DE3307193C2

DE3307193C2 - Feuerfeste Schieberplatte

Info

Publication number: DE3307193C2
Application number: DE19833307193
Authority: DE
Inventors: Emil Karl Dr.-Ing. 3432 Großalmerode-Rommerode Köhler
Original assignee: VGT AG 3432 GROSSALMERODE DE; Vgt Ag 3432 Grossalmerode
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE3307193A1

Abstract

Eine feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung (3) aufweisende Platte, insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, besitzt einen Grundkörper (1) und einen über den Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen, hochhitzebeständigen Einsatz (2) aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material. Um die Herstellung zu vereinfachen und die technischen Anforderungen an derartige Platten besser zu erfüllen, besteht der Grundkörper (1) aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material; der Einsatz (2) ist zumindest im Bereich der Durchflußöffnung (3) über die Höhe durchgehend, den Grundkörper (1) durchsetzend, vorgesehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung aufweisende Schieberplatte, insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, mit einem Grundkörper und ein3m über der. Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen hochhitzeboständigen Wechseleinsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material, der über die Höhe durchgehend den Grundkörper durchsetzend vorgesehen ist, wobei der Grundkörper und der Wechseleinsatz getrennt voneinander, aber in Anpassung aneinander hergestellt sind. Beim Vergießen, insbesondere beim Stranggießen, von Stahl und anderen Metallen wird die Gießpfanne sowie der Tundish mit einer Mehrzahl von gegeneinander relativ beweglichen Schieberplatten im Bereich des Bodens ausgestattet, die als Verschluß wirken, um je nach Stellung den Gießstrahl auslaufen zu lassen oder abzusperren.

In der AT-Zeitschrift »Radex-Rundschau«, 1979, 4; Seiten 1156 bis 1168, »Weiterentwicklung von basischen Keramikteilen für Schieberverschlüsse«, ist eine feuerfeste Schieberplatte der eingangs beschriebenen Art bekannt, die bereits einen mehrfach zusammen mit einem Wechseleinsatz einsetzbaren Grundkörper aufweist, also in Gründkörper.- und Wechseleinsatz unterteilt ist. " Der Einsatz durchsetzt Ben Grundkörper über die Höhe durchgehend. Es wird vom Einsatz eines hochtonerdehaltigen Grundkörpers in Verbindung mit einem basischen Wechseleinsatz berichtet, der mit Mörtel fest in den Grundkörper eingesetzt ist. Auf diese Art und Weise kann der Wechseleinsatz aus höherwertigem Material bestehen und es ist möglich, den unterschiedlichen Beanspruchungen der Verschleißzone am Wechseleinsatz und an dem Grundkörper durch Verwendung unterschiedlicher Materialien Rechnung zu tragen. Es wird weiterhin von monolithischen magnesitischen Schieberplatten berichtet, wobei es auch bekannt war, diese Platten zunächst chemisch zu binden und erst beim nachfolgenden Brennen die chemische Bindung zumindest weitgehend durch eine keramische Bindung zu ersetzen. Aber auch die nachfolgende Teerimprägnierung dieser Platten führte nicht in allen Fällen zum Erfolg, da hierdurch eine Reduktion der Bindephase mit entsprechender Gefügeschwächung eintreten kann. Durch die Verwendung von Wechseleinsätzen können die Schwierigkeiten bei der Herstellung und dem Einsatz des gebrannten basischen Materials weitgehend vermindert werden. Die Eigenschaften derartiger Wechseleinsätze, die in jedem Fall gebrannt sind und damit eine keramische Bindung aufweisen, wurde für drei Magnesit-Qualitäten angegeben. Aus welchem Material und mit weleher Bindung der Grundkörper eingesetzt wurde, bleibt offen.

Aus der DE-AS 19 37 742 ist eine Schieberplatte bekannt, die aus einem Grundkörper und einem Einsatz zusammengesetzt ist Der Grundkörper besteht aus hochtonerdehaltigem Material auf Mullit-Korund-Ton-Basis mit etwa 80% AI2O3 und einer beachtlichen Heißbiegefestigkeit, ist also gebrannt und damit keramisch gebunden. Der Einsatz besteht aus hochhitzebeständigem Molybdän-Disilicid und ist ebenfalls keramisch gebunden. Die unterschiedlichen Wärmedehnungen von Grundkörper und Einsatz werden durch einen dehnungselastischen Mörtel mit Aluminiummonophosphat-Bindung aufgenommen, mit dem der Einsatz in dem Grundkörper gehalten ist Über den C-Gehalt werden keine Angaben gemacht

