PL80535B1 - - Google Patents

Description

Zaroodporny element wydrazony do oslony sond zanurzonych w roztopionych metalach oraz sposób i urzadzenie do jego wytwarzania Przedmiotem wynalazku jest zaroodporny ele¬ ment wydrazony oraz sposób i urzadzenie do jego wytwarzania, przeznaczony zwlaszcza do oslony za¬ nurzonych w srodowiska roztopionych metali sond zwyklych lub wlóczniowych, jak majace chlodze¬ nie wewnetrzne sondy wlóczniowe do pomiaru tem¬ peratury.W przemysle stalowym stosuje sie coraz czes¬ ciej sondy wlóczniowe i podobne przyrzady, które maja czesc pomiarowa chlodzona calkowicie lub czesciowo i które zanurza sie w kapieli z rozto¬ pionych metali celem kontrolowania przebiegu pro¬ cesów metalurgicznych. Przyrzadami tego rodzaju sa na przyklad sondy wlóczniowe do pomiaru tem¬ peratury, ; w czesci pomiarowej których znajduje sie termoelement, zawarty w powloce ochronnej.Powloke ochronna z termoelementem nalezy chro¬ nic przed dzialaniem zuzla i metalu za pomoca oslony zaroodpornej, przy czym przy stosowaniu takich sond wlóczniowych do pomiaru temperatu¬ ry w konwertorach dla procesu tlenowego i po¬ dobnych urzadzeniach nalezy dazyc do tego, zeby oslona mogla pracowac przez kilka wytopów. Od zaroodpornej oslony ochronnej wymaga sie, zeby byla odporna na znaczne naprezenia termiczne, powstajace wskutek duzej róznicy temperatury mie¬ dzy goraca strona zewnetrzna a calkowicie lub czesciowo chlodzona strona wewnetrzna. Musi ona równiez byc odporna na dzialania chemiczne po¬ wodowane przez plynny zuzel i metal, powinna 20 30 tez wykazywac maksymalny stopien zaroodpornos- ci oraz odznaczac sie duza odpornoscia na udary cieplne. W takich oslonach, z uwagi na przed¬ stawiona róznice temperatur miedzy strona zewne¬ trzna oslony a jej strona wewnetrzna oraz na stosunkowo mala grubosc scianki jaka moze miec taka oslona, spadek temperatury jest znacznie wie¬ kszy niz w ceglach ogniotrwalych, stosowanych przy wymurówce pieca martenowskiego lub kon¬ wertora; wskutek stosunkowo krótkiego czasu prze¬ bywania pomiarowej sondy wlóczniowej w kapie¬ li (na przyklad 20—25 minut w ciagu wsadu rafi- nacyjnego), a nastepnie wyciagniecia pomiarowej sondy z kapieli nie osiaga sie ustalonego rozkla¬ du temperatury. Dlatego tez jest zrozumiale, ze wymagania, stawiane zaroodpornej oslonie czesci pomiarowej sondy wlóczniowej sa daleko wyzsze niz wymagania stawiane maksymalnie dopuszczal¬ nie obciazonym ceglom sklepieniowym i im podo¬ bnym. Dotychczas nie udalo sie uzyskac zadowa¬ lajacej trwalosci i odpornosci oslon ochronnych po¬ miarowych sond wlóczniowych. Wypalane ksztalt¬ ki zasadowe sa wprawdzie nalezycie trwale pod wzgledem chemicznym, nie moga one jednak spro¬ stac naglej zmianie temperatury przy zanurzaniu w wysoko ogrzanych kapielach metalowych i nie wytrzymuja duzej róznicy temperatury; sa one sklonne do pekniec i rozlupuja sie. Ksztaltki gra¬ fitowe, które odznaczaja sie najwyzsza odpornos¬ cia na wstrzasy cieplne, nie okazaly sie równiez 80 53580 535 3 zadowalajacymi, a mianowicie z powodu dziala¬ nia chemicznego plynnej stali na material grafito¬ wy. Dotychczas nie osiagnieto tego, zeby oslona ochronna przetrwala przez wieksza liczbe wsadów.Celem wynalazku jest unikniecie przedstawionych wyzej wad i trudnosci zastosowania zaroodpornego elementu wydrazonego, zwlaszcza do oslony zanu¬ rzonych w srodowiska roztopionych metali i sond zwyklych lub wlóczniowych, jak majace chlodze¬ nie wewnetrzne sondy wlóczniowe do pomiaru tem¬ peratury. Przedmiot wynalazku odznacza sie tym, ze wydrazony element sklada sie z warstwy we¬ wnetrznej, utworzonej z nie spieczonej masy za¬ roodpornej oraz ze zwartej spieczonej warstwy ze¬ wnetrznej, wykonanej z tego samego materialu.Warstwa zewnetrzna, elementu wydrazonego