专利名称：耐热板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐热板，特别是用于一种熔化液体金属流量调节系统的耐热板，所述耐热板从其主平面来看包括两个区域—至少一个通道区域，该区域包括至少一个让所述液体金属通过的通道孔并由一种选定的组合物构成，所述组合物特别用于抵抗由于与穿过所述通道孔流动的所述液体金属相接触所产生的应力；—一个实施调节并遏止所述液体金属流动的运作区，该区特别用于遏止液体金属流并由一种与通道区用的组合物不同的组合物构成，其由一种与所述通道区用的组合物不同的组合物构成，这种选定的组合物特别用于在遏止流动的情况下抵抗由于液体金属贴靠所述运作区而产生的热冲击；—将所述区域连在一起的连接，其用于形成一个单块组件，在这种单块组件中，例如一个传递运作区的移动以单一的方式传递给所述的通道区，或分别传递给每个通道区。
对已知耐热板的使用带来的损坏方式的考察揭示了不同类型的破坏—在浇注孔处，发现一些径向裂缝和边缘的相当严重的剥蚀；—在关闭位置，耐热板承受熔化金属的垂直力和强烈的热冲击，热冲击在表面以下产生机械应力，机械应力又导致鳞片状剥落。
因此这些板件应该满足以下指标—抗径向裂缝；—抗冲刷剥蚀和化学腐蚀；—抗热冲击；—抗剥落。
至今没有任何一种建立在对整个板件的一种单一组合物基础上的方法能够从技术和经济的观点上完全令人满意。
有几篇文献叙述了用于冶金阀门的几种材料组合的板件。
如DE-A-1935424提出一种具有一个板件的关闭装置，板的周围是一个具有热绝缘性质的高孔隙度(50-60％)耐热支撑元件。
DE-0 832 707针对一个冶金容器的流量调节系统中使用的耐热板的滑动表面处的磨损问题。该文献包括一个由一个高密度磨损层和至少另一个物理性质不同的层组成的多层耐热主体，磨损层与另一层之间的厚度比为1∶2到1∶5。
文件DE-A-1 937 742中，板件设有一个接受一个高硬度金属材料(锆-钼氧化混合物)插入件的凹槽，插入件通过一种弹性连接物固定在板件的其他部分上。插入件的作用是防止关闭时由于金属的高热传导率而使金属固化，但它的抗侵蚀性较差。
DE-A-3 614 730中也提到插入件技术，其中借助一种起热膨胀连接作用的砂浆使板件的一个基础结构包围并支撑一个氧化物类型的陶瓷插入件。基础结构由一种含镁混凝土构成。
相反，在DE-A-2 719 105中，陶瓷插入件被一种含矾土的混凝土包围。
在这种带有插入件和连接物或砂浆的设计中，由于承受腐蚀、液体金属的渗透和空气吸入等，板件的主体与插入件之间的界面成为一个非常碍事的脆弱点。
因此，根据本发明，所述区域中的每一个都占据板件的整个厚度，并且所述不同区域之间的连体化连接是一种共压的结果，即在同一个模子中同时压制构成通道区的组合物和构成运作区的不同组合物，不同的组合物已经预先分别根据区域放在注模中。一种固化热处理方法紧随共压之后进行。
正如根据本发明，通道区涉及耐热板的整个厚度，耐热板可以进一步成功地用于正、反位置，这不是带有插入件的耐热板的情况。
本发明还涉及符合本发明的耐热板-特别是用于熔化液体金属的流量调节系统的耐热板的制造方法，从所述系统的主要平面来看，耐热板包括至少两个区域至少一个第一种确定组合物的通道区和构成板件的剩余部分的第二种确定组合物的运作区。每个区域都延伸在板件的整个厚度上。
为此，本发明的方法包括—一方面在一个模子中放入一份或多份量的通道区组合物，另一方面放入一份的运作区的另一种组合物，同时遵照每个相应区域的所需的几何限制，用于每个区域的所选定的组合物在板件的整个厚度上相同；—同时压实所述模子中的两种组合物，使被压的板件具有所需的形状和致密度；—对压制板进行连体化热处理。
在一个熔化液体金属的所述流量调节系统中，符合本发明的耐热板可以位于上部或下部的固定位置，也可以处于下部或中间的活动位置。
图1在一个平面图中表示本发明的板件的一个实施例，其中两个通道区包围在一个叫做运作区的区域中。
