DE3307193C2 - Feuerfeste Schieberplatte - Google Patents
Feuerfeste SchieberplatteInfo
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Classifications
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Abstract
Eine feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung (3) aufweisende Platte, insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, besitzt einen Grundkörper (1) und einen über den Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen, hochhitzebeständigen Einsatz (2) aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material. Um die Herstellung zu vereinfachen und die technischen Anforderungen an derartige Platten besser zu erfüllen, besteht der Grundkörper (1) aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material; der Einsatz (2) ist zumindest im Bereich der Durchflußöffnung (3) über die Höhe durchgehend, den Grundkörper (1) durchsetzend, vorgesehen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung aufweisende Schieberplatte,
insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, mit einem Grundkörper und
ein3m über der. Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen hochhitzeboständigen
Wechseleinsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material, der über
die Höhe durchgehend den Grundkörper durchsetzend vorgesehen ist, wobei der Grundkörper und der Wechseleinsatz
getrennt voneinander, aber in Anpassung aneinander hergestellt sind. Beim Vergießen, insbesondere
beim Stranggießen, von Stahl und anderen Metallen wird die Gießpfanne sowie der Tundish mit einer Mehrzahl
von gegeneinander relativ beweglichen Schieberplatten im Bereich des Bodens ausgestattet, die als Verschluß
wirken, um je nach Stellung den Gießstrahl auslaufen zu lassen oder abzusperren.
In der AT-Zeitschrift »Radex-Rundschau«, 1979, 4; Seiten 1156 bis 1168, »Weiterentwicklung von basischen
Keramikteilen für Schieberverschlüsse«, ist eine feuerfeste Schieberplatte der eingangs beschriebenen Art bekannt,
die bereits einen mehrfach zusammen mit einem Wechseleinsatz einsetzbaren Grundkörper aufweist, also
in Gründkörper.- und Wechseleinsatz unterteilt ist. " Der Einsatz durchsetzt Ben Grundkörper über die Höhe
durchgehend. Es wird vom Einsatz eines hochtonerdehaltigen Grundkörpers in Verbindung mit einem basischen
Wechseleinsatz berichtet, der mit Mörtel fest in den Grundkörper eingesetzt ist. Auf diese Art und Weise
kann der Wechseleinsatz aus höherwertigem Material bestehen und es ist möglich, den unterschiedlichen
Beanspruchungen der Verschleißzone am Wechseleinsatz und an dem Grundkörper durch Verwendung unterschiedlicher
Materialien Rechnung zu tragen. Es wird weiterhin von monolithischen magnesitischen Schieberplatten
berichtet, wobei es auch bekannt war, diese Platten zunächst chemisch zu binden und erst beim nachfolgenden
Brennen die chemische Bindung zumindest weitgehend durch eine keramische Bindung zu ersetzen.
Aber auch die nachfolgende Teerimprägnierung dieser Platten führte nicht in allen Fällen zum Erfolg, da hierdurch
eine Reduktion der Bindephase mit entsprechender Gefügeschwächung eintreten kann. Durch die Verwendung
von Wechseleinsätzen können die Schwierigkeiten bei der Herstellung und dem Einsatz des gebrannten
basischen Materials weitgehend vermindert werden. Die Eigenschaften derartiger Wechseleinsätze,
die in jedem Fall gebrannt sind und damit eine keramische Bindung aufweisen, wurde für drei Magnesit-Qualitäten
angegeben. Aus welchem Material und mit weleher Bindung der Grundkörper eingesetzt wurde, bleibt
offen.
