DE2417490C3 - Feuerfestes, aus Boden- und Schieberplatte bestehendes Plattenpaar für Schieberverschlüsse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das feuerfeste, aus Boden- und Schieberplatte bestehende, mit Durchflußöffnungen versehene Plattenpaar für einen Schieberverschluß am Ausguß von flüssiges Metall enthaltenden Gefäßen, insbesondere Stahlgießpfannen großer Kapazität.

Bei der Anwendung von Schieberverschlüssen an Stahlgießpfannen mit einer Kapazität von mehr als 100 t sind bisher erhebliche Schwierigkeiten infolge einer Blockierung des Verschlußmechanismus nach dem Gießen von nur wenigen Rohblöcken vorhanden. Die Blockierung findet gewöhnlich beim Schließen des Schiebers statt.

Bekanntlich bestehen die Hauptteile eines Schieberverschlusses aus einem Paar feuerfester Platten, und zwar einer fest angeordneten Bodenplatte und beweglich angeordneten Schieberplatte. Die Pl?.iten gleiten in sehr engem Kontakt aufeinander und bringen dabei entweder ihre Durchflußöffnungen zur Deckung für das öffnen oder in Abstand zueinander für das Schließen des Schiebers. Die Kontaktflächen der Platten sind sehr glatt und eben und in bezug auf die Flächenfeinheit auf eine Toleranz von weniger als 0,05 mm geschliffen. Sie sind aus sehr hochwertigem Feuerfestmaterial, meistens entweder aus Hochtonerdematerial oder aus hochwertigstem Magnesitmaterial.

Trotz dieser hohen Qualtität trat die besagte Blokkierung ein, und es wurden auch erhebliche Beschädigungen der Platten in der Nähe der Durchflußöffnungen beobachtet, obwohl die Betriebszeit von höchstens 10 bis 20 Minuten außerordentlich kurz war.

Man nimmt an, daß die Blockierung und die frühzeitige Zerstörung der Platten im Bereich der Durchflußöffnung;en in erster Linie auf die Infiltration von flüssigem Stahl in die Poren der Platten und/oder der sehr engen Zwischenräume zwischen der Schieberplatte und der Bodenplatte unter dem Einfluß des sehr hohen ferrostatischen Drucks von Pfannen hoher Kapazität zurückzuführen sind Normalerweise benetzt Stahl die erwähnten Feuerfestmaterialien nicht so daß es keine wesentliche Infiltration gibt, solange der ferrostatische Druck niedriger ist als der entgegenwirkende Kapillardruck. Mit zunehmender Pfannenkapazität und entsprechend zunehmender Badhöhe ergeben sich kriti-

sehe Werte des ferrostatischen Drucks, die zur Infiltration führen können. Bei der Infiltration entfernt sich der Stahl von dem heißen Hauptstrom, wodurch der infiltrierende Stahl abkühlt und dann erstarrt. Durch diesen Prozeß wird ein dünner Keil von erstarrtem

Stahl zwischen den Platten gebildet, der zuerst die Scbieberreibung erhöht und später zur Blockierung und Zerstörung der Platten führt

Die US-PS 2943 370 beinhaltet ein Schieberventil für Schmelzgefäße mit einem Ventilkörper und einem

in einer Ausnehmung desselben gelagerten Ventilelement. Das Ventil hat einen Anschluß zum Einführen von Gas, um die Penetration von Schmelze zwischen die Gleitflächen von Ventilkörper und Ventilelement zu verhindern. Dabei gelangt das Gas von einer den pneu-

manschen Betätigungszylinder des Ventilelementes umgebenden gasdichten Verkleidung direkt in die Spalträume, die das Ventilelement allseits umgeben. Eine solche Ausführung ist wegen der allseitigen Umspülung des verschiebbaren Ventilelementes mit Gas

bei mit einem Plattenpaar ausgestatteten Schieberverschluß nicht anwendbar.

Aus einer weiteren US-PS 19 95 941 geht ein Hochofen hervor, vor dessen Abstichöffnung ein Absperrorgan von der Art eines Drehschiebers angeordnet ist.