In der DE Zeitschrift »Keramische Zeitschrift«, 1977, 10; Seiten 516 bis 526, wird eine Zusammenfassung der feuerfesten Baustoffe für den Pfannenschieberverschluß im Spiegel der Literatur gegeben, wobei eine sehr große Anzahl von Literaturstellen herangezogen und dementsprechend verdichtet wiedergegeben wird. Es sind jedoch nur monolithische Platten beschrieben, die also nicht in einen Grundkörper und einen Einsatz unterteilt sind. Es werden zunächst (Seite 715,4.1.1) tonerdereiche Platten abgehandelt, die in üblicher Weise hoch gebrannt werden. Diese Platten werden zur Verbesserung der Haltbarkeit in bekannter Weise einer Teer- bzw. Pechtränkung unterworfen, wobei dieser Tränkung ein Temperprozeß nachgeschaltet ist, bei welchem mögliehst nur die leichtflüchtigen Bestandteile der Tränkung ausgetrieben werden sollen, um einen hohen Restkoh-Icnstoffgehalt der Platten zu erzielen. Die in der Literatur angegebenen C-Gehalte schwanken zwischen 2 bis 6% entsprechend der Porosität, wobei nicht exakt getrennt wird zwischen festem unlöslichem C und flüchtigen Bestandteilen (Kohlenwasserstoff). Unter Hinweis auf eine weitere Literaturstelle wird davon berichtet, daß anstelle einer Teerimprägnierung für die monolithische Platten Tonerde-Kohlenstoff-Materialien mit 75%

60. AI2O3 und 8 bis 9% C genannt werden. Sie weisen den .., Nachteil der !Rauchentwicklung; von teerimprägnierten " Materialien riicHt mehr auf, verfügen aber-dennochüber · hohe Resistenz und gute Gleitfähigkeit. Auch diese Platten besitzen eine keramische Bindung, die bei einem aufwendigen, reduzierenden Brennverfahren bei einer Temperatur von etwa 1760° C (SK 35) erreicht werden soll. Welchen Kohlenstoffgehalt diese Platten nach dem Brennen aufweisen, ist nicht angegeben.

Weiterhin werden Magnesia-Platten und andere magnesiahaltige Platten, also basische Platten (S. 519,4.1.2) beschrieben. Es wird ausgeführt, daß gebrannte, aber auch chemisch gebundene Sinter- und Schmelzmagnesiaplatten eingesetzt oder empfohlen worden seien. Aber auch diese Magnesiaplatten werden ebenso wie die tonerdereichen Platten siner Teerimprägnierung unterzogen.

Die bislang in der Praxis angewendeten Platten bei derartigen Schieber- oder Drehverschlüssen bestehen überwiegend aus etwa 80 bis 95% AI2O3 (Tabular-AIumina, Korund) mit oder auch ohne Zusätze von z. B. Zirkon- oder Chrom-Verbindungen oder aus Magnesit (MgO). Aus diesen Rohstoffen werden unter dem Zusatz von Bindemitteln unter Anwendung großer Drücke Platten gepreßt und bei sehr hohen Temperaturen gebrannt, so daß die Platten also eine keramische Bindung aufweisen. Eine solche Herstellungsweise und Zusammensetzung der Platten erscheint nach dem bisherigen Erkenntnisstand der Fachwelt notwendig, weil eine sehr hohe Festigkeit der Platten für erforderlich gehalten wird, um zum einen durch Schleifen eine besondere glatte Oberfläche zu erzielen und zum anderen eine möglichst große Resistenz gegen den Gießstrahl, insbesondere beim Vergießen von Stahl, im Bereich der Durchflußöffnung zu erzielen.

Um die Korrosion gegen Stahl noch zu erniedrigen und um die Flächen des Verschlusses zu schmieren, werden die Platten nach dem Hochbrand mit Teer in großen aufwendigen Anlagen getränkt. Es schließt sich ein Vercrackungsvorgang bei 250 bis 600°C an. Diese Herstellung und Ausrüstung ist kostenaufwendig und wenig umweltfreundlich.

Den Anwender derartiger Verschlüsse stören oft Restteergehalte, die nicht völlig vercrackt sind, die auch die Arbeit im Stahlwerk erschweren und die Luft verunreinigen.