Aus der DE-AS 19 37 742 ist eine Schieberplatte bekannt, die aus einem Grundkörper und einem Einsatz
zusammengesetzt ist Der Grundkörper besteht aus hochtonerdehaltigem Material auf Mullit-Korund-Ton-Basis
mit etwa 80% AI2O3 und einer beachtlichen Heißbiegefestigkeit,
ist also gebrannt und damit keramisch gebunden. Der Einsatz besteht aus hochhitzebeständigem
Molybdän-Disilicid und ist ebenfalls keramisch gebunden. Die unterschiedlichen Wärmedehnungen von
Grundkörper und Einsatz werden durch einen dehnungselastischen Mörtel mit Aluminiummonophosphat-Bindung
aufgenommen, mit dem der Einsatz in dem Grundkörper gehalten ist Über den C-Gehalt werden
keine Angaben gemacht
In der DE Zeitschrift »Keramische Zeitschrift«, 1977,
10; Seiten 516 bis 526, wird eine Zusammenfassung der feuerfesten Baustoffe für den Pfannenschieberverschluß
im Spiegel der Literatur gegeben, wobei eine sehr große Anzahl von Literaturstellen herangezogen und dementsprechend
verdichtet wiedergegeben wird. Es sind jedoch nur monolithische Platten beschrieben, die also
nicht in einen Grundkörper und einen Einsatz unterteilt sind. Es werden zunächst (Seite 715,4.1.1) tonerdereiche
Platten abgehandelt, die in üblicher Weise hoch gebrannt werden. Diese Platten werden zur Verbesserung
der Haltbarkeit in bekannter Weise einer Teer- bzw. Pechtränkung unterworfen, wobei dieser Tränkung ein
Temperprozeß nachgeschaltet ist, bei welchem mögliehst nur die leichtflüchtigen Bestandteile der Tränkung
ausgetrieben werden sollen, um einen hohen Restkoh-Icnstoffgehalt der Platten zu erzielen. Die in der Literatur
angegebenen C-Gehalte schwanken zwischen 2 bis 6% entsprechend der Porosität, wobei nicht exakt getrennt
wird zwischen festem unlöslichem C und flüchtigen Bestandteilen (Kohlenwasserstoff). Unter Hinweis
auf eine weitere Literaturstelle wird davon berichtet, daß anstelle einer Teerimprägnierung für die monolithische
Platten Tonerde-Kohlenstoff-Materialien mit 75%
60. AI2O3 und 8 bis 9% C genannt werden. Sie weisen den
.., Nachteil der !Rauchentwicklung; von teerimprägnierten " Materialien riicHt mehr auf, verfügen aber-dennochüber ·
hohe Resistenz und gute Gleitfähigkeit. Auch diese Platten besitzen eine keramische Bindung, die bei einem
aufwendigen, reduzierenden Brennverfahren bei einer Temperatur von etwa 1760° C (SK 35) erreicht werden
soll. Welchen Kohlenstoffgehalt diese Platten nach dem Brennen aufweisen, ist nicht angegeben.
Weiterhin werden Magnesia-Platten und andere magnesiahaltige Platten, also basische Platten (S. 519,4.1.2)
beschrieben. Es wird ausgeführt, daß gebrannte, aber auch chemisch gebundene Sinter- und Schmelzmagnesiaplatten
eingesetzt oder empfohlen worden seien. Aber auch diese Magnesiaplatten werden ebenso wie
die tonerdereichen Platten siner Teerimprägnierung unterzogen.
Die bislang in der Praxis angewendeten Platten bei derartigen Schieber- oder Drehverschlüssen bestehen
überwiegend aus etwa 80 bis 95% AI2O3 (Tabular-AIumina,
Korund) mit oder auch ohne Zusätze von z. B. Zirkon- oder Chrom-Verbindungen oder aus Magnesit
(MgO). Aus diesen Rohstoffen werden unter dem Zusatz von Bindemitteln unter Anwendung großer Drücke
Platten gepreßt und bei sehr hohen Temperaturen gebrannt, so daß die Platten also eine keramische Bindung
aufweisen. Eine solche Herstellungsweise und Zusammensetzung der Platten erscheint nach dem bisherigen
Erkenntnisstand der Fachwelt notwendig, weil eine sehr
hohe Festigkeit der Platten für erforderlich gehalten wird, um zum einen durch Schleifen eine besondere glatte
Oberfläche zu erzielen und zum anderen eine möglichst große Resistenz gegen den Gießstrahl, insbesondere
beim Vergießen von Stahl, im Bereich der Durchflußöffnung zu erzielen.
Um die Korrosion gegen Stahl noch zu erniedrigen und um die Flächen des Verschlusses zu schmieren, werden
die Platten nach dem Hochbrand mit Teer in großen aufwendigen Anlagen getränkt. Es schließt sich ein Vercrackungsvorgang
bei 250 bis 600°C an. Diese Herstellung und Ausrüstung ist kostenaufwendig und wenig
umweltfreundlich.
Den Anwender derartiger Verschlüsse stören oft Restteergehalte, die nicht völlig vercrackt sind, die auch
die Arbeit im Stahlwerk erschweren und die Luft verunreinigen.
