专利名称：用于维修防裂纹阀板的方法
技术领域：
本发明通常涉及一种用于维修受到磨损的阀板的方法，该阀板用于滑门阀中，该滑门阀用于控制熔融金属的流量，特别是，该阀板防止由热应力引起裂纹。
滑门阀通常在炼钢和其它冶金处理中用于控制熔融金属的流量。这样的阀通常包括支承架；上部静止阀板，该上部静止阀板有与浇口盘或钢水包水口对齐的孔，用于引导熔融金属流；以及节流板，该节流板同样有金属引导孔，且该节流板可在静止阀板下面滑动。在用于与连续浇铸模连接的滑门阀中，在活动节流板下面还提供有下部静止阀板，该下部静止阀板同样有流动引导孔，该流动引导孔基本与上部静止板的孔对齐。熔融金属的流量取决于可滑动的活动节流板的孔相对于上部静止板的孔的交叠程度。活动节流板通常比静止节流板更长，以便使它能够通过它自身的孔的前边缘和后边缘来对熔融金属进行节流，同时能够通过使它的孔完全不与静止板的孔重叠，从而完全断开熔融金属流。通常，节流板可通过液压连杆而在静止板之间进行滑动操作。
节流板和静止板分别安装在下部凹入部分和上部凹入部分中，各板通过它的支承表面而抵靠在凹入部分中，并通过它的滑动或工作表面而与另一个板配合。
这样的滑门阀的节流板和静止板都由耐热和耐腐蚀的耐火材料形成，例如氧化铝、氧化铝-碳、氧化锆。不过，尽管这些耐火材料有耐热和耐腐蚀性，但是它们所受到的严重热应力最终将使它们产生一定程度的裂纹。例如，在炼钢中，各阀板在直接环绕它的流动引导孔的区域中将受到大约1600℃的温度，同时它的外边缘只处于环境温度。所形成的较大热梯度产生很大的热应力，因为在各板直接环绕流动引导孔的区域的膨胀率大大高于该板的平均水平。这些应力导致形成从板的孔径向向外的裂纹。当无法限制这些裂纹的扩展时，它们可以一直延伸到板的外边缘，从而使该板破裂。
为了防止这些裂纹的扩展和随后引起的阀板的破裂，在现有技术中已经提出了多种方法。首先，已经设计了改进的夹持机构。这些机构的目的是环绕板的周边施加足够压力，这样，从孔分散的裂纹将不会扩展到板的边缘。一种这样的机构包括具有螺纹操作楔子的框架，该楔子与板的拐角处啮合，该板的拐角已经以一定角度进行了截顶，该角度与楔子的角度互补。这样的系统在文献DE-C2-3522134中进行了介绍。尽管这样的框架和楔型夹持机构有一定进步，但是本申请人注意到该设计有一些缺点，这使它不能充分延迟潜在的裂纹。通常，夹持力并不能均匀集中在最大量裂纹产生的位置，即在孔的附近，在该处有最大热应力。而且，本申请人发现，在这些板中的截顶拐角的角度方向并不能向预先设想的那样很好地防止裂纹的扩展。这些缺点导致裂纹并不在环绕孔的360°上均匀分布，而是偏重为沿全部阀板(静止或活动板)的纵向中心线。可以认为，裂纹环绕板的孔这样非对称分布的原因是节流板越过静止板的表面的纵向滑动作用。
US专利5626164公开了一种防裂纹阀板；所述板的形状设计为能够防止裂纹在其中形成和扩展。该板有轴线；用于引导熔融金属的孔，该孔沿所述轴线布置；以及截顶拐角，用于朝着所述轴线将夹持力集中在所述孔的附近，其中，各所述截顶拐角垂直于在所述孔的切点之间延伸的线，该线跨过所述轴线，并穿过平行于收敛板边缘的线的交叉点，该交叉点离所述边缘的距离等于所述孔的宽度的一半。
在文献WO-A1-98/05451中公开了该方案的一种变化形式，其中，确定了在板的侧面之间的角度，从而延长了该板的使用寿命。
尽管US专利5626164的方案明显优于以前知道的方法，但是本申请人仍然试图优化该板的形状。
显然，需要一种阀板，该阀板的形状能够很好地将夹持力集中在板中最易于形成裂纹的区域，以便最大限度地延迟所有裂纹的延伸。理想是，拐角的长度应当足以避免在该拐角中产生不希望的局部机械应力。
国际专利申请WO01/41956公开了一种用于滑门阀的防裂纹阀板组件，它克服或至少部分改进了现有技术的全部上述缺点，或者至少有与US专利5626164中所述的板同等的性能。
