Przedmiotem wynalazku jest plyta ognioodporna z co najmniej jednym otworem wylewowym do /zamkniec zasuwowych igtosowanyioh w pojemni¬ kach metalurgicznych, która stanowi ognioodporny korpus oraz ognioodporna wkladka, stykajaca sie z cieklym metalem w obszarze jej przesuwania.Plyty zasuw, pod którym to kresleniem nalezy rozumiec równiez plyty zamkniec obrotowych, sa wykonywane obecnie przewaznie z muiitu — ko¬ rundu o zawartosci tlenku glinowego [ponad 80 pro- ¦cen wagowych i wiazane ceramicznie w wysokich /temperaturach. Istnieja równiez wiajaame ceramicz¬ nie plyty magnezytowe. Pojawily .sie juz takze pulblikacje dotyczace plyt z betonu ognioodporne¬ go.Oprócz tego znane sa plyty zasuw wykonywane z mieszanin (róznych anaiterialów. Na. przyklad w o_ pisie patentowym RFN DOS nr 1 935 424 opubli¬ kowano zamkniecie zasuwowe, którego plyta jest osadzona w ceramicznym korpusie nosnym, po- siadajacym wlasciwosci izolowania cieplnego. Z ko¬ lei w opisie patentowym RFN nr 1 937 742 zosta¬ la opublikowana plyta zasuwy, wykonana z dwóch rodzajów materiiialiu. Wedlug tego opaisu jako ma terialy na czesci plyty, stykajace sie z cieklym me¬ talem, zastosowano znane i wykazujace wysoki stopien ognioodpornosci metaliczne materialy bar¬ dzo twarde luib metaliczne materialy zlozone, opar¬ te na bazie molibdenu i tlenku cyrkonu. Przewi¬ dziano przy tym wkladke z materialu bardzo twar- 2 dego, dzieki której powierzchnia uszczelnienia oraz otwór przeplywowy w plycie zasuwy powinny uzyskac zwiekszona odpornosc na dzialanie ero¬ zyjne i korodujace cieklego metalu. Ponadto na 5 skutek zwiekszonej przewodnosci cieplnej wkladki z materialu bardzo twardego dazy sie tu do uzys¬ kania nagrzewania powierzchni uszczelnienia plyty zasuwy w jej otwartym i przymknietym poloze¬ niu, aby zapobiec zjawisku zamrazania cieklego 10 metalu przy zamknietej zasuwie.Ponadto zwiazana ceramicznie plyta zasuwy, za¬ wierajaca w znacznym stopniu tlenek glinowy, po¬ siada wybranie w którym osadzona jest wkladka z materialu bardzo twardego za pomoca elastycz- 15 nego kitu, który ma za zadanie przyjmowanie zróz¬ nicowanego rozszerzania sie obu materialów plyty.Jak sie okazalo na podstawie pomiarów i prób przeprowadzonych ostatnio przez zglaszajacego, plyty dla zamkniec zasuwowych wykonane z jed- 20 nego tylko materialu, ulegaja mechanizmowi nisz¬ czenia, wywolanemu przez nagly wzrost tempe¬ ratury w strefie otworu przeplywowego, nastepu¬ jacy podczas zalewania. Powstaja przy tym znacz¬ ne naprezenia rozciagajace w materiale plyty, usy- 25 tuowane stycznie wzgledem otworu i umiejscowio¬ ne w odleglosci kilku centymetrów od tego otworu przeplywowego, tak ze powoduje ito pdekanie plyt w tych miejscach, przebiegajace promieniowo w stosunku do otworu przeplywowego, w sposób 30 mniej Jub bardziej widoczny. 