DE4042203C2

DE4042203C2 - Schieberplatte für Schieberverschlüsse von metallurgischen Gefäßen

Info

Publication number: DE4042203C2
Application number: DE19904042203
Authority: DE
Inventors: Egon Evertz; Joerg Pirdzun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1990-12-29
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2010-12-30
Also published as: AU638369B2; AU9006491A; DE4042203A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schieberplatte für Schieberver schlüsse von metallurgischen Gefäßen, wie Gießpfannen und Zwischen behälter zum Gießen von Stahl, entsprechend der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.

Derartige Schieberverschlüsse bestehen üblicherweise aus einer am Boden einer Gießpfanne befindlichen, ortsfesten Schieberplatte und einer darunter befindlichen verschieblichen Schieberplatte, wobei die beiden Schieberplatten mit ihren einander zugekehrten Seiten die Verschlußebene bilden. Jede Schieberplatte hat mindestens eine Durchgangsöffnung für den flüssigen Metallstrahl, den sie durch Drehen oder geradlinige Verschiebebewegungen drosseln oder sogar absperren kann. Als Folge dieser Betriebsweise unterliegen die ge nannten Schieberplatten einer erheblichen thermischen, chemischen und mechanischen Beanspruchung, so daß man oft bereits nach einem einzigen Guß einen Austausch der Schieberplatten vornehmen muß. Der Verschleiß tritt regelmäßig an der Umfangsstelle einer Öffnung auf, die in Richtung der Verschiebeweges liegt, entlang welchen Weges die Säule flüssigen Metalls auf der Schieberplatte lastet, wenn letztere in ihre Schließstellung überführt wird. Bei einer Schie berplatte mit Verschiebemöglichkeiten in beiden Richtungen treten die genannten Verschleißerscheinungen daher an zwei sich gegenüber liegenden Umfangsstellen der Öffnung auf. Neben diesen durch Materialabtrag bedingten Beschädigungen kommt es zu weiteren Schäden infolge Rißbildung im Werkstoff der Schieberplatte, die indes, sofern der Materialzusammenhang erhalten bleibt, noch nicht zum Unbrauchbarwerden führen.

Im Wege der Schieberplattenreparatur, wie sie beispielsweise nach der DE-PS 32 43 305 bekannt ist, werden daher Schieberplatten durch Austausch des im Öffnungsbereich verschlissenen feuerfesten Material instandgesetzt. Hierbei läßt sich insbesondere auch ein Ring in die entsprechend mit größerem Durchmesser ausge führte Bohrung der Durchgangsöffnung einsetzen, der aus hochton erdehaltigem feuerfestem Material besteht. Ein derartiger Ring bedarf indes der Abstützung, damit er nicht nach unten herausgedrückt werden kann. Dies kann durch Begrenzung des Ringeinsatzes auf die sich unmittelbar an die Verschlussebene angrenzende Zone gesche hen, wobei die Dicke des Ringes beträchtlich unter derjenigen der üb rigen Schieberplatte liegt, welche den Eineinsatz mit einer Schulter derart abstützt, dass eine glatte Verschlussebene erhalten bleibt. Noch wirkungsvoller ist der Einsatz eines Ringes dann, wenn er, wie nach der DE-OS 31 24 359 bekannt ist, die Schieberplatte entlang ihrer Bauhöhe durchsetzt. In diesem Falle bedarf der eingesetzte Ring besonderer Abstützmaßnahmen, um die Maßhaltigkeit der Ver schlussebene durch Absinken des eingesetzten Ringes nicht zu be einträchtigen. Wie sich gezeigt hat, ist feuerfester Mörtel im Hinblick auf seine normalerweise zu berücksichtigende Schwindung nicht ge eignet, eine hinreichende Sicherheit gegen Absinken eines eingesetz ten Ringes zu schaffen, sofern eine sich horizontal erstreckende, mit feuerfestem Mörtel ausgefüllte Fuge besteht, die vertikal belastet wird.

Die DE 36 22 081 A1 beschreibt ein Verfahren zur Reparatur von in Schieberverschlüssen eingesetzten Schieberplatten aus feuerfestem Material, bei welchen die Durchflußöffnung in den Schieberplatten ausgearbeitet und in die so vorbereitete Öffnung ein vorgefertigter Ein satz mit einer Durchflußöffnung eingesetzt und mit der Platte verkittet wird. Im Bereich der Fuge zwischen dem Einsatz und dem Plattenkör per solle in eine kraftschlüssige Verspannung zwischen dem Einsatz und dem Plattenkörper bewirkendes Sicherungselemente eingeschla gen werden, das als Sprengstift, Spreizhülse oder Sprengring ausge bildet sein kann.

