Проникний вогнетривкий матеріал для розливального стакана з газовим продуванням

1. Проникний матеріал, який має проникність принаймні приблизно 50cD, який відрізняється тим, що цей матеріал є зв'язаним смолою і складається з композиції, яка містить а) вогнетривкий агрегат, б) 0,5-15мас.% принаймні одного поглинача кисню та в) достатню кількість зв'язувальної речовини. 2. Проникний матеріал за п.1, який відрізняється тим, що вогнетривкий агрегат складає принаймні 80мас.% композиції, і цей вогнетривкий агрегат містить а) принаймні приблизно 60мас.% агрегату, який має розмір частинок +80меш або більше, б) менше ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок від -80 до +325меш, і в) менше ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок менше ніж -325меш. 3. Проникний матеріал за п.2, який відрізняється тим, що вогнетривкий агрегат містить принаймні один оксид, вибраний з групи, яка складається з глинозему, оксиду магнію, кремнезему, двоокису цирконію, оксиду кальцію і їх сумішей та сполук. 4. Проникний матеріал за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що поглинач кисню містить принаймні одну сполуку, вибрану з гр упи, яка складається зі сполук бору, карбідів, нітридів та реакційноздатних металів. 5. Проникний матеріал за п.4, який відрізняється тим, що реакційноздатний метал є вибраним з групи, яка складається з алюмінію, магнію, кремнію, титану і їх сумішей та сплавів. 6. Проникний матеріал за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що зв'язувальна речовина є вибраною з групи, яка складається з фенольних смол, вуглецевих зв'язувальних речовин, крохмалю та лігносульфонатів. 7. Проникний матеріал за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що композиція містить летку добавку, здатну збільшувати проникність під час нагрівання проникного матеріалу. 8. Проникний матеріал за п.7, який відрізняється тим, що летка добавка містить органічну сполуку. 9. Проникний матеріал за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що проникний матеріал є покриттям принаймні внутрішньої поверхні UA (21) a200504479 (22) 14.10.2003 (24) 25.07.2007 (86) PCT/US2003/032427, 14.10.2003 (31) 60/418,957 (32) 16.10.2002 (33) US (46) 25.07.2007, Бюл. № 11, 2007 р. (72) Десай Пріядарші Гаутам, IN, Дебастіані Дуан , US, Джанссен Домінік , CA (73) ВЕЗУВІУС КРУСІБЛ КОМПАНІ, US (56) Заявка UA 2003109178, пріор. 27.03.2001, публ. 16.10.2006 US 5137189 A, 11.08.1992 US 5171495 A, 15.12.1992 US 5723055 A, 03.03.1998 US 4634685 A, 06.01.1987 EP 0669293 A1, 30.08.1995 EP 0576212 A1, 29.12.1993 GB 1368390 A, 25.09.1974 WO 0059657 A1, 12.10.2000 FR 2672527 A1, 14.08.1992 ASTM C 204 - 00: "STAND ARD TEST METHOD FOR FINENESS OF HYDR AULIC CEMENT BY AIRPERMEABILITY APPAR ATUS" ASTM INTERNATIONAL STANDARD, ASTM INTERNATIONAL, US, 2000, pages 1-8, XP001164234. M. INNOCENTINI ET AL.: "Influence of air compressibility on the permeability evaluation of refractory castables" J. OF AMERIC AN CERAMIC SOCIETY, vol. 83, no. 6, 2000, pages 1536-1538, XP001179844. M. INNOCENTINI ET AL.: "Permeability of porous ceramics considering the Klinkenberg and inertia! effects" J. OF AMERICAN CER AMIC SOCIETY, vol.84, no. 5, 2001, pages 941-944, XP002273206. M. INNOCENTINI ET AL.: "Modified Pressure DECAY technique for evaluating the permeability of highly dense refractories" J. OF AMERICAN CERAMIC SOCIETY, vol. 83, no. 1, 2000, pages 220-222, XP002273207. M. INNOCENTINI ET AL.: "Permeable porosity of refractory castables evaluated by the Water expulsion porosimetry technique" J. OF AMERIC AN CERAMIC 2 (19) 1 3 79829 4 вогнетривкого розливального стакана для застосування у литті розплавленого металу, причому розливальний стакан включає впуск, випуск, зовнішню поверхню, внутрішню поверхню, яка обмежує отвір, який динамічно сполучає впуск та випуск, верхню поверхню, яка оточує вп уск, розливальний стакан є пристосованим для приймання потоку інертного газу і включає непроникний матеріал, який оточує принаймні частину проникної композиції і здатний значною мірою перешкоджати дифузії газів через зовнішню поверхню. 10. Проникний матеріал за п.9, який відрізняється тим, що непроникний матеріал є вибраним із групи, яка складається з металу та непроникної вогнетривкої композиції. 