116402116402 Ponadto* póflczas zamykania, powierzchnia plyty * zasuwy, która odcina strumien wlewanego metalu, ulega naglemu nagrzaniu od normalnej tempera¬ tury pracy, wynoszacej od okolo 500—i&00°C do 1500°C, co powoduje wystepowanie w odleglosci kilku milimetrów ponizej nagrzewanej powierzch¬ ni stosunkowo diuizo natezen ircizciiEgcijaicyoh w materiale plyty, a w twyinilktu tego odlupywania sie materialu plyty wi postaci lusek. Jesla zamknie- ,cif;-jest. wielokrotnie otwierane i zamykane luib ¦iprzymykane, to powstaja wymycia erozyjne na krawedzi przeplywu, a ponadto czastki stali i zuz*- la przedstawiaja sie w duzej ilosci pomiedzy ply¬ ty i tani krzepna powodujac erozje w slizgajacych pTa~^rTMaj powierzchniach plyty. Oprócz ftegó plyty sa"*naidlerahe mechanicznie na skutek oddzialywania stall i jzuzla, przy czym zwlaszcza Inietoe^jaieznyirni ictyazuje sie ^eO' zawkrty w siali zuzle kwasnej i zasadowe pochodzace z sa¬ mego naczynia? "" . Ze wzgledu na ten nowopozinany przebieg obcia¬ zen imaiteriail na plyty wikiny cechowac: odpornosc na pekanie, odpornosc na kruchosc, odpornosc na erozje oraz odjpornosc na dzialanie czynaików ^che¬ micznych. Wymagania te nie sa spelniane z za¬ dawalajacym pod wzgledem ekonomicznym stop¬ niu; wszystkie" równoczesnie, przez którykolwiek ze stosowanych materialów. Materialy uzywane na plyty, takie jak tlenek glinowy i*magnezyt-, oka¬ zuja sie na ogól zadawalajace, jednakize. nie spel¬ niaja luib tez spelniaja w niedostatecznym stopniu co najmniej jedno luib drugie z wymagan. I tak na przyklad, odpornosc na^ powstawanie pekniec . w przypadku magnezytu jest niewielka, natomiast v w-przypadilciu plyt. wykonanych z mieszaniny imu- Htu; ;i .korundu odpornosc ta oraz odpornosc na ;wplywy chemiczne sa srednie.W przypadku plyt wykonanych z dwóch ima- ter?alów; wedlug wspomnianego uprzednio opisu patentowego RMN nr 1 937 742, wkladka wykonana z proszków metali moze okazac sie niezadawala¬ jaca, zwlaszcza ze wzgledu ma iswofja srednia gejs- - tosc, przy czym na skutek tej gestosci nastepuje nadmierne. zuzywanie sie wkladki spowodowane erozja. Oprócz tego koszty wytwarzania wkladek z proszków metali nie okazuja sie ekonomiczne w .stosunku Ho trwalosci takich wkladek, co ozna¬ cza, ze -plyta zasuwy — biofiac pod uwage jej trwalosc, — okazuje sie stosunkowo bandzo kosz¬ towna^ a zwlaszcza sam material plyty zawiera¬ jacy wkladke o ;znacznej ilosci tlenku glinowego stanowi kosztowny, wysokowartosciowy material ognioodporny. Poza tym w przypadku stosowania wkladek wykonanych z proszków metali wedlug opisu patentowego FRN nr 1 937 742 chodzi w za¬ sadzie o to, aby uzyskac zamierzone przenikanie ciepla od otworu przeplywowego do strefy-zagro¬ zonej zamrozeniem cieklego metalu wzgieidnie w- obszar powierzchni zamykania plyty zasuwy. v; Celem wynalazku jest, oprócz dalszego udosko¬ nalenia plyt dla zamkniec naczyn metalurgicznych, skladajacych sie z korpusu i wkladki, uproszcze¬ nie wytwarzania plyt, a równoczesnie zwiekszenie ich trwalosci przez zastosowanie okreslonych ma- 10 15 20 35 40 45 50 55 65 tenalów ognioodpornych na korpus i wkladke oraz udoskonalenie ustalonej geometrii wkladikL Cel ten osiaga sie wedlug wynalazku dzieki temu, ze wykonany