DE3735444C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3735444C2
DE3735444C2 DE3735444A DE3735444A DE3735444C2 DE 3735444 C2 DE3735444 C2 DE 3735444C2 DE 3735444 A DE3735444 A DE 3735444A DE 3735444 A DE3735444 A DE 3735444A DE 3735444 C2 DE3735444 C2 DE 3735444C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wearing part
part according
flow opening
treated
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3735444A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3735444A1 (de
Inventor
Klaus Dr. Burgdorf Ch Mueller
Hans Erich Dr. Ins Ch Hintermann
Gilbert Dr. Neuchatel Ch Gindraux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stopinc AG
Original Assignee
Stopinc AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stopinc AG filed Critical Stopinc AG
Publication of DE3735444A1 publication Critical patent/DE3735444A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3735444C2 publication Critical patent/DE3735444C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles
    • B22D41/52Manufacturing or repairing thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14Closures
    • B22D41/22Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28Plates therefor
    • B22D41/30Manufacturing or repairing thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14Closures
    • B22D41/22Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28Plates therefor
    • B22D41/36Treating the plates, e.g. lubricating, heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C04B35/053Fine ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111Fine ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/482Refractories from grain sized mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/0036Laser treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4505Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
    • C04B41/4523Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application applied from the molten state ; Thermal spraying, e.g. plasma spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52Ceramics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Sliding Valves (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein feuerfestes Verschleißteil eines Verschlußorganes für metallurgische Behälter, beispielsweise Einlaufhülse, Auslaufhülse, Schieberplatte oder Bodenplatte.
Solche Verschleißteile bestehen üblicherweise aus gebrannten feuerfesten keramischen Materialien, wie z.B. aus Zirkonoxid, Bornitrid mit hexagonaler Gitterstruktur, Aluminiumtitanat oder aus hochtonerdehaltigem Material. Ferner wird auch feuerfester Feuerbeton mit gebräuchlicherweise hochtonerdehaltigem Ausgangs­ stoff verwendet.
Im Betrieb sind diese Verschleißteile insbesondere an den mit dem flüssigen Stahl in Berührung stehenden Oberflächenzonen sehr hohen Temperaturen und durch den ständigen Kontakt mit dem flüssigen Stahl sehr starkem Verschleiß ausgesetzt. Dadurch müssen diese Teile sehr oft ausgewechselt werden.
Bei einem bekannten Schiebeverschluß nach der DE-OS 19 37 742 besteht dessen Schieberplatte in der Durchflußöffnung und an der Dichtfläche aus einem Hartstoff, vorzugsweise aus einem hochschmelzenden oxidationsbeständigen Metallsilicid. Dieser, als Einsatz ausgebildete Hartstoff, ist in die aus herkömmlichem Material hergestellte Schieberplatte eingebettet und mittels eines dehnungselastischen feuerfesten Kittes befestigt. Die Herstellung wie auch das Vorbearbeiten der Schieberplatte für diesen Einsatz ist relativ aufwendig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei Verschleißteilen der eingangs beschriebenen Gattung durch einfache und wirksame Mittel eine Haltbarkeitssteigerung zu erzielen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschleißteil zumindest an der Oberflächenschicht der dem stärksten Verschleiß ausgesetzten Zone durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und dadurch verdichtet ist.
Aus der DE-OS 20 26 007 ist zwar ein Verfahren bekannt, nach dem keramische Teile mit ebenfalls keramischen Überzügen versehen werden, indem pulverförmige Teilchen mit einem CO₂-Laser aufgeschmolzen werden. Von einem gezielten Aufschmelzen der Oberflächenschicht eines feuerfesten Verschleißteils für das Verschlußorgan eines Metallschmelze enthaltenden Behälters ist aber in dieser Druckschrift nirgends die Rede.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich die Standzeit des feuerfesten Verschleißteils erheblich steigern, ohne daß aufwendige Bearbeitungen an ihnen vorgenommen werden müssen.
Bei der erfindungsgemäßen Behandlungsart ist die Oberflächenschicht der Verschleißzone durch den Laserstrahl derart verdichtet, daß die Abnützung dieser mit der Metallschmelze in Kontakt tretenden Oberflächen bedeutend geringer ist als bei einem vergleichbaren Verschleißteil ohne Behandlung.
