DE2702436B2 - Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Verschleißteils für Schieberverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Gefäßen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Verschleißteils für Schieberverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Gefäßen

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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Ver ihleißteils mit einem gasdurchlässigen oder poröien Einsatz für Schieberverschlüsse an Metallschmelze enthalte: den Gefäßen «
Schieberverschlüsse mit feuerfesten Verschleißteilen, in denen sich gasdurchlässige Einsätze befinden, sind bekannt (vgl. beispielsweise DE-PS 19 35 401, DE-PS 20 19 550, DE-OS 22 18 155). Die gasdurchlässigen Einsätze dienen u. a. dazu, es zu ermöglichen, in den für den Ausfluß der Schmelze zur Verfügung stehenden Raum bzw. Querschnitt ein Gas in beträchtlichen Mengen unter Druck zuzuführen.
Aus der DE-OS 22 18 155 sind z. B. ein Verfahren zur Behandlung von flüssigem Stahl in einem Gießgefäß und 4*> eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, wobei ein Gleitschieber vorgesehen ist, in dem sich unterhalb der Ausgußöffnung ein poröser Stopfen befindet, der die Ausgußöffnung verschließt und derart mit einem Vorrat an sauerstoffreichem Gas und einem M Vorrat an Inertgas verbunden ist, daß nur eines der beiden Gase wahlweise durch den Stopfen einblasbar ist.
In der DE-AS 12 68 793 ist eine poröse Stopfenanordnung zur Begasung schmelzflüssiger Metalle in einer Y> Gießpfanne beschrieben, bei welcher in die feuerfeste Auskleidung des Behälters eine konische Futterbuchse eingemauert ist, in die ein konischer Stopfen, bestehend aus einer vorgefertigten äußeren, undurchlässigen Muffe und einem inneren gasdurchlässigen Teil, M auswechselbar eingesetzt ist. Der innere gasdurchlässige Teil wird beispielsweise aus Olivinsand hergestellt, der 4% Natriumsilikat enthält und in der äußeren Muffe handgestampft und durch Trocknen gehärtet worden ist. Eine Trennungsmöglichkeit zwischen der undurch- ^ lässigen Muffe und dem inneren gasdurchlässigen Teil ist nicht gegeben.
Wenn solche gasdurchlässigen Finsätze in bekannten
gebrannten feuerfesten Platten oder Hölsen eingebaut werden sollen, müssen sie ζ,Β, ausgebohrte Löcher eingesetzt werden, wobei nicht unerhebliche Schwierigkeiten entstehen, um sie in diesen Bohrungen fest zu verankern und um geeignete Gaszuführungen vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Verschleißteils mit einem gasdurchlässigen oder porösen Einsatz für Schieberverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Gefäßen bereitzustellen, durch das die geschilderten Nachteile vermieden und die Möglichkeit geschaffen wird, gasdurchlässige Einsätze bequem in das Verschleißteil einzusetzen und sicher zu verankern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Verschleißteils mit einem gasdurchlässigen oder porösen Einsatz für Schieberverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Gefäßen, das dadurch gekennzeichnet ist. daß der gasdurchlässige oder poröse Einsatz direkt in feuerfesten Beton, z. B. unter Eingießen und gegebenenfalls Rütteln des Betons eingeformt wird.
Mit der direkten Einformung des gasdurchlässigen oder porösen Einsatzes in feuerfesten Beton ergibt sich eine überraschend vorteilhafte Wirkung, weil durch das Eindringen von Beton in Poren des Einsatzes eine Umfangsdichtung entsteht, die eine gleichmäßige Auslastung des Einsatzquerschnitts durch das durchströmende Gas gewährleistet und verhindert, daß das Gas, wie es bei in fertige feuerfeste Teile nachträglich eingesetzten Einsähen der Fall ist, seitlich austritt und wegen des geringeren Widerstands hauptsächlich in der Fuge zwischen dem feuerfesten Teil und dem Einsatz strömt
Aus Lehmann, Mitusch »Feuerfester Beton aus Tonerde-Schmelzzement« (1959) Seite 52, ist es bekannt, daß feuerfester Beton verschiedene günstige Eigenschaften aufweist, wie gute Temperaturwechselbeständigkeit, geringere Wärmeleitfähigkeit gegenüber vergleichbaren feuerfesten Steinen und gute Raumbeständigkeit
Auf Seite 9 des genannten Buches-wird angegeben, daß feuerfester Beton unter Verwendung von Tonerdezement seit etwa 1926 bekannt ist und seit einer Reihe von Jahren auf verschiedenen Anwendungsgebieten Einführung gefunden hat Die Tatsache, daß feuerfester Beton schon über fünfzig Jahre bekannt ist und dennoch nicht für Verschleißteile mit gasdurchlässigen Einsätzen empfohlen worden ist, zeigt, daß der Erfindungsgegenstand nicht naheliegend war.