Der feuerfeste Drehkörper dieses Organs weist einen exzentrischen Ausflußkanal auf, der in Offenstellung deckungsgleich zur Abstichöffnung steht und in der durch Verstellen des Drehkörpers um 180° erreichbaren Schließstellung an seinem inneren Ende von einem Kanal umgeben wird. Dieser Kanal, der in der Gegendichtfläche des Drehkörpers vorgesehen ist, kann mit von außen zugeführter Luft beaufschlagt werden, um ein Übertreten von Roheisen aus der Abstichöffnung in den Ausflußkanal zu vermeiden. Bei dieser Ausführung wird ein Eindringen von Roheisen zwischen die Dichtflächen des Absperrorgans nicht mit Sicherheit verhindert. Vielmehr kann im Bereich der Abstichöffnung Roheisen zwischen die Dichtflächen gelangen, das feuerfeste Material infiltrieren und den Drehkörper blockieren.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die genannten bei feuerfesten Plattenpaaren von Schieberverschlüssen auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden, insbesondere die Blockierung der Platten durch Infiltration des Metalls zwischen die Platten zu verhindern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Gleitfläche wenigstens der ortsfesten Bodenplatte eine mit einem Inertgasanschluß versehene, um die Durchflußöffnung U-förmig verlaufende Rinne aufweist, deren Schenkelenden einen über das Maß des Durchmessers der dazwischen bewegten Durchflußöffnung der Schieberplatte hinausgehenden Abstand voneinander haben. Durch diese baulichen Mittel läßt sich der Raum um die Durchflußöffnung der Bodenplatte mit Gas beaufschlagen und so der Druck des Gases, das sich in den Poren und Zwischenräumen der feuerfesten Platten befindet, erhöhen. Dadurch wird dem Eindringen von Schmelze in die Po-

ren und Zwischenräume vorgebeugt und der eingangs angeführten Keilbildung erstarrter Schmelze im Ansatz entgegengewirkt, so daß die Gängigkeit der Platten auch bei Pfannen verhältnismäßig großer Kapazität über den üblichen Zeitraum hinweg voll erhalten bleibt. Durch die offenen Schenkelenden der U-förmigen Rinne kann die Durchflußöffnung der Schieberplatte bei der öffnungs- oder Schließbewegung hindurchgleiien, so da" in jeder Phase dieser Bewegungen der Druck, in der von der Gleitfläche der Schieberplatte abgedeckten Rinne erhalten bleibt, was wiederum einen sparsamen Gasverbrauch garantiert

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Gleitflächen beider Platten, also der Boden- und der Schieberplatte, mit einer U-förmig verlaufenden Rinne zu versehen, deren Enden einander zugekehrt sind und sich in Schließstellung der Platten überdecken. Auf diese Weise sind die Durchflußöffnungen beider Platten von einer endlosen Rinne umgeben, über die Inertgas in den infiltrationsgefährdeten Bereich der Platten eingeführt werden kann.

Vorteilhaft umgibt die Rinne die Durchflußöffnung in einem deren Radius entsprechenden Abstand und zweckmäßig mündet der Inertgasanschluß in den bogenförmigen Teil der Rinne.

Bei benetzenden Metallen, wie z. B. Kupfer, bildet sich in den Poren bzw. Zwischenräumen ein konkaver Meniskus, der nicht in der Lage ist, der Infilirationstendenz entgegenzuwirken, sondern diese unterstützt. In diesem Fall wird in dem besagten Bereich Inertgas mit einem Gasdruck eingeführt, der gleich oder größer dem effektiv die Infiltration bewirkenden Gesamtdruck ist. Dagegen ist beim Vergießen von Metallen der Druckunterschied des Inertgases gegenüber dem ferrostatischen Druck geringer als der Kapillardruck, der sich aus der Oberflächenspannung des gegossenen Metalls und der Größe der vorhandenen Poren, Zwischenräume od. dgl. ergibt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt ein aus Boden- und Schieberplatte bestehendes, sich in Offenstellung befindliches Plattenpaar eines Schieberverschlusses im Längsschnitt;

F i g. 2 «ine Draufsicht auf die Gleitfläche der Bodenplatte mit strichpunktiert angedeuteter Schieberplatte ebenfalls in Offenstellung;

F i g. 3 Boden- und Schieberplatte in ähnlicher Darstellung wie in F i g. 2, jedoch in Schließstellung;

F i g. 4 die Bodenplatte in Gleitflächendraufsicht mit eingezeichneter Inertgasströmung; und

F i g. 5 dieselbe Draufsicht wie F i g. 4, jedoch mit eingezeichneter Metallschmelze-Infiltration.