Die in der DE-AS 27 19 105 vorgeschlagene hydraulische Bindung für das Material des Grundkörpers hat bisher den Stand der Technik in der Praxis nicht beeinflußt, so daß in der Fachwelt nur eins keramische Bindung für ausreichend angesehen wird. In diesem Vorurteil ist die Fachwelt auch deshalb bestärkt, weil bei der Betätigung eines Verschlusses eine erhebliche Reibbelastung der Platten aneinander unter Druck und Temperatur stattfindet, der in der Praxis nur durch die keramische Bindung begegnet werden konnte. Chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse dagegen werden üblicherweise dort eingsetzt, z. B. im Industrieofenbau, wo die Teile stationär, also unbeweglich angeordnet sind und Reibung nicht auftritt. Es ist bekannt, daß chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse eine schlechtere Abriebfestigkeit als keramische gebundene Produkte haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Platte der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, die einfacher und damit kostengünstiger herstellbar ist und trotzdem den Anforderungen an Rißbeständigkeit, Abschälfestigkeit, Erosionsfestigkeit und chemische Wi-'derstandsfähigkeit vergleichsweise besser genügt.

i Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Grundkörper aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material besteht und daß der Grundkörper Kohlenstoff aufweist, der, z. B. in Form von Graphit, mit 2 bis 30% den feuerfesten Hauptrohstoffen hinzugemischt ist

In Verbinung damit wird der bekannte hochhitzebeständige Wechseleinsatz mit keramischer Bindung eingesetzt Die Erfindung verläßt damit die F.ntv/icklungsrichtung der Teerimprägnierung, die im tatsächlich ausgeübten Stand der Technik zu Finden ist Durch die Kombination der Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil wird gleichsam eine neue Entwicklungsrichtung für Schieberplatten eröffnet Überraschenderweise zeigt der chemisch gebundene Grundkörper eine ausreichende Abriebfestigkeit, und zwar in Verbindung mit einem Wechseleinsatz aus keramisch gebundenem hochwertigem Material. Wechseleinsatz und Grundkörper lassen sich zusammen gut einpassen und schleifen. Im Grundkörper ist die Gefahr der Rißbildung vergleichsweise vermindert, da der Grundkörper im Vergleich zu keramisch gebundenen Materialien eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit besitzt Schließlich läßt sich der Grundkörper auch einfacher und kostengünstiger herstellen, weil ein Brennvorgang entbehrlich ist Die Herstellung ist auch umweltfreundlich, weil ein Tempervorgang nach einer Teertränkung ebenfalls in Fortfall kommt, so daß keine Kohlenwassersu-ife ausgetrieben werden. Durch die Vermeidung des Brennvorgangs besteht auch keine Gefahr, daß sich der eingesetzte C-Gehalt während des Brennens erniedrigt Da ein Brennvorgang des Materials des Grundkörpers wegfällt, kann der Kohlenstoff auch in geringerem Prozentsatz zugefügt werden, weil leichtflüchtige Bestandteile infolge Fehlens des Brennvorgangs nicht ausgetrieben werden. Die Kombination der beiden kennzeichnenden Merkmale ist für das Anwendungsgebiet der Schieberplatten insofern besonders merkwürdig bzw. überraschend, als chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse bisher im wesentlichen im stationären Industrieofenbau angewendet wurden. Die an sich schlechtere Abriebfestigkeit der chemischen Bindung des Grundkörpers reicht jedoch für den vorliegenden Anwendungsfall aus.

Der Grundkörper kann bei mäßiger Temperatur getempert sein, also bei solcher Temperatur, bei der die chemische Bindung weder zerstört, noch durch eine keramische Bindung ersetzt wird. Die Temperung wird bei etwe 300 bis 600° C durchgeführt. Es ergeben sich erfahrungsgemäß ausreichende Festigkeiten, um problemlos glatte Oberflächen schleifen zu können.

Das Material des Grundkörpers kann auf der Basis von Phosphorsäure oder Verbindungen Jer Phosphorsäure chemisch gebunden sein. Damit werden an sich bekannte Bindungstypen aufgezeigt. Der Grundkörper kann seinen Kohlenstoffanteil in Form von Harzen, Ölen, Fetten od. dgl. hinzugefügt enthalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte in einer ersten Ausführungsform,

r ig. 2 eine Draufsicht auf die Platte gem. F i g. 1.

Fig.3 einen Querschnitt durch eine PIaMe in eiiier zweiten Ausführungsform,

F i g. 4 und 5 eine weitere Ausführungsform der Platte und

F i g. 6 einen Que· jchnitt durch eine weitere Platte.

