PL139752B1 - Method of making cast steel castings with steel tubes embedded therein,in particular plate coolers for metallurgical furnaces - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 1987 08 31 Twórcawynalazku: Uprawniony z patentu: Koesch Werke Aktiengesellschaft, Dortmund (Republika Federalna Niemiec) Sposób wytwarzania staliwnych odlewów zbrojonych rurami stalowymi, zwlaszcza chlodnic plytowych do pieców metalurgicznych Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania staliwnych odlewów zbrojonych rurami stalowymi, zwlaszcza chlodnic plytowych do pieców metarulgicznych.Sposoby wykonywania odlewów zbrojonych rurami stalowymi, które znaduja zastosowanie jako chlodnice plytowe scian pieców metarulgicznych, np. wielkich pieców, sa znane. Na chlodnice plytowe tych pieców stosuje sie zwykle zeliwo szare z grafitem modyfikowanym. Przy zalewaniu rur stalowych zeliwem szarym, jak to przedstawiono w opisach patentowych RFN nr2719165 i nr 30 13 560, nie zachodzi potrzeba wypelniania ich materialem ziarnistym, trzeba jednak chronicje w kazdym razie przed naweglaniem po stronie zewnetrznej przez odpowiednie powlekanie.Jesli jednak zamiast zeliwa szarego stosuje sie staliwo jako tworzywo lane, to jak opisano w opisie patentowym RFN nr 25 03 104 przy odlewaniu chlodnic plytowych z zalanymi rurami stalowymi pojawiaja sie znaczne problemy metarulgiczne i techniczne. Ze wzgledu na wyzsza temperature zalewania materialu staliwa zachodzi podczas zalewania niebezpieczenstwo, ze oble¬ wane rury stalowe zostana nadtopione i polaczone z otaczajacym je staliwem.W celu usuniecia tych problemów zaproponowano w wymienionym opisie patentowym RFN umieszczenie w formie przed zalaniem jej staliwem pretowym ochladzalników ze stali albo staliwa miedzy rurami, które maja przejac cieplo przegrzania cieklego staliwa. Ponadto rury przed umie¬ szczeniem w formie i zalaniem ich cieklym staliwem wypelnia sie wysokotopliwym, wykazujacym wysoka przewodnosc cieplna materialem ziarnistym. Jako material ziarnisty wymienia sie przy tym tlenek cyrkonu i tlenek chromu albo mieszanine tych substancji.Jesli wytwarza sie chlodnice plytowe wedlug tego znanego sposobu, kiedy rury przed zalaniem wypelnia sie krzemianem cyrkonu albo piaskiem rudy chromu, to wykazuja one po zalaniu po wiekszej czesci nieszczelnosci wskutek nadtapiania rur, jak to wykazaly doswiadczenia w duzej skali. Szczególowe badania wykazaly, ze rury byly stopione czesciowo z otaczajacym je staliwem.Jest to widoczne nastepstwo porównywalnie niskiej przewodnosci cieplnej jak równiez silnej sklonnosci krzemianu cyrkonu do kurczenia sie w wysokiej temperaturze. Nawet gdyby rury chlodzace byly szcTehic, nalezy uwazac tego rodzaju chlodnice plytowe za niebezpieczne w eksploatacji.2 139 752 Przy zastosowaniu piasku rud chromu wedlug znanego sposobu trzeba bylo dodatkowo zanotowac lekkie naweglenie tworzywa rur. Naweglenie materialu rur prowadzi jednak do odczu¬ walnie pogorszonych wlasciowosci mechanicznych tego materialu.W polskim opisie patentowym nr 88 142 opisano wytwarzanie odlewów miedzianych z wyto¬ pionymi miedzianymi wezownicami rurowymi. W tym celu rury miedziane napelnia sie piaskiem korundowym o uziarnieniu 0,3-0,5 mm i nastepnie wygina sie w postac wezownicy rurowej. Na wygiete rury miedziane nanosi sie metoda plazmowa warstwe tlenku glinu z dodatkiem 