DD155145A5 - Gegossenes kompositerzeugnis aus feuerfestmaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Gegossenes kompositerzeugnis aus feuerfestmaterial und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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Michael A Roberts
Martin Copperthwaite
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Uss Eng & Consult
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    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28—Plates therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein feuerfestes Erzeugnis mit einem Oberflaechenbereich, welcher im Betrieb mit einer stroemenden Metallschmelze in Beruehrung kommt. Es ist Ziel der Erfindung, die Oekonomie beim Materialeinsatz sowie beim Herstellungsverfahren zu verbessern. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Erzeugnis sowie dessen Herstellungsverfahren zu schaffen, das als Kompositkoerper aus geringerwertigem und hochwertigem Werkstoff besteht,wobei der erstere den Grossteil des Erzeugnisses bildet und der zweite auf diejenigen Oberflaechenbereiche des Erzeugnisses beschraenkt ist,die vom schmelzfluessigen Metallen beaufschlagt werden.Zur Loesung der Aufgabe besitzt das Erzeugnis eine trog- oder napffoermige Metallfolie,welche ein Feuerfestglied umschliesst,sowie ein zweites als Stuetzteil dienendes Feuerfestglied, welches das von der Metallfolie umschlossene, erste Feuerfestglied abstuetzt. Die Erfindung ist in der Baukeramik-Industrie, insbesondere beim Herstellen von feuerfesten Baustoffen, anwendbar.

Description

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Berlin, den 26.2.1981 AP B 22 D/226 021 58 511/27
.Gegossenes KompositerZeugnis aus Feuerfestmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kompositerzeugnis aus geformtem'oder gegossenem Feuerfestmaterial sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellungo
Zu den Gegenständen, welche durch die vorliegende Erfindung betroffen sind, zählen Erzeugnisse, wie feuerfeste Steine, Stopfenblöcke, Ausgußöffnungen, Ventilschieber sowie Teile und Zubehör dafür, wobei es sich um Teile handelt, die beim Abstich mit schmelzflüssigen Metallen in Berührung gelangene
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Ein ständiges Probem beim Abstechen von Metallschmelzen, beispielsweise von Stahlschmelzen, ist die Erosion von feuerfesten Bauteilen, die mit der Metallschmelze in Berührung gelangen. Zu den genannten feuerfesten Teilen zählen diejenigen, die die feuerfeste Auskleidung des Auslaßbereiches einer Gießkanne oder eines Gießgefäßes bilden, sowie die Schieber, Strömungskanäle und Ausflußmündungen, von Schieberventilenο Bei manchen legierten Stählen, wie bei Aluminium-beruhigten Stählen besteht beim Abgießen das Problem, daß sich erstarrtes Metall und erstarrte Tonerde auf den feuerfesten Bauteilen absetzen.
Bis jetzt hat man die genannten Probleme dadurch zu überwinden getrachtet, daß die empfindlich-verletzbaren Teile aus sehr teuren, bei hohen Temperaturen gebrannten Feuerfestmaterialien hergestellt wurdene Üblicherweise wurden hoch-tonerde-haltige
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Werkstoffe gewählt· Für besonders gefährdete Bauteile, wie die feuerfesten Teile von Absperrventilen, wurden sogar noch teurere Zirconoxid-Einsätze oder —Auskleidungen gelegentlich im Rahmen der feuerfesten Bauteile verwendetj da sich Zirconiumoxid-Erzeugnisse durch eine besonders hohe Beständigkeit gegen den Angriff von Metallschmelzen auszeichnen.
Es ist an Schieberventil-Flachschiebern gezeigt worden, daß abgesehen von den Oberflächenzonen unmittelbar im Bereich derjenigen Flächen, die in Berührung mit geschmolzenem Metall stehen, die Schiebertemperaturen üblicherweise deutlieh unterhalb von 1000 0C liegeno Dennoch ist es übliche Praxis gewesen, die Ventilschieber gänzlich aus feuerfesten Materialien herzustellen, die weit höheren Temperaturen gewachsen sind« Darin ist eine überflüssige Verschwendung zu seheno IELt Ausnahme der in direktem Kontakt mit den schmelzflüssigen Metallen stehenden Bereichen sind qualitativ weit geringwertigere und dementsprechend billigere Feuerfestmaterialien durchaus hinreichende
Ferner sei im Hinblick auf Schieberventil-Flachschieber bemerkt, daß im allgemeinen nicht mehr als etwa 40 % ihrer verschiebliehen Qberflächenbereiche jemals mit schmelzflüssigem Metall in Berührung gelangen« Nicht mehr als etwa 25 % ihres Volumens wird Temperaturen von mehr als 1000 G ausgesetzt« Somit zeigt sich, daß lediglich eine begrenzte Menge von qualitativ höherwertigen feuerfesten Werkstoffen tatsächlich für einen Schieberventil-Flachschieber benötigt wird, um diese-m zufriedenstellende Eigenschaften zu erteilen.