11. Проникний матеріал за будь-яким з пп.9 та 10, який відрізняється тим, що непроникна вогнетривка композиція складається з композиції, яка містить 50-90 мас. % вогнетривкого агрегату, 1-10 мас. % зв'язувальної речовини та 0,5-15мас.% реакційноздатного металу. 12. Проникний матеріал за будь-яким з пп.9-11, який відрізняється тим, що непроникна композиція містить 65-80 мас. % плавленого глинозему, 230 мас. % кальцинованого глинозему, 1-10мас.% зв'язувальної речовини, 0,5-10мас.% металевого алюмінію, до 15мас.% двоокису цирконію та менше ніж 3мас.% кремнезему. 13. Проникний матеріал за будь-яким з пп.9-12, який відрізняється тим, що розливальний стакан включає систему подачі інертного газу. 14. Проникний матеріал за п.13, який відрізняється тим, що система подачі газу є вибраною з групи, яка складається з каналів, канавок та пристроїв. 15. Проникний матеріал за будь-яким з пп.9-14, який відрізняється тим, що розливальний стакан виготовлено шляхом а) поміщення першої композиції, яка має призначення проникного матеріалу,навколо осердя у формі, б) поміщення другої композиції, яка має призначення непроникної композиції, принаймні частково, навколо першої композиції, в) пресування першої та другої композицій разом під тиском принаймні приблизно 3000 фунтів/дюйм 2 для формування сирої деталі, г) термообробки сирої деталі при температурі, меншій ніж 800°С, для формування розливального стакана. 16. Проникний матеріал за п.15, який відрізняється тим, що перша композиція містить а) принаймні 80мас.% вогнетривкого агрегату, який містить принаймні приблизно 60мас.% агрегату, який має розмір частинок +80меш або більше, менше ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок -80 та +325меш, і менше ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок менше ніж -325меш, б) 0,515мас.% принаймні одного поглинача кисню і в) достатню кількість зв'язувальної речовини. 17. Проникний матеріал за п.16, який відрізняється тим, що др уга композиція містить а) 50-90мас.% вогнетривкого агрегату, б) 1-10мас.% зв'язувальної речовини і в) 0,5-15мас.% реакційноздатного металу. Даний винахід стосується вогнетривкого розливального стакана для застосування у литті розплавленої сталі, зокрема, розливального стакана, в якому застосовують інертний газ для зменшення небажаного накопичення відкладів глинозему на межі поверхонь сталі/розливального стакана. Вогнетривкі вироби для контролювання потоку розплавленого металу, такого як сталь, є відомими з існуючого рівня техніки. До таких виробів належать розливальні стакани, пластини шиберних затворів, стопорні стержні та кожухи, і їх часто застосовують у комбінації для регулювання потоку рідкої сталі під час лиття розплавленого металу. У 1970-і роки розкислена алюмінієм сталь стала одним з найпоширеніших продуктів сталеливарної галузі завдяки потрібним металургійним властивостям. На жаль, під час лиття оксиди металів, такі як оксид алюмінію (глинозем), осаджуються й накопичуються на поверхнях, на яких розплавлена сталь контактує з вогнетривкими виробами. До поверхонь контакту належать, наприклад, канал та верхня поверхня розливального стакана. Відклади оксидів у каналі зрештою можуть викликати повне закупорювання розливального стакана. Або ж відклади на верхній поверхні можуть перешкоджати перекриванню потоку розплавленої сталі, оскільки стопорний стержень перестає герметично прилягати до верхньої поверхні розливального стакана. Дослідження показали, що відклади глинозему утворюються тоді, коли кисень реагує зі складовими у розливальному стакані та розплавленою сталлю. Захист розплавленої сталі від кисню ефективно зменшує небажані відкладення. Такий захист може здійснюватися шляхом нагнітання інертного газу, наприклад, аргону, під надлишковим тиском, у вогнетривкі матеріали, які оточують розплавлену сталь. Нагнітання зменшує парціальний тиск кисню, який викликає закупорювання. Комплекти розливальних стаканів, які дозволяють здійснювати нагнітання інертного газу, часто включають вогнетривкий виріб та металеву оболонку. Вогнетривкий виріб зазвичай закріплюють у металевій оболонці вогнетривким розчином. Цей виріб може включати систему подачі газу, яка складається з багатьох отворів, які виходять на контактну поверхню, або пористий, газопровідний вогнетривкий елемент, який прилягає до контактної поверхні. Остання, як правило, є оточеною або включеною у другий вогнетривкий компонент. Комплект розливального стакана також може включати систему подачі газу, яка включає канали, канавки або пристрої, у межах або поза межами розливального стакана, які спрямовують інертний газ в отвори або пористі елементи. 