CH674813A5

CH674813A5 -

Info

Publication number: CH674813A5
Application number: CH2940/87A
Authority: CH
Inventors: Klaus Dr Mueller; Hans Erich Dr Sc Na Hintermann; Gilbert Dr Gindraux
Original assignee: Stopinc Ag
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1990-07-31
Also published as: FR2618705A1; ZA885599B; DE3735444C2; GB8818067D0; DE3735444A1; GB2208383B; IT8821502A0; IL87153A0; GB2208383A; IT1226521B; JPS6457970A; BR8803724A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines feuerfesten Verschleisstei-les für ein Verschlussorgan eines metallurgischen Behälters, bei dem das Verschleissteil als Einlaufhülse, Auslaufhülse, Schieberplatte oder Bodenplatte ausgebildet ist.

Solche Verschleissteile bestehen üblicherweise aus gebrannten feuerfesten keramischen Materialien, wie z.B. aus Zirkonoxid, Bornitrid mit hexago-naler Gitterstruktur, Aluminiumtitanat oder aus hochtonerdehaltigem Material. Ferner wird auch feuerfester Feuerbeton mit gebräuchlicherweise hochtonerdehaltigem Ausgangsstoff 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 1 937 742 besteht dessen Schieberplatte in der Durchflussöffnung und an der Dichtfläche aus einem Hartstoff, vorzugsweise aus einem hochschmelzenden oxidationsbeständigen Metallsilicit. 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 ein einfaches und wirksames Verfahren eine Haltbarkeitssteigerung zu erzielen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Dadurch lässt sich die Standzeit dieser Verschleissteile erheblich steigern, ohne dass aufwendige Bearbeitungen an ihnen vorgenommen werden müssen.

Bei einer sehr bevorzugten Behandlungsart ist die Oberflächenschicht der Verschleisszone durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und verdichtet, derart, 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 Verschleisstei-les 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 Vorschubgeschwindigkeit hin und her und nach jeder Linearbewegung mit einer Querverstellung bewegt. Diese Querverstellungen sollen jeweils gleich oder kleiner des durch den Laserstrahl geschmolzenen Durchmessers betragen.

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 Oberflächenschichtbehandlung eines Verschleissteiles kann aber auch durch die an sich bekannte Chemical Vapor Imprägnation durchgeführt werden. Bei diesem Verfahren werden in einem unter Vakuum stehenden Reaktor, der innen eine Temperatur von ungefähr 1000°C aufweisen soll, Re-aktanden, z.B. Titannitrid, Titankarbid und/oder AIu-miniumoxyd eingeführt.

Als weitere Behandlungsmöglichkeiten sind für die vorliegende Erfindung auch das Plasmaschweis-sen oder auch ein Beschichten mit Metallen anwendbar.

Die behandelten Verschleissteile bestehen vorteilhaft aus an sich bekannten keramischen Werkstoffen, wie Tonerde, Zirkonoxid oder Magnesiumoxid. Die Erfindung lässt sich auch für Verschleissteile aus minderwertigem Werkstoff, insbesondere feuerfestem 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 Oberflächenschichtbehandlung oft aufgerauht ist, wird sie danach geschliffen.

Schieber- bzw. Bodenplatten werden in zunehmendem Masse nach dem Gebrauch repariert, in5

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dem beispielsweise hochwertige Einsätze in die aufgebohrte Platte eingebettet werden. Auch hier lässt sich eine Haltbarkeitssteigerung durch die erfin-dungsgemässe 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 vorzugsweise zumindest im oberen Bereich der Durchflussöffnung behandelt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verschleissbild von schematisch dargestellten feuerfesten Verschleissteilen eines Schiebeverschlusses im Längsschnitt,

Fig. 2 feuerfeste Verschleissteile eines Dreiplat-ten-Schiebeverschlusses im Längsschnitt mit den erfindungsgemässen Oberflächenschichtbehand-lungen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Schieberplatte eines Schiebeverschlusses,

