DE10058213A1 - Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, Öfen u.dgl. - Google Patents
Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, Öfen u.dgl.Info
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Abstract
Ein Schieberverschluss für metallurgische Gefäße, Öfen u. dgl., mit einer Schieberplatte (1) aus hitzebeständigem Werkstoff, die mittels eines Linear-Antriebs (2) in einer Führung (3) in Offenstellung oder in Schließstellung bewegbar ist, dient der Aufgabe, ohne Nachteile für die Haltbarkeit zu erleiden, für kurze schnelle Vorheizung bei hohem Wärme-Strom oder für eine langsame Vorheizung geeignet zu sein, was dahingehend gelöst wird, dass die Schieberplatte (1) zum Vorheizen in einer Führung (3) aus Keramikwerkstoffen geführt ist und dass neben dem Abstichloch (5) Vorheizflächen (7; 8) angeordnet sind, die wechselweise in Vorheizstellungen (7a; 8a) verfahrbar sind, in denen die Vorheizflächen jeweils beheizbar sind.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schieberverschluss für metallurgische Gefäße, Öfen u. dgl.,
mit einer Schieberplatte aus hitzebeständigem Werkstoff, die mittels eines Line
ar-Antriebs in einer Führung in Offenstellung oder in Schließstellung bewegbar ist.
Die Standzeit einer Schieberplatte aus Tonerdegrafit und anderen Keramikwerkstof
fen ist begrenzt. Die extrem hohe Thermoschock-Belastung (von 280°C auf 1500°C
Temperatur) führt beim Kontakt mit Flüssigstahl zu Deformationen und Rissen in der
Schieberplatte. Die Folge ist eine nur kurze Einsatzdauer, deren Ergebnis ist, dass
die Schieberplatte nach wenigen Stunden ausgewechselt werden muss. Im einen
Fall muss die komplette Schieberbaueinheit gewechselt werden und im anderen Fal
list ist ein erhöhter Konstruktions- und Bauaufwand erforderlich, wenn die Schieber
platte leicht und mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden kann. Diese Hand
habungsweisen sind beide sehr aufwendig und mit hohen Betriebskosten verbunden.
Ein Nachteil ist außerdem, dass ein Wechsel der Schieberplatte nur dann vorge
nommen werden kann, wenn das metallurgische Gefäß leer ist. Darin liegt eine gro
ße Einschränkung der Handhabungsweise von Schieberplatten.
Forderungen an solche Schieberplatten gehen dahin, dass eine Vorheizung auf ca.
600°C bis 900°C stattfindet., um die Standzeit zu verlängern und um ein Einfrieren
von Metallschmelze auf der kalten Schieberplatte zu verhindern, so dass u. U. ohne
Füllsand gearbeitet werden kann. Diese Forderungen müssen erfüllt werden, ohne
die Mechanikteile der Schiebervorrichtung (Führung und Antrieb) zu gefährden.
Bei Verwendung von Schiebern unter einem Elektro-Ofen ist zusätzlich zu beachten,
dass die Schieberplatte während der Aufschmelzzeit von Schrott (ca. 50 Minuten)
geschlossen sein muss und nur während des Abstiches (ca. 1-2 Minuten) geöffnet
ist. Hierbei ist zu überlegen, ob man die Vorheizung der Schieberplatte mit großem
Wärmestrom in der kurzen Abstichzeit von 1-2 min vornimmt oder ob man mit gerin
gerem Wärmestrom in der zeitlich längeren Schrott-Schmelzperiode die Schieber
platte langsamer vorheizt, was schonender für die Schieberplatte wäre. Da Schieber
platten derzeit für die unterschiedlichsten Aufgaben eingesetzt werden, soll eine
möglichst umfassende Lösung angestrebt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schieberverschluss mit günstigen
Eigenschaften für kurze und schnelle oder für langsamere Vorheizungsvorgänge vor
zuschlagen, ohne dass dadurch die Schieberplatte Nachteile der Haltbarkeit erleidet.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schieberplatte
zum Vorheizen in einer Führung aus Keramikwerkstoffen geführt ist und dass neben
dem Abstichloch Vorheizflächen angeordnet sind, die wechselweise in Vorheizstel
lungen verfahrbar sind, in denen die Vorheizflächen jeweils beheizbar sind. Dadurch
können sowohl kurze und schnelle als auch langsamere, länger dauernde Aufheiz
zeiten gewählt werden, abhängig von den verwendeten Heizelementen. Außerdem
besteht der Vorteil, dass die hohen Temperaturen der Schieberplatte der Führung
nicht schaden können. Der Vorteil ist ferner eine Lebensdauer-Verlängerung der
Schieberplatte um den Faktor 10.
