огнеупорная плита шиберного затвора (варианты) и шиберный затвор литейного ковша (варианты)

Формула изобретения

1. Огнеупорная плита шиберного затвора из высокостойкого огнеупорного материала, имеющая металлический бандаж с установочными выступами, отличающаяся тем, что установочные выступы металлического бандажа выполнены с возможностью компенсации температурных расширений в виде локальных деформированных участков или в виде скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью.

2. Плита по п.1, отличающаяся тем, что металлический бандаж размещен на боковой поверхности плиты с натягом.

3. Плита по п.1 или 2, отличающаяся тем, что металлический бандаж закреплен на боковой поверхности плиты посредством слоя клеящего вещества.

4. Шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную плиту и каретку с гнездами, в которых установлены огнеупорные плиты, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна огнеупорная плита выполнена по любому из пп.1-3.

5. Огнеупорная плита шиберного затвора из высокостойкого огнеупорного материала, имеющая металлический бандаж с установочными выступами, отличающаяся тем, что установочные выступы металлического бандажа выполнены с возможностью компенсации температурных расширений в виде локальных деформированных участков или в виде скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью, при этом плита снабжена центровочным устройством, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары фиксирующих пазов, расположенных на кромке бандажа по обе стороны от продольной оси плиты, со стороны контактной плоскости ее основания и выполненных с возможностью контакта с фиксаторами соответствующего гнезда монтажной плиты или каретки шиберного затвора.

6. Плита по п.5, отличающаяся тем, что металлический бандаж размещен на боковой поверхности плиты с натягом.

7. Плита по п.5 или 6, отличающаяся тем, что металлический бандаж закреплен на боковой поверхности плиты посредством слоя клеящего вещества.

8. Шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную плиту и каретку с гнездами, в которых установлены огнеупорные плиты, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна огнеупорная плита выполнена по любому из пп.5-7, при этом гнезда монтажной плиты и/или каретки снабжены фиксаторами, расположенными на краях гнезд по обе стороны от продольной оси монтажной плиты и/или каретки и выполненными с возможностью контакта с соответствующими фиксирующими пазами металлического бандажа огнеупорной плиты.

9. Огнеупорная плита шиберного затвора из высокостойкого материала, имеющая металлический бандаж с установочными выступами, отличающаяся тем, что установочные выступы металлического бандажа выполнены с возможностью компенсации температурных расширений в виде локальных деформированных участков или в виде скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью, при этом плита снабжена центровочным устройством, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары фиксаторов, выполненных в виде дополнительных выступов на боковых участках бандажа, расположенных по обе стороны от продольной оси плиты и выполненных с возможностью контакта с фиксирующими отверстиями соответствующего гнезда монтажной плиты или каретки шиберного затвора.

10. Плита по п.9, отличающаяся тем, что металлический бандаж размещен на боковой поверхности плиты с натягом.

11. Плита по п.9 или 10, отличающаяся тем, что металлический бандаж закреплен на боковой поверхности плиты посредством слоя клеящего вещества.

12. Плита по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что дополнительные выступы на боковых участках бандажа выполнены в виде продолжения его кромок, выступающих за контактную плоскость основания плиты.

13. Плита по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что дополнительные выступы на боковых участках бандажа выполнены выступающими наружу от поверхности плиты.

14. Плита по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что дополнительные выступы на боковых участках бандажа выполнены в виде дополнительных скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью.

15. Шиберный затвор литейного ковша, содержащий монтажную плиту и каретку с гнездами, в которых установлены огнеупорные плиты, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна огнеупорная плита выполнена по любому из пп.9-14, при этом гнезда монтажной плиты и/или каретки снабжены фиксирующими отверстиями, расположенными на краях гнезд по обе стороны от продольной оси монтажной плиты и/или каретки и выполненными с возможностью контакта с соответствующими фиксаторами металлического бандажа огнеупорной плиты.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к области металлургии, а именно к конструкции огнеупорных изделий, предназначенных для непрерывной разливки стали и других жидких металлов, и конструкции шиберных затворов, в которых данные изделия используются.

