UA124020C2

UA124020C2 - Ковзна соплова пластина з вогнетривкого матеріалу та спосіб її отримання

Info

Publication number: UA124020C2
Application number: UAA201904548A
Authority: UA
Inventors: Кеїітіро Акаміне; Кеиитиро Акамине; Таро Макіно; Таро МАКИНО; Дзента Оомару
Original assignee: Кросакіхаріма Корпорейшн; Kpocakixapima Корпорейшн
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2021-07-07
Also published as: CA3037462C; WO2018061731A1; JP7019421B2; CA3037462A1; JPWO2018061731A1

Description

ГАЛУЗЬ ВИНАХОДУ

0001

Даний винахід належить до вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини (далі, також згадується як "пластина") для використання при керуванні відкриттям і закриттям, а також при регулюванні швидкості розливання в процесі випускання розплавленої сталі, зокрема розплавленої сталі, що має низьку концентрацію вільного кисню, з ємності, такої як ковш або проміжний ковш; в сталеплавильному процесі, і до способу отримання вогнетривкого матеріалу.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

ООО2І

Поверхневе викришування поверхні ковзання, що є одним з основних видів пошкоджень пластини, є явищем, коли структура поверхні ковзання, яка служить робочою поверхнею під час лиття, окрихчується, що призводить до появи вторинних явищ, таких як стирання, знос і розколювання. Вважається, що це поверхневе викришування обумовлене комплексним впливом декількох факторів, таких як хімічні фактори та фізичні фактори. Вважається, що окислення і зневуглецювання часто ініціюють поверхневе викришування, причому окислення викликається газофазним окисленням за рахунок кисню в атмосферному повітрі і рідкофазним окисленням за рахунок кисню в розплавленій сталі а зневуглецювання викликається десорбцією вуглецю в розплавлену сталь. Вважається також, що розплавлена сталь або компоненти розплавленої сталі, такі як включення і шлак, інфільтрують в, прилипають до або реагують зі структурою робочої поверхні, що окрихчується окисленням і зневуглецюванням, і далі отриманий інфільтрований або прилиплий шар викликає розколювання структури, що призводить до прискорення поверхневого викришування.

ІО0ОЗІ

У той же час останнім часом з'явились дані про механізми окислення і зневуглецювання, відмінні від простого газофазного окислення, рідкофазного окислення за рахунок кисню в розплавленій сталі і зневуглецювання за рахунок десорбції вуглецю в розплавлену сталь.

Наприклад, у наступному Непатентному Документі 1 описане випробування, в якому три типи сталі, що складаються з наднизьковуглецевої розкисленої АІ-єм сталі (концентрація вуглецю: 20 ррт), низьковуглецевої розкисленої АІ-єм сталі (концентрація вуглецю: 410 ррт) і

Зо ультранизьковуглецевої розкисленої 5і-єм сталі (концентрація вуглецю: 20 рріт) поміщали в електричну піч і піддавали реакції з простим зразком, що складається з тонкодисперсного порошку оксиду алюмінію і вуглецю, при температурних умовах 1560 С в атмосфері Аг із заміною на вакуум, а також здійснювали оцінку і розгляд міжфазної структури зразка. В результаті реакції з наднизьковуглецевою розкисленою АЇ сталлю (концентрація вуглецю: 20 рріт) було встановлено утворення окрихченого шару, що має товщину близько 200 мкм на робочій поверхні зразка, тобто вивільнення зерен вуглецю і А/2О3з. Аналогічно, в низьковуглецевій розкисленій АІ-єм сталі (концентрація вуглецю: 410 ррт), було встановлено утворення окрихченого шару, що має товщину близько 100 мкм, з якого вивільнились зерна вуглецю і АІгОзАЇ.

Крім того, в наступному Непатентному Документі 2, після проведення операції розливання розплавленої сталі, такої як розкислена АІ-єм сталь, що має низьку концентрацію вільного кисню, спостерігалася ковзна поверхня пластини з метою з'ясування формування окрихченого шару, з якого вивільнились зерна вуглецю та А/2О3. 0004)

Як зазначено вище, під час операції розливання розплавленої сталі, такої як розкислена АЇ1- єм сталь, що має низьку концентрацію вільного кисню, вважається, що окрихчений шар утворюється в частині поверхні ковзання пластини, що контактує з розплавленою сталлю або на поверхні пластини, що піддається впливу внутрішнього простору отвору (ця поверхня надалі буде називатися "робочою поверхнею" пластини), тим самим призводячи до появи явища поверхневого викришування. Проте детальний механізм, спосіб поліпшення та ін., для поверхневого викришування недостатньо вивчені.

СПИСОК ЦИТУВАНЬ

ІНЕПАТЕНТНІ ДОКУМЕНТИ

ІО0О5І

Непатентний Документ 1: Ргтосеедіпудб5 ої Ше 151 гоп апа 5іеє!ї Веїгасіойез Соттіевє,

Мометрег" 21, 2013, р. 180 - р. 187.

Непатентний Документ 2: Ргосееєедіпуд5 ої Ше Згй гоп апа 5ієв! Веїгтасюпевз Соттійневє,

Мометрег 26, 2015, р. 167 - р. 174.

КОРОТКИЙ ОПИС СУТІ ВИНАХОДУ

(510) ІТЕХНІЧНА ПРОБЛЕМА

ІО0Об)

Технічна проблема, яка вирішується цим винаходом, полягає в тому, щоб забезпечити вогнетривкий матеріал для пластини, здатний дозволити поверхню ковзання пластини ставати менш схильною до поверхневого викришування під час операції розливання розплавленої сталі, такої як розкислена А1-єм сталь, і спосіб отримання вогнетривкого матеріалу для пластини.

Крім того, технічна проблема, яка вирішується цим винаходом, полягає в тому, щоб забезпечити вогнетривкий матеріал для пластини, який є придатним для операції розливання розплавленої сталі, що має низьку концентрацію вільного кисню, і спосіб отримання вогнетривкого матеріалу для пластини. |Рішення технічної проблеми) 00071

В результаті різноманітних досліджень винахідника механізму поверхневого викришування на поверхні ковзання під час операції розливання розплавленої сталі, такої, як розкислена АІ-єм сталь, зокрема розплавлена сталь, що має низьку концентрацію вільного кисню, було встановлено, що вищезгаданий окрихчений шар, з якого вивільнились зерна вуглецю та А/І2Оз, утворюється внаслідок окисно-відновної реакції між вуглецем і оксидом і т.д. у вогнетривкому матеріалі, і поверхневе викришування прискорюється при пошкодженні окрихченого шару.

ІО0О8)І

Більш конкретно, вуглець у вогнетривкому матеріалі окислюється киснем (0) в компоненті

АІ29Оз, компоненті 510», компоненті 2гО»5 і т.д., які Є Основними компонентами у вогнетривкому матеріалі, і стає газовою фазою в який і газу СО і вивільнюється, і тим самим викликаючи зневуглецювання. Крім того, компонент АЇ2Оз, компонент 5іО2, компонент 27О»2 і т. д. відновлюються вуглецем з утворенням газофазних частинок, таких, як АЇ газ, АІ2О газ, 510 газ, і карбідів, таких, як 2, 5іС і т.д. Вважається, що багато з утворюваних газофазних частинок переміщаються до робочої поверхні і десорбують в розплавлену сталь. Крім того, вважається, що частина 5іО газу утворює у вогнетривкій структурі 5іС і аналогічно утворюється 2гС, при цьому коли карбід утворюється з оксиду, його об'єм зменшується і утворюється багато порожнеч у вогнетривкій структурі, що прилягає до робочої поверхні, з утворенням окрихченого шару.

ІО0О9

Зо Крім того, у внутрішньому отворі пластини під час лиття розплавленої сталі, коли ступінь відкриття внутрішнього отвору зменшується, тобто отвір звужується, генерується область, яка не заповнюється розплавленою сталлю. У цій області ступінь звуження стає більшим, ступінь зниження тиску стає більшим. Таким чином, як правило, час розливання буде збільшено. Також було виявлено, що в деяких випадках, порівняно з поверхнею ковзання нижньої частини пластини, поверхня ковзання верхньої частини пластини, яка піддається впливу такого зниження тиску на більш тривалий час, є більш шорсткою, оскільки в структурі, прилеглій до поверхні ковзання верхньої частини пластини, окрихчений шар, з якого вивільнились зерна вуглецю, А/2Оз і т.п., стає товщим, і глибина проникнення розплавленої сталі або подібного стає більшою.

