專利名稱：耐熱板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐熱板，特別是用于一種熔化液體金屬流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的耐熱板，所述耐熱板從其主平面來看包括兩個區(qū)域—至少一個通道區(qū)域，該區(qū)域包括至少一個讓所述液體金屬通過的通道孔并由一種選定的組合物構(gòu)成，所述組合物特別用于抵抗由于與穿過所述通道孔流動的所述液體金屬相接觸所產(chǎn)生的應(yīng)力；—一個實施調(diào)節(jié)并遏止所述液體金屬流動的運作區(qū)，該區(qū)特別用于遏止液體金屬流并由一種與通道區(qū)用的組合物不同的組合物構(gòu)成，其由一種與所述通道區(qū)用的組合物不同的組合物構(gòu)成，這種選定的組合物特別用于在遏止流動的情況下抵抗由于液體金屬貼靠所述運作區(qū)而產(chǎn)生的熱沖擊；—將所述區(qū)域連在一起的連接，其用于形成一個單塊組件，在這種單塊組件中，例如一個傳遞運作區(qū)的移動以單一的方式傳遞給所述的通道區(qū)，或分別傳遞給每個通道區(qū)。
對已知耐熱板的使用帶來的損壞方式的考察揭示了不同類型的破壞—在澆注孔處，發(fā)現(xiàn)一些徑向裂縫和邊緣的相當(dāng)嚴(yán)重的剝蝕；—在關(guān)閉位置，耐熱板承受熔化金屬的垂直力和強烈的熱沖擊，熱沖擊在表面以下產(chǎn)生機械應(yīng)力，機械應(yīng)力又導(dǎo)致鱗片狀剝落。
因此這些板件應(yīng)該滿足以下指標(biāo)—抗徑向裂縫；—抗沖刷剝蝕和化學(xué)腐蝕；—抗熱沖擊；—抗剝落。
至今沒有任何一種建立在對整個板件的一種單一組合物基礎(chǔ)上的方法能夠從技術(shù)和經(jīng)濟的觀點上完全令人滿意。
有幾篇文獻(xiàn)敘述了用于冶金閥門的幾種材料組合的板件。
如DE-A-1935424提出一種具有一個板件的關(guān)閉裝置，板的周圍是一個具有熱絕緣性質(zhì)的高孔隙度(50-60％)耐熱支撐元件。
DE-0 832 707針對一個冶金容器的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用的耐熱板的滑動表面處的磨損問題。該文獻(xiàn)包括一個由一個高密度磨損層和至少另一個物理性質(zhì)不同的層組成的多層耐熱主體，磨損層與另一層之間的厚度比為1∶2到1∶5。
文件DE-A-1 937 742中，板件設(shè)有一個接受一個高硬度金屬材料(鋯-鉬氧化混合物)插入件的凹槽，插入件通過一種彈性連接物固定在板件的其他部分上。插入件的作用是防止關(guān)閉時由于金屬的高熱傳導(dǎo)率而使金屬固化，但它的抗侵蝕性較差。
DE-A-3 614 730中也提到插入件技術(shù)，其中借助一種起熱膨脹連接作用的砂漿使板件的一個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包圍并支撐一個氧化物類型的陶瓷插入件?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)由一種含鎂混凝土構(gòu)成。
相反，在DE-A-2 719 105中，陶瓷插入件被一種含礬土的混凝土包圍。
在這種帶有插入件和連接物或砂漿的設(shè)計中，由于承受腐蝕、液體金屬的滲透和空氣吸入等，板件的主體與插入件之間的界面成為一個非常礙事的脆弱點。
因此，根據(jù)本發(fā)明，所述區(qū)域中的每一個都占據(jù)板件的整個厚度，并且所述不同區(qū)域之間的連體化連接是一種共壓的結(jié)果，即在同一個模子中同時壓制構(gòu)成通道區(qū)的組合物和構(gòu)成運作區(qū)的不同組合物，不同的組合物已經(jīng)預(yù)先分別根據(jù)區(qū)域放在注模中。一種固化熱處理方法緊隨共壓之后進(jìn)行。