Известно, что применяемые в металлургии плиты для шиберных затворов являются их наиболее изнашиваемой частью. От способности плиты шиберного затвора выполнять свою функцию непрерывно в течение нескольких разливок зависит долговечность затвора, качество регулирования скорости разливки металла и безопасность процесса.

Известна плита для бесстопорной разливки металла, содержащая матрицу с вкладышем, установленным с зазором по отношению к матрице на части периметра, причем зазор заполнен огнеупорным теплоизолирующим материалом с коэффициентом теплопроводности не менее чем в пять раз меньшим коэффициента теплопроводности материала вкладыша [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №925549 от 05.05.1980, МПК ³ В22D 41/08, опубл. 07.05.82, Бюл. №17]. Плита имеет увеличенный срок службы за счет снижения термических напряжений в процессе эксплуатации.

Недостатком данной плиты является сложность изготовления и недостаточная способность компенсации температурных расширений. Возможны такие случаи (более характерные для непрерывной разливки жидкого металла), когда установившиеся температурные расширения начинают превышать прочностные характеристики материала матрицы.

Известен комплект изнашиваемых плит для шиберных затворов сталеразливочных ковшей [Описание полезной модели к свидетельству РФ №8642 от 10.06.1998, МПК⁶ В22D 41/08, опубл. 16.12.1998, Бюл. №12], который включает основание из высокостойкого огнеупорного материала с контактной и рабочей плоскостями и металлический бандаж с установочными выступами, размещенный на боковой поверхности плиты с натягом, причем установочные выступы размещены на внешней поверхности криволинейных участков бандажа симметрично продольной оси плиты. Данная конструкция является законченным самостоятельным изделием, решает задачу унификации комплекта плит, обеспечения точности их геометрических размеров при снижении габаритов.

К недостаткам данной конструкции можно отнести ее относительную сложность. Тепловые деформации в плитах способствуют возникновению в них высоких термических напряжений, что в сочетании с перемещением пластин относительно друг друга и при наличии гарантированного зазора между поверхностью установочных выступов и стенками гнезда для установки плиты и гарантированным зазором между фланцевым выступом (углублением) в плите и ответным углублением (выступом) в ковшевом стакане (стакан-коллекторе) может привести к спонтанному перемещению плиты в гнезде и разрушению слоя мертеля между плитой и стаканом. Уменьшение зазора между поверхностью установочных выступов и стенками гнезда для установки плиты приведет к невозможности для огнеупорной плиты расширяться при нагреве и увеличению тепловых деформаций и преждевременному износу. Особенно это проявляется при повторном использовании плит в случае их беззамкового соединения по плоскости с ковшевым стаканом (стакан-коллектором), например, при использовании так называемых плоских плит. Кроме этого, недостаточная способность металла бандажа компенсировать тепловые расширения плиты создает предпосылки для возникновения и дальнейшего развития трещин.

Отсутствие первоначального гарантированного зазора между поверхностью установочных выступов и боковыми стенками гнезда для установки плиты приводит к возникновению избыточных тепловых напряжений, в том числе сконцентрированных в точках контакта выступов со стенками гнезда.

Следует отметить, что имеющиеся установочные выступы на бандаже не способствуют компенсации температурных расширений плит, потому что они не обладают необходимой податливостью и об их применении в данном качестве ничего не известно. Подтверждением этому служит в том числе восьмилетний опыт производства данных плит на предприятии патентообладателя и опыт эксплуатации шиберных затворов, оснащенных ими.

Задача, решаемая первым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании огнеупорных плит шиберного затвора с расширенными эксплуатационными возможностями, обеспечивающими многократную разливку металла через один комплект плит, и увеличенным ресурсом работы, а также в дальнейшем повышении надежности плит за счет их способности противостоять периодически повторяющимся температурным расширениям на нескольких разливках.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в огнеупорной плите шиберного затвора из высокостойкого материала, имеющей металлический бандаж с установочными выступами, последние выполнены с возможностью компенсации температурных расширений в виде локальных деформированных участков или в виде скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью.

Кроме того:

- металлический бандаж размещен на поверхности плиты с натягом;

- металлический бандаж закреплен на поверхности плиты посредством слоя клеящего вещества.

