DE19509969C1 - Positive connection of ceramic molded parts - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Verbindung zwischen benachbarten Flächenabschnitten zweier keramischer Formteile. Sowohl der Stand der Technik als auch die Erfin dung werden nachstehend anhand eines Schattenrohres (Gieß rohres) dargestellt, welches aus einem Basisrohr und einem auf das auslaufseitige Ende des Basisrohres aufgeschobenen und mit dem Basisrohr verbundenen rohrförmigen Anfahrschutz besteht. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anwendung nicht beschränkt. Vielmehr läßt sich die formschlüssige Verbindung auch zwischen beliebigen anderen Formteilen realisieren, die entlang benachbarter Flächenabschnitte zusammengefügt werden sollen.The invention relates to a positive connection between adjacent surface sections of two ceramic Molded parts. Both the state of the art and the inven below are based on a shadow pipe (casting tubes) shown, which consists of a base tube and a pushed onto the outlet end of the base tube and tubular collision protection connected to the base tube consists. However, the invention is not for this application limited. Rather, the positive connection also realize between any other molded parts that are joined together along adjacent surface sections should.
Ein Gießrohr der vorgenannten Art wird zwischen einer Gieß pfanne und einem Gießverteiler (Tundish) angeordnet und soll die Oxidation und Abkühlung der Metallschmelze verhindern, die durch das Rohr geführt wird. A pouring tube of the aforementioned type is between a pouring pan and a pouring distributor (Tundish) arranged and should prevent the oxidation and cooling of the molten metal, which is passed through the pipe.
Der genannte Anfahrschutz dient dazu, das auslaufseitige Ende des Basisrohres zu schützen und damit die Lebensdauer des Gießrohres insgesamt zu verlängern. Im Eintauchbereich unterliegt das Gießrohr einer hohen Temperaturwechselbean spruchung. Durch die 2-teilige Ausführungsform können Dehnungen/Kontraktionen besser kompensiert werden.The collision protection mentioned serves the outlet side To protect the end of the base tube and thus the service life to extend the pouring tube as a whole. In the immersion area the pouring tube is subject to a high temperature change bean saying. Due to the 2-part embodiment can Strains / contractions can be compensated better.
Wie sich aus der DE 93 18 726 U1 ergibt, stellt die Befesti gung des rohrförmigen Anfahrschutzes, der auch als Hülse be zeichnet wird, ein erhebliches Problem dar. An die Verbindung werden unter anderem folgende Anforderungen ge stellt:As can be seen from DE 93 18 726 U1, the fastener supply of the tubular collision protection, which can also be used as a sleeve is a significant problem. To the Connection, among other things, the following requirements represents:
- - Gute Temperaturwechselbeständigkeit- Good resistance to temperature changes
- - Dichtigkeit im Bereich der Verbindung- Tightness in the area of the connection
- - absolute Konzentrizität von Basisrohr und Anfahrschutz (Hülse).- Absolute concentricity of the base tube and collision protection (Sleeve).
Als bekannte Lösungsvorschläge wird in der DE 93 18 726 U1 die Verbindung mittels eines feuerfesten Klebers sowie die Einbindung von Zungen in den äußeren Metallmantel des Basis rohres angegeben und gleichzeitig darauf hingewiesen, daß diese Lösungsvorschläge nicht die Gefahr beseitigen, daß sich die Hülse bei der Handhabung des Basisrohres von diesem löst.DE 93 18 726 U1 the connection with a refractory adhesive and the Integration of tongues in the outer metal jacket of the base rohres indicated and at the same time noted that these proposed solutions do not eliminate the risk that away from the sleeve when handling the base tube solves.
Die genannte Gebrauchsmusterschrift schlägt deshalb vor, in das feuerfeste Material der Hülse eine gelochte und/oder gewellte metallische Armierung einzulassen, die an einem äußeren Metallmantel des Rohres befestigt wird.The utility model specification therefore suggests in the refractory material of the sleeve is perforated and / or recessed metallic reinforcement that adhere to one outer metal jacket of the tube is attached.
Die keramische Verbindung wird dabei also durch eine metallische Verbindung ersetzt. The ceramic connection is thus a metallic connection replaced.
