DE3634447C1 - Refractory shaped body, in particular a plate for outlet closures - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Formkörper, insbesondere eine Platte für Ausgußverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, die wenigstens eine Durch­ flußöffnung sowie eine Gleitfläche hat und mit einer flammgespritzten Arbeits­ struktur innerhalb der Gleitflache versehen ist, wobei die gesamte aus der flammgespritzten Arbeitsstruktur und einer darunterliegenden Körperstruktur bestehende Struktur des Formkörpers eine zur Gleitfläche hin abnehmende Porosität aufweist.

Aus der DE-OS 32 40 732 ist eine feuerfeste Schieberplatte bekannt, welche in der Durchflußöffnung mit einem durch Flammspritzen von feuerfestem Material erzeugten, ringförmigen Verschleißeinsatz mit einem kreisförmigen Flansch innerhalb der Gleitfläche der Platte versehen ist, wobei die aus der flammgespritzten Arbeitsstruktur des Einsatzflansches und der darunterliegenden Struktur des Plattenkörpers bestehende Plattenstruktur eine zur Gleitfläche hin abnehmende Porosität aufweist.

Eine solche Plattenkonstruktion kann zwar die an solche Verschleißeinsätze gestellten Anforderungen erfüllen und hat außerdem den Vorteil, daß sie eine Schmelzverbindung des Verschleißeinsatzes mit dem umliegenden Plattenkörper möglich macht. Aufgrund der beschränkten Umfangsabmessungen des Einsatzflansches entsteht jedoch eine im Bereich der Gleitfläche inhomogene Schieberplatte, da die hohe Reibungsfestigkeit des flammgespritzten Materials des Verschleiß­ einsatzes nur dem die Durchgangsöffnung unmittelbar umliegenden Gleitflächen­ bereich der Schieberplatte zugutekommt. Das hat zur Folge, daß die Platte außerhalb des Verschleißeinsatzes einem sehr starken Reibungsabrieb ausgesetzt ist. Die DE-OS 32 40 732 zeigt im übrigen eine besondere Anwendung der auf dem Feuerfestegebiet beispielsweise aus den Schriften DE-PS 20 53 420 und DE-OS 31 32 104 an sich bekannten Herstellung feuerfester Formkörper durch Flammauf­ tragung von aus Metallpulver und Oxiden bestehenden feuerfesten Materialien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feuerfeste Formkörper, insbesondere Platten für Schieberverschlüsse durch einen verbesserten, mit Hilfe der Flammauftragung einfach zu bewältigenden strukturellen Aufbau gegenüber den betrieblichen Beanspruchungen widerstandsfähiger zu machen und deren Lebensdauer zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die flammgespritzte Arbeitsstruktur sich auf die gesamte Gleitfläche ausdehnt und ihre Porosität zur Gleitfläche hin kontinuierlich abnimmt. Der erfindungsgemäße Formkörper erhält hiermit einerseits infolge der höheren Dichte der Arbeitsstruktur eine entsprechend hohe Festigkeit, insbesondere gegenüber dem Reibungsabrieb, auf der gesamten Gleitfläche. Gleichzeitig hat er aber auch aufgrund der zum Inneren des Formkörpers hin kontinuierlich zunehmenden Porosität bzw. kontinuierlich abnehmenden Dichte genügend Temperaturwechselbeständigkeit, um Rißbildungen und Absplitterungen an der Gleitfläche und am Rand der Durchflußöffnung bei thermischen Schocks, beispielsweise beim Angießen, vorzubeugen.

