DE4343751A1

DE4343751A1 - Schieberverschluß

Info

Publication number: DE4343751A1
Application number: DE4343751A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dahmen; Heinz Dieter Hannes; Rolf Himmler
Original assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Current assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-06-22
Also published as: DE59404422D1; EP0659506A1; EP0659506B1; ATE159439T1; ES2110686T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schieberverschluß zum Öffnen und Schließen des Auslaufkanals eines Gießgefäßes für metallische Schmelzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekannter Schieberverschluß ist in Fig. 1, linke Hälf te, dargestellt. Er umfaßt eine am Boden eines Gießgefäßes für metallische Schmelzen angeordnete Kopfplatte und eine relativ dazu verschiebbare Schieberplatte. An der Unterseite der Schieberplatte ist ein Ausgußstutzen angeformt. Der Aus gußstutzen umfaßt einen rohrartigen Fortsatz, der einstückig mit einem Flansch ausgebildet ist. Im rohrartigen Fortsatz ist ein Durchgang vorgesehen, durch den hindurch die metal lische Schmelze im geöffneten Zustand des Schieberverschlus ses austreten kann.

Der Flansch und der rohrartige Fortsatz bestehen aus unter schiedlichem mörtelhaltigen Material, wobei im Übergangsbe reich beider Materialien eine Vermischung derselben auftritt. Diese bei der Herstellung des Ausgußstutzens entstehende Ver mischung wird als "Spinellbildung" bezeichnet.

Eine "Spinellbildung" ist nachteilhaft, da bei unterschiedli chen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien Zu fallsrißbildungen auftreten, die die Funktionsfähigkeit des Ausgußstutzens erheblich beeinträchtigen können. Ferner wird dadurch die Lebensdauer des Schieberverschlusses vermindert.

Wird für den Flansch und den rohrförmigen Fortsatz der glei che Mörtel verwendet, so ist die Korngröße der im Mörtel ent haltenen körnigen Bestandteile dadurch begrenzt, daß der Mör tel auch einen Spalt ausfüllen soll, der zwischen einem den Flansch einfassenden Stahlrahmen und der Schieberplatte aus gebildet ist. Die Auswahl bzw. Beschaffenheit der Materialien für den Ausgußstutzen bzw. den rohrförmigen Fortsatz wird da durch unnötig eingeschränkt. Ferner wird bei der Verwendung einer einzigen Art von Mörtel für Flansch und rohrförmigem Fortsatz eine unnötig große Quantität teuerer Gießmasse benö tigt, deren Qualität durch diejenige für den einem besonders hohen Verschleiß ausgesetzten rohrförmigen Fortsatz bestimmt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Schie berverschluß derart weiterzubilden, daß die Funktionssicher heit bei kostengünstiger Herstellung über eine lange Ge brauchszeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Demgemäß umfaßt der Ausgußstutzen einen durchgehend aus vor bestimmtem feuerfesten Material bestehenden Rohrabschnitt, der an der Unterseite der Schieberplatte gegenüber dem vom Stahlrahmen eingefaßten Flansch separiert ist.

Eine Vermischung der Materialien von Rohrabschnitt und Flansch bei der Herstellung des Ausgußstutzens wird unter bunden. Demgemäß kann keine "Spinellbildung" auftreten. Eine Zufallsrißbildung, wie sie in Fig. 1, linke Hälfte, darge stellt ist, wird somit wirksam verhindert. Vielmehr ist zwi schen Flansch und Rohrabschnitt eine Sollbruchstelle defi niert, an der beide Elemente in gewissen Grenzen zueinander beweglich sind. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Materialien mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten für den Flansch einerseits und den Rohrabschnitt bzw. rohr förmigen Fortsatz andererseits von Bedeutung.

Da es möglich ist, für den Flansch und den Rohrabschnitt un terschiedliche Materialien zu verwenden, ohne daß eine Zu fallsrißbildung zu befürchten ist, können die für die jewei ligen Teile bestimmten Materialien auf ihren Verwendungs zweck abgestimmt sein. Beispielsweise kann für den Flansch, der zur Einbettung der Schieberplatte sowie zur Abstützung derselben gegenüber thermodynamischen Federelementen dient, ein Material verwendet werden, das eine starke Bindung zur Schieberplatte eingeht und mechanisch hoch belastbar ist. Demgegenüber soll der Rohrabschnitt des Ausgußstutzens für einen direkten Kontakt mit der metallischen Schmelze geeignet sein und möglichst gut isolieren.

Die teure Gießmasse, die den Ausgußkanal im Ausgußstutzen um gibt, wird lediglich für den Rohrabschnitt verwendet. Für den Flansch kann auf günstigeres Material zurückgegriffen werden.

