[go: up one dir, main page]

RU2699467C1 - Shutter plate and method of its manufacturing - Google Patents

Shutter plate and method of its manufacturing Download PDF

Info

Publication number
RU2699467C1
RU2699467C1 RU2019104979A RU2019104979A RU2699467C1 RU 2699467 C1 RU2699467 C1 RU 2699467C1 RU 2019104979 A RU2019104979 A RU 2019104979A RU 2019104979 A RU2019104979 A RU 2019104979A RU 2699467 C1 RU2699467 C1 RU 2699467C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
casting
steel
temperature
refractory material
Prior art date
Application number
RU2019104979A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Городинец
Игорь Владиленович Егоров
Наталья Серафимовна Мамонова
Александр Юрьевич Попов
Михаил Викторович Краснянский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Кералит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Кералит" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Кералит"
Priority to RU2019104979A priority Critical patent/RU2699467C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699467C1 publication Critical patent/RU2699467C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14Closures
    • B22D41/22Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28Plates therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy and can be used when casting steel from a casting ladle. Disclosed is a plate for a shutter of an outlet of a steel teeming ladle in the form of an oval, a rectangle or rhombus with rounded corners, having a round hole, displaced relative to centre of plate along its greater axis, made of refractory material based on tabular alumina, containing, wt%: AlOnot less than 95, MgO not less than 2, CaO 2.5–3, by vibration casting and subsequent heat treatment at temperature 500–550 °C.EFFECT: invention improves operational characteristics and reduces prime cost of slide shutter plates.1 cl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к разливке стали из сталеразливочного ковша (далее СК).The invention relates to metallurgy, namely to the casting of steel from a steel pouring ladle (hereinafter referred to as SK).

С развитием непрерывной разливки стали и ее внепечной обработки на агрегатах ковш-печь стопорный механизм разливки был практически полностью заменен на шиберный. Ответственной деталью шиберного затвора является огнеупорная плита, перекрывающая сталевыпускное отверстие СК. Она испытывает механические нагрузки в широком диапазоне температур, в том числе и при температурах до 1600°С, а также химическое воздействие жидких стали и шлака. Плита должна обеспечивать надежное перекрытие сталевыпускного отверстия не только при транспортировке СК с плавкой, но и в процессе непрерывной разливки при необходимости ее прекращения. В отличие от корпуса и механизма шиберного затвора, изготовленных из стали, огнеупорная шиберная плита заменяется на новую после нескольких плавок. Стойкость плиты зависит как от ее эксплуатационных характеристик, так и от конструкции шиберного затвора, технологии выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки стали, и составляет от 1 до 10 плавок. При этом шиберная плита является достаточно дорогим изделием, и снижение себестоимости ее изготовления и повышение ее стойкости весьма актуальны.With the development of continuous casting of steel and its out-of-furnace processing on ladle-furnace units, the stop casting mechanism was almost completely replaced by a sliding one. A responsible part of the slide gate is a refractory plate that overlaps the steel outlet of SK. It experiences mechanical loads in a wide temperature range, including at temperatures up to 1600 ° C, as well as the chemical effects of molten steel and slag. The plate should provide reliable overlap of the steel outlet not only during transportation of the SC with melting, but also during continuous casting, if necessary, to stop it. Unlike the case and the gate valve mechanism made of steel, the refractory gate plate is replaced with a new one after several melts. The durability of the plate depends both on its operational characteristics and on the design of the slide gate, the technology of smelting, after-furnace treatment and continuous casting of steel, and ranges from 1 to 10 heats. At the same time, a slab plate is a rather expensive product, and reducing the cost of its manufacture and increasing its durability is very relevant.