Als Verbesserung ist vorgesehen, dass die Führung aus Keramikwerkstoffen als Ke
ramikrahmen federnd elastisch mit einem Metallgehäuse verbunden ist. Der Kera
mikrahmen läßt die Schieberplatte im Bereich der Heizfläche nach oben und unten
frei, so dass von dort aus die Heizung erfolgen kann. Vorteilhaft ist ferner eine
leichte Führung unter der einstellbaren Federkraft.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass neben einem mittigen Abstichloch links und
rechte die Vorheizflächen gebildet sind. Dadurch kann die Schieberplatte bei Verla
gerung zugleich mehrere Funktionen (des Aufheizens und der Abdichtung) zugleich
erfüllen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Position einer Vorheizfläche zumindest einem
teilweisen Vorheizen entspricht, wobei das Abstichloch in Abstichstellung liegt. Wäh
rend des Abstechens der Metallschmelze kann daher weiter vorgeheizt werden,
wenn auch vermindert.
Nach anderen Merkmalen wird vorgeschlagen, dass zueinander beabstandet ange
ordnete Vorheizflächen wechselweise in Vorheizstellung verfahrbar sind. Dadurch
kommt für die Verschließfunktion der Schieberplatte abwechselnd die rechte oder die
linke Vorheizfläche zum Einsatz.
Zum Abschotten der Wärmestrahlung und Wärmeleitung vom Abstichkanal und auch
von der Wärme der Vorheizung der Schieberplatte ist vorgesehen, dass die vertika
len Gehäuse-Wände des Metallgehäuses wassergekühlt sind.
Eine stets gleiche Vorheizung bei gleichen Wärmeverteilungs-Verhältnissen wird fer
ner dadurch erzielt, dass die Schieberplatte aus Keramikwerkstoffen mittels eines mit
einer Wegmess-Einrichtung versehenen Linear-Antriebs in fest bestimmte Positionen
anstellbar ist.
Für die beschriebenen, erheblich unterschiedlichen Vorheizungs-Vorgänge, wird
vorgeschlagen, dass die Vorheizung entweder mittels Gasbrennern oder mittels einer
Induktionsheizung durchführbar ist.
Für den Einsatz von Gasbrennern wird vorgeschlagen, dass einer oberen Vorheizflä
che und einer unteren Vorheizfläche an der Schieberplatte jeweils zwei schräg ange
ordnete Gasbrenner zugeordnet sind.
Die Aufnahme und Befestigung der Gasbrenner erfolgt nach anderen Merkmalen
dahingehend, dass die Gasbrenner in einer Befestigungsfläche des Metallgehäuses
angeordnet sind.
Für den alternativen Einsatz einer Induktionsheizung ist vorteilhaft, wenn der oberen
und der unteren Vorheizfläche an der Schieberplatte ein gemeinsamer Induktor zu
geordnet ist. Dadurch sind für beide Seiten der Schieberplatte insgesamt nur zwei
Induktoren erforderlich.
Die Ausführung der Induktorheizung ist derart gestaltet, dass der Induktor ein Joch
mit einem Spalt bildet und dass das Joch die Induktionsspule trägt. Dabei bestimmt
die Stromstärke des Spulenstroms die Heizenergie.
Bei Ausführung der Schieberplatte aus Spezial-Keramik beträgt der Wirkungsgrad
ca. 40%. Es kann jedoch auch ein normaler Tonerdengrafit mit etwas niedrigerem
Wirkungsgrad verwendet werden. Vorteilhaft ist ferner, dass die elektrisch leitfähige
Spezial-Keramik aus Zirkonoxid stabilisiert mit CaO/MgO oder Y2O3 besteht.
Günstig sind auch Schieberplatten aus keramischen CMC-Werkstoffen (Ceramic
Matrix Composites) mit höchster thermischer Stabilität, z. B. C/C-SiC.
