DE2826709C2 - Schieberplatte für Schiebeverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Behältern sowie Verfahren zur Herstellung solcher Schieberplatten - Google Patents
Schieberplatte für Schiebeverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Behältern sowie Verfahren zur Herstellung solcher SchieberplattenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schieberplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Schieberplatte ist aus der DE-AS 19 10 707 bekannt Bei dieser sind die elektrischen
Heizwiderstände gleichmäßig über die gesamte Boden- und Schieberplatte eines Bodenschiebeverschlusses für
die Ausgußöffnung von Metallschmelze enthaltenden Gefäßen verteilt, um eine möglichst gleichmäßig Erhitzung
der Platten zu erzielen. Aus der DE-AS 19 37 742 ergibt sich die Verwendung hochhitzebeständiger metallischer
Hartstoffe oder metallkeramischer Verbundstoffe für Schieberplatten an Schiebeverschlüssen von
Schmelzbehältern zum Zwecke der Steuerung des Wärmetransports von der Durchflußöffnung der Schieberplatte
an einfriergefährdete Zonen. Die Schieberplatten werden insgesamt aus diesen Hartstoffen oder Verbundstoffen
hergestellt. Die Wärmequelle ist ausschließlich die durch die Durchflußöffnung strömende Schmelze.
Es findet also ein Wärmeabfall von der Durchflußöffnung nach allen Seiten der Schieberplatte itatt, der insbesondere
in dem vergleichsweise großen Schließflächenbereich in nachteiliger Weise zum Tragen kommt
Bei beiden bekannten Plattenanordnungen kann also der herausragende Schließflächenabschnitt der Schieberplatte
in Arbeitsstellung gegenüber dem von durchfließendem Material beheizten Durchfluß abkühlen und
schwinden.
Bei der aus der DE-OS 27 02 435 bekanntgewordenen Schieberplatte umschlingt ein Arbeitsmittelkanal die
Durchflußöffnung auf der dem Schließflächenabschnitt gegenüberliegenden Seite der Platte. Bei Hindurchleiten
eines Heizmittels werden demnach beide Plattenseiten nahezu gleichmäßig erhitzt. Aus der CH-PS 4 44 390 ist
es bekannt, durch Beheizen u.a. der abdichtenden Schieberplatte eines Schiebeverschlusses an einem
Gießgefäß für Metallschmelze beispielsweise durch eine elektrische Heizung die Dichtflächen bzw. -führungen
auf eine solche Temperatur zu Dringen, die ein Erstarren der Metallschmelze verhindert.
Durch die bisherigen Anordnungen von Heizleiter!!
versprach man sich einen größtmöglichen Wirkungsgrad. Es hat sich jedoch insbesondere an vertikalen
Dreiplattenschiebern für Aluminiumschmelze enthaltende Behälter gezeigt, daß zwar das Einfrierproblem in
einigermaßen befriedigender Weise gelöst werden kann, daß aber bei solchen Schiebeverschlüssen, insbe-
sondere auch wegen der besonderen Eigenschaften des flüssigen Aluminiums, erhebliche Abdichtprobleme
auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen und insbesondere eine Schieberplatte
der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei welcher sowohl in wirksamer Weise das Einfrieren der Metallschmelze
als auch die Undichtigkeiten am Plattenschieber vermieden sind und welche sich auf einfache Weise
herstellen läßt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, also auf
überraschend einfache Weise, durch die besondere Anordnung des Heizleiters in der Schieberplatte gelöst
Durch das erfindungsgemäße Lösungsmerkmal läßt sich vermeiden, daß beispielsweise auch flüssige Aluminiumschmelze
zwischen die Platten des Schiebeverschlusses gelangt, dort erstarrt und nach mehrfachem Öffnen
und Schließen des Schiebeverschlusses zur Zerstörungen der Platten führt Vermutlich beruht die Wirkung
des erfindungsgemäßen Lösungsmerkmals darauf, daß in Gießstellung der frei aus dem SchiebeverschluH horizontal
seitlich oder vertikal nach oben herausragende Schließflächenabschnitt der Schieberplatte nicht mehr
wie bisher abkühlt und damit durch Reversion der thermischen Dehnung schwindet, sondern aufgrund der Anordnung
des Heizieiters nicht nur um die Durchflußöffnung herum, sondern im Schließflächenabschnitt die Beheizung
dieses Schließflächenabschnittes erfolgt Die Arbeitsfläche der Schieberplatte im Schließflächenbereich
kann daher einwandfrei abdichten und ein Ausbrechen der Metallschmelze durch sonst auftretende Spalten
verhindern. Für diesen Zweck kann man beispielsweise auch die Schieberplatte im Bereich des Schließflächenabschnittes
zusätzlich isolieren, indem man beispielsweise Cerafelt auf das die Platte aufnehmende
Stahlgehäuse aufbringt
Für den Heizleiter kann man in an sich bekannter Weise Metalldrähte verwenden, es ist aber auch in Erwägung
zu ziehen, nichtmetallische Heizleiter einzubetien, was z. B. zur Erlangung höherer Betriebstemperaturen
in Frage kommen kann. Sowohl mit Metalldrähten als auch mit entsprechenden nichtmetallischen Heizleitern
kann man auf sehr einfache Weise in Gießstellung der Schieberplatte nicht nur die unmittelbare Umgebung
der Durchflußöffnung, sondern auch den Schließflächenabschnitt der Platte auf einer Temperatur halten,
die über der Schmelztemperatur des zu gießenden Metalles liegt.