Üblicherweise werden die Bauteiles mit welchen sich die vorliegende Erfindung beschäftigt, hohen Brenntemperaturen von normalerweise 1600 bis 1900 0G unterworfen» Das Erzeugen der-
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art hoher Temperaturen ist energieintensiv und folglich sehr teuer· *
Ziel der Erfindung ~
Ziel der Erfindung ist eine wirtschaftlichere Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen, indem ein ökonomischerer Materialeinsatz gewährleistet ist, bei der Herstellung der Energiebedarf verringert wird und wenigstens bei der Herstellung von Ventilschiebern, die Oberflächenbearbeitung vermindert bzw· gänzlich vermieden wird.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegossenes Kompositererzeugnis aus Feuerfestmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das als Kompositkörper aus geringerwertigem und hochwertigem Werkstoff hergestellt wird, wobei die geringerwertigen Materialien den Großteil des Erzeugnisses bilden und die qualitativ hochwertigen Materialien auf diejenigen Oberflächenbereiche des Erzeugnisses beschränkt sind, die von schmelzflüssigen Metallen beaufschlagt v/erden·
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,, daß ein feuerfestes Erzeugnis, welches einen Oberflächenbereich aufweist, der im Betrieb von einer fließenden Metallschmelze berührt wird, in Form eines einheitlichen Kompositkörpers mit einem ersten feuerfesten Bereich, der den genannten Oberflächenbereich darstellt geschaffen wird, wobei eine trog- oder napfförmige Metallfolie, welche das erste Feuerfestteil umfaßt, und· ein zweites als Stützteil dienendes Feuerfestteil, welches das von der Folie umschlossene erste Feuerfestteil abstützt, vorgesehen sind·
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Vorteilhaft ist es dabeis wenn das erste Feuerfestglied aus einem qualitativ höherwertigen Feuerfest material besteht als das zweite Feuerfestglied.
Zweckmäßig ist es auch, daß die Metallfolie eingebettet ist bez» gehalten ist vom zweiten Feuerfestglied, so daß die Folie vor Berührung mit der Metallschmelze geschützt
ist. . , .. ;
Eine weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darins daß die beiden feuerfesten Formlinge aus formbaren, hydraulisch oder chemisch gebundenen Feuerfestzementen hergestellt sindj wobei der Zement des zweiten Formlinges bei einer niedrigeren Temperatur aushärtbar ist als der Zement des ersten Formlinges« ~
Die Erfindung kennzeichnet sich auch dadurch, daß die Metallfolie mit Unregelmäßigkeiten versehen ist, um eine bessere Bindung mit den beiden Formungen zu gewähr 1 ei st en $ und daß die Folie aus einem im Betrieb oxidierbaren Metall besteht, dessen Oxide imstande sind, eine Schlackenbindung oder eine keramische Bindung mit den beiden Formungen auszubilden· ,
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste Formling wenigstens einen der feuerfesten Werkstoffe Tonerde, Mullit, Aluminiumsilicate mit wemigstens 50 Gewichtsprozent Tonerde, Magnesia, Magnesiumaluminat, Zirconium, Zirconoxid und feuerfeste Carbide enthält.
Es ist auch zweckmäßig, daß der zweite Formling wenigstens eines der feuerfesten Materialien Basalt, Olivin, Hochofenschlacken, gemahlene Chamotten mit 25 bis 45 Gewichtsprozent
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Tonerde, Chamotte, gebrannte Tone, Schiefertone und Bauxit enthält.
In Ausgestaltung der Erfindung in Form eines Ventil-Flachschiebers mit einstückig ausgebildeter Mündungsschnauze ist es vorteilhaft, daß der erste Formling lediglich einen Abschnitt der Gleitoberfläche des Schiebers im Bereich und rings um eine darin ausgebildete Durchflußöffnung einnimmt und mit dem übrigen Teil der Gleitoberfläche fluchtet, wobei der erste Formling eine schützende Oberflächenschicht für die Durchflußöffnung und für wenigstens einen Abschnitt der Auslaßrinnenbohrung der Mündungsschnauze bildete
Yorzugsv/eise bildet dabei der erste Formling eine schützende Oberflächenschicht für die Gesamtlängsabmessung der Auslaßrinnenbohrungo
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten Erzeugnisses mit einem im Betrieb von einer Metallschmelze beaufschlagten Oberflächenbereich, wobei es die folgenden Schritte umfaßt:
1, wird ein erster Formraum aus einer trog- oder napfformigen Metallfolie und einem Gegenstück gebildet, wobei letzteres eine Dauerform ist, deren Gestalt als Negativ des Oberflächenabschnittes ausgestaltet ist»
2· wird der erste Formraum mit einem ausformbaren Feuerfestzement gefüllt und diese Masse wenigstens teilweise zum Erhärten gebracht·
3· werden die Folie und das darin ausgebildete FormerZeugnis in einen zweiten Formraum eingebracht, der aus Gegenform
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gliedern gebildet ist.