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 Oberflächenschichtbehandlung 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 aufweisenden Behälterboden 11 eingebettet. Eine an diese Einlaufhülse 14 anschliessende feuerfeste Bodenplatte 16 weist eine Durchflussöffnung 17 auf, die mit der Öffnung 15 der Einlaufhülse 14 konzentrisch angeordnet ist. Durch eine an die Bodenplatte 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 Schiebeverschlüsse sind an sich bekannt und es sind deshalb nur die für die Erfindung wesentlichen Teile gezeigt.

Feuerfeste Verschleissteile von Verschlussorganen für Metallschmelze 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 Metalls und auch von der Giessdauer ab. Bei der Einlaufhülse 14 ist typischerweise deren

Durchflussöffnung 15 im oberen Bereich Z14 verschlissen. Bei den Verschlussplatten 16 und 18 sind deren Durchflussöffnungen 17 bzw. 19 des öfteren an den Kanten Z16 auf Seiten der Gleitflächen 16' bzw, 18' abgenützt. Die Auslaufhülse 21 ist insbesondere in ihrem Bereich Z21 der Durchflussöffnung 22 dem stärksten Verschleiss ausgesetzt.

Bei dem Schiebeverschluss 30 gemäss Fig. 2 sind ebenfalls nur die für die Erfindung wesentlichen feuerfesten Verschleissteile gezeigt. Der Verschluss 30 ist als Dreiplatten-Schiebever-schluss ausgebildet und wird vorzugsweise als die Metallschmelzenmenge regulierbares Verschlussorgan an Zwischenbehältern im Stranggiessverfah-ren 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 feuerfesten 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 angeschlossen. Dieses in die Metallschmelze einer nicht dargestellten Kokille eingetauchte Giessrohr 38 hat zur Aufgabe, den Giessstrahl von der Umgebung abzuschirmen, damit die Metallschmelze nicht Sauerstoff oder andere Elemente aufnimmt.

Erfindungsgemäss sind die Verschleissteile durch eine Oberflächenschichtbehandlung 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 Z32 bzw. Z36 behandelt, wobei die untere Platte zusätzlich im Bereich Z36' in ihrer Durchfluss-öffnungserweiterung 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 Z34 und Z34' behandelt. Zudem ist sie vorteilhaft auch im Wandbereich Z35 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 Z39 behandelt. Vorzugsweise ist es jedoch auch im Bereich Z39' des Ausflusses und auch aussen an dem mit der sehr aggressiven Schlacke, die sich über dem Kokillenbad befindet, in Berührung stehenden Bereich Z38 behandelt.

Eine Platte 40 gemäss Fig. 3, bei der es sich beispielsweise um eine Schieberplatte handeln kann, ist in dem Bereich Z40 durch Oberflächenschichtbehandlung mittels Laser 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 Gleitfläche 42 der Schie-

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berplatte 40 in Kontakt stehende feste Bodenplatte und damit die in der Durchflussöffnung dieser Bodenplatte befindliche Schmelze überdeckt den Bereich Z40 der Schieberplatte 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 Z40 mit einer einstellbaren Vorschubgeschwindigkeit vs, durch Hin- und Herbewegungen sx sowie Querverstellungen sy 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 sy mit ebenfalls der Vorschubgeschwindigkeit vs, wie in Fig. 3b gezeigt ist. Die Querverstellung sy soll gleich oder kleiner des durch den Laserstrahl geschmolzenen Durchmesser 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 Laser von Durchflussöffnungen 51 bei einem Verschleissteil 50 ist nach Fig. 4 ein schräg in die Bohrung einfallender Laserstrahl 52 gezeigt, der durch eine Drehbewegung des Verschleissteiles 50 oder aber durch Drehung der Laserquelle 55 um die Öffnungsachse 54 und durch eine Höhenverstellung sy desselben auf der Öffnungswand Z50 geführt ist, wobei die Höhenverstellung vorzugsweise nach jeder Umdrehung des Verschleissteiles oder aber der Laserquelle durch eine Auf- oder Abwärtsbewegung erfolgt.