z ognioodiporngo betonu korpus posiada osadzona w sobie wkladke, której szerokosc mie¬ rzona poprzecznie do kierunku przesuwu zamknie¬ cia wynosi od 1,3 do 3,5 srednicy otworu wylewo¬ wego, przy czym wkladka wykonana jest z cera¬ micznego spieku skladajacego sie z minimum 49y5°/o wagowych AL2O3 i z minimum 49;50/o wago¬ wych Zr02 luib z minimum 79,5% wagowych Zr02 i z minimum 19y50/awagowych Cr03 oraz jako resz¬ ty innych tlenków Stanowiacych zwykle zanie- czyszenia.Wykonanie plyty zamkniecia z wkladki z cera¬ micznego materialu tlenkowego i kocpusu z be¬ tonu zaroodpornego pozwala na znaczne uprosz¬ czenie wytwarzania plyt. Po pierwsze, wykonanie wkladki z ceramicznego materialu tlenkowego, jesli nie bierze sie pod uwage wiekszego nacisku prasy wynoszacego okolo IGOOkp/om2 i wyzszych temperatur wypalania lub spiekania wynoszacych okolo i17I50°C, prawie nie rózni sie od sposobu wy¬ konania zwyklego ognioodpornego wysokowar- tosciowego korpusu, a po drugie — wkladke mozna bez trudnosci osadzic w masie betonu zaroodpo¬ rnego podczas formowania korpusu. Po wyjeciu z tfonmy mozna plyte poddac procesowi suszenia koncowego wzglednie procesowi oibr6bki cieplnej.»'- Poza zaleta nieskomplikowanego wykonania, ply¬ ta wykonana z dwóch materialów wedlug wyna¬ lazku uwzglednia w sposób optymalny dzialanie czterech wspomianych juz czynnników powoduja¬ cych jej zuzywanie sie. A zatem dla aktualnie przewidywanego ceramicznego materialu tlenko¬ wego nalezy przyjac taka szerokosc wkladki, przy której wytrzymuje ona bez pekania prace zasuwy, a mianowicie na podstawie charakterystycznego zakresu mnoznika dla srednicy otworu przeplywo¬ wego plyty w zaleznosci od wytrzymalosci, modu- lii (Sprezystosci podlunnej i wspólczynnika roz¬ szerzalnosci cieplnej materialu. Na iskutek tego mozliwe jest utrzymaywanie wielkosci naprezen rozciagajacyah {stycznych), wystepujacych we wkladce podczas przebiegu nalewania cieklego me¬ talu, ponizej wartosci wytrzymalosci wkladki na rozciaganie. Tego rodzaju naprezenia rozciagajace sa zalezne nie tylko od parametrów materialu i od wzrostu temperatury, lecz zaleza one rów¬ niez w iznacanyim istopniu od szerokosci jsamaj ply¬ ty.Wymagana duiza wytrzymalosc na zginanie (wy¬ trzymalosc na rozciaganie) zapewnia ponadto od¬ pornosc wkladki na odlupywaniesie i kruszenie, przy czym odpornosc takiej wkladki na erozje uzyskuje sie na skutek duzej wytrzymalosci wklad¬ ki na sciskanie w stanie zimnym oraz duzej gazo¬ szczelnosci, natomiast odpornosc wkladki na koroz¬ je, zwlaszcza na powodujace nadzeranie dzialanie chemiczne FeO i zuzla, uzyskuje sie na skutek du¬ zego stopnia czystosci ceramicznego materialu tlen¬ kowego oraz dzieki jego niewielkiej przepuszczal¬ nosci gazu.Reasumujac, plyta wykonana z dwóch materia-116402 6 lów wedlug wynalazku spelnia w duzym stopniu wymagania stawiane zamknieciom zasuwowym, a ponadto pozwala na wytwarznie jej w prosty i ekonomiczny sposób, przede wszystkim dzieki zastosowaniu, jako materialu na korpus, betonu zaroodpornego, który mozna w latwy sposób ksztal¬ towac. Korzystnie beton zaroodporny na korpus sklada sie z 70 do $5 procent wagowych plytkowe¬ go tlenku glinu o uzierinieniu 0—6 mim i z 5 do 30 procent wagowych cementu glinowego o zawarto¬ sci 80 procent wagowych AL^.