4* wird der zweite Formraum mit einem zweiten Feuerfestzerneut gefüllt und
5o werden der zweite Feuerfestzement und falls noch nicht erfolgt$ der erste Feuerfestzement vollständig zum Erhärten gebrachte
Beim zweiten Feuerfestzement handelt es sich vorzugsweise um einen geringerwertigen Werkstoff als beim ersten Feuerfestzement ο ·
Das Verfahren kennzeichnet sich ferner dadurch, daß die Formfüllungsschritte durch Vibrationen der jeweiligen Formstrukturen, welche die beiden Formen bilden, unterstützt werden» .
Es ist auch vorteilhaft, daß während des Füllens der Formen Luft aus diesen abgeführt wirde
Sinne der Erfindung liegt es ebenfalls, daß die Folie von dem Dauerformglied der ersten Form mit Hilfe einer Abdichtung beabstandet wird und daß beim Füllen der zv/eiten Form der zweite Zement dazu gebracht wird, die Folie vollständig in sich aufzunehmen»
Zweckmäßig ist es weiterhin» daß das Dauerformteil der ersten Form gleichfalls als bleibendes Formteil für die zweite Form verwendet wird, und daß es sich bei diesem Formteil um eine formgetreue, polierte Oberfläche handelt, welche das Erzielen von Formungen gestattet, die diesen Oberflächenzustand getreulich wiedergeben.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die trogförmige oder napfförmige Folie koaxial um ein Dauerformteil angeordnet werdenj so daß ein mit einer Durchflußöffnung versehener Formling beim Füllen der ersten Form erzeugt wirdo
Die Erfindung kennzeichnet sich ferner auch dadurch, daß die · .erste Form mit einem Zement gefüllt wird, welcher wenigstens einen der Stoffe Tonerde, Mullit, Aluminiumsilicate mit 50 Gewichtsprozent oder mehr Tonerde, Magnesia, Magnesiumaluroinat, Zirconium, Zirconoxid und feuerfeste Carbide enthält· .
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die zweite Form mit einem Zement gefüllt wird, welcher wenigstens einen der Stoffe Basalt, Olivin, Hochofenschlacken, gemahlene Schamotten mit 25 bis 45 Gewichtsprozent Tonerde, Schamotte, gebrannte Tone, Schiefertone und Bauxit enthält»
Beispielsweise kann die Erfindung an einer Schieberventil-Schieberplatte angewendet werden, bei welcher eine einheitliche Kollektordüse vorgesehen ist· Das erste Feuerfestteil niuimt dann lediglich einen Teilbereich der verschieblichen Oberfläche des Schiebers ein und zwar rings um eine im Schieber ausgebildete Durchgangsöffnung. Dabei ist dieses erste Feuerfestteil fluchtend mit der übrigen Oberfläche des Schiebers ausgebildet· Dieses erstgenannte Feuerfestteil bildet eine Oberflächen-Schutzschicht für die.Durchgangsöffnung und für wenigstens einen Teil des Strömungsdurchtritts der Kollektordüse«
Eine in Metall eingehüllte bzw. mit einer Metallschicht versehene Schieberplatte dieser Art kann mittels eines Verfahrens
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hergestellt v/erden, bei welchem der erstgenannte Feuerfestzement in eine erste Form eingefüllt wird, welche definiert ist durch einen Kern, die in Form gebrachte Folie sowie eine Dauerform mit glatters polierter, kratzfester Oberfläche, so daß ein erstes Feuerfestzement-Formerzeugnis hergestellt wird, welches eine mit einer Durchlaßöffnung versehene Schnauze und einen Umfangsflansch aufweist, der der genannten Oberfläche der Dauerform, zugeordnet ist© Ferner wird der zweite Feuerfestzement in eine zweite Form abgegossen, die gebildet ist aus einer die angestrebte äußere Gestalt der Schieberplatte sowie deren Ausflußdüse definierenden Metallplatte, der eine glatte, polierte und kratzfeste Oberfläche aufweisenden Dauerform und aus dem in die Folie eingeschlossenen ersten Formerzeugnis mit Kern, um ein zweites feuerfestes Zement-Former~ zeugnis zu erzeugen, in welchem das folienumschlossene erste Formerzeugnis eingebettet ist und innerhalb welches die Metallhülle einen integralen Teil bildete Die Oberflächen der beiden FormerZeugnisse, die der Dauerform zugewandt sind, fluchten miteinander»
Vorteilhafterweise wird als Folie ein unter Betriebsbedingungen oxidierbares Metall verwendet, wobei die Metalloxide imstande sein sollen, eine Schlacke oder keramische Bindungen zwischen den beiden Feuerfestteilen auszubilden» Als Beispiele für geeignete Metalle seien Eisen oder Stahl sowie Aluminium genannt© ,
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig· 1: einen ersten Formgebungsvorgang und die dafür benötigte Ausrüstung zum Erzeugen eines erfindungs-
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gemäßen Komposit-Ventilschiebers*
Fig· 2: einen zweiten Formgebungsvorgang samt erforderlicher Ausrüstung zum Fertigstellen des üomposit-Ventilschiebers und
Fig· 3 "bis 6: Darstellungen von H- alternativen Komposit-" Ventilschieber-Konstruktionen nach der Erfindung.