ІОО1ОІ

Виходячи з цих фактів, автори винаходу виявили, що на формування описаного вище окрихченого шару або поверхневого викришування впливають температура, час і тиск у просторі внутрішнього отвору на додаток до концентрації кисню в розплавленій сталі. Потім автори винаходу виявили, що коли концентрація вільного кисню в розплавленій сталі становить 30 ррт або менше, чим вище температура, чим довше час і чим більша ступінь негативного тиску у просторі внутрішнього отвору, тим більша ступінь формування окрихченого шару або поверхневого викришування.

ІО0О11І

Більш конкретно, у вогнетривкій структурі навколо робочої поверхні, крім зерен АІ2Оз, також спостерігалося значне перетворення зернових агрегатів, таких як сировинний матеріал на основі АІ2Оз - 2102 та 72гО5-муліт, додані які сировинний матеріал з низьким тепловим розширенням. Також було встановлено, що це перетворення також має тенденцію бути більшим у верхній частині пластини, ніж у нижній частині пластини при регулюванні розливанням протягом тривалого часу. Далі було встановлено, що в сировині на основі АІ2Оз- 2тО» зерна 7гО:» у сировині перетворені на 2гС, тоді як у 7гОг2-муліті компонент 5іО: у мулітовій частині вивільняється, залишається тільки АІг2Оз, компонент 5іОг газифікується і мігрує до поверхневого шару частинки 7гО2-муліту, щоб існувати як 5ІіС. Крім того, було підтверджено, що не тільки компонент 5іОг2 в муллітовій частині, але й компонент АІ2Оз вивільняється в міру прогресування перетворень. Крім того, як і для зерен 270», було підтверджено, що зерна 2702 60 були перетворені на 2гС аналогічно зернам 2гО» в сировині АІ2Оз-2гО».

0012

Всі ці явища обумовлені головним чином відновною дією вуглецю у вогнетривкій структурі, а в умовах негативного тиску реакція відновлення оксидних компонентів, таких як 5іО», 2гО», і

АЇІ25Оз у вогнетривкій структурі для пластини, з вуглецем прогресує навіть більше.

ІОО1ЗІ

Ці механізми в основному можуть бути представлені реакціями, показаними наступними формулами від 1 до 5.

ЗО» (т) ї- ЗС (т) -51С (т) 42С0О (г) Формула 1

ЗАЇ2Оз 27510» (т) 412С (т)-ЗА2Оз (т) т251С (т) 44С0О (г) 412С (т) Формула 2 21» (т) ї ЗС (т) х2гС (т) 42СО (г) Формула З

АІ2Оз (т) ж ЗС (т) -2АЇ (г) «ЗСО (г) Формула 4

АЇ2Оз (т) 12 (т) ХА2О (г) 42С0О (г) Формула 5

ІОО141

В результаті розрахунку реакцій цих Формул 1-5 при температурі 1550 "С з використанням програмного забезпечення для термодинамічного розрахунку Расі Заде було встановлено, що реакції більш схильні до прогресування в умовах негативного тиску. Крім того, було виявлено, що реакції більш схильні до прогресування в порядку (1)2(2)2(3)2(4)-(5), а сировина для загального використання в згаданому вогнетривкому матеріалі для пластини схильна до перетворення в порядку муліт, 2гО2-муліт»АІ2Оз3з-27О2 »АІг2Оз. Далі, згідно з цим розрахунком, було виявлено, що хоча реакції відновлення (4) і (5) вуглецем АІг2Оз не прогресують при нормальному тиску 1 атм, у випадку, коли міститься невелика кількість компонента 510», реакція відбувається в дуже невеликій кількості від 1 атм. Це показує, що, коли міститься компонент іо», згадана вище реакція відновлення відбувається також на поверхні ковзання в області, яка стає атмосферним тиском або позитивним тиском під час розливання, щоб сформувати окрихчений шар, викликаючи поверхневе викришування. 0015)

Виходячи з цих даних, вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини за цим винаходом створений переважно на основі наступних умов.

Зо (1) Кількість вуглецевого компонента повинна бути мінімально необхідною. (2) Кількість компонента 5іО2 і кількість компонента 27О2 повинні бути мінімально необхідними. (3) Кількість металевого АЇ компонента повинна бути мінімально необхідною. (4) Вогнетривку структуру слід ущільнити.

Тут вищезгаданий термін "мінімально необхідний" означає приблизно мінімальну відносну кількість/ступінь, необхідну з урахуванням балансу міцності, термостійкості, корозійної стійкості і т.д., після використання інших альтернативних засобів 0016)

Крім того, вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини за цим винаходом містить компонент Аї/2Оз, як основний компонент на додаток до компонента А/І«О4С.

Компонент АІ2Оз, зокрема корунд, володіє необхідними властивостями найбільш збалансованим чином, такими, як корозійна стійкість, зносостійкість, термостійкість, властивість теплового розширення і т.п. Отже, вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини за цим винаходом також містить корунд, як компонент А/2Оз, як основний компонент. 00171

З іншого боку, коли кількість вуглецевого компонента, описаного вище (1), зменшується, утворення окрихченого шару може бути стримане. Проте, термостійкість погіршується внаслідок збільшення модуля пружності або коефіцієнта теплового розширення, прогресу спікання при отриманні тепла під час лиття і т.д., а також із-за викришування країв пластини, радіальних тріщин, які також викликають погіршення довговічності. Крім того, коли кількість компонента

ЗО» і кількість компонента 770», описаних вище (2), зменшується, утворення окрихченого шару може бути стримане, але потім знижується термостійкість і відбувається сколювання кромки пластини, виникають радіальні тріщини і т.д., що також призводить до погіршення довговічності. 0018)

Отже, у цьому винаході термостійкість збільшується за рахунок вмісту компонента АІ404С у кількості від 15 до 45 мас. 956, який має менше теплове розширення, ніж корунд. Компонент

АІ404С є основним компонентом композиції оксикарбіду алюмінію і має коефіцієнт теплового розширення близько 4х105/К, що становить приблизно половину від цього коефіцієнта корунда, і таким чином має високий ефект зменшення коефіцієнта теплового розширення. Крім того, компонент АІгО4С відновлюється при співіснуванні вуглецю, як показано в наступній формулі 6. 2А|1:04С (т) ж ЗС (т) - 2АЇІ2О:з (т) тАсСз (т) - 2С0 (т) Формула 6

А за розрахунком при температурному стані 1550 "С за допомогою Расі 5абе було виявлено, що реакція цієї формули 6 відбувається навіть при 1 атм. 0019)

З іншого боку, внаслідок дослідження структури навколо робочої поверхні після фактичного використання безлічі пластин, на які нанесена композиція оксикарбіду алюмінію, було встановлено, що невеликий перетворений шар, що має товщину близько декількох десятків мікрометрів, утворюються тільки навколо поверхні зерен оксикарбіду алюмінію і більш глибше структура залишається менш перетвореною. З цього було виявлено, що реакція, представлена наведеною вище Формулою 6, відбувається тільки в поверхневому шарі композиції оксикарбіду алюмінію на поверхні робочої поверхні. Далі, з наведеної вище Формули 6, вважається, що вищезгаданий перетворений шар складається з А/2Оз і АїІ«Сз, і обидва АїІ2Оз і АІ«Сз є більш стабільними, ніж 2» і 5іО» при співіснуванні вуглецю, і тому вони вважаються функціонуючими як захисний шар для композиції оксикарбіду алюмінію. З цього було виявлено, що композиція оксикарбіду алюмінію має більш високу стабільність у відновній атмосфері при високій температурі, ніж композиція на основі АІ2Оз3-2гО», 2гО2-муліту і композиція на основі А/203-510», і здатна зберігати властивість низького теплового розширення протягом тривалого часу, і, отже, утруднює окрихчування структури внаслідок прогресування перетворення самої композиції. 0020

Незважаючи на те, що металевий АЇ компонент в наведеній вище умові (3) в основному має ефект підвищення міцності шляхом окислення, він також має сильну відновну дію. Кількість металевого АЇ компонента повинна бути зведена до мінімуму, необхідного для інгібування

Зо реакції, переважно такої, як надмірне окислення, для стримання погіршення термостійкості і для стримання утворення окрихченого шару за рахунок відновлення оксиду. 00211

Вищезгадані механізми (реакції) проходять через пори у вогнетривкому матеріалі, а отже, збільшуючи щільність вогнетривкої структури, сприяють стриманню утворення окрихченого шару або поверхневого викришування. Однак пори необхідні певною мірою і не можуть бути повністю виключені з точки зору виробництва, оскільки пори також є відповідальними за функції пом'якшення теплового і механічного напруження вогнетривкої структури. Отже, ущільнення вогнетривкої структури в наведеній вище умові (4) необхідно скорегувати з точки зору збалансування з термостійкістю. 0022

Широко поширеною є практика просочення дьогтем, пеком або термореактивною смолою для доповнення джерелом вуглецю і виконання ущільнення. Однак вуглець, що додається до вогнетривкої структури таким чином, є активним, і присутній надлишок вуглецю, що, таким чином, прискорює утворення окрихченого шару. Крім того, стосовно такого ущільнення, воно може бути реалізоване іншими засобами, і, таким чином, у цьому винаході бажано обійтись без такої стадії просочення.