Эксплуатация огнеупорных плит шиберных затворов осуществляется в сложных условиях: плиты испытывают воздействие высоких температур и разнонаправленных механических нагрузок. Причем имеет место локальный перегрев в зоне контакта плиты с жидкой сталью до температуры около 1600°С, а периферийные части плиты могут иметь температуру менее 200°С. Это приводит к возникновению термических напряжений в плите и может являться причиной возникновения трещин и даже к ее разрушению. Поэтому материал плиты должен не только обладать достаточной механической прочностью в рабочем температурном интервале и огнеупорностью, но и обладать таким комплексом теплофизических свойств, чтобы в ней не возникали чрезмерные термические напряжения.The operation of refractory plates of slide gates is carried out in difficult conditions: the plates are exposed to high temperatures and multidirectional mechanical loads. Moreover, there is a local overheating in the contact zone of the plate with liquid steel to a temperature of about 1600 ° C, and the peripheral parts of the plate can have a temperature of less than 200 ° C. This leads to thermal stresses in the plate and can cause cracks and even its destruction. Therefore, the plate material should not only have sufficient mechanical strength in the operating temperature range and refractoriness, but also have such a set of thermophysical properties so that it does not cause excessive thermal stresses.

В качестве основы огнеупорного материала для изготовления шиберных плит используют периклаз или глинозем. Для повышения эксплуатационных характеристик к основе добавляют углерод, двуокись циркония и кремния.Periclase or alumina is used as the basis of the refractory material for the manufacture of slab plates. To improve performance, carbon, zirconia and silicon are added to the base.

Известны плиты с огнеупорным вкладышем для шиберного затвора, изготовленные из высокостойкого огнеупорного материала, например, периклаза или корунда, с добавками углерода и ZrO2, имеющие прямоугольную или ромбическую форму со скошенными или скругленными углами и содержащие круглое отверстие для выпуска металла, расположенное со смещением относительно центра по длинной оси плиты (ГОСТ Р 52707-2007. Изделия огнеупорные для шиберных затворов сталеразливочных ковшей).Known plates with a refractory liner for a slide gate, made of highly resistant refractory material, for example, periclase or corundum, with additives of carbon and ZrO 2 , having a rectangular or rhombic shape with beveled or rounded corners and containing a round hole for the release of metal, located with an offset relative to center along the long axis of the stove (GOST R 52707-2007. Refractory products for slide gates of steel pouring ladles).

Для изготовления шиберных плит используется шихта, состоящая глинозема, углерода (графит, связка), оксида циркония. После смешивания шихта поступает на дозатор, а затем с помощью пресса штампуется плита. Сырые плиты выдерживаются при комнатной температуре, после чего поступают на обжиг. Плиты обжигают в инертной атмосфере при высокой температуре. После охлаждения плита шлифуется и на рабочую поверхность наносится слой углеродной смазки.For the manufacture of slab slabs, a mixture consisting of alumina, carbon (graphite, binder), zirconium oxide is used. After mixing, the mixture enters the dispenser, and then the plate is stamped using a press. Raw boards are kept at room temperature, after which they are fired. The plates are fired in an inert atmosphere at high temperature. After cooling, the plate is ground and a layer of carbon lubricant is applied to the working surface.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению, принятым за прототип, является плита шиберного затвора выпускного отверстия сталеразливочного ковша (RU 2645851), сформованная методом прессования из порошкового огнеупорного материала на основе табулярного глинозема, содержащего Al2O3, SiO2, ZrO2, углерод и примеси. Плита имеет форму овала, прямоугольника или ромба со скругленными углами и с круглым отверстием, смещенным относительно центра плиты по ее большей оси, и обжигается при температуре 1600-1900°С в инертной атмосфере.The closest analogue to the claimed invention, adopted as a prototype, is a slider gate plate for the outlet of a steel pouring ladle (RU 2645851), molded by pressing from powder refractory material based on tabular alumina containing Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , carbon and impurities. The stove has the shape of an oval, rectangle or rhombus with rounded corners and with a round hole offset from the center of the stove along its major axis, and is fired at a temperature of 1600-1900 ° C in an inert atmosphere.