Die feuerfeste Platte, wie sie für Schieber- oder Drehyerschlüsse an metallurgischen Gefäßen eingesetzt wird, besitzt einen Grundkörper 1 aus eine: m eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material. Je nach Ausbildung des Verschlusses weist der Grundkörper eine äußere urid eine innere Kontur auf. In ihn ist ein Einsatz 2 aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material eingesetzt. Der Einsatz 2 weist eine Durchflußöffnung 3 für den Gießstrahl auf. Es versteht ,sich, daß diese Platte so verschoben wird,

daß die Durchflußöffnung 3 in der einen Stellung freigegeben und in der anderen Stellung abgesperrt ist, so daß im einen Falle der Gießstrahl austreten, im anderen Falle die Metallschmelze nicht abfließen: kann.

Entlang seiner inneren Kontur kann der Grundkörper 1 einen Absatz 4, eine Stufung od. dgl., oder wie in F i g. 3 dargestellt ist, eine konische Sitzfläche 5 aufweisen, in die der Einsatz 2 eingesetzt und damit gehalten im Grundkörper 1 vorgesehen ist. Je nach Ausbildung des Verschlusses muß diese Platte auf einer oder auf beiden Seiten geschliffen werden, wobei es darauf ankommt, eine ebene Oberfläche zwischen Grundkörper 1 und Einsatz 2 herzustellen, die mit eimer anderen ebenen Oberfläche Gleitbewegungen ausführen kann. Wesentlich ist weiterhin, daß sich die Durchflußöffnung 3 über die gesamte Höhe des Einsatzes 2 erstreckt, und zwar derart, daß der Gießstrahl jedenfalls nicht in direkte Berührung mit dem Grundkörper 1 kommt. Der Grundkörper 1 kann mehrfach verwendet werden, während der Einsatz 2 nur so lange benutzt werden kann, wie sein Verschleiß dies zuläßt. Die Platte wird damit insgesamt wesentlich kostengünstiger herstell- und anwendbar.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen Ausführungsformen der Platte mit dem hochwertigen Einsatz, bei denen der Einsatz auch kleiner sein kann als der gesamte Weg, den die sich verschiebende Platte macht. Die Einsätze können runde Form aufweisen. Die Abmessungen des Einsatzes sind vorzugsweise gleich oder größer als das Doppelte der Durchflußöffnung in Länge und Breite.

Im folgenden werden noch einige spezielle Ausführungsbeispiele hinsichtlich der Zusammensetzung der verwendeten Materialien für den Grundkörper beschrieben:

Restoxide

Kaltdruckfestigkeit (KDF) scheinbare Porosität (Ps) Raumgewicht (Rg)

= 2%

550 N/mm²

2,65 p/cm³

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Beispiel 1	Grundkörper mit	Grundkörper mit	Grundkörper mit	« 5%	35
C	C	C	«80%
Al₂O₃	AI2O3	Al₂O₃	« 9%
SiO₂	SiO₂	SiO₂	« 4%	40
P2O5	P₂O₅		« 2%
Restoxide	Restoxide		«65 N/mm²
Kaltdruckfestigkeit (KDF)	Kaltdruckfestigkeit (KDF)	«15%
scheinbare Porosität (Ps)	scheinbare Porosität (Ps)	« 2,80 p/cm³
Raumgewicht (Rg)	Raumgewicht (Rg)		45
Beispiel 2
B eispiel 3	«10%
«77%	50
« 7%
« 4%
« 2%
«60 N/mm²	55
«14%
« 2,70 p/cm³


	60
«20%
«70%
« 4%	65

P2O5

4%

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung aufweisende Schieberplatte, insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, mit einem Grundkörper und einem über den Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen hochhitzebeständigen Wechseleinsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material, der über die Höhe durchgehend den Grundkörper durchsetzend vorgesehen ist, wobei der Grundkörper und der Wechseleinsatz getrennt voneinander, aber in Anpassung aneinander hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material besteht und daß der Grundkörper (1) Kohlenstoff aufweist, der, z. B. in Form von Graphit, mit 2 bis 30% den feuerfesten Hauptrohstoffen hinzugemischt ist

2. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) bei mäßiger Temperatur getempert ist.

3. Schieberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers (1) auf der Basis von Phosphorsäure oder Verbindungen der Phosphorsäure chemisch gebunden ist.

4. Schieberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) seinen Kohlenstof.-nteil in Form von Harzen, Ölen, Fetten od. dgl. hinzugefügt enthält.