Um auf einfache Weise sowohl die erwünschte Lösung des Einfrierungsproblems als auch die des Abdichtproblems
zu erlangen, wird die Maßnahme des Anspruchs 2 getroffen, wenn der Heizleiter einen Metall
draht aufweist. Der Heizleiter wird dabei also von der dem Schlieflächenabsrhnitt der Platte gegenüberliegenden
Seite ein- und z. B. in Form eines zu dieser Seite hin geöffneten U um die Durchflußöffnung der Platte herumgeführt
Nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 3 kann der Schließflächenabschnitt der Schieberplatte
auf einer einheitlich hohen Temperatur von beispielsweise 750° C gehalten werden. Auch hier erfolgt
in dem Teil der Schieberplatte, der in Gießstellung ohne Bedeckung ist, eine stärkere Beheizung als in den übrigen
Plattenabschnitten, so daß ein Abkühlen vermieden wird und der Schiebeve^schluß dicht bleibt. Eine Doppelspirale
gewährleistet nicht nur eine gleichmäßigere Beheizung und eine höhere Leistung, sie sichert die
Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Schieberplatte auch dann, wenn eine Spirale ausfälit
Anspruch 4 betrifft eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schieberplatte hinsichtlich einer
möglichst gleichmäßigen Beheizung im Schließflächenabschnitt
Mit der Maßnahme des Anspruchs 5 kann auf einfache Weise erreicht werden, daß in Gießstellung im
Schließflächenabschnitt der Schieberplatte im wesentlichen die gleiche Temperatur herrscht, wie in dem unmittelbar
von der oder den stationären PIatte(n) abgedeckten Bereich der Schieberplatte in unmittelbarer Umgebung
der Durchflußöffnung.
Dieser Temperaturausgleich kann auch mit der Maßnahme des Anspruchs 6 erzielt werden.
Die besondere Führung der Heizleiterzweige gemäß Anspruch 7 dient ebenfalls einer gleichmäßigen Beheizung
des Teiles der Schieberplatte, der in allen Betriebsstellungen an oder zwischen der oder den stationären
PlatteinJ liegt
Als Heizleiter benutzt man vorzr>y,sweise einen
Chrom-Nickei-Draht Es hai sich nämlich pezeigt, daß
solche Drähte in Schieberplatten der erfindungsgemäßen Art hohe Lebensdauer haben.
Besondere Dimensionierungsvorschriften sind gemäß den Anspri'-'hen 9 bis 11 vorgesehen. Mit dem Merkmal
des Anspruchs 9 wird ein Optimum zwischen der Flächenwirkung des Heizdrahtes und einer Überhitzung
der Oberfläche der Schieberplatte im Bereich des Heizdrahtes erzielt Nach Anspruch 10 werden nachteilige
Querschnittsveränderungen des Heizdrahtes beim Wikkeln vermieden. Die Maßnahme des Anspruchs 11 gewährleistet
eine optimale Abfuhr der Wärme vom Heizdraht und eine gleichmäßige Erwärmung der Ober-
fläche der Schieberplatte. Überhitzungen der Oberfläche werden vermieden.
Die Einbettung des Heizleiters in Form eines metallischen Drahtes in das feuerfeste Material der Schieberplatte
bereitet bekanntlich Schwierigkeiten, da Qi «r-Schnittsveränderungen
des Heizdrahtes in jedem Fall zu vermeiden und eine hohe Lebensdauer des Heizleiters
zu sichern ist.
Die Erfindung betrifft daher auch ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten
Schieberplatte unter Berücksichtigung der zuletzt genannten Erfordernisse.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Maßnahme des kennzeichnenden Teils des
Anspruchs 12 aus. Bei der notwendigen Dimensionierung des Heizdrahtes ist eine Erhöhung der Oberflächenbelastung
gegenüber üblichen Werten auf Werte um 10 Watt/cm2 Oberfläche des Drahtes unumgänglich.