•Wkladki o wysokiej wartosci sa wykonywane co najmniej w 99°/o iz jednego z tych tleników lub z mieszaniny kilku tych tlenków, przy czyni moz¬ na równiez dobrac w taki sposób mieszanine tlen¬ ków, aby w wypalanych czerepach; ceramicznych utworzyly sie polaczenia lub krysztaly mieszane, 'których temperatura topnienia wynosi rónwiez po¬ nad 1950°C. Laczna ilosc zanieczyiszen lub dodatek tlenlków,^ które4 posiadaja temperature topnienia nizsza od' /195i0oC mie powinna przetaaczac 1%.Szczególnie 'korzystne okazaly sie polaiczemia ma¬ terialów skladajacych sie z AL^Oa i Zr02 wzglednie z ZrOj i Cr^. W przypadku zastosowania w prze¬ wazajacej lilosci Zr02 imoizna zastosowac sitaibliilizu jacy dodatek <3sO.Zamiast 70 do 96 procent wagowych plytkowego tlenku glinu, korpus moze posiadac równiez 70 do 96 procent wagowych surowca zawierajacego tle¬ nek glinowy w ilosci wiekszej od 70 procent wa¬ gowych AL203, na przyklad boksyt, mulit synte¬ tyczny, korund naturalny lub tez zlom uzyskany ze sciernic.Inna wedlug wynalazku polega na tym, ze wkladka jest otoczona pozwalajaca na sciskanie warstwa obwodowa, zawierajaca elastycznie dzia¬ lajace srodki, bazujaca na materiale korpusu, ja¬ kim jest beton zaroodporny. W ten sposób unika sie naprezen, które moglyby wystapic ze wzgledu na rózne wspólczynniki rozszerzalnosci wzglednie skurczu wkladki i betonu podczas suszenia i ob¬ róbki cieplnej. Przy tyim elastyczna warstwa ob¬ wodowa moze stanowic masa o uziarnienie od' 0 do 0,5 mim . z dodatkiem 3 procent wagowych maczki papierniczej lulb tasma z tworzywa sztucz¬ nego iz imalterialem wypelniajacym. Dla ;specjailnych plyt zamykajacych, na przyklad dla plyt srodko¬ wych zamkniec trójplytowych korzystnym jest przewidziec na obu powierzchniach slizgowych kor¬ pusu wkladki z ceramicznego materialu tlenkowe¬ go. Ponadto w przypadku zamkniec wyposazonych w technike gazowa, wkladki z ceramicznego mate¬ rialu tlenkowego posiadaja przepusty dla gazu z polaczeniami do doprowadzen gazu, umieszczo¬ nymi w korpusie.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia plyte wykonana z dwóch gatunków materialów, zastosowana jako zasuwa lub plyta denna w przekroju wzdluznym; fig. 2 — plyte z fig. 1 w widoku z góry; fig. 3 — plyte srodkowa zamkniecia trójplytowego w przekroju wzdluz- nym i fig. 4 — plyte wedlug fig. li 2 w kolejnym przykladzie wykonania, w przekroju wzdluznym. 