we¬ dlug wynalazku jest odporna na dzialania chemi¬ czne i mechaniczne, powodowane przez plynny zu¬ zel i plynna stal, do temperatury rzedu 1700°C, a nawet i powyzej. Warstwa wewnetrzna, która jest nie spieczona i która sluzy jako podparcie dla warstwy zewnetrznej, jest odksztalcania i moze dzieki temu dostosowac sie do naprezen cieplnych, które wystepuja wskutek obciazen powodowanych zmianami temperatury. Na skutek tej odksztalcal- nosci unika sie powstawania pekniec. Przez zasto¬ sowanie elementu wedlug wynalazku mozna osia¬ gnac to, ze sonda wlóczniowa moze przetrwac wieksza ilosc wsadów rafinacyjnych, na przyklad wiecej niz dziesiec.Grubosc spieczonej warstwy zewnetrznej musi pozostawac w pewnym okreslonym stosunku do grubosci scianki warstwy wewnetrznej. W kazdym przypadku warstwa wewnetrzna powinna byc zna¬ cznie grubsza, niz warstwa zewnetrzna. Grubosc spieczonej warstwy zewnetrznej wynosi przewaz¬ nie 1/4 lub mniej grubosci scianki calego wydra¬ zonego elementu, w szczególnosci 1/6—1/10 tej grubosci. W zwiazku z tym jest wazne, zeby war¬ stwa wewnetrzna wykazywala pewna porowatosc, gdyz tylko wówczas jest ona podatna do odksztal¬ cen i nadaje sie niejako na elastyczne podparcie dla zwartej warstwy zewnetrznej. Najlepsze wyni¬ ki osiaga sie, gdy porowatosc calkowita wydrazo¬ nego elementu wynosi 15^20%.Wynalazek obejmuje ponadto sposób wytwarza¬ nia zaroodpornego elementu wydrazonego, polega¬ jacy na tym, ze z ziarnistej zaroodpornej masy for¬ muje sie, przy dodawaniu wody i zageszczaniu za pomoca wstrzasania, walcowy element ksztaltowy, przy czym ten element ksztaltowy jest suszony, a jego warstwa zewnetrzna jest wypalana przy tem¬ peraturze, przekraczajacej temperature spiekania, podczas gdy jego strona wewnetrzna jest chlodzo¬ na za pomoca czynników chlodzacych. Suszenie elementu ksztaltowego nastepuje celowo dwustop¬ niowo, a mianowicie przez suszenie na powietrzu w temperaturze pokojowej i przez dosuszanie w podwyzszonej temperaturze o zakresie 200—650°C, przewaznie 500—450°C. Przy formowaniu mozna wkladac do elementu ksztaltowego prety, druty lub siatki zbrojeniowe.Wazna jest równiez ziarnistosc masy, z której wytwarza sie wydrazony element. Masa zarood¬ porna powinna miec 25—35% skladnika drobnego o wielkosci ziarna do 0,10 mm oraz 30—40% skla¬ dnika grubszego o wielkosci ziarna od 2,5—5 mm.Przedmiot wynalazku tytulem przykladu jest przedstawiony na rysunku na którym fig. 1 przed- 5 stawia pionowy przekrój podluzny zaroodpornego elementu wydrazonego, w którym umieszczono po¬ miarowa czesc sondy wlóczniowej do pomiaru tem¬ peratury, a fig. 2 — urzadzenie do wytwarzania wydrazonego elementu. io Element wydrazony 1 ma okragly otwór osiowy, który jest na 1/3 swej dlugosci — liczac od gó¬ ry — rozszerzony, to* znaczy ma tam wieksza sre¬ dnice, aby mógl pomiescic glowice sondy 11. Son¬ da sklada sie z trzech wspólsrodkowych rur, 7, 8 is i 9, przy czym w rurze wewnetrznej 7 jest umie¬ szczony przewód kompensacyjny, skladajacy sie z dwu otoczonych oslona 10 przewodów, które sluza do polaczenia na zewnatrz ramion termoelementu, z czescia pomiarowa urzadzenia. Rura 8 konczy sie *o nieco przed glowica sondy; stanowi ona rure pro- wadnikowa dla utworzenia obiegu czynnika chlo¬ dzacego. Czesc pomiarowa, która mozna laczyc z glowica sondy, jest oznaczona na fig. 1 ogólnie ja¬ ko 12. Sklada sie ona z rury ochronnej 13, która 25 otacza termoelement 14 z jego spoina pomiarowa 15 oraz z otaczajacego rure ochronna, elementu wydrazonego 1, który znajduje sie w zasiegu ply¬ wajacej po powierzchni kapieli Z warstwy zuzla 3, gdy pomiarowa sonda wlóczniowa jest umiesz- 30 czona w kapieli. W tym zasiegu warstwy zuzla wystepuja, jak wiadomo, najwieksze naprezenia.Z elementu wydrazonego 1 wystaje ku dolowi wierzcholek 4 czesci pomiarowej, w którym znaj¬ duje sie spoina pomiarowa termoelementu. 