DE19949404C1 - Feuerfeste Schieberverschlußplatte sowie feuerfester Schieberverschlußplatten-Satz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Schieberverschlußplatte, wie sie in sogenannten Schieberverschlüssen für metallurgische Schmelzgefäße eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Schieberverschluß­ platte, wie sie in sogenannten Schieberverschlüssen für metallurgische Schmelzgefäße eingesetzt wird. Grundsätz­ lich sind zwei Typen von Schieberverschlüssen bekannt, sogenannte Linearschieber und sogenannte Drehschieber. Die Erfindung richtet sich in erster Linie auf die An­ wendung in Linearschiebern, läßt sich jedoch auch auf Drehschieber übertragen. Derartige Schiebersysteme weisen üblicherweise zwei oder drei Schieberplatten auf, die benachbart zueinander in metallischen Aufnahmen (soge­ nannten Kassetten) angeordnet und relativ zueinander zum Öffnen und Schließen des Schiebers bewegt werden. Dabei hat jede Schieberplatte mindestens eine Durchflußöffnung für die Metallschmelze, die je nach Stellung der zwei oder drei Platten eine durchgehende Durchflußöffnung für die Metallschmelze bilden oder den Schmelzedurchfluß drosseln beziehungsweise absperren. Insoweit bezieht sich die Erfindung auch auf einen feuerfesten Schieberver­ schlußplatten-Satz, der entsprechend aus mindestens zwei Schieberverschlußplatten besteht.

Die Schieberverschlußplatten, nachstehend Platten genannt, unterliegen einem erheblichen Verschleiß, ins­ besondere im Bereich der Durchflußöffnung, aber auch ent­ lang ihrer korrespondierenden Oberflächen aufgrund der jeweiligen Gleitbewegungen relativ zueinander.

Ein erstes Ziel bei der Herstellung derartiger Platten ist es deshalb, den Verschleiß zu minimieren oder Mög­ lichkeiten aufzuzeigen, Reparaturen möglichst einfach durchzuführen.

Zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit (aber auch zu Reparaturzwecken) ist es bekannt, im Matrixmaterial der Platte um die Durchflußöffnung herum einen Einsatz aus einem feuerfesten Werkstoff anzuordnen (DE 44 33 242 A1 und DE 27 19 105 B2), der verschleißfester als das umgebende Material sein kann (DE 33 07 193 C2). In der DE 34 32 613 C1 wird eine Schieberplatte offenbart, die aus um eine Durchgangsöffnung herum angeordneten Teilen besteht. "Fugen" zwischen den Teilen laufen in der Durchgangsöffnung aus.

Insoweit stellt es einen Teilaspekt der erfindungsgemäßen Aufgabe dar, eine Platte beziehungsweise einen zugehöri­ gen Platten-Satz anzubieten, bei denen beispielsweise im Verschleißfall nicht die gesamte Platte ausgewechselt werden muß. Ein weiterer Aspekt ist es, eine Platte und einen Platten-Satz anzubieten, die auch in großformatigen Schiebern eingesetzt werden können, die entsprechend großformatige Platten erfordern. Derartige große Platten, beispielsweise mit einer Länge von über 500 mm, sind relativ schwierig herstellbar, insbesondere in Hinblick auf die Planizität ihrer Oberflächen. Diese ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil beispielsweise eine beweg­ bare Platte, meist Schieberplatte genannt, gegenüber einer häufig feststehenden Platte, zum Beispiel bei einem Linearschieber, hin- und herbewegt werden muß und die Plattenoberflächen dabei fluchtend aufeinander gleiten müssen. Bei der Herstellung derartiger großer Platten kann es nicht nur zu einer Verformung der Platten, sondern auch zu einer Rißbildung kommen.

Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Platte anzu­ bieten, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist.

Insoweit betrifft die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform eine feuerfeste Schieberverschlußplatte gemäß Anspruch 1.

Bei einer Platte für einen Linearschieber mit im wesent­ lichen rechteckiger bis ovaler Grundfläche kann die Auf­ teilung derart erfolgen, daß der die Durchflußöffnung aufweisende Teil - in Längsrichtung der Platte betrachtet - eine größere Länge aufweist als der oder jeder weitere Teil. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß um die Durchflußöffnung herum genügend feuerfestes Material zum Rand und zum benachbarten Plattenteil vor­ handen ist.

