыления футеровочного материала промковша, такого как магнезитный распыляемый материал, содержащий от 70 до 100 мас.% магнезита включительно, на основную панель с образованием третьего слоя. Лист металлического компонента затем плотно прижимают к магнезитному распыляемому материалу на основной панели с образованием второго слоя. Материал на основе оксида, такой как материал, содержащий от 80 до 100 мас.% оксида алюминия включительно, затем распыляют на второй слой с образованием первого слоя. Опорные структуры для металлического компонента могут быть получены прижатием листа металлического компонента к третьему слою таким образом, что материал третьего слоя окружает лист металлического компонента, или таким образом, что материал третьего слоя вводят под давлением в поперечное отверстие в металлическом листе. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения металл порошок может быть использован для получения металлического компонента или слоя, и огнеупорный материал в первом и третьем слоях может быть обеспечен в форме сухой виброобрабатываемой огнеупорной футеровки. Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения металлосодержащую суспензию может распылять на третий слой с образованием металлического компонента или слоя.A configured structure according to the present invention can be obtained by providing a main panel of refractory material, such as ultra-low cement alumina-based refractory concrete, and spraying a tundish lining material, such as a magnesite spray material containing from 70 to 100 wt.% magnesite, inclusive, onto the main panel to form a third layer. The metal component sheet is then firmly pressed against the magnesite spray material on the base panel to form the second layer. An oxide-based material, such as a material containing 80 to 100 weight percent alumina, inclusive, is then sprayed onto the second layer to form the first layer. The support structures for the metal component can be formed by pressing a sheet of the metal component against the third layer such that the material of the third layer surrounds the sheet of the metal component, or such that the material of the third layer is injected under pressure into a transverse opening in the metal sheet. According to another embodiment of the present invention, a metal powder may be used to form a metal component or layer, and the refractory material in the first and third layers may be provided in the form of a dry vibrating refractory lining. According to a further embodiment of the present invention, the metal-containing slurry can be sprayed onto the third layer to form a metal component or layer.
Огнеупорные материалы могут быть нанесены посредством струйного перемешивания, распыления, затирки, литья, сухой вибрации, торкретирования, пропитки, заливки, инжекции или укладки предварительно сформованных заготовок. Огнеупорные материалы можно затем высушивать, отверждать или стабилизировать для их затвердевания в необходимой степени. Полученную в результате многослойную структуру подвергают физическому или химическому воздействию для удаления или преобразования любых расходуемых структур в целях создания объема, обеспечивающего термическое расширение металлического компонента.Refractory materials can be applied by jet mixing, spraying, troweling, casting, dry vibrating, shotcrete, impregnation, pouring, injection, or laying preforms. The refractory materials can then be dried, cured or stabilized to harden to the desired degree. The resulting multilayer structure is subjected to physical or chemical attack to remove or transform any consumable structures in order to create a volume that provides thermal expansion of the metal component.
Второй слой может иметь толщину от 0,01, 0,02, 0,05, 0,10, 0,25, 0,50, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 мм или 10 от до 5, 6, 7, , 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 мм включительно.The second layer can have a thickness of 0.01, 0.02, 0.05, 0.10, 0.25, 0.50, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 mm or 10 from to 5, 6, 7, , 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 or 100 mm inclusive.
Резервуар, изготовленный согласно настоящему изобретению, может быть использован в металлургических процессах. Способ применения может предусматривать введение расплавленного металла в резервуар, имеющий футеровку согласно настоящему изобретению, и последующее удаление расплавленного металла из резервуара через стакан.The tank made according to the present invention can be used in metallurgical processes. The method of use may involve introducing molten metal into a vessel lined according to the present invention and then withdrawing the molten metal from the vessel through a nozzle.
Пример I.Example I
Для исследования основные панели получали, используя ультранизкоцементный огнеупорный бетон на основе оксида алюминия, аналогичный материалу, используемому в качестве защитной футеровки внутри стального промковша. Размеры каждой основной панели составляли 36x24x5 дюймовFor the study, the main panels were prepared using an ultra-low-cement alumina-based refractory concrete, similar to the material used as a protective lining inside a steel tundish. The dimensions of each main panel were 36x24x5 inches
- 7 042005 (90x60x12,5 см). Сначала футеровочный материал промковша (Basilite, низкоплотный распыляемый материал на основе магнезита, содержащий более 70 мас.% оксида магния) распыляли на основную панель, получая слой толщиной около 1 дюйма (2,5 см), используя распылительную установку Basilite. Листы металлического компонента (20x12 дюймов или 50x30 см), имеющие различные конфигурации отверстий, плотно прижимали к футеровке Basilite. Затем материал на основе оксида алюминия (содержащий более 80 мас.% оксида алюминия) распыляли на поверхность, получая слой толщиной около 1 дюйма (2 см).- 7 042005 (90x60x12.5 cm). First, a tundish liner (Basilite, a low-density magnesite-based spray material containing more than 70% by weight magnesium oxide) was sprayed onto the base panel to a thickness of about 1 inch (2.5 cm) using a Basilite sprayer. Sheets of metal component (20x12 inches or 50x30 cm) having various hole patterns were pressed tightly against the Basilite lining. An alumina-based material (containing more than 80 weight percent alumina) was then sprayed onto the surface to form a layer about 1 inch (2 cm) thick.
Для получения выбранных панелей в листах металлического компонента изготавливали каналы или отверстия. Объемы указанных отверстий наполняли огнеупорным материалом в процессе изготовления панели таким образом, что обеспечивали непосредственный контакт через отверстия между футеровками, находящимися в контакте с каждой из поверхностей листов металлического компонента.Channels or holes were made in the sheets of the metal component to obtain selected panels. The volumes of said holes were filled with refractory material during the manufacturing of the panel in such a way that direct contact was made through the holes between the linings in contact with each of the surfaces of the metal component sheets.