5 79829 [Приклади таких розливальних стаканів описано у патентах США №№ 4,360,190; 5,100,035, 5,137,189 та 5,723,055]. Металева оболонка діє як непроникний бар'єр і, таким чином, зменшує ймовірність дифузії кисню у вогнетривкий виріб та тікання з виробу інертного газу, що нагнітається. Металева оболонка, таким чином, зменшує кількість газу, необхідну для підтримання низького парціального тиску кисню. На жаль, газ все одно може витікати з комплекту розливального стакана, і кисень все одно може проникати у комплект розливального стакана. Шар розчину між металевою оболонкою та вогнетривким розливальним стаканом є дуже проникним для дифузії газу. Різниця у тепловому розширенні часто створює зазор між металевою оболонкою та вогнетривким матеріалом. Крім того, металева оболонка значною мірою руйнується під час лиття. Високі температури разом з механічним напруженням можуть викликати значну повзучість та пластичність у металевій оболонці. У металевій оболонці утворюються отвори, і, таким чином, вона стає нездатною утримувати інертний газ у вогнетривкому виробі або запобігати усмоктуванню кисню у розплавлений метал. Крім дифузії кисню навколо і крізь металеву оболонку, кисень також може забруднювати інертний газ. Забруднення інертного газу та витікання у лініях подачі газу також можуть бути причиною проникнення великої кількості кисню у пористий елемент. Кисень легко проходить крізь пористі елементи існуючого рівня техніки і може реагувати з розплавленою сталлю, утворюючи відклади. Елементи існуючого рівня техніки, як правило, складаються з зв'язаних вуглецем матеріалів або зв'язаного оксидом матеріалу і не видаляють кисень з потоку газу, що надходить. Існує потреба у вогнетривкому розливальному стакані, який краще захищає розплавлену сталь від кисню. Розливальні стакани існуючого рівня техніки все одно допускають дифузію кисню крізь виріб і у розплавлену сталь. Металеві оболонки не можуть повністю перешкодити дифузії кисню у розплавлену сталь. Кисень все одно може проникати по всій площі проміжного шару між виробом та металевою оболонкою і все одно може проходити крізь металеву оболонку при температурах лиття. Крім того, забезпечення такої оболонки значно збільшує виробничі витрати. В оптимальному варіанті розливальний стакан має включати газонепроникний бар'єр з коефіцієнтом теплового розширення, приблизно таким, як у пористого елемента. В оптимальному варіанті захист оболонкою має включати як механічні, так і хімічні засоби. У ще кращому варіанті пористий елемент має видува ти або відокремлювати будь-який кисень, який є з присутнім в інертному газі або який міг проникнути крізь бар'єр. У даному винаході описано зв'язану смолою пористу композицію та вогнетривкий розливальний стакан, який включає цю композицію. Зв'язана смолою пориста композиція може бути застосована у литті розплавленої сталі з метою зменшення накопичення відкладів на поверхнях, відкритих для потоку розплавленої сталі. Такими поверхнями є 6 поверхня отвору або верхня ущільнювальна поверхня зв'язаного смолою розливального стакана. У широкому аспекті проникний матеріал включає зв'язану смолою пористу композицію, яка є проникною для інертного газу. Проникність може контролюватися, наприклад, шляхом регулювання розміру частинок, тиску формування, рівня летких добавок, або просвердлювання отворів у матеріалі. Композиція включає вогнетривкий агрегат, зв'язувальну речовину та поглиначі кисню. До останніх належать реакційноздатні метали та деякі сполуки бору. Вогнетривким агрегатом може бути будьякий придатний вогнетривкий матеріал, такий як глинозем, оксид магнію, кремнезем, двоокис цирконію, оксид кальцію та їх суміші й сполуки. Затвердла композиція зберігає проникність принаймні 50cD. Один варіант втілення включає проникний матеріал, виконаний з дрібнозернистої вогнетривкої суміші, яка складається з принаймні приблизно 60мас.