Die in der DE-AS 27 19 105 vorgeschlagene hydraulische
Bindung für das Material des Grundkörpers hat bisher den Stand der Technik in der Praxis nicht beeinflußt,
so daß in der Fachwelt nur eins keramische Bindung für ausreichend angesehen wird. In diesem Vorurteil
ist die Fachwelt auch deshalb bestärkt, weil bei der Betätigung eines Verschlusses eine erhebliche Reibbelastung
der Platten aneinander unter Druck und Temperatur stattfindet, der in der Praxis nur durch die keramische
Bindung begegnet werden konnte. Chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse dagegen werden üblicherweise
dort eingsetzt, z. B. im Industrieofenbau, wo die Teile stationär, also unbeweglich angeordnet sind
und Reibung nicht auftritt. Es ist bekannt, daß chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse eine schlechtere Abriebfestigkeit
als keramische gebundene Produkte haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Platte der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, die einfacher
und damit kostengünstiger herstellbar ist und trotzdem den Anforderungen an Rißbeständigkeit, Abschälfestigkeit,
Erosionsfestigkeit und chemische Wi-'derstandsfähigkeit
vergleichsweise besser genügt.
i Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der
Grundkörper aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material besteht und daß der
Grundkörper Kohlenstoff aufweist, der, z. B. in Form von Graphit, mit 2 bis 30% den feuerfesten Hauptrohstoffen
hinzugemischt ist
In Verbinung damit wird der bekannte hochhitzebeständige Wechseleinsatz mit keramischer Bindung eingesetzt
Die Erfindung verläßt damit die F.ntv/icklungsrichtung
der Teerimprägnierung, die im tatsächlich ausgeübten Stand der Technik zu Finden ist Durch die
Kombination der Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil wird gleichsam eine neue Entwicklungsrichtung für
Schieberplatten eröffnet Überraschenderweise zeigt der chemisch gebundene Grundkörper eine ausreichende
Abriebfestigkeit, und zwar in Verbindung mit einem Wechseleinsatz aus keramisch gebundenem hochwertigem
Material. Wechseleinsatz und Grundkörper lassen sich zusammen gut einpassen und schleifen. Im Grundkörper
ist die Gefahr der Rißbildung vergleichsweise vermindert, da der Grundkörper im Vergleich zu keramisch
gebundenen Materialien eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit besitzt Schließlich läßt sich
der Grundkörper auch einfacher und kostengünstiger herstellen, weil ein Brennvorgang entbehrlich ist Die
Herstellung ist auch umweltfreundlich, weil ein Tempervorgang nach einer Teertränkung ebenfalls in Fortfall
kommt, so daß keine Kohlenwassersu-ife ausgetrieben
werden. Durch die Vermeidung des Brennvorgangs besteht auch keine Gefahr, daß sich der eingesetzte C-Gehalt
während des Brennens erniedrigt Da ein Brennvorgang des Materials des Grundkörpers wegfällt, kann der
Kohlenstoff auch in geringerem Prozentsatz zugefügt werden, weil leichtflüchtige Bestandteile infolge Fehlens
des Brennvorgangs nicht ausgetrieben werden. Die Kombination der beiden kennzeichnenden Merkmale
ist für das Anwendungsgebiet der Schieberplatten insofern besonders merkwürdig bzw. überraschend, als chemisch
gebundene feuerfeste Erzeugnisse bisher im wesentlichen im stationären Industrieofenbau angewendet
wurden. Die an sich schlechtere Abriebfestigkeit der chemischen Bindung des Grundkörpers reicht jedoch
für den vorliegenden Anwendungsfall aus.
Der Grundkörper kann bei mäßiger Temperatur getempert sein, also bei solcher Temperatur, bei der die
chemische Bindung weder zerstört, noch durch eine keramische Bindung ersetzt wird. Die Temperung wird bei
etwe 300 bis 600° C durchgeführt. Es ergeben sich erfahrungsgemäß ausreichende Festigkeiten, um problemlos
glatte Oberflächen schleifen zu können.
Das Material des Grundkörpers kann auf der Basis von Phosphorsäure oder Verbindungen Jer Phosphorsäure
chemisch gebunden sein. Damit werden an sich bekannte Bindungstypen aufgezeigt. Der Grundkörper
kann seinen Kohlenstoffanteil in Form von Harzen, Ölen, Fetten od. dgl. hinzugefügt enthalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte in einer
ersten Ausführungsform,
r ig. 2 eine Draufsicht auf die Platte gem. F i g. 1.
Fig.3 einen Querschnitt durch eine PIaMe in eiiier
zweiten Ausführungsform,
F i g. 4 und 5 eine weitere Ausführungsform der Platte und
F i g. 6 einen Que· jchnitt durch eine weitere Platte.
Die feuerfeste Platte, wie sie für Schieber- oder Drehyerschlüsse
an metallurgischen Gefäßen eingesetzt wird, besitzt einen Grundkörper 1 aus eine: m eine chemische
Bindung aufweisenden ungebrannten Material. Je nach Ausbildung des Verschlusses weist der Grundkörper
eine äußere urid eine innere Kontur auf. In ihn ist ein Einsatz 2 aus einem eine keramische Bindung aufweisenden
gebrannten Material eingesetzt. Der Einsatz 2 weist eine Durchflußöffnung 3 für den Gießstrahl auf.