In der GB 2 060 842 A ist ein entsprechendes Reparaturverfahren beschrieben, bei dem der verwendete Ringeinsatz eine Nut aufweist, die ebenso wie die Fuge zwischen dem Einsatz und dem Plattenkörper mit einem Feuerfestmaterial wie Aluminiumoxid oder Magnesit aufge füllt werden soll.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, eine Schieberplatte der bezeichneten Art so auszufüh ren, dass Vertikalverschiebungen eines eingesetzten Ringes bei gleich zeitiger Zentrierung derselben in verbesserter Weise ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabenstellung wird durch die in den Patentansprüchen ge machten Vorschläge gelöst.

Die in der erfindungsgemäßen Weise ausgeführte Schieberplatte führt zu einer Verriegelung des eingesetzten Ringes in Bezug auf die Öff nung innerhalb der Schieberplatte. Diese Verriegelung kann im ein fachsten Fall für sich alleine bereits einen für viele Fälle ausreichenden Widerstand gegenüber einer Vertikalverschiebung des Ringes dar stellen. Der eingesetzte Ring, der nicht nur eine zylindrische Außen wandung aufweisen muss, sondern außen auch konisch oder gestuft ausgeführt sein kann, nimmt dabei mit seiner Nutbahn einen Teil des aus erhärtetem feuerfestem Mörtel gebildeten Riegels auf, dessen anderer Teil von der Nutbahn in der Innenwandung der Schieberplatte aufgenommen ist. Der einmal erhärtete feuerfeste Mörtel erweist sich in der vorgeschlagenen Stelle als sehr beständig, denn an der vorgeschlagenen Stelle besteht der größtmög liche Abstand von der an der Innenwandung des Ringes wirkenden Be lastung. Seine Festigkeit wird daher nur wenig durch thermische oder chemische Angriffe beeinträchtigt.

Von besonderem Vorteil ist dabei die Verwendung des thermisch expandierenden, feuerfesten Mörtels. Die Expansion im von den Nut bahnen gebildeten Hohlraum führt zu einer Beaufschlagung mit dem Expansionsdruck, so daß ein besonders zuverlässiger unbeweglicher Sitz erzielt werden kann.

Die mit dem feuerfesten Mörtel auszufüllenden, einen Hohlraum bil denden Nutbahnen sind zweckmäßig dem Ring entsprechend umlaufend ausgebildet. Man kann die Wirksamkeit der Verriegelung dadurch steigern, daß mehrere derartiger Nutbahnen mit axialem Abstand voneinander vorgesehen sind. Zweckmäßig werden in diesem Fall zwei Nutbahnen gewählt, was den Vorteil hat, daß von dem zwischen Außen umfang des Ringes und Innenumfang der Öffnung in der Schieberplatte bestehenden Spalt noch eine gewisse Zugänglichkeit zum in die Nut bahn eingefüllten Mörtel besteht. Der genannte Hohlraum kann, der Nutausbildung entsprechend, von rundem, ovalem oder polygonalem Querschnitt sein. Die feuerfeste Mörtelmasse wird im wesentlichen bereits in die Nutbahn eingefüllt, bevor der Ring eingesetzt wird. Die Zugänglichkeit durch die ebenfalls mit feuerfestem Mörtel auszufüllenden Spalträume ist vor allem für die präzise Zentrierung zweckmäßig.

Für den termisch expandierenden feuerfesten Mörtel kommen insbe sondere Stoffe in Betracht, die infolge termischer Kristallumwand lung eine Volumenausdehnung erfahren, so z. B. durch Mullitisie rung, β-Korund oder Spinellisierung. Man erreicht dies vor allem dann, wenn dem feuerfesten Mörtel ein Zusatz von Rohcyanit (Disthen) von 4% bis 6% Gew.-% angemischt wird. Ein derartiger Mörtel wird mit 2% Wasseranteil verarbeitet. Der Körnungsaufbau kennzeichnet sich durch
75% bis 85% unter 0,09 mm und
15% bis 25% zwischen 0,09 mm und 0,5 mm.

Die chemische Zusammensetzung wird anhand eines Beispielfalls ange geben, wobei die darin benannten Werte "ca."-Anteile sind:
87% Al₂O₃
4% CaCO₃
3% P₂O₅
0,3% Fe₂O₃
5,7% Rohcyanit (Disthen).