Mit der vorgenannt angegebenen Konstruktion ist darüber hin aus eine einfache und schnelle Konfektionierung des Ausguß stutzens bzw. des Schieberverschlusses möglich.

Insgesamt gewährleistet die vorgenannte Konstruktion die ko stengünstige Herstellung eines funktionssicheren Schieberver schlusses mit langer Lebensdauer.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Rohrabschnitt einen Stahlmantel auf, der sich durch den Stahlrahmen des Flansches hindurch bis an die Unterseite der Schieberplatte erstreckt. Der Stahlmantel stützt sich an der Schieberplatte ab, so daß auch bei einer Einwirkung von Quer kräften auf den Ausgußstutzen eine Verbiegung desselben ver hindert wird. Demgemäß ist der Entstehung von Rissen in der Gießmasse unterhalb der Platte vorgebeugt.

Bisher war die Korngröße der körnigen Bestandteile in dem für den Rohrabschnitt zu verwendenden Material dadurch be schränkt, daß zwischen der Schieberplatte und einem den Flansch einfassenden Stahlrahmen ein Spalt angeordnet ist, in den das Flanschmaterial zumindest teilweise eindringen soll. Die Korngröße war dementsprechend zu wählen. Dies schränkt die Auswahlmöglichkeit für das den Rohrabschnitt definierende Material beträchtlich ein. Bei einer Separierung von Flansch und Rohrabschnitt können die Materialien - wie vorgenannt bereits erwähnt - für beide Teile unabhängig voneinander ge wählt werden.

Vorzugsweise wird als Flanschmaterial ein Mörtel verwendet, dessen körnige Bestandteile eine Korngröße aufweisen, die ge ringer ist als die minimale Breite des Spaltes zwischen den seitlichen Rändern der Schieberplatte und dem Umfangsrand des den Flansch umfassenden Stahlrahmens. Die Korngröße des kör nigen Materials für den Rohrabschnitt kann größer gewählt sein.

Vorteilhafte Materialien für den Flansch bzw. den Rohrab schnitt sind in den Ansprüchen 5 und 6 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 - linke Hälfte - eine Längsschnittdarstellung eines Schieberverschlusses nach dem Stand der Technik,
und
- rechte Hälfte - eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines Schieberverschlusses gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Detailschnittansicht der in Fig. 1, rechte Hälfte, dargestellten Schieberplatte mit Ausgußstutzen.

Fig. 1 zeigt die Längsschnitte von zwei Ausführungsformen eines Schieberverschlusses. In der linken Hälfte der Fig. 1 ist ein Schieberverschluß nach dem Stand der Technik und in der rechten Hälfte ein Ausführungsbeispiel eines Schieberver schlusses gemäß der Erfindung abgebildet.

Der Schieberverschluß ist am Boden eines nicht dargestellten Gießgefäßes für metallische Schmelzen angeordnet und dient zum Öffnen und Schließen eines Auslaufkanals. Er umfaßt eine Kopfplatte 12, die direkt am Boden des (nicht dargestellten) Gießgefäßes angeordnet ist, und eine darunter vorgesehene Schieberplatte 16. An deren Unterseite wiederum ist ein Aus gußstutzen 20 angeformt.

Die Schieberplatte 16 ist in bekannter Weise relativ zur Kopfplatte 12 verschiebbar angeordnet. In der Schließstellung ist ein in der Schieberplatte 16 ausgebildeter Durchlaß 18 zu einem entsprechend großen Durchlaß 14 in der Kopfplatte 12 versetzt. In der vollständigen Offenstellung fluchten beide Durchlässe 14, 18 miteinander, so daß die metallische Schmel ze aus dem Gießgefäß ausfließen kann. In der Regel ist der Schieberplatte 16 ein hydraulischer Antrieb zugeordnet, der hier nicht näher erläutert zu werden braucht, da es sich um bekannte Maßnahmen handelt.

Der Ausgußstutzen 20 ist - wie bereits oben ausgeführt - an der Unterseite der Schieberplatte 16 angeformt bzw. angegos sen und umfaßt einen Ausflußkanal definierenden Rohrabschnitt 26 und einen sich über die Unterseite der Schieberplatte 16 und die seitlichen Ränder derselben erstreckenden Flansch 28.

