DE2826709C2

DE2826709C2 - Schieberplatte für Schiebeverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Behältern sowie Verfahren zur Herstellung solcher Schieberplatten

Info

Publication number: DE2826709C2
Application number: DE2826709A
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Eschner; Peter Dr.-Ing. 6220 Walluf Jeschke; Hermann Dipl.-Ing. Leupold
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1983-11-03
Also published as: US4268016A; BE877048A; DE2826709A1; IT7923701A0; GB2029549B; IT1121292B; GB2029549A; FR2429064A1; CH639577A5

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 vorz^r>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

Patentansprüche:

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