К основным недостаткам данных плит относится вероятность возникновения в них термических напряжений, вызванных неравномерным распределением температуры в плите. Также, низкое содержание в составе материала плит Al2O3 и отсутствие компонентов, повышающих огнеупорность и шлакоустойчивость приводит к растрескиванию и размытию огнеупора вокруг сталевыпускного отверстия, что снижает стойкость плит и может привести к аварийной ситуации - прорыву металла. Кроме того, к недостаткам данных плит относится их высокая себестоимость из-за затрат на высокотемпературный обжиг в инертной атмосфере.The main disadvantages of these plates are the likelihood of thermal stresses in them caused by the uneven distribution of temperature in the plate. Also, the low content of Al 2 O 3 plates in the composition of the material and the absence of components that increase refractoriness and slag resistance lead to cracking and erosion of the refractory around the steel outlet, which reduces the resistance of the plates and can lead to an emergency - metal breakthrough. In addition, the disadvantages of these plates include their high cost due to the cost of high-temperature firing in an inert atmosphere.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и снижение себестоимости плит шиберного затвора и, как следствие, снижение удельных затрат на огнеупорные материалы.The objective of the invention is to improve operational characteristics and reduce the cost of slab shutter plates and, as a result, reduce the unit cost of refractory materials.

Задача достигается за счет того, что плита шиберного затвора выпускного отверстия сталеразливочного ковша в форме овала, прямоугольника или ромба со скругленными углами, имеющая круглое отверстие, смещенное относительно центра плиты по ее большей оси, сформованная из огнеупорного материала на основе табулярного глинозема и термообработанная, в соответствии с изобретением, выполнена из огнеупорного материала на основе табулярного глинозема, содержащего в % масс.: Al2O3 - не менее 95, MgO не менее 2, СаО 2,5-3, методом вибролитья и последующей термообработки при температуре 500-550°С.The problem is achieved due to the fact that the plate of the slide gate of the outlet of the steel pouring ladle in the form of an oval, rectangle or rhombus with rounded corners, having a round hole offset from the center of the plate along its major axis, molded from refractory material based on tabular alumina and heat treated, in in accordance with the invention, made of refractory material based on tabular alumina, containing in wt%: Al 2 O 3 - not less than 95, MgO not less than 2, CaO 2,5-3, by vibration casting and subsequent ter processing at a temperature of 500-550 ° C.

Изготовление плиты производится следующим образом. Оснастка устанавливается на вибростоле, включается вибрация и бетонная смесь на основе табулярного глинозема, затворенная водой, загружается в оснастку. Сформованное изделие по прошествии 8-12 часов извлекается из оснастки и подвергается термообработке при температуре 500-550°С. После охлаждения плита шлифуется и на ее рабочую поверхность наносится слой углеродной смазки.The manufacture of the plate is as follows. The equipment is installed on a vibrating table, vibration is turned on, and the concrete mix based on tabular alumina, sealed with water, is loaded into the equipment. After 8-12 hours, the molded product is removed from the tooling and subjected to heat treatment at a temperature of 500-550 ° C. After cooling, the plate is ground and a layer of carbon lubricant is applied to its working surface.

Изготовление шиберной плиты посредством вибролитья из огнеупорного материала на основе табулярного глинозема, содержащего не менее 95% масс. Al2O3, обеспечивает высокую огнеупорность и механическую прочность изделия, низкое температурное расширение. Такие показатели объясняются особенностями микроструктуры табулярного глинозема: низкой открытой пористостью и крупным размером кристаллов с закрытыми сферическими порами, сформировавшимися при интенсивном спекании. Таким образом, это позволит повысить износостойкость и термостойкость шиберных плит, что приведет к повышению срока и надежности их эксплуатации. Снижение содержания Al2O3 может привести к снижению огнеупорности и износостойкости изделий, что не позволит достичь технического результата.The manufacture of a slab plate by means of vibration casting from refractory material based on tabular alumina containing at least 95% of the mass. Al 2 O 3 , provides high refractoriness and mechanical strength of the product, low thermal expansion. Such indicators are explained by the microstructure of tabular alumina: low open porosity and large crystal size with closed spherical pores formed during intense sintering. Thus, this will increase the wear resistance and heat resistance of the slide plates, which will lead to an increase in the term and reliability of their operation. The decrease in the content of Al 2 O 3 can lead to a decrease in the fire resistance and wear resistance of products, which will not allow to achieve a technical result.