Der Formkörper weist somit eine homogene und abriebfeste Gleitflächenstruktur auf, und hat gleichzeitig genügende Temperaturwechselbeständigkeit, um den starken Beanspruchungen standzuhalten, die insbesondere bei thermischen Schocks auf den Formkörper wirksam sind. Die erfindungsgemäße Struktur des Formkörpers ermöglicht es auch, je nach Einsatzbedingungen den Porositätsgradienten der Arbeitsstruktur genau einzustellen, um sowohl die gewünschten Gleitflächen­ eigenschaften als auch eine innige Verschmelzung der Arbeitsstruktur mit der Körperstruktur des Formkörpers zu erreichen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführung weist der erfindungsgemäße Formkörper eine vorgefertigte, als Form dienende poröse Körperstruktur und wenigstens eine darin angeordnete flammgespritzte, dichte Arbeitsstruktur auf. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die poröse Körperstruktur einer Schieberplatte als Form zur Auftragung der Arbeitsstruktur für die Gleitfläche der Platte zu benutzen. Entsprechend sind Mittelplatten, die zwei planparallele Gleitflächen haben, mit je einer Arbeitsstruktur an den beiden Planseiten herstellbar.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei Ausführungen des Formkörpers mit einer vorgefertigten Körperstruktur dessen Material nicht gleich dem Material zu sein braucht, das für die dichtere Arbeitsstruktur An­ wendung findet. Vielmehr bieten sich für die vorgefertigte Körperstruktur auch Feuerbeton und feuerfeste Fasermaterialien als zweckmäßig an. Ebenso bereits gebrauchte Schieberplatten, die im Verschleißbereich zur Auftragung von flammgespritztem Material hergerichtet sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Formkörpers ist auch die Körperstruktur des Formkörpers flammgespritzt. Auf diese Weise erhält man einen sehr genauen Porositätsgradienten und eine sehr homogene Gesamtstruktur des Formkörpers.

Bezüglich des zur Bildung des Formkörpers verwendeten Materials ist es eben­ falls günstig, wenn die poröse Körperstruktur aus MgO, Al₂O₃ oder dergleichen Materialien besteht und die flammgespritzte Arbeitsstruktur je nach Bean­ spruchung aus einer schmierfähigen Kohlenstoffverbindung oder Zirkonoxid ge­ bildet ist, wobei zum Beispiel eine Kohlenstoffverbindung bei hocherhitzten, dünnflüssigen Stählen, das Zirkonoxid bei aggressiven Stählen zweckmäßig ist. Wird für die poröse Körperstruktur und für die flammgespritzte dichte Arbeits­ struktur gleiches Material verwendet, kann die Arbeitsstruktur zur Bildung der Gleitfläche bei vorstehend besagten betrieblichen Beanspruchungen zusätz­ lich eine flammgespritzte, vergleichsweise dünne Schicht aus einer Kohlenstoff­ verbindung oder aus Zirkonoxid aufweisen.

Das Verfahren zum Herstellen flammgespritzter Strukturen mit zur Gleitfläche hin kontinuierlich abnehmender Porosität läßt sich vorteilhafterweise so vollziehen, daß der Auftreffdruck des flammgespritzten feuerfesten Materials stufenlos bis stufenweise geregelt wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Linearschieberplatte im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Drehschieberplatte, ebenfalls im Schnitt, und die Fig. 3 bis 5 weitere Beispiele von Linearschieberplatten in ähnlicher Darstellungsweise wie in Fig. 1.

Bevor auf die Figuren der Zeichnung eingegangen wird, sei noch erklärend vorausgeschickt, daß bekanntlich in einem Schieberverschluß eine verstellbare Schieberplatte und eine ortsfeste Bodenplatte zum Abstellen, Freigeben und Regulieren des Gießstrahls zusammenwirken, indem die Schieberplatte mit ihrer Gleitfläche an der Gleitfläche der Bodenplatte unter dichtender Anpressung gleitet. Beide Platten sind im Schieberverschlußbetrieb besonders an den Gleitflächen und den Durchflußöffnungen hoch beansprucht und verschleißen dort voreilend. Boden- und Schieberplatte sind ähnlich, weshalb die nachstehenden Beispielsbeschreibungen für beide Platten gelten können, obwohl der Einfachheit wegen meist der Begriff "Schieberplatte" Anwendung findet.