Grundsätzlich kann die Unterteilung der Platte senkrecht zu ihrer Längserstreckung (= Gleitrichtung) erfolgen. Nachteilig dabei ist jedoch, daß im Grenzbereich benachbarter Plattenteile eine "Naht" vorhanden ist, die exakt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Platte liegt. Bei der Relativverschiebung benachbarter Platten könnte es deshalb in diesem Bereich zu einem unerwünschten (zusätzlichen) Verschleiß kommen, insbesondere, wenn die "Nähte" (Fugenbereiche) benachbarter Platten genau auf­ einander liegen.

Eine Alternative des Erfindungsgedankens sieht deshalb vor, korrespondierende Flächenabschnitte benachbarter Plattenteile unter einem Winkel ungleich 90° zur Längsrichtung der Platte auszubilden. Die Vorteile dieser Ausführungsform werden besonders deutlich, wenn man beispielsweise ein Plattenpaar betrachtet.

Insoweit betrifft die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform einen feuerfesten Schieberverschluß­ platten-Satz aus mindestens zwei Schieberverschluß­ platten der vorgenannten Art, wobei korrespondierende Flächenabschnitte benachbarter Teile einer ersten Platte unter einem unterschiedlichen Winkel zur Längsrichtung der Platte verlaufen als korrespondierende Flächenab­ schnitte benachbarter Teile einer weiteren Platte, die (konfektioniert in einem Schieberverschluß) der ersten Platte benachbart ist.

Wie anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird, führt dies im Ergebnis dazu, daß die genannten "Nähte" zwischen benachbarten Teilen einer Platte sich mit den entsprechenden "Nähten" zwischen benachbarten Teilen einer benachbarten Platte jeweils nur punktuell kreuzen und nicht über ihre gesamte Länge aufeinander auflaufen.

Dabei kann der Winkel beispielsweise zwischen 45 und 89° zur Längsrichtung der Platte betragen, wobei Winkel zwischen 60 und 87° ausreichen, den gewünschten Effekt zu erzielen. Der "Nahtbereich" korrespondierender Flächen­ abschnitte benachbarter Teile einer Platte kann geradlinig zwischen Längsseiten der Platte verlaufen. Dies kann sowohl durchgehend von einer Seite der Platte zur anderen erfolgen, als auch beispielsweise derart, daß eine spiegelbildliche Ausführung der "Nähte", bezogen auf die halbe Breite der Platte, erfolgt. Auch diese Aus­ führungsform wird in den nachfolgenden Ausführungsbei­ spielen näher beschrieben.

Die einzelnen Plattenteile können stumpf gegeneinander gesetzt werden, und zwar sowohl fugenlos als auch unter Zwischenschaltung eines Klebers oder Mörtels.

Um eine fluchtende Ausrichtung der Oberflächenabschnitte benachbarter Teile zu optimieren, sieht eine weitere Aus­ führungsform der Erfindung vor, korrespondierende Flächenabschnitte benachbarter Teile über die Plattenhöhe stufenartig für einen Formschluß auszubilden. Dies kann sowohl nach Art von "Treppenstufen", als auch nach Art einer "Nut-/Feder-Verbindung" erfolgen. Die Stirnseiten korrespondierender Flächenabschnitte sind dann ent­ sprechend mit Nuten beziehungsweise Federn ausgebildet.

Bei einem Linearschieber wird es in der Regel genügen, die Platte zweiteilig zu gestalten, wobei der die Durch­ flußöffnung aufnehmende Teil eine Länge aufweisen kann, die etwa 50 bis 80% der Gesamtlänge der Platte beträgt.

Auf diese Weise können zwei annähernd gleichgroße Plattenabschnitte ebenso ausgebildet werden wie deutlich unterschiedlich große Plattenabschnitte. In jedem Fall wird die Herstellung und Formstabilität der Platte ver­ bessert, da kleinere Teile leichter und sicherer als eine große Platte zu fertigen sind. Es ist selbstverständlich, und ergibt sich aus Vorstehendem, daß sich die einzelnen Plattenteile insgesamt zu einer einheitlichen Außenkontur der Platte ergänzen.

Soweit im Zusammenhang mit Linearschieberplatten von rechtwinkliger Form ausgegangen wird, so heißt dies nicht, daß die Platte eine exakt rechteckige Außenkontur aufweisen muß. Vielmehr wird auf die "grobe Grundform" diesbezüglich abgestellt. Selbstverständlich kann die Platte auch abgewinkelte Eckbereiche, bishin zu Achteck- oder Mehreckformen ebenso aufweisen wie eine ovale Grund­ fläche.