Aus diesem Grund sind an die Einbettmasse und die Bindemi''d erhöhte Ansprüche in der Reinheit zu stellen.
Diese Voraussetzung erfüllt die nach Anspruch 12 zu
verwendende Einbettmasse, welche eine überraschend gute Korrosionsbeständigkeit des metallischen Heizleiters
gewährleistet
Nach Anspruch 13 ioll eine möglichst große Reinheit
der Einbettmasse gesichert werden. Eine Zugabe von Verzögerern, Inhibitoren, Verflüssigern oder Beschleunigern
ist, solange letzterer organischen Ursprungs sind, zu vermeiden.
Da, wie bereits erwähnt, Querschnittsveränderungen am Heizleiter und eine besonders sorgfältige und schonende
Behandlung des Heizleiters bei der Einbettung erforderlich ist, wird die Verfahrensmaßnahme des An-
Spruchs 14 bei einer Weiterbildung der Erfindung getroffen.
Das Merkmal des Anspruchs 15 erhöht die Korrosionsbeständigkeit
des Chrom-Nickel-Drahtes, da sich beim Glühen an der Luft eine Nickeloxid-Schutzschicht
bildet. Nach dem Glühen sollte der Heizdraht mit der Hand nur noch an den AnschluUenden angefaßt werden.
Die Anschlußenden sollten mindestens zwei- oder dreifach verdrillt werden, um eine Erhitzung der AnschluUenden
in Luft möglichst niedrig zu halten.
Bei den erfindungsgemäßen Vibrationsprozeß zur Einbettung der Heizleiter in das Plattenmaterial wird
eine gleichmäßige Füllung der Heizspiralen erreicht, wobei eine gewisse Siebwirkung der Spirale eine Anreicherung
an Zement in der Spirale mit sich bringt, welche die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Dabei
können wegen des Vibrationsprozesses sogar Einbettmassen mit einer Korngröße gemäß Anspruch 16 verwendet
werden, die in gewissen Bereichen größer als der Windungsabstand der Heizspirale ist. Hierdurch
kann uie Festigkeit der Schieberplatte verbessert und
die Rißanfälligkeit und Schwindung beim Abbinden vermindert werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nach'olgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden
alle beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Es zeigt
Fig. 1 im Schnitt schematisch einen Dreiplattenschieber für Aluminiumöfen, bei welchem die erfindungsgemäße
Lehre vorzugsweise Anwendung findet, und
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Schiebermittelplatte
für einen Dreiplattenschieber gemäß Fig. 1.
Die Schieberplatte 1 befindet sich nach Fig. I als Mittelplatte in Gießstellung eines Dreiplattenschiebers
zwischen einer stationären Oberplatte 7 und einer stationären Unterplatte 8. In der Gießstellung fluchtet die
Durchflußöffnung 2 der Schieberplatte 1 mit den entsprechenden Druchflußöffnungen der Oberplatte 7 und
der Unterplatte 8. Die Schieberplatte 1 ragt entsprechend dieser Darstellung mit ihrem Schließflächenabschnitt
4, also mit dem Teil, welcher in Schließstellung des Dreiplattenschiebers den Durchfluß verhindert und
die Abdichtung zwischen Oberplatte 7 und Unterplatte 8 gewährleistet, seitlich aus dem Schiebeverschluß
heraus.
Nach der Erfindung ist nun gemäß F i g. 2 im Bereich dieses Schließflächenabschnittes 4 der Schieberplatte 1
ein besonderer Heizleiter 3 in Gestalt zweier ineinander liegender Doppelspiralzweige vorgesehen. Der aus
ίο Chrom-Nickel-Draht (80/20) bestehende Heizleiter 3 ist
von der dem schließflächenseitigen Ende 6 gegenüberliegenden Schmalseite in die Schieberplatte 1 eingeführt.