正如根據(jù)本發(fā)明，通道區(qū)涉及耐熱板的整個厚度，耐熱板可以進(jìn)一步成功地用于正、反位置，這不是帶有插入件的耐熱板的情況。
本發(fā)明還涉及符合本發(fā)明的耐熱板-特別是用于熔化液體金屬的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的耐熱板的制造方法，從所述系統(tǒng)的主要平面來看，耐熱板包括至少兩個區(qū)域至少一個第一種確定組合物的通道區(qū)和構(gòu)成板件的剩余部分的第二種確定組合物的運作區(qū)。每個區(qū)域都延伸在板件的整個厚度上。
為此，本發(fā)明的方法包括—一方面在一個模子中放入一份或多份量的通道區(qū)組合物，另一方面放入一份的運作區(qū)的另一種組合物，同時遵照每個相應(yīng)區(qū)域的所需的幾何限制，用于每個區(qū)域的所選定的組合物在板件的整個厚度上相同；—同時壓實所述模子中的兩種組合物，使被壓的板件具有所需的形狀和致密度；—對壓制板進(jìn)行連體化熱處理。
在一個熔化液體金屬的所述流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，符合本發(fā)明的耐熱板可以位于上部或下部的固定位置，也可以處于下部或中間的活動位置。


圖1在一個平面圖中表示本發(fā)明的板件的一個實施例，其中兩個通道區(qū)包圍在一個叫做運作區(qū)的區(qū)域中。
圖2也在一個平面圖中表示本發(fā)明的板件的另一個實施例，其中兩個通道區(qū)與一個運作區(qū)相鄰，并且位于這個運作區(qū)的兩側(cè)。
圖3也在一個平面圖中表示本發(fā)明板件的一個變種，其中一個給定組合物的通道區(qū)包圍在一個另一種組合物的運作區(qū)中。
在符合本發(fā)明的耐熱板的設(shè)計中，下面稱為部件1的帶有澆注孔3的通道區(qū)1具有一種經(jīng)過精心準(zhǔn)備的特殊組合物，以便耐受熔化液體金屬流和伴隨熔化液體金屬的爐渣，而下面稱為主體2的不承受熔化金屬連續(xù)流動的運作區(qū)2應(yīng)該能夠耐受閥門關(guān)閉時受到的熱沖擊，并保證例如耐熱板的移動和/或定位。每個區(qū)域1和2都在板件的整個厚度上延伸。
部件1由在礬土、富鋁紅柱石、鋯土和它們的組合物族系中選擇的首選耐熱顆粒，可為石墨、無煙煤、焦碳和碳黑類型的分散碳，抗氧化劑以及一種熱固樹脂組成。
與部件1連成一體的主體2主要由屬于硅-氧化鋁系如鋁土礦、紅柱石、藍(lán)晶石、耐火粘土的耐熱顆粒構(gòu)成，和/或由來自一種回收方法—特別是同一種澆注耐火板回收方法產(chǎn)生的耐火顆粒構(gòu)成，這些顆粒由一種含碳粘接劑包圍和連接，這種粘接劑與那種用于連接所述部件1的顆粒的粘接劑相容。
作為變種，當(dāng)澆注條件和金屬性質(zhì)要求時，部件1的耐火顆粒由首選品質(zhì)的氧化鎂和/或尖晶石MgO Al2O3、分散碳、抗氧化劑和一種熱固樹脂組成。主體2的耐熱顆粒可以由屬于部件1的同一系統(tǒng)和/或一些份額的來自一種回收方法—特別是同一種澆注耐熱板的回收方法產(chǎn)生的品質(zhì)較差的顆粒組成。這些主體2的顆粒因而用一種與部件1的粘接劑相容的含碳粘接劑連接。
為了成功制造符合本發(fā)明的單塊耐熱板，盡管部件1和主體2的組合物不同，因為它們分別要保證特殊的功能，但部件1和主體2必須在制造方面-特別是在制造的不同階段(共壓、烘干、焙燒)兼容，使耐熱板在這兩種組成部件1和2之間具有足夠的粘合性，以便使用時作為一個單塊的整體。
特別是，兩種原料組合物-特別是分別用于部件1和主體2的原料組合物，必須具有比較接近的壓實密度和壓緊密度，以便成功進(jìn)行共壓，這樣有利于全部和部分地使用從來自同樣用途的板件的再處理得到的回收材料來制造主體2。
同樣有利的是，使用同樣的含碳連接系統(tǒng)來連接組成部件1和2的耐熱顆粒，即用同樣一種熱固樹脂或兩種在流變性質(zhì)和熱性質(zhì)方面相容的樹脂。這種進(jìn)行方式是一種得到部件1和主體2之間結(jié)構(gòu)連接的方法。