35 Element wydrazony 1 sklada sie z warstwy we¬ wnetrznej 5, utworzonej z nie spieczonej zaroodpor¬ nej ziarnistej masy, oraz ze zwartej spieczonej warstwy zewnetrznej 6 z tego samego materialu.Jako masa zaroodporna nadaje sie zasadowa ma- ^0 sa wykladzinowa przewaznie o nastepujacym skla¬ dzie: 4 — 6 % Fe203 83 —88 % MgO 2—3 %CaO « 0,4— 0,6% Si02 3,5— 3,7% A120, okolo 1,2% strata prazenia, której ozna¬ czenie ziarnistosci jest nastepujace: ponizej 0,05 mm 20,88% 50 0,05 — 0,10 mm 7,90% 0,10 — 0,20 mm 3,92% 0,20 — 0,50 mm 6,40% 0,50 — 1,00 mm 10,78% 1,00 — 2,50 mm 13,34% 55 2,50 — 5,00 mm 36,26% powyzej 5,00 mm 0,52% Ciezar nasypowy takiej masy wynosi na przyklad 1,85 g/cm3. 60 Wyrtjwarzanie elementu wydrazonego nastepuje w ten sposób, ze masa — po dodaniu wagowo 5—7% wody — jest przy lekkim wstrzasaniu nakladana do formy i w tej formie zostaje ona zageszczona przez dalsze silniejsze wstrzasanie. Do formy mo- 65 zna wlozyc szkielet zbrojeniowy, sporzadzony z dru-80 535 5 tu stalowego. Element zostaje wstepnie suszony w temperaturze pokojowej najpierw w formie w cia¬ gu 24 godzin, a nastepnie po wyjeciu z formy w ciagu 48 godzin. Potem nastepuje dalsze suszenie w temperaturze okolo 450aC w ciagu 48 godzin, przy którym zawiesza sie wydrazony element w piecu. Po tych obu procesach suszenia element wy¬ kazuje nastepujace wlasciwosci: ciezar objetosciowy srednio 2,848 g/cm8 ciezar wlasciwy srednio 3,320 g/cm3 porowatosc calkowita srednio 14,22% porowatosc otwarta srednio 11,02% Wytwarzanie zwartej spieczonej warstwy zewne¬ trznej nastepuje przez spiekanie wydrazonego ele¬ mentu w temperaturze okolo 1600°C w czasie oko¬ lo dwóch godzin. Do tego celu moze byc zastoso¬ wane urzadzenie wedlug fig. 2. Wysuszony wstep¬ nie element wydrazony 1 wiesza sie na chlodzo¬ nym za pomoca wody wieszaku 16, którego ksztalt odpowiada wewnetrznemu obrysowi elementu oraz umieszcza sie w komorze paleniskowej 17 pieca 18. Komora paleniskowa jest przykryta za pomo¬ ca pokrywy 19. Doprowadzenie i odprowadzenie wody chlodzacej oznaczono strzalkami. Podczas sie¬ kania warstwy zewnetrznej warstwa wewnetrzna elementu wydrazonego jest stale chlodzona. Jako czynnik chlodzacy mozna zamiast wody stosowac równiez powietrze. Calkowita grubosc scianki ele¬ mentu wydrazonego wedlug wynalazku moze wy¬ nosic na przyklad 60 mm, przy czym grubosc spie¬ czonej warstwy zewnetrznej wynosi 10 mm.Przy próbach praktycznych elementy wydrazone wykazaly sie doskonala jakoscia. Osiagnieto bez trudnosci w konwertorach dla procesu tlenowego trwalosc elementu przez wiecej niz dziesiec wsa¬ dów, przy czym pomiarowa sonda wlóczniowa by¬ la w uzyciu podczas calkowitego okresu wydmu¬ chiwania, a w czasie przerw w wydmuchiwaniu byla poddawana chlodzeniu w powietrzu. Wartos¬ ci te odpowiadaja najostrzejszym warunkom, jakie moga wystepowac w stalowni. Gdyby podczas przerw w wydmuchiwaniu zamiast poddawania po¬ miarowej sondy wlóczniowej chlodzeniu przez po¬ wietrze umieszczac ja w piecu podgrzewanym, w którym jest utrzymana temperatura okolo 1000°C, mozna by uzyskac dla odpowiadajacego wynalazko¬ wi elementu wydrazonego jeszcze znacznie lepsza trwalosc, na przyklad trwalosc przez wiecej niz dwadziescia wsadów. 6 PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Zaroodporny element wydrazony, zwlaszcza dc oslony zanurzanych w srodowiska roztopionych 5 metali sond zwyklych lub wlóczniowych, jak son¬ dy wlóczniowe do pomiaru temperatury majace chlodzenie wewnetrzne, znamienny tym, ze wydra¬ zony element (1) ma warstwe wewnetrzna (5) u- tworzona z nie spieczonej masy zaroodpornej, oraz zwarta spieczona warstwe zewnetrzna (6), wyko¬ nana z tego samego materialu.