Eine weitere Verbesserung besteht schließlich darin, dass die Schieberplatte mit
innen liegenden Kohlenstofffasern oder Metallelementen und einer Umhüllung aus
Keramikwerkstoffen gebildet ist. Dafür ist z. B. ein Si3N4/Barium-Aluminium-Verbund
geeignet.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfol
gend näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1A-1E eine Draufsicht auf den Schieber in verschiedenen Positionen der
Vorheizstellungen mit den Vorheizflächen und dem Abstichloch,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die vollständige Schiebervorrichtung,
Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt durch die Schiebervorrichtung in Fig. 2,
Fig. 4 einen senkrechten Längsschnitt durch die Schiebervorrichtung gemäß
Fig. 2,
Fig. 5 einen senkrechten Querschnitt durch die Schiebervorrichtung bei nach
links verschobener Schieberplatte,
Fig. 6A eine Seitenansicht der Induktionsheizung und
Fig. 6B eine Draufsicht auf die Induktionsheizung.
Der Schieberverschluss für ein metallurgisches Gefäß, wie z. B. einen Elektroofen,
weist eine Schieberplatte 1 aus hitzebeständigem Werkstoff auf. Die Schieberplatte 1
ist mittels eines Linear-Antriebs 2, z. B. einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit,
in einer Führung 3 in Offenstellung oder in Schließstellung bewegbar.
Gemäß den Fig. 1A-1E ist die Schieberplatte 1 von der Mitte 4 aus nach links oder
rechts verstellbar. In der Schieberplatte 1 befindet sich ein Abstichloch 5. Auf beiden
Außenseiten 6 sind Vorheizflächen 7 und 8 gebildet, d. h. abgegrenzt und konstruktiv
vorgesehen, die wechselweise in Vorheizstellungen 7a und 8a gefahren werden, in
denen die Vorheizflächen 7 und 8 beheizt werden.
In Fig. 1A befindet sich die Vorheizfläche 7 in Vorheizstellung 7a. Das Abstichloch 5
ist dadurch unter der nicht genutzten, aber vorgeheizten Vorheizfläche 8 geschlos
sen. Die Vorheizfläche 7 wird während des Aufschmelzens von Schrott in einem
Elektroofen ca. 50 min auf 100% der verlangten Temperatur beheizt.
In Fig. 1B ist der Schieberverschluss zum Abstechen des Flüssigmetalls (flüssigen
Stahls) ca. 1 min geöffnet. In dieser Zeit können beide Vorheizflächen 7, 8 mit ca.
50% der Heizleistung beheizt werden.
Gemäß Fig. 1 C befindet sich die Vorheizfläche 7 über dem Abstichkanal 11 und
verschließt diesen mit der vorher vorgeheizten Vorheizfläche 7. Die Vorheizfläche 8
wird z. B. ca. 50 min lang auf die 100% Aufheiztemperatur weiter beheizt.
In der wiederum eingenommenen Abstichstellung 12 gemäß Fig. 1D befinden sich
beide Vorheizflächen 7, 8 zu jeweils 50% Heizleistung in Vorheizstellungen 7a bzw.
8a.
Die in Fig. 1A gezeigte Anfangsstellung wird nach den beschriebenen Schritten der
Fig. 1A-1D in Fig. 1E wieder erreicht, so dass dort wiederum die Vorheizfläche 8
den Abstichkanal 11 verschließt und sich die Vorheizfläche 7 in Vorheizstellung 7a
befindet. Damit kann der beschriebene Zyklus der Schritte 1A-1E erneut durchlau
fen werden.
Gemäß Fig. 2 befindet sich die Schieberplatte 1 in Abstichstellung 12, d. h. die Positi
on der Fig. 1B ist erreicht. Die Führung 3 ist aus Keramikwerkstoffen 24 als Kera
mikrahmen 9 federnd elastisch mit einem Metallgehäuse 10 verbunden. Das Metall
gehäuse 10 umgibt die Schieberplatte 1 in Klammerform. Der Keramikrahmen 9 bil
det (vgl. auch Fig. 3) den Abstichkanal 11 und führt die Schieberplatte 1 in den
Schritten 1A bis 1E.