该文献涉及一种用于滑门阀的耐火材料板，该耐火材料板可以由细长矩形R限定，该细长矩形R有平行于该板的纵向方向的两个侧边。该矩形R的纵向轴线定义为它的最长对称轴，且它将与板的优选滑动轨道重合。不过，可以清楚知道，该优选滑动轨道的概念是该文献的板的内在特征，该板可以沿不是最佳或优选轨道的方向而在滑门阀中滑动。该板有用于引导熔融金属的孔-浇铸孔。大部分情况下，所述孔为圆形，通常，它由直径为φ的圆C限定。
为了进行说明，矩形R由在圆C的圆心处相交的两个垂直线分成四象限(quadrant)，这两条线中的一条线在矩形R的平行侧边中间延伸。各象限有交叉的对角线对角线D1、D3、D5、D7使圆C的圆心与矩形R的拐角相连，而对角线D2、D4、D6、D8使在圆C的圆心处交叉的垂直线与矩形R的侧边的相邻交点连接。
浇铸孔可以位于板的中心，但是在大部分情况下，它沿纵向轴线偏离，这样，可以在较长区域进行节流。浇铸孔也可以沿垂直于该纵向轴线的轴线稍微偏离。
板有成角度定向的边缘-图中表示了矩形R的截角拐角-以便使夹持力集中在孔附近和集中在节流区域，从而防止裂纹在其中形成和扩展。
根据WO01/41956，边缘的至少一部分确定如下离浇铸孔最远的边缘(因此最靠近节流区域)偏离不与相应拐角交叉的对角线的方向最大5°，且最靠近浇铸孔的边缘(因此离节流区域最远)偏离以下方向中的一个最大5°。
(i)垂直于与相应拐角交叉的对角线的方向；(ii)其它各个象限的方向；
(iii)在方向(i)和(ii)之间的中间方向。
本申请人确实认为这样的板形能够很好地将夹持力集中在板的两个不同区域。一方面，节流区域保持压缩，从而防止在该区域出现裂纹，另一方面，浇铸孔的周边也保持压缩，从而防止裂纹从该浇铸孔辐射延伸。
本申请人还发现新设计的板有极好的优点。首先，观察到少得多的裂纹。其次，即使仍然产生裂纹，该裂纹不会延伸到板边缘，这样，可以明显减少空气的进入。第三，当根据该欧洲专利申请的板与合适的夹持装置结合使用时，如果有裂纹，该裂纹也只出现在可接受的区域，即它们不会在节流区域中出现，且它们也不会直接在浇铸孔和最近边缘之间的区域中产生。
该板的还一优点是，因为裂纹非常少，因此，该板在使用后能够很容易地快速修理。这就是为什么本发明涉及用于维修在WO01/41956中所述的、用过的板的方法的原因。
该板可以相对于它的纵向轴线对称，但是在优选实施例中，该板并不相对于纵向轴线对称。
由于该不对称，板只能安装在上部凹入部分中的一个位置处和在下部凹入部分中的一个位置处，因此，当在需要回收再利用该板的情况下，板从一个位置到达另一位置时，板的支承表面成为它的滑动或工作表面。
板可以只有如上述定义的四个边缘，但是，为了避免尖角，它可以有更多边缘。这时，补充的边缘可以(或不)平行和/或垂直于纵向轴线。
应当知道，并不必须使该板为多边形。相反，当使用环绕该板的夹持带时，该夹持带可在由相邻边确定的顶点上施加局部机械应力-该机械应力可能引起裂纹。因此，优选是对拐角进行圆角。
在优选实施例中，只有一部分边缘满足上述限定。更优选是，边缘的平衡(balance)包括连接所述边缘部分的曲线，更优选是包括所述边缘的过渡倒圆部分。
还必须知道，在本发明的范围中，“板”的意思也包括组件板(固定或活动)，例如整块的水口板、整块的内水口板、整块的管板等。
因此，本发明涉及一种用于维修受到磨损的耐火材料板的方法，该耐火材料板用于滑门阀，它可以由细长矩形R界定，该细长矩形R有两个平行于该板的伸长方向的侧边，并有浇铸孔，该浇铸孔在矩形R的平行侧边之间的中部偏心位置，并由圆C界定，该矩形R由在该圆C的圆心处相交的两个垂直线分成四个象限，这两条线中的一条在矩形R的平行侧边之间的中部延伸，各象限分别有交叉的对角线D1、D2和D3、D4以及D5、D6和D7、D8，其中，矩形R的拐角切除，并由斜边缘代替，最远离浇铸孔的边缘的至少一部分的方向为相对不与相应拐角相交的对角线的方向偏离最大5°；以及最靠近浇铸孔的边缘的方向偏离以下方向中的一个最大5°。
