DE2424512C2 - Schieberverschluß für metallurgische Gefäße - Google Patents

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, insbesondere Stahlgießgefäße, mit einem am Gefäßboden befestigten Gehäuse, aufnehmend eine gegebenenfalls in einem metallischen Halterahmen angeordnete, mit Durchflußöffnung versehene feuerfeste Lochplatte und einen metallischen Schieber, der die ebenfalls eine Durchflußöffnung aufweisende feuerfeste Schieberplatte trägt und mit an den Längsseiten angeordneten Gleitbahnen auf Gleitschienen des das Gehäuse nach unten abschließenden Gehäusedeckels verschiebbar lagert.

Bekanntlich dienen Schieberverschlüsse vorstehender Art zum öffnen, Drosseln und Schließen des Ausgusses von metallurgischen Gefäßen. Zu diesem Zweck wird die Schieberplatte mit ihrer Durchflußöffnung gegenüber der Durchflußöffnung der darüber ortsfest angeordneten Lochplatte verstellt. Dabei sind beide feuerfeste Platten, die zusammen mit Einlauf- und Auslaufhülse des Verschlusses als Verschleißmaterial gelten, vor allen in der Nähe der Durchflußöffnung ungewöhnlich hohen thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt die neben unbefriedigender Standzeit — sie überdauert beim Vergießen von Stahl oftmals nur eine einzige Behälterentleerung — Schwierigkeiten hinsichtlich der Betriebssicherheit bereiten.

Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, wurden erhebliche Anstrengungen gemacht. So gelang es, das feuerfeste Material für die Platten zu verbessern. Vor allem für Stahlschmelze erwiesen sich beispielsweise aus hochtonerdehaltigem Material sorgfältig hergestellte Platten als besonders widerstandsfähig gegen thermo-chemische Angriffe. Dagegen ließen sich Zerstörungen der Platten, die mehr oder weniger auf mechanische Belastungen zurückzuführen sind, bisher nicht ausräumen.

Langwierige Beobachtungen lassen vermuten, daß zerstörende mechanische Belastungen des Plattenpaares (Lochplatte und Schieberplatte) aus ihrer unvermeidlich unterschiedlichen Wärmeausdehnung während des Gießvorganges resultieren, weil die Platten im Bereich der Durchfiußöffnungen wegen der dort herrschenden höheren Temperatur eine bedeutend höhere Ausdehnung erfahren als am Plattenrand und deshalb bestrebt sind, sich konvex zu wölben. Diese unvermeidbare Ausdehnung erhöht die gegenseitige Verspannung des Lochplattenhalterahmens und des die Schieberplatte tragenden Schiebeis im Schiebergehäuse, die vorgesehen ist für ein leckfreies Abdichten der beiden aneinanderliegenden Plattengleitflächen. Infolge der Plattenausdehnung einerseits und der Plattenverspannung andererseits kommt es im Plattendurchflußbereich zusätzlich zu den besagten thermo-chemischen Angriffen zu hohen lokalen Druckbeanspruchungen, die die Lebensdauer der Platten entscheidend negativ mit beeinflussen und durch Klemmen der Platten die Betriebsfähigkeit und Betriebssicherheit des Schieberverschlusses gefährden.

Die Zusammenhänge zwischen lokaler Ausdehnung und Verspannung sowie deren Auswirkungen waren in der aufgezeigten Form bisher nicht bekannt. Es galt in Fachkreisen in erster Linie die Auffassung, daß die für die Betriebssicherheit unbedingt erforderliche Leckfreiheit des Verschlusses nur durch eine möglichst starre Ausbildung des Schiebers und gegebenenfalls des Lochplattenhalterahmens im Bereich der Durchflußöffnung der Platten gewährleistet werden kann.

Die an sich bekannte Vorspannung von Lochplatte und Schieberplatte im Schiebergehäuse mittels des Gehäusedeckels unter Zwischenschalten von Federn gilt ausschließlich der allgemeinen Wärmeausdehnung der Schieberverschlußteile und trägt der als ausschlaggebend erkannten differenzierten Wärmeausdehnung der Platten nicht Rechnung.

Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, durch konstruktive Verbesserungen metallischer Teile des Schieberverschlusses die Lebensdauer und Betriebssicherheit des aus Loch- und Schieberplatte bestehenden Plattenpaares zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß der metallische Schieber für die Schieberplatte und/oder gegebenenfalls der metallische Halterahmen für die Lochplatte auf von der Durchflußöffnung entfernt vorgesehenen Lagern aufliegt und zwischen diesen freitragend die Wärmeausdehnung elastisch nachgiebig aufnehmend ausgebildet ist. Auf diese Weise hat sowohl der metallische Lochplattenhalterahmen als auch der die Schieberplatte tragende metallische Schieber genügend elastische Durchbiegung, um die im zentrischen Bereich wirkende Wärmeausdehnung des Plattenpaares aufzufangen, in dem die Platten eine leichte Durchbiegung erfahren bis die durch die Ausdehnung um die Durchflußöffnungen hervorgerufenen Wölbungen an den aneinanderliegenden Plattengleitflächen wenigstens weitgehend aufgehoben sind. Dadurch wird bei Aufrechterhaltung einer leckfreien Dichtung zwischen dem Plattenpaar und einer die Verschiebemöglichkeit der Schieberplatte gewährleistenden Verspannung die erhöhte, durch Wärmeaus-

dehnung bedingte Druckbeanspruchung der Platten im Durchflußbereich wesentlich herabgesetzt und damit deren Haltbarkeit verbessert sowie die allgemeine Zuverlässigkeit des Verschlusses erhöht.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, den elastischen Effekt bevorzugt in den Schieber für die Schieberplatte oder den Halterahmen für die Lochplatte zu legen. Bestens geeignet insbesondere für Schieberverschlüsse mit großen Abmessungen ist jedoch die Ausbildung, be; der Schieber und Halterahmen so konstruiert sind, daß sie unter Einfluß der Wärmedehnungskräfte etwa gleiche elastische Durchbiegungen haben.

Vorteilhaft weis», der metallische Schieber an den Enden beider Längsseiten Nocken mit Gleitstellen als Auflager für die GJeitschienen des Gehäusedeckels auf, während der Halterahmen an einem Ende scharnierartig in der Ausnehmung des Gehäuses befestigt ist und am anderen Ende mit der Stufenfläche einer Abstufung an der Innenfläche des Gehäuses anliegt. Diese Konstruktion ist einfach und mit geringem baulichem Aufwand durchzuführen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schieberverschluß im Aufriß;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie J3-ßder F i g. 2.

In der Zeichnung bedeutet 1 den Blechmantel eines im Bodenbereich gezeigten metallurgischen Gefäßes mit einer durch einen metallischen Ring 2 eingefaßten öffnung für die feuerfesten Teile des Ausgusses, von denen die Einlaufhülse 3 teilweise dargestellt ist, wogegen der diese umgebende Ausgußstein sowie die feuerfeste Auskleidung des Gefäßes der Einfachheit halber fortgelassen wurden.

Die äußere Fläche des Blechmantels 1 weist einen Anbaurahmen 4 auf, an dem das Schiebergehäuse 5 mittels Stiftschrauben 6 abnehmbar befestigt ist. In das Schiebergehäuse eingebaut sind der Halterahmen 7 mit der unverrückbar eingemörtelten Lochplatte 8 und der die Schieberplatte 9 und Auslaufhülse 10 ebenfalls unverrückbar eingemörtelt tragende Schieber 11, der mit Hilfe eines auf die Schieberstange 12 wirkenden Kraftgebers auf Schienen 13 und 14 des Gehäusedeckels 15 verschiebbar lagen. Der Deckel 15 wird von Gelenkschrauben 16 am Gehäuse 5 gehalten und dient zusammen mit den Schrauben zum betriebsgerechten Verspannen von Lochplatte 8 und Schieberplatte 9 über den Halterahmen 7 und den Schieber 11 im Gehäuse 5. In der Zeichnung nimmt der Schieber 11 die voll geöffnete Stellung ein, in der die Durchflußöffnungen ϊ7, 18, 19,20 von Einlaufhülse 3, Lochplatte 8, Schieberplatte 9 und Auslaufhülse 10 fluchten.

Die Gleitschienen 13 und 14 verlaufen in einem die Breite der Platten 8 und 9 überspannenden Abstand voneinander längsparallel zur Verschieberrichtung des Schiebers 11 und führen mit den äußeren Längsseiten den Deckel 15 im Gehäuse 5. Auf jeder Schiene 13 und 14 lagert der Schieber 11 mit zwei Gleitnocken 21, 21a bzw. 22, 22a, die im vorliegenden Fall in Längsrichtung der Schienen einen Abstand haben, der etwa der Gleisbreite der Schienen 13 und 14 entspricht, wobei die Gleitnocken 21, 21a und 22, 22a die Eckpunkte eines möglichst gleichseitigen Rechteckes bilden, in dessen Zentrum die Durchflußöffnung 19 der Schieberplatte 9 liegt. Dadurch wird bei vom Bereich der Durchfiußöffnung der Schieberplatte 9 ausgehenden auf den Schieber einwirkenden Dehnungskräften dessen elastische Nachgiebigkeit im Krafteinwirkungsbereich möglich.