% агрегату, який має розмір частинок +80меш або більше, менше, ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок від +325 до -80меш, і менше, ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок менше, ніж -325меш. Проникний матеріал може бути включений як пористий елемент у виріб для захисту розплавленої сталі від кисню. Пористий елемент дозволяє вводити інертний газ навколо потоку або у потік розплавленої сталі. В оптимальному варіанті пористий елемент включає поглиначі кисню, які відокремлюють кисень від інертного газу таким чином, щоб залишковий кисень не міг спричинити накопичення відкладів. Непроникний матеріал значною мірою оточує пористий елемент, таким чином, утримуючи інертний газ у межах виробу і спрямовуючи інертний газ у пористий елемент і крізь нього у напрямку розплавленої сталі. Зручним є те, що можна контролювати пористість проникної композиції та дифузію інертного газу у розплавлену сталь. Як альтернатива або додаток до пористості, система подачі газу, наприклад, канали, канавки або пристрої, може сприяти доставлению та дифузії інертного газу крізь проникний матеріал. В одному варіанті втілення проникний матеріал штампують разом із зв'язаною смолою газонепроникною композицією для формування вогнетривкого виробу. Застосування непроникної композиції дозволяє обходитися без металевої оболонки, таким чином, заощаджуючи на виробничих витрата х і усуваючи проникний проміжний шар між оболонкою та вогнетривким матеріалом. На відміну від металевої оболонки, непроникна композиція має коефіцієнт теплового розширення, приблизно такий, як у проникної композиції, і не руйнується при температурах лиття. Спосіб даного винаходу включає штампування непроникної композиції навколо проникної композиції. Нагрівання композицій до температури вище приблизно 150°С, в оптимальному варіанті — вище приблизно 200°С, протягом достатнього періоду часу для утворення зв'язаної смолою композиції і, на відміну від зв'язаних вуглецем та 7 79829 оксидом композицій, уникнення передчасної реакції поглиначів кисню. Фіг.1 показує поперечний розріз вогнетривкого розливального стакана існуючого рівня техніки. Фіг.2 показує поперечний розріз вогнетривкого розливального стакана згідно з даним винаходом. У даному винаході описано зв'язану смолою проникну композицію та вогнетривкий розливальний стакан, зв'язаний смолою, без оболонки, який включає цю композицію, яка може бути застосована для нагнітання газу у потік розплавленого металу. Пресовані дрібнозернисті композиції, зв'язані смолою, тверднуть при температурах менше, ніж 800°С, зазвичай, при температурах, менше, ніж 500°С. На відміну від них, зв'язані вуглецем та зв'язані оксидом матеріали вимагають затверднення при значно вищих температурах. Зв'язані вуглецем матеріали випалюють у відновній атмосфері при температурах, більших, ніж 800°С, часто - більших, ніж 1000°С. Зв'язані оксидом матеріали випалюють при ще більших температурах. В оптимальному варіанті, низькі температури затверднення дозволяють додавати і утримувати різні потрібні сполуки. Наприклад, реакційноздатні метали, такі як алюміній та магній, окислюються або утворюють карбіди при підвищених температурах, але залишаються в їх елементному стані під час затверднення зв'язаних смолою матеріалів. На жаль, композиції, зв'язані смолою, як правило, є непроникними для газів і не можуть бути змінені, щоб бути придатними як пористі елементи для розливального стакана з нагнітанням газу. Проникність вимірюють згідно зі Стандартом Американського товариства з випробування матеріалів С-577, включаючи утворення дводюймового куба з призначеного для випробування матеріалу, застосування протитиску 3-6 фунтів/дюйм 2 та 5 вимірювання швидкості потоку крізь куб. Після піддавання дії температури 1000°С, яка відповідає попередньому нагріванню вогнетривкого виробу при безперервному литті сталі, зв'язані смолою композиції часто мають проникність меншу, ніж приблизно 15cD. Як правило, проникність є меншою, ніж 5cD. Пористий елемент повинен мати проникність принаймні приблизно 50cD. Дана зв'язана смолою проникна композиція включає вогнетривкий агрегат, зв'язувальну речовину та поглиначі кисню. Вогнетривкий агрегат включає будь-який придатний вогнетривкий матеріал, такий як глинозем, двоокис цирконію, оксид кальцію, та їх суміші й сполуки. В оптимальному варіанті кількість сполук, які