Bei der Oberflächenschichtbehandlung nach Fig. 5 wird der Laserstrahl 52 vorteilhaft koaxial zur Bohrungsachse 54 auf einen in der Öffnung 51 befindlichen Spiegel 53, der vorteilhaft in einem Winkel von 45° zur Achse steht, gerichtet und von letzterem senkrecht auf die Durchflussöffnungswand Z51 umgelenkt. Wiederum soll zur Erzeugung einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahles 52 auf der Durchflussöffnungswand das Werkstück 50 oder aber der Spiegel 53 um die Bohrungsachse 54 gedreht und nach jeder Umdrehung um die Höhe sy verstellt werden. Dadurch ist wiederum gewährleistet, dass der gesamte Bereich der behandelten Durchflussöffnungswand Z50 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 vs zwischen 1 und 10 mm/s und jeweilige Querverstellungen sy zwischen 0,5 und 2 mm bei einer Intensität des Laserstrahls zwischen 1 und 50 kW/cm2 bewährt. Als Laser wird vorzugsweise ein C02-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 Vorschubgeschwindigkeit vs von 4,7 mm/s in Querverstellungen von 1 mm über die Oberfläche geführt war. Die Distanz der Laserquelle zum Werkstück 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, Vorschubgeschwindigkeit 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; Vorschubgeschwindigkeit 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 weden, so z.B. Magnesiumoxid, Feuerbeton, wie er beispielsweise in der DE-PS 2 624 299 beschrieben ist, oder auch auf faserenthaltende Werkstoffe anwenden.

Bei der Oberflächenschichtbehandlung mittels Laser, bei der ein Zusatzstoff auf die zu behandelnde Oberfläche aufgestreut oder aufgelegt ist, werden mit denselben Grössen wie vorbeschrieben 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, dadurch eine Verbindung zwischen dem Zusatzstoff und der geschmolzenen Oberflächenschicht entsteht. Bei der Behandlung 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.

Bei einer anderen erfindungsgemässen Oberflächenschichtbehandlung von Verschleissteilen für Verschlussorgane an Metailschmelzebehältern ist die Chemical Vapor Imprägnation (CVI), die eine spezielle Form des Chemical Vapor Déposition (CVD) darstellt und an sich bekannt ist. Die Verschleissteile sind dabei in einen auf ungefähr 1000°C erhitzten und unter Vakuum (Druck ungefähr noch 50-150 mbar) stehenden Ofen eingelegt. In den Ofen eingeführte Reaktanden bilden einen sich auf der Oberfläche der Verschleissteile abgeschiedene Reaktionsstoffe, die mit deren Oberflä-

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chenschicht diffundieren und dadurch haften. Für die Behandlung können wiederum die bereits genannten handelsüblichen Werkstoffe als Verschleissteile verwendet werden.

Als Reaktanden können beispielsweise folgende Stoffmengen in den Ofen beschickt werden: Zur Erzeugung und Abscheidung von Titannitrid wurde Wasserstoff (4 l/min), Stickstoff (4 l/min) und 1% von der Wasserstoffmenge Titanchlorid (TÌCI4) während vier Stunden in den Ofen eingegeben. Zur Erzeugung und Abscheidung von Titancarbid wurde Wasserstoff (9,6 I/min), Metan (CH4, 400 cm3/min) und Titanchlorid (TÌCI4, 4% der Wasserstoffmenge) während vier Stunden in den Ofen eingeführt wird. Bei der Erzeugung und Abscheidung von Tonerde wurde ebenfalls Wasserstoff (7,4 l/min), Kohlendioxid (0,36 l/min) und Aluminumchlorid (AICI3, 0,19 l/min) während sieben Stunden in den Ofen eingeführt. Die Verschleissteile werden dabei über ihre gesamte Gleitfläche beschichtet.