ІОО23І

Виходячи з вищевикладених висновків, даний винахід являє собою вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини а і спосіб отримання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини в наступних пунктах 1-6. 1. Вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини для використання при литті сталі, при цьому вогнетривкий матеріал містить компонент А/І«04С, у кількості від 15 до 45 мас. 95, вільний вуглецевий компонент у кількості від 2,0 до 4,5 мас. 95, 5іО» компонент у кількості від 0,5 до 4,0 мас. 95, а також металевий АЇ компонент у кількості 1,0 мас. 95 або менше (включаючи нуль), при цьому залишок включає компонент А/2Оз, як основний компонент, причому вогнетривкий матеріал включає поверхню, що служить поверхнею ковзання, і має газопроникність 40х10!7 мг або менше, яку виміряно для згаданого вогнетривкого матеріалу, включаючи згадану поверхню, і в напрямку, перпендикулярному згаданій поверхні, та відкриту пористість 11,0, 96 або менше.

2. Вогнетривкий матеріал за п. 1, причому газопроникність становить від 5х10-7 до 40х1077 мг, а відкрита пористість становить від 8,0 до 11,0 95. 3. Вогнетривкий матеріал за п. 1 або п. 2, який має коефіцієнт теплового розширення від 0,5 до 0,6 95, виміряний в неокислювальній атмосфері при 1000 "С, і міцність на вигин від 15 до 40

МПа, виміряну при кімнатній температурі. 4. Вогнетривкий матеріал за будь-яким із пп.1-3, в якому сталь має концентрацію вільного кисню 30 ррт або менше, виміряну в розплавленому стані сталі під час лиття. 5. Спосіб отримання вогнетривкого матеріалу за будь-яким із пп.1-4, причому спосіб включає етапи: формування суміші, що містить металевий АЇ або АІ-вмісний сплав, де загальна кількість металевого АЇ компонента в металевому АЇ або АІ-вмісному сплаві становить 2,0-10,0 мас. 9б; і піддавання суміші тепловій обробці в неокислювальній атмосфері при 1000 "С або більше для регулювання вмісту металевого АІ компонента у вогнетривкому матеріалі в межах 1,0 мас. 95 або менше (включаючи нуль). 6. Спосіб за п. 5, який здійснюють без стадії просочення вогнетривкого матеріалу дьогтем, пеком або термореактивною смолою. 00241

У цьому винаході термін "вільний кисень в розплавленій сталі" означає розчинений кисень в розплавленій сталі і не включає кисень, що міститься у включеннях в розплавленій сталі, присутніх у формі оксиду. Також, у цьому винаході термін "вільний вуглецевий компонент" означає вуглецевий компонент, який присутній окремо і виключає вуглецеві компоненти, , присутні у вигляді сполуки з іншими елементами, незалежно від кристалічності, форми і т.д.

ІТЕХНІЧНИЙ ЕФЕКТ ВИНАХОДУ) (0025)

Даний винахід дозволяє значно зменшити поверхневе викришування на поверхні ковзання ковзної соплової пластини при литті сталі, такої як розкислена АІ-єм сталь, особливо навіть тоді, коли ступінь відкриття невелика і ступінь дроселювання є великою, або при довготривалому литті. Це дає можливість отримати стабільну високу довговічність.

Зокрема, при литті сталей, що мають концентрацію вільного кисню в розплавленій сталі 30

Зо ррт або менше, при литті яких до цього часу має місце тенденція до значних пошкоджень, даний винахід може значно зменшити поверхневе викришування на поверхні ковзання ковзної соплової пластини. Це дає можливість отримати стабільну високу довговічність.

ОПИС ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДУ

(оО26)

Вогнетривкий матеріал для пластини за цим винаходом містить компонент А/«04С у кількості від 15 до 45 мас. 95. Якщо вміст компонента АІ204С менше 15 мас. 95, вогнетривкий матеріал має низький ефект зниження коефіцієнта теплового розширення і має недостатню термостійкість. Якщо вміст компонента АІ404С перевищує 45 маб. 9о, то величина теплового розширення вогнетривкого матеріалу для пластини стає відносно меншою, ніж величина теплового розширення металевої смуги, що прилягає до зовнішньої периферії вогнетривкого матеріалу, що призводить до зменшення в силі зв'язування вогнетривкого матеріалу для пластини, і як наслідок можуть виникати чи поширюватись тріщини. Крім того, внаслідок зміщення металевої смуги, і особливо під час повторного використання пластини, можуть виникнути проблеми з погіршенням працездатності і безпеки при використанні, такі, як наприклад від'єднання пластини. (00271

Вогнетривкий матеріал для пластини за цим винаходом містить вільний вуглецевий компонент у кількості від 2,0 до 4,5 мас. 95. Якщо вміст вільного вуглецевого компонента становить менше 2,0 мас. 956, вогнетривкий матеріал легко змочується оксидами, такими як шлак, так що оксидні включення і шлаки в розплавленій сталі з більшою ймовірністю прилипають і проникають в робочу поверхню пластини і полегшують поверхневе викришування.

Крім того, погіршується ефект стримання спікання між оксидами, що перешкоджає зниженню або збільшенню модуля пружності, так що термостійкість погіршується і ймовірність виникнення та поширення тріщин підвищується. Якщо вміст вільного вуглецевого компонента перевищує 4,5 мас. до, окрихчення структури прискорюється вивільненням вуглецю внаслідок окислення в частині, що піддається впливу зовнішнього повітря. Крім того, згідно з наведеними вище формулами від 1 до 5, оксиди, що утворюють вогнетривкий матеріал, також вивільняються разом з вуглецем у вогнетривкій структурі. Як результат, крихкість структури буде з більшою ймовірністю прогресувати і буде полегшуватись поверхневе викришування. (510) (оО28)

Вогнетривкий матеріал для пластини за цим винаходом містить компонент 51іО» у кількості 0,5-4,0 мас. 95. Компонент 5іО» сприяє поліпшенню вогнетривкої міцності та ущільненню структури в залежності від його вихідного матеріалу або його форми існування. Крім того, хоча металевий А! компонент сприяє поліпшенню корозійної стійкості і стійкості до окислення, ущільнення структури, він генерує АїЇІ«Сз за рахунок отримання тепла, зокрема, під час лиття, і в результаті АІгСз гідрати в деяких випадках руйнують структуру. Для стримання гідратації АІгСз ефективним є компонент 5іО». Для стримання гідратації АІ«Сз необхідно, щоб компонент 5102 містився у кількості 0,5 мас. 95 або більше, і якщо вміст менше 0,5 мас. 95, то неможливо досягти достатнього стримуючого гідратацію ефекту. З іншого боку, як показано в Формулах 1 і 2, компонент 5іО2 частково реагує з вуглецем при високотемпературних умовах і осаджується як 5ІіС та вивільняється як 510 (г). Проте утворення 5іС супроводжується зменшенням об'єму, і тому це є також одним з факторів, що погіршують структуру. Крім того, як описано вище, згідно з розрахунком, використовуючи ГРасі Заде, хоча реакції відновлення, показані у формулах (4) і (5), вуглецем АЇ2Оз не протікають при 1 атм., що є нормальним тиском, у випадку, коли міститься невелика кількість компонента 510», реакція відбувається в дуже невеликій кількості від 1 атм.

Реакція відновлення АІ2Оз є одним з факторів, що полегшує окрихчування вогнетривкої структури. Для стримання погіршення структури внаслідок реакції відновлення або вивільнення компонента 5іО2 і компонента АІ2Оз вміст компонента 5іОг має становити 4,0 мас. 95 або менше.

