Спосіб ремонту стійкої до утворення тріщин пластини шибера

1. Спосіб ремонту зношеної вогнетривкої пластини (1) для шиберної засувки, що включає етап замазування тріщин розчином, який відрізняється тим, що пластина (1) окреслена подовженим прямокутником R, який має дві сторони, паралельні до напрямку його подовження, та має зливний отвір (3), розміщений несиметрично відносно центра посередині між паралельними сторонами прямокутника R та окреслений колом С з центром (4), прямокутник R розділений на чотири квадранти двома перпендикулярними лініями (5, 6), які перетинаються в центрі (4) кола С, одна (6) з цих ліній (5, 6) проходить посередині між паралельними сторонами прямокутника R, кожний квадрант має перетинні діагоналі: D1, D2 та D3, D4, та D5, D6, та D7, D8 відповідно, де кути (7-10) прямокутника R зрізують і замінюють нахиленими краями (15-18), і щонайменше частина цих країв (15, 16), які є найдальшими від зливного отвору (3), відхиляється максимум на 5° від напрямку діагоналі, яка не перетинає відповідний кут, напрямок країв (17, 18), які є найближчими до зливного отвору (3), відхиляється максимум на 5° від одного з нижченаведених напрямків: (і) -напрямку, перпендикулярного до діагоналі, що перетинає відповідний кут; (іі) -напрямку іншої діагоналі відповідного квадранта; (ііі) - напрямку, проміжного між напрямками (і) і (іі). 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що розчин є фосфатним розчином. 2 (19) 1 3 Цей винахід взагалі стосується способу ремонту зношених пластин шибера, які використовуються в шиберних засувках для контролю потоку розплавленого металу, а зокрема стосується пластини шибера, стійкої до утворення тріщин, спричинених термомеханічними навантаженнями. Шиберні засувки звичайно використовуються, щоб контролювати потік розплавленого металу в сталеварінні та інших металургійних процесах. Такі засувки звичайно складаються з опорної рами, верхньої нерухомої пластини шибера, яка має отвір у шибері з розливним пристроєм або стаканом сталерозливного ковша для пропускання потоку розплавленого металу, і дросельної заслінки, що також має отвір для пропускання металу, яка є ковзною рухомою під нерухомою пластиною шибера. У шиберних засувках, що використовуються у взаємодії з кристалізаторами машини безперервного лиття, нижня нерухома пластина шибера встановлюється під рухомою дросельною заслінкою, яка також має отвір для пропускання потоку металу, який в основному суміщається з отвором верхньої нерухомої пластини шибера. Потужність потоку розплавленого металу залежить від ступеню суміщення отвору ковзної рухомої дросельної заслінки з отвором верхньої нерухомої пластини. Рухома дросельна заслінка є звичайно довшою за нерухому дросельну заслінку, щоб вона мала здатність дроселювання потоку розплавленого металу передніми й задніми краями власного отвору, а також здатність повного перекриття потоку шляхом повного зсуву свого отвору за межі суміщення з отворами нерухомої пластини. Звичайно дросельна заслінка пересувається способом ковзання між нерухомими пластинами за допомогою гідравлічного важільного механізму. Дросельна заслінка й нерухома пластина встановлюються у відповідних нижньому заглибленні та верхньому заглибленні й кожна з них знаходиться в заглибленні в поверхні, яка стає її опорною поверхнею і взаємодіє з іншою пластиною/заслінкою через поверхню, яка стає її ковзною або робочою поверхнею. Як дросельна заслінка, так і нерухомі пластини таких шиберних засувок виробляються з жаростійких та стійких до ерозії вогнетривких матеріалів, таких як глинозем, глинозем, оброблений вуглецем, діоксид цирконію. Однак, незважаючи на жаростійкість та ерозійну стійкість таких вогнетривів, серйозні термомеханічні навантаження, яким вони піддаються, кінець кінцем спричиняють утворення певних тріщин. Наприклад, у сталеварінні кожна пластина шибера піддається впливу температур приблизно в 1600°С у зоні, що безпосередньо оточує її отвір, який пропускає потік металу, в той час як її зовнішні краї піддаються впливу тільки температури навколишнього середовища. Спричинений цим великий температурний градієнт створює велике термомеханічне навантаження, оскільки зона кожної пластини, яка безпосередньо оточує отвір, розширюється в значно