0,5 czesci wagowych niklu do grubosci warstwy 0,08-0,1 mm. Tak obrobione rury poddaje sie nastepnie w ciagu 8h w temperaturze 500°-550°C wyzarzaniu dyfuzyjnemu i suszeniu piasku kordunowego.Nastepnie rury miedziane zalewa sie w formie odlewniczej roztopiona miedzia i to w taki sposób, ze wstawione rury miedziane stapiaja sie z roztopiona miedzia, aby uzyskac dobre przewodnictwo elektryczne i dobre przewodnictwo cieplne. Uzyty do napelniania piasek korundowy usuwa sie po odlaniu z wtopiononych rur miedzianych. Wypelniacz rur piasek kardunowy sluzy zatem tylko do zachowania przekroju podczas wyginania rur, nastepnego wyzarzania dyfuzyjnego i wlasciwego procesu odlewania. Z opisu patentowego nie mozna uzyskac wskazówki, ze stawia sie napelnia- czowi rur szczególne wymagania.Wedlug innego sposobu znanego z polskiego opisu patentowego nr 1477 metal o wyzszej temperaturze topnienia doprowadza sie do dokladnego, to znaczy scislego kontaktu z metalem o nizszej temperaturze topnienia.Przy tym cieplo topnienia metalu o wyzszej temperaturze topnienia, którym zostaje zalany metal o nizszej temperaturze topnienia, zostaje odprowadzony na zewnatrz przez posrednie lub bezposrednie polaczenie tego metalu z powietrzem zewnetrznym albo odpowiednie urzadzenie chlodzace albo zostaje ochroniony przez posrednie umieszczenie materialu, który pochlania cieplo albo wplywa ochraniajaco przez przemiane wywolana w nim temperatura topliwosci albo wytwo¬ rzonymi gazami albo para, albo wreszcie zostaje ochroniony przez jednoczesne stosowanie war¬ stwy ochronnej i odprowadzenie ciepla.Zadaniem wynalazku jest podanie sposobu wytwarzania staliwnych odlewów zbrojonych rurami stalowymi, zwlaszcza chlodnic plytowych do pieców metarulgicznych, w którym uniknie sie wad znanych sposobów, przy czym te rury stalowe zalewa sie cieklym staliwem o temperaturze odlewania powyzej 1520°C, bez uszkodzenia rur stalowych przez otaczajace je ciekle staliwo i bez wywierania wplywu na te rury pod wzgledem metarulgicznym przez ciekle staliwo.Zadanie to rozwiazano wedlug wynalazku przez opracowanie sposobu wytwarzania staliw¬ nych odlewów zbrojonych rurami stalowymi, zwlaszcza chlodnic plytowych do pieców metarulgi¬ cznych, polegajacego na napelnieniu rur materialem ziarnistym o wysokim wspólczynniku przenikania ciepla i wysokiej temperaturze topnienia, wyzszej od temperatury topnienia zalewa¬ nego staliwa, na nakladaniu na rury warstwy ochronnej, osadzeniu tych rur w formie odlewniczej i zalaniu jej staliwem o temperaturze 1520°C-1550°C, który charak teryzuje sie tym, zejako material ziarnisty stosuje sie wypalony magnezyt, weglik krzemu, azotek krzemu i mieszanine tych materia¬ lów o dowolnym skladzie chemicznym oraz mieszanine tych materialów o dowolnym skladzie z korduneni, elektrokordunem i chromitern, przy czym jako warstwe ochronna rury stosuje sie wycinki rur o srednicy wewnetrznej równej srednicy zewnetrznej zalewanej rury, które naklada sie na górna powierzchnie rury zalewowej, ochraniajac jedna trzecia do polowy rury zalewanej.Jako material ziarnisty stosuje sie korzystnie mieszanine wypalonego magnezytu z dodatkiem do 30% jednego albo kilku skladników takich jak korund, eletrokorund, chromit, weglik krzemu i azotek krzemu. Korzystnie jako material ziarnisty stosuje sie mieszanine czystego SiC i SiN4 zmieszanych w dowolnym stosunku. Stosuje