ІоО29

У вогнетривкому матеріалі для пластини за цим винаходом вміст металевого АЇ компонента встановлюють 1,0 мас. 95 або менше (включаючи нуль). Якщо вміст металевого А! компонента становить 1,0 мас. 96 або менше, вогнетривкий матеріал сприяє стриманню окислення вільного вуглецевого компонента або компонента АІ«0:С у вогнетривкій структурі, поліпшенню корозійної стійкості, ущільненню вогнетривкої структури і т.д. без значної зміни вогнетривкої структури внаслідок отримання тепла в процесі використання. Однак, якщо вміст металевого АЇ компонента перевищує 1,0 мас. 95, то важко забезпечити стабільність вогнетривкої структури в залежності від часу лиття, виду сталі, кількості застосувань і т.д. і швидше викликається погіршення довговічності.

Коо) ІООЗОЇ

Залишок вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом, крім інших вищезгаданих компонентів, складається в основному з компонента АІ2Оз у вигляді корунду. Це пояснюється тим, що АЇ2Оз у вигляді корунду має температуру плавлення 2060 "С, що є чудово для теплостійкості, і має відмінну корозійну стійкість по відношенню до сторонніх компонентів, таких як Гео. Крім того, з метою запобігання окислення, на додаток до компонента АІ2Оз залишок може містити карбідні компоненти, такі як невеликі кількості 5іС, ВаС, АїЇ«Сз і т.д., нітридні компоненти, такі як бізМи, ВМ, АЇМ і т.д. і металевий компонент, такий як металевий 5і, Ма в АЇ!- сплаві і т.д. Ці компоненти також погіршують щільність вогнетривкої структури, корозійну стійкість і т.д., внаслідок окислення, перетворень і т.д., так що загальна їх кількість становить переважно приблизно 7,0 мас: 95 або менше. 0091)

У вогнетривкому матеріалі для пластини за даним винаходом щільність структури є важливим фактором, а також визначення компонентів, як описано вище. Зокрема, важливо, щоб структура сторони поверхні ковзання пластини, особливо частина, що служить робочою поверхнею, яка знаходиться на стороні високої температури і легко піддається впливу сторонніх компонентів і має велику ступінь перетворень, таких як реакція відновлення, була щільною.

Цю щільність можна оцінити або визначити за допомогою газопроникності, виміряної для згаданого вогнетривкого матеріалу, включаючи поверхню, що служить поверхнею ковзання, і в напрямку, перпендикулярному згаданій поверхні, і відкритою пористістю. Таким чином, необхідно, щоб вогнетривкий матеріал для пластини за цим винаходом включав поверхню, що слугує як поверхня ковзання, і мав газопроникність 40х10-77 ме або менше, яку виміряно для згаданого вогнетривкого матеріалу, включаючи згадану поверхню і у напрямку, перпендикулярному згаданій поверхні, і відкриту пористість 11,095 або менше. Якщо газопроникність перевищує 40х1077 м? або якщо відкрита пористість перевищує 11,0 95, розкладений газ всередині вогнетривкого матеріалу легко мігрує, подальша інфільтрація стороннього компонента легко прогресує, так що погіршення структури вогнетривкого матеріалу і пошкодження поверхні ковзання (поверхневе викришування) прискорюються. Однак, якщо вогнетривка структура надмірно ущільнена, існує можливість того, що модуль пружності буде підвищуватися і термостійкість буде погіршуватися, так що, переважно, нижнє граничне значення газопроникності становить 5х10-17 ме, а нижня гранична величина відкритої пористості становить 8,0 95.

І0ОоЗ2І

Переважно, вогнетривкий матеріал для пластини за цим винаходом має коефіцієнт теплового розширення від 0,5 до 0,6 95, виміряний в неокислювальній атмосфері при 1000 "С.

Вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини повинен бути термостійким, оскільки через його внутрішній отвір проходить високотемпературна розплавлена сталь. Зокрема, коли вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини встановлений в ковзний сопловий пристрій і використовується в умовах обмеження за допомогою штовхаючого металевого елемента і т.д., щоб зменшити теплові напруження, що утворюються під час лиття, важливо зменшити коефіцієнт теплового розширення вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини. Як правило, чим більша форма пластини, тим більшою є ймовірність руйнування внаслідок теплового напруження. Однак, з досліджень пластини, що має загалом найбільшу використовувану натепер форму встановлено, що якщо коефіцієнт теплового розширення при 1000 "С становить близько 0,6 95 або менше, то уникають значного руйнування. З іншого боку, якщо величина теплового розширення вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини під час лиття є занадто малою, стримувальна сила металевої смуги у зовнішньому круговому напрямку пластини зменшується, а коли вона менше, ніж величина теплового розширення металевої смуги, то стримувальна сила зникає. Потім у вогнетривкому матеріалі для ковзної соплової пластини можуть виникнути проблеми, наприклад, можливе виникнення тріщин, або можливе поширення тріщин, і при від'єднанні пластини після лиття металева смуга сильно зміщується і операція розбирання стає важкою. З цих причин коефіцієнт теплового розширення при 1000 "С переважно становить приблизно 0,5 95 або більше.

І0ОЗЗІ

Переважно, вогнетривкий матеріал для пластини за цим винаходом має міцність на вигин від 15 до 40 МПа, виміряну при кімнатній температурі. Вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини встановлюється в ковзний сопловий пристрій, і фіксується за допомогою прикладання поверхневого тиску в напрямку товщини, а також фіксується за допомогою утримувального обладнання, і т.д., по периферії. Коли механічна міцність вогнетривкого

Зо матеріалу для ковзної соплової пластини, зафіксованої таким чином, є низькою, руйнування викликається стримувальною силою. Якщо міцність на вигин вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом, виміряну при кімнатній температурі, менша 15 МПа, автори з досвіду виявили, що тріщини можуть виникати під час установки або фіксації в ковзному сопловому пристрої, або в момент навантаження на поверхню тиску. Отже, міцність на вигин при кімнатній температурі переважно становить 15 МПа або більше. З іншого боку, якщо міцність на вигин при звичайній температурі зростає, модуль пружності також зростає, що є фактором погіршення термостійкості. Якщо міцність на вигин вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом, виміряна при кімнатній температурі, перевищує 45 МПа, автори винаходу з досвіду виявили, що модуль пружності, ймовірно, буде надмірно високим і, можливо, будуть виникати тріщини внаслідок теплового удару. Отже, міцність на вигин при кімнатній температурі переважно становить від 15 до 40 МПа.

ІООЗА

Спосіб отримання вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом буде описаний нижче.

І0ОЗ5І

Як правило, вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини може бути виготовлений способом виробництва, що включає наступні етапи. (А) Задану кількість сировинних матеріалів кожного компонента вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини поєднують і змішують, щоб отримати суміш сировинних матеріалів. (В) Добавляють і замішують в суміш сировинних матеріалів смолу, яка утворює вуглецевий зв'язок після термічної обробки і може бути використана як регулятора вологого стану суміші під час формування і далі, якщо необхідно, розчинник і т.д., для отримання суміші. (С) Суміш піддають формуванню під тиском за будь-яким способом і будь-яким тиском для отримання сформованого виробу із суміші. (6) Сформований виріб піддають сушінню та термічній обробці (перепал) в неокислювальній атмосфері. (Е) При необхідності виконують полірування, намотування металевої стрічки тощо.

І0ОЗ6)

У такому загальному способі отримання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини спосіб отримання вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом характеризується тим, що включає етапи: встановлення вмісту металевого АЇ компонента в суміші у кількості 2,0-10,0 мас. 95; формування суміші; і піддавання суміші тепловій обробці в неокислювальній атмосфері при 1000 "С або більше для отримання вогнетривкого матеріалу, в якому вміст металевого АЇ компонента становить 1,0 мас. 96 або менше (включаючи нуль).

І0ОЗ7І

Якщо вміст металевого АЇ компонента в суміші менше 2,0 мас. 95, то не може бути отримана ущільнена структура після термообробки. Іншими словами, якщо виріб, сформований із суміші, що містить металевий АЇ компонент у кількості 2,0 мас. 95 або більше, піддається термообробці при температурі 1000 "С або більше в неокислювальній атмосфері, металевий АЇ компонент у сформованому виробі реагує з іншими компонентами з отриманням продуктів реакції, таких як

АЇМ, АІ«Сз, АІг6 ОС, АІгО4С, АЇг2Оз і т.д., викликаючи ущільнення структури внаслідок об'ємного розширення супутніх продуктів реакції. Форма металевого АЇ, як джерела металевого АЇ компонента (сировина), може бути подрібненими зернами, пластинчастими зернами, волокнами або тому подібним. Крім металевого АЇ, може бути використаний також сплав А1І-5і, АІ-Ма та ін.