більшому ступені, ніж інша частина пластини. Ці навантаження спричиняють утворення тріщин, які розходяться назовні від отвору пластини. Якщо нічого не робиться, щоб стримати розширення цих 75633 4 тріщин, вони можуть досягти зовнішніх країв пластини, спричиняючи її руйнування. Для запобігання розширенню таких тріщин та подальшому руйнуванню пластин шибера були розроблені різні рішення у відомому рівні техніки. Першою спробою була розробка вдосконалених затискних пристроїв. Мета цих пристроїв полягає в застосуванні достатнього тиску навколо периметра пластини так, щоб тріщини, що розходяться від отвору, не розширювалися до країв пластини. Один такий пристрій складається з рами, що має регульовані гвинтами клини, які зчіплюються з кутами пластини, що обрізані під кутом, який є взаємодоповнюючим до кута клинів. Така система описана в [документі DE-C2-3,522,134]. Хоча така рама та клинові затискні пристрої є прогресом, винахідники помітили деякі недоліки в цій конструкції, які перешкоджають їй досягти її повного потенціалу сповільнення утворення тріщин. Звичайно зусилля затиску не зосереджені рівномірно в тому місці, де з'являється максимальна кількість тріщин, тобто, біля отвору, де наявні найбільші термомеханічні навантаження. Крім того, заявники помітили, що звичайно кутове спрямування зрізаних кутів у таких пластинах оптимально не запобігає розширенню тріщин, як вважалося раніше. Така неоптимальність випливає з того, що утворення тріщин не розподіляється рівномірно на 360° навколо отвору, а замість цього зміщується по поздовжній осьовій лінії всіх пластин шибера, як нерухомих, так і рухомих. Вважається, що такий асиметричний розподіл тріщин навколо отворів пластини має місце в результаті поздовжнього ковзного руху дросельної заслінки по поверхнях нерухомих пластин. [Патент USP 5,626,164] описує стійку до утворення тріщин пластину шибера; форма зазначеної пластини була розроблена для запобігання утворенню й розширенню тріщин у ній. Ця пластина має вісь і отвір для пропускання розплавленого металу, який розміщується на зазначеній осі, та зрізані кути для зосередження зусилля затиску до зазначеної осі біля зазначеного отвору, і кожний із зазначених зрізаних кутів є ортогональним до лінії, що проходить між точкою дотику до зазначеного отвору, через зазначену вісь і через перетин ліній, паралельних до країв пластини, що сходяться, які віддалені від зазначених країв на відстань, що дорівнює половині ширини зазначеного отвору. У [документі W0-A1-98/05451] описується варіант цього рішення, в якому визначені кути між бічними гранями пластини для того, щоб збільшити довговічність пластини. Хоча рішення [патенту USP 5,626,164] вже є очевидним прогресом у порівнянні з раніше відомим рішенням, заявники спробували ще більше оптимізувати форму пластини. Очевидно, необхідна пластина шибера, форма якої оптимально зосереджує зусилля затиску в найбільш схильних до утворення тріщин зонах пластини, щоб максимально сповільнити подовження будь-яких таких тріщин. В ідеалі кути повинні мати довжину, достатню для того, щоб уникнути утворення небажаних місцевих механічних навантажень на кутах. 5 75633 6 [Міжнародна патентна заявка WO01/41958] римується в стисненні, запобігаючи таким чином описує стійку до утворення тріщин пластину шиберозширенню тріщин, які розходяться від зливного ра, що використовується в шиберній засувці, яка отвору. усуває чи щонайменше зменшує всі незручності, Заявники помітили, що нова конструкція пласпов'язані з відомим рівнем техніки, або щонайметини має надзвичайні переваги. По-перше, спонше має такі самі характеристики, як пластина, стерігається набагато менше тріщин. По-друге, описана в [патенті USP 5,626,164]. навіть якщо вони все ще з'являються, тріщини не Таким чином, цей документ стосується вогнетрозширюються до країв пластини, так що проникривкої пластини для шиберної засувки, яка може нення повітря помітно знижується. І по-третє, коли бути окреслена подовженим прямокутником R, пластина за цією Європейською заявкою викорисякий має дві сторони, паралельні до напрямку його товується в сполученні з відповідним затискним подовження. Прямокутник R має поздовжню вісь, пристроєм, тріщини, якщо вони є, утворюються що визначена як його найдовша