Das Herstellen von feuerfesten Bauteilen, die den Beanspruchungen durch strömende Metallschmelzen, wie Stahlschmelzen, ausgesetzt werden, umfaßt zwei Formgebungs- oder Gestaltungsvorgänge unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Feuerfestzementen«. Ein Zement ist dabei höherwertiger als der andere, d. h» er ist auf eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Angriff von Metallschmelzen und Erosion ausgelegt, was diesen Zement jedoch teuerer macht» Dieser Zement ist auf diejenigen Bereiche des feuerfesten Bauteils beschränkt, wo der Angriff der Metallschmelze am stärksten ist· Der geringerv/ertige feuerfeste Baustoff (Zement) kann den Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Bauteile ausmachen, da der qualitativ hochwertige feuerfeste Zement, lediglich einen geringen Anteil am Gesamtvolumen des Bauteils ausmachte In wenigstens einem ersten der beiden Formgebungsvorgänge wird ein geformtes Glied ein integraler Bestandteil des Formerzeugnisses und verbleibt in situ im fertig bearbeiteten Erzeugnis.
Lediglich zum Zwecke der Erläuterung wird die Erfindung im folgenden am Beispiel der Herstellung von Ventilschiebern mit integraler Kollektordüse beschrieben© Es versteht sich jedoch, daß Schieber oder Platten ohne solche Kollektordüsen gleichfalls mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens herge-
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stellt werden können* Andere feuerfeste Kompositerzeugnisse wie Abstichlochblöcke und Abstichrinnen lassen sich gleicherweise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Ver- Wendung geeignet gestalteter Formerzeugnisse herstellen.
Das zu beschreibende Verfahren nach der Erfindung wird derart ausgeführt, daß ein Ventilschieber 10 in situ ausgebildet und an seiner Oberfläche fest mit einer äußeren Stahlverstärkungshülle 11 versehen wird* Nachfolgende Schleifvorgänge an der Gleitoberfläche 12 des Schiebers, entweder zwecks Bearbeitung im Hinblick auf Leckdichtigkeit oder im Hinblick auf Maßgenauigkeit, sind überflüssig oder zumindest merklich verringert*
Der erste Formvorgang wird in einer Form ausgeführt, die v/ie in Fig« 1 dargestellt, aus einem temporären Formteil 13 sowie Dauerformteilen 14, 15 und 16 besteht„ Klammereinrichtungen 17 von herkömmlicher Bauart, die in der Zeichnung lediglich als in das Formteil 16 hingeschraubte Schrauben dargestellt sind, halten alle Formteile in der angestrebten relativen Zuordnung© Eine Absichtung 18 verhindert nicht lediglich das Austreten von Zement, sondern gewährleistet auch, daß ein Umfangsflahsch 19 (vgl. Figo 2) des Formteils 13 gegenüber dem Dauerformteil 15 zurückversetzt ist·
Das Formteil 13 ist ein geformtes, dünnes Metallfolienerzeugnis, beispielsweise aus Aluminium- oder Weißblech, welches üblicherweise nicht dicker ist als einige hundertstel Millimeter. Das Formteil 13 ist napf- oder trogförmig gestaltet und vereinigt im dargestellten Ausführungsbeispiel beide Gestaltungen. Ein in diesem Formteil 13 ausgebildetes Formerzeugnis besitzt eine Schnauze 20, die aus einem sie umgebenden Umfangsflansch 21 vorsteht, wobei der letztere ein getreues Abbild der Ober~
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fläche 22 des Dauerformteiles 15 bildet· Damit eiDe Metallschmelze durch den fertigen Ventilschieber 10 hindurchströmen kann, ist das Dauerformteil 14 als koaxial zum Formteil 13 angeordnetes Kernteil ausgebildet· Das Kernteil erstreckt sich gänzlich durch die erste Form und ist fest mit dem Formteil 16 verbolzt ι welches eine feste Grundplatte für die Form bildet· Das Dauerformteil 15 ist ein Blech aus einem geeigneten üblichen Material, welches eine formgerechte sowie glatte oder polierte Oberfläche 22 besitzt. Das Dauerformteil 15 kann aus poliertem Metall, einem Floatglas oder einem ähnlichen Material bestehen*