图2也在一个平面图中表示本发明的板件的另一个实施例，其中两个通道区与一个运作区相邻，并且位于这个运作区的两侧。
图3也在一个平面图中表示本发明板件的一个变种，其中一个给定组合物的通道区包围在一个另一种组合物的运作区中。
在符合本发明的耐热板的设计中，下面称为部件1的带有浇注孔3的通道区1具有一种经过精心准备的特殊组合物，以便耐受熔化液体金属流和伴随熔化液体金属的炉渣，而下面称为主体2的不承受熔化金属连续流动的运作区2应该能够耐受阀门关闭时受到的热冲击，并保证例如耐热板的移动和/或定位。每个区域1和2都在板件的整个厚度上延伸。
部件1由在矾土、富铝红柱石、锆土和它们的组合物族系中选择的首选耐热颗粒，可为石墨、无烟煤、焦碳和碳黑类型的分散碳，抗氧化剂以及一种热固树脂组成。
与部件1连成一体的主体2主要由属于硅-氧化铝系如铝土矿、红柱石、蓝晶石、耐火粘土的耐热颗粒构成，和/或由来自一种回收方法—特别是同一种浇注耐火板回收方法产生的耐火颗粒构成，这些颗粒由一种含碳粘接剂包围和连接，这种粘接剂与那种用于连接所述部件1的颗粒的粘接剂相容。
作为变种，当浇注条件和金属性质要求时，部件1的耐火颗粒由首选品质的氧化镁和/或尖晶石MgO Al2O3、分散碳、抗氧化剂和一种热固树脂组成。主体2的耐热颗粒可以由属于部件1的同一系统和/或一些份额的来自一种回收方法—特别是同一种浇注耐热板的回收方法产生的品质较差的颗粒组成。这些主体2的颗粒因而用一种与部件1的粘接剂相容的含碳粘接剂连接。
为了成功制造符合本发明的单块耐热板，尽管部件1和主体2的组合物不同，因为它们分别要保证特殊的功能，但部件1和主体2必须在制造方面-特别是在制造的不同阶段(共压、烘干、焙烧)兼容，使耐热板在这两种组成部件1和2之间具有足够的粘合性，以便使用时作为一个单块的整体。
特别是，两种原料组合物-特别是分别用于部件1和主体2的原料组合物，必须具有比较接近的压实密度和压紧密度，以便成功进行共压，这样有利于全部和部分地使用从来自同样用途的板件的再处理得到的回收材料来制造主体2。
同样有利的是，使用同样的含碳连接系统来连接组成部件1和2的耐热颗粒，即用同样一种热固树脂或两种在流变性质和热性质方面相容的树脂。这种进行方式是一种得到部件1和主体2之间结构连接的方法。
已经知道部件1和主体2在使用过程中承受不同的热应力和化学应力，它们都设有分别适用于这些应力的抗氧化剂或抗氧化剂的组合物。
本发明的耐热板设计的优点在于，良好设计的抗氧化系统仅增强真正的应力区域，但没有加重耐热板的制造成本。根据板件组件的几何形状和浇注孔3的位置，采用一种由不同组合物形成组件的不同设计。
部件1可以处于包围在主体2中的位置(图1)，或处于图2所示的邻近主体2的位置。
同样，当涉及到一种带有一个或多个浇注孔3的线性运动的板件时，图3所示的部件1被包围的位置可以是优选的。
在本发明的一个优选实施例中，进行要么是液压方式要么是通过摩擦方式的压制作业时，在两种组合物安放在模子中的阶段时，在部件1和主体2之间的界面上可临时由一种薄的但是刚性的附件标示。一旦两种组合物分别在它们的槽腔中就位，就在压制前取出该附件，以利于两种组合物在部件1和主体2之间的界面处紧密接触和鳞状迭盖。
这种操作方式可以使部件1和主体2都得到与它们分开压制同样高的物理性质(密度和孔隙度)。
另外，对根据本发明的方法制造的组合件上取出的杆棒进行的显微镜观测和弯曲机械试验表明，部件1与主体2之间没有形成一个脆弱点，弯曲断裂最常发生在机械强度最弱的部分(根据情况不同发生在部件1或主体2)。
为了实现所需直径的浇注孔3，或者使压力机带有一个实现所述孔眼3的芯轴，或者通过在压制得到的组合件中钻出所述孔眼。
使用一芯轴有几个优点—节省用于部件1的高品质混合物的用量；
—不需要以后进行的钻孔，也没有钻孔造成的拔落或剥落缺陷；—构成浇注孔3的壁表面状态更好，这有利于使用时的抗剥蚀。
一旦成型阶段结束，组合件将接受保护环境下(如果需要，以后浸泡在沥青中)的传统烘干、焙烧并通过磨削进行最后加工。