вісь симетрії, яка тільки в допустимій зоні. Тобто, вони не утворюзбігається з переважною траєкторією ковзання ються в зоні дроселювання й також не утворюютьпластина. Однак, необхідно ясно розуміти, що це ся безпосередньо в зоні між зливним отвором та поняття переважної траєкторії ковзання є внутрішнайближчими краями. ньою характеристикою пластини згідно з цим доДодаткова перевага цієї пластини полягає в кументом, і що ця пластина може ковзати в шибетому, що оскільки спостерігалося дуже мало трірній засувці у напрямку, який не є оптимальним чи щин, пластина може бути легко і швидко відремонпереважним. Пластина має отвір (зливний отвір) тована після використання. От чому даний винахід для пропускання розплавленого металу. Найчасстосується способу ремонту використаних пластіше зазначений отвір є круглим, точніше, він тин, описаних у [заявці WO01/41956]. окреслений колом С з діаметром Ф. Пластина може бути симетричною відносно її З метою побудови прямокутник R розділений поздовжньої осі, але в переважному варіанті втіна чотири квадранти двома перпендикулярними лення пластина несиметрична відносно поздовжлініями, які перетинаються в центрі кола С, і одна ньої осі. з цих ліній проходить посередині між паралельниЗавдяки цій асиметрії, пластина може встаноми сторонами прямокутника R. Кожний квадрант влюватися тільки в одному положенні у верхньому має перетинні діагоналі: діагоналі D1, D3, D5, D7, заглибленні та в одному положенні в нижньому які з'єднують центр кола С з кутами прямокутника заглибленні, так що опорна поверхня пластини R, та діагоналі D2, D4, D6 і D8, які з'єднують сумістає її ковзною або робочою поверхнею, коли плажні перетини перпендикулярних ліній, що перетистина переходить з одного положення до іншого у наються в центрі кола С, зі сторонами прямокутнивипадку, якщо бажане повторне використання ка R. пластин. Зливний отвір може розміщуватися в центрі Пластина може мати тільки чотири краї, які випластини, але найчастіше він зміщений по поздозначені вище, але щоб уникнути гострих кутів, вовжній осі для того, щоб дроселювання могло здійна може мати більше країв. У такому випадку доснюватися на більшій площі. Зливний отвір також даткові краї можуть (або не можуть) бути може бути злегка зміщеним по осі, перпендикуляпаралельними та/або перпендикулярними до позрній до поздовжньої осі. довжньої осі. Пластина має краї, спрямовані під кутом (зоНеобхідно розуміти, що пластина необов'язкображені як зрізані кути прямокутника R), для зосево повинна бути полігональною. Навпаки, якщо редження зусиль затиску до зони біля отвору та до навколо пластини використовується затискна стрізони дроселювання, щоб запобігти утворенню та чка, така затискна стрічка може застосовувати розширенню тріщин у ній. місцеві механічні навантаження (які можуть сприЗгідно з [заявкою WO01/41956] щонайменше чинити тріщини) до вершини, визначеної суміжничастина країв визначається таким чином: ми краями. Тому вигідно, щоб кут був округленим. - краї найдальші від зливного отвору (таким У переважному варіанті втілення тільки частичином, найближчі до зони дроселювання) відхини країв відповідають вищезгаданому визначенню. Бажаніше, щоб решта країв складалася з кривих, ляються максимум на 5 від напрямків діагоналей, що з'єднують зазначені частини країв, і найбажаякі не перетинають відповідного кута, та ніше з перехідного радіуса зазначених країв. - краї найближчі до зливного отвору (таким чиТакож необхідно розуміти, що в обсязі даного ном, найдальші від зони дроселювання) відхилявинаходу "пластина" означає також пластину вузються максимум на 5° від одного з нижченаведела (незнімну чи знімну), таку як пластина моноблоних напрямків: ка випускного отвору, пластина моноблока внутрі(I) - напрямку, перпендикулярного до діагоналі, шнього випускного отвору, пластина моноблока що перетинає відповідний кут; трубної дошки, і т.