Die Konfektionierung der Platte kann auf konventionelle Art und Weise in einer Kassette (Metall-Halterung) erfolgen. Dabei kann die Platte in eine entsprechende Manschette eingespannt werden. Es ist aber auch möglich, die Platte in ein monolithisches Matrixmaterial einzu­ legen beziehungsweise die Platte umfangsseitig und rückseitig mit einer feuerfesten keramischen Masse innerhalb der Metallkassette zu umgeben.

Die Erfindung schließt es auch nicht aus, Platten mit angeschlossener Hülse auszubilden, wobei die geometrische Gestaltung der Platte jedoch die genannten Vorgaben erfüllen soll.

Zur Herstellung der Platten eignet sich grundsätzlich jeder bekannte feuerfeste keramische Werkstoff. Werk­ stoffe auf Basis Zirkoniumdioxid (ZrO₂) oder MgO-C weisen eine besonders hohe Verschleißfestigkeit auf.

Grundsätzlich sollten die einzelnen Teile der Platte aus demselben Werkstoff bestehen. In jedem Fall ist die Werkstoffauswahl jedoch so zu treffen, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der verwendeten Werk­ stoffe aufeinander derart abgestimmt ist, daß es im Grenzbereich (Nahtbereich) benachbarter Plattenteile nicht zu thermischen Spannungen kommt. Dies gilt auch in Hinblick auf die Abstimmung mit gegebenenfalls zusätz­ licher keramischer Um- und Hinterfüllmasse.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. Hierzu gehört es beispielsweise, korrespondierende Flächenabschnitte benachbarter Teile einer Platte spiegelbildlich zu korrespondierenden Flächenabschnitten benachbarter Teile einer weiteren (benachbarten) Platte auszubilden. Auch dies wird in der Figurenbeschreibung erläutert.

In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt. Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Darstellung -

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erste Platte eines Schieberplatten-Satzes,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine zugehörige weitere Platte des Schieberplatten-Satzes,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine erste Platte eines weiteren Schieberplatten-Satzes,

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine zugehörige weitere Platte des weiteren Schieberplatten-Satzes,

Fig. 5 bis 7 unterschiedliche Relativpositionen der Platten gemäß Fig. 1, 2 des ersten Schieberplatten-Satzes,

Fig. 8 eine beispielhafte Position benachbarter Platten des zweiten Schieberplatten-Satzes.

Die in Fig. 1 dargestellte Platte 10 weist eine recht­ eckige Grundfläche auf. Gepunktet ist eine alternative achteckige Grundfläche angedeutet. Die Platte 10 besteht aus zwei Teilen 10.1 und 10.2.

Die Längsrichtung der Schieberplatte ist durch die Linie L-L angedeutet und beschreibt gleichzeitig die Mitten­ längsachse der Platte 10.

Der Plattenteil 10.1 erstreckt sich demnach über etwa 2/3 der Gesamtlänge der Platte 10 und weist eine Durch­ flußöffnung 14 (für eine Metallschmelze) mit Kreisquer­ schnitt auf.

Der dem Plattenteil 10.2 zugewandte Flächenabschnitt 10.11 des Plattenteils 10.1 verläuft nicht senkrecht zur Mittenlängsachse L der Platte 10, sondern unter einem Winkel α von etwa 85°. Korrespondierend dazu ist der Flächenabschnitt 10.21 des Plattenteils 10.2 ausgebildet, so daß beide Plattenteile 10.1, 10.2 fugenlos (Grenzlinie 12) gegeneinander liegen und dabei mit ihren Gleitober­ flächen fluchten.

Eine zugehörige Platte 20, die in dem gleichen Schieber­ verschluß eingesetzt werden soll, ist im wesentlichen analog der Platte 10 aufgebaut, umfaßt also wiederum zwei Plattenteile 20.1 und 20.2, wobei die "Naht" 22 zwischen benachbarten Flächenabschnitten 20.11 beziehungsweise 20.21 der Plattenteile 20.1, 20.2 jedoch spiegelbildlich zum Ausführungsbeispiel der Platte 10 nach Fig. 1 verläuft (in Fig. 2: von oben links nach unten rechts; dagegen in Fig. 1: von oben rechts nach unten links).

Die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Anordnung in einem zugehörigen Schieberverschluß sind schematisch in den Fig. 5 bis 7 dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der die beiden Platten 10, 20 exakt über­ einander liegen. Dabei ist die Naht 22 der Platte 20 gestrichelt dargestellt. Fig. 5 läßt erkennen, daß die Naht 22 der Platte 20 damit spiegelbildlich zur Naht 12 der Platte 10 verläuft und sich beide nur an einem Punkt X kreuzen.

