Плита для бесстопорной разливки металла

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п925549

Союз Советских

Содиалистических

Республик (61} Дополнительное к авт. свид-ву —. (22) Заявлено 05.05.80 (21) 2920186/22-02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.82

511М.Кч з В 22 041/08

Государственный комитет

ССС.Р ао делам ивебретеиий и открытий (53) УДК 621.746.328.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

1О. ф. Кос™ря Н. С. Климкович H. H Зиг и Н. А. Трошенков

13 .. (71) Заявитель Днепропетровский ордена Трудового Красного 3 металлургический институт ени.— (54) ПЛИТА ДЛЯ БЕССТОПОРНОИ РАЗЛИВКИ

МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металлургии, а именно к огнеупорным изделиям, используемым для бесстопорной разливки металла.

Известен бесстопорный ковшевой затвор, называемый часто шиберным, скользящим или задвижкой, где плита представляет собой матрицу с вкладышем, имеющие соосно расположенное отверстие (11.

Недостатком затвора является низкая стойкость в службе плит, происходящая за счет их растрескивания, а также прорыва металла между плит.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является плита скользящего ковшевого затвора, состоящая из вкладыша из высокоогнеупорного материала, установленного в выемке матрицы относительно отверстия в нем, смещенного на продольной оси в одну сторону так, что ось вкладыша совпадает с осью отверстия плиты (2 .

Недостатком известной плиты является то, что несмотря на то, что плита скользящего ковшевого затвора выполнена с облицовкой рабочей поверхности из высокостойкого огнеупорнаго материала, во время службы происходят значительные температурные колебания вызывающие механические нагрузки, возникающие в результате термических расширений. Так температура колеблется от 1580 до 1670 С на рабочей поверхности канала и до 300 — 600 С по краям плит. Это приводит к возникновению неравномерных термических напряжений, механических и деформационных нагрузок при высокой температуре особенно в тонких сечениях вкладыша. Вследствие этого происходит либо растрескивание

10 плиты, затекание в трещины металла и выход плит из строя, либо выпучивание вставки и нарушение узла, прорыв металла и потеря функциональной пригодности стройства.

15 Целью изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы плиты за счет снижения термических напряжений в процессе эксплуатации.

Цель достигается тем, что в плите длг.

20 бесстопорной разливки металла, содержащей вкладыш из высокоогнеупорного материала, установленный в выемке матрицы так, что ось отверстия вкладыша совпадает с осью отверстия плиты, 1/3 — 1/2

25 часть периметра между матрицей и вкладышем, равноудаленного от вертикальной оси отверстий, выполнена с зазором, который заполнен огнеупорным теплоизолирующим материалом, с коэффициентом теплопроводности не менее чем в 5 раз

925549

Температура в различных точках, С

Характеристика плиты

Линейные размеры слоя, мм

Состав теплоизоляционного слоя!

Состав матрицы

Состав вкладь.ша о с С

Предлагаемая плита

Спеченный Плавленый Алюмо- 1=1/3 ab ba 1680 330 27Ю 57 450 390 I 190 85 I 50 периклаз силикатная S=6 мм 168р 950 810 38р 1050 880 720 500, . 280 вата (! /50 а) (1=1/2 abcba

S=15 мм (1/20 n) То же

То же

7l0P j 520 i 300 !

1680 1050 780 360 1100 830

1=2 5 abcba

S= — 10 хгм (1/30 а) Известная плита

Сп1еченный Плавленый Корундо- Без тепло- 1680 250 — 60 4с10 — 205 50 45 магнезит цериклаз вый мер- изоляцион- 1680 800 400, 1000 820 450 260 тель ного слоя

II р и м е ч а н и е. Прогрев обеих плит до достижения стационарного режима происходит примерно одинаково в течение 40 — 50 мин.

Представлены средние результаты замеров температуры по 10 определениям. меньшим коэффициента теплопроводности материала вкладыша, например алюмосиликатной ваты. Ширина теплоизолирующего слоя может быть равна 1/5 — 1/2 расстояния между отверстием вкладыша и

его торцовой стороной, ближе расположенной к отверстию, а ширина теплоизолирующего слоя равномерно уменьшается к боковым стенкам от торцовой поверхности вкладыша, близлежащей к отверстию, в

1,5 — 3,0 раза.

На фиг. 1 изображена предлагаемая плита; на фиг. 2 — схема установки термопар.

Плита включает вкладыш 1 из высокоогнеупорного материала и матрицу 2 из огнеупорного материала. Между вкладышем и матрицей по толщине вкладыша установлена теплоизолирующая прокладка 3 из материала с коэффициентом теплопроводности не менее чем в 5 раз меньшим коэффициента теплопроводности материала вкладыша. Вкладыш установлен в матрицу так, что ось отверстия 4 совпадает с осью отверстия матрицы и диаметры их равны.