І0ОЗ8)І

З іншого боку, якщо вміст металевого АІ компонента в суміші перевищує 10,0 мас. 95, то кількість металевого АЇ компонента у вогнетривкому матеріалі (вогнетривкий матеріал для пластини, як продукт) може перевищити 1,0 мас. 95. Але якщо вміст металевого АЇ компонента в суміші знаходиться у кількості від 2,0 до 10,0 мас. 95, в залежності від умов термообробки і форми металевого АЇ або АЇ сплаву, як джерела металевого АЇ компонента (сировини), і т.д., металевий АІ компонент може не залишитися у вогнетривкому матеріалі після термообробки.

Включаючи такі випадки, у цьому винаході вміст металевого АІ компонента у вогнетривкому матеріалі після термообробки встановлюється рівним 1,0 мас. 95 або менше (включаючи нуль).

І0ОЗ9

Температура плавлення металевого АЇ становить 660 "С. Однак, наприклад, у випадку, коли

Зо формою металевого АЇ є подрібнені зерна, в яких поверхневий шар зерен покритий оксидною плівкою, або волокна, що мають відносно велику форму, навіть якщо температура є не нижчою, ніж температура плавлення металевого АЇ, велика кількість металевого А! компонента може залишитися при температурі менше 1000 С. Отже, необхідно проводити випал при високій температурі 1000 "С або більше, щоб в достатній мірі прореагувати металевому АЇ компоненту з іншими компонентами для того, щоб ущільнити структуру. 0040)

Крім того, термічна обробка повинна виконуватися в неокислювальній атмосфері. Однак, як термічна обробка в неокислювальній атмосфері, на додаток до атмосфери азоту, атмосфери аргону і атмосфери СО, в якій теплова обробка проводиться шляхом вбудовування в кокс, також можна піддавати термообробці у простій атмосфері СО, в якій сформований виріб розміщується всередині контейнера, виготовленого з металу, такого як 5ІС або 505, і нагрівається 3-за меж контейнера пальником або подібним чином. З іншого боку, при термообробці в окислювальній атмосфері, наприклад в атмосфері навколишнього середовища, не тільки окислюється вуглець сформованого виробу, але також не утворюються АЇМ, АїПгСз,

АІ2ОС, АОС і т.д., що улоеможливлює ущільнення структури.

ІО0АТІ

У цьому винаході, для того щоб отримати газопроникність 40х1077 ме або менше, яку виміряно для вогнетривкого матеріалу, включаючи поверхню, що служить поверхнею ковзання, і в напрямку, перпендикулярному згаданій поверхні, склад різних сировинних матеріалів, і т.д., як описано вище, зокрема морфологія і кількість металевого АЇ і умови подальшої термообробки можуть бути скориговані. В умовах термічної обробки перепал виконують в неокислювальній атмосфері при температурі 1000 "С або більше (наприклад, температурі 1200 "С або більше в атмосфері азоту з концентрацією кисню 100 ррт або менше). Також ефективним є метод тонкого регулювання концентрації кисню для кожної температурної області, парціальних тисків азоту і СО тощо.

Крім того, по відношенню до кожної сировини можна застосовувати спосіб відбору як можна більш щільної і формування масляним пресом або фрикційним пресом при тиску 100 МПа або більше, наприклад, з використанням сировини, що містить АІ404С, отриману методом дугового плавлення.

Крім того, газопроникність може бути узгоджена з вищезазначеним значенням за допомогою таких способів, як зменшення діаметра фракції дрібних частинок, регулювання співвідношення структури великих, середніх і дрібних частинок за розмірами, збільшення тиску, що застосовується при формуванні, збільшення кількості протягувань, регулювання швидкості при

Б тиску і т.п. таким чином, щоб зробити склад розміру частинок суміші, особливо фракцію дрібних частинок, з тенденцією до утворення щільно упакованої структури.

Регулювання відкритої пористості також схоже з цими методиками.

Крім того, є аспекти, які не можуть точно охопити і виразити щільність структури тільки з відкритою пористістю, і, отже, необхідно оцінювати щільність шляхом всебічної оцінки з відкритою пористістю і газопроникністю. 0042

Конкретний спосіб, у якому сформований виріб із суміші, підібраної таким чином, що вміст металевого АІ компонента становить від 2,0 до 10,0 мас. 95, піддають термообробці для отримання вогнетривкого матеріалу, що містить металевий АЇ компонент у кількості 1,0 мас. Уо або менше, включає в себе оптимальне регулювання, наприклад, температури, газових компонентів, таких як парціальний тиск кисню, швидкість подачі газу і т.д., для кожного з вищезазначених способів.

І0043

Як описано вище, при виробництві вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини є загальноприйнятою практикою просочення дьогтем, пеком або термореактивною смолою для того, щоб виконати ущільнення структури і т.д. Однак, в способі для отримання вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом, стадія просочення дьогем, пеком або термореактивною смолою не обов'язково потрібна. 00441

Кожен із дьогтю, пеку або термореактивної смоли остаточно залишає залишковий вуглець.

Серед них термореактивна смола утворює суцільну жорстку аморфну вуглецеву структуру і є ефективною в підвищенні міцності. Проте, ймовірно, це призведе до зниження термостійкості. З іншого боку, дьоготь і пек є твердими при кімнатній температурі, розм'якшуються при температурі від декількох десятків "С до ста і декількох десятків "С, утворюючи рідину, і мають

Зо високу швидкість карбонізації при термообробці при високій температурі і перетворюються в кристалічний вуглець після термічної обробки. Отже, просочення вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини в заданому температурному режимі дьогтем або пеком має ефект ущільнення, що значно знижує газопроникність і відкриту пористість, і зберігає щільність навіть після карбонізації, що призводить до отримання кристалічного м'якого вуглецю. Тим самим стримується збільшення модуля пружності, а негативний вплив зниження термостійкості невеликий. Однак при просоченні дьогтем, пеком або термореактивною смолою вуглець буде присутній таким чином, щоб заповнити порожнечі в вогнетривкій структурі. Відповідно, кількість вільного вуглецевого компонента у вогнетривкому матеріалі стає високою, і навколо оксидної сировини, такої, як зерна А/І2Оз, існує велика кількість вуглецю. Внаслідок цього оксидний матеріал, такий як частинки АІ2О3з, 2гО2 муліт тощо, буде відновлений у так званій високій ефективності при довготривалому литті. Завдяки цьому стає легше формується окрихчений шар за рахунок вивільнення або перетворення цих оксидних матеріалів і т. п. поблизу робочої поверхні, що може ще більше прискорити пошкодження поверхні ковзання. Тому, згідно способу отримання вогнетривкого матеріалу для пластини за цим винаходом, переважно не просочувати дьогтем, пеком або термореактивною смолою.

ПРИКЛАДИ

0045)

У таблиці 1 представлені Приклади за Винаходом і Порівняльні Приклади. У Прикладах за

Винаходом і Порівняльних Прикладах в таблиці 1 сировину зважували і змішували так, щоб мати відповідні задані сировинні композиції і задавали розподіл частинок, при цьому додавали органічне сполучне і змішували зі змішаною сировиною для отримання суміші, яку одновісно пресували в пластинчасте тіло при заданих умовах формування. Сформований виріб піддавали термічній обробці при заданій температурі і атмосфері, щоб сформувати вогнетривкий матеріал для ковзної соплової пластини. Оцінювалися об'ємна питома вага, відкрита пористість, газопроникність, міцність на вигин, модуль пружності та коефіцієнт теплового розширення, а для оцінки хімічних компонентів - кількісно визначено компонент АІ«04С, компонент А/ГгОз, компонент 5іО» і вільний вуглець. Крім того, проводили випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном, використовуючи високочастотну індукційну піч, для оцінки формування оокрихченого шару. Крім того,

термостійкість також оцінювали використовуючи високочастотну індукційну піч. Методи цих оцінок такі. 0046)

Об'ємну щільність і відкриту пористість вимірювали згідно 995 Н2205. Зразки для вимірювання об'ємної щільності та відкритої пористості вирізали у формі 40ммх4О0ммх4Омм, включаючи поверхню, що служить поверхнею ковзання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини, і вимірювали в напрямку, перпендикулярному до поверхні, що служить поверхнею ковзання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини. Коли форма вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини мала, можна оцінити зразки, вирізані в подібній формі з розмірами 30 ммх30 мхЗОмм. 00471

Газопроникність вимірювали згідно 5 82115 (2008). Зразки для вимірювання газопроникності брали такі, що мають розмір 50 мм, включаючи поверхню, що служить поверхнею ковзання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини, і вирізали у форму з товщиною 20 мм у напрямку перпендикулярно поверхні, що служить поверхнею ковзання. У цьому зразку поверхня, що служить поверхнею ковзання, і поверхня сторони товщиною 20 мм були паралельними. Вимірювали газопроникність цього зразка в напрямку, перпендикулярному поверхні, що служить поверхнею ковзання. 0048)

Міцність на вигин вимірювали використовуючи зразок, вирізаний у формі 20ммх20ммхвОомм, згідно 5-8 2213 (1995).