Известен шиберный затвор на выпускном отверстии сосуда для жидкого металла [Описание изобретения к патенту РФ №2216431 от 17.03.1999, МПК ⁷ В22D 41/34, опубл. 10.09.2002 и 20.11.2003], который содержит металлическую раму, предназначенную для размещения на ней пластины клапана, и которая снабжена упорными поверхностями, на которых центрируется пластина после ее установки в направлении движения рамы, при этом пластина выполнена с металлической оболочкой, которая по сути является бандажом.

Конструкция известного шиберного затвора является оптимальной для используемой пластины клапана. Тем не менее, в конструкции затвора проблема компенсации температурных расширений в огнеупорных пластинах в полной мере не решается. Не исключаются случаи, когда в результате температурных расширений пластину выдавит из оболочки. Кроме этого, не обеспечивается возможность работы пластины с переворотом для использования в качестве рабочих последовательно ее контактной и рабочей плоскостей, поскольку контактная плоскость приклеена к тыльной части оболочки.

Задача, решаемая вторым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании шиберного затвора литейного ковша, предназначенного для работы с упомянутыми выше огнеупорными плитами на нескольких разливках без их замены. Кроме этого, упрощается конструкция затвора, снижаются требования к точности изготовления гнезд под плиты и обеспечивается их улучшенная базировка относительно стаканов (ковшевого стакана и стакан-коллектора) и соответственно друг друга.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в шиберном затворе литейного ковша, содержащем монтажную плиту и каретку с гнездами, в которых установлены огнеупорные плиты, по крайней мере, одна из плит выполнена в соответствии с вышеупомянутым конструктивным решением первого варианта огнеупорной плиты.

Известна пластина клапана (огнеупорная плита) шиберного затвора на выпускном отверстии сосуда для жидкого металла [Описание изобретения к патенту РФ №2216431 от 17.03.1999, МПК⁷ В22D 41/34, опубл. 10.09.2002 и 20.11.2003], которая содержит огнеупорную пластину, охватывающую ее металлическую оболочку (обечайку), простирающуюся на боковую и противоположную рабочей поверхности, и центровочное средство, образованное двумя упорными поверхностями, которые входят в зацепление с упорными поверхностями металлической рамы. Тем самым обеспечивается точность центровки пластин, простота и дешевизна их изготовления.

Потенциально металлическая оболочка, которая охватывает пластину сбоку и снизу, может быть использована для компенсации ее температурных деформаций и может являться альтернативой бандажу. В этом случае простота и дешевизна изготовления такой сборной пластины являются относительными. Кроме того, не обеспечивается возможность работы пластины с переворотом, т.е. не обеспечивается возможность использовать в качестве рабочих последовательно контактной и рабочей плоскостей.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков второму изобретению группы огнеупорных плит является техническое решение по свидетельству РФ №8642, описанному ранее. Критический анализ перечисленных недостатков также применим ко второму изобретению. При этом следует обратить дополнительное внимание на недостаточную надежность фиксации плоской плиты относительно плоского же торца ковшевого коллектора или стакан-коллектора. При осуществлении возвратно-поступательного движения плит относительно друг друга прочности слоя мертеля может быть недостаточно, особенно это сказывается при каждой последующей разливке, когда силы трения между пластинами возрастают, а установочные выступы, более предназначенные для первичной установки плиты, не в полной мере обеспечивают свою функцию при работе затвора.

Задача, решаемая третьим изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании огнеупорных плит шиберного затвора с расширенными эксплуатационными возможностями, обеспечивающими многократную разливку металла через один комплект плит, и увеличенным ресурсом работы, а также в дальнейшем повышении надежности плит за счет их способности противостоять периодически повторяющимся температурным расширениям на нескольких разливках и циклическим нагрузкам, возникающим в результате перемещения пластин при работе относительно друг друга.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в огнеупорной плите шиберного затвора из высокостойкого материала с контактной и рабочей плоскостями, имеющей металлический бандаж с установочными выступами, последние выполнены с возможностью компенсации температурных расширений в виде локальных деформированных участков или в виде скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью, при этом плита снабжена центровочным устройством, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары фиксирующих пазов, расположенных на кромке бандажа по обе стороны от продольной оси плиты со стороны контактной плоскости ее основания и выполненных с возможностью контакта с фиксаторами соответствующего гнезда монтажной плиты или каретки шиберного затвора.