Auf die Oberflächenschicht des Verschleißteiles kann auch ein Zusatzstoff aufgelegt oder aufgestreut sein, der zusammen mit der Oberflächenschicht des Grundkörpers aufgeschmolzen ist, die zusammen eine Art Legierung bilden. Der Zusatzstoff ist vorzugsweise als pulverförmiges Material, z.B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid oder Bornitrid ausgebildet.
Der Laserstrahl ist dabei über die Verschleißzone mit einer solchen Intensität und Vorschubgeschwindigkeit geführt, daß die Oberflächenschicht des Verschleißteiles kurzzeitig und knapp über die Schmelztemperatur bis ungefähr auf eine Tiefe von 2 mm erhitzt ist.
Handelt es sich bei den Verschleißzonen um ebene Flächen, dann wird, wie beispielsweise bei einer Schieber- bzw. Bodenplatte eines Schiebeverschlusses, diese relativ zum Laserstrahl oder umgekehrt bei einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit hin und her und nach jeder Linearbewegung mit einer Querverstellung bewegt. Diese Querverstellungen sind zweckmäßigerweise jeweils gleich oder kleiner als der durch den Laserstrahl geschmolzene Durchmesser.
Die Durchflußöffnungswand eines solchen Verschleißteiles wird gegebenenfalls entweder durch einen schräg in die Öffnung einfallenden Laserstrahl behandelt, der relativ zum Verschleißteil oder umgekehrt um die Mittelachse der Öffnung gedreht und längs dieser Achse höhenverstellbar geführt ist, oder der Laserstrahl wird parallel oder leicht schräg zur Achse in die Öffnung geführt und durch einen Spiegel auf die Wand umgelenkt, wobei der Spiegel in der Durchflußöffnung relativ zum Verschleißteil oder umgekehrt drehbar und längs der Achse höhenverstellbar angeordnet ist. Dadurch lassen sich die Durchflußöffnungen solcher Verschleißteile sehr einfach und effizient behandeln.
Das Verschleißteil ist vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm von der Laserquelle entfernt angeordnet. Dies hängt im wesentlichen von der für den Laser verwendeten Linse und deren Brennweite ab. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 und 10 mm/s und jeweiligen Querverstellungen zwischen 0,5 und 2 mm soll die Intensität des Laserstrahls zwischen 1 und 50 kW/cm2 betragen.
Die behandelten Verschleißteile bestehen vorteilhaft aus an sich bekannten keramischen Werkstoffen, wie Tonerde, Zirkonoxid oder Magnesiumoxid. Die Erfindung läßt sich auch für Ver­ schleißteile aus minderwertigem Werkstoff, insbesondere feuer­ festem Feuerbeton, anwenden.
Eine ausreichende Oberflächenschichtbehandlung bei Schieber- bzw. Bodenplatten von Schiebeverschlüssen ist dann erreicht, wenn zumindest ihre Gleitflächen um die Durchflußöffnung von ungefähr dem halben Öffnungsdurchmesser behandelt sind. Bei Anwendung dieser Platten mit großem Verschleiß kann es von Vorteil sein, wenn deren Gleitflächen zumindest in dem von der Durchflußöffnung der gegenüberliegenden Platte von der vollen Schließ- bis zur vollen Öffnungsstellung des Verschlußes überdeckten Bereich und auch deren Durchflußöffnungswand behandelt sind. Da die Gleitfläche einer Platte nach der Ober­ flächenschichtbehandlung oft aufgerauht ist, wird sie danach geschliffen. Schieber- bzw. Bodenplatten werden in zunehmendem Masse nach dem Gebrauch repariert, indem beispielsweise hochwertige Einsätze in die aufgebohrte Platte eingebettet werden. Auch hier läßt sich eine Haltbarkeitssteigerung durch die erfindungsgemäße Oberflächenschichtbehandlung an der oberen Stirnseite und vorteilhaft auch in der Durchflußöffnung dieses Einsatzes erzielen.