Der bekannte Lösungsvorschlag erfordert einen erheblichen konstruktiven Aufwand, da beide Teile mit Metallmänteln aus gebildet werden müssen. Gleichzeitig besteht die Gefahr der Oxidation der metallischen Armierung, was infolge der Volumenvergrößerung zu Treibrissen führt.The known solution proposal requires a considerable amount constructive effort, since both parts with metal sheaths must be formed. At the same time, there is a risk of Oxidation of the metallic reinforcement, which is the result of Increasing volume leads to driving cracks.
Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine formschlüssige Verbindung der genannten Art unter Berück sichtigung der vorgenannten drei Kriterien zu verbessern.The invention is based on the object, a positive connection of the type mentioned under Berück improvement of the three criteria mentioned above.
Dazu schlägt die Erfindung in ihrer allgemeinsten Aus führungsform eine formschlüssige Verbindung zwischen benach barten Flächenabschnitten zweier keramischer Formteile vor, die entlang ihrer sich gegenüberliegenden Flächenabschnitte mit sickenartigen Vertiefungen ausgebildet sind, die sich im Montagezustand der Formteile paarweise gegenüberliegen und mit einem Mörtel verfüllt sind, der über mindestens eine Zuführleitung zu mindestens einer der genannten Vertiefungen einbringbar ist.To this end, the invention strikes in its most general terms leadership form a positive connection between neighboring beard surface sections of two ceramic molded parts, the along their opposite surface sections are formed with bead-like depressions, which are in Assembly condition of the molded parts in pairs opposite and are filled with a mortar that has at least one Supply line to at least one of the wells mentioned can be introduced.
Mit anderen Worten: mit dem genannten Mörtel wird eine Art "in-situ"-Anker zwischen benachbarten feuerfesten keramischen Formteilen geschaffen.In other words: with the mentioned mortar, a kind "in-situ" anchor between adjacent refractory ceramic Moldings created.
Dazu werden die Formteile mit den genannten sickenartigen Vertiefungen ausgebildet, zueinander in der gewünschten Position konfektioniert und anschließend der Mörtel über die Zuführleitung in die sickenartigen Vertiefungen gebracht, wo er eine Art "Brücke" oder "Anker" zwischen beiden Teilen nach Aushärtung schafft. For this purpose, the molded parts with the bead-like Wells are formed to each other in the desired Assembled position and then the mortar over the Feed line brought into the bead-like depressions where he is a kind of "bridge" or "anchor" between the two parts creates after curing.
Der Begriff Mörtel steht dabei stellvertretend für alle Arten von Massen, die in viskoser (pastöser) Form über die genannte Zuführleitung in die sickenartigen Vertiefungen geführt werden können und dort aushärten sowie im ausge härteten Zustand eine Temperaturbeständigkeit aufzeigen, die über der Temperatur liegt, die beim industriellen Einsatz der genannten Formteile maximal auftritt. Verlaufen die korrespondierenden Flächenabschnitte der zu verbindenden Formteile konzentrisch zueinander, bietet es sich an, auch die sickenartigen Vertiefungen zumindest entlang eines Formteils umlaufend (ringförmig) auszubilden, zumal in diesem Fall eine einzige Zuführleitung für den Mörtel genügt. Gleichzeitig wird nach der Ausfüllung der korrespondierenden sickenartigen Vertiefungen eine Art umlaufende Dichtung zwischen den benachbarten feuerfesten Formteilen geschaffen.The term mortar stands for everyone Types of masses in viscous (pasty) form over the called feed line in the bead-like depressions can be performed and harden there as well as out hardened state show a temperature resistance that is higher than the temperature in industrial use of the moldings mentioned occurs to a maximum. Run the corresponding surface sections of the to be connected Molded parts concentric to each other, it makes sense also the bead-like depressions along at least one Form molded part all around (ring-shaped), especially in in this case a single feed line for the mortar enough. At the same time, after filling in the corresponding bead-like depressions a kind circumferential seal between the neighboring refractory Moldings created.
Die Vertiefungen in den feuerfesten Formteilen sowie der Übergangsbereich der Vertiefungen zu den benachbarten Flächenabschnitten soll nach einer Ausführungsform jeweils abgerundet ausgebildet sein, um Kerbwirkungen beim Einsatz der Formteile soweit wie möglich auszuschließen.The depressions in the refractory moldings as well as the Transition area of the wells to the neighboring ones According to one embodiment, surface sections are intended in each case be rounded to notch effects when used to exclude the molded parts as far as possible.