Bei einer Schieberplatte für einen 2-Platten-3chieberverschluß (d. h. mit einer ortsfesten und einer bewegbaren Platte) ist der gasdurchlässige Einsatz vorzugsweise in die Schieberplatte aus feuerfestem Beton so eingeformt, daß er unter der Durchflußöffnung in der festen Platte liegt, wenn der Verschluß geschlossen ist, wobei die Gasaustrittsfläche in einer Ebene mit der Schieberplattenoberfläche liegt. Der Einsatz erhält seine Gaszufuhr mittels eines Kanals, der an einem Ende oder einer Seite oder an der Unterseite der Platte mündet. Dieser Kanal wird vorzugsweise ebenfalls in feuerfesten Beton eingeformt.
Wenn die Mündung in der Unterseite der Schieberplatte eines 3-Plattenschieber (d. h. mit zwei ortsfesten und einer mittleren bewegbaren Schieberplatte) liegt, wird ihr das Gas mittels eines Kanals in der unteren festen Platte zugeführt. Dieser Kanal wird vorzugsweise durch Einformung in feuerfesten Beton gebildet, wie
dies oben beschrieben ist
Gasdurchlässige Einsatze, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung in feuerfeste Verschleißteile von 2- oder 3-Platienschieberverschlüssen aus feuerfestem Beton eingeformt werden, haben besondere Bedeutung für die Verhinderung des Einfrierens der Verschlüsse durch Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls. Als Gas wird vorzugsweise ein inertes Gas, wie z. B. Argon oder Stickstoff, verwendet
Das Verfahren gemäß der Erfindung, bei welchem ein gasdurchlässiger oder poröser Einsatz direkt in feuerfesten Beton eingefonmt wird, z. B. durch Gießen und gegebenenfalls Rütteln, ergibt eine außerordentlich gute Bindung zwischen dem gasdurchlässigen Einsatz und dem feuerfesten Beton, wobei überraschenderweise keine wesentliche Beeinträchtigung der Gasdurchlässigkeit des gasdurchlässigen oder porösen Einsatzes eintritt
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert
F i g. 1 zeigt einen feuerfesten Teil gemäß der Erfindung in schematischer Querschnittsarsicht in Gestalt einer Schieberplatte (Mittelplatte) eines 3-Plattenschieberverschlusses mit einem in feuerfesten Beton eingeformten gasdurchlässigen Einsatz, 2;
F i g. 2 ist eine Draufsicht der Platte gemäß F i g. 1,
Fig.3 ist eine Querschnittsansicht eines 3-Plattenschieberverschlusses für ein Metallschmelze enthaltendes Gefäß mit einem in der Schieberplatte aus feuerfestem Beton direkt eingeformten gasdurchlässi- s° gen Einsatz, in offenem Zustand,
Fig.4 ist eine Querschnittsaruicht entsprechend F i g. 3 und zeigt die Schieberplatte mit dem eingeformten gasdurchlässigen Einsatz in teilweise geschlossenem Zustand, «
Fig.5 ist eine Querschnittsansicht entsprechend F i g. 3 und zeigt die Schieberplatte mit dem eingeformten gasdurchlässigen Einsatz in geschlossener Stellung,
Fig.6 ist eine Querschnittsansicht eines 2-Plattenschieberverschlusses mit einer Schieberplatte mit ίο eingeformtem gasdurchlässigen Einsatz.
Fig.! und 2 zeigen eine Schieber- oder Mittelplatte 112 aus feuerfestem Beton eines 3-Platten-Scnieberverschlusses, in der ein gasdurchlässiger Einsatz 156 eingeformt ist Der Einsatz 1S6 kann z. B. aus einem 4^ porösen Körper aus einer mit einer geringen Menge Bindemittel versinterten grobkörnigen Masse aus Korund oder Mullit mit einer Gasdurchlässigkeit von wenigstens 100 Nanoperm bestehen.