In der Zeichnung ist mit 1 die Einlaufhülse bezeichnet, die in einem nicht dargestellten Lochstein eines metallische Schmelze enthaltenden Gefäßes angeordnet ist. Der Einlaufhülse 1 schließt sich koaxial zu deren Durchflußöffnung 2 die Bodenplatte 3 mit Durchflußöffnung 4 an. Die Gleitfläche 5 der Bodenplatte 3 ist der Gleitfläche 6 der Schieberplatte 7 zugekehrt, der ebenfalls koaxial zur Durchflußöffnung 8 die Auslaufhülse 9 mit der Durchflußöffnung 10 nachgeordnet ist.

ίο Schieberplatte 7 und Auslaufhülse 9 lagern in einem nicht dargestellten verschiebbar gelagerten Rahmen aus Metall und können von der in F i g. 1 und 2 gezeigten Offenstellung in die Schließstellung (F i g. 3) bewegt und wieder zurückgeholt werden.

Nach F i g. 1 und 2 weist die Bodenplatte eine Rinne 11 auf, welche die Durchflußöffnung 4 U-förmig umgibt derart, daß die Enden der beiden Schenkel 12 und 13 in Schließstellung zeigen und einen Abstand voneinander haben, der es erlaubt, daß sich die Durchflußöffnung 8

der Schieberplatte 7 beim Schließ- und Öffnungsvorgang zwischen den Schenkelenden 12 und 13 bewegt. Am bogenförmigen Teil der U-förmigen Rinne 11 ist ein Anschluß 14 vorgesehen, durch den von außen Inertgas in den von der Rinne 11 und der Gleitfläche 6 der Schieberplatte 7 gebildeten Kanal eingeführt werden kann.

Das mit einem bestimmten Druck eingeführte Inertgas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, strömt in der in F i g. 4 durch Pfeile 15 angedeuteten Art aus der Rin-

ne 1! aus, wobei die in Richtung d^s Plattenumfangs ziehenden Gase von der dichtenden Randzone 16 (schraffiert) der beiden Platten 3 und 7 vor dem Austritt ins Freie zurückgehalten werden. Die nach innen wirkende Gasströmung beaufschlagt die infiltrationsgefährdete Zone 17 und verhindert somit das Eindringen von Schmelze aus den Durchflußöffnungen 4 und 8 der Platten 3 und 7 in die Zwischenräume, Bodenplatten und in die Poren des feuerfesten Materials.

Die Pfeile 18 in F i g. 5 geben die allgemeine Richtung der Infiltration bei der Schließbewegung der Schieberplatte 7 an, während die Pfeile 19 die Infiltrationsrichtung bei der Öffnungsbewegung der Schieberplatte 7 andeuten. Die Hinweise in F i g. 4 und 5 können im Einzelfall verschieden sein.

Nach Fig.3 ist neben der Rinne 11 in der Bodenplatte 3 zusätzlich eine Rinne 20 in der Schieberplatte 7 vorgesehen. Beide Rinnen 11 und 20 ergänzen sich und bilden in jeder möglichen Stellung der Schieberplatte 7 eine in sich geschlossene Schleife, die um die Durchflußöffnungen 4 und 8 verläuft.

Alternativ kann die Schieberplatte eine Drehbewegung oder eine Teildrehbewegung machen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Feuerfestes, aus Boden- und Schieberplatte bestehendes, mit Durchflußöffnungen versehenes Plattenpaar für einen Schieberverschluß am Ausguß von flüssiges Metall enthaltenden Gefäßen, insbesondere Stahlgießpfannen großer Kapazität, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (5) wenigstens der ortsfesten Bodenplatte (3) eine mit einem Inertgasanschluß (14) versehene, um die Durchflußöffnung U-förmig verlaufende Rinne (11) aufweist, deren Schenkelenden (12 und 13) einen Ober das Maß des Durchmessers der dazwischen bewegten Durchflußöffnung (8) der Schieberplatte (7) hinausgehenden Abstand voneinander haben.

2. Boden- und Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (5 und 6) beider Platten (3 und 7) eine U-förmig verlaufende Rinne (11 und 20) aufweisen, deren Enden einander zugekehrt sind und sich in Schließstellung der Platten überdecken.

3. Platten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (11 bzw. 20) die Durchflußöffnung in einem deren Radius entsprechenden Abstand umgibt

4. Platten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertgasanschluß (14) in den bogenförmigen Teil der Rinne mündet