sie korzystnie takie pojedyncze skladniki materialu ziarnistego, które musza zawierac wagowo:magnezyt ^75% MgO, korzystnie 90% MgO, chro¬ mit 30%Cr2O3, korzystnie ^40%CrO3, korund i elektrokorund 90%Al2O3, korzystnie ^95%Al203 i zanieczyszczenia: SiO?, AI2O3, CaO, MgO, Fe2C3, FeO jako reszta w mozliwie niewielkiej ilosci.Material ziarnisty powinien ponadto na podstawie swego skladu wielkosci ziarn wykazywac zdolnosc do duzego zageszczenia, aby nie obnizac wysokiej przewodnosci cieplnej tego materialu.W tym celu stosuje sie material ziarnisty do napelnienia rur o uziarnieniu 0-3 mm, korzystnie 0-1 mm.139 752 3 W celu uzyskania dobrego zageszczenia metarialu ziarnistego wewnatrz przeznaczonych do zalewania rur stalowych w stanie suchym albo wilgotnym do plynnego wskazany jest obok zdolnosci do duzego zageszczania materialu ziarnistego o wkazanym uziarnieniu dodatek srodków wplywajacych dodatnio na zdolnosc plyniecia, jakie stosuje sie np. w przemysle ceramiki budowla¬ nej i ceramiki szlachetnej. W dalszym rozwinieciu wynalazku dodaje sie dlatego do materialu ziarnistego do wypelnienia rur srodki dyspergujace, uplynniajace, plastyfikujace oraz spoiwa.Material ziarnisty zaproponowany wedlug wynalazku do wypelniania rur ma specjalne wlasci¬ wosci fizyczne i chemiczne, w szczególnosci porównywalnie wysoka przewodnosc cieplna, niska rozszerzalnosc w wysokiej temperaturze, jak równiez taki sklad chemiczny, ze nie moze nastapic spiekanie w zastosowanej temperaturze odlewania i dodatkowe naweglanie materialu rury.Srodki zaproponowane wedlug wynalazku, w szczególnosci material ziarnisty do wypelniania rur, zapewniaj, ze w starannie wypelnionych rurach w zadnym czasie podczas albo po zalaniu staliwa nie moga sie utworzyc puste przestrzenie, które wplywaja ujemnie na odprowadzenie ciepla przenikajacego do rur. Uzyskuje sie w ten sposób szybkie zestalenie cieklego staliwa na zewnetr¬ znych powierzchniach rur. Proces ten wzmacnia sie przez dodatkowe nalozenie wycinków rur na miejsce zalewanych rur szczególnie narazone na przegrzanie i nadtopienie, a tym samym na powstanie nieszczelnosci. Korzystnie stosuje sie wycinki rur stalowych zaopatrzone w otwory i sciecia skosne brzegów.Reasumujac, zalety sposobu wedlug wynalazku polegaja w szczególnosci na tym, ze w staliw¬ nych odlewach zbrojnych rurami stalowymi nie nastepuje nadtopienie rur, poniewaz material ziarnisty, którym sa wypelnione rury stalowe, przy panujacej temperaturze odlewania dla staliwa niestopowego do wysokostopowego, która wynosi zwykle 20-100°C powyzej temperatury likwi- dusu, prawie nie kurczy sie i nie spieka, uziarnienie umozliwia dobre zageszczenie i nie prowadzi albo prowadzi tylko nieznacznie do naweglania albo odweglania materialu rur stalowych.Sklad stosowanego w sposobie cieklego staliwa moze sie zmieniac zaleznie od celu zastosowa¬ nia odlewu w nizej podanych granicach, poniewaz obok staliwa niestopowego mozna równiez stosowac staliwo wysokostopowe, np. do odlewów wytrzymalych w wysokiej temperaturze i zaroodpornych: 0,10 — 0,50% C 0,30 — 2,00% Si 0,60 — 2,00% Mn 0 — 12,00% Ni 0 — 12,00% Cr 0 — 1,50% Mo 0 _ 0,70% V 0 _ 1,00% Al 0,03% P 0,03% S reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.Wynalazek jest wyjasniony blizej za pomoca korzystnego przykladu wykonania.W formie odlewniczej, która jest przeznaczona do odlewania chlodnic