Als weitere erfindungsgemässe Variante der Oberflächenschichtbehandlung bietet sich auch das Plasmaschweissverfahren an, bei dem ionisiertes Gas wie Inertgas, z.B. Argon, zusammen mit Tonerdepulver in die zu behandelnde Oberflächenschicht des Verschleissteiles eingeschmolzen wird.

Als weitere Art der Oberflächenschichtbehandlung wäre auch eine Metallbeschichtung insbesondere von Verschleissteilen bei Verschlussorganen für Leichtmetallschmelzen mit niedrigeren Schmelztemperaturen möglich. Grundsätzlich könnte auch eine kombinierte Behandlung in Betracht gezogen werden. So könnte zum Beispiel nach der Metallbeschichtung zusätzlich eine Laserbehandlung vorgenommen werden.

Verschlussplatten bei Schiebeverschlüssen werden immer häufiger nach einem ersten Gebrauch repariert, indem nach Fig. 6 hochwertige Einsätze 62 in die verschlissene Durchflussöffnung der Verschlussplatte 60 eingebettet werden. Auch bei solchen Einsätzen hat sich die Erfindung durch Oberflächenschichtbehandlung zumindest des Bereiches Z62, vorzugsweise jedoch auch der Durchflussöffnungswand Z63 sehr bewährt.

Bei Schiebeverschlüssen werden gemäss Fig. 7 häufig auch beidseitig geschliffene Platten 70 (80) verwendet, die nach Abnützung auf der einen Seite 71 und der Durchflussöffnung 72 gewendet 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. Erfin-dungsgemäss ist diese Platte auf beiden Seiten zumindest an den dem stärksten Verschleiss ausgesetzten Bereichen Z71 und Z73 durch Oberflächenschichtbehandlung 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 Schiebever-schlussarten in entsprechender Weise anzuwenden.

Insbesondere in der Stahlwerksindustrie finden

überwiegenderweise die bereits näher beschriebenen Schiebeverschlüsse Anwendung, die Erfindung lässt sich jedoch auch bei anderen Verschlussorganen, wie Stopfen- oder Drehstopfen, aber auch bei Verschleissteilen von Freilaufdüsen anwenden. Die dabei verwendeten feuerfesten Verschleissteile sind entsprechend zumindest an den dem stärksten Verschleiss ausgesetzten Zonen mit einer der genannten Oberflächenschichtbehandlung verdichtet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines feuerfesten Verschleissteiles für ein Verschlussorgan eines Metallschmelze enthaltenden Behälters, bei dem das Verschleissteil als Einlauf-, Auslaufhülse, Schieber- oder Bodenplatte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleissteil zumindest an der dem stärksten Verschleiss ausgesetzten Zone (Z) durch Oberflächen-beschichtung verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht der Verschleisszone (Z) durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und dadurch verdichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht der Verschleisszone (Z) nach Auflegen oder Aufstreuen eines Zusatzstoffes durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen wird und der ebenfalls aufgeschmolzene Zusatzstoff sich mit der Oberflächenschicht verbindet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff als pulverförmiges Material vor der Behandlung gleichmässig auf die Oberfläche der Verschleisszone (Z) aufgestreut oder als gesinterte Plättchen aufgelegt wird, wobei als Material insbesondere Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid oder Bornitrid verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Verschleisszone (Z) der Laserstrahl mit einer solchen Intensität und Vorschubgeschwindigkeit (vs) geführt ist, dass die Oberflächenschicht bis zu 2 mm Tiefe kurzzeitig und knapp über die Schmelztemperatur erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Verschleissteil eine ebene Fläche als Verschleisszone aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleissteil relativ zum Laserstrahl oder umgekehrt bei einer Vorschubgeschwindigkeit (vs) hin und her (sx) mit Querverstellungen (sy) bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverstellung (Sy) jeweils gleich oder kleiner des durch den Laserstrahl geschmolzenen Durchmessers (d) der Oberflächenschicht beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Durchflussöffnung (51) aufweisende Verschleissteil (50) in dessen Durchflussöffnungswand (Z51) durch einen schräg in die Öffnung einfallenden Laserstrahl (52) behandelt wird, der relativ zum Verschleissteil