(i)垂直于与相应拐角交叉的对角线的方向；(ii)相应象限的另一对角线的方向；(iii)在方向(i)和(ii)之间的中间方向。
任意合适的维修方法都可以采用。应当知道，正是由于其良好的防裂纹性能，这些板能够容易、快速和高效地进行维修。
通常，维修方法包括用灰浆修补裂纹，优选是用能够耐熔融金属的灰浆，例如磷酸盐灰浆，如REFRACOL 620 PL 45。
需要时，还可以在修补裂纹之前对板的真实表面进行研磨。例如为了从板的表面上除去残余的钢。任意普通技术都可以使用，例如研磨、砂磨、喷水等。
一旦修补好裂纹，将除去多余的灰浆，并使板干燥。可以在环境温度下干燥至少4小时，优选是至少8小时，或者例如在120℃的炉中干燥1小时。
然后该板可以进行固化。该固化步骤可以在350-450℃下持续1小时。在一种变化形式中，固化也可以在使用该修复的板的过程中当它受到较高工作温度时进行。
在特殊实施例中，板例如在大约80-120℃下预热，这样，灰浆能够深深透入裂纹内，并快速凝固。
在另一实施例中，灰浆包括硬化剂，这样，即使在环境温度下，它也快速凝固。
当浇铸孔受损时，它也可以进行维修。通常，直径与浇铸孔的原始直径基本相同的管形物体(例如管、杆或心轴)插入浇铸孔。灰浆(通常与用于裂纹的灰浆相同)环绕管形物体进行修补、干燥，最后固化。
在一种变化形式中，也可以钻孔(优选是与原始浇铸孔同轴，并且优选是直径比浇铸孔的原始直径至少大50％)，将插入件置于新钻的孔中，并涂抹灰浆。优选是，该插入件由耐久性至少与板的原始材料相同的材料制成。优选是，可以使插入件的外壁有凸起或孔，这样，灰浆和插入件相互渗透。还可以使用台阶形插入件，该插入件的形状为两个(或更多)重叠的同轴管，这些管有相同的内径，但外径不同。
图1和2是WO-A1-01/41956中的板的俯视平面图。
下面参考图1，在这些附图中，相同的参考标号表示相同的部件，该文献公开了用于滑门阀中的阀板1，该滑门阀用于调节熔融钢或其它金属从浇口盘到模具或从钢水包到浇口盘的流量。
板1有孔3，用于浇铸熔融金属流。所述浇铸孔3由圆心为4的圆C界定。图1表示了具有非圆形浇铸孔的板，而图2表示了具有与圆C相同的浇铸孔3的板。
矩形R如图1和2中所示。矩形R界定了板1，并且它的最长侧边平行于滑门阀的板的滑动轨道。为了进行说明，需要画出两条垂直线5和6，这两条垂直线5和6交叉于圆C的圆心4处，并平行于矩形R的短边和长边。因此，这些线确定了矩形R的四个象限。各象限有交叉的对角线D1、D3、D5和D7使圆C的圆心4与矩形R的四个拐角(7、8、9、10)相连，而D2、D4、D6和D8使线5和6与矩形R的侧边的相邻交点(11、12、13、14)相连。
板的边缘特别设计成内使夹持力集中在节流区域，即，离浇铸孔3最远，因此离节流区域最近的边缘15、16有至少一部分(夹持力将涉及在该部分上)平行于包含所述边缘的象限的对角线D2或D4。
在图1和2中，边缘15的至少一部分平行于对角线D2，而边缘16的至少一部分平行于对角线D4。在图1中，整个边缘15和16都平行于对角线D2和D4，而在图2中，边缘15和16只有一部分平行于对角线D2和D4。
特别设计成使夹持力集中在浇铸孔3周围的板边缘，即离浇铸孔3最近的边缘17和18可以形成为垂直于包含所述边缘的象限的对角线D5或D7，或者换句话说，平行于与对角线D5或D7垂直的方向19或20。该实施例表示为在图2中分别垂直于对角线D5和D7的两边缘17和18。
也可选择，这些边缘17和18可以形成为平行于包含这些边缘的象限的对角线D6或D8，例如表示为图1中平行于对角线D6和D8的边缘17和18。