Bei Verschlußorganen werden häufigerweise auch Einlauf-, Auslaufhülsen oder Gießrohre verwendet. Diese werden vorzugs­ weise zumindest im oberen Bereich der Durchflußöffnung behandelt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Verschleißbild von schematisch dargestellten feuerfesten Verschleißteilen eines Schiebeverschlusses im Längsschnitt,
Fig. 2 feuerfeste Verschleißteile eines Dreiplatten-Schiebe­ verschlusses im Längsschnitt mit den erfindungsgemäßen Oberflächenschichtbehandlungen,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Schieberplatte eines Schiebe­ verschlusses,
Fig. 3a einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie a-a der Fig. 3,
Fig. 3b eine vergrößerte Draufsicht nach der Kreislinie b der Fig. 3,
Fig. 4 und Fig. 5 schematische Darstellungen der Oberflächen­ schichtbehandlung von Durchflußöffnungen von Verschleißteilen,
Fig. 6 und Fig. 7 Ausführungsvarianten von Verschlußplatten mit erfindungsgemäßer Oberflächenschichtbehandlung im Längsschnitt.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Verschlußorgan am Ausguß 15 eines nur teilweise dargestellten Metallschmelzebehälters 10 handelt es sich um einen Schiebeverschluß 20, bei dem nur gerade die feuerfesten Verschleißteile 14, 16, 18 und 21 dargestellt sind. Die Einlaufhülse 14 ist dabei in den einen Stahlmantel 12 auf­ weisenden Behälterboden 11 eingebettet. Eine an diese Einlauf­ hülse 14 anschließende feuerfeste Bodenplatte 16 weist eine Durchflußöffnung 17 auf, die mit der Öffnung 15 der Einlauf­ hülse 14 konzentrisch angeordnet ist. Durch eine an die Boden­ platte 16 angepreßte feuerfeste Schieberplatte 18, an die eine feuerfeste Auslaufhülse 21 angeschlossen ist, kann durch Verschieben mittels eines nicht dargestellten mechanischen Antriebes ein Öffnen bzw. ein Schließen des Verschlusses 20 bewirkt werden. In der gezeigten Stellung des Verschlusses 20 befindet sich dieser in voller Offenstellung. Solche Schiebe­ verschlüsse sind an sich bekannt und es sind deshalb nur die für die Erfindung wesentlichen Teile gezeigt.
Feuerfeste Verschleißteile von Verschlußorganen für Metall­ schmelze enthaltende Behälter sind, wie in Fig. 1 ersichtlich ist, in den mit dem flüssigen Metall in Berührung gelangenden Bereichen dem stärksten Verschleiß ausgesetzt. Die Stärke des Verschleißes ist je nach Anwendungsfall unterschiedlich und hängt im wesentlichen von der Feuerfestzusammensetzung der einzelnen Verschleißteile, der Zusammensetzung des zu ver­ gießenden Metalles und auch von der Gießdauer ab. Bei der Ein­ laufhülse 14 ist typischerweise deren Durchflußöffnung 15 im oberen Bereich Z 14 verschlissen. Bei den Verschlußplatten 16 und 18 sind deren Durchflußöffnungen 17 bzw. 19 des öfteren an den Kanten Z 16 auf seiten der Gleitflächen 16′ bzw. 18′ ab­ genützt. Die Auslaufhülse 21 ist insbesondere in ihrem Bereich Z 21 der Durchflußöffnung 22 dem stärksten Verschleiß aus­ gesetzt.
Bei dem Schiebeverschluß 30 gemäß Fig. 2 sind ebenfalls nur die für die Erfindung wesentlichen feuerfesten Verschleißteile gezeigt. Der Verschluß 30 ist als Dreiplatten-Schiebeverschluß ausgebildet und wird vorzugsweise als die Metallschmelzenmenge regulierbares Verschlußorgan an Zwischenbehältern im Strang­ gießverfahren verwendet. Die einzelnen Verschleißteile sind dabei mit der erfindungsgemäßen Oberflächenschichtbehandlung versehen. Die am Ausguß des Zwischenbehälters fest angeordnete feuerfeste Bodenplatte 32 steht zusammen mit einer unteren feuerfesten Verschlußplatte 36 in Gleitkontakt mit einer feuer­ festen Mittelplatte 34. Wiederum kann durch Verschieben dieser Mittelplatte 34 ein volles oder gedrosseltes Öffnen oder aber wie in Fig. 2 dargestellt, ein Schließen des Verschlusses 30 erzielt werden. Die Durchflußöffnung 33 der Bodenplatte 32 ist konzentrisch mit der Öffnung 37 der Platte 36 angeordnet. Üblicherweise ist an die untere Platte 36 ein Gießrohr 38 mit einer zur Öffnung 37 sich deckenden Durchflußöffnung 39 ange­ schlossen. Dieses in die Metallschmelze einer nicht dargestell­ ten Kokille eingetauchte Gießrohr 38 hat zur Aufgabe, den Gießstrahl von der Umgebung abzuschirmen, damit die Metall­ schmelze nicht Sauerstoff oder andere Elemente aufnimmt.