І0049)

Модуль пружності вимірювали ультразвуковим методом. Зокрема, вимірювальні кінці були розміщені на обох кінцях зразка, вирізаного у формі 20ммх20ммхвОмм для вимірювання акустичної швидкості, а модуль пружності розраховувався шляхом розрахунку співвідношення між акустичною швидкістю і об'ємною щільністю, виміряною відповідно до У15-Н2205.

І0О5О

Коефіцієнт теплового розширення вимірювали до 1000 "С в атмосфері азоту безконтактним методом, описаним в 415-8 2207-1.

Зо 0051

Серед хімічних компонентів, компонент АІ404С, компонент А25Оз та металевий АЇ компонент були кількісно визначені методом Рітвельда з використанням дифракції рентгенівських променів. Якщо наявний стандартний зразок, то кількісне визначення також може бути виконано методом внутрішнього стандарту аналогічно методу дифракції рентгенівських променів. При аналізі звичайним рентгенівським флюоресцентним або мокрим способом дуже важко відокремити і кількісно визначити А/«04С і АЇ2Оз, і, таким чином, бажано кількісно визначати методом дифракції рентгенівських променів. Аналогічно по відношенню до кількісного визначення металевого АЇ компонента, коли міститься компонент АІ-04С, практично неможливо відокремити і кількісно визначити АІ404С шляхом аналізу з використанням атомної абсорбції,

ІСР, тощо, мокрим способом.

Компонент 5іО2 визначали кількісно методом флуоресцентної дифракції рентгенівських променів згідно 45-28 2216.

Вільний вуглецевий компонент (вказаний як "В.В." у Таблиці 1) був кількісно визначений за методом, передбаченим в ЛІ5-В8 2011. (0Оо52І

Формування окрихченого шару оцінювали за допомогою випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном, використовуючи високочастотну індукційну піч, як описано вище.

Зокрема, поверхня, що служить поверхнею ковзання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини, була викладена у високочастотній індукційній печі таким чином, щоб бути внутрішньою поверхнею печі високочастотної індукційної печі, після чого оцінювали окрихчений шар, утворений в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю або розплавленим чавуном.

Що стосується методу оцінювання окрихченого шару на поверхні ковзання пластини внаслідок кисню в розплавленій сталі (окислення і зневуглецювання в основному викликано розплавленою сталлю), як розплавлена сталь використовувалася 55400 а регулювання здійснювали шляхом додавання б5і і вуглецю таким чином, щоб концентрація вільного кисню під час випробування знаходилася в діапазоні від 30 до 50 ррт.

Що стосується методу оцінювання утворення окрихченого шару, головним чином, внаслідок бо реакції відновлення всередині вогнетривкого матеріалу, було встановлено, що при використанні розплавленого чавуну, який майже не містить кисню і має вміст вуглецю близько 4 мас. 95, концентрація кисню під час оцінки була стабільною 5 ррт або менше.

Випробування на реакцію проводили при 1600 С протягом З годин. Після проведення випробувань на реакцію розбивали футерівку високочастотної індукційної печі і вимірювали товщину окрихченого шару, сформованого на поверхні, яка служить поверхнею ковзання вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини (внутрішньої поверхні печі високочастотної індукційної печі). У Таблиці 1 товщину окрихченого шару виражено у вигляді індексу, при якому товщина окрихченого шару в прикладі становить 100. Чим менший індекс, тим тонший шар окрихчується, і тим краще опір поверхні викришуванню. Як описано в

Непатентному Документі 2, випробування на реакцію з розплавленим чавуном може добре відтворювати структуру поверхні ковзання під час операції розливання розплавленої сталі, що має низьку концентрацію вільного кисню, наприклад розкисленої АІ-єм сталі. (0053)

Термостійкість оцінювали за допомогою так званого випробовування на тепловий удар зануренням, в якому зразок занурювали в розплавлений чавун у високочастотній індукційній печі і оцінювали ступінь розтріскування зразка після охолодження. Зокрема, зразок 40ммх40ммх180мм був вирізаний з вогнетривкої пластини, і серія випробувань була повторена три рази, в яких зразок був занурений в розплавлений чавун при 1600 "С протягом З хвилин, а потім охолоджувався на повітрі протягом 30 хвилин. Після випробування визначали ступінь розтріскування зразка.

І0О541

Крім того, деякі приклади та порівняльні приклади були застосовані у виробничих умовах (робота в реальних умовах). У випробуваннях у виробничих умовах, відливши два види розплавленої сталі, тобто розплавлену сталь з високим вмістом кисню (сталь, що має концентрацію вільного кисню в розплавленій сталі понад 30 ррт) і розплавлену сталь з низьким вмістом кисню (сталь, що має концентрацію вільного кисню в розплавленій сталі 30 ррт і менше), зразки оцінювали за пошкодженим станом вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини і т. д., по загалом трьом критеріям о (Відмінно), А (Добре) і х (Незадовільно).

І0О55)

ІТаблиця 11) і Пвннааю І Пржнямй З Прекняд 0 ЛеняХою | Пряклнд р Пенняєд ої принад 0 Пункляд З СЮННИФЮ приклад 0 ПежКЛЯЮ ши ЗШШ Е Ш: СхП п Не ЗЕ Є ЗИМНА НН: ДИН: ї новнсханняті вка | ! : | ! : Е | і Я

КВ ОВ ЯООВ ВОЮ ВВ ОВО М, нн ння о Віж» Сноррщи) ОО 00 Б0ю я ле лво ваебоювббВафО ОВО

МИ НИМИ МИНА ЖИ НИК НИ НЕТ А ВАН НО НАКСУ НАШЕ СОН НАКОЄ З ЗНА ПНО АННУ АН НАСЕ ЗНА

ПИНК С ЗИНННИ ЗА Є АН НЕ НЕ ЗНУ ПОН З ПА У: КИ ЗАВ З МНЕ НЕ ХНА МНК АН ВЕ ОН М нн Я я м А і НИХ НН ИН НА НИ В НА НН ее а но ши си ши сни и о М М С М У В ВВ ді вовилінта я : ИН ПИ І з М п НИ: жи ши: и ни: и ни п З пи

Теютеван : | | : | ! : терюеоброви : і | Ї і ! і і :

М Смшйнищо ше! панни а А ПА ПН пи ПО ПН а НА іно РОЗА: БВ 0 ЗБ 0 ЗБК і 1 ЗЖНИЄ ЯМ 1 ЗЖЖКК о ЗЖКУЄ ої Ж унвературя, ! ! | ' ! : | ! ! лька ! ! | І ' і

ВопкочяаиНи Бікж6 1 Бех 1 БЕ баз фез | без 1000 Бе5 без Бех з М МЕ десь зо зе 25 | Зо м за ай зе ідремике і і | о. і і Е ! і є 55 Н а і ж Н аа А ще Н що ! 7,3 Н Ко Н мое Н я зо ПО кВ ВИ КАКАО КОКО КАК АК А в ПОВЕ п А перететтттете тет енероретт ен те тенет епреттт т теттттт тепер тт тест тепер тест тестер тт едес тент тет ретттеттетттетнтх мс ВИН ї Ї : 7 : : т

ШИ ШО Шк ШИНИ ШИН ши: ши ше жи ши: ж шк ки не и ін он ми пон з зання х х В й : Н : : В фари Ей шк тр пф т фе фе фут фен шасі А шли Ши ши жи ши ши ши ни ши ни ши и ши ем ШЕ х пт чн пишошнни нин пон зн пон На Ниая «ННН КОНОДН Со Киан ен й па ши ж шк и и и з нє М Є ВЕ ві в жі