已經(jīng)知道部件1和主體2在使用過程中承受不同的熱應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力，它們都設(shè)有分別適用于這些應(yīng)力的抗氧化劑或抗氧化劑的組合物。
本發(fā)明的耐熱板設(shè)計的優(yōu)點在于，良好設(shè)計的抗氧化系統(tǒng)僅增強真正的應(yīng)力區(qū)域，但沒有加重耐熱板的制造成本。根據(jù)板件組件的幾何形狀和澆注孔3的位置，采用一種由不同組合物形成組件的不同設(shè)計。
部件1可以處于包圍在主體2中的位置(圖1)，或處于圖2所示的鄰近主體2的位置。
同樣，當(dāng)涉及到一種帶有一個或多個澆注孔3的線性運動的板件時，圖3所示的部件1被包圍的位置可以是優(yōu)選的。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，進(jìn)行要么是液壓方式要么是通過摩擦方式的壓制作業(yè)時，在兩種組合物安放在模子中的階段時，在部件1和主體2之間的界面上可臨時由一種薄的但是剛性的附件標(biāo)示。一旦兩種組合物分別在它們的槽腔中就位，就在壓制前取出該附件，以利于兩種組合物在部件1和主體2之間的界面處緊密接觸和鱗狀迭蓋。
這種操作方式可以使部件1和主體2都得到與它們分開壓制同樣高的物理性質(zhì)(密度和孔隙度)。
另外，對根據(jù)本發(fā)明的方法制造的組合件上取出的桿棒進(jìn)行的顯微鏡觀測和彎曲機械試驗表明，部件1與主體2之間沒有形成一個脆弱點，彎曲斷裂最常發(fā)生在機械強度最弱的部分(根據(jù)情況不同發(fā)生在部件1或主體2)。
為了實現(xiàn)所需直徑的澆注孔3，或者使壓力機帶有一個實現(xiàn)所述孔眼3的芯軸，或者通過在壓制得到的組合件中鉆出所述孔眼。
使用一芯軸有幾個優(yōu)點—節(jié)省用于部件1的高品質(zhì)混合物的用量；
—不需要以后進(jìn)行的鉆孔，也沒有鉆孔造成的拔落或剝落缺陷；—構(gòu)成澆注孔3的壁表面狀態(tài)更好，這有利于使用時的抗剝蝕。
一旦成型階段結(jié)束，組合件將接受保護環(huán)境下(如果需要，以后浸泡在瀝青中)的傳統(tǒng)烘干、焙燒并通過磨削進(jìn)行最后加工。
需要明確的是，本發(fā)明不限于所述的實施例，可以在不超出權(quán)利要求的范圍內(nèi)對這些實施例做出修改。
例如，通道區(qū)1可以在每個澆注孔3處設(shè)置一個鄰近澆注系統(tǒng)的耐熱構(gòu)件(未示出)的套合和對中系統(tǒng)。
現(xiàn)在通過一些例子示出本發(fā)明的一些特點。
例1(圖1)在這個例子中，希望制造一個帶有兩個澆注孔3的用于旋轉(zhuǎn)運動的澆注板。
每個孔3由一個部件1形成，兩個部件1位于包圍在一個主體2的位置中。
為了實現(xiàn)部件1，使用了一種組成如下的混合物—白剛玉1-3mm 35％，—白剛玉＜1mm 40％—焙燒氧化鋁325目 15％—石墨＜150μm 5％—其余部分為熱固樹脂和一組已知抗氧化劑。
為了實現(xiàn)主體2，使用了一種組成如下的混合物—紅柱石1-3mm 40％—紅柱石＜1mm 30％—紅柱石＜0.2mm10％—焙燒氧化鋁325目 10％—石墨＜150μm 3％—其余部分由同樣的熱固樹脂及一種或幾種已知的抗氧化劑組成。
部件1和主體2在一個水壓機上共壓；得到的單塊板有兩個平行的主平面，這兩個主平面由兩個組成部件1和2的共面平面組成。在保護環(huán)境下烘干和焙燒后，得到的耐熱復(fù)合板具有完全的粘合可靠性且在使用時具有完全令人滿意的特性。
例2(圖2)該例中部件1和主體2使用了與例1中同樣的組合物，但是部件1位于與主體2相鄰的位置。
符合這個設(shè)計的復(fù)合板使用時也有非常好的特性。