Der von dem Formteil 13 und den Dauerformteilen 14 und 15 definierte Formraum wird mit feuerfestem Zement unter Hilfe von Vibrationen gefüllt, die eine vollständige, leerraumfreie Formfüllung erleichtern» Der Zement wird durch das offene Oberteil 25 aes Formteils 13 eingefüllt. Damit Luft beim Füllen der Form entweichen kann, besitzt das Formteil I3 Entlüftungsöffnungen 24,
Nach dem Füllen der Form wird der eingebrachte Zement wenigstens teilweise zum Erhärten gebracht, so daß der Zement-Formling 26 imstande ist, seine Einheit zu erhalten, was üblicherweise durch Erhitzen auf eine von der Art des Zements abhängige Temperatur eriulgt«
Anschließend werden die Klammereinrichtungen 17 gelöst und ohne Beeinträchtigung des Formlings 26 oder des Dauerformteiles 15 wird ein zweites Formteil, welches die äußere Gestalt des angestrebten Ventilschiebers definiert, über den Dauerformteil 14, den Formling 26 und das Formteil 13 mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen an den Dauerformteilen 15 und 16 befestigte Das zweite Formglied besteht aus einer
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Stahlverstärkungshülle 11 von herkömmlicher Gestalt« Eine Klammereinrichtung 17* dient zur Befestigung der Stahlverstärkung siiülle 11 an den Dauerformteilen 15 und 16 und eine Abdichtung 18* ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Stahlverstärkungshülle 11 von der Gleitoberfläche 12 des fertiggeformten Ventilschiebers 10 beabstandet ist» Entlüftungsöffnungen 24' sind in der Stahlverstärkungshülle 11 vorgesehen*
Der durch die Stahlverstärkungshülle 11, das Formteil 13 und Dauerformteil 15 definierte Formraum wird mit einer zweiten Zementmischung gefüllt und abschließend wird das Kompositerzeugnis einem abschließenden Erhärtungsvorgang unterworfen* Während dieses Vorganges werden sowohl der zweite Zement als auch der erste Zement vollständig ausgehärtet, soweit dieses nicht bereits geschehen war* Nach Abschluß des Erhärtens werden die Klammereinrichtungen 17' entfernt und der geformte und mit einer Hülle versehene Ventilschieber 10 aus den Dauerformteilen 14, 15 und 16 entnommen*
Im fertiggestellten Ventilschieber 10 ist das Formteil 13 eingebettet in den äußeren Formling 28 aus Zement, wobei auch der Umfangsflansch 19 im Formling 28 aufgenommen und somit vor Berührung mit der Metallschmelze geschützt ist· Die Gleitoberfläche 12 ist ein genaues Abbild der Oberfläche 22 des Dauerformteils 16 und ist glatt, eben und glänzend, wobei keine künstlichen Diskontiuitäten zwischen den beiden Formungen 26 und 28 ausgebildet sind· Ein Austritt von Metallschmelze zwischen den beiden wie vorstehend hergestellten Schieberteilen kann nicht erfolgen,,
Durch Verwendung von Abdichtungen 18, 18' von geeigneter Dicke .können Ventilschieber 10 hergestellt v/erden, die genau in
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standardisierte Ventileinrichtungen eingebaut werden können, ohne daß die Schieber zunächst auf Maß bearbeitet werden müssen» Zum Gewährleisten einer dimensionsmäßigen Reproduzierbarkeit; können die Klammereinrichtungen 17» 171 mit nicht darge-' stellten Begrenzungsstoppern oder Dimensionierungseinrichtungen versehen sein· Bei geeigneter Wahl der Zemente kann eine zufriedenstellende Bindung des Normteils .13 an der Stahlverstärkungshülle 11 erreicht werden. Aus zusätzlichen Sicherheitsgründen können das Formteil 13 und die Stahlverstärkungshülle 11 mit den Zementen fest verbunden werden· So kann das Formteil 13 zum Zwecke der festen Verbindung mit den Zementen gehämmert oder gestampft sein und kann die Stahlverstärkungshülle 11 zum gleichen Zwecke mit einwärts gedrehten Lippen oder Zungen versehen sein·
Wird der Ventilschieber 10 im Betrieb, erhöhten Temperaturen ausgesetzt, so wird das Formteil 13 oxidieren· Dieses kann durchaus vorteilhaft sein, indem sich das gebildete Oxid mit den beiden Zementformlingen 26 und 28 verbindet· Besteht das Formteil 13 aus Aluminium, so kann eine keramische Bindung ausgebildet werden, wohingegen bei Verwendung einer Folie aus Eisen (Weißblech) eine Schlackenbindung erhalten wird.