д. (II) - напрямку іншого відповідного квадранта; Таким чином, даний винахід стосується спосо(III) - напрямку, проміжного між напрямками (I) бу ремонту зношеної вогнетривкої пластини для і (II). шиберної засувки, яка може бути окреслена подоЗаявники дійсно встановили, що така форма вженим прямокутником R, який має дві сторони, пластини оптимально зосереджує зусилля затиску паралельні до напрямку його подовження, та яка на двох різних зонах пластини. З одного боку, зона має зливний отвір, розміщений несиметрично віддроселювання підтримується в стисненні, запобіносно центру посередині між паралельними стогаючи таким чином появі тріщин у цій області, а з ронами прямокутника R та окреслений колом С, іншого боку, периметр зливного отвору також підт 7 75633 8 прямокутник R розділений на чотири квадранти самий, як розчин, що використовується для трідвома перпендикулярними лініями, які перетинащин) накладають навколо трубчастого предмета, ються в центрі кола С, одна з цих ліній проходить висушують і наприкінці піддають отвердінню. посередині між паралельними сторонами прямоВ одному з варіантів також можливо просверкутника R, кожний квадрант має перетинні діагодлити отвір (в оптимальному варіанті коаксіальний налі: D1, D2 та D3, D4, та D5, D6, та D7, D8 відпоз початковим зливним отвором, і який має діаметр відно, де кути прямокутника R зрізують і в оптимальному варіанті щонайменше на 50% бізамінюють нахиленими краями, і напрямок щольший за початковий діаметр зливного отвору), найменше частини цих країв, які є найдальшими розмістити і закріпити розчином вставку в новому від зливного отвору, відхиляється максимум на 5° просвердленому отворі. Вставку в оптимальному від напрямку діагоналі, яка не перетинає відповідваріанті виготовляють із матеріалу, який є щонайний кут; і менше настільки ж стійким, як оригінальний мате- напрямок країв, які є найближчими до зливріал пластини. Може бути зручно обладнати зовного отвору, відхиляється максимум на 5° від однішні стінки вставки виступами або отворами, щоб ного з нижченаведених напрямків: розчин і вставка взаємно проникали. Також можна (I) - напрямку, перпендикулярного до діагоналі, використовувати ступінчасту вставку у вигляді що перетинає двох (або більше) накладених одна на одну коаквідповідний кут; сіальних труб, які мають однаковий внутрішній (II) - напрямку іншої діагоналі відповідного діаметр, але різні зовнішні діаметри. квадранта; Фіг.1 і 2 є виглядом зверху пластин за винахо(III) - напрямку, проміжного між напрямками (I) дом. і (II). З посиланням на Фіг.1, на якій відповідні ноМоже використовуватися будь-який придатний мери позначають відповідні деталі на фігурах, цей спосіб ремонту. Необхідно розуміти, що ці пластидокумент описує пластину шибера 1, яка викорисни можуть бути легко, швидко й ефективно відретовується в шиберній засувці для регулювання монтовані саме завдяки їх винятковій стійкості до потоку розплавленої сталі або іншого металу від утворення тріщин. проміжного розливного пристрою до ливарної фоЗвичайно спосіб ремонту включає етап замарми або від ковша до проміжного розливного призування тріщин розчином, в оптимальному варіанті строю. - розчином, здатним протистояти впливу розплавПластина 1 має отвір 3 для розливання потоку леної сталі, таким як фосфатний розчин, наприрозплавленого металу. Зазначений зливний отвір клад, REFRACOL 620 PL 45. 3 окреслений колом С з центром 4. На Фіг.1 зоЯкщо потрібно, може бути необхідно обробити бражена пластина з некруглим зливним отвором, а поверхню пластини перед замазуванням тріщин. на Фіг.2 показана пластина зі зливним отвором 3, Наприклад, видалити залишок сталі з поверхні який співпадає з колом С пластини. Може використовуватися будь-яка звиПрямокутник R зображений на Фіг.1 і 2. Прячайна методика, така як шліфування, піскострумокутник R окреслює пластину 1 і його довші стоминне очищення, водоструминне очищення, і т.д. рони паралельні до траєкторії ковзання пластини в Після замазування тріщин надлишок розчину шиберній засувці. З метою побудови необхідно видаляють і пластині дають висохнути. Висушунакреслити дві перпендикулярні лінії 5 і 6, які певання може здійснюватися при температурі навкоретинаються в центрі 4 кола С і є паралельними лишнього середовища протягом щонайменше 4 до коротких та довгих сторін прямокутника R. Ці годин, в оптимальному варіанті - щонайменше 8 лінії визначають, таким чином, чотири квадранти годин, або в печі, наприклад, при 120°С протягом 1 прямокутника R. Кожний квадрант має перетинні години. діагоналі: D1, D3, D5 і D7, які з'єднують центр 4 Після цього пластина може піддаватися отвекола С