Der bereits erwähnte Ringspalt zwischen Schieberplatte und Ring entsteht in üblicher Weise dadurch, daß die Öffnung der Schieber platte mit etwas größerem Durchmesser als der Ring gebildet wird. Bei der Ausfüllung dieses Ringspaltes mit feuerfestem Mörtel ist die Zentrierung des eingesetzten Ringes bereits weitgehend vorge geben. Sie wird indes nochmals stabilisiert, indem sich der genannte Spalt mit unter Druck eindringenden feuerfestem Mörtel ausfüllt.

Die Nutbahnen können, vor allem bei einer Ausbildung zu mehreren, bereits, wie erwähnt, alleine ausreichend sein, um eine vertikale Fixierung des eingesetzten Ringes zu erzielen. Sie lassen sich indes auch mit anderen, bekannten Mitteln zur Aufrechterhaltung eines unbeweglichen Sitzes des eingesetzten Ringes gemeinschaftlich anwenden. So kann vor allem die Außenwandung des Ringes mit einer abgesetzten Stufe ausgeführt werden, mittels welcher er an einer Schulter in der Wandung der Schieberplatte unmittelbar, also ohne Zwischenlage von Mörtel, abgestützt ist. Diese Abstützung wird zweckmäßig zwischen der Verschlußebene und der Nutbahn angeordnet, und zwar grundsätzlich stets derart, daß die Schulter der Schieber platte den eingesetzten Ring trägt. Man kann in diesem Fall die radiale Erstreckung der Schulter bzw. der Stufe geringer wählen, so daß die Unterschiede, die sich dadurch im Durchmesser beim Ring und bei der Öffnung der Schieberplatte ergeben, geringer ausfallen. Man kann auch mit axialen Abständen zu beiden Seiten der Abstützung je eine Nutbahn verwirklichen. Auch in diesem Fall wird die Einbau anordnung so getroffen, daß die Schieberplatte mit der in ihrer Öffnung bestehenden Schulter den Ring trägt.

Zur weitergehenden Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden, schematischen Zeich nungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 zwei verschiedene Ausführungsformen einer Schieberplatte mit eingesetztem Ring und zwei Nutbahnen im Längs schnitt, und

Fig. 2 eine Schieberplatte mit eingesetztem Ring und einer Nut bahn im Längsschnitt.

Die gemäß Fig. 1 geschnitten wiedergegebene Schieberplatte 1 kann unterschiedlich ausgebildet werden. Der Bildteil rechts der Symmetrieachse 16 zeigt einen eingesetzten Ring 6 mit zylindrischer Mantelfläche, dem eine gleichfalls zylindrische Innenwandung 19 der Schieberplatte 1' entspricht. Die Außenwandung des Ringes 6 weist mit axialem Abstand voneinander angeordnete Nutbahnen auf, von denen die untere mit 18 bezeichnet ist. Diesen Nutbahnen entspre chen spiegelbildlich gestaltete Nutbahnen in der Innenwandung der Öffnung der Schieberplatte 1', von denen eine mit 17 benannt ist. Beide Nutbahnen sind mit einem feuerfesten Mörtel ausgefüllt, der ohne Bezugszeichen durch schwarze Kreisflächen wiedergegeben wurde.

Abweichend von dieser Ausführungsform zeigt Fig. 1 im linken Teil bild eine Schieberplatte 1, deren Innenwandung mittels einer Schul ter abgestuft ist. Diese Schulter trägt die Stufe 25 des Ringes 5. Oberhalb und unterhalb dieser Stufe ist der Ring 5 mit je einer Nutbahn versehen, auf deren untere das Bezugszeichen 7 weist. Spiegelbildlich hierzu ist die Innenwand des Ringes 1 mit Nutbahnen versehen, deren obere mit 4 bezeichnet ist. Die von den genannten Nutbahnen gebildeten Hohlräume sind mit feuerfestem Mörtel, wie bei der Ausführungsform entsprechend dem rechten Teilbild der Fig. 1, ausgefüllt. Man erkennt weiterhin den Ringspalt 20, der gleichfalls mit feuerfestem Mörtel ausgefüllt ist, wobei der Ring 5 zentriert ist.