Erfindungsgemäß sind die Verschleißteile durch eine Ober­ flächenschichtbehandlung mittels Laser an ihren dem stärksten Verschleiß ausgesetzten Zonen Z verdichtet. Die obere und die untere Platte 32 resp. 36 sind an den mit der Durchflußöffnung 35 der mittleren Platte 34 in Berührung gelangenden Bereichen Z 32 bzw. Z 36 behandelt, wobei die untere Platte zusätzlich im Bereich Z 36′ in ihrer Durchflußöffnungserweiterung behandelt ist. Die mittlere Platte 34 ist ihrerseits mit den mit den Durchflußöffnungen 33 und 37 der oberen und unteren Platte 32 und 36 in Berührung gelangenden Bereichen Z 34 und Z 34′ be­ handelt. Zudem ist sie vorteilhaft auch im Wandbereich Z 35 ihrer Durchflußöffnung 35 behandelt, da diese Öffnung im Normalfall einem besonders starken Verschleiß ausgesetzt ist. Das Gießrohr 38 ist in seiner Durchflußöffnungswand zumindest in seinem oberen Bereich Z 39 behandelt. Vorzugsweise ist es jedoch auch im Bereich Z 39′ des Ausflusses und auch außen an dem mit der sehr aggressiven Schlacke, die sich über dem Kokillenbad befindet, in Berührung stehenden Bereich Z 38 behandelt.
Eine Platte 40 gemäß Fig. 3, bei der es sich beispielsweise um eine Schieberplatte handeln kann, ist in dem Bereich Z 40 durch Oberflächenschichtbehandlung mittels des Lasers verdichtet. Die Schieberplatte 40 ist im Betrieb über einen vorgegebenen Hub von einer vollen Schließ- bis in eine volle Öffnungsstellung und umgekehrt bewegbar. Die Durchflußöffnung einer mit der Gleit­ fläche 42 der Schieberplatte 40 in Kontakt stehende feste Boden­ platte und damit die in der Durchflußöffnung dieser Bodenplatte befindliche Schmelze überdeckt den Bereich Z 40 der Schieber­ platte 40. Die Oberflächenschicht dieses Bereiches ist nach der Erfindung von einem Laserstrahl in einer bestimmbaren Tiefe t gemäß Fig. 3a aufgeschmolzen und dadurch verdichtet. Die Tiefe t beträgt im allgemeinen zwischen 0,5 und 2 mm. Der Laserstrahl schmelzt die Oberfläche in einem Durchmesser d auf und ist über den Bereich Z 40 mit einer einstellbaren Vorschubgeschwindigkeit v s durch Hin- und Herbewegungen s x sowie Querverstellungen s y geführt. Die Hin- und Herbewegungen sind vorzugsweise quer zur Verschieberichtung 43 der Platte 40 vorgesehen, könnten jedoch auch längs der Verschieberichtung erfolgen. Vorzugsweise nach jeder Hin- bzw. Herbewegung erfolgt eine Querverstellung s y mit ebenfalls der Vorschubgeschwindigkeit v s, wie in Fig. 3b gezeigt ist. Die Querverstellung s y soll gleich oder kleiner des durch den Laserstrahl geschmolzenen Durchmessers d betragen. Dadurch ist gewährleistet, daß der gesamte Bereich aufgeschmolzen ist und zwischen den Hin- und Herbewegungen keine ungeschmolzenen Zwischenräume entstehen.
Bei der Oberflächenschichtbehandlung mittels des Lasers von Durchflußöffnungen 51 bei einem Verschleißteil 50 ist nach Fig. 4 ein schräg in die Bohrung einfallender Laserstrahl 52 ge­ zeigt, der durch eine Drehbewegung des Verschleißteiles 50 oder aber durch Drehung der Laserquelle 55 um die Öffnungsachse 54 und durch eine Höhenverstellung s y desselben auf der Öffnungswand Z 50 geführt ist, wobei die Höhenverstellung vor­ zugsweise nach jeder Umdrehung des Verschleißteiles oder aber der Laserquelle durch eine Auf- oder Abwärtsbewegung erfolgt.