Vertiefungen in Form einer Nut (Ringnut) mit Halbkreis- Querschnitt und abgerundetem Übergang in die benachbarten Flächenabschnitte haben sich in Vorversuchen als besonders vorteilhaft bei der Verbindung konzentrischer Formteile herausgestellt.Depressions in the form of a groove (ring groove) with semicircular Cross section and rounded transition to the neighboring Surface sections have proven to be special in preliminary tests advantageous when connecting concentric molded parts exposed.
In einer vorteilhaften Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, die Oberfläche mindestens einer Vertiefung (der Vertiefungen eines Formteils) mit einem Trennmittel zu beschichten. Auf diese Weise wird eine durchgehende (keramische) Bindung (Verbindung) zwischen den benachbarten Formteilen verhindert, was sich inbesondere in Hinblick auf die Temperaturwechselbeständigkeit positiv aus wirkt, ohne die Dichtigkeit der Verbindung an der Fügestelle nennenswert zu beeinträchtigen. Auch die benachbarten Flächenabschnitte mindestens eines Formteils können ent sprechend mit einem Trennmittel beschichtet sein, so daß im konfektionierten Zustand keine materialschlüssige Verbindung zwischen den Formteilen besteht.In an advantageous further development, the invention suggests before the surface of at least one depression (the Depressions of a molded part) with a release agent coat. In this way it becomes a continuous (Ceramic) bond (connection) between the neighboring ones Prevents molded parts, which is particularly in With regard to the resistance to temperature changes, positive works without the tightness of the connection at the joint to significantly affect. The neighboring ones too Surface sections of at least one molded part can ent speaking coated with a release agent, so that in Assembled condition, no material connection exists between the molded parts.
Das Trennmittel kann beispielsweise aus einer Folie bestehen, ebenso ist es aber auch möglich, die entsprechende Vertie fung beziehungsweise die entsprechenden Flächenabschnitte mit einem feuerfesten Lack, einer Engobe oder einer son stigen feuerfesten Trennschicht auszubilden.The release agent can consist, for example, of a film, it is also possible to use the corresponding vertie fung or the corresponding surface sections with a fireproof lacquer, an engobe or a son to form a fire-resistant separating layer.
Wie ausgeführt, stellt ein besonders vorteilhafter Anwen dungsfall die Verbindung der Formteile eines Schattenrohrs dar, welches aus einem Basisrohr und einem Anfahrschutz (einer Hülse) besteht, welcher auf das Basisrohr aufge schoben und mit diesem auf die zuvor beschriebene Art und Weise verbunden wird.As stated, represents a particularly advantageous application case the connection of the molded parts of a shadow pipe which consists of a base tube and a collision protection (a sleeve), which is placed on the base tube pushed and with this in the manner described above and Way is connected.
Im Gegensatz zur DE 93 18 726 U1 werden dabei metallische Armierungen oder rein metallische Verbindungen vermieden. Die genannten Vertiefungen, die als "diskrete" (einzelne) Vertiefungen oder als kanalartige Vertiefungen ausgebildet sein können, lassen sich beim Gießen oder Pressen der Form teile unmittelbar mit ausbilden. Ebenso ist es aber auch möglich, die genannten Vertiefungen nach der Herstellung der Formteile durch mechanische Nachbehandlung auszubilden. In jedem Fall sind nur geringe zusätzliche Arbeitsschritte notwendig. In contrast to DE 93 18 726 U1, metallic ones are used Reinforcements or purely metallic connections avoided. The aforementioned wells, which are called "discrete" (individual) Wells or formed as channel-like wells can be, when casting or pressing the mold train parts immediately. But it is the same possible, the wells mentioned after the manufacture of the Form molded parts by mechanical post-treatment. In In any case, there are only minor additional work steps necessary.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs unterlagen. Hierzu zählt auch die nachfolgende Figurenbe schreibung, die insoweit auch allgemeingültige Merkmale ent hält.Further features of the invention emerge from the note paint the subclaims and other registration documents. This also includes the following figure description the description, which also includes generally applicable characteristics holds.
Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Darstellung -Here show - each in a schematic representation -
Fig. 1 ein Schattenrohr, bestehend aus einem Basisrohr und einem zugehörigen Anfahrschutz in Schnittdar stellung nach der Formgebung, Fig. 1 a shadow pipe, comprising a base pipe and an associated crash protection in Schnittdar position after shaping,
Fig. 2 die Darstellung nach Fig. 1 nach einer Vorkonfek tionierung, Fig. 2, the illustration of FIG. 1 after a Vorkonfek tioning,
Fig. 3 die Bauteile nach Fig. 1 im konfektionierten Zu stand. Fig. 3, the components of FIG. 1 in the ready to stand.
In Fig. 1 ist ein Schattenrohr dargestellt, welches aus einem Basisrohr 10, von dem der untere Teil dargestellt ist, und einem rohrförmigen Anfahrschutz 12 besteht, wobei beide Teile 10, 12 aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff bestehen.In Fig. 1, a shadow tube is shown, which consists of a base tube 10 , of which the lower part is shown, and a tubular collision protection 12 , both parts 10 , 12 made of a refractory ceramic material.
Während der Formgebung sind auf der äußeren Umfangsfläche des Auslaufendes des Rohres 10 sickenförmige Vertiefungen 14a, 14b, jeweils mit Halbkreisquerschnitt, ausgeformt worden.During the shaping, 10 bead-shaped depressions 14 a, 14 b, each with a semicircular cross section, have been formed on the outer peripheral surface of the outlet end of the tube.
Der Anfahrschutz 12 besteht aus einer Hülse, die in ihrem oberen, dem Rohr 10 zugewandten Abschnitt, eine stufenartige Auskehlung 16 aufweist, wobei der Innendurchmesser des unteren Abschnittes 12u dem Innendurchmesser des Rohres 10 entspricht und der Innendurchmesser des oberen Abschnittes 12o geringfügig größer als der Außendurchmesser des Rohres 10 im korrespondierenden auslaufseitigen Ende ist.The collision protection 12 consists of a sleeve which has a step-like groove 16 in its upper section facing the pipe 10 , the inner diameter of the lower section 12 u corresponding to the inner diameter of the pipe 10 and the inner diameter of the upper section 12 being slightly larger than the outer diameter of the tube 10 is in the corresponding outlet end.
Auf der Innenfläche des oberen Abschnittes 10o sind umlau fende sickenförmige Vertiefungen 18a, b ausgebildet, die wiederum einen Halbkreisquerschnitt aufweisen und so ange ordnet sind, daß im konfektionierten Zustand des Rohres 10 mit der Hülse 12 (Fig. 3) die Vertiefungen 14a, 18a und 14b, 18b sich unmittelbar gegenüberliegen, während gleich zeitig das stirnseitige Ende 10e des Rohres 10 auf der korrespondierenden Stufe 16s der Auskehlung 16 aufsitzt (Fig. 3).On the inner surface of the upper portion 10 o umlau fende bead-shaped depressions 18 a, b are formed, which in turn have a semicircular cross section and are arranged so that in the assembled state of the tube 10 with the sleeve 12 ( Fig. 3), the depressions 14 a , 18 a and 14 b, 18 b lie directly opposite one another, while at the same time the front end 10 e of the tube 10 is seated on the corresponding step 16 s of the groove 16 ( FIG. 3).
Im konfektionierten Zustand (Fig. 3) liegt ferner die äußere Umfangsfläche des Rohres 10 flächig gegen die Innen seite des oberen Abschnittes 12o der Hülse 12 an.In the assembled state ( Fig. 3) is also the outer peripheral surface of the tube 10 flat against the inner side of the upper portion 12 o of the sleeve 12 .
Die sickenförmige Ringnut 18a ist mit der Ringnut 18b durch eine vertikal (in Richtung der Mittenlängsachse M der Hülse 12) verlaufende weitere Nut 18c auf der Innenseite des oberen Abschnittes 12o der Hülse 12 verbunden, die sich unterhalb der Ringnut 18b fortsetzt und im unteren Teil 12u der Hülse 12 in einen kanalartigen Abschnitt 18d übergeht, der nach einer Abwicklung mit einem Abschnitt 18e bis zur äußeren Umfangsfläche der Hülse 12 verläuft.The bead-shaped annular groove 18 a is connected to the annular groove 18 b by a vertical (in the direction of the central longitudinal axis M of the sleeve 12 ) extending further groove 18 c on the inside of the upper portion 12 o of the sleeve 12 , which continues below the annular groove 18 b and in the lower part 12 u of the sleeve 12 merges into a channel-like section 18 d which, after being developed with a section 18 e, extends to the outer peripheral surface of the sleeve 12 .