Содержание в составе огнеупорного материала MgO в виде алюмомагнезиальной шпинели в количестве не менее 2% масс. повышает шлакоустойчивость и эрозионную стойкость огнеупора.The content of MgO in the composition of the refractory material in the form of alumina-magnesian spinel in an amount of at least 2% by weight. increases slag resistance and erosion resistance of refractory.

Температура термообработки сформованных шиберных плит выбрана исходя из характеристик огнеупорного материала предложенного состава. Благодаря содержанию в нем 2-3% масс. CaO изделие уже после термообработки при 500-550°С имеет высокую прочность. В то же время, благодаря использованию в качестве высокоглиноземистого сырья табулярного глинозема указанного состава изменение линейных размеров готовой плиты при температуре эксплуатации не превышает 0,05%, что позволяет исключить высокотемпературный обжиг изделия без риска растрескивания изделия при эксплуатации. Снижение температуры термообработки ниже 500°С не позволит достичь технического результата, т.к. в изделии может остаться химически-связанная вода, что может привести к подрыву плиты во время эксплуатации. Повышение температуры выше 550°С не приведет к увеличению стойкости плиты, но повысит ее себестоимость.The heat treatment temperature of the molded slabs is selected based on the characteristics of the refractory material of the proposed composition. Due to the content in it of 2-3% of the mass. The CaO product already after heat treatment at 500-550 ° C has high strength. At the same time, due to the use of tabular alumina of the specified composition as high alumina raw material, the change in the linear dimensions of the finished plate at an operating temperature does not exceed 0.05%, which eliminates high-temperature firing of the product without the risk of cracking of the product during operation. Lowering the heat treatment temperature below 500 ° C will not allow to achieve a technical result, because chemically-bound water may remain in the product, which can lead to undermining during operation. An increase in temperature above 550 ° C will not lead to an increase in the resistance of the plate, but will increase its cost.

Благодаря более рыхлой, пористой структуре вибролитого изделия температурное расширение центральной части плиты вокруг сталевыпускного отверстия демпфируются периферийной частью, предотвращая растрескивание плиты.Due to the looser, porous structure of the cast product, the temperature expansion of the central part of the plate around the steel outlet is damped by the peripheral part, preventing cracking of the plate.

Эксплуатация заявленной шиберной плиты не отличается от эксплуатации традиционных прессованных плит. При этом снижаются удельные затраты на огнеупорные материалы при высокой надежности и стойкости плит.The operation of the claimed slab plate does not differ from the operation of traditional extruded plates. This reduces the unit cost of refractory materials with high reliability and durability of the plates.

Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention

Шиберные плиты, выполненные из огнеупорного материала с содержанием 95% Al2O3, 2% MgO и 2% СаО посредством вибролитья и последующей термообработки при температуре 500°С в течение 32 ч, применялись на 65-т сталеразливочных ковшах при разливке на сортовой установке непрерывной разливки стали. Средняя стойкость плит составила 2,1 плавки, что на 5% превышало данный показатель для прессованных шиберных плит, известных из прототипа. При этом удельные затраты на шиберные плиты снизились на 15%.Sliding slabs made of refractory material with a content of 95% Al 2 O 3 , 2% MgO and 2% CaO by means of vibration casting and subsequent heat treatment at a temperature of 500 ° C for 32 hours were used on 65-t steel casting ladles when casting on a high-grade plant continuous casting of steel. The average resistance of the slabs amounted to 2.1 melt, which is 5% higher than this indicator for extruded slate plates, known from the prototype. At the same time, the unit cost of the slab slabs decreased by 15%.

Claims (1)

Плита шиберного затвора выпускного отверстия сталеразливочного ковша, имеющая форму овала, прямоугольника или ромба со скругленными углами и круглое отверстие, смещенное относительно центра плиты по ее большей оси, выполненная из огнеупорного материала на основе табулярного глинозема и термообработанная, отличающаяся тем, что она выполнена из огнеупорного материала на основе табулярного глинозема, содержащего, мас.%: Al2O3 не менее 95, MgO не менее 2, СаО 2,5-3, методом вибролитья и термообработана при температуре 500-550°С.The plate of the slide gate of the outlet of the steel pouring ladle having the shape of an oval, rectangle or rhombus with rounded corners and a round hole offset from the center of the plate along its major axis, made of refractory material based on tabular alumina and heat-treated, characterized in that it is made of refractory material based on tabular alumina, containing, wt.%: Al 2 O 3 not less than 95, MgO not less than 2, CaO 2,5-3, by vibration casting and heat treated at a temperature of 500-550 ° C.
RU2019104979A 2019-02-21 2019-02-21 Shutter plate and method of its manufacturing RU2699467C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104979A RU2699467C1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 Shutter plate and method of its manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104979A RU2699467C1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 Shutter plate and method of its manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2699467C1 true RU2699467C1 (en) 2019-09-05

Family

ID=67851823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104979A RU2699467C1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 Shutter plate and method of its manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699467C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210087115A1 (en) * 2016-12-08 2021-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Erosion-resistant ceramic material, powder, slip and component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU710782A1 (en) * 1978-04-25 1980-01-25 Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров Sliding gate panel
RU2055691C1 (en) * 1993-03-17 1996-03-10 Кулик Николай Николаевич Apparatus for casting liquid metal
US5730892A (en) * 1994-08-25 1998-03-24 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Recycled slide gate plate
EA013176B1 (en) * 2005-03-10 2010-02-26 Тех-Гате С.А. A linear sliding gate valve for a metallurgical vessel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU710782A1 (en) * 1978-04-25 1980-01-25 Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров Sliding gate panel
RU2055691C1 (en) * 1993-03-17 1996-03-10 Кулик Николай Николаевич Apparatus for casting liquid metal
US5730892A (en) * 1994-08-25 1998-03-24 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Recycled slide gate plate
EA013176B1 (en) * 2005-03-10 2010-02-26 Тех-Гате С.А. A linear sliding gate valve for a metallurgical vessel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210087115A1 (en) * 2016-12-08 2021-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Erosion-resistant ceramic material, powder, slip and component
US11834377B2 (en) * 2016-12-08 2023-12-05 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Erosion-resistant ceramic material, powder, slip and component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8138109B2 (en) Zirconia-mullite refractory raw material and a plate brick
RU2478874C2 (en) Composition to make fire-resistant material
CN107244904A (en) A kind of corundum spinel castable and preparation method thereof
JPS6411590B2 (en)
RU2699467C1 (en) Shutter plate and method of its manufacturing
Cruz et al. Free opening performance of steel ladle as a function of filler sand properties
JP5427192B2 (en) Refractory slag belt
EP2792656B1 (en) Method for producing a silicon carbide whisker-reinforced refractory ceramic composition
RU2677400C1 (en) Slide gate plate for casting ladle
JPS6411589B2 (en)
RU2634140C1 (en) Chromium-periclase refractory material
KR20200086273A (en) Refractory plates for slide gate valves, the use of molten raw materials as materials for such plates and melting vessels comprising such plates
RU2645851C1 (en) Gate valve plate and method for manufacture thereof
EP4268994A1 (en) Refractory plate, method for the production of the refractory plate, use of the refractory plate, slide gate valve for controlling a flow of molten metal and vessel for containing molten metal
JPH026373A (en) Cast amorphous refractory
JPWO2004082868A1 (en) Continuous casting nozzle
CN102424592A (en) A kind of zirconia sliding plate and its preparation method
JP4456443B2 (en) Pitch-containing difficult adhesion continuous casting nozzle
JPH0747465A (en) Zirconia quality sliding nozzle plate
KR100265003B1 (en) Refractory material of magnesia-spinel type
Chen et al. Microstructure and properties of high alumina castables containing calcium alumino‐titanate
JPH08198686A (en) Alumina-spinel casting material
Timofeeva et al. Choice of Refractory Concrete for a Continuous Casting Machine Tundish Nozzle Dispenser
JPH06107451A (en) Refractory
KR20000043950A (en) Fireproof material plate for injecting melted metal