Wie bereits erwähnt, besitzt das feuerfeste Kompositerzeugnis zwei miteinander verbundene Formlinge 26, 28. Für manche Anwendungszwecke sollte der Kompositkörper das Ergebnis von mehr als zwei aufeinanderfolgenden Formvorgängen sein,» Eine geformte Folie wird zwischen wenigstens einem Paar von miteinander in Berührung stehenden Formungen 26} 28, wenn nicht zwischen jedem Paar vorgesehen sein·
Für verschiedene Kompositerzeugnisse von Ventilschieberη 10 kann der Oberflächenzustand von verminderter Bedeutung sein
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und ein Formen (Gießen) gegen polierte Oberflächen überflüssig sein» Im allgemeinen jedoch sollte der Oberflächen" zustand so hochwertig wie praktisch möglich seins insbesondere wenn es sich um Oberflächen handelt, die strömenden Metallschmelzen ausgesetzt werden sollen0
Das dünne Formteil 13 ist relativ zerbrechliche Um es während der vorbereitenden Arbeiten und während der Ausführung des ersten Formgebungsvorganges zu schützen, kann eine feste Schutzform gut sitzend um sie herum angeordnet werden« Diese wird selbstverständlich vor Einbau des Formteils 13 und des zugehörigen Formlinge 26 in die zweite Form entnommeno
Die zur Herstellung der Formlinge 26 und 28 geeigneten Zemente können hydraulisch gebundene oder chemisch gebundene Zemente sein, die bei Raumtemperatur oder lediglich leicht erhöhten Temperaturen$ d. h.. im Bereich von 100 bis 150 0C oder bis zu 400 0O aushärten, je nach vorliegendem Bindungsmechanismuse Es ist nicht erforderlich, daß die beiden Zemente den gleichen Bindungstyp aufweisen«, Sollten die Zement-Formlinge 26, 28 ein Erhärten bei unterschiedlichen Temperaturen erfordern, so sollte der Formling 26 aus dem Zement mit der höheren Erhärtungstemperatur bestehen. Anderenfalls kann es dgnn, wenn der Formling 26 nach Abschluß des zweiten Formungsvorganges auf höhere Temperaturen erwärmt wird, zu Problemen kommen*
Der Zement-Formling 26, der in Berührung mit strömenden Metallschmelzen gelangensoll, sollte aus einem qualitativ höherwertigen Material bestehen, als der Zement des Formlings 28· Das bedeutet, daß der erstgenannte Zement-Formling'-26 eine höhere Beständigkeit gegen hohe Temperaturen sowie gegen den Angriff von Metallschmelzen, Schlacke und Erosions—
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Prozessen haben sollteo Dieser Zement sollte bis zu I5OO 0G volumenkonstant sein, wohingegen der geringerwertige Zement bis zu 1000 bis 1200 0O volumenkonstant sein sollte. Der geringerwert ige Zement, welcher den Formling 28 bildet, hat vorzugsweise eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als der andere Zement.
Zuschläge für den im ersten Ibrmungsvorgang verwendeten Zement können ausgewählt werden aus Tonerde, Mullit, Aluminiumsilica,_ ten mit 50 oder mehr Gewichtsprozent Tonerde, Magnesia, Magnesiumaluminat, Zirconium, ZirconoxLd, feuerfeste Garbide sowie Kombinationen von zwei oder mehr der vorstehend genannten Stoffe.
Bevorzugte Zuschlagmaterialien sind gesinterte und gebrannte Tonerde, gesinterter und gebrannter Mullit, gesinterte und gebrannte Magnesiaj Zirconium und Zirconoxido
Zusatzstoffe für den im zweiten Formvorgang verwendeten Zement können ausgewählt werden aus Basalt, Olivin, Schachtofenschlacken, gemahlenen Schamotten mit 25 bis 4-0 Gewichtsprozent Tonerde, Schamotte, gebrannten Tonen, Schiefertonen, Bauxit sowie Kombinationen von zwei oder mehr der vorstehend genannten Stoffe. Bevorzugte Zuschlagstoffe sind gemahlene Schamotten mit 25 bis 45 Gewichtsprozent Tonerde sowie gebrannte Tone«
Die Zemente können anorganische oder organische Bindemittel enthalten. Die erstgenannten können Silicate, Sulfate, Nitrate, Chloride sowie Phosphate, Phosphorpentoxid oder Phosphorsäure enthalten. Die organischen Bindemittel können Alkalimet all-Ligno sulfate sowie Stoffe auf Pechbasis enthalten.
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Im fertiggestellten Ventilschieber 10 gemäß Pig· 2 nimmt der qualitativ hochwertige Zement (der Formling 26) diejenigen Schieberbereiche ein, die während des Öffnens oder Schließens den Ventils mit schmelzflüssigem. Metall in Berührung kommene Dieser hochwertige Zement bildet auch den Bereich der Schieberdurchgangsöffnung (Schnauze 20) sowie die gesamte Längsabmessung der Auslaßrinnenbohrung 31» Iß Abhängigkeit von dem erwarteten Betriebsverhalten nimmt der qualitativ hochstehende Zement entweder die gesamte Länge dieser Bohrung oder nur einen Teil der Länge dieser Bohrung ein· Gelegentlich kann es erforderlich sein, daß der hochwertige Zement für den gesamten Schieberbereich benötigt wird, der mit Metall in Berührung gelangte Es kann jedoch auch sein., daß lediglich der unmittelbar an die Durchgangsöffnung anschließende Schieberbereich aus dem hochwertigen Zement besteht, da der Bereich der Durchgangsöffnung am stärksten erosionsgefährdet ist, insbesondere beim Absperren des Ventils· Beispiele der Erfindung sind in den Figo 3 bis 6 zusammengestellt, ohne daß die Erfindung auf die dort dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt wäre· In den genannten Zeichnungen sind die Formteile 13 sowie die Stahlverstärkungshüllen 11 aus Zwecken der besseren Übersichtlichkeit weggelassen worden«.