Er verzweigt sich jeweils an den Verzweigungspunkten 5 zu den beiden ineinanderliegenden Spiralzweigen. D«r
äußere Spiralzweig ist dabei an die Kontur der Schieberplatte (im dargestellten Fall rechteckig) angepaßt,
während der innere Spiralzweig unmittelbar hinter der Durchflußöffnung 2 zur Plattenmitte zusammenläuft
und zum schließflächenseitigen Ende 6 wieder auseinander läuft. Auf diese Weise ist eine möglichst gleichmäßige
Temperierung der Schieberplatte 1 während des Gießvorganges, sowohl im Bereich der Durchflußöffnung
2 zur Vermeidung von Einfrierungen, als auch im Schließflächenabschnitt 4 zur Vermeidung von Undichtigkeiten
des Schiebeverschlusses erreichbar.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel war bei Plattenabmessungen von 300 mm χ 150 mm χ 30 mm
eine Heizspirale mit einem Windungsdurchmesser von 7,5 mm, einem Drahtdurchmesser von 1,0 mm und
einem ,Vindungsabstand von 5,6 mm mit Erfolg verwendet
worden. Hieraus ergab sich ein Verhältnis Plattendicke zu Windungsdurchmesser von 4:1, ein Verhältnis
Windungsdurchmesser zu Drahtdurchmesser von 7,5:1 und ein Verhältnis Windungsabstand zu Abstand der
Oberkante des Drahtes zur Oberfläche der Platte von 1:2.
Bei einem solchen Ausführungsbeispiel haben die Spiralzweige aus Chrom-Nickel-Heizdrähten beispielsweise
einen Widerstand von 7 Ohm und die Doppelspirale
einen Widerstand von 3,5 Ohm. Bei einer Spannung von 100 Volt fließt ein Strom von 28,5 Ampere
und die Schieberplatte hat eine Leistung von 2850 Watt. Die spezifische Oberflächenbelastung liegt bei etwa
9,5 Watt/cm2 Oberfläche des Drahtes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Schieberplatte mit einer Druchflußöffnung für
Schiebeverschlüsse an Metallschmelze, z. B. Aluminiumschmelze,
enthaltenden Behältern, insbesondere Schiebermittelplatte für einen Dreiplattenschieber,
wiche einen eingeformten, jedenfalls im Schließflächenabschnitt der Platte angeordneten
Heizleiter besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (3) nur im Schließflächenabschnitt
(4) der Platte (1) angeordnet ist
2. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizleiter (3) die Durchflußöffnung (2) der Platte (I) auf der Schließflächenabschnittseite
in Form eines U umschließt
3. Schieberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (3) als Spirale,
vorzugsweise Doppelspirale, ausgebildet ist
4. Schieberplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzweigungspunkte (5) der Doppelspirale im feuerfesten Material der Platte (1)
liegen und die Spiralzweige gleichen elektrischen Widerstand haben.
5. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Teil des
Schließflächenabschnittes (4) der Platte (1) ein zusätzlicher Heizleiter vorgesehen ist, der nur in Gießitellung
der Platte (1) elektrisch eingeschaltet ist
6. Schieberplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnnt,
daß die im äußeren und inneren Teil des Schließfiächenabschnittes (4) der Platte (1) vorgesehenen
Heizleitei (3) als Heizspirale ausgebildet sind und der äußere heizleiter (3) einen kleineren
Windungsabstand hat als der !..nere Heizleiter (3).
7. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterzweige, vorzugsweise die innere Spirale der Doppelspirale,
unmittelbar hinter der Durchflußöffnung (2) im Schließflächenabschnitt (4) näher an der vertikalen
Längsmitieiebene der Platte (1) liegen als im Bereich
der Durchflußöffnung (2).
8. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (3) einen Chrom-Nickel-Draht aufweist.
9. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Plattendicke zum Windungsdurchmesser der Heizipirale(n)
zwischen 3:1 und 6:1. vorzugsweise bei so etwa 4:1 liegt.
10. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Windungsdurchmesser der Heizspirale(n) zum
Drahtdurchmesser bei etwa 6:1, vorzugsweise bei etwa 73:1 liegt.
11. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Windungsabstand der Heizspirale(n) zum Abstand
der Oberkante des Heizdrahtes von der Oberfläche der Platte (1) unter 1:4. vorzugsweise bei \-2 liegt.
12. Verfahren zur Herstellung einer Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß man den Heizleiter in eine hydraulisch oder chemisch abbindende Masse aus Tabular-Tonerde,
einem Calzium-Aluminat-Zement und Wasser und/oder Monoaluminiumphosphat einbettet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Einbettmasse für den
Heizleiter verwendet, welche im wesentlichen frei von organischen Stoffen, Kohlenstoff, Schwefel,
metallischen Eisen, Alkalien und/oder elektrisch leitfähigen Stoffen ist
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eine vibrierfähige Einbettmasse
verwendet und den Heizleiter durch Vibration in die Masse einbettet
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß man den Chrom-Nikkel-Draht vor dem Einbetten an der Luft glüht
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine Einbettmasse mit einer Korngröße von maximal dem 1.1- bis
13-fachen des Windungsabstandes der Heizspira-Ie(n) verwendet
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