Металлические компоненты высушивали на воздухе и затем обжигали при 1000°F в течение 3 ч, чтобы получить информацию о поведении футеровки при высушивании, а также о структурной целостности.The metal components were air dried and then fired at 1000°F for 3 hours to obtain information on the drying behavior of the lining as well as structural integrity.
Пример II.Example II.
Для исследования использовали тигель из MgO (имеющий высоту 12 дюймов и внутренний диаметр 7,5 дюймов). Металлический полый цилиндр, имеющий желательную толщину, наружный диаметр от 5,5 до 6 дюймов и высоту 10,5 дюймов, помещали в центр тигля. Металлический полый цилиндр может иметь перфорационные отверстия между внутренней боковой поверхностью и наружной боковой поверхностью. Указанные перфорационные отверстия могут быть наполнены расходуемым материалом в процессе изготовления тигля. Пространство между внутренней стенкой тигля из MgO и наружной стенкой металлического цилиндра наполняли футеровочным материалом для промковша (таким как Basilite). Затем цилиндрический металлический сердечник помещали в центр тигля, где уже находился полый металлический цилиндр. Затем пространство между внутренней стенкой металлического цилиндра и сердечником заполняли футеровочным материалом для промковша (имеющим высокое содержание оксида алюминия). Сердечник извлекали после высушивания тигля при 230°F в течение 1 ч. После этого тигель высушивали при 450°F в течение 24 ч и затем обжигали при 2700°F в течение 5 ч. После этого тигель исследовали.An MgO crucible (having a height of 12 inches and an internal diameter of 7.5 inches) was used for the study. A metal hollow cylinder having the desired thickness, an outside diameter of 5.5 to 6 inches, and a height of 10.5 inches was placed in the center of the crucible. The metal hollow cylinder may have perforations between the inner side surface and the outer side surface. These perforations can be filled with consumable material during the manufacture of the crucible. The space between the inner wall of the MgO crucible and the outer wall of the metal cylinder was filled with a tundish lining material (such as Basilite). Then the cylindrical metal core was placed in the center of the crucible, where there was already a hollow metal cylinder. Then, the space between the inner wall of the metal cylinder and the core was filled with a tundish lining material (having a high content of alumina). The core was removed after drying the crucible at 230°F for 1 hour. After that, the crucible was dried at 450°F for 24 hours and then fired at 2700°F for 5 hours. After that, the crucible was examined.
Возможны многочисленные модификации и вариации настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что в пределах объема следующей формулы изобретения настоящее изобретение может быть осуществлено иным образом, чем конкретно представлено в описании.Numerous modifications and variations of the present invention are possible. Thus, it is to be understood that within the scope of the following claims, the present invention may be practiced in a manner other than specifically set forth in the specification.
Элементы настоящего изобретения:Elements of the present invention:
- литейная установка;- foundry installation;
- расплавленный металл;- molten metal;
- ковш;- bucket;
- ковш клапан;- bucket valve;
- ковш стакан система;- ladle glass system;
- промковш;- tundish;
- клапан промковша;- tundish valve;
- система стаканов промковша;- tundish cup system;
- изложница;- mold;
- футеровочная структура;- lining structure;
- первый слой;- the first layer;
- первая главная поверхность первого слоя;- the first main surface of the first layer;
- вторая главная поверхность первого слоя;- the second main surface of the first layer;
- второй слой;- the second layer;
- первая главная поверхность второго слоя;- the first main surface of the second layer;
- вторая главная поверхность второго слоя;- the second main surface of the second layer;
- третий слой;- the third layer;
- первая главная поверхность третьего слоя;- the first main surface of the third layer;
- вторая главная поверхность третьего слоя;- the second main surface of the third layer;
- перфорационные отверстия;- perforations;
- размер поперечного сечения перфорационного отверстия;- size of the cross section of the perforation hole;
- металлический компонент;- metal component;
- величина площади металлического компонента третьего слоя;- the area of the metal component of the third layer;
- опорная структура;- supporting structure;
- размер поперечного сечения опорной структуры;- size of the cross section of the support structure;
- металлургический резервуар;- metallurgical tank;
- внутренний объем металлургического резервуара;- the internal volume of the metallurgical reservoir;
- оболочка металлургического резервуара;- shell of the metallurgical tank;
- скорость потока металла по отношению к расстоянию от третьего слоя;- metal flow rate in relation to the distance from the third layer;
--
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/378,706 | 2016-08-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA042005B1 true EA042005B1 (en) | 2022-12-23 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102412440B1 (en) | Lining of a metallurgical vessel with a set perforated structure | |
| JPS6368260A (en) | Refractory mounting part | |
| US4468012A (en) | Device for the removal of inclusions contained in molten metals | |
| EA042005B1 (en) | LINING OF A METALLURGICAL TANK WITH A CLOSED METAL LAYER | |
| EP1372888B1 (en) | Refractory plug or brick for injecting gas into molten metal | |
| CN115194108B (en) | Continuous casting tundish turbulence controller with molten steel purification function and argon blowing method | |
| KR102314058B1 (en) | Metallurgical vessel lining with enclosing metal layer | |
| EA014981B1 (en) | Method for manufacturing a refractory ceramic product, use of said product, and method for modifying a melt by means of the product | |
| US4953762A (en) | Pouring tubes | |
| US4196159A (en) | Process for increasing the life of the refractory masonry of metallurgical vessels | |
| TW201330952A (en) | Gas purging plug for metal casting vessel comprising anti-clogging system and method for the production thereof | |
| US20090020926A1 (en) | Insulating refractory lining |