Jede der in den Zeichnungen dargestellten Schieberkonfigurationeh kann in Anpassung an eine Ventiloberplatte modifiziert werden, indem dieser Ansatz weggelassen wird» Die geformte Folie hat denn mehr die Gestalt eines Troges als die Gestalt eines Napfes» .
Zusammengefaßt schafft die vorliegende Erfindung einen Schieberventil-Flachschieber in einer Hülle, welcher eine einstückig damit ausgebildete Ausflußdüse haben kann und aus zwei mitein-
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ander verbundenen Feuerfestzement-Formungen gebildet ist, wobei die beiden Formlinge mit Hilfe einer napf- oder trogförmig gestalteten Metallfolie voneinander getrennt sind
Diese Folie wird bei den Betriebstemperaturen oxidiert, so daß sich eine Bindung zwischen den Zementteilen ergibt· Die Zemente können unterschiedlich zusammengesetzt bzw. aufgebaut sein, wobei der Formling, der später mit der Metall- '. schmelze in Kontakt steht, vorzugsweise aus einem Material besteht, das besonders beständig strömende Metallschmelzen ist.
Der Ventilschieber 10 wird in zwei Stuf en# unter Verwendung der geformten Folie und der Umhüllung als jeweils verlorene Formteile abgegossen, welche mit einer ebenen polierten Oberfläche zusammenwirken, um einen gegossenen Ventilschieber zu schaffen, der tatsächlich keiner Oberflächenbearbeitung vor Einbau in ein Ventil bedarf·

Claims (12)

-18- 26.2.1981 AP B 22 D/226 021 58 511/27 Erfindungsanspruch
1« Gegossenes Kompositerzeugnis aus Feuerfestmaterial, welcher im Betrieb mit einer strömenden Metallschmelze in Berührung ist j gekennzeichnet dadurch? daß eine trog- oder napfförmige Metallfolie, Vielehe das Feuerfestglied umschließt, und ein zweites als Stützteil dienendes Feuerfestglied, welches das von der Folie umschlossene, erste Feuerfestglied abstützt, vorgesehen sind·
2. Erzeugnis nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das erste Feuerfestglied aus einem qualitativ höherwertigen Feuerfestmaterial besteht als das zweite Feuerfestglied«»
3· Erzeugnis nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Metallfolie eingebettet ist bzw. gehalten ist vom zweiten Feuerfestglied, so daß die Folie vor Berührung mit der Metallschmelze geschützt ist*
4· Erzeugnis nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß die beiden feuerfesten Formlinge (26, 28) aus formbaren, hydraulisch oder chemisch gebundenen Feuerfestzementen hergestellt sind, wonei der Zement des zweiten Formlinges (28) bei einer niedrigeren Temperatur aushärtbar ist als der Zement des ersten Formlinges (26).
5· Erzeugnis nach einem der Punkte 1 bis 4-, gekennzeichnet dadurch, daß die Metallfolie mit Unregelmäßigkeiten versehen ist, um eine bessere Bindung mit den beiden Formungen (26, 28) zu gewährleisten·
6. Erzeugnis nach einem der Punkte 1 bis 51 gekennzeichnet dadurch, daß die Folie aus einem im Betrieb oxidierbaren Me-
7· Erzeugnis nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Formling (26) wenigstens einen der "^ . feuerfesten Werkstoffe Tonerde, Mullit, Aluminiumsilicate --' mit wenigstens 50 GewichtSPrOxZent Tonerde, Magnesia, Magnesiumaluminat, Zirconium, Zirconoxid und feuerfeste Carbide enthält· . .
8. Erzeugnis nach einem der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Formling (28) wenigstens eines der feuerfesten Materialien Basalt, Olivin, Hochofenschlacken, gemahlene Chamotten mit 25 bis 45 Gewichtsprozent Tonerde, Chamotte, gebrannte Tone, Schiefertone und Bauxit enthält·
9· Erzeugnis nach einem der Punkte 1 bis 8 in Form eines ) Ventil-Flachschiebers mit' einstückig ausgebildeter Mündungsschnauze, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Formling (26) lediglich einen Abschnitt .der Gleitoberfläche (12) des Schiebers im Bereich und rings um eine darin ausgebildete Durchflußöffnung einnimmt und mit dem übrigen Teil der Gleitoberfläche (12) fluchtet, wobei der erste Formling (26) eine schützende Oberflächenschicht für die Durchflußöffnung und für wenigstens einen Abschnitt der Auslaßrinnenbohrung (31) der Mündungsschnauze bildet·
9 9 G η 7 1 ~19~ 26.2.1981
* * D U * ' -AP B 22 D/226
58 51V27
tall besteht, dessen Oxide imstande sind, eine Schlackenbindung oder eine keramische Bindung mit den beiden Formlingen (26, 28) auszubilden»
10. Erzeugnis nach Punkt 9» gekennzeichnet dadurch, daß der erste Formling (26) eine schützende Oberflächenschicht für die Gesamtlängsabmessung der Auslaßrinnenbohrung (31) bildet· .