Der Hauptteil der Schieberplatte 112 besteht uus « einem verpreßten oder vergossenen Körper 200 mit einem rechteckigen, zentralen Ausschnitt 201. Wegen der relativ kurzen Dauer eines Gusses (gerechnet vom Füllen bis zum völligen Entleeren des Gefäßes) wird dieser Körper nur auf eine relativ niedrige Temperatur ■>■> erhitzt, z. B. auf 400 bis 5000C (im Fall des Gießens νσ,ι Stahl, der die Wände des Durchflußlochs auf über 15000C erhitzt). Aus diesem Grund ist es nicht unbedingt notwendig, den Körper 20C aus einem feuerfesten Material herzustellen; wichtiger ist die Wahl h(1 eines Materials, das bes nders formbeständig und gegen Temperaturwechsel der erwähnten Art unempfindlich ist, so daß der Körper 200 als dauerhafter Rahmen für den VerschluDteil der Schieberplatte 112 dienen kann.
In dem Ausschnitt 201 ist ein Körper 202 eingesetzt, h"' der die gleiche Dicke »vie der Körper 200 hat, aber eine etwas kleinere Breite und Länge als der Ausschnitt 201. um seine Auswechslung zu erleichtern.
Der Körper 202 hat abgeschrägte Kanten 203 und eine eingegossene zylindrische Hülse 205, die die Durchflußöffnung 106 der Schieberplatte umschließt Diese Hülse kann durch Verpressen und Brennen bzw. durch Vergießen einer hochfeuerfesten Masse hergestellt werden. Die Hülse 205 kann, ohne die Kosten einer Schieberplatte wesentlich zu erhöhen, aus Materia! höchster Qualität 2. B. Zirkon hergestellt werden, die nach Größe und Form genormt werden kann und nur einen kleinen Anteil des Plattenvolumens ausmacht
Der Körper 202 besteht aus feuerfestem Beton, dessen Qualität der Aggressivität der jeweiligen Metallschmelze angepaßt werden sollte. In den meisten Fällen wird ein Beton gemäß nachstehendem Beispiel 3 den gestellten Ansprüchen genügen. Wird der Körper 200, wie bevorzugt aus Beton hergestellt genügt die niedrigere Qualität gemäß nachstehenden Beispielen 1 und 2.
Der Körper 202 enthält den eingeformten gasdurchlässigen Eiitsatz 156, der durch eine Metallplatte 182 gestützt wird, dessen öffnung 188 m:.· der öffnung 159 an einem Ende eines Metallrohres 180 in Verbindung steht während das andere Ende in einem Verteilerraum 208 an der Unterseite des gasdurchlässigen Einsatzes 156 mündet
Der gasdurchlässige Einsatz 156, das Rohr 180 und die Metallplatte 182 werden vor dem Gießen des feuerfesten Betons zusammengestellt und verkittet oder in anderer Weise miteinander befestigt wie dies bei 209 angedeutet ist
Die Fig.3, 4 und 5 zeigen einen 3-Platten-Schieberverschluß, bei welchem die Schieberplatte 112 der Schieberplatte der F i g. 1 und 2 entspricht. Die ortsfesten Platten sind mit 110 und 11 f bezeichnet
Die untere ortsfeste Platte 111 ist von einem Tragrahmen 131 aufgenommen, in dem sich ein Mörtelbett 13Γ befindet. Die Durchflußöffnung des 3-Schieberplattenverschlusses ist allgemein mit 106 bezeichnet, die Hülse zur Auskleidung der Durchfijßöffnung ist in der Zeichnung fortgelassen worden.
Die untere ortsfeste Platte 111 weist auf ihrer Oberseite eine Ausnehmung 154 auf, die mit der Zuführung 155 in Verbindung steht, welche über eine Gaszuführungsleitung 157 mit dem durch den gasdurchlässigen Einsatz 156 hindurchzuführenden Gas versorgt wird. Wenn der Schieberverschluß völlig geöffnet ist, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist erfolgt keine Gasabgabe.
Wenn der Schieber jedoch teilweise geschlossen ist (Fig.4), dann ist die Gaszuführung teilweise geöffnet und Gas strömt bereits in die Durchflußöffnung 106.
Wenn schließlich der Schieber ganz geschlossen ist. ist die Gaszufuhr in vollem Umfang offen und das Gas strömt vüW in die Durchflußöffnung 106(F i g. 5).