In Fig. 1 bedeutet 1 eine im Auftragungsverfahren durch Flammspritzen von körnigem bzw. pulverförmigem feuerfesten Material hergestellte Schieberplatte mit einer darin vorgesehenen Durchflußöffnung 2 und einer Gleitfläche 3. Die Platte 1 hat eine poröse Körperstruktur 4 und eine dichte Arbeitsstruktur 5 für die Gleitfläche 3, die infolge der weniger vorhandenen offenen Poren nach der Bearbeitung relativ glatt ausfällt und widerstandsfähiger ist gegenüber den bei den Verstellbewegungen auftretenden Reibungskräften und evtl. zwischen die Gleitflächen geratener Schmelze des Gießstrahls.

Zur Herstellung der Platte 1 kann z.B. eine strichpunktiert angedeutete Form 6 mit einem die Durchflußöffnung 2 formenden Kern 7 dienen, in der das feuerfeste Material um den Kern 7 herum in Spritzschichten mittels einer bekannten Flammspritzeinrichtung aufgetragen wird. Zunächst mit einem die gewünschte Porosität der Körperstruktur 3 herbeiführenden Auftreffdruck des in den Heizgasen der Flammspritzeinrichtung geschmolzenen feuerfesten Materials und dann übergehend in einen höheren Druck, mit dem die dichtere, enger gepackte Arbeitsstruktur 5 vollzogen wird. Hierbei kann der Übergang von der Körperstruktur 4 in die Arbeitsstruktur 5 kontinuierlich oder progressiv erfolgen, durch entsprechend stufenlose oder stufenweise Änderung des Auftreffdruckes bei der Auftragung des feuerfesten Materials. Nach Verfestigung der Strukturen 4 und 5 kann die Platte ausgeschalt und beispielsweise die Gleitfläche 3 spanabhebend nachbearbeitet werden.

Gegenüber Fig. 1 ist bei der in Fig. 2 veranschaulichten Drehplatte 8, die zwei Durchflußöffnungen 9 und 10 sowie eine Gleitfläche 11 aufweist, so vorgegangen, daß die dichtere Arbeitsstruktur 13 in einer vorgefertigten, als Form verwirklichten, porösen Körperstruktur 12 durch Flammspritzen aufgetragen wird, unter Freihalten des mit Kernen 14 besetzten Raumes der Öffnungen 9 und 10. Dabei ist die Körperstruktur 12 aus einem von sich aus in einfacher Weise porös leicht gestaltbaren, feuerfesten Material, beispielsweise Feuerbeton oder Fasermaterial, hergestellt, also nicht flammgespritzt. Die Körperstruktur 12 hat vorzugsweise eine Mindestdruckfestigkeit von 20 N/mm², das entspricht ca. 3 m Stahlsäule.

In Abänderung zu der Ausführung nach Fig. 1 weist die Schieberplatte 15 nach Fig. 3 auf der Körperstruktur 16 zusätzlich zu der Arbeitsstruktur 17 für die Gleitfläche 18 eine um die Durchflußöffnung 19 vorgesehene Arbeitsstruktur 20 auf. Ferner ist auf der Wandung der Durchflußöffnung 19 und auf der Gleitfläche 18 je eine spezielle Schicht 21 und 22 vorgesehen, von denen die Wandungsschicht 21 beispielsweise aus besonders hochwertigem feuerfesten Material besteht, während die Gleitflächenschicht 22 Schmierfunktionen ausübt und beispielsweise kohlenstoffhaltig ist.

Zur Herstellung der Platte 15 werden in einer zur Gleitfläche 18 gegenprofilierten und mit einem Kern 23 versehenen Form 24 zuerst die Schichten 21 und 22 eingespritzt. Alsdann beginnt die Auftragung zunächst der Arbeitsstrukturen 17 und 20 und schließlich der Körperstruktur 16. Hierbei ergibt sich bei glatter Fläche der Form 24 auch eine glatte, ohne Nachbearbeitung einsatzfähige Gleitfläche 18.