утворюють леткі оксиди при підвищених температурах, такі як кремнезем та оксид магнію, має бути обмеженою. Проникна композиція включає зв'язану смолою композицію, яка має проникність принаймні приблизно 50cD, пористість принаймні приблизно 15% і середній розмір пор принаймні приблизно 5 мікронів. В оптимальному варіанті проникність є більшою, ніж 100cD; пористість є більшою, ніж 20%; і середній розмір пор є більшим, ніж 10 мікронів. На відміну від вищезгаданої композиції, стандартна зв'язана смолою композиція має проникність меншу, ніж 25cD, пористість 9-14% і середній розмір пор 2-4 мікронів. Для порівняння, стандартна 8 просочена смолою зв'язана вуглецем композиція має проникність меншу, ніж 10cD, пористість меншу, ніж 20%, і середній розмір пор приблизно 1 мікрон. Проникність змінюють різними способами, включаючи пресування, зміну гранулометричного складу, летких добавок, свердління та хімічні композиції, окремо або у комбінації. Теоретично зниження тиску пресування лише до 1000-3000 збільшує проникність, але фізичні властивості, зокрема, стійкість до ерозії та корозії, можуть значно погіршитися. До летких добавок належать матеріали, які звітрюються, розплавляються або розкладаються при температурах, нижчих за температуру ли ття, включаючи воски та інші органічні матеріали, відомі спеціалістам у даній галузі. Леткі добавки збільшують проникність після нагрівання, причому нагрівання означає або термообробку матеріалу, або наступне нагрівання затвердлого матеріалу під час або перед самим застосуванням. Застосовують також лазери для просвердлювання невеликих отворів у матеріалі, створюючи, таким чином, газові канали у матеріалі. Різні хімічні речовини можуть викликати газоутворення, створюючи, таким чином, пори у матеріалі. Інші хімічні речовини, такі, як флюси, можуть зменшувати пористість. В оптимальному варіанті проникність контролюють через гранулометричний склад вогнетривкого агрегату. Цей склад включає більшість агрегату з великим розміром частинок та агрегат з малим розміром частинок, який не може повністю заповнити порожнини між великими частинками агрегату. Агрегат з малим розміром частинок має складати принаймні приблизно третину, в оптимальному варіанті - половину розміру порожнин великого агрегату. Третій агрегат, який має ще менший розмір частинок, додають для точного регулювання пористості, полегшення обробки або поліпшення міцності затвердлого виробу. В одному варіанті втілення підходящий гранулометричний склад включає принаймні приблизно 60мас.% агрегату, який має розмір частинок +80меш або більше, менше, ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок від +325 до -80меш, і менше, ніж 20мас.% агрегату, який має розмір частинок менше, ніж -325меш. Смоляна зв'язувальна речовина, яка піддається термообробці, має бути присутньою у кількості, достатній для досягнення належної міцності сирого матеріалу після пресування та термообробки. Пресування зазвичай здійснюють під тиском принаймні приблизно 3000 фунтів/дюйм 2 для досягнення належної стійкості до ерозії та корозії. Термообробку зв'язаною смолою композиції зазвичай здійснюють при температурі, яка дорівнює або є нижчою за приблизно 300°С. Для додаткової міцності композицію піддають додатковій термічній обробці при температурі, нижчій за приблизно 800°С, у найкращому варіанті - нижчій за приблизно 500°С. Термічну обробку слід здійснювати обережно, оскільки проникність при підвищених температурах може змінюватися. Кількість зв'язувальної речовини може бути різною, наприклад, залежно від типу зв'язувальної речовини та 9 79829 потрібної міцності сирого матеріалу. Достатня кількість зв'язувальної речовини, як правило, становить 1-10мас.%. Як правило, зв'язувальна речовина є органічною і зазвичай ця зв'язувальна речовина є смолою на вуглецевій основі, такою, як фенольні смоли, вуглецеві зв'язувальні речовини, яка походить від пеку або смоли, крохмалю або лігносульфонатів. Газонепроникна композиція також включає поглинач кисню. Поглинач кисню реагує з киснем, який дифундує в газонепроникну композицію або утворюється в ній, таким чином, виключаючи доступ кисню до розплавленої сталі. До звичайних поглиначів кисню належать, наприклад, сполуки бору, карбіди, нітриди та порошки реакційноздатних металів, таких як алюміній, магній, кремній і їх суміші та сплави. Сполуки бору є особливо ефективними поглиначами кисню, і до них належать елементний бор, нітрид бору, карбід бору та їх суміші. Оскільки сполуки бору можуть діяти як флюс, таким чином, знижуючи пористість, їх застосування слід обережно обмежувати. Потрібна кількість поглинача кисню залежить від конкретного випадку застосування вогнетривкого виробу. Мінімальну кількість 0,25мас.