Die Ausnehmung 154 ist derart in der unteren ortsfesten Platte IfI angeordnet und besitzt eine derartige Länge, daß bei Schließbewegung der Schieberplatte 112 die Gaszufuhr zum gasdurchlässigen Einsatz 156 übür die Gaszuführleitung 157, den Gasdurchfluß 155, die Ausnehmung 154 und das Rohr 180 dann beginn!, wenn der gasdurchlässige Einsatz 156 in die Durchflußöffnung 106 eintritt und die volle Gaszufuhr zu dem gasdurchlässigen Einsatz 156 gewährleistet ist, wenn die Schieberplatte 112 sich in der Schließstellung befindet (vgl. F i g. 4 und 5).
In der F i g. 6 ist eine Ausführungsform eines 2-Plattenschieberverschlusses dargestellt, bei welchem mit 165 die Schieberplatte bezeichnet ist, die mit einer
ortsfesten Platte 169 zusammenarbeitet, in deren Unterseite sich eine Ausnehmung 177 befindet, zu der über einen Gasdurchfluß 183 Gas von einer Gaszufuhrleitung 183a zugeführt werden kann.
Der 2-Plattenschieber wird von einer Durchflußöffnung 106 durchsetzt. In der Schieberplatte 165 befindet sich der gasdurchlässige Einsatz 156. zu dem über eine Rohrleitung 179 Gas zu einem Verteilerraum 178 zugeführt wird. Der Verteilerraum 178 wird durch eine Metallplatte 178a abgeschlossen. Die Zuführung des Gases erfolgt in der gleichen Weise wie dies bei dem 3-Plattenschieber gemäß den F i g. 3, 5 und 6 beschrieben ist. Die ortsfeste Platte 169 ist in einer Halterung 174 angeordnet und mittels eines Mörtelbettes 176 befestigt.
Im nachstehenden werden Beispiele für feuerfesten Beton, der für die Herstellung von feuerfesten Verschleißteilen mit gasdurchlässigen oder porösen Einsätzen für Sehicuerversehiüssc an meiäiischn'ieize enthaltenden Gefäßen verwendet werden kann, sowie für die Herstellung eines gasdurchlässigen Einsatzes, der in den feuerfesten Beton eingeformt werden soll, gegeben.
Beispiel 1
80 Gew.-% Magerungsmittel mit einem Gehalt von 40 Gew. %AL2O3 und einer Körnung von 0 bis 5 mm werden mit 20 Gew.-% Tonerdeschmelzzement mit einem Gehalt von 40 Gew.-% AI2O3 und zusätzlich 121 Wasser je 100 kg Trockenmischung gemischt.
Die Mischung wird in eine Verschalung gegossen, wobei sie durch Rütteln verdichtet wird, wenn dies wünschenswert ist. Nach hinreichender Abbindung wird der Betonteil ausgeschalt, zur weiteren Aushärtung gelagert und getrocknet. a
Beispiel 2
80 Gew.-% Guyana Bauxit mit einem Gehalt von 88 Gew.-% AI2O3 und einer Körnung von 0 bis 5 mm werden mit'20 Gew.-% Tonerdezement mit einem Gehalt von 70 Gew.-% AI2O3 und zusätzlich 10 I Wasser je 100 kg Trockenmischung gemischt.
Diese Mischung wird wie in Beispiel 1 weiter behandelt.
Wenn die Teile für das Gießen von Stahl mit einem ·> > Schmelzpunkt über 1500° C und einer 50° bis 60° C darüberliegenden Gießtemperatur vorgesehen sind, sind die Bedingungen, denen die Platten ausgesetzt sind, härter, und für einen betriebssicheren Einsatz müssen Platten aus Spezialmischungen verwendet werden. w
Diese Bedingungen bestehen in einem sehr starken mechanischerosiven und chemisch-korrosiven Angriff auf die Drosselkanten der Durchflußöffnungen der Platten in Kombination mit extremen Temperaturwechselbeanspruchungen, da die Platten vor dem Angießen nur 200 bis 3000C heiß sind.