Кроме того:

- металлический бандаж размещен на поверхности плиты с натягом.

- металлический бандаж размещен на поверхности плиты посредством слоя клеящего вещества.

Как упоминалось выше, известен шиберный затвор на выпускном отверстии сосуда для жидкого металла по патенту РФ №2216431, который содержит металлическую раму, предназначенную для размещения на ней пластины клапана, и которая снабжена упорными поверхностями на которых центрируется пластина после ее установки в направлении движения рамы, при этом пластина, выполненная с металлической оболочкой, оснащена центровочным средством, расположенным со стороны тыльной части пластины.

Необходимость использовать огнеупорные пластины в металлической оболочке с центровочными средствами, расположенными со стороны их тыльной части, значительно усложняет конструкцию как пластины, так и затвора в целом, предполагая при этом высокую точность изготовления упомянутых деталей и узлов.

Задача, решаемая четвертым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании шиберного затвора литейного ковша, предназначенного для работы с упомянутым выше вторым вариантом огнеупорных плит на нескольких разливках без их замены, и который будет отличаться расширенными эксплуатационными возможностями, проявляемыми, например, в способности противостоять циклическим нагрузкам, возникающим в результате перемещения пластин относительно друг друга при работе затвора и т.д., аналогично первому варианту шиберного затвора.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата во втором варианте шиберного затвора литейного ковша, содержащего монтажную плиту и каретку с гнездами, внутри которых установлены огнеупорные плиты с металлическими бандажами, по крайней мере, одна огнеупорная плита выполнена согласно описанному выше второму варианту огнеупорной плиты, при этом гнезда монтажной плиты и/или каретки снабжены фиксаторами, расположенными на краях гнезд по обе стороны от продольной оси монтажной плиты и/или каретки и выполненными с возможностью контакта с соответствующими фиксирующими пазами металлического бандажа огнеупорной плиты.

Перечисленный выше для первого и третьего изобретений группы уровень техники огнеупорных плит шиберного затвора применим также и к пятому изобретению, включая информацию о прототипе.

Задача, решаемая пятым изобретением группы, и достигаемый технический результат аналогичны задаче и техническому результату третьего изобретения.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в огнеупорной плите шиберного затвора из высокостойкого материала с контактной и рабочей плоскостями, имеющей металлический бандаж с установочными выступами, последние выполнены с возможностью компенсации температурных расширений в виде локальных деформированных участков или в виде скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью, при этом плита снабжена центровочным устройством, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары фиксаторов, выполненных в виде дополнительных выступов на боковых участках бандажа, расположенных по обе стороны от продольной оси плиты, и выполненных с возможностью контакта с фиксирующими отверстиями соответствующего гнезда монтажной плиты или каретки шиберного затвора.

Кроме того:

- металлический бандаж размещен на поверхности плиты с натягом;

- металлический бандаж размещен на поверхности плиты посредством слоя клеящего вещества;

- дополнительные выступы на боковых участках бандажа выполнены в виде продолжения его кромок, выступающих за контактную плоскость плиты;

- дополнительные выступы на боковых участках бандажа выполнены выступающими наружу от поверхности плиты;

- дополнительные выступы на боковых участках бандажа выполнены в виде дополнительных скоб, соединенных неразъемно с его поверхностью.

Перечисленный выше для второго и четвертого изобретений группы уровень техники шиберных затворов применим также и к шестому изобретению.

Задача, решаемая шестым изобретением группы, и достигаемый технический результат аналогичны задаче и техническому результату четвертого изобретения.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в шиберном затворе литейного ковша, содержащем монтажную плиту и каретку с гнездами, внутри которых установлены огнеупорные плиты с металлическими бандажами, по крайней мере, одна огнеупорная плита выполнена согласно описанному выше второму варианту шиберного затвора, при этом гнезда монтажной плиты и/или каретки снабжены фиксирующими отверстиями, расположенными на краях гнезд по обе стороны от продольной оси монтажной плиты и/или каретки и выполненными с возможностью контакта с соответствующими фиксаторами металлического бандажа огнеупорной плиты.