需要明确的是，本发明不限于所述的实施例，可以在不超出权利要求的范围内对这些实施例做出修改。
例如，通道区1可以在每个浇注孔3处设置一个邻近浇注系统的耐热构件(未示出)的套合和对中系统。
现在通过一些例子示出本发明的一些特点。
例1(图1)在这个例子中，希望制造一个带有两个浇注孔3的用于旋转运动的浇注板。
每个孔3由一个部件1形成，两个部件1位于包围在一个主体2的位置中。
为了实现部件1，使用了一种组成如下的混合物—白刚玉1-3mm 35％，—白刚玉＜1mm 40％—焙烧氧化铝325目 15％—石墨＜150μm 5％—其余部分为热固树脂和一组已知抗氧化剂。
为了实现主体2，使用了一种组成如下的混合物—红柱石1-3mm 40％—红柱石＜1mm 30％—红柱石＜0.2mm10％—焙烧氧化铝325目 10％—石墨＜150μm 3％—其余部分由同样的热固树脂及一种或几种已知的抗氧化剂组成。
部件1和主体2在一个水压机上共压；得到的单块板有两个平行的主平面，这两个主平面由两个组成部件1和2的共面平面组成。在保护环境下烘干和焙烧后，得到的耐热复合板具有完全的粘合可靠性且在使用时具有完全令人满意的特性。
例2(图2)该例中部件1和主体2使用了与例1中同样的组合物，但是部件1位于与主体2相邻的位置。
符合这个设计的复合板使用时也有非常好的特性。
例3(图3)希望实现一种线性抽屉(tiroir)的耐热板，它的部件1处于在主体2中的嵌入位置。
实现两个部件1和2使用的组合物与例1相同。
例4对于该例，本发明的板件的整体形状和设计与图1即例1相同，但是这次主体的组合物由来自板件的一个回收方法产生的颗粒构成，其中加入了一种由4％的石墨、抗氧化剂和树脂组成的含碳剂。
已经发现，选择使用回收颗粒可以增强这样得到的板件的两种组成部分之间的相容性。
例5为避免在其中形成铝酸钙的特种钢的浇注，可实现这样一种板件，这种板件的部件1以用作为骨料和细小组合物(90％的重量)氧化镁为基础，包括石墨形式的碳(5％)、剩余部分为树脂和抗氧化物。
主体部件2从来自回收方法的氧化镁骨料，其占重量的75％，和占重量15％的初次使用的氧化镁细颗粒和与部件1相同的含碳剂实现。
主要在附图的图面方向上相邻的不同组合物的区域的范围内对本发明进行了描述。
权利要求
1.一种特别用于一种熔化液体金属流量调节系统的耐热板，所述耐热板从其主平面来看包括两个区域—至少一个通道区域(1)，其包括至少一个让所述液体金属通过的通道孔(3)并由一种选定的组合物构成，所述组合物特别用于抵抗由于与穿过所述通道孔(3)流动的所述液体金属相接触所产生的应力；—一个实施调节并遏止所述液体金属流动的运作区(2)，其由一种与所述通道区(1)用的组合物不同的组合物构成，这种选定的组合物特别用于在遏止流动的情况下抵抗由于液体金属贴靠所述运作区(2)而产生的热冲击；和—一种将所述区域连成一体的连接，其用于形成一个单体组件，所述耐热板的特征在于，每个所述区域占据板件的整个厚度，所述通道区(1)和所述运作区(2)之间的连体化连接是构成所述通道区(1)的组合物和构成所述运作区(2)的不同组合物在同一个模子中共压的结果，已经分别按所述区域预先放置在模子中的不同组合物随后进行固化热处理。
2.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)和所述运作区(2)在结构上彼此直接连接。
3.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)的浇注孔(3)在组合物共压之后通过对所述板件钻孔来实现。
4.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)的浇注孔(3)在共压时通过使用一芯轴来直接得到。
5.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)嵌入在所述运作区(2)中。