Es versteht ,sich, daß diese Platte so verschoben wird,
daß die Durchflußöffnung 3 in der einen Stellung freigegeben
und in der anderen Stellung abgesperrt ist, so daß im einen Falle der Gießstrahl austreten, im anderen Falle
die Metallschmelze nicht abfließen: kann.
Entlang seiner inneren Kontur kann der Grundkörper 1 einen Absatz 4, eine Stufung od. dgl., oder wie in
F i g. 3 dargestellt ist, eine konische Sitzfläche 5 aufweisen, in die der Einsatz 2 eingesetzt und damit gehalten
im Grundkörper 1 vorgesehen ist. Je nach Ausbildung des Verschlusses muß diese Platte auf einer oder auf
beiden Seiten geschliffen werden, wobei es darauf ankommt, eine ebene Oberfläche zwischen Grundkörper 1
und Einsatz 2 herzustellen, die mit eimer anderen ebenen Oberfläche Gleitbewegungen ausführen kann. Wesentlich
ist weiterhin, daß sich die Durchflußöffnung 3 über die gesamte Höhe des Einsatzes 2 erstreckt, und zwar
derart, daß der Gießstrahl jedenfalls nicht in direkte Berührung mit dem Grundkörper 1 kommt. Der Grundkörper
1 kann mehrfach verwendet werden, während der Einsatz 2 nur so lange benutzt werden kann, wie sein
Verschleiß dies zuläßt. Die Platte wird damit insgesamt wesentlich kostengünstiger herstell- und anwendbar.
Die F i g. 4 bis 6 zeigen Ausführungsformen der Platte mit dem hochwertigen Einsatz, bei denen der Einsatz
auch kleiner sein kann als der gesamte Weg, den die sich verschiebende Platte macht. Die Einsätze können runde
Form aufweisen. Die Abmessungen des Einsatzes sind vorzugsweise gleich oder größer als das Doppelte der
Durchflußöffnung in Länge und Breite.
Im folgenden werden noch einige spezielle Ausführungsbeispiele hinsichtlich der Zusammensetzung der
verwendeten Materialien für den Grundkörper beschrieben:
Restoxide
Kaltdruckfestigkeit (KDF) scheinbare Porosität (Ps) Raumgewicht (Rg)
= 2%
550 N/mm2
2,65 p/cm3
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
| Beispiel 1 | Grundkörper mit | Grundkörper mit | Grundkörper mit | « 5% | 35 |
| C | C | C | «80% | ||
| Al2O3 | AI2O3 | Al2O3 | « 9% | ||
| SiO2 | SiO2 | SiO2 | « 4% | 40 | |
| P2O5 | P2O5 | « 2% | |||
| Restoxide | Restoxide | «65 N/mm2 | |||
| Kaltdruckfestigkeit (KDF) | Kaltdruckfestigkeit (KDF) | «15% | |||
| scheinbare Porosität (Ps) | scheinbare Porosität (Ps) | « 2,80 p/cm3 | |||
| Raumgewicht (Rg) | Raumgewicht (Rg) | 45 | |||
| Beispiel 2 | |||||
| B eispiel 3 | «10% | ||||
| «77% | 50 | ||||
| « 7% | |||||
| « 4% | |||||
| « 2% | |||||
| «60 N/mm2 | 55 | ||||
| «14% | |||||
| « 2,70 p/cm3 | |||||
| 60 | |||||
| «20% | |||||
| «70% | |||||
| « 4% | 65 | ||||
P2O5
4%
Claims (4)
1. Feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung aufweisende Schieberplatte, insbesondere für Schieber-
oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, mit einem Grundkörper und einem über den
Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen hochhitzebeständigen
Wechseleinsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material, der über die Höhe
durchgehend den Grundkörper durchsetzend vorgesehen ist, wobei der Grundkörper und der
Wechseleinsatz getrennt voneinander, aber in Anpassung aneinander hergestellt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten
Material besteht und daß der Grundkörper (1) Kohlenstoff aufweist, der, z. B. in Form von Graphit,
mit 2 bis 30% den feuerfesten Hauptrohstoffen hinzugemischt ist
2. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) bei mäßiger
Temperatur getempert ist.
3. Schieberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers
(1) auf der Basis von Phosphorsäure oder Verbindungen der Phosphorsäure chemisch gebunden ist.
4. Schieberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) seinen
Kohlenstof.-nteil in Form von Harzen, Ölen, Fetten
od. dgl. hinzugefügt enthält.
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|---|---|---|---|
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