Изобретения иллюстрируются чертежами, где:

на фиг.1-3 показана возможная конструкция нескольких вариантов огнеупорной плиты, в частности ее первый вариант;

на фиг.4 показан вид сверху огнеупорной плиты, установленной в гнездо шиберного затвора;

на фиг.5 - вид сверху возможного варианта исполнения огнеупорной плиты;

на фиг.6-11 изображены некоторые варианты сечения А-А фиг.3;

на фиг.12 показан возможный вариант вида Б фиг.4 - огнеупорная плита по второму варианту;

на фиг.13 - вариант сечения В-В фиг.12;

на фиг.14, 16 и 18 показаны возможные варианты вида Б фиг.4 - огнеупорные плиты по третьему варианту;

на фиг.15, 17 и 19 - варианты сечений соответственно: Г-Г фиг.14, Д-Д фиг.16 и Е-Е фиг.18;

на фиг.20 показан вид Ж фиг.18;

на фиг.21 - один из вариантов вида Ж фиг.18;

на фиг.22 - фрагмент конструкции второго варианта шиберного затвора, оснащенного огнеупорной плитой с соответствующим центровочным устройством.

на фиг.23 и 24 показаны фрагменты конструкции третьего варианта шиберного затвора, оснащенного огнеупорной плитой с соответствующими вариантами центровочных устройств.

Огнеупорная плита по первому варианту изобретения включает основание 1 из высокостойкого огнеупорного материала с контактной 2 и рабочей 3 плоскостями и металлический бандаж 4 с установочными выступами 5, размещенный на боковой поверхности 6 основания 1 плиты. Особенностью изобретения является то, что установочные выступы 5 металлического бандажа 4 выполнены с возможностью последующей компенсации температурных расширений, при этом выступы 5 выполнены в виде локальных деформированных участков 7 на поверхности бандажа 4 или в виде скоб 8, связанных неразъемно с поверхностью бандажа. Возможность компенсации температурных расширений установочными выступами 5 обеспечивается за счет их деформации при тепловом расширении плиты во время разливки металла, при этом обеспечивается минимальный гарантированный зазор 6 (равный, как правило, 0,2-0,5 мм) между выступами 5 и боковой стенкой гнезда 9 монтажной плиты 10 (или каретки) шиберного затвора 11 (его первого варианта - см., фиг.4), необходимый для первичной фиксации плиты. Металлический бандаж 4 может быть размещен на боковой поверхности основания 1 плиты с натягом или посредством слоя (из-за очевидности условно не показан) клеящего вещества. Кроме этого, металлический бандаж 4 может быть размещен на боковой поверхности основания 1 плиты посредством применения эластичного огнеупорного материала (также условно не показан), отличающегося от клеящего вещества, типа мертеля, за счет сохраняющихся в процессе эксплуатации упругих свойств.

Основание 1 плиты может иметь разные варианты выполнения, например быть цельным, составным, иметь основу и вкладыш из более качественного материала, быть бикерамической и т.д. (эти варианты, за исключением первого, условно не показаны из-за очевидности).

Огнеупорная плита по второму варианту изобретения включает те же самые элементы, что и в первом варианте с поправкой на то, что огнеупорная плита снабжена центровочным устройством 12, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары фиксирующих пазов 13, расположенных на кромке 14 бандажа 4 по обе стороны от продольной оси плиты со стороны контактной 2 плоскости ее основания 1 и выполненных с возможностью контакта с фиксаторами 15 соответствующего гнезда 9 монтажной плиты 10 (или каретки) шиберного затвора 11.

Огнеупорная плита по третьему варианту изобретения включает те же самые элементы, что и в первом варианте с поправкой на то, что огнеупорная плита снабжена центровочным устройством 16, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары фиксаторов 17, выполненных в виде дополнительных выступов (та же поз.17) на боковых участках 18 бандажа 4, расположенных по обе стороны от продольной оси плиты и выполненных с возможностью контакта с фиксирующими отверстиями 19 соответствующего гнезда 9 монтажной плиты 10 (или каретки) шиберного затвора 11.

Дополнительные выступы 17 на боковых участках 18 бандажа 4 выполнены в виде продолжения его кромок 14, выступающих за контактную 2 плоскость основания 1 плиты или наружу от боковой поверхности 6 основания 1 плиты. Кроме этого, дополнительные выступы 17 могут быть выполнены в виде дополнительных скоб 20, связанных неразъемно с поверхностью боковых участков 18 бандажа 4, двух жестко связанных между собой, например, контактной сваркой отбортовок 21 и т.д.