Für solche besonders harten Bedingungen wird vorzugsweise Feuerbeton verwendet, der etwa folgende Zusammensetzung aufweist:
5—8 Gew.-% eines Tonerdezements, 2$—4 Gew.-% ist NaCuioigcnucS
mindestens eines pulverförmigen (Korngröße weniger als 50, vorzugsweise weniger als I Mikron) feuerfesten Materials, z. B. Kaolin oder Bentonit, mikronisierte Silika, mikronisierte Tonerde, mikronisierte Magnesia. ' mikronisierter C'hromit oder mikronisierter Forsterit, weiterhin 0,01 -0,3 Gew.-% eines Verflüssigungsmittels, das u. a. Alkaliphosphat, ein Alkalipolyphosphat, ein Alkalikarbonat, ein Alkalikarboxylat oder ein Alkalihumat enthält, weiterhin 87,7-92 Gew. % mindestens eines Magerungsmittel, vorzugsweise mit einer maximalen Korngröße von weniger als 30 mm, wobei vorzugsweise alle Körnungen durch ein 10 mm Maschensieb und etwa 25% durch ein 0,5 mm Maschensieb durchgehen sollten. Das feuerfeste Magerungsmittel
ι1» kann aus folgenden Stoffen bestehen: Kalzinierter feuerfester Ton, Bauxit, Cyanit, Sillimanit, Andalusit, Korund, Tabulartonerde, Siliziumkarbid, Magnesia, Chromit oder Zirkon, oder Mischungen dieser Stoffe.
ruT einen SOiCiicn 1'CUCrUC
Beispiel gegeben:
Beispiel 3
87,7 bis 92 Gew.-% Tabulartonerde Körnung 0—6 mm werden gemischt mit 5 — 8 Gew.-%Tonerde-
2ϊ zement mit etwa 80 Gew.-% AI2O3, 2,5-4 Gew.-% miki-onisierte Tonerde und 0,01 -OJ Gew.-% Alkalipolyphosphat. Dazu kommen 51 Wasser je 100 kg Trocken mischung. Die Mischung wird in Verschalung eingebracht und kann durch Vibrieren verdichtet
in werden.
Beispiel 4
Durchlässige oder poröse Einsätze für Schieberverschlüsse für Gießpfannen können wie folgt hergestellt 3i werden:
Rohstoff: Korund hoher Reinheit mit einer Körnung von 0,5 bis 3 oder 1 bis 3 mm
Bindemittel :EK2.ZA.VR70a) Ton nicht weniger als 43% AI2O3 zu 5 Gewichtsprozent (Körnung 0 bis 0,25 mm)
b) Aluminiummonophosphat zu 1,5 Gewichtsprozent (50%ige wäßrige Lösung).
Die Mischung wird bei 500 bis 600 kp/cm2 zu Steinen verpreßt und nicht weniger als vier Stunden bei 16000C ·>> gebrannt. Die physikalischen Eigenschaften der Steine sind:
Gasdurchlässigkeit 500 bis 700 Nanoperm
Kaltdruckfestigkeit 250 bis 350 kp/cm2
Der Anteil an durchströmbaren Poren in Volumproto zent wird nach der Methode von »Washburn« bestimmt. Dazu wird darauf hingewiesen, daß das permeable Porenvolumen nur einen Teil der gesamten Porösität auszumachen braucht
Die Gasdurchlässigkeit (nach DIN 51 058) wird in Nanoperm gemessen, t Nanoperm entspricht 109-Perm. Die Gasdurchlässigkeit von 1 Perm ist definiert durch einen Gasfluß von 1 cm3/cm2/sec durch einen pertneablen Körper von 1 cm Dicke bei einem Druckunterschied von einem dyn/cm2 für ein Gas mit einer Viskosität von 1 Poise.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Verschleißteils mit einem gasdurchlässigen oder porösen Einsatz für Schiebeverschlüsse an Metall- "> schmelze enthaltenden Gefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige oder poröse Einsatz direkt in feuerfesten Beton, z.B. unter Eingießen und gegebenenfalls Rütteln des Betons eingeformt wird. ι ο
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung zu dem gasdurchlässigen Einsatz ebenfalls in den feuerfesten Beton eingeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- is zeichnet, daß der eingeformte gasdurchlässige Einsatz durch eine Metallplatte gestützt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaszuführungsrohr zu einem Verteilerraum an der Unterseite des gasdurchlässigen Einsatzes auf der mit einer Gaszuführöffnung versehenen Metallplatte vor dem Gießen oder Einbringen des feuerfesten Betons angeordnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige 2"» Einsatz vor dem Gießen des Betons mit Wasser getränkt wird
DE2702436A 1976-01-22 1977-01-21 Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Verschleißteils für Schieberverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Gefäßen Ceased DE2702436B2 (de)

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