10 15 20 23 30 35 40 45 50 55 W przypadku plyty wedlug fig. 1 i 2, korpus z betonu zaroodpornego oznaczono odnosnikiem 1, a osadzona w nim wkladke z ceramicznego mate¬ rialu tlenkowego oznaczono odnosnikiem 2. Przez obie czesci 1 i 2 przechodzi otwór przeplywowy 3 o srednicy D, w stosunku do którego szerokosc b wkladki 2 wystepuje w zaleznosci uwarunkowanej innymi jeszcze danymi, która zostanie omówiona ponizej. <¦ Dla wykonania dwóch iróznyoh plyt wedlug fig 1 i 2 zostal przyjety nastepujacy sposób postepo¬ wania: Jako mieszaniny wyjsciowe dla wykona¬ nia wkladek z ceramicznych materialów tlenko¬ wych sluzyly: Przyklad I Przyklad 2 AL2O3 procent wagowych 50 — ZrOjj 50 80 Cr03 — 20 Na korpusach doswiadczalnych, wykonanych z ceramicznych materialów tlenkowych otrzyma¬ nych z tych mieszanin, po sprasowaniu pod na¬ ciskiem prasy okolo 1000 kp/cim2 i po wypaleniu w temperaturze 1750°C stwierdzono nastepujace wlasciwosci Porowatosc ogólna w °/o Porowatosc otwarta w % Wytrzymalosc na sciskanie na zimno w kp/cim2 Gazoprzepuszczalnosc w nPm Zaroodpornosc pod cisnieniem w °C Modul sprezystosci po¬ dluznej (statystycznej) w lcp/cm2 Wytrzymalosc na zginanie w kp/cm2 Wytrzymalosc na zginanie na goraco przy temp.H500QC w kp/cm2 Rozszerzalnosc cieplna Plyniecie w czasie 24 go¬ dzin pnzy temp. 1500°C przy obciazeniu 2 kp/om2 w 8/o Wytrzymalosc na zginanie BF po 25 zgieciach w kp/cni* (TWB wedlug DIN 51068 strona °/o) Przyklad 1 9,1 5,2 ponad 3000 0 Przyklad 2 5,2 3,0 ponad 3000 0 ponad 1740 ponad 1740 438.300 848 1(37 a,8o a ¦ 0,2 56 38(8.000 375 50 1,2 0,Z 40 Szerokosc b wkladki wymiaruje sie w zaleznosci od danej srednicy D otworu przeplywowego 3 i na podstawie istotnych wartosci wspólczynników znamionowych w nastepujacy sposób: b = Dl BF 1 + 10 Modul-E • a L500°C j Przyklad 1 Przyklad 2 otrzymano przy D=35 mm mm 110 63,4 65 wybrano mm 75 02116402 eyklad 94,5 0,5 0,2 0,1 4,2 0,1 ¦0y3 0,1 liOO 1 Przyklad 2 97,1 0,4 0,2 OA 1,8 0,1 0,2 0,1 100 Uformowane i wypalone wkladki 2 o grubosci 15 mm i dlugosci 200 mm, odpowiedniej do danego zakresu przesuwu, otrzymaly przez wywiercenie otwór przeplywowy 3 oraz szlif powierzchni sliz¬ gowej. Nastepnie uformowano korpusy 1 o wy¬ miarach 200 X 400 mim przy równoczesnym osa¬ dzeniu w nich wkladek 2 i po zwiazaniu betonu plyty wyjeto z form i poddano wygrzewaniu w temperaturze 600°C. Betony ognioodporne z któ¬ rych wykonano korpusy, mialy nastepujace sklady chemiczne w procentach wagowych: Ail^Oa Si02 FejjOs TiC2 CaO N-gO NajO KaO Wiekszosc plyt wykonanych z dwóch materialów wedlug kazdego z przykladów, zostala zastosowana w zamknieciu zasuwowym i po osmio- do dziesie- ciokrotnyim uzyciu, to znaczy po wykonaniu osmiu do dziesieciu odlan cieklego metalu do naczynia, wykazala jedynie niewielkie zuzycie, nie wykazu¬ jac przy tym zadnych pekniec.Pyty srodkowe dla zasuw trójplyitowych wedlug fig. 3 posiadaja na obu powierzchniach slizgowych korpusu 4 wkladki 5 i 6, umieszczone jako przy¬ stajace do siebie. Pomiedzy wkladki 5 i 6 osadzo¬ ny jest w korpusie 4 przepuszczalny dlia gazów korpus 8, do którego 'gaz mozna doprowadzic przez niepokazane tu, równiez osadzone w korpusie 4 kanaly i z którego gaz moze sie wydostawac po¬ przez otwory 9 wkladki 5 do wylewu naczynia, W przypadku betonów, które ulegaja skurczowi spowodowanemu suszeniem i wypalaniem, pomie¬ dzy korpusem 10 a wkladka 11 z ceramicznego materialu