Der durch den Rohrabschnitt 26 definierte Ausgußkanal ver längert den in der Schieberplatte 16 ausgebildeten Durchlaß 18 und erstreckt sich von der Schieberplatte 16 durchgehend nach unten bis zum unteren Ende des Ausgußstutzens 20. Er besteht aus einem feuerfesten Material, beispielsweise aus einer Al₂O₃-haltigen Gießmasse, die von einem Stahlmantel 24 umgeben ist. Der Stahlmantel 24 stützt sich mit einem Ende an der Schieberplatte 16 ab und erstreckt sich ebenfalls bis na he zum unteren Ende des Ausgußstutzens 20. Am unteren Ende weist der Stahlmantel 24 und dementsprechend auch der Aus gußstutzen 20 einen sich konisch verjüngenden Endabschnitt auf, der in eine korrespondierende Öffnung eines darunter angeordneten Schattenrohres 34 mit zugeordnetem Manipulator 36 dichtend einführbar ist.

Der Flansch 28 umgibt an der Unterseite der Schieberplatte 16 den Rohrabschnitts 26 und ist von einem Stahlrahmen 22 ein gefaßt, der wiederum den Stahlmantel 24 des Rohrabschnitts manschettenartig umgibt. Der Stahlrahmen 22 erstreckt sich im Abstand von der Unterseite der Schieberplatte 16 vom Rohrab schitt 26 ausgehend radial nach außen und ist am radial äuße ren Ende nach oben gebogen (siehe Bezugsziffer 44 in den Fig. 1 und 2), so daß er die Schieberplatte 16 zumindest zum Teil auch seitlich einfaßt. Zwischen der Schieberplatte 16 und dem nach oben gebogenen Rand des Stahlrahmens 22 ist ein schmaler Spalt 40 definiert. An der in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 46 gekennzeichneten Position, bei welcher der Stahlmantel 24 an den Stahlrahmen 22 angrenzt, sind beide Elemente durch eine Heftschweißung miteinander fixiert.

Zwischen dem oberen Teil des zum Rohrabschnitt 26 gehörigen Stahlmantels 24, dem Stahlrahmen 22′, der Unterseite und den seitlichen Rändern der Schieberplatte 16 ist dementsprechend für die Herstellung des Ausgußstutzens 20 ein Hohlraum ausge bildet, in den die Flanschmasse eingefüllt wird. Als Material für den Flansch kann beispielsweise ein AL₂O₃-haltiger Mörtel verwendet werden.

Es ist darauf zu achten, daß die körnigen Bestandteile des Materials für den Flansch 28 eine Korngröße aufweisen, die etwas geringer ist als die minimale Breite des Spaltes 40 zwischen den seitlichen Rändern der Schieberplatte 16 und dem nach oben gebogenen Rand 44 des Stahlrahmens 22. Dadurch kann das Flanschmaterial in den Spalt 40 eindringen und diesen ausfüllen. Damit ist eine dauerhaft feste Verbindung zwischen Flansch 28 bzw. Ausgußstutzen 20 und Schieberplatte 16 ge schaffen, die auch den hohen mechanischen Kräften standhält, welche durch die bereits erwähnten Federelemente 30 zwischen Flansch 28 und einem Stützrahmen 32 ausgeübt werden.

Die Federelemente 30 pressen über den Flansch 28 die Schie berplatte 16 in dichte Anlage an die Kopfplatte 12. Dadurch wird verhindert, daß zwischen Schieber- und Kopfplatte metal lische Schmelze nach außen oder Luft nach innen in den Aus laufkanal dringen kann.

Als Federelemente 30 dienen vorzugsweise sog. "thermody namische Elemente" (TDE), deren Federkraft mit steigender Temperatur zunimmt, und umgekehrt.

Beim Stand der Technik gehen die Materialien des den Auslauf kanal definierenden rohrartigen Fortsatzes bzw. Rohrab schnitts und des Flansches ineinander über bzw. sind im Über gangsbereich miteinander vermischt. Wegen der unterschiedli chen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann es dann beim Betrieb des Schieberverschlusses zu einer unkontrollierten Rißbildung in diesem kritischen Materialbereich kommen (siehe Bezugsziffer 38 in Fig. 1), so daß die Funktionsfähigkeit des Schieberverschlusses 10 nicht gewährleistet werden kann.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Material für den Rohrabschnitt 26 unabhängig vom Material für den Flansch 28 gewählt werden. Beide Materialien sind im Bereich des Flansches 28 durch den oberen Ringabschnitt 42 des den Rohr abschnitt 26 umgebenden Stahlmantels voneinander getrennt. Durch die definierte Abgrenzung beider Materialien ist eine Art Sollbruchstelle oder Dehnfuge zwischen Flansch 28 und Rohrabschnitt 26 geschaffen. Eine Zufallsrißbildung im Aus gußstutzen 20 beim Betrieb des Schieberverschlusses ist daher nicht zu befürchten.