6.如权利要求5所述的耐热板，其特征在于，所述嵌入的通道区(1)包括多个浇注孔(3)。
7.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)与所述运作区(2)相邻接。
8.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)在每个浇注孔(3)处设有一由所述浇注系统的毗邻耐热构件用的套合和对中系统。
9.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)由下列组合物组成—属于矾土、富铝红柱石、锆土及其组合物系列为首选的耐热颗粒，—可为石墨、无烟煤、焦炭和碳黑类型的分散碳，—抗氧化剂，和—一种热固树脂。
10.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述运作区(2)由下列组合物组成—属于硅-氧化铝系族的耐热颗粒，如铝土矿、红柱石、蓝晶石、耐火粘土，和/或—全部或部分来自一种回收方法的耐热颗粒，其用一种与所述通道区(1)用的含碳粘接剂相容的含碳粘接剂来连接。
11.如权利要求1所述的耐热板，其特征在于，所述通道区(1)的组合物包括氧化镁和/或尖晶石MgO Al2O3类的首选耐热颗粒，分散碳，抗氧化剂和一种热固树脂；所述主体(2)的组合物包括品质较次的耐热颗粒，其属于另一区(1)用的同一系族的耐热颗粒，并且全部或部分来自一种回收方法，所述耐热颗粒用一种与所述通道区(1)用的粘接剂相容的粘接剂来连接。
12.一种特别是用于一种熔化液体金属的流量调节系统用的耐热板的制造方法，所述耐热板从其主平面来看包括至少两个区域—至少一个由第一种确定组合物构成的通道区(1)；—一个由第二种确定组合物构成的运作区(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，在一个模子中放入一份或多份量的通道区(1)用的组合物，而且另一方面，放入一份运作区(2)用的另一种组合物，同时遵照每个相应区域的几何界限，用于每个区域的所选定组合物在板件的整个厚度上相同；—同时压实在模子中的两种组合物，以便赋予所述压制板件所需的形状和致密度；—将所述压制板进行连体化热处理。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括—在所述具有不同区域的模子中安放一隔板来将所述组合物分开放置；和—在压制前，取出所述隔板。
14.如权利要求12或13之一所述的方法，其特征在于，在所述板件压制后，通过钻孔来制成浇注孔(3)。
15.如权利要求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轴来成型浇注孔(3)。
全文摘要
本发明涉及一种耐热板，特别是用于一种熔化液体金属流量调节的耐热板，耐热板从其主平面来看包括两个区域至少一个通道区域(1)，该区域包括至少一个让所述液体金属通过的通道孔(3)，并由一种选定的组合物构成，以抵抗由于所述液体金属穿过孔眼(3)流动产生的应力；和一个遏止液体金属流动的运作区(2)，该区由一种与通道区(4)用的组合物不同的组合物构成，这种选定的组合物用于在遏止流动的情况下抵抗由于液体金属贴靠所述运作区(2)而产生的热冲击；所述区域的每一个占据板件的整个厚度，通道区(1)和运作区(2)之间的连体化连接是构成通道区(1)的组合物和构成运作区(2)的不同组合物在同一个模子中共压的结果，已经分别按所述区域预先放置在模子中的不同组合物随后进行连体化热处理，本发明还涉及所述板件的制造方法。
文档编号B22D41/32GK1431943SQ01810493
公开日2003年7月23日 申请日期2001年5月28日 优先权日2000年5月29日
发明者皮埃尔·帕特, 让－玛丽·G·R·J·安德列, 卡尔·J·N·科林 申请人:旋转喷嘴国际股份有限公司