In ähnlicher Weise ist auch der Lochplattenhalterahmen 7 gelagert, der an einem Längsende durch ein Scharnier 23 am Gehäuse 5 angelenkt ist, während das andere Ende mit einer Abstufungsfläche 24 auf der Gehäuseinnenfläche aufliegt. Ansonsten ist der Halterahmen 7 frei von Widerlagern, so daß, wie beim Schieber 11, eine elastische Nachgiebigkeit bei von der Lochplatte 8 ausgehenden Dehnungskräften gegeben ist.

Im kalten Zustand des Schieberverschlusses berühren sich die geschliffenen Gleitflächen 25 und 26 des Plattenpaares 8 und 9 vollständig deckend, so daß eine volle Abdichtung gewährleistet ist. Werden die Platten 8 und 9 um die Durchflußöffnungen 18 und 19 herum stark erhitzt, so entsteht an dieser Stelle infolge Wärmeausdehnung eine Verdickung um einige Zehntel Millimeter bei Schieberverschlüssen mittlerer Größen. Im unverspannten Zustand währen daher die Gleitflächen 25 und 26 nicht mehr eben, sondern leicht konvex gewölbt. Volumenmäßig kann diese Wölbung durch keinen noch so hohen Druck beseitigt werden. Vielmehr lassen sich die Gleitflächen nur durch eine entsprechende Durchbiegung der Platten 8 und 9 wieder einebnen. Eine solche Durchbiegung ist möglich, da die die Platten 8 und 9 aufnehmenden Konstruktionsteile 7 und 11 sich in gleichem Maße durchzubiegen vermögen wie die Platten.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß eine günstige Korrektur der Plattenwölbungen nur eintreten kann, wenn eine symmetrische Durchbiegung von Schieber 11 und Halterahmen 7 erfolgt. Nur in diesem Fall werden die beiden Platten 8 und 9 nicht nur zur vollen gegenseitigen Berührung, d. h., zur dichten Anlage ihrer Gleitflächen 25 und 26 zurückgebracht, sondern gleichzeitig auch die Ebenheit dieser Flächen wieder hergestellt. Biegt sich nur der Schieber 11 durch, der Halterahmen 7 aber nicht, bzw. nur in ganz geringem Maße oder umgekehrt, dann wird zwar das Anliegen der Flächen 25 und 26 bewirkt, aber eine der beiden Flächen wird leicht konvex sein, die andere entsprechende leicht konkav. Obgleich dieser Zustand nicht optimal ist, kann jedoch der Verschluß durchaus betriebsfähig sein, wenn die Wölbung sehr schwach ist.

Zweckmäßig liegt das Schiebergehäuse 5 am Anbaurahmen 4 lediglich an auseinanderliegenden Stellen 27 und 28 auf, an denen die Befestigungsschrauben 6 vorgesehen sind. Dadurch ist der gesamte Verschluß gegen Kräfte und Dehnungen geschützt, die bei einer durch lokale Erhitzung des Blechmantels 1 hervorgerufene Blechverwerfung entstehen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, insbesondere Stahlgießgefäße, mit einem am Gefußboden befestigten Gehäuse, aufnehmend eine gegebenenfalls in einem metallischen Halterahmen angeordnete, mit Durchflußöffnung versehene feuerfeste Lochplatte und einen metallischen Schieber, der die ebenfalls eine Durchflußöffnung aufweisende feuerfeste Schieberplatte trägt und mit an den Längsseiten angeordneten Gleitflächen auf Gleitschienen des das Gehäuse nach unten abschließenden Deckels verschiebbar lagert, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Schieber (Ii) und/oder gegebenenfalls der metallische Halterahmen (7) auf von der Durchflu8öffnt:ng (17 bis 20) entfernt vorgesehenen Auflagern (21,21a, 22, 22a bzw. 23, 24) aufliegt und zwischen diesen freitragend, die Wärmedehnung elastisch nachgiebig aufnehmend ausgebildet ist

2. Schieberverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Schieber (11) an den Enden beider Längsseiten Lagernocken (21, 21a, 22, 22a) mit Gleitflächen als Auflager für die Gleitschienen (13, 14) des Gehäusedeckels (11) aufweist.

3. Schieberverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (7) an einem Ende mittels eines Scharniers (23) am Gehäuse (5) befestigt ist und am anderen Ende mit der