% вважають необхідною для помітного поліпшення стійкості до окиснення. Якщо ж кількість становить понад 15мас.%, вона вимагає великих витрат, як правило, є зайвою і навіть може бути шкідливою, наприклад, у разі застосування порошків реакційноздатних металів. Крім того, поглиначі кисню можуть знижувати термостійкість виробу та його стійкість до ерозії. Оптимальними поглиначами кисню є реакційноздатні метали, включаючи алюміній, магній, кремній, титан і їх суміші та сплави. Для зручності реакційноздатні метали додають у формі порошків, пластівців та ін. Реакційноздатний метал має бути присутнім у достатній кількості, для того щоб під час лиття розплавленої сталі реакційноздатний метал видував будь-який кисень, який може дифундувати у вогнетривкий виріб або утворитися в ньому. Різні чинники впливають на кількість реакційноздатного металу, достатню для видування кисню. Наприклад, включення сполук, які вивільнюють кисень, таких як кремнезем, вимагає більш високого рівня реакційноздатних металів для видування вивільненого кисню. Обмеження кількості реакційноздатного металу зменшує витрати та шкоду. Реакційноздатні метали зазвичай є дорожчими, ніж вогнетривкі агрегати, зокрема, у формі порошків, і реакційноздатні метали можуть бути вибухонебезпечними під час обробки. Типова кількість реакційноздатного металу становить 512мас.%. До зв'язаної смолою проникної композиції додають графіт для поліпшення термостійкості. В оптимальному варіанті рівень графіту не перевищує приблизно 10мас.%. Графіт пов'язують з відкладенням глинозему, тому кількість графіту тримають на якомога нижчому рівні. Розливальний стакан згідно з даним винаходом включає зв'язаний смолою пористий елемент, оточений непроникним елементом, таким як металева оболонка або непроникна вогнетривка ком 10 позиція. Розливальний стакан означає будь-який вогнетривкий виріб, який застосовують для проведення потоку розплавленого металу, включаючи насадки ковшів та розливальних пристроїв, наприклад, насадки металоприймальників, проміжні насадки, проміжні кожухи та насадки колекторів. На Фіг.1 показано розливальний стакан 1 існуючого рівня техніки. Пористий елемент 2 утворює принаймні частину внутрішньої поверхні 3 розливального стакана 1, і є пристосованим для подачі інертного газу в о твір 4 розливального стакана 1. Отвір 4 є пристосованим для переміщення сталі із впускного отвору розливального стакана 5 до випускного отвору розливального стакана 6. Пористий елемент 2 є принаймні частково оточеним корпусом розливального стакана 7, що включає другий во гнетривкий матеріал. Вогнетривкі елементи закріплюють за допомогою розчину, принаймні, частково, всередині металевої оболонки 8. Під час лиття трубопровід 9 подає інертний газ у розливальний стакан 1. Інертний газ також може проходити через комбінацію каналів, канавок або пристроїв у розливальному стакані 1 або навколо нього. Пористий елемент 2, як правило, включає зв'язаний оксидом або зв'язаний фосфатом матеріал, який має відносно відкриту пористу структуру та проникність принаймні приблизно 50cD і більше, часто більше, ніж 150cD. Типовий пористий елемент включає зв'язану оксидом магнієву, глиноземно-хромову або високоглиноземисту композицію. Другий вогнетривкий матеріал, як правило, є зв'язаним вуглецем або рідкоплинним вогнетривким матеріалом. Рідкоплинний вогнетривкий матеріал включає дрібнозернисті матеріали, до яких додають воду і які згодом тверднуть. Прикладами є вогнетривкі матеріали, які включають здатну до гідратації сполуку, таку як оксид кальцію, яка реагує з водою для утворення твердого продукту. Металева оболонка 8 має призначення газонепроникного бар'єра, який перешкоджає витіканню газу або доступу кисню. Другий матеріал, чи є він зв'язаним вуглецем, чи рідкоплинним, хоча не є достатньо пористим для того, щоб включати пористий елемент, все ж є