Вес ИН ММА КН Я шк нн ШИН Ко Ки МКК МН і івфньх . ї Е х | нин виш и пи пи пи пи пох де Її ди Її я Її дак Її 8 од х ее 0 Щ ї НІ : анна ої мої аб о ав о ще аб аю бе о а 00 зв І в зезанрання І ї ї Н гу : : У ї 3 Бе Н де» оче ни т т т і: ін нини ними нн земних Ми зо

Я ї ІУ ї ї т І у патерни ше ши ши шин ши и и и ШЕ п в в п в о в С ї А ї ї З : Її й З ж ї З

ЦО бкрюнннноєю : |! і Е : ї : І і

Е: ще ї Н І ї ї ї і : піна : | | : : і : : і подана пи ПО З 1 ІЗ ї М Н

І виербуенма кг ї ї Н ї ї М зим зимно мм нм мон

З ? ї ї ї ї ї : Її і ! о фезаджлвння Ї і В ; ї Ї і ї : ! Ї

ИЙ Е ї ї Н ї Н Н Н Її | В

БИ шив НЕ В в А ВЕ В а ВЕ щі Е ши нн НН п а п п о п п п вирнинння | і Е І ї Е І ! : Е : і : Е : : ! : | ! :

КМ ддкттнкк дет нка дккеснт дрссттю "фененном "дехсеес есин деехеен доски

Зкркосцвнзь се З ж й бежння І вх | Меееені Мееклем о Керяде і нев: ЯХерМННИЗ С УНК 1 ЗеаМНК | МК ; пет Тези : Ва Божи Зкйенани : Тракя : ЗВО : Тра : ранню с щини ї фена її тради

Гезуная Е : : Н 3 | і і ї

Е о Е 1 В Н 3 ї ЇХ обеве ї денно нини п НН : обере оба 500 ї ї 1 Е ї ван : НВ к ! за ! ен нн: сю нн нн ин ни нення ДЮКА ЮК фуккккююккюккхкко ! ек кіна і ж а 2 | а і жен | сосен в Ж роя ; ! дока З й о довічних ва трави зрінена !

Порівняй Бкрранчяя | Порнаняя | Бюравняй | Переене З ЕВеНовенЯА З Гірнаням Пюрянния у Н Я Й З Е й вний | г. : і й і і і ! Ж | вні вині вний вний вний вний ось о Приняво пюнкакд г приклядо/ Пуновхд 0 бреклядо о Принявд о бриклядо п обннвадо бренд в : ш со бренладо прннчад 3, оокккккккккфо Н ія Е З шк З Н 5 і Ей і К:В

Хівачнній ; ! : ! і є ЩА не сілквк Є і Е З

В : : Н ; ї і - 5 ме І Е Я нн ян шк сн с и ЗОМ За зо з зл о о с --- 5 Ши шини ВИШ В ат авт тав : і ОА її Зо що й її аа її во Її п, ши зи ши сшш: 16 БА мм зем ; ' пиши нин нини : 4 і : : а

В в Як Кз Ж - А Ж Я г З кт ї з Щи нання КИ Мамо Ин Пора ПИаін Кінний Ко МИКж нн : 5 тр нини, но в нн Вони КУ оон Я З пон пон оон пен йо 50 0556

З Ваанст внхраленого і І : :

ЕД і : г ; і І " І ;

А компівнянта в Ст 2 5 5 їв ов 0 щу грався Енн | : : о. Кіпр і Норка Яскревнив. І Біне З Кедівиаль | Нора яка : Яорнева : Фіхрняута

І формування й вої не не на те ще Ша МЕ шк вання рефенува І форнннне фореуви фор | фореємва | фодкуна с венсбннн невкнй і фору нни 1 вн | ; З є ї знав і твсно Темпес сн ноя най нн ЗИ Ж ві я й тармаобровик ' ! ; : в іжниє Ян 0 їйиже 0 аЖнУЄ 1300 зара ЩЕ о темакратиха, : й р ОїМЖКО м роашхє о озаюч озоРє вх

Е схід щі Я Я : Н гу :

Зікеа х ХУ МУ МУКУ УМ ї уч ху ААтятя : : скнллннжнлинжжжня нини ни поооооаооооовавнніня да Я зі у : Е : я : Я З І просочення 00 без Же Бе: | бе Без Ба Бе бе.

З теюоняд, т. З К : ї баіння : . Ї : с бе 4 нн : він : ; | : і

Сг везли ; ; | ї В ; м я З лях ІЗ з | ; х я ї ;

Пі ііі А КАКАА КАААА й ДА КААААА Е І ІЗ й са М і | Кон Ще Е ї нин ШУ же ка -т53: ШЕ МЕ зе НИ МК БУ ма З пвовесесьЕ . ! ! : ее м ПИДННИ ШИ і ИН НИ | і шо їв В Ка вв'Її є в з 8 ї яв З В : Е

Шен МИ докетссюскотссессоюссе ес я З шо нні зані ін ї же як Же ї УЖ і ах ве ВХ Я ж ах З З ї пода ЩЕ | БІ МВ ка 1 ща : КЗ КУ | ї і ою ІА с Коефеннх : | З ! : с ееюжне ТОВЩ ее Уж ши ШИ Ше ЖИ ШЕ С ШЕ І ШО СН х Й сш М ї В ї Я Е

Млини й НИ ШИН ІННИ ви ши ши ШИ коробах

І ї Е Е Е : Я і Вамазаняе с. Щ ши ШИ : ши Е ї теза укованяя ; ща т : щі З Ку 5 Я КО : ща З ї ж НН : : | ї ; 4 | : : : :Визаобувевна ня ше Е : ; 1

Най Канн: МЕ Я х о ваваннях . . . чав | ке ЕТ 5 що Ж 1 мех ж Шк З ШЕ оо ббешев . і вена г : | ї : : і ! і | : : ;

Т вужхохоово сь. 0 ВАН; 0 Мкження: | белжх: З Мешеакк: | бежек: 0 Мевеаня | феведнЕ | Нежкани

ЗОН ДАНЕ ВАНЯ З комаанениа, шення кока

І0О56)

В Таблиці 1, в Прикладах 1-3, вміст компонента АІ«О4С знаходиться в межах від 15,0 до 45,0 мас. ую, вміст компонента 5іО» знаходиться в межах 2,0 мас. 95, вміст вільного вуглецевого компонента знаходиться в межах 3,0 мас: 95, а вміст металевого АІ компонента в межах 1,0 мас. Уо або менше, кожен з яких підпадає під обсяг цього винаходу, і властивості, такі як відкрита пористість, газопроникність, міцність на вигин, коефіцієнт теплового розширення, також підпадають під обсяг цього винаходу. Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном утворення окрихченого шару було незначним і оцінка термостійкості була хороша. В результаті випробування матеріалів за Прикладами 1-3 у виробничих умовах була отримана хороша довговічність.

З іншого боку, у Порівняльному Прикладі 1 вміст компонента А/«02:С був всього 13,0 мас. 6, а ефект зниження коефіцієнта теплового розширення був низьким. Таким чином, в результаті оцінки термостійкості утворилася велика тріщина, і отже не можна очікувати хорошої довговічності.

У Порівняльному Прикладі 2 вміст компонента АІ«02С досягав 48,0 мас. 905, і, таким чином, коефіцієнт теплового розширення став надзвичайно низьким. Як результат, при від'єднанні пластини від ковзного соплового пристрою після фактичного використання, термоусадочна стрічка (НВ) на зовнішній периферії пластини змістилась, і таким чином властивість демонтажу є поганою. Крім того, розвивалися тріщини, які ускладнювали повторне використання, і в результаті пластину оцінювали як незадовільно.

ІОО57І

В Прикладах 4 і 5 вміст вільного вуглецевого компонента становив відповідно 2,0 мас. 95, та 4,5 мас. 95, вміст компонента АІО4С - 30,0 мас. 95, вміст компонента 51іО»5 - 2,0 мас. 95, вміст металевого АІ компонента становив 1,0 мас. 95 або менше, кожен з яких підпадає під обсяг цього винаходу, а такі властивості, як відкрита пористість, газопроникність, міцність на вигин, коефіцієнт теплового розширення, також підпадають під обсяг даного винаходу.

Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном утворення окрихченого шару було незначним і оцінка термостійкості була хорошою.

З іншого боку, у Порівняльному Прикладі З вміст вільного вуглецевого компонента становив лише 1,0 мас. 95 і, таким чином, модуль пружності стає високим. В результаті Порівняльний

Приклад З оцінювали як найгірший у відношенні до термостійкості. Таким чином, навіть у виробничих умовах очікувати на прийнятну довговічність не приходиться.