Шиберный затвор 11 литейного ковша (из-за очевидности показан фрагментарно), как упоминалось выше, содержит монтажную плиту 10 (и/или каретку) с гнездом 9, внутри которого размещена огнеупорная плита с металлическим бандажом 4, гнездо 9 монтажной плиты 10 (и/или каретки) снабжено фиксаторами 15 (для второго варианта затвора) или фиксирующими отверстиями 19 (для третьего варианта затвора), расположенными с краев или на краях гнезд 9 по обе стороны от продольной оси монтажной плиты 10 (и/или каретки), выполненными с возможностью контакта с соответствующими фиксирующими пазами 13 или фиксаторами 17, 20, 21 металлического бандажа 4 огнеупорной плиты, которая выполнена по второму или третьему варианту изобретений.

Проанализируем существенность признаков изобретений.

Возможность установочных выступов 5, 7 и 8 компенсировать температурные расширения является их дополнительной функцией. Как упоминалось выше, эта возможность обеспечивается за счет деформации выступов 5, 7 и 8 при тепловом расширении плиты во время разливки металла, при этом обеспечивается минимальный гарантированный зазор 6 между выступами 5, 7 и 8 и гнездом 9 затвора 11, необходимый для первичной фиксации огнеупорной плиты. Бандаж 4 обеспечивает первоначальное единство формы даже разрозненных по ряду причин частей основания 1 плиты без ущерба выполняемой функции. При этом бандаж 4 не должен быть слишком прочным, т.к. при температурном расширении плиты не должны возникать изгибающие напряжения, приводящие к ее «вспучиванию». Выходом из этой ситуации стало использование для этой цели компенсаторов температурных расширений, выполненных в виде выступов 5, 7 и 8 разнообразной конструкции. Их использование для установки огнеупорной плиты в гнезде 9 на сегодня является очевидным. Однако существуют критерии, когда выступы 5, 7 и 8 выполняют функцию установочных, а когда - компенсаторов температурных расширений. Это оценивается по их способности деформироваться под действием температурных расширений, поскольку отсутствие этой способности неминуемо приведет к появлению локальных напряженных участков на боковой поверхности 6 плит и соответственно трещин, размер которых (более 0,2 мм) будет способствовать протеканию металла, либо эти расширения разрушат основание 1.

В общем установочные выступы 5, 7 и 8 металлического бандажа 4 выполняют в виде локальных деформированных участков на его поверхности. Это могут быть «пуклевки», просечки, отгибы и т.д., как одиночные, так и расположенные в ряд (см. фиг.11), выполненные на поверхности бандажа 4 таким образом, чтобы в минимальной степени ослаблять его поперечное сечение. Их следует располагать на поверхности бандажа 4 в местах наибольших деформаций, однако на практике это лучше делать на радиусных участках бандажа 4 на некотором удалении от его прямолинейных участков - в четырех местах. При установке огнеупорной плиты в гнездо 9 все или некоторые из типовых унифицированных выступов 5, 7 или 8 следует доработать под конкретное гнездо 9. Как правило, доработка сводится к тому, что огнеупорная плита устанавливается с некоторым усилием, достаточным для деформирования выступов 5, 7 и 8, когда каждый из них приобретает индивидуальную высоту. В дальнейшем при расширении плиты локальные ограничения не препятствуют работе бандажа 4 на растяжение, однако они останавливают дальнейшее распространение деформаций, распределяя их по всему объему основания 1. Количество выступов 5, 7 или 8 на каждом из четырех участков может быть как по одному, так и более, например по три выступа 7 разной длины с соблюдением, по возможности, принципа центральной или осевой симметрии для однотипных конструктивных элементов, находящихся на соседних участках.

Все вышеперечисленное характерно и для выступов 5, выполненных в виде скоб 8, связанных неразъемно с поверхностью бандажа 4. Скобы 8 могут иметь форму дуг, консолей, профилей и т.д. Они легче поддаются деформированию при установке в гнездо 9. Следует отметить, что скоба 8 (см. фиг.5) может иметь значительные размеры по сравнению с размерами, например, скоб 8 (см. фиг.9). Несмотря на это по функциональным возможностям ее следует рассматривать как два объединенных между собой выступа 8 (см. фиг.10).