Bei der Oberflächenschichtbehandlung nach Fig. 5 wird der Laser­ strahl 52 vorteilhaft koaxial zur Bohrungsachse 54 auf einen in der Öffnung 51 befindlichen Spiegel 53, der vorteilhaft in einem Winkel von 45° zur Achse 54 steht, gerichtet und von letzterem senkrecht auf die Durchflußöffnungswand Z 51 umge­ lenkt. Wiederum soll zur Erzeugung einer vorbestimmten Vorschub­ geschwindigkeit des Laserstrahles 52 auf der Durchflußöffnungs­ wand das Werkstück 50 oder aber der Spiegel 53 um die Bohrungs­ achse 54 gedreht und nach jeder Umdrehung um die Höhe s y ver­ stellt werden. Dadurch ist wiederum gewährleistet, daß der gesamte Bereich der behandelten Durchflußöffnungswand Z 50 durch den Laserstrahl aufgeschmolzen ist.
Die Laserquelle ist vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm entfernt vom Werkstück anzuordnen, wobei dies von der Brennweite der in der Laserquelle verwendeten Linse abhängt. Der Brennpunkt soll sich ungefähr im Bereich der zu behandelnden Oberflächenschicht befinden. In der Praxis hat sich eine Vorschubgeschwindigkeit v s zwischen 1 und 10 mm/s und jeweilige Querverstellungen s y zwischen 0,5 und 2 mm bei einer Intensität des Laserstrahls zwischen 1 und 50 kW/cm2 bewährt. Als Laser wird vorzugsweise ein CO₂-Laser verwendet.
So wurde beispielsweise bei der Behandlung einer hochtonerdigen keramischen Platte mit einem Laserstrahl gearbeitet, der eine Intensität von 11,5 kW/cm2 und einen Schmelzdurchmesser an der Oberfläche von 1,2 mm aufwies und mit einer Vorschubgeschwindig­ keit v s von 4,7 mm/s und Querverstellungen von 1 mm über die Oberfläche geführt war. Die Distanz der Laserquelle zum Werk­ stück betrug ungefähr 85 mm.
Bei einer anderen Behandlung von ebenfalls hochtonerdigem keramischem Werkstoff wurden folgende Größen gewählt:
Intensität 2,4 kW/cm2, Durchmesser 2,6 mm, Vorschub­ geschwindigkeit 4,7 mm/s, Querverstellung 1 mm und Distanz Laserquelle zum Werkstück ungefähr 50 mm.
Bei zwei unterschiedlichen Behandlungen von Zirkonoxid-Platten wurde mit folgenden Größen gearbeitet: Intensitäten a) 11,5, b) 2,4 kW/cm2; Durchmesser a) 1,2, b) 2,6 mm; Vorschub­ geschwindigkeit a) 4,7, b) 29,5 mm/s; Querverstellung a) 0,5, b) 0,5 mm; Distanz Laserquelle zum Werkstück a) 85, b) 50 mm.
In ähnlicher Weise läßt sich die Erfindung auch für alle anderen Werkstoffe, die im Zusammenhang mit Verschlußorganen an Metallschmelzebehältern verwendet werden, so z.B. Magnesiumoxid, Feuerbeton, wie er beispielsweise in der DE-PS 26 24 299 beschrieben ist, oder auch auf faserenthaltende Werkstoffe anwenden.
Bei der Oberflächenschichtbehandlung mittels des Lasers, bei der ein Zusatzstoff auf die zu behandelnde Oberfläche aufgestreut oder aufgelegt ist, werden mit denselben Größen wie vorbe­ schrieben gearbeitet, jedoch vorteilhaft mit ungefähr der halben Vorschubgeschwindigkeit gegenüber der Behandlung ohne Verwendung von Zusatzstoffen. Als Zusatzstoff kann ein Pulver mit einer Korngröße zwischen 0,01 und 0,2 mm verwendet werden, das gleichmäßig auf die Oberfläche aufgestreut wird oder es könnten auch gesinterte Plättchen mit einer Dicke bis zu einem Millimeter auf die zu behandelnde Oberfläche aufgelegt werden. Nach dem Bedecken der zu behandelnden Oberflächenschicht durch den Zusatzstoff wird dieser zusammen mit der Oberflächenschicht durch einen Laserstrahl auf dieselbe Weise wie in Fig. 3 gezeigt aufgeschmolzen, wodurch eine Verbindung zwischen dem Zusatzstoff und der geschmolzenen Oberflächenschicht entsteht. Bei der Be­ handlung einer Durchflußöffnungswand mit Zusatzstoff kann bei Verwendung von Pulver dieses vor der Behandlung an die Wand festgeklebt werden oder aber eine gesinterte Büchse eingepaßt werden.