Für den Rohrabschnitt 26 kann ein Mörtel mit einem körnigen Bestandteil gewählt werden, dessen Korngröße größer ist als die Korngröße der körnigen Bestandteile des Materials für den Flansch 28. Als feuerfeste Materialien können AL₂O₃-, MgO- oder dergleichen Gießmassen verwendet werden.

Ferner kann die Menge von teurerem Gießmaterial reduziert werden, da solches lediglich für den Rohrabschnitt 26 verwen det werden muß. Dies ermöglicht eine nicht unbeträchtliche Kostenreduktion bei der Herstellung des Schieberverschlusses.

Dadurch, daß sich der den Rohrabschnitt 26 umgebende Stahl mantel 24 am schieberplattenseitigen Ende an der Schieber platte 16 abstützt, ist es möglich, eventuell auf den Ausguß stutzen 20 einwirkende Querkräfte abzufangen. Im Normalfall bewegen sich Schieberplatte 16 und Schattenrohr 34 gleicher maßen. Wirken auf das Schattenrohr 34 jedoch Querkräfte ein, wird normalerweise der Ausgußstutzen 20 "verbogen", wodurch Risse in der Gießmasse unterhalb der Schieberplatte 16 ent stehen können. Durch die erwähnte Abstützung des Rohrab schnitts 26 über den Stahlmantel 24 an der Schieberplatte 16 werden diese Querkräfte jedoch abgefangen, d. h. nicht auf den Flansch 28 übertragen, so daß Rißbildungen im Bereich zwi schen Flansch und Rohrabschnitt nicht zu befürchten sind. Der Stahlmantel 24 des Rohrabschnitts 26 verhindert auch wirksam ein Verbiegen desselben, so daß auch in diesem Bereich keine durch Querkräfte bedingte Risse auftreten können.

Schließlich sind mit der vorgenannten Konstruktion auch ein einfaches Aufspannen und kürzere Rüttelzeiten bei der Her stellung möglich. Darüber hinaus wird eine gezielte Schleif zugabe durch den Anschlag des Stahlmantels 24 ermöglicht.

Insgesamt ist durch die vorbeschriebene Konstruktion eine Möglichkeit für eine kostengünstige Herstellung eines funk tionssicheren Schieberverschlusses mit einer langen Lebensdau er gezeigt.

Bezugszeichenliste

10 Schieberverschluß
12 Kopfplatte
12 Durchlaß der Kopfplatte
16 Schieberplatte
18 Schieberplattendurchlaß
20 Ausgußstutzen
22 Stahlrahmen
24 Stahlmantel
26 Rohrabschnitt
28 Flansch
30 Federeinrichtung (TDE)
32 Abstützrahmen
34 Schattenrohr
36 Manipulator
38 Riß
40 Spalt
42 Ringabschnitt
44 Umfangsrand
46 Heftschweißung

Claims

1. Schieberverschluß zum Öffnen und Schließen des Auslauf kanals eines Gießgefäßes für metallische Schmelzen mit einer relativ zu einer am Boden des Gießgefäßes angeord neten Kopfplatte (12) verschiebbaren Schieberplatte (16), an deren Unterseite ein Ausgußstutzen (20) mit Flansch (28) angeformt ist, wobei sich der Flansch (28) über die Unterseite und wenigstens einen Teil des seit lichen Randes der Schieberplatte (16) erstreckt und von einem Stahlrahmen (22) eingefaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgußstutzen (20) einen durchgehend aus vorbe stimmtem feuerfesten Material bestehenden Rohrabschnitt (26) umfaßt, der an der Unterseite der Schieberplatte (16) gegenüber dem vom Stahlrahmen (22) eingefaßten Flansch (28) separiert ist.

2. Schieberverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (26) einen Stahlmantel (24) auf weist, der sich durch den Stahlrahmen (22) des Flansches (28) hindurch bis an die Unterseite der Schieberplatte (16) erstreckt.

3. Schieberverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (28) aus einem Material besteht, welches verschieden ist vom feuerfesten Material des Rohrab schnitts (26).

4. Schieberverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschmaterial ein Mörtel ist, dessen körnige Bestandteile eine Korngröße aufweisen, die etwas gerin ger ist als die minimale Breite eines Spaltes (40) zwi schen den seitlichen Rändern der Schieberplatte (16) und dem Umfangsrand (44) des den Flansch (28) umfassenden Stahlrahmens (22).

5. Schieberplattenverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Flanschmaterial ein AL₂O₃-haltiger Mörtel dient.

6. Schieberplattenverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfestes Material für den Rohrabschnitt (26) des Ausgußstutzens (20) eine AL₂O₃, MgO oder dergleichen Gießmasse dient.