Известно решение, в котором температурные расширения компенсируются при помощи зажима (скобы), установленного с одной стороны огнеупорной плиты [см. описание изобретения к патенту РФ №2254208 от 29.03.2000, МПК7 В22D 41/34, опубл. 20.06.2005, Бюл. №17]. Однако в этом случае зажим не является частью бандажа, более того, компенсация температурных расширений происходит лишь с одной стороны плиты, что приводит к ее более значительным перемещениям относительно стакана, а это может привести к преждевременному разрушению слоя связующего вещества. Именно по этой причине температурные расширения целесообразно компенсировать с разных сторон относительно разливочного отверстия.

Металлический бандаж 4 размещен на боковой поверхности 6 основания 1 плиты с натягом. Это достигается посадкой бандажа 4 на основание 1 нагоряче или в зависимости от конструкции бандажа 4, который может быть с разъемом или состоять из двух частей (см. фиг.21), которые стягиваются, например, при помощи болтов, заклепок, контактной сварки и т.д. Кроме этого, бандаж 4 может быть размещен на боковой поверхности 6 плиты посредством слоя клеящего вещества, такого, например, как огнеупорный мертель (на фигурах слой клея условно не показан) и т.д. Более совершенной формой размещения бандажа 4 на огнеупорной плите является эластичный огнеупорный материал, который после сборки и технологической термообработки обеспечивает необходимую степень фиксации бандажа 4 на боковой поверхности 6 плиты и сохраняет в дальнейшем некоторую степень податливости для компенсации неточностей изготовления соединяемых деталей или тех же самых температурных расширений.

В зависимости от варианта изобретения огнеупорная плита может быть оснащена центровочным устройством 12 или 16, выполненным в одном из описанных выше видов с возможностью взаимодействовать с ответными фиксаторами 15 или фиксирующими отверстиями 19 гнезда 9 монтажной плиты 10 и/или каретки (та же поз.10). Это необходимо для обеспечения надежной фиксации огнеупорной плиты относительно ковшевого стакана 22 (или стакан-коллектора) шиберного затвора 11, контакт с которыми происходит при помощи слоя специального вещества, типа огнеупорного клея, пластичных огнеупорных материалов и т.д. В зависимости от типа соединения (по плоскости или в замок) требуется различная степень надежности фиксации, ведь в процессе эксплуатации затвора 11 относительное перемещение двух контактирующих огнеупорных плит может привести к разгерметизации шва. Кроме этого, при разливке металла большое значение имеет соосность выпускных отверстий 23 огнеупорных плит, поскольку ступенчатая форма канала (см. поз.23) способствует более интенсивному размыванию его стенок. В первую очередь это следует учитывать на шиберных затворах, эксплуатируемых без замены огнеупорных плит несколько разливок подряд. Выполнение центровочных устройств 12 и 16 на бандаже 4 (т.е. на периферии основания 1 плиты) решает проблему оптимизации размещения точек приложения рабочих усилий - они разнесены на оптимальную величину относительно продольной оси огнеупорной плиты и находятся в зоне минимальных температурных деформаций. На практике это место выбирают примерно посередине прямолинейных участков бандажа 4, дальнейшая оптимизация местоположения центровочных устройств 12 и 16 не дает существенных преимуществ.

Следует отметить, что известны технические решения, в которых бандажи огнеупорных плит оснащены фиксаторами (язычками) разнообразной конструкции, такими, например, как в патенте РФ №2165335 от 25.10.1996, МПК7 В22D 41/22, опубл. 20.04.2001, Бюл. №11. Однако в этих случаях фиксаторы выполняют другую функцию, например, закрепления плиты в специальной выемке в определенном положении и никоим образом не способствуют восприятию рабочих усилий.

В остальном все особенности заявленных технических решений огнеупорной плиты можно свести к трем основным вариантам.