з чотирма кутами (7, 8, 9, 10) прямокутника рдінню. Цей етап отвердіння може здійснюватися R, та D2, D4, D6 і D8, які з'єднують суміжні перетипри 350-450°С протягом однієї години. В одному з ни (11, 12, 13, 14) ліній 5 і 6 зі сторонами прямокуваріантів отвердіння може також відбуватися в тника R. процесі використання відремонтованої пластини, Краї пластини, спеціально розроблені для зоколи вона піддається високим робочим темперасередження зусиль затиску в зоні дроселювання, турам. тобто краї 15 і 16, які є найдальшими від зливного В окремому варіанті втілення пластину попеотвору З, і таким чином найближчими до зони дроредньо нагрівають, наприклад, при температурі селювання, мають щонайменше частину (до якої застосовуватимуться зусилля затиску), яка параприблизно 80-120 С, щоб розчин проникнув глиболельна до діагоналі D2 або D4 квадранта, що ко в тріщини і швидко затвердів. включає зазначений край. В іншому варіанті втілення розчин включає На Фіг.1 і 2 щонайменше частина краю 15 паприскорювач отвердіння, так, що навіть при темралельна до діагоналі D2 і щонайменше частина пературі навколишнього середовища він швидко краю 16 паралельна до діагоналі D4. На Фіг.1 краї твердне. 15 і 16 повністю паралельні до діагоналей D2 і D4, У випадку, якщо зливний отвір ушкоджений, у той час як на Фіг.2 тільки частина країв 15 і 16 він також може бути відремонтований. Звичайно в паралельна до діагоналей D2 і D4. зливний отвір вставляють трубчастий предмет Краї пластини, що спеціально розроблені для (такий як труба, стержень або сердечник), який зосередження зусиль затиску навколо зливного має діаметр по суті подібний до початкового діаотвору 3, тобто краї 17 і 18, які є найближчими до метра зливного отвору. Розчин (звичайно такий 9 75633 10 зливного отвору 3, можуть розміщуватися перпенперехідними радіусами 21 і 22. дикулярно до діагоналей D5 або D7 квадранта, Важливим параметром є спрямованість країв який включає зазначений край, або, іншими сло15, 16, 17 і 18, яка визначає те, як вони зосеревами, паралельно до напрямків 19 або 20, визнаджують зусилля затиску, щоб уникнути тріщин. чених як перпендикулярні до діагоналей D5 або їхнє положення відносно зливного отвору 3, тобто D7. Цей варіант втілення проілюстрований на приположення країв 15, 16, 17 і 18 до відповідних діакладі обох країв 17 і 18 на Фіг.2, які перпендикулягоналей D1, D3, D5 і D7, є менш важливим для цих рні відповідно до діагоналей D5 або D7. критеріїв. Однак, бажано, щоб краї 15, 16, 17 і 18 Альтернативно ці краї 17 і 18 можуть розміщуне були занадто довгими, щоб уникнути механічватися паралельно до діагоналей D6 або D8 квадних навантажень через гострі кути, і не занадто ранта, який їх включає, як проілюстровано на прикороткими для ефективного зосередження зусиль кладі країв 17 і 18 на Фіг.1, які паралельні до затиску в тих місцях, де це необхідно. діагоналей D6 або D8. Тому краї, найближчі до зони дроселювання, В іншому варіанті краї 17 і 18 можуть спрямотобто краї 15 і 16 (або їхні проекції), повинні перевуватися в напрямку, що знаходиться між двома важно перетинати коротку сторону прямокутника R напрямками, визначеними вище. в області, що знаходиться відповідно між 1/8 і 3/8 Краї 15, 16, 17 і 18 можуть стикатися один з та між 5/8 і 7/8 довжини короткої сторони прямокуодним, визначаючи таким чином чотирикутну платника R. стину 1, визначену з'єднаними діагоналями D2, Ця вимога менш важлива для іншої сторони D4, D6 і D8. Безумовно, щоб уникнути механічних пластини (тобто сторони, де краї є найближчими навантажень, бажано уникати таких гострих кутів. до зливного отвору), так що краї 17 і 18 (або їхні Тому бажано, щоб краї 15, 16, 17 і 18 не стикалися проекції) повинні переважно перетинати коротку безпосередньо. Вони можуть відокремлюватися сторону прямокутника R в області, що знаходиться прямими лініями, бажано паралельними до сторін між 1/10 і 9/10 довжини короткої сторони прямокупрямокутника, як зображено на Фіг.1. тника R. Ще бажаніше, щоб вони відокремлювалися [Документ WO01/41956] описує спосіб визнаперехідними кривими. чення того, чи розроблена пластина відповідно до На Фіг.2 краї 15 і 16 та краї 17 і 18 з'єднуються його опису, чи ні. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601