tlenkowego przewidziane jest — jak to pokazano na fig. 4 — warstwa obwodowa 12 z ela¬ stycznie podatnego betonu w rodzaju takim, jaki uzyto na korpus 4, który to material, na przyklad przez dobór odpowiedniej wielkosci ziarna lub przez wprowadzenie uelastyczniajacych srodków, takich jak maczka papiernicza, maczka styropia¬ nowa itd., uzyskuje sie odpowiednia podatnosc dla kompensacji skurczu. Pod wkladka 11 na korpusie zamocowany jest korpus pierscieniowy 14 prze¬ puszczajacy gazy, który otacza otwór przeplywo¬ wy 13. 8 Zastrzezenia patentowe 10 15 20 25 1. Plyfta ognioodporna z co (najmniej jednym o- tworem wylotowym, zwlaszcza do zamkniec zasu¬ wowych stosowanych w pojeminiilkiaioh metalurgicz¬ nych, która islamowi ognioodporny ikorpuis i ognio odporna wkladka istylkajaca sie z cieklym metalem w obszarze jej przesuwania, znamienna tym, ze wy¬ konany z ognioodpornego betonu korpus (1, 10) posiada osadzona w sobie wkladke (2, 11), której szerkosc (b) mierzona poprzecznie do kierunku przesuwu zamkniecia wynosi od 1,3 do 3,5 sredni¬ cy otwocu wylewowego (3, 15), przy czym wkladka (2, 11) wykonana jest z ceramicznego spieku skla¬ dajacego sie z minimium 49,5°/© wagowych ALa03 i z minimum 49,5% wagowych ZrO£ lub z mini¬ mum 79,5% wagowych Zt02 i minimum 19,5% wa¬ gowych Cr03 oraz jako reszty innych tlenków sta¬ nowiacych zwykle zanieczyszczenia. 2. Plyta wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze oigmoodlporny ibetom, z którego wykonany jest kor¬ pus (1, 10), posiada od 70 do 95% wagowych plyt¬ kowego tlenku glinowego i od 5 do 30% wagowych cementu glinowego zawierajacego 80% wagowych 3. Plyta wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze korpus (1, 19) posiada 70 do 95% wagowych su¬ rowca zawierajacego tlenek glinowy w ilosci wiek¬ szej od 70% wagowych jak na przyklad spiekany boksyt, miuii-t syntetyczny, korund naturalny lub zlom uzyskany ze sciernic. 4. Plyta wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze wkladka (11) jest otoczona warstwa obwodowa (12) opierajaca sie na materiale korpusu (10) i zawiera¬ jaca srodki powodujace jej elastycznosc. 5. Plyta wedlug zastrz. 4, znamienna tym, ze warstwa obwodowa (12) posiada uziarnienie od 0 do 0,5 mm oraz zawiera dodatek maczki papiero¬ wej w ilosci 3% wagowych. 6. Plyta wedlug zastrz. 4, znamienna tym, ze warstwa obwodowa (12) wykonana jest z tasmy z tworzywa sztucznego, zawierajacej ceramiczne materialy wypelniajace. 7. Plyta wedlug zastrz. 1, jako plyta srodkowa 45 .d!la zamkniec trójplytowych, znamienna tym, ze na obu powierzchniach isliagwyoh korpus <4) po¬ siada wkladki (5 i 6) z ceramicznego materialu tlenkowego. 8. Plyta wedlug zastrz. 6, znamienna tym, ze wkladka (5) z ¦ceramicznego materialu 'tlenkowego posiada kanaliki przepustowe (9) polaczone z do¬ prowadzeniami (8) gazu, znajdujacymi sie w kor¬ pusie. 35 40 50116402 Fig. 3 stsz* l^/^H..""^/^)/)^/^7 ^2 \U\jR\v k Wsvv\v?\'s\\t^ Fig. A 12 V, CT 8 11 12 \d H 13 y 10 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL