CH639577A5

CH639577A5 - Schieberplatte fuer schiebeverschluesse an metallschmelze enthaltenden behaeltern sowie verfahren zur herstellung solcher schieberplatten.

Info

Publication number: CH639577A5
Application number: CH397979A
Authority: CH
Inventors: Axel Eschner; Hermann Leupold; Peter Jeschke
Original assignee: Didier Werke Ag
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1983-11-30
Also published as: GB2029549A; DE2826709A1; BE877048A; DE2826709C2; GB2029549B; US4268016A; IT1121292B; FR2429064A1; IT7923701A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Schieberplatte nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Solche Schieberplatten sind beispielsweise aus der CH-PS 444 390 bekannt.

Bisher wurde der Heizleiter zur Vermeidung des Einfrierens der Metallschmelze in der Schieberplatte in möglichst unmittelbarer Umgebung der Durchflussöffnung vorgesehen, weil man sich hierdurch den grösstmöglichen Wirkungsgrad des Heizleiters, nämlich in unmittelbarer Nähe des vom Einfrieren betroffenen Bereiches, versprach.

Es hat sich jedoch insbesondere an vertikalen Dreiplattenschiebern für Aluminiumschmelze enthaltende Behälter gezeigt, dass zwar das Einfrierproblem in einigermassen befriedigender Weise gelöst werden kann, dass aber bei solchen Schiebeverschlüssen, insbesondere auch wegen der besonderen Eigenschaften des flüssigen Aluminiums, erhebliche Abdichtprobleme auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen und insbesondere eine Schieberplatte der gat-tungsgemässen Art zu schaffen, bei welcher sowohl in wirksamer Weise das Einfrieren der Metallschmelze als auch die Undichtigkeiten am Plattenschieber vermieden sind und welche sich auf einfache Weise herstellen lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, also auf überraschend einfache Weise, durch die besondere Anordnung des Heizleiters in der Schieberplatte gelöst. Durch das erfin-dungsgemässe Lösungsmerkmal lässt sich vermeiden, dass beispielsweise auch flüssige Aluminiumschmelze zwischen die Platten des Schiebeverschlusses gelangt, dort erstarrt und nach mehrfachem Öffnen und Schliessen des Schiebeverschlusses zu Zerstörungen der Platten führt. Vermutlich beruht die Wirkung des erfindungsgemässen Lösungsmerkmales darauf, dass in Giessstellung der frei aus dem Schiebe-verschluss horizontal seitlich oder vertikal nach oben herausragende Schliessflächenabschnitt der Schieberplatte nicht mehr wie bisher abkühlt und damit durch Reversion der thermischen Deckung schwindet, sondern aufgrund der Anordnung des Heizleiters nicht nur um die Durchflussöffnung herum, sondern vorzugsweise und überwiegend auch im Schliessflächenabschnitt die Beheizung auch dieses Schliessflächenabschnittes erfolgt. Die Arbeitsfläche der Schieberplatte im Schliessflächenbereich kann daher einwandfrei abdichten und ein Ausbrechen der Metallschmelze durch sonst auftretende Spalten verhindern. Für diesen Zweck kann man beispielsweise auch die Schieberplatte im Bereich des Schliessflächenabschnittes zusätzlich isolieren, indem man beispielsweise «Cera»-Fett, eine keramische Fasermatte mit Binder auf das die Platte aufnehmende Stahlgehäuse aufbringt.

Für den Heizleiter kann man in an sich bekannter Weise Metalldrähte verwenden, es ist aber auch in Erwägung zu ziehen, nichtmetallische Heizleiter einzubetten, was z.B. zur Erlangung höherer Betriebstemperaturen in Frage kommen kann. Sowohl mit Metalldrähten als auch mit entsprechenden nichtmetallischen Heizleitern kann man auf sehr einfache Weise in Giessstellung der Schieberplatte nicht nur die unmittelbare Umgebung der Durchflussöffnung, sondern

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

auch den Schliessflächenabschnitt der Platte auf einer Temperatur halten, die über der Schmelztemperatur des zu gies-senden Metalles liegt.