Die Ringnuten 18a, b sowie die Nuten/Kanäle 18c, d und e sind während der Formgebung der Hülse 12 ausgeformt worden. Im Fall der kanalartigen Abschnitte 18d, 18e erfolgte dies durch Einbringen eines Materials, welches beim Brand der Hülse 12 unter Freilegung der Kanäle 18d, 18e zerstört wurde. The annular grooves 18 a, b and the grooves / channels 18 c, d and e have been formed during the shaping of the sleeve 12 . In the case of the channel-like sections 18 d, 18 e, this was done by introducing a material which was destroyed when the sleeve 12 burned, exposing the channels 18 d, 18 e.
In einem weiteren Arbeitsschritt (Fig. 2) wurde auf das auslaufseitige Ende des Rohres 10 umfangsseitig eine Metall folie 20 aufgebracht, die sich von einem Abschnitt etwas oberhalb der Ringnut 14a bis zum stirnseitigen Ende 10e und um dieses herum erstreckt.In a further step ( Fig. 2) on the outlet end of the tube 10 a metal foil 20 was applied circumferentially, which extends from a portion slightly above the annular groove 14 a to the front end 10 e and around it.
Fig. 3 zeigt den konfektionierten Zustand von Rohr 10 und Hülse 12. Zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung der Formteile 10, 12 wird jetzt über die Kanäle 18e, 18d sowie die nutartige Vertiefung 18c ein pastöser Mörtel in die ringförmigen Vertiefungen 14a, 18a, 14b, 18b gepreßt, der demnach im Bereich der korrespondierenden Nuten 14a, 18a; 14b, 18b im Schnitt eine Kreisform aufweist. Der Mörtel härtet danach aus und schafft so eine formschlüssige Ver bindung zwischen dem Rohr 10 und der Hülse 12 des Schatten rohrs. Die Folie 20 verhindert, daß es zwischen den Bau teilen 10, 12 zu einer materialschlüssigen Verbindung, also einer keramischen Bindung kommt. Dies ist deshalb von Vor teil, weil durch die so gegebene physikalische Trennung der beiden Bauteile 10, 12 die Temperaturwechselbeständigkeit im Verbindungsbereich beim Einsatz des Schattenrohres deut lich verbessert werden kann. Fig. 3 shows the assembled state of tube 10 and sleeve 12. To form the positive connection of the molded parts 10 , 12 , a pasty mortar is now pressed into the annular recesses 14 a, 18 a, 14 b, 18 b via the channels 18 e, 18 d and the groove-like recess 18 c, which is accordingly in the area the corresponding grooves 14 a, 18 a; 14 b, 18 b has a circular shape in section. The mortar then hardens, creating a positive connection between the pipe 10 and the sleeve 12 of the shadow pipe. The film 20 prevents it between the building parts 10 , 12 to a material connection, that is, a ceramic bond. This is of part because because of the physical separation of the two components 10 , 12, the resistance to temperature changes in the connection area when using the shadow pipe can be significantly improved.
Nach einer Abwandlung ist das Rohr nicht mit zwei umlaufenden Ringnuten 14a, 14b ausgebildet, sondern mit sechs schlitzartigen Nuten, wobei jeweils 3 umfangsseitig beabstandet zueinander auf einer Linie (also fluchtend zueinander) verlaufen. Anders ausgedrückt: Die Ringnuten 14a, 14b sind hier jeweils 3-fach unterbrochen, so daß drei diskrete Vertiefungen entstehen, die im konfektionierten Zustand den Ringnuten 18a, 18b gegenüberliegen. Die Zahl der Nuten ist natürlich beliebig.According to a modification, the tube is not designed with two circumferential annular grooves 14 a, 14 b, but with six slot-like grooves, 3 of which are spaced apart on the circumference on a line (ie in alignment with one another). In other words, the ring grooves 14 a, 14 b are each interrupted three times, so that three discrete recesses are formed which lie opposite the ring grooves 18 a, 18 b in the assembled state. The number of grooves is of course arbitrary.
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