Dies gilt auch, wenn die Platte 10 zur Platte 20 linear verschoben wird, wie in Fig. 6 dargestellt. Bei Fig. 7 ist der Verschiebeweg bereits so groß, daß die Nähte 12, 22 keinen Kreuzungsbereich mehr aufweisen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Flächen­ abschnitt 10.11 schwalbenschwanzartig gestaltet und ent­ lang der Mittenlängsachse L gespiegelt. Entsprechend ist die Geometrie des Flächenabschnitts 10.21 des Platten­ teils 10.2 "dreieckförmig", so daß sich beide Platten­ teile 10.1, 10.2 wiederum formschlüssig ergänzen ("Naht" 12). Der Winkel α zwischen den jeweiligen Bereichen des Flächenabschnittes 10.11 zur Mittenlängsachse L beträgt hier etwa 45°.

Eine zugehörige Platte 20 eines Verschlußplatten-Sets ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Flächenabschnitte 20.11 beziehungsweise 20.21 spiegelbildlich im Vergleich zur Platte 10 gemäß Fig. 3 angeordnet sind.

Werden die Platten 10, 20 gemäß den Fig. 3, 4 exakt fluchtend übereinander angeordnet, so ergibt sich ein einziger Kreuzungspunkt X im Bereich der Nähte 12, 22 der Platten 10, 20.

Werden die Platten 10, 20 relativ zueinander verschoben, wie in Fig. 8 dargestellt, entstehen maximal zwei Kreuzungspunkte X1, X2 zwischen den "Nähten" 12, 22, wobei die Kreuzungsbereiche bei weiterer Plattenver­ schiebung aufgehoben werden, wie anhand von Fig. 7 erläutert.

Claims (8)

1. Feuerfeste Schieberverschlußplatte aus mindestens zwei Teilen (10.1, 10.2; 20.1, 20.2), die sich formschlüssig, gegebenenfalls über eine Zwischenfuge, zu einer Platte (10, 20) ergänzen, wobei eine Unterteilung der Platte (10, 20) senkrecht oder unter einem Winkel ungleich 90° zur Längsrichtung der Platte (10, 20) erfolgt und mindestens ein Teil (10.1, 20.1) eine Durchflußöffnung (14) für eine Metallschmelze aufweist.

2. Schieberverschlußplatte nach Anspruch 1 mit im wesentlichen rechteckiger bis ovaler Grundfläche, wobei, in Längsrichtung der Platte (10, 20) be­ trachtet, der die Durchflußöffnung (14) aufweisende Teil (10.1, 20.1) eine größere Länge aufweist als der oder jeder weitere Teil (10.2, 20.2).

3. Schieberverschlußplatte nach Anspruch 1, bei der korrespondierende Flächenabschnitte (10.11, 10.21; 20.11, 20.21) benachbarter Plattenteile (10.1, 10.2; 20.1, 20.2) unter einem Winkel α zwischen 45 und 89° zur Längsrichtung (L-L) der Platte (10, 20) verlaufen.

4. Schieberverschlußplatte nach Anspruch 1, bei der korrespondierende Flächenabschnitte (10.11, 10.21; 20.11, 20.21) benachbarter Plattenteile (10.1, 10.2; 20.1, 20.2) über die Plattenhöhe stufenartig für einen Formschluß ausgebildet sind.

5. Schieberverschlußplatte nach Anspruch 1, bei der korrespondierende Flächenabschnitte (10.11, 10.21; 20.11, 20.21) benachbarter Plattenteile (10.1, 10.2; 20.1, 20.2) geradlinig zwischen Längsseiten der Platte (10, 20) verlaufen.

6. Schieberverschlußplatte nach Anspruch 1 aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff auf Basis ZrO₂ oder MgO-C.

7. Feuerfester Schieberverschlußplatten-Satz aus min­ destens zwei Schieberverschlußplatten (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei korrespondierende Flächenabschnitte (10.11, 10.21) benachbarter Teile (10.1, 10.2) einer ersten Platte (10) unter einem unterschiedlichen Winkel α zur Längsrichtung (L-L) der Platte (10) verlaufen als korrespondierende Flächenabschnitte (20.11, 20.21) benachbarter Teile (20.1, 20.2) einer weiteren Platte (20), die in einem Schieberverschluß der ersten Platte (10) benachbart ist.

8. Schieberverschlußplatten-Satz nach Anspruch 7, bei dem korrespondierende Flächenabschnitte (10.11, 10.21) benachbarter Teile (10.1, 10.2) der ersten Platte (10) spiegelbildlich zu korrespondierenden Flächenabschnitten (20.11, 20.21) benachbarter Teile (20.1, 20.2) der weiteren Platte (20) verlaufen.