В 1-м варианте выступы 5, 7 и 8 используются в качестве средства для компенсации температурных расширений;

Во 2-м варианте, как и в 1-м, также используются выступы 5, 7 и 8 и дополнительно центровочное устройство 12, выполненное в виде двух фиксирующих пазов 13;

В 3-м варианте, как и в 1-м, также используются выступы 5, 7 и 8 и дополнительно центровочное устройство 16, выполненное в виде двух фиксаторов (фиксирующих выступов 17, 20 или 21);

Для использования вышеперечисленных второго и третьего вариантов огнеупорных плит гнезда 9 монтажной плиты 10 (и/или каретки) шиберного затвора 11 второго и третьего вариантов литейного ковша снабжены специальными конструктивными элементами 15 и 19 для размещения фиксирующих пазов 13 или фиксаторов (фиксирующих выступов 17, 20 или 21). Тем не менее, и огнеупорная плита по первому варианту изобретения может быть установлена в гнезде 9 затвора 11, оснащенному лишь фиксирующими отверстиями 19, которые не будут препятствовать размещению бандажа 4, в отличие от выступающих фиксаторов 15.

Огнеупорная плита работает традиционно, включая следующие особенности.

При прохождении металла через отверстие 23 основание 1 начинает разогреваться. Происходят тепловые деформации разогретой зоны. По мере прохождения очередной порции жидкого металла через отверстие 23 зона разогрева смещается к периферии основания 1 и деформации достигают уровня, когда наличие каких-либо дефектов или неоднородностей материала основания 1 могут привести к его разрушению, что исключается при эксплуатации шиберных затворов. В это время металлический бандаж 4 начинает растягиваться с усилием, достаточным для компенсации распределенных по боковой поверхности 6 основания 1 усилий деформации, которые потенциально способны разрушить его. При дальнейшем росте тепловых деформаций выступы 5, 7 или 8 начинают взаимодействовать с боковой стенкой гнезда 9, т.е. упираться в нее и деформироваться. Такое воздействие на основание 1 обеспечивает необходимую степень нейтрализации усилий тепловых деформаций, которая достаточна для нормальной безаварийной работы затвора. Таким образом производится разлив металла. До следующего заполнения разливочного ковша огнеупорные плиты могут несколько остыть. Тепловые деформации при этом уменьшатся, геометрические размеры бандажа 4 приблизятся к первоначальным значениям с поправкой на остаточные деформации, связанные с частичной потерей упругих свойств металла, величиной которых можно пренебречь. Выступы 5, 7 или 8 выйдут из зацепления с боковой стенкой гнезда 9 или упруго сдеформируют.

При работе затвора 11 на следующей разливке последовательность вышеописанных действий повторяется с той лишь разницей, что условия работы более ужесточаются за счет инертности происходящих процессов и их цикличности. В этом случае особое значение приобретает наличие выступов 5, 7 или 8, которые благодаря меньшим по сравнению с длиной бандажа размерами практически не изменяют своих размеров и способны многократно осуществлять свою функцию противодействия тепловым деформациям. Существует определенный предел размыва и износа огнеупорных плит, когда их дальнейшая эксплуатация, даже с учетом возможного переворота и смены рабочих поверхностей (например, для плиты с фиг.3), становится небезопасной. Тогда эти плиты удаляют и на их место ставят новые.

Огнеупорные плиты, оснащенные фиксирующими пазами 13 или фиксаторами 17, 20 или 21 эксплуатируются точно так же, как и традиционные плиты, с поправкой на более надежную и стабильную фиксацию плит относительно ковшевого стакана 22 (или стакан-коллектора). Такие плиты выдерживают большее количество разливок без замены, нежели традиционные плиты.

Эксплуатация шиберного затвора в целом не отличается от эксплуатации традиционных шиберных затворов с той лишь разницей, что в нем используются оригинальные огнеупорные плиты.

В результате решения поставленных задач созданы надежные многоразливочные огнеупорные плиты с расширенными эксплуатационными возможностями, обеспечивающими многократную разливку металла через один комплект плит, и обладающие увеличенным ресурсом работы. Повысилась надежность плит за счет их способности противостоять периодически повторяющимся температурным расширениям на нескольких разливках и циклическим нагрузкам, возникающим в результате перемещения пластин при работе относительно друг друга. Кроме этого, созданы шиберные затворы, предназначенные для работы с упомянутыми выше огнеупорными плитами на нескольких разливках без их замены.