Verschlußplatten bei Schiebeverschlüssen werden immer häufiger nach einem ersten Gebrauch repariert, indem nach Fig. 6 hoch­ wertige Einsätze 62 in die verschlissene Durchflußöffnung der Verschlußplatte 60 eingebettet werden. Auch bei solchen Ein­ sätzen 62 hat sich die Erfindung durch Oberflächenschicht­ behandlung zumindest des Bereiches Z 62, vorzugsweise jedoch auch der Durchflußöffnungswand Z 63 sehr bewährt.
Bei Schiebeverschlüssen werden gemäß Fig. 7 häufig auch beid­ seitig geschliffene Platten 70 (80) verwendet, die nach Ab­ nützung auf der einen Seite 71 und der Durchflußöffnung 72 ge­ wendet werden; es kommt dann die andere Seite 73 sowie die Durchflußöffnung 74 zum Einsatz, wobei letztere mit einem Stopfen 74 ausgefüllt ist. Dieser Stopfen 74 wird nach dem Wenden der Platte 70 entfernt und in die verschlissene Öffnung 72 eingesetzt. Erfindungsgemäß ist diese Platte auf beiden Seiten zumindest an den dem stärksten Verschleiß ausgesetzten Bereichen Z 71 und Z 73 durch den Laserstrahl verdichtet. Zudem könnten auch die beiden Bohrungen behandelt sein. Die Platte 70 ist von einem sie umgebenden Blechreif 75 zusammengehalten.
Die Erfindung ist naturgemäß auch auf Drehschiebeverschlüsse oder andere Schiebeverschlußarten in entsprechender Weise anzu­ wenden.
Insbesondere in der Stahlwerksindustrie finden überwiegender­ weise die bereits näher beschriebenen Schiebeverschlüsse An­ wendung, die Erfindung läßt sich jedoch auch bei anderen Ver­ schlußorganen, wie Stopfen- oder Drehstopfen, aber auch bei Verschleißteilen von Freilaufdüsen anwenden. Die dabei ver­ wendeten feuerfesten Verschleißteile sind entsprechend zumindest an den dem stärksten Verschleiß ausgesetzten Zonen mit der genannten Oberflächenschichtbehandlung verdichtet.

Claims (18)

1. Feuerfestes Verschleißteil eines Verschlußorganes für Metallschmelze enthaltende Behälter, beispielsweise Einlauf-, Auslaufhülse, Schieber- oder Bodenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest an der Oberflächenschicht der dem stärksten Verschleiß aus­ gesetzten Zone (Z) durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und dadurch verdichtet ist.
2. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenschicht der Verschleißzone (Z) nach Auflegen oder Aufstreuen eines Zusatzstoffes durch den Laserstrahl aufgeschmolzen ist und der ebenfalls aufgeschmolzene Zusatzstoff sich mit der Oberflächenschicht verbindet.
3. Verschleißteil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zusatzstoff als pulverförmiges Material vor der Behandlung gleichmäßig auf die Ober­ fläche der Verschleißzone (Z) aufgestreut oder als gesinterte Plättchen aufgelegt ist, wobei als Material insbesondere Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid oder Bornitrid verwendbar ist.
4. Verschleißteil nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl über dessen Verschleißzone (Z) mit einer solchen Intensität und Vorschubgeschwindigkeit (v s ) geführt ist, daß die Oberflächenschicht bis zu 2 mm Tiefe kurzzeitig und knapp über die Schmelztemperatur erhitzt ist.
5. Verschleißteil nach Anspruch 4, welches eine ebene Fläche als Verschleißzone aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Verschleißzone behandelt ist, indem das Verschleißteil relativ zum Laserstrahl oder umgekehrt bei einer Vorschubgeschwindigkeit (v s ) hin und her (s x ) mit Querverstellungen (s y ) bewegt ist.
6. Verschleißteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverstellung (s y ) jeweils gleich oder kleiner als der durch den Laserstrahl geschmolzene Durchmesser (d) der Oberflächenschicht ist.
7. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Durchflußöffnung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es in dessen Durchflußöffnungswand (Z 51) durch einen schräg in die Öffnung einfallenden Laserstrahl (52) behandelt ist, der relativ zum Verschleißteil oder umgekehrt um die Mittelachse (54) der Öffnung drehbar und längs dieser Achse höhenverstellbar geführt ist.
8. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Durchflußöffnung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es in dessen Durchflußöffnungswand (Z 51) mittels eines durch einen Spiegel (53) auf die Durchflußöffnungswand (Z 51) umgelenkten Laserstrahls (52) behandelt ist, wobei der Spiegel (53) in der Durch­ flußöffnung (51) relativ zum Verschleißteil (50) oder umgekehrt um die Mittelachse (54) der Öffnung drehbar und längs der Achse (54) höhenverstellbar angeordnet ist.
9. Verschleißteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es von der Laserquelle vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm entfernt angeordnet ist und dabei bei einer Vorschubgeschwindig­ keit (v s ) zwischen 1 und 40 mm/s, bei jeweiligen Quer­ verstellungen (s y ) zwischen 0,5 und 2 mm und bei einer Intensität des Laserstrahls zwischen 1 und 50 kW/cm2 behandelt ist, wobei ein CO₂-Laser verwendet ist.
10. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem an sich bekannten keramischen Werkstoff mit überwiegend tonerde­ haltigem Material (70-99%), überwiegend Zirkonoxid (80-99%) oder überwiegend Magnesiumoxid (80-99%) besteht.
11. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem an sich bekannten feuerfesten Feuerbeton besteht.
12. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 bis 11, welches als Schieber- bzw. Bodenplatte eines Schiebeverschlusses mit einer Gleitfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit­ fläche zumindest um die Durchflußöffnung von ungefähr dem halben Öffnungsdurchmesser behandelt ist.
13. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 bis 11, welches als Schieber- bzw. Bodenplatte eines Schiebeverschlusses mit einer Gleitfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Gleitfläche zumindest in dem von der Durchflußöffnung (33, 35, 37) der gegenüberliegenden Platte (34, 32, 36) von der vollen Schließ- bis zur vollen Öffnungsstellung des Verschlußes überdeckten Bereich (Z 32, Z 34, Z 36) behandelt ist.
14. Verschleißteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es in dessen Durchflußöffnungswand (Z 35) behandelt ist.
15. Verschleißteil nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche der Schieber- bzw. der Bodenplatte nach der Oberflächenschichtbehandlung geschliffen ist.
16. Verschleißteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches in dessen Durchflußöffnung einen feuerfesten Hülseneinsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hülseneinsatz (62) zumindest an seiner oberen Stirnseite (Z 62) und vorzugsweise auch in seiner Durchflußöffnung (Z 63) behandelt ist.
17. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7 bis 11, welches als Einlauf- oder Auslaufhülse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest in seiner Durchflußöffnung (15, 22) im oberen Bereich behandelt ist.
18. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7 bis 11, welches als Gießrohr ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gießrohr (38) in seiner Durchflußöffnung (39) zumindest in seinem oberen Bereich (Z 39) und/oder in dem äußeren mit der in einer Kokille befindlichen Schlacke in Berührung stehenden Bereich (Z 38) behandelt ist.
DE19873735444 1987-07-31 1987-10-20 Feuerfestes verschleissteil eines verschlussorganes fuer metallschmelze enthaltende behaelter Granted DE3735444A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2940/87A CH674813A5 (de) 1987-07-31 1987-07-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3735444A1 DE3735444A1 (de) 1989-02-16
DE3735444C2 true DE3735444C2 (de) 1989-09-28

Family

ID=4245056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873735444 Granted DE3735444A1 (de) 1987-07-31 1987-10-20 Feuerfestes verschleissteil eines verschlussorganes fuer metallschmelze enthaltende behaelter

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JPS6457970A (de)
BR (1) BR8803724A (de)
CH (1) CH674813A5 (de)
DE (1) DE3735444A1 (de)
FR (1) FR2618705A1 (de)
GB (1) GB2208383B (de)
IL (1) IL87153A0 (de)
IT (1) IT1226521B (de)
ZA (1) ZA885599B (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3921794A1 (de) * 1989-07-03 1991-01-17 Didier Werke Ag Feuerfeste verschleissteile fuer schiebeverschluesse an metallurgischen gefaessen