Um auf einfache Weise sowohl die erwünschte Lösung des Einfrierungsproblems als auch die des Abdichtproblems zu erlangen, wird die Massnahme des Anspruchs 2 getroffen, wenn der Heizleiter einen Metalldraht aufweist. Der Heizleiter wird dabei also von der dem Schliessflächenabschnitt der Platte gegenüberliegenden Seite ein- und z. B. in Form eines zu dieser Seite hin geöffneten U um die Durchflussöffnung der Platte herumgeführt.

Nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 3 kann der Schliessflächenabschnitt der Schieberplatte auf einer einheitlichen hohen Temperatur von beispielsweise 750 C gehalten werden. Auch hier erfolgt in dem Teil der Schieberplatte, der in Giessstellung ohne Bedeckung ist, eine stärkere Beheizung als in den übrigen Plattenabschnitten, so dass ein Abkühlen vermieden wird und der Schiebever-schluss dicht bleibt. Eine Doppelspirale gewährleistet nicht nur eine gleichmässigere Beheizung und eine höhere Leistung, sie sichert die Funktionsfähigkeit der erfmdungsge-mässen Schieberplatte auch dann, wenn eine Wendel ausfällt.

Anspruch 4 betrifft eine weitere Ausgestaltung der erfin-dungsgemässen Schieberplatte hinsichtlich einer möglichst gleichmässigen Beheizung im Schliessflächenabschnitt.

Mit der Massnahme des Anspruchs 5 kann auf einfache Weise erreicht werden, dass in Giessstellung im Schliessflächenabschnitt der Schieberplatte im wesentlichen die gleiche Temperatur herrscht, wie in dem unmittelbar von der oder den stationären Platte(n) abgedeckten Bereich der Schieberplatte in unmittelbarer Umgebung der Durchflussöffnung.

Dieser Temperaturausgleich kann auch mit der Massnahme des Anspruchs 6 erzielt werden.

Die besondere Führung der Heizleiterzweige gemäss Anspruch 7 dient ebenfalls einer gleichmässigen Beheizung des Teiles der Schieberplatte, der in allen Betriebsstellungen an oder zwischen der oder den stationären Platte(n) liegt.

Als Heizleiter benutzt man vorzugsweise einen Chrom-Nickel-Draht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass solche Drähte in Schieberplatten der erfindungsgemässen Art hohe Lebensdauer haben.

Besondere Dimensionierungsvorschriften sind gemäss den Ansprüchen 9 bis 11 vorgesehen. Mit dem Merkmal des Anspruchs 9 wird ein Optimum zwischen der Flächenwirkung des Heizdrahtes und einer Überhitzung der Oberfläche der Schieberplatte im Bereich des Heizdrahtes erzielt. Nach Anspruch 10 werden nachteilige Querschnittsveränderungen des Heizdrahtes beim Wickeln vermieden. Die Massnahme des Anspruchs 11 gewährleistet eine optimale Abfuhr der Wärme vom Heizdraht und eine gleichmässige Erwärmung der Oberfläche der Schieberplatte. Überhitzungen der Oberfläche werden vermieden.

Die Einbettung des Heizleiters in Form eines metallischen Drahtes in das feuerfeste Material der Schieberplatte bereitet bekanntlich Schwierigkeiten, da Querschnittsveränderungen des Heizdrahtes in jedem Fall zu vermeiden und eine hohe Lebensdauer des Heizleiters zu sichern ist.

Die Erfindung betrifft daher auch ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Schieberplatte unter Berücksichtigung der zuletzt genannten Erfordernisse.

Dieses erfmdungsgemässe Verfahren zeichnet sich durch die Massnahme des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 12 aus. Bei der notwendigen Dimensionierung des Heizdrahtes ist eine Erhöhung der Oberflächenbelastung gegenüber üblichen Werten aufwerte um 10 Watt/cm2 Oberfläche des

639 577

Drahtes unumgänglich. Aus diesem Grund sind an die Einbettmasse und die Bindemittel erhöhte Ansprüche in der Reinheit zu stellen.

Diese Voraussetzung erfüllt die nach Anspruch 12 zu verwendende Einbettmasse, welche eine überraschend gute Korrosionsbeständigkeit des metallischen Heizleiters gewährleistet.