plytowych, umieszcza sie rure stalowa, która jest pokryta cienka powloka powierzchniowa, np. z AI2O3. Rura stalowajest szczelnie wypelniona magnezem spieczonym o uziarnieniu 0-0,5 mm. W tablicy podano sklad chemiczny i rozdzial wielkosci ziarna spieczonego magnezytu.Sklad chemiczny: SiO2:0,8%; Al2O3:0,3%; Fe2O3:0,2%;CaO:2,3%; MgO:96% Rozdzial wielkosci ziarna: 0,5 —0,25 mm —23% 0,25 —0S12 mm —27% 0,12—0 mm —50 1 i4 139752 sj Staliwo odlewu otaczajace rure stalowa ma nastepujacy sklad chemiczny: f. — . i.C Si Mn P S Al reszta 0,25 0,45 0,85 0,020 0,020 0,030 Fe Temperatura zalewania wynosi okolo 1520-1550°C. Zalewana rura stalowa odpowiada materia- lowi St 35.8/II wedlug DIN 17 175.Zalewana rura stalowa ma powloke o grubosci okolo 50-200 pm, na która naklada sie wycinek rury stalowej, który jest zaopatrzony w otwory i skosne sciecia brzegów. Wcinek rury stalowej obejmnuje okolo 1/3 obwodu rury stalowej i znajduje sie na górnej stronie odlewu. Grubosc wycinka rury stalowej w korzystnym przykladzie wykonania odpowiada w przyblizeniu grubosci zalewanej rury stalowej, mianowicie okolo 8 mm. PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania staliwnych odlewów zbrojonych rurami stalowymi, zwlaszcza chlod¬ nic plytowych do pieców metarulgicznych, polegajacy na napelnianiu rur materialem ziarnistym o wysokim wspólczynniku przenikania ciepla i wysokiej temperaturze topnienia, wyzszej od tempe¬ ratury topnienia zalewanego staliwa, na nakladaniu na rury warstwy ochronnej, osadzeniu tych rur w formie odlewniczej i zalaniu jest staliwem o temperaturze 1520°C-1550°C, znamienny tym, ze jako material ziarnisty stosuje sie wypalony magnezyt, weglik krzemu, azotek krzemu i mieszanine tych materialów o dowolnym skladzie chemicznym oraz mieszanine tych metarialów o dowolnym skladzie chemicznym z korundem, elektrokorundem i chromitem, przy czym jako warstwe ochronna rury stosuje sie wycinki rur o srednicy wewnetrznej równej srednicy zewnetrznej zalewa¬ nej rury, które naklada sie na górna powierzchnie rury zalewanej, ochraniajac jedna trzecia do polowy rury zalewanej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako material ziarnisty stosuje sie mieszanine wypalonego magnezytu z dodatkiem do 30% jednego albo kilku skladników takich jak korund, elektrokorund, chromit, weglik krzemu i azotek krzemu.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze jako metarial ziarnisty stosuje sie mieszanine technicznie czystego SiC i Si3N4 zmieszanych w dowolnym stosunku.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie takie pojedyncze skladniki materialu ziarnistego, które musza zawierac wagowo: magnezyt ^75%MgO, korzystnie ^90%MgO, chro¬ mit ^30%Cr2O3, korzystnie ^40%Cr2O3, korund i elektrokorund ^90%Al2O3, korzystnie ^95% AI2O3 i zanieczyszczenia: SiO, AI2O3, CaO, MgO, Fe203, FeO jako reszta w mozliwie niewielkiej ilosci.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie material ziarnisty o uziarnieniu 0-3mm, korzystnie 0-1 mm.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do materialu ziarnistego dodaje sie organiczne i/albo nieorganiczne srodki dyspergujace, uplynniajace, plastyfikatory oraz spoiwa.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie wycinki rur stalowych zaopatrzone w otwory i sciecia skosne brzegów. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz* Cena 130 zl PL