22 6 02 1 "20" 26.2.1981
^<&UUÄ.» iP B.22 D/226 021
58 511/27
ο Verfahren zum Herstellen eines KompositerZeugnis nach Punkt 1 bis 10} gekennzeichnet dadurch, daß eine erste Form aus einer trogförmigen oder napfförmigen Metallfolie und einem zugeordneten, Dauerformteil (15)» dessen Gestalt ein Negativ jenes mit einer fließenden Metallschmelze in Berührung stehenden Oberflächenbereichs darstellt, gebildet wird, wonach diese erste Form mit einem formbaren Feuerfestzement gefüllt und dieser Zement wenigstens teilweise erhärtet wird, daß die Folie und der darin enthaltene Formling (26) in eine zweite Form eingebracht werden, die aus einander zugeordneten Formteilen besteht, sodann die zweite Form mit einem zweiten Feuerfestzement gefüllt wird.wonach der zweite Zement und, falls noch nicht erfolgt, der erste Zement ausgehärtet v/erden»
12« Verfahren nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Formfüllungsschritte durch Vibrationen der jeweiligen Formstrukturen, welche die beiden Formen bilden, unterstützt werden·
13· Verfahren nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß während des Füllens der Formen Luft aus diesen abgeführt wird β
14· Verfahren nach Punkt 11, 12 oder 13» gekennzeichnet dadurch, daß die Folie von dem Dauerformglied (15) der .ersten Form mit Hilfe einer Abdichtung (18) beabstandet wird und daß beim Füllen der zweiten Form der zweite Zement dazu gebracht wird, die Folie vollständig in sich aufzunehmen«
22 6 02 1 -21- 26.2.1981
. AP B 22 D/226 021 \ 58 511/27
15« Verfahren nach einem der Punkte 11 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß das Dauerformteil (15) der ersten Form gleichfalls als bleibendes Formteil für die zweite Form verwendet wird, und daß es sich bei diesem Formteil um eine formgetreue, polierte Oberfläche handelt, welche das Erzielen von Formungen gestattet, die diesen Oberflächenzustand getreulich wiedergeben,
16© Verfahren nach einem der Punkte 11 bis 151 gekennzeichnet dadurch, daß die trogförmige oder napfförmige Folie koaxial um ein Dauerformteil (14) angeordnet wird, so daß ein mit einer Durchflußöffnung versehener Formling beim Füllen der ersten Form erzeugt wird·
17· Verfahren nach einem der Punkte 11 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß die erste Form mit einem Zement gefüllt wird, .welcher v/enigstens einen der Stoffe Tonerde, Mullit, Aluminiumsilicate mit 50 Gewichtsprozent oder mehr Tonerde, Magnesia, Magnesiumaluminat, Zirconium, Zirconoxid und feuerfeste Carbide enthält«
18. Verfahren nach einem der Punkte 11 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die zweite Form" mit einem Zement gefüllt wird, . welcher wenigstens einen der Stoffe Basalt, Olivin, Hochofenschlacken, gemahlene Schamotten, mit 25 bis 45 Gewichtsprozent Tonerde, Schamotte, gebrannte Tone, Schie-.fertöne und Bauxit enthält·
19· Verfahren nach einem der Punkte 11 bis 17 zum Herstellen eines umhüllten Ventilschiebers mit integral ausgebildeter Ausflußschnauze für ein Schieberventil, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Zement in eine erste von einem
-22- 26*2.1981
226021 APB 22 D/226 021
58 511/2?
Dauerformteil (14), der geformten Folie und einem Dauerformteil (15) mit glatter, polierter, kratzbeständiger Oberfläche gegossen wird, um einen ersten Zement-Formling (26) mit mit einer Durchflußöffnung versehener Schnauze (20) sowie einem Umfangsflansch (21) zu schaffen, v/elcher an einem Ende die Oberfläche des Dauerformteils (15) wiedergibt9 daß der zweite Zement in eine zweite Form gegossen wird, die gebildet ist von einer die angestrebte Außengestalt des Schiebers sowie deren Ausfluß— schnauze definierenden Stahlverstärkungshülle (11), dem eine glatte, polierte und kratzfeste Oberfläche aufweisenden Dauerformteil (15) sowie dem von der Folie umschlossenen ersten Formling (26) und Dauerformteil (14), um einen zweiten Zement-Formling (28) zu erzeugens in welchem der in die Folie eingeschlossene erste Formling eingebettet ist und von welchem die Stahlverstärkungshiille
(11) ein integraler Bestandteil ist, wobei die beiden Formlinge (26, 28) mit ihren jeweiligen Gleitoberflächen
(12) fluchtend verlaufen»
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