例3(圖3)希望實現(xiàn)一種線性抽屜(tiroir)的耐熱板，它的部件1處于在主體2中的嵌入位置。
實現(xiàn)兩個部件1和2使用的組合物與例1相同。
例4對于該例，本發(fā)明的板件的整體形狀和設(shè)計與圖1即例1相同，但是這次主體的組合物由來自板件的一個回收方法產(chǎn)生的顆粒構(gòu)成，其中加入了一種由4％的石墨、抗氧化劑和樹脂組成的含碳劑。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，選擇使用回收顆?？梢栽鰪娺@樣得到的板件的兩種組成部分之間的相容性。
例5為避免在其中形成鋁酸鈣的特種鋼的澆注，可實現(xiàn)這樣一種板件，這種板件的部件1以用作為骨料和細(xì)小組合物(90％的重量)氧化鎂為基礎(chǔ)，包括石墨形式的碳(5％)、剩余部分為樹脂和抗氧化物。
主體部件2從來自回收方法的氧化鎂骨料，其占重量的75％，和占重量15％的初次使用的氧化鎂細(xì)顆粒和與部件1相同的含碳劑實現(xiàn)。
主要在附圖的圖面方向上相鄰的不同組合物的區(qū)域的范圍內(nèi)對本發(fā)明進(jìn)行了描述。
權(quán)利要求
1.一種特別用于一種熔化液體金屬流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的耐熱板，所述耐熱板從其主平面來看包括兩個區(qū)域—至少一個通道區(qū)域(1)，其包括至少一個讓所述液體金屬通過的通道孔(3)并由一種選定的組合物構(gòu)成，所述組合物特別用于抵抗由于與穿過所述通道孔(3)流動的所述液體金屬相接觸所產(chǎn)生的應(yīng)力；—一個實施調(diào)節(jié)并遏止所述液體金屬流動的運作區(qū)(2)，其由一種與所述通道區(qū)(1)用的組合物不同的組合物構(gòu)成，這種選定的組合物特別用于在遏止流動的情況下抵抗由于液體金屬貼靠所述運作區(qū)(2)而產(chǎn)生的熱沖擊；和—一種將所述區(qū)域連成一體的連接，其用于形成一個單體組件，所述耐熱板的特征在于，每個所述區(qū)域占據(jù)板件的整個厚度，所述通道區(qū)(1)和所述運作區(qū)(2)之間的連體化連接是構(gòu)成所述通道區(qū)(1)的組合物和構(gòu)成所述運作區(qū)(2)的不同組合物在同一個模子中共壓的結(jié)果，已經(jīng)分別按所述區(qū)域預(yù)先放置在模子中的不同組合物隨后進(jìn)行固化熱處理。
2.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)和所述運作區(qū)(2)在結(jié)構(gòu)上彼此直接連接。
3.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)的澆注孔(3)在組合物共壓之后通過對所述板件鉆孔來實現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)的澆注孔(3)在共壓時通過使用一芯軸來直接得到。
5.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)嵌入在所述運作區(qū)(2)中。
6.如權(quán)利要求5所述的耐熱板，其特征在于，所述嵌入的通道區(qū)(1)包括多個澆注孔(3)。
7.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)與所述運作區(qū)(2)相鄰接。
8.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)在每個澆注孔(3)處設(shè)有一由所述澆注系統(tǒng)的毗鄰耐熱構(gòu)件用的套合和對中系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)由下列組合物組成—屬于礬土、富鋁紅柱石、鋯土及其組合物系列為首選的耐熱顆粒，—可為石墨、無煙煤、焦炭和碳黑類型的分散碳，—抗氧化劑，和—一種熱固樹脂。