Nach Anspruch 13 soll eine möglichst grosse Reinheit der Einbettmasse gesichert werden. Eine Zugabe von Verzögerern, Inhibitoren, Verflüssigern oder Beschleunigern ist, solange letzterer organischen Ursprungs sind, zu vermeiden.

Da, wie bereits erwähnt, Querschnittsveränderungen am Heizleiter und eine besonders sorgfaltige und schonende Behandlung des Heizleiters bei der Einbettung erforderlich ist, wird die Verfahrensmassnahme des Anspruchs 14 bei einer Weiterbildung der Erfindung getroffen.

Das Merkmal des Anspruchs 15 erhöht die Korrosionsbeständigkeit des Chrom-Nickel-Drahtes, da sich beim Glühen an der Luft eine Nickeloxid-Schutzschicht bildet. Nach dem Glühen sollte der Heizdraht mit der Hand nur noch an den Anschlussenden angefasst werden. Die Anschlussenden sollten mindestens zwei- oder dreifach verdrillt werden, um eine Erhitzung der Anschlussenden in Luft möglichst niedrig zu halten.

Bei dem in Anspruch 14 erwähnten Vibrationsprozess zur Einbettung der Heizleiter in das Plattenmaterial wird eine gleichmässige Füllung der Heizspiralen erreicht, wobei eine gewisse Siebwirkung der Spirale eine Anreicherung an Zement in der Spirale mit sich bringt, welche die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Dabei können wegen des Vibrationsprozesses sogar Einbettmassen mit einer Korn-grösse gemäss Anspruch 16 verwendet werden, die in gewissen Bereichen grösser als der Windungsabstand der Heizspirale ist. Hierdurch kann die Festigkeit der Schieberplatte verbessert und die Rissanfalligkeit und Schwindung beim Abbinden vermindert werden.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt schematisch einen Dreiplattenschieber für Aluminiumöfen, bei welchem die erfmdungsgemässe Lehre vorzugsweise Anwendung findet, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Schiebermittelplatte für einen Dreiplattenschieber gemäss Fig. 1.

Die Schieberplatte 1 befindet sich nach Fig. 1 als Mittelplatte in Giessstellung eines Dreiplattenschiebers zwischen einer stationären Oberplatte 7 und einer stationären Unterplatte 8. In der Giessstellung fluchtet die Durchflussöffnung 2 der Schieberplatte 1 mit den entsprechenden Durchflussöffnungen der Oberplatte 7 und der Unterplatte 8. Die Schieberplatte 1 ragt entsprechend dieser Darstellung mit ihrem Schliessflächenabschnitt 4, also mit dem Teil, welcher in Schliessstellung des Dreiplattenschiebers den Durchfluss verhindert und die Abdichtung zwischen Oberplatte 7 und Unterplatte 8 gewährleistet, seitlich aus dem Schiebever-schluss heraus.

Nach der Erfindung ist nun gemäss Fig. 2 im Bereich dieses Schliessflächenabschnittes 4 der Schieberplatte 1 ein besonderer Heizleiter 3 in Gestalt zweier ineinanderliegender Wendelzweige vorgesehen. Der aus Chrom-Nickel-Draht (80/20) bestehende Heizleiter 3 ist von der dem schliessflä-chenseitigen Ende 6 gegenüberliegenden Schmalseite in die Schieberplatte 1 eingeführt. Er verzweigt sich jeweils an den Verzweigungspunkten 5 zu den beiden ineinanderliegenden Wendelzweigen. Der äussere Wendelzweig ist dabei an die Kontur der Schieberplatte (im dargestellten Fall rechteckig) angepasst, während der innere Wendelzweig unmittelbar hinter der Durchflussöffnung 2 zur Plattenmitte zusam-