Ferner sind in Fig. 2 die Vorheizstellungen 7a und 8a erkennbar. Dabei entsprechen
die Positionen einer Vorheizfläche 7 oder 8 zumindest den in Fig. 1 B beschriebenen
teilweisen Vorheizungen, während das Abstichloch 5 in Abstichstellung 12 liegt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist für Gasbrenner 13 vorgesehen, die paarweise
in den Vorheizstellungen 7a, 8a angeordnet sind. Die Gehäuse-Wand 10a des Me
tallgehäuses 10 ist wassergekühlt
Die Schieberplatte 1, die aus den Keramikwerkstoffen 24 besteht, ist mittels des
(nicht näher dargestellten) mit einer Wegmess-Einrichtung versehenen Linear-
Antriebs 2 in die in den Fig. 1A bis 1E gezeigten Positionen fest einstellbar. Wie in
Fig. 2 noch gezeigt ist, sind einer oberen Vorheizfläche 7 oder 8 und einer unteren
Vorheizfläche 7 oder 8 an der Schieberplatte 1 jeweils zwei schräg angeordnete
Gasbrenner 13 zugeordnet (vgl. auch Fig. 3).
Neben den in Fig. 3 sichtbaren, schräg angeordneten Gasbrennern 13 ist dort der
Keramikrahmen 9 erkennbar, der mittels Verschraubungen 14 zusammen mit Füh
rungselementen 15 mit dem Metallgehäuse 10 zur Einheit verbunden ist.
In Fig. 4 ist die Schieberplatte 1 in ihrer Verschieberichtung 16 gezeigt, wobei der
Linear-Antrieb 2 die Schieberplatte 1, wie beschrieben, in genaue Positionen 1A-1E
verschiebt. Der Keramikrahmen 9 wird mittels Druckfedern 17 gegen die Schieber
platte 1 gedrückt und dichtet dadurch ab, ohne eine Führungsbewegung zu behin
dern. Links und rechts vom Abstichloch 5 sind die Anordnungen der Gasbrenner 13
in Befestigungsflächen 18 vorgenommen.
Eine zweite Alternative für das Vorheizen des Schiebers 1 ist in den Fig. 5, 6A und
6B dargestellt, wobei zum Vorwärmen eine Induktionsheizung 19 vorgesehen ist. Für
die obere und die untere Vorheizflächen 7, 8 ist an der Schieberplatte 1 ein gemein
samer Induktor 20 angeordnet (Fig. 5). Die Induktionsheizung 19 heizt in der Vor
heizstellung 7a die linke Hälfte der Schieberplatte 1 auf. Dabei verschließt die Vor
heizfläche 8 den Abstichkanal 11.
Die Induktionsheizung 19 besteht aus dem Induktor 20, der ein Joch 21 mit einem
Spalt 22 bildet, wobei das Joch 21 die Induktionsspule 23 trägt (Fig. 6A).
Die Schieberplatte 1 besteht aus Keramikwerkstoffen 24, die durch CGA-Keramik
oder durch normalen Tonerdengrafit gegeben sind. Aus Festigkeitsgründen kann die
Schieberplatte 1 mit einem innen liegenden Stahldrahtgewebe (nicht gezeichnet) und
aus einer Umhüllung aus Keramikwerkstoffen 24 gepresst sein. Die Schieberplatten
länge 1a ist auf den Hub 2a (Fig. 6B) verstellbar.
1
Schieberplatte
1
a Schieberplattenlänge
2
Linear-Antrieb
2
a Hub
3
Führung
4
Mitte der Schieberplattenstellung
5
Abstichloch
6
Außenseiten
7
Vorheizfläche
7
a Vorheizstellung
8
Vorheizfläche
8
a Vorheizstellung
9
Keramikrahmen
10
Metallgehäuse
10
a Gehäuse-Wand
11
Abstichkanal
12
Abstichstellung
13
Gasbrenner
14
Verschraubung
15
Führungselement
16
Verschieberichtung
17
Druckfedern
18
Befestigungsflächen
19
Induktionsheizung
20
Induktor
21
Joch
22
Spalt
23
Induktionsspule
24
Keramikwerkstoffe
Claims (14)
1. Schieberverschluss für metallurgische Gefäße, Öfen u. dgl., mit einer Schie
berplatte aus hitzebeständigem Werkstoff, die mittels eines Linear-Antriebs in
einer Führung in Offenstellung oder in Schließstellung bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schieberplatte (1) zum Vorheizen in einer Führung (3) aus Keramik
werkstoffen geführt ist und dass neben dem Abstichloch (5) Vorheizflächen (7;
8) angeordnet sind, die wechselweise in Vorheizstellungen (7a; 8a) verfahrbar
sind, in denen die Vorheizflächen (7; 8) jeweils beheizbar sind.