достатньо пористим для того, щоб допускати витікання інертного газу та доступ кисню. Існує багато інших можливостей контакту кисню з розплавленою сталлю. З'єднання за допомогою розчину 10 між корпусом розливального стакана 7 та металевою оболонкою 8 часто є пористим і легко допускає дифузію кисню. Різниця у тепловому розширенні між корпусом розливального стакана 7, металевою оболонкою 8 або трубопроводом також може бути причиною розтріскування. Кисень може потрапляти через ці тріщини у розплавлену сталь. Кисень також може забруднювати інертний газ, який подається, або як слідове забруднення у самому газі, або через протікання у системі подачі. Як показано на Фіг.2, одним варіантом втілення даного винаходу є розливальний стакан 1, який включає пористий елемент 2, що включає зв'язану смолою пористу композицію. Пористий елемент 2 є оточеним, принаймні частково, корпусом розливального стакана 7, який включає практично не 11 79829 проникний матеріал. Непроникний матеріал може включати металеву оболонку, але, як показано на Фіг.2, цей непроникний матеріал може включати другу зв'язану смолою композицію. Друга зв'язана смолою композиція є практично непроникною для газу і заміняє металеву оболонку існуючого рівня техніки. В оптимальному варіанті з'єднання за допомогою розчину є зайвим, і непроникний вогнетривкий матеріал не руйнується при температурах лиття. В альтернативному варіанті втілення корпус розливального стакана може значною мірою складатися з проникного матеріалу і навіть зв'язаної смолою пористої композиції, якщо непроникний матеріал складає більшу частину зовнішньої поверхні корпусу розливального стакана. Зручним є те, що непроникний матеріал включає металеву оболонку, і решта розливального стакана складається, головним чином, з вогнетривкого керамічного матеріалу. Вогнетривкий керамічний матеріал може включати багато керамічних компонентів або може просто складатися з пористого елемента. В оптимальному варіанті останній варіант втілення може бути легко виготовлений із застосуванням одного етапу пресування, одного етапу термообробки та одного етапу забезпечення оболонки. Непроникний матеріал розливального стакана повинен мати проникність, меншу, ніж приблизно 15cD, в оптимальному варіанті - менше, ніж 5cD. Спеціалістам у даній галузі відомі різні непроникні керамічні або металеві матеріали та різні способи одержання непроникного керамічного матеріалу з застосуванням різних хімічних та механічних засобів. Наприклад, флюси, глазурі, гранулометричний склад, зв'язувальна система, склад вогнетривкого матеріалу та умови обробки можуть окремо і у комбінації впливати на проникність. Флюси розпочинають низькотемпературні фази і сприяють склоутворенню. Глазурі створюють непроникне покриття на поверхні вогнетривкого матеріалу. Гранулометричний склад у вогнетривкому агрегаті може значною мірою впливати на пористість, а зрештою, і проникність готового продукту. Умови обробки, такі, як температура та тиск випалу, мають сильний вплив на проникність. Хімічний склад вогнетривкого матеріалу та зв'язувальної системи також значною мірою впливає на проникність. Непроникна композиція в оптимальному варіанті включає зв'язану смолою композицію. Непроникна композиція включає принаймні один вогнетривкий агрегат, смоляну зв'язувальну речовину, яка піддається термообробці, та реакційноздатний метал. Вогнетривкий агрегат включає будь-який вогнетривкий матеріал, придатний для лиття сталі, включаючи, крім іншого, глинозем, оксид магнію, оксид кальцію, двоокис цирконію, кремнезем, їх сполуки та суміші. Типова непроникна композиція включає 50-90мас.% вогнетривкого агрегату, 110мас.% зв'язувальної речовини та 0,5-15мас.% реакційноздатного металу. У ще кращому варіанті непроникна композиція включає 65-80мас.% плавленого глинозему, 2-30мас.% кальцинованого глинозему, 1-10мас.% зв'язувальної речовини, 0,510мас. % металевого алюмінію, до 15мас.% двоокису цирконію і менше, ніж 3мас.% кремнезему. 12 Графіт додають для стійкості до умов процесу або термостійкості, в оптимальному варіанті - у кількості 0,5-10мас.