Прокладка охватывает вкладыш со стороны, ближе расположенной к отверстию, но не полностью по его периметру

Длина l теплоизолирующей прокладки составляет 1/3 — 1/2 периметра вкладыша

l = (1/3 — 1/2) abcba, а ширина S равна

1/5 — 1/2 толщины стенки вкладыша между отверстием и близлежащей торцовой стороной S = аа = (1/5 — 1 2) o à.

Возможно также, что ширина теплоизолирующего слоя, выполненного между боковыми стенками вкладыша, равномерно уменьшается от его торца до величины равной 0,3 — 0,6 слоя между торцовыми стенками.

5 Плита работает следующим образом.

Во время разливки металла за счет наличия теплоизолирующего слоя 3 резко снижается величина теплового потока на участках вкладыша 1 b — В, аА; температуI0 pa B точках а и b возрастает (по сравнени1о с обычной плитой), а перепад температур снижается; в то же время тепловой поток на матрицу 2 резко падает.

В качестве теплоизолирующего мате15 риала может использоваться, например, алюмосиликатная вата, имеющая коэффициент теплопроводности при 1100 С равный 0,29 вт/м К (коэффициент теплопроводности вкладыша при 1100 С из, напри20 мер, плавленого периклаза равен

7,25 вт/м К).

Выбор граничных значений, определяющих длину и ширину теплоизоляционного слоя, а также подбор материала с опреде25 ",pííûè коэффициентом теплопроводности проведен на основании результатов лабораторных исследований и обусловлен необходимостью получения огнеупорной плиты с высокими служебными свойствами.

ЗО Длина канавки (слоя) выбрана, исходя .пз результатов замеров температур по длине и ширине плит, а также из того, что при длине менее 1/3 периметра температурные поля распространяются со значительными герепадами по осям BB и А1С и эффект применения теплоизоляционного слоя вы35 ражен очень слабо. При длп1е белее 1/2

1680 380 180 45 57(0 330 I 160 > 90 55

1680 350 200 f 55 550 f 850 .170 100 (Л5

l680 1000 800 f ÇÞ 1100 I 850 7IO ИО f 380

925549.периметра эффект применения теплоизоли,рующего слоя имеет обратное действие, а именно по обеим осям наблюдается черезмерное повышение температуры, что приводит к снижению служебных свойств огнеупоров, т. е. вкладыш начинает работать сам, как отдельная плита с вышеописанными недостатками. Предел по различию коэффициентов теплопроводности определяется тем, что при разнице менее чем в

5 раз необходима ширина слоя, равная толщине плиты, что технологически неосуществимо. Верхний предел в подборе коэффициента теплопроводности может быть неограниченным, однако трудно найти материал с меньшим коэффициентом теплопроводности.

Изделия предлагаемой плиты и противопоставленной в идентичных условиях были испытаны на горячем стенде в лаборатории.

Как показали лабораторные стендовые испытания, в начале испытаний и по достижении стационарного режима (когда температуры практически оставались постоянными) температуры в различных точках (см. фиг. 2) были следующими (см. таблицу).

Как видно из приведенных данных практически достигнута поставленная цель:, резко уменьшился перепад температур по, .длине и ширине вкладыша в начале процесса и более равномерно нагрета плита при установившемся режиме.

Технико-экономическая целесообразность применения предлагаемых плит для шиберных затворов состоит в том, что уве..личение срока службы и надежности проис.ходит за счет устранения неравномерности нагрева и снижения термических напряжений вкладыша.

Экономический эффект от применения предлагаемых плит ши6ер ного затвора может составить 88 тыс. руб на 1 млн. т разливаемой стали.

Формула изобретения

1. Плита для бесстопорной разливки

10 металла, содержащая вкладыш из высокоогнеупорного материала, установленный в выемке матрицы с совмещением оси отверстия вкладыша с осью отверстия плиты„ отличающаяся тем, что, с целью уве15 личения срока службы плиты путем снижения термических напряжений в процессе эксплуатации, 1!3 — 1/2 часть периметра между матрицей и вкладышем, равноудаленного от вертикальной оси отверстий, выполнена с зазором, который заполнен огнеупорным теплоизолирующим материалом, с коэффициентом теплопроводности не менее чем в 5 раз меньшим коэффициента теплопроводности материала вкла25 дыш а

2. Плита по п. 1, отличающаяся тем, что ширина теплоизолирующего слоя равна 1/5 — 1!2 расстояния между отверстием вкладыша и его торцовой стороной, ЗО блигке расположенной к отверстию.

3. Плита по п. 1, отл и ч а ющ а я с я тем, что ширина теплоизолирующего слоя выполнена с уменьшением от торцовой к боковым стенкам в 1,5 — 3 раза.

35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Стопорный ковшевой затвор. — «Огнеупоры» № 11, 1971, с. 53 — 56.

2. Авторское свидетельство СССР

40 ¹ 486865, кл. В 22 D 41/08, 1974.

Редактор О. Юркова

Составитель Г. Борисов

Техред А. Камышникова

Корректор С; Файн.

Заказ 447/413 Изд. № 144 Тираж 853: Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»