Далі, у Порівняльному Прикладі 4 вміст вільного вуглецевого компонента досягав 5,0 мас. о, і, таким чином, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном, сформований окрихчений шару був товстим. Таким чином, навіть у виробничих умовах очікувати на прийнятну довговічність не приходиться.

І0О58)

У Прикладах 6 і 7 вміст компонента 5іО2 становив відповідно 0,5 мас 95 і 4,0 мас 95, вміст компонента АІ404С становив 30,0 мас. 95, вміст вуглецевого компонента становив склав 3,0 мас. ую. а вміст металевого АЇ компонента становив 1,0 мас. 95 або менше, кожен з яких потрапляє в обсяг цього винаходу, і такі властивості, як відкрита пористість, газопроникність, міцність на вигин, коефіцієнт теплового розширення, також потрапляють в обсяг даного винаходу. Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном утворення окрихченого шару було незначним і оцінка термостійкості була хороша.

З іншого боку, Порівняльний Приклад 5 не містить компонента 5іО», і, таким чином під час обробки і після обробки для відновлення і повторного використання після фактичного використання відбувалося розсипання.

Крім того, у Порівняльному Прикладі 6 вміст компонента 51іО2 досягав 4,5 мас. 95, і таким чином утворення окрихченого шару було помітним у випробуванні на реакцію з розплавленим чавуном.

І0О59)

У Прикладах 8 і 9 вміст компонента АІ204С склав 30,0 мас. 95, вміст компонента 51іО» 2,0 мас. 95, вміст вільного вуглецевого компонента 3,0 мас., 9Уо, а вміст металевого АЇ компонента 1,0 мас. 965 або менше, кожен з яких підпадає під обсяг цього винаходу, і властивості, такі як відкрита пористість, газопроникність, міцність на вигин, коефіцієнт термічного розширення, також потрапляють в обсяг цього винаходу. Однак, Приклади 8 і 9 були здійсненні шляхом формування з високим тиском, і, таким чином, у Прикладі 8, відкрита пористість склала 7,8 95, тоді як у Прикладі 9 відкрита пористість склала 7,0 95, а газопроникність була до 8х1077 ме, причому обидва приклади мають високий модуль пружності. Тому, незважаючи на те, що утворення окрихченого шару було досить незначним у випробуванні на реакцію з розплавленою сталлю і випробуванні на реакцію з розплавленим чавуном, але все ж термостійкість дещо погіршувалася. Крім того, при випробуванні у виробничих умовах, хоча пошкодження на поверхні ковзання було незначним, радіальна тріщина з боку отвору сопла була дещо більшою.

Однак, в цілому можна отримати кращі результати, ніж у порівняльному звичайному продукті.

І0ОбО

В Прикладі 10 температура термообробки становила 1000 "С, вміст компонента АОС становив 30,0 мас. 95, вміст компонента 5іО» становив 2,0 мас. 95, вміст вільного вуглецевого компонента склав 2,0 мас. У», а вміст металевого АЇ компонента становив 1,0 мас. 95 або менше, кожен з яких підпадає під обсяг цього винаходу, і властивості, такі як відкрита пористість, газопроникність, міцність на вигин, коефіцієнт теплового розширення, також потрапляють в обсяг даного винаходу. Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном утворення окрихченого шару було незначним і оцінка термостійкості була хороша.

З іншого боку, у Порівняльному Прикладі 7 температура перепалу дорівнює всього 900 "С, і, незважаючи на формування під високим тиском, реакція металевого А! під час термічної обробки була невеликою. Крім того, ущільнення було недостатнім і вміст металевого АЇ компонента був більше 1,0 мас. 95. Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном утворення окрихченого шару було також примітним, навіть при випробуванні у виробничих умовах відбувалось поверхневе викришування, і як наслідок хорошу довговічність не вдалося отримати. 00611

У Порівняльному Прикладі 8 формувальний тиск під час формування вогнетривкого матеріалу для ковзної соплової пластини регулювали і об'ємну щільність встановлювали низькою. З цієї причини в Порівняльному Прикладі 8 температура перепалу становила 1200 "С, вміст компонента АІ404С становив 30,0 мас. 956, вміст компонента 5іО2 становив 2,0 мас. об, вміст вільного вуглецевого компонента становив 2,0 мас. 95, вміст металевого АЇ компонента становив 1,0 мас. 96 або менше, кожен з яких підпадає під обсяг цього винаходу. Однак, відкрита пористість становить 12,195, а газопроникність - 43х1077 ме, і, таким чином, ущільнення є недостатнім. Також міцність на вигин дорівнює 14 МПа. Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю і випробування на реакцію з розплавленим чавуном формування окрихченого шару було також примітним, і навіть при випробуванні у виробничих умовах хорошої довговічності не очікувалося. Крім того, із-за недостатньої міцності при випробуванні у виробничих умовах виникає своєрідна тріщина, відмінна від радіальних тріщин, тощо, що виникає внаслідок нормальних термічних навантажень, і при цьому довговічність погіршується. 0О62

У Прикладі 11 виконують просочення пеком, що підпадає під обсяг цього винаходу. Однак вміст вільного вуглецевого компонента стає високим, і вуглецевий компонент однорідно присутній у вогнетривкій структурі. Отже, в результаті випробування на реакцію з розплавленим чавуном у вогнетривкій структурі протікає реакція відновлення і сформований окрихчений шар має тенденцію бути дещо товстим. З іншого боку, в результаті випробування на реакцію з розплавленою сталлю утворення окрихченого шару було незначним. При випробуванні у

Зо виробничих умовах, після операції розливання розплавленої сталі з високим вмістом кисню, пошкодження поверхні ковзання було незначним, тоді як після операції розливання розплавленої сталі з низьким вмістом кисню, пошкодження поверхні ковзання мало тенденцію бути трохи більше. Однак, в цілому можна отримати кращі результати, ніж у порівняльному звичайному продукті.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Ковзна соплова пластина з вогнетривкого матеріалу для використання при литті сталі, при цьому вогнетривкий матеріал містить компонент АОС у кількості від 15 до 45 мас. 905, вільний 40 вуглецевий компонент у кількості від 2,0 до 4,5 мас. 95, 5іОо-компонент у кількості від 0,5 до 4,0 мас. 96, металевий АІ-компонент у кількості 1,0 мас. 95 або менше, або вогнетривкий матеріал, вільний від металевого АІ-компонента, при цьому залишок включає компонент А/29Оз як основний компонент, причому вогнетривкий матеріал включає поверхню, що служить як поверхня ковзання, і має газопроникність від 5х1077 до 40х10-77 ме, яку виміряно для вказаного 45 вогнетривкого матеріалу, який включає вказану поверхню, і в напрямку, перпендикулярному вказаній поверхні, та відкриту пористість від 8,0 до 11,0 95.

2. Пластина за п. 1, в якій вогнетривкий матеріал має коефіцієнт теплового розширення від 0,5 до 0,6 95 при вимірюванні у неокиснювальній атмосфері при 1000 "С, і міцність на вигин від 15 до 40 МПа при вимірюванні при кімнатній температурі. 50

3. Пластина за п. 1 або п. 2, в якій сталь має концентрацію вільного кисню 30 ч./млн або менше, як виміряно в розплавленому стані сталі під час лиття.

4. Спосіб отримання ковзної плити за будь-яким з пп. 1-3, причому спосіб включає етапи: формування суміші, що містить: металевий АЇ або АІ-вмісний сплав, компонент АіІ«О04С, вільний вуглецевий компонент, 5іОго-компонент і компонент А2Оз, при цьому загальна кількість 55 металевого АІ-компонента у вказаній суміші становить від 2,0 до 10,0 мас. 95 відносно 100 мас. до вказаної суміші; і піддавання сформованого виробу тепловій обробці в неокиснювальній атмосфері при 1000 С або більше для регулювання вмісту компонентів у вогнетривкому матеріалі ковзної соплової пластини так, що вміст компонента Аі2:04С становить в діапазоні від 15 до 45 мас. 95, вміст 60 вільного вуглецевого компонента становить у діапазоні від 2,0 до 4,5 мас. 95, вміст 5іОг2-

компонента становить в діапазоні від 0,5 до 4,0 мас. 95, а вміст металевого АІ-компонента у вогнетривкому матеріалі становить від 1,0 мас. 95 або менше, або дорівнює нулю.

5. Спосіб за п. 4, який здійснюють без стадії просочення вогнетривкого матеріалу дьогтем, пеком або термореактивною смолою.