2. Element wydrazony wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze masa zaroodporna ma 25—35% sklad¬ nika drobnego o wielkosci ziarna do 0,10 mm oraz 30—40% skladnika grubszego o wielkosci ziarna od 2,5 do 5 mm.

3. Element wydrazony wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze grubosc spieczonej warstwy ze¬ wnetrznej (6) wynosi najwyzej 1/4 grubosci scian¬ ki calkowitej elementu wydrazonego (1), przewaz¬ nie 1/6 do 1/10 tej grubosci.

4. Element wydrazony wedlug zastrz. 1 do 3, znamienny tym, ze porowatosc calkowita elementu wydrazonego (1) wynosi 15—20%.

5. Sposób wytwarzania elementu wydrazonego wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze z ziarnis¬ tej zaroodpornej masy formuje sie — przy doda¬ waniu wody i zageszczaniu za pomoca wstrzasa¬ nia — walcowy element ksztaltowy, po czym ten element ksztaltowy suszy sie, a jego warstwe ze¬ wnetrzna wypala sie przy temperaturze przekra¬ czajacej temperature spiekania, podczas gdy jego strone wewnetrzna poddaje sie chlodzeniu za po¬ moca czynników chlodzacych.

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze suszenie elementu ksztaltowego przeprowadza sie dwustopniowo, a mianowicie przez suszenie na po¬ wietrzu w temperaturze pokojowej i przez dosu¬ szenie w podwyzszonej temperaturze o zakresie 200—650°C, przewaznie 400—450

7. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze przy formowaniu sklada sie do elementu ksztalto¬ wego prety zbrojeniowe lub siatki zbrojeniowe.

8. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 5—7, znamienne tym, ze ma dajacy sie u- mieszczac w komorze paleniskowej (17) wieszak (16) dla elementu ksztaltowego (1), z urzadzeniem chlodzacym sciany wewnetrznej, elementu ksztalto¬ wego. 15 20 25 30 35 4080 535 FIG.2 LDA — Zaklad 2 — Typo, zam. 791/75 — 115 egz. Cena 10 zl PL PL