Die Verschlußebene 2 wird auf diese Weise als eine glatte Fläche ausgebildet, so daß bei der Verschiebung der Schieberplatte in Be zug auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte Bodenplatte kein flüssiger Stahl mitgenommen werden kann und demgemäße betriebliche Gefährdungen vermieden werden. Ergänzend zeigt der Belastungspfeil 26, in welcher Richtung der Stahl die Schieberplatte durchfließt und beim Drosseln oder Absperren derselben Belastungen auftreten. Hierfür ist nicht nur der über der Schieberplatte lastende Stahl maßgeblich, sondern auch Erschütterungen, deren Kraft noch be trächtlich größer sein kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine Schieberplatte 9 für den Boden sowie eine Schieberplatte 10 für die Verschlußbetätigung dargestellt. In die Schieberplatte 9 ist der Ring 11 eingesetzt, während die Schieberplatte 10 den Ring 12 trägt. Der Einfachheit halber wurde lediglich die rechts der Symmetrieachse 15 liegende Zeichnungshälfte wiedergegeben. Sowohl die Schieberplatte 9 als auch die Schieberplatte 10 sind mit Innenschultern 22 und 21 ausge bildet. Zwischen diesen Innenschultern, die die Stufen 23 bzw. 24 der zugehörigen Ringe 11 bzw 12 tragen, und den jeweils außen lie genden, der Verschlußebene abgewandten Seiten bestehen bei den Schieberplatten Nutbahnen 13 bzw. 14, denen Nutbahnen in der Außen wandung der eingesetzen Ringe 11 bzw. 12 entsprechen. In die Nut bahnen sowie in die Spalten 20 zwischen Ring und Schieberplatte ist ein feuerfester Mörtel eingepreßt, der in hydraulisch sowie später keramisch verfestigtem Zustand zu der beabsichtigten Ver riegelung der eingesetzten Ringe im Hinblick auf vertikale Verschiebungen führt. Auch im Falle dieses Anwendungsbeispieles wirkt der durchfließende flüssige Stahl in Richtung des Pfeiles 26 auf die Anordnung ein, die darüber hinaus, wie auch bei den Aus führungsformen der Fig. 1, der Einwirkung mechanischer Erschüt terungen ausgesetzt ist. Die vorgeschlagene Art der Verriegelung läßt indes ein senkrechtes Ausweichen der Ringe gegenüber ihrer Schieberplatten nicht zu, so daß die Verschlußebenen glatt bleiben.

Claims

1. Schieberplatte für Schieberverschlüsse von metallurgischen Gefäßen, wie Gießpfannen und Zwischenbehälter zum Stranggießen von Stahl, die wahl weise je nach ihrer Schieberstellung einen Strahl flüssigen Metalles mit einer Durchgangsöffnung völlig freigibt, drosselt oder ihn mit einem geschlossenen Abschnitt unterbricht, wobei die Durchgangsöffnung von einem in die Schieber platte eingesetzten Ring aus feuerfestem Material mit erhöhtem Verschleiß widerstand gebildet ist und die Außenwandung des Ringes mit einer Nutbahn versehen ist, die sich wenigstens entlang eines Teiles der Peripherie des Ringmantels erstreckt, und zu der spiegelbildlich eine Nutbahn in der Innen wandung der für den Ringeinsatz in der Schieberplatte befindlichen Öffnung derart ausgeführt ist, dass sich beide Nutbahnen zu einem Hohlraum ergänzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (20) zwischen der Schieberplatte (1, 9, 10) und dem Ring einsatz (5, 11, 12) einschließlich des durch beide Nutbahnen (7, 18; 4, 13, 14, 17) gebildeten Hohlraumes mit einem darin thermisch expandierenden feuer festen Mörtel ausgefüllt ist, der einen Zusatz von Rohcyanid (Disthen) in einem Anteil von 4 bis 6 Gew.-% aufweist.

2. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung in der Schieberplatte (1, 9, 10) für den Einsatz des Ringes (5, 11, 12) mit größe rem Durchmesser als letzterer ausgeführt ist, und dass der nach dem Ringein satz verbleibende Spalt (20) mit dem expandierenden feuerfestem Mörtel derart ausgeführt ist, dass der Ring zentriert ist.

3. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutbahnen dem Ring (5, 11, 12) entsprechend umlaufend ausgeführt sind.

4. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nutbahnen (4, 7, 17, 18) mit axialem Abstand vorgesehen sind.

5. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5) eine mit Ausnahme seiner Nutbahn (18) zylindrische Mantelfläche aufweist, dem eine gleichfalls zylindrische Öffnungsfläche in der Schieber platte (1) entspricht.

6. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen der Verschlussebene der Schieberplatte und der Nutbahn die Außenwandung des Ringes (11, 12) zusätzlich mit einer abge setzten Stufe (23, 24) ausgebildet ist, mittels der er an einer Schulter (21, 22) in der Wandung der in der Schieberplatte (9, 10) für den Ring (11, 12) vorgesehe nen Öffnung aufliegt.

7. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit axialem Abstand zwei Nutbahnen (17, 18) vorgesehen sind.

8. Schieberplatte nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung einer Stufe (25) und Schulter mit axialem Abstand zwischen zwei Nutbahnen (4, 7) besteht.