DE4125165A1 (de) * 1991-07-30 1993-02-04 Hoechst Ceram Tec Ag Gebranntes, keramisches erzeugnis mit strukturierter oberflaeche und verfahren zu seiner herstellung
WO1994000613A1 (en) * 1992-06-22 1994-01-06 Pratco Industries Limited Hard facing
AU675069B2 (en) * 1992-06-22 1997-01-23 Great Western Corporation Pty Ltd Hard facing
EP0736505A1 (de) * 1995-04-07 1996-10-09 HYLSA, S.A. de C.V. Feuerfester Ziegel für Reaktoren für die Eisenerz-Reduktion
US6812493B2 (en) 2000-04-04 2004-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Thin-film semiconductor element and method of producing same
DE102004015357B4 (de) * 2004-03-30 2011-08-18 Schott Ag, 55122 Verfahren zur Behandlung von Feuerfestmaterial und Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Glasschmelzen und Vorrichtung
FR3084666B1 (fr) 2018-08-01 2022-05-13 Saint Gobain Ct Recherches Couche de protection pour produit refractaire

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2026007A1 (de) * 1969-08-28 1971-03-18 American Optical Corp Verfahren zum Herstellen von Schicht korpern
AT344218B (de) * 1975-06-02 1978-07-10 Didier Werke Ag Verschleissteile, insbesondere fuer schieberverschluesse an metallschmelze enthaltenden behaeltern
CS199377B1 (en) * 1977-05-13 1980-07-31 Valter Boehm Connecting method of at least two ceramic materials
LU83120A1 (fr) * 1981-02-09 1982-09-10 Centre Rech Metallurgique Perfectionnements aux procedes de traitement des materiaux refractaires et application de ces perfectionnements
DE3300166C2 (de) * 1983-01-05 1986-07-17 ARBED Saarstahl GmbH, 6620 Völklingen Mehrteiliger Tauchausguß für Stranggießanlagen
JPS60141391A (ja) * 1983-12-29 1985-07-26 Toshiba Ceramics Co Ltd 溶融金属排出用プレ−トの加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE3735444A1 (de) 1989-02-16
FR2618705A1 (fr) 1989-02-03
BR8803724A (pt) 1989-02-14
CH674813A5 (de) 1990-07-31
GB2208383A (en) 1989-03-30
IT1226521B (it) 1991-01-24
IL87153A0 (en) 1988-12-30
GB8818067D0 (en) 1988-09-01
IT8821502A0 (it) 1988-07-27
GB2208383B (en) 1991-09-11
JPS6457970A (en) 1989-03-06
ZA885599B (en) 1989-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2727742C3 (de) Verwendung eines hydraulisch abbindenden, hochtonerdehaltigen, feuerfesten Feuerbetons für Verschleißteile von Schieberverschlüssen
DE2227501A1 (de) Gleitschiebervorrichtung zum verschliessen bodenseitiger ausgussoeffnungen an giessgefaessen
DE2627896C2 (de) Bodenausguß für einen Zwischenbehälter für flüssige Metalle
DE2404425A1 (de) Verschiebbare duesenbaugruppe
DE3735444C2 (de)
DE2836409C2 (de) Vorrichtung zum Einführen von Behandlungsstoffen in die in einem metallurgischen Gefäß enthaltene Schmelze
DE3443281C2 (de)
DE102010013664A1 (de) Schmelzprozess mit durchschiebbarer Verblendung
DE2651946A1 (de) Verfahren zum aufbringen eines abriebbestaendigen zusammengesetzten ueberzugs auf einen gegenstand
DE6927561U (de) Behaelter mit schieberverschluss fuer fluessige schmelze.
DE3614730C2 (de)
DE2335588B2 (de) Verfahren zum herstellen metallischer verbundgusstuecke
EP0859678B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verschliessen einer abstichöffnung
DE2019541A1 (de) Als Verbundkoerper ausgebildeter Ausguss an fluessige Schmelze enthaltenden Behaeltern
EP2670546B1 (de) Verschlussplatte sowie ein schiebeverschluss am ausguss eines metallschmelze enthaltenden behälters
DE3826245C2 (de)
DE68905086T2 (de) Giessverschluss zur linearen und symmetrie-axialen verstellung.
DE2318524B2 (de) Verschlusschieber fuer ein mit einer bodenausgussoeffnung versehenes giessgefaess
DE3330137C2 (de)
EP0109348B1 (de) Stopfenstangenanordnung an Abgussöfen und anderen metallurgischen Gefässen
DE3426107C2 (de) Schiebeverschluß für den horizontalen Ausguß von Nichteisen-Metallschmelze enthaltenden Gefässen
DE2720459C3 (de) Verfahren zum automatischen Gießen mit segmentförmiger Pfanne
CH675088A5 (de)
DE1937322C3 (de) Verbundkörper aus einer Metallplatte und einer nichtmetallischen Verkleidung, insbesondere für Förderschurren und Förderbecher
EP2328700B1 (de) Schiebeverschluss für metallurgische gefässe sowie dazugehörige ausgusshülse

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee