DE4042203A1 - Schieberplatte fuer schieberverschluesse von metallurgischen gefaessen - Google Patents

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 be­ darf indes der Abstützung, damit er nicht nach unten herausgedrückt werden kann. Dies kann durch Begrenzung des Rineinsatzes auf die sich unmittelbar an die Verschlußebene angrenzende Zone geschehen, wobei die Dicke des Ringes beträchtlich unter derjenigen der übri­ gen Schieberplatte liegt, welche den Rineinsatz 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 Verschlußebene durch Absinken des eingesetzten Ringes nicht zu be­ einträchtigen. Wie sich gezeigt hat, ist feuerfester Mörtel im Hin­ blick auf seine normalerweise zu berücksichtigende Schwindung nicht geeignet, eine hinreichende Sicherheit gegen Absinken eines einge­ setzten Ringes zu schaffen, sofern eine sich horizontal er­ streckende, mit feuerfestem Mörtel ausgefüllte Fuge besteht, die vertikal belastet wird.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Schieberplatte der bezeichneten Art so auszu­ führen, daß Verkalverschiebungen eines eingesetzten Ringes bei gleichzeitiger Zentrierung derselben in verbesserter Weise aus­ geschlossen 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 aus­ reichenden Widerstand gegenüber einer Vertikalverschiebung des Ringes darstellen. Der eingesetzte Ring, der nicht nur eine zylin­ drische Aussenwandung 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 achsialem 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 achsialen 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 achsialem 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 (9)

1. Schieberplatte für Schieberverschlüsse von metallurgischen Ge­ fäßen, wie Gießpfannen und Zwischenbehälter zum Stranggießen von Stahl, die wahlweise je nach ihrer Schieberstellung einen Strahl flüssigen Metalls mit einer Durchgangsöffnung völlig freigibt, drosselt oder ihn mit einem geschlossenen Abschnitt unterbricht, wobei die Durchgangsöffnung von einem in die Schieberplatte eingesetzten Ring aus feuerfesten Material mit erhöhtem Verschleißwiderstand gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenwandung des Ringes (5, 11, 12) mit einer Nutbahn (7, 18) versehen ist, die sich entlang wenigstens eines Teils der Peripherie des Ringmantels erstreckt,
und zu der spiegelbildlich eine Nutbahn (4, 13, 14, 17) in der Innenwandung (19) der für den Ringeinsatz in der Schieberplatte (1, 9, 10) befindlichen Öffnung derart ausgeführt ist, daß sich beide Nutbahnen zu einem Hohl­ raum ergänzen,
der mit einem darin thermisch expandierenden feuerfesten Mörtel ausgefüllt ist.

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 größerem Durchmesser als letzterer ausgeführt ist,
und daß der nach dem Ringeinsatz verbleibende Spalt (20) mit dem expandierenden feuerfestem Mörtel derart ausge­ führt 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 um­ laufend ausgeführt sind.

4. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nutbahnen (4, 7, 17, 18) mit achsialem Ab­ stand 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 Schieberplatte (1) entspricht.

6. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feuerfeste Mörtel einen Zusatz von Rohcyanit (Disthen) in einem Anteil von 4 bis 6 Gew. % aufweist.

7. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in achsialer Richtung zwischen der Verschlußebene der Schieberplatte und der Nutbahn die Außenwandung des Ringes (11, 12) zusätzlich mit einer abgesetzten Stufe (23, 24) ausgebildet ist, mittels der er an einer Schulter (21, 22) in der Wandung der in der Schieber­ platte (9, 10) für den Ring (11, 12) vorgesehenen Öff­ nung aufliegt.

8. Schieberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit achsialem Abstand zwei Nutbahnen (17, 18) vorge­ sehen sind.

9. Schieberplatte nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung einer Stufe (25) und Schulter mit achsialem Abstand zwischen zwei Nutbahnen (4, 7) be­ steht.