3

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

639577

4

meläuft und zum schliessflächenseitigen Ende 6 wieder auseinander läuft. Auf diese Weise ist eine möglichst gleichmässige Temperierung der Schieberplatte 1 während des Giess-vorganges, sowohl im Bereich der Durchflussöffnung 2 zur Vermeidung von Einfrierungen, als auch im Schliessflächenabschnitt 4 zur Vermeidung von Undichtigkeiten des Schiebeverschlusses erreichbar.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel war bei Plattenabmessungen von 300 mm x 150 mm x 30 mm eine Heizwendel mit einem Windungsdurchmesser von 7,5 mm, einem Drahtdurchmesser von 1,0 mm und einem Windungsabstand von 5,6 mm mit Erfolg verwendet worden. Hieraus ergab sich ein Verhältnis Plattendicke zu Windungsdurchmesser von 4:1, ein Verhältnis Windungsdurchmesser zu Drahtdurchmesser von 7,5:1 und ein Verhältnis Windungsabstand zu Abstand der Oberkante des Drahtes zur Oberflä-5 che der Platte von 1:2.

Bei einem solchen Ausführungsbeispiel haben die Spiralzweige aus Chrom-Nickel-Heizdrähten beispielsweise einen Widerstand von 7 Ohm und die Doppelwendeleinen Widerstand von 3,5 Ohm. Bei einer Spannung von 100 Volt io fliesst ein Strom von 28,5 Ampere und die Schieberplatte hat eine Leistimg von 2850 Watt. Die spezifische Oberflächenbelastung liegt bei etwa 9,5 Watt/cm2 Oberfläche des Drahtes.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims

639 577

1. Schieberplatte mit einer Durchflussöffnung für Schiebeverschlüsse an Metallschmelze, z.B. Aluminiumschmelze, enthaltenden Behältern, welche einen eingeformten Heizleiter besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (3) überwiegend im Schliessflächenabschnitt (4) der Platte (1) angeordnet ist.

2. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (3) die Durchflussöffnung (2) der Platte (1) auf der Schliessflächenabschnittseite um-schliesst.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Schieberplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (3) als Wendel ausgebildet ist.

4. Schieberplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzweigungspunkte (5) der als Doppelwendel ausgebildeten Heizwendel im feuerfesten Material der Platte (1) liegen und die Wendelzweige gleichen elektrischen Widerstand haben.

5. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im äusseren Teil des Schliessflä-chenabschnittes (4) der Platte (1) ein zusätzlicher Heizleiter vorgesehen ist, der nur in Giessstellung der Platte (1) elektrisch eingeschaltet ist.

6. Schieberplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im äusseren und inneren Teil des Schliess-flächenabschnittes (4) der Platte (1) vorgesehenen Heizleiter (3) als Heizwendel ausgebildet sind und der äussere Heizleiter (3) einen kleineren Windungsabstand hat als der innere Heizleiter (3).

7. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter im mittleren Teil des Schliessflächenabschnitts (4) näher an der vertikalen Längsmittelebene der Platte (1) liegt als im Bereich der Durchflussöffnung (2).

8. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (3) einen Chrom-Nickel-Draht aufweist.

9. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Plattendicke zu Windungsdurchmesser der Heizwendel(n) zwischen 3:1 und 6:1, vorzugsweise bei etwa 4:1, liegt.

10. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis vom Windungsdurchmesser der Heizwendel(n) zum Drahtdurchmesser bei etwa 6:1, vorzugsweise bei etwa 7,5:1, liegt.

11. Schieberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis vom Windungsabstand der Heizwendel(n) zum Abstand der Oberkante des Heizdrahtes von der Oberfläche der Platte (1) unter 1:4, vorzugsweise bei 1:2, liegt.

12. Verfahren zur Herstellung einer Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Heizleiter in eine hydraulisch oder chemisch abbindende Masse aus Tabular-Tonerde, einem Calzium-Aluminat-Zement und Wasser und/oder Monoaluminiumphosphat einbettet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Einbettmasse für den Heizleiter verwendet, welche im wesentlichen frei von organischen Stoffen, Kohlenstoff, Schwefel, metallischen Eisen, Alkalien und/ oder elektrisch leitfähigen Stoffen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass man eine vibrierfähige Einbettmasse verwendet und den Heizleiter durch Vibration in die Masse einbettet.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man den Chrom-Nickel-Draht vor dem Einbetten an der Luft glüht.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Einbettmasse mit einer Korngrösse von maximal dem 1,1- bis l,3fachen des Windungsabstandes der Heizwendel(n) verwendet.