10.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述運作區(qū)(2)由下列組合物組成—屬于硅-氧化鋁系族的耐熱顆粒，如鋁土礦、紅柱石、藍(lán)晶石、耐火粘土，和/或—全部或部分來自一種回收方法的耐熱顆粒，其用一種與所述通道區(qū)(1)用的含碳粘接劑相容的含碳粘接劑來連接。
11.如權(quán)利要求1所述的耐熱板，其特征在于，所述通道區(qū)(1)的組合物包括氧化鎂和/或尖晶石MgO Al2O3類的首選耐熱顆粒，分散碳，抗氧化劑和一種熱固樹脂；所述主體(2)的組合物包括品質(zhì)較次的耐熱顆粒，其屬于另一區(qū)(1)用的同一系族的耐熱顆粒，并且全部或部分來自一種回收方法，所述耐熱顆粒用一種與所述通道區(qū)(1)用的粘接劑相容的粘接劑來連接。
12.一種特別是用于一種熔化液體金屬的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)用的耐熱板的制造方法，所述耐熱板從其主平面來看包括至少兩個區(qū)域—至少一個由第一種確定組合物構(gòu)成的通道區(qū)(1)；—一個由第二種確定組合物構(gòu)成的運作區(qū)(2)，其形成所述板件的剩余部分；所述方法的特征在于，其包括—一方面，在一個模子中放入一份或多份量的通道區(qū)(1)用的組合物，而且另一方面，放入一份運作區(qū)(2)用的另一種組合物，同時遵照每個相應(yīng)區(qū)域的幾何界限，用于每個區(qū)域的所選定組合物在板件的整個厚度上相同；—同時壓實在模子中的兩種組合物，以便賦予所述壓制板件所需的形狀和致密度；—將所述壓制板進(jìn)行連體化熱處理。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括—在所述具有不同區(qū)域的模子中安放一隔板來將所述組合物分開放置；和—在壓制前，取出所述隔板。
14.如權(quán)利要求12或13之一所述的方法，其特征在于，在所述板件壓制后，通過鉆孔來制成澆注孔(3)。
15.如權(quán)利要求12或13之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用一模子用的芯軸來成型澆注孔(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐熱板，特別是用于一種熔化液體金屬流量調(diào)節(jié)的耐熱板，耐熱板從其主平面來看包括兩個區(qū)域至少一個通道區(qū)域(1)，該區(qū)域包括至少一個讓所述液體金屬通過的通道孔(3)，并由一種選定的組合物構(gòu)成，以抵抗由于所述液體金屬穿過孔眼(3)流動產(chǎn)生的應(yīng)力；和一個遏止液體金屬流動的運作區(qū)(2)，該區(qū)由一種與通道區(qū)(4)用的組合物不同的組合物構(gòu)成，這種選定的組合物用于在遏止流動的情況下抵抗由于液體金屬貼靠所述運作區(qū)(2)而產(chǎn)生的熱沖擊；所述區(qū)域的每一個占據(jù)板件的整個厚度，通道區(qū)(1)和運作區(qū)(2)之間的連體化連接是構(gòu)成通道區(qū)(1)的組合物和構(gòu)成運作區(qū)(2)的不同組合物在同一個模子中共壓的結(jié)果，已經(jīng)分別按所述區(qū)域預(yù)先放置在模子中的不同組合物隨后進(jìn)行連體化熱處理，本發(fā)明還涉及所述板件的制造方法。
文檔編號B22D41/32GK1431943SQ01810493
公開日2003年7月23日 申請日期2001年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月29日
發(fā)明者皮埃爾·帕特, 讓－瑪麗·G·R·J·安德列, 卡爾·J·N·科林 申請人:旋轉(zhuǎn)噴嘴國際股份有限公司