%. Системи подачі газу можуть збільшува ти переміщення газу у вогнетривкому розливальному стакані. Такі системи включають канали, канавки або пристрої у во гнетривкому виробі або на його поверхні. Пристрій може мати просвердлені отвори, які забезпечують рівномірний розподіл газу по його довжині. Канали часто утворюють шляхом випалювання воску або іншого матеріалу з низькою точкою плавлення, який впресовують або вливають у вогнетривкий виріб. Спосіб винаходу включає утворення проникної композиції, наприклад, шляхом пресування або штампування, та термообробки проникної композиції для утворення пористого елемента. Термообробку здійснюють при температурах, нижчих, ніж приблизно 800°С, в оптимальному варіанті нижчих, ніж приблизно 500°С, у найкращому варіанті - нижчих, ніж приблизно 300°С. Низька температура термообробки дозволяє зберегти поглиначі кисню у композиціях, зв'язаних смолою. Непроникну композицію після цього розміщують практично навколо всього пористого елемента для утворення готового вогнетривкого розливального стакана. Це дозволяє уникнути багатьох етапів випалу та забезпечення оболонки. В одному варіанті втілення проникну композицію пресують разом з непроникною композицією для формування пресованої деталі, яку піддають термообробці для одержання готового розливального стакана. Спільне пресування найчастіше здійснюють під тиском понад 3000 фунтів/дюйм 2 для забезпечення належної механічної міцності, включаючи стійкість до ерозії та корозії. У цьому варіанті втілення, на відміну від існуючого рівня техніки, металева оболонка та високотемпературний випал є зайвими. Приклад 1 Як показано у Таблиці 1, проникність зв'язаної смолою проникної композиції (А) порівнювали з проникністю трьох композицій існуючого рівня техніки (B-D). Композиція А містила зв'язаний смолою проникний матеріал на основі глиноземного агрегату. Композиція В була стандартним зв'язаним смолою непроникним матеріалом. Композиція С була стандартним зв'язаним оксидом проникним оксидом магнію. Композиція D була стандартним випаленим зв'язаним вуглецем вогнетривким матеріалом. Зв'язані смолою композиції піддавали термообробці при 200°С. Зв'язаний оксидом матеріал випалювали при температурі вищій, ніж 1000°С, протягом понад чотирьох годин. Зв'язану вуглецем композицію випалювали при температурі вищій, ніж 800°С, протягом понад чотирьох годин у відновній атмосфері. Проникність вимірювали згідно зі Стандартом Американського товариства з випробування матеріалів С-577. Проникність зв'язаного смолою проникного матеріалу значно переважала проникність стандартного зв'язаного смолою матеріалу та зв'язаного вуглецем матеріалу і мала переваги над зв'язаним оксидом оксидом магнію. 13 79829 14 A Проникний зв'язаний смолою матеріал 65-250 Проникність у cD, після 1000°С В Стандартний зв'язаний смолою матеріал 1-20 У Таблиці 2 показано здатність до відокремлення кисню різних вогнетривких композицій. Відокремлювальну здатність вимірюють шляхом нагрівання зразків до 1200°С в аргоні, піддавання зразків дії повітря при 1200°С та зважування зразків. Збільшення маси вказує на абсорбцію кисню зразком, що зазвичай означає реакцію кисню зі складовою зразка з утворенням оксиду. Зразки АС включають (А), зв'язаний смолою проникний Час, год 1 2 3 Очевидною є можливість численних модифікацій та варіантів даного винаходу. Таким чином, слід розуміти, що без відхилення від обсягу представленої нижче формули винаходу винахід може бути практично втілений іншим способом, відмінним від конкретно описаного. Хоча цей винахід було описано по відношенню до певних оптималь Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко D Зв'язаний вуглецем матеріал 1-15 матеріал згідно з даним винаходом, (В), зв'язаний смолою непроникний матеріал, та (С), композицію випаленого зв'язаного оксидом оксиду магнію. Зразок А, зв'язаний смолою проникний матеріал, завжди абсорбує значно більше кисню і продовжує абсорбувати кисень швидше, ніж Зразок В, навіть через три години. Зразок С, випалений вогнетривкий матеріал без поглиначів кисню, не абсорбує кисню. Збільшення маси, % В 0,9 ІД 1,2 А 1,9 2,4 2,7 С Зв'язаний оксидом матеріал 65-250 С 0 0 0 них варіантів втілення, різні варіанти, модифікації та доповнення до винаходу стан уть зрозумілими для спеціалістів у даній галузі. Усі ці модифікації, варіанти та доповнення охоплюються обсягом цього патенту, який обмежується лише формулою винаходу, яка до нього додається. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601