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oder umgekehrt um die Mittelachse (54) der Öffnung gedreht und längs dieser Achse höhenverstellbar geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Durchflussöffnung (51) aufweisende Verschleissteil (50) in dessen Durchflussöffnungswand (Z51) mittels eines durch einen Spiegel (53) auf die Durchflussöffnungswand (Z51) umgelenkten Laserstrahls (52) behandelt wird, wobei der Spiegel (53) in der Durchflussöffnung (51) relativ zum Verschleissteil (50) oder umgekehrt um die Mittelachse (54) der Öffnung gedreht und längs der Achse (54) höhenverstellt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleissteil von der Laserquelle vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm entfernt angeordnet ist und dabei bei einer Vorschubgeschwindigkeit (vS) zwischen 1 und 40 mm/s, bei jeweiligen Querverstellungen (sy) zwischen 0,5 und 2 mm und bei einer Intensität des Laserstrahls zwischen 1 und 50 kW/cm2 behandelt wird, wobei ein C02-Laser verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es an der Oberflächenschicht der Verschleisszone (Z) durch Chemical Vapor Imprägnation (CVI) verdichtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Chemical Vapor Imprägnation (CVI) mit Titannitrid, Titancarbid und/oder Aluminiumoxid erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es an der Oberflächenschicht der Verschleisszone (Z) durch Plasmaschweissen mit Hilfe eines Pulvers, zum Beispiel Tonerde oder Magnesiumoxid, verdichtet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es an der Oberflächenschicht der Verschleisszone (Z) durch Metallbeschichtung, zum Beispiel Kobalt, Wolfram oder Molybdän, verdichtet wird.

15. Verschleissteil, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem keramischen Werkstoff mit überwiegend tonerdehaltigem Material, überwiegend Zirkonoxid oder überwiegend Magnesiumoxid, besteht.

16. Verschleissteil, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem feuerfesten Beton besteht.

17. Verschleissteil, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 10 bis 14, welches als Schieber- bzw. Bodenplatte eines Schiebeverschlusses mit einer Gleitfläche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche zumindest um die Durchflussöffnung von ungefähr dem halben Öffnungsdurchmesser behandelt ist.

18. Verschleissteil, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 10 bis 14, 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 Offnungsstellung des Verschlusses überdeckten Bereich (Z32, Z34, Z36) behandelt ist.

19. Verschleissteil nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es in dessen Durchflussöffnungswand (Z35) behandelt ist.

20. Verschleissteil nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche der Schieber- bzw. der Bodenplatte nach der Oberflächenschichtbehandlung geschliffen ist.

21. Verschleissteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 20, welches in dessen Durchflussöffnung einen feuerfesten Hülseneinsatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Hülseneinsatz (62) zumindest an seiner oberen Stirnseite (Z62) und vorzugsweise auch in seiner Durchflussöffnung (Z63) behandelt ist.

22. Verschleissteil, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 14, welches als Einlauf- oder Auslaufhülse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest in seiner Durchflussöffnung (15, 22) im oberen Bereich behandelt ist.

23. Verschleissteil, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 14, welches als Giessrohr ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Giessrohr (38) in seiner Durchflussöffnung (39) zumindest in seinem oberen Bereich (Z39) und/oder in dem äusseren mit der in einer Kokille befindlichen Schlacke in Berührung stehenden Bereich (Z38) behandelt ist.

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