在另一变化形式中，边缘17和18可以定向成沿在上述两个方向之间的方向。
边缘15、16、17和18可以彼此接触，从而确定了四边形板1，该四边形板1由相连的对角线D2、D4、D6和D8确定。显然，为了防止机械应力，优选是避免该尖形拐角。因此，优选是边缘15、16、17和18并不直接接触。它们可以通过直线分离，优选是这些直线平行于矩形的侧边，如图1所示。
更优选是，它们通过过渡曲线而分离。
在图2中，边缘15和16以及边缘17和18通过过渡倒圆21和22连接。
边缘15、16、17和18的方向是决定它们使夹持力集中以避免裂纹的方式的基本参数。它们相对于浇铸孔3的位置，即边缘15、16、17和18沿各对角线D1、D3、D5和D7的位置并不重要。不过，优选是边缘15、16、17和18不能太长，以避免由于尖形拐角产生的机械应力，也不能太短，以便能高效将夹持力集中在所需位置。
因此，离节流区域最近的边缘，即边缘15和16(或它们的延长线)优选是应当在矩形R的短边长度的1/8和3/8之间的区域以及在5/8和7/8之间的区域处切割该矩形R的短边。
该要求对于板的另一侧边(即作为离浇铸孔最近的边缘)并不重要，因此，边缘17和18(或它们的投影线)优选是应当在矩形R的短边长度的1/10和9/10之间的区域处切割该短边。
文献WO01/41956公开了一种确定板是否根据该方案进行设计的方法。
权利要求
1.一种用于维修受到磨损的耐火材料板(1)的方法，该耐火材料板用于滑门阀，它由细长矩形R界定，该细长矩形R有两个平行于该板的伸长方向的侧边，并有浇铸孔(3)，该浇铸孔在矩形R的平行侧边之间的中部偏心位置，并由圆心为(4)的圆C界定，该矩形R由在该圆C的圆心(4)处相交的两个垂直线(5、6)分成四个象限，这两条线(5、6)中的一条在矩形R的平行侧边之间的中部延伸，各象限分别有交叉的对角线D1、D2和D3、D4以及D5、D6和D7、D8，其中，矩形R的拐角(7-10)切除，并由斜边缘(15-18)代替，最远离浇铸孔(3)的边缘(15、16)的至少一部分偏离不与相应拐角相交的对角线的方向最大5°；其特征在于最靠近浇铸孔(3)的边缘(17、18)的方向偏离以下方向中的一个最大5°。(i)垂直于与相应拐角交叉的对角线的方向；(ii)相应象限的另一对角线的方向；(iii)在方向(i)和(ii)之间的中间方向。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括用灰浆修补裂纹的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤a)钻出孔，该孔与原始浇铸孔基本同轴，并且直径比原始浇铸孔的直径至少大50％；b)将插入件置于该钻出的孔中；c)在插入件和钻出孔的壁之间用灰浆进行修补。，
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于该灰浆是磷酸盐灰浆。
5.根据权利要求2至4中任意一个所述的方法，还包括使修补完的板干燥的步骤。
6.根据权利要求2至5中任意一个所述的方法，还包括使该修补完的板固化的步骤。
7.一种板，可通过根据权利要求1至6中任意一个所述的方法来获得。
全文摘要
本发明涉及一种用于修理耐火材料板(1)的方法，该耐火材料板(1)有浇铸孔(3)，该浇铸孔(3)由圆心为(4)的圆C界定，板(1)的边缘(15、16、17、18)的至少一部分倾斜定向，以便很好地将夹持力集中在节流区域和浇铸孔周围。
文档编号B22D41/30GK1525893SQ02806089
公开日2004年9月1日 申请日期2002年3月4日 优先权日2001年3月6日
发明者詹皮耶罗·迪多梅尼科, 法布里齐奥·弗洛里奥, 詹皮耶罗 迪多梅尼科, 齐奥 弗洛里奥 申请人:维苏维龙斯·克鲁斯布公司, 维苏维龙斯 克鲁斯布公司