DE2145845A1

DE2145845A1 - Feuerfestes material fuer an der ausgussoeffnung fluessige schmelze enthaltender behaelter angeordnete verschliessorgane

Info

Publication number: DE2145845A1
Application number: DE19712145845
Authority: DE
Inventors: Sigismund Prof Dr Kienow; Hermann Dipl Ing Leupold
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1971-09-14
Filing date: 1971-09-14
Publication date: 1973-03-22
Also published as: AT323354B; GB1383233A

Description

VXIf/P-Rfd/Schn. Fall 2591

DIDIER-WERKEAG 620Q Wiesbaden, Lessingstr. 16

Feuerfestes Material für an der Ausgußöffnung flüssige Schmelze enthaltender Behälter angeordnete Verschließorgane

Die Erfindung bezieht sich auf Verschließorgane, wie sie vornehmlich an der Ausgußöffnung von flüssige Schmelze enthaltenden Behältern, insbesondere Gießpfannen, zur Regulierung der Ausflußmenge und zum Verschließen der Ausgußöffnung angeordnet sind und betrifft das feuerfeste Material solcher Verschließorgane nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 07 127.2-24), die aus einer im Bereich der Ausgußöffnung in einem am Behälterboden angeordneten Gehäuse dreh- oder linearbeweglich und dichtend gegen einen im Behälterboden fest angebrachten Ausgußstein oder eine Bodenplatte mit Durch— flußöffnung geführte Schieberplatte mit Durchflußöffnung bestehen.

Bekanntlich sind die feuerfesten Teile solcher Verschließorgane, z.B¹. eines Schieberverschlusses, einer hohen Beanspruchung durch thermische, chemische und erosive Einwirkungen der rasch durchfließenden flüssigen Schmelze ausgesetzt. Hinzu kommen für feuerfestes Material an sich ungewöhnlich hohe Anforderungen, die durch die notwendige gute Beweglichkeit und zugleich sichere Abdichtung der Schieberplatte bei Temperaturen meist über 1500⁰C bedingt sind. Diese Bedingungen und hohen Anforderungen erschweren die Wahl geeigneten feuerfesten Materials für die keramischen Verschleißteile derartiger Schieber— verschlüsse außerordentlich.

Für ein einwandfreies Funktionieren eines als Schieberverschluß ausgebildeten solchen Verschlußorganes ist es u.a. wichtig, ύπίΐ durch Aufwölbung o<ler Biegimg in dor Umgebung der Durchflußöffnung von Schieber- und/oder Boden-

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platte infolge thermischer Ausdehnung keine zu großen Spannungen erzeugt werden, welche die Gleitbewegung der Schieberplatte erschweren würden, d.h. also, es muß das in der Feuerfestkunde entsprechend dem statischen Elastizitätsmodul bei Deformationen oberhalb der bei feuerfesten Baustoffen relativ tief liegenden Proportionalitätsgrenze als Verformungsmodul (V-Modul) bezeichnete Verhältnis zwischen Spannung σ''und Verformung £, möglichst klein sein. .

Diese Erkenntnis führte nach dem Hauptpatent ··. (Patentanmeldung P 21 07 127.2-24) dazu, feuerfeste Schmelz- oder Sintermagnesia als Rohstoffe für Bodenplatten und/oder Schieberplatten vorzusehen, die wegen ihrer bekannten ungünstigen Wärmedehnungseigenschaften und wegen ihrer relativ geringen Heißbiegefestigkeit von der Fachwelt als ungeeignet für Schieberplatten verworfen worden waren. Es hatte sich aber in der Praxis gezeigt, daß, wenn .der V-Modul der verwendeten feuerfesten Schmelz- oder Sintermagnesia bei hohen Temperaturen hinreichend klein.und die Heißbiegefestigkeit hinreichend groß sind, die vorwiegend im Bereich der Durchflußöffnungen von Boden- und/oder Schieberplatte zufolge thermischer Ausdehnung und Aufwölbung auftretenden Druckspannungen noch tragbar sind und die Funktionsfähigkeit des Schieberverschlusses nicht beeinträchtigt wird. Es hatte sich .ferner gezeigt, daß derartige Wärmedruckspannungen weiter abgebaut werden können, wenn eine f Zusammensetzung der Schmelz- oder Sintermagnesia gewählt wird, deren Erweichungstemperatur oberhalb der Betriebstemperatur von 1500⁰C liegt, damit die Platten im Betrieb mit Siderheit fest bleiben. Diese Bedingung konnte nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 21 07 127.2-24) an sich mit einer Schmelzoder Sintermagnesia als Ausgangsmaterial für eine feuerfeste Schieberplatte der Zusammensetzung 90 - 97 % MgO, 1 - 3 % CaO,. 0,5 - 1,5 % SiO₂, 0,5-3 % Fe₃O₃, unter 0,5 % Al₃O₃ und unter 0,05 % BpO-, bei einem Kalk-Kieselsäureverhältnis von etwa 2, erreicht werden.

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Es hat sich nun überraschenderweise ergeben, daß sich die Verschleißfestigkeit von feuerfesten keramischen Teilen in Verschließorganen, insbesondere die Korrosionsbeständigkeit, besonders gegenüber aggressiven, unberuhigten Stahlschmelzen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt noch wesentlich erhöhen läßt, wenn als Ausgangsmaterial für die Herstellung derartiger feuerfester Teile eine eisenoxidarme Sintermagnesia mit 0,5 - 1,0 % Fe_p0, verwendet und der aus dieser Sintermagnesia gekörnten Masse 1 - 3 % reines pulverförmiges Eisenoxid Fe₃O₃ oder Fe₀O₄ oder FeO in äquivalenten Mengen zugesetzt wird. Dieses Eisenoxid bildet beim Brennen der geformten Teile, insbesondere Schieberplatten, an den Oberflächen der einzelnen Sinterkörner durch Reaktionen in festem Zustand mit dem MgO des Sinters den Spinell Magnesiof errit (MgO . P-e«0_), der

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zwar erst bei 1750 C schmilzt, aber bereits bei 1400 C eine hohe Kristallplastizität besitzt und demzufolge als vorzügliches Bindemittel für die Sinterkörner wirkt. -

In den späteren Stadien des keramischen Brandes diffundiert der Magnesioferrit in die Sinterkörner und wird im Periklas (kristallisiertes MgO) gelöst. Dabei entsteht aus der dünnen Oberflächenschicht'mit sehr hoher Eisenoxidkonzentration ein 0,1 - 0,4 mm breiter Saum, der entsprechend weniger Eisenoxid enthält und daher weniger leicht deformierbar ist. Technologisch hat dies zu?Folge, daß die Schieberplatte durch die ursprünglich eisenoxidreiche Schicht an den Kornoberflächen verfestigt worden ist und eine verbesserte Bindung erhalten hat. Ein ähnlicher Effekt kann bei Verwendung von Sintern mit höheren Eisenoxidgehaiten.als Ausgangsmaterial nicht erreicht werden, weil das Eisenoxid in ihnen während des ganzen Brennvorganges gleichmäßig verteilt ist.

Die gute, durch den erfindungsgemäßen Eisenoxidzusatz erzielte Korneinbindung verleiht den Schieberplatten nach dem Brand eine erheblich verbesserte Schleifbarkeit, so daß beim Schleifen z.B. der Dicht- und Gleitfläche der Schieberplatte

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'- da etwa locker gebundene Körner nicht mehr vorhanden sind und nicht ausbrechen können - eine sehr glatte Oberfläche erzielbar ist. Hinzu kommt eine erhöhte Kantenfestigkeit im Bereich der Durchflußöffnung, so daß insgesamt die Abdichtung und Gleiteigenschaften der beweglichen Schieberplatte gegenüber der fest im Bodenstein angeordneten Bodenplatte des Schieberverschlusses und damit seine Betriebssicherheit wesentlich verbessert sind. Durch die erhöhte Kantenfestigkeit, die auch während des Gießvorganges erhalten bleibt, wird der Gefahr von Korrosionsverschleiß an diesen Stellen entgegengewirkt.

"In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann die aus einem Magnesiasinter mit 90 - 97 % MgO, 1 - 3 % CaO, 0,5 - 1,5 % SiO₂ weniger als 0,5 % ^A1 ₂ ⁰3» weniger als 0,05 % B₂O₃ und 0,5 -

1 % Fe₉O- bestehende, ein Kalk/Kieselsäureverhältnis von etwa

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2 und einen zwischen 25 % und 35 % liegenden Feinstkornanteil kleiner als 0,1 mm aufweisende Masse ein Maximal-Korn nicht über 3 mm besitzen.

Nach einem Ausführungsbeispiel sind die Bodenplatte und die Schieberplatte eines Schieberverschlusses wie folgt hergestellt Griechischer Natursinter der Zusammensetzung ca. 95 % MgO, 1,5 % SiO , 0,6 % Fe₉O^, 3 % CaO wird gebrochen, gemahlen und

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in mehrere Kornfraktionen abgesiebt. Die Siebfraktionen werden in einem Kollergang so zusammengemischt, daß etwa folgender Kornaufbau entsteht: 40 - 50 % = 0,5 - 1»5 mm; 15 - 30 % -0,9 - 0,5 mm und 30 - 35 % unter 0,09 mm. Der Sinterkörnung werden 2 % konzentrierte Sulfitablauge, 0,5 % Wasser und 2 % Eisenschwärze zugefügt und die Mischung anschließend acht Minuten gekollert. Die fertige Masse wird auf einer hydraulischen Presse mit 1000 kp/cm Druck geformt. Die Formlinge werden bei ca. 150⁰C getrocknet und dann bei 165O°C im Einzelofen gebrannt. In die fertigen Platten wird das Durchflußloch gebohrt. Nach dem Schleifen der Oberflächen sind die Platten gebrauchsfertig.

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SAD ORIGINAL

Claims

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Patentansprüche

Feuerfestes Material an der Ausgußöffnung flüssige Schmelze enthaltender Behälter, insbesondere Gießpfannen, angeordnete Verschließorgane nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 07 127.2-24)> welche aus einer im Bereich der Ausgußöffming in einem am Behälterboden angeordneten Gehäuse dreh- oder linearbev/eglich und dichtend gegen einen im Behälterboden fest angebrachten Ausgußstein oder eine Bodenplatte mit Durchflußöffnung geführte Schieberplatte mit Durchflußöffnung bestehen, wobei Ausgußstein bzw. Bodenplatte und/oder Schieberplatte aus feuerfester Schmelzoder Sintermagnesia bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein eisenoxidarmer Magnesiasinter mit 0,5 - 1,0 % Fe„0- vorgesehen ist, dem beim Kollern oder Mischen 1 - 3 % pulverförmiges Eisenoxid Fe₀O oder FqJj oder FeO in äquivalenten Mengen zugesetzt wird.

Feuerfestes Material für Verschließorgane nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Magnesiasinter mit 90 - 97 % MgO, 1 - 3 % CaO, 0,5 - 1,5 % SiO₃, weniger als 0,5 % Al 0„, weniger als 0,05 % BO und 0,5-1 % Fe₀O₀ bestehende, ein iCalk/Kieselsäureverhältnis von etwa 2 und einem zwischen 25 % und 35% liegenden Feinstkornanteil kleiner als 0,1 mm aufweisende Masse ein Maximalkorn nicht über 3 mm besitzt.

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