Nach Fig. 4 hat die Platte 25 als Körperstruktur 26 eine gebrauchte Schieberplatte, deren an der Gleitfläche 27 und der Durchflußöffnung 28 liegende Verschleißstellen 29 mit einer neuen, flammgespritzten Arbeitsstruktur 30 versehen sind, wozu die Durchflußöffnung 28 zuvor aufgebohrt wurde, um zwischen dem Kern 31 und der Körperstruktur 26 einen Freiraum zur Auftragung des flammgespritzten Materials zu schaffen, dessen Auftreffdruck eine Porosität vermittelt, die geringer ist, als die der bereits im Einsatz gewesenen Körperstruktur 26. Abschließend erhält die Gleitfläche 27 eine spezielle Schicht 33 entsprechend der Ausführung nach Fig. 3. Die Schicht 33 läßt sich gegebenenfalls einsparen, wenn, wie in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist, in die Körperstruktur 26 eine Ausnehmung 34 eingefräst wird zur Aufnahme der Arbeitsstruktur 30.

In Fig. 5 ist eine Mittelplatte 35 für einen Dreiplattenverschluß dargestellt, bei der eine Teilkörperstruktur 36 und die Arbeitsstrukturen 37 und 38 der Gleitflächen 39 und 40 auf den Planseiten einer plattenförmigen, als Form dienenden Körperstruktur 41 aufgebaut sind, die eine die Einformung der Durchflußöffnung 42 zulassende Ausnehmung 43 und einen den Plattenumfang begrenzenden Bord 44 hat. Auf die wiederum aus Feuerbeton oder feuerfestem Fasermaterial vorgefertigte Körperstruktur 41 werden nach Einbringen des Kerns 45 in die Ausnehmung 43 zunächst die Strukturen 36 und 37 der einen Gleitfläche 39 und nach Wenden der Platte 35 die Strukturen 36 und 38 der anderen Gleitfläche 40 aufgetragen.

In Abwandlung zu dem Gesagten, ist es auch möglich, in fertiggestellte Platten nachträglich Durchflußöffnungen einzubohren. Darüberhinaus können Formen bzw. Unterlagen, beispielsweise gemäß Fig. 1, nach Verfestigung der Plattenstruktur an der Platte verbleiben.

Claims (7)

1. Feuerfester Formkörper, insbesondere Platte für Ausgußverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, die wenigstens eine Durchflußöffnung sowie eine Gleitfläche hat und mit einer flammgespritzten Arbeitsstruktur innerhalb der Gleitfläche versehen ist, wobei die gesamte aus der flammgespritzten Arbeitsstruktur und einer darunterliegenden Körperstruktur bestehende Struktur des Formkörpers eine zur Gleit­ fläche hin abnehmende Porosität aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die flammgespritzte Arbeitsstruktur (5, 13, 17, 30, 37, 38) sich auf die gesamte Gleitfläche (3, 11, 18, 27, 39, 40) ausdehnt und ihre Porosität zur Gleitfläche hin kontinuierlich abnimmt.

2. Formkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vorgefertigte, als Form dienende poröse Körperstruktur (12 bzw. 26 bzw. 41) und wenigstens eine darin angeordnete flammgespritzte, dichte Arbeitsstruktur (13 bzw. 30 bzw. 37, 38).

3. Formkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Körperstruktur (12 bzw. 41) aus feuerfestem Beton und/oder Fasermaterial besteht.

4. Formkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Körperstruktur (26) eine gebrauchte, im Verschleißbereich zur Auftragung flammgespritzten Materials hergerichtete Platte vorgesehen ist.

5. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Körperstruktur (4 bzw. 16) des Formkörpers flammgespritzt ist.

6. Formkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Körperstruktur (4, 12, 16, 26, 36) aus MgO, Al₂O₃ oder dergleichen Materialien besteht und die flammgespritzte Arbeitsstruktur (5, 13, 17, 30, 37, 38) je nach Beanspruchung aus einer schmierfähigen Kohlenstoffverbindung oder Zirkonoxid gebildet ist.

7. Formkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstruktur (17 bzw. 30) eine flammgespritzte Schicht (22 bzw. 33) aus einer Kohlenstoffverbindung oder Zirkonoxid auf­ weist.