2. Schieberverschluss nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führung (3) aus Keramikwerkstoffen als Keramikrahmen (9) federnd
elastisch mit einem Metallgehäuse (10) verbunden ist.
3. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass neben einem mittigen Abstichloch (5) links und rechts die Vorheizflächen
(7; 8) gebildet sind.
4. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Position einer Vorheizfläche (7; 8) zumindest einem teilweisen Vor
heizen entspricht, wobei das Abstichloch (5) in Abstichstellung (12) liegt.
5. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zueinander beabstandet angeordnete Vorheizflächen (7; 8) wechselwei
se in Vorheizstellung (7a; 8a) verfahrbar sind.
6. Schieberverschluss nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vertikalen Gehäuse-Wände (10a) des Metallgehäuses (10) wasser
gekühlt sind.
7. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schieberplatte (1) aus Keramikwerkstoffen mittels eines mit einer
Wegmess-Einrichtung versehenen Linear-Antriebs (2) in fest bestimmte Posi
tionen (1A-1E) anstellbar ist.
8. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorheizung entweder mittels Gasbrennern (13) oder mittels einer In
duktionsheizung (19) durchführbar ist.
9. Schieberverschluss nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass einer oberen Vorheizfläche (7; 8) und einer unteren Vorheizfläche (7; 8)
an der Schieberplatte (1) jeweils zwei schräg angeordnete Gasbrenner (13)
zugeordnet sind.
10. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 2, 6, 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gasbrenner (13) in einer Befestigungsfläche (18) des Metallgehäu
ses (10) angeordnet sind.
11. Schieberverschluss nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oberen und der unteren Vorheizfläche (7; 8) an der Schieberplatte (1)
ein gemeinsamer Induktor (19) zugeordnet ist.
12. Schieberverschluss nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Induktor (19) ein Joch (21) mit einem Spalt (22) bildet und dass das
Joch (21) die Induktionsspule (23) trägt.
13. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schieberplatte (1) aus Spezial-Keramik, d. h. aus Zirkonoxid, stabili
siert mit CaO/MgO oder Y2O3, besteht.
14. Schieberverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schieberplatte (1) mit innenliegenden Kohlenstofffasern oder Metal
lelementen und einer Umhüllung aus Keramikwerkstoffen (24) gebildet ist.
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DE2000158213 DE10058213A1 (de) | 2000-11-23 | 2000-11-23 | Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, Öfen u.dgl. |
EP01126090A EP1208930A1 (de) | 2000-11-23 | 2001-11-02 | Schieberverschluss für metallurgische Gefässe |
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DE2000158213 DE10058213A1 (de) | 2000-11-23 | 2000-11-23 | Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, Öfen u.dgl. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE10058213A1 true DE10058213A1 (de) | 2002-05-29 |
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ID=7664416
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EP (1) | EP1208930A1 (de) |
DE (1) | DE10058213A1 (de) |
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DE2826709C2 (de) * | 1978-06-19 | 1983-11-03 | Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden | Schieberplatte für Schiebeverschlüsse an Metallschmelze enthaltenden Behältern sowie Verfahren zur Herstellung solcher Schieberplatten |
DE2910151A1 (de) * | 1979-03-15 | 1980-10-02 | Didier Werke Ag | Elektrische heizleitermasse, ihre zubereitung, ihre verwendung in einem beheizbaren verschleissteil sowie ein verfahren zur herstellung solcher verschleissteile mit der heizleitermasse |
JPH0970649A (ja) * | 1995-09-06 | 1997-03-18 | Nippon Steel Corp | 通電加熱式スライディングノズル及びその操作方法 |
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2000
- 2000-11-23 DE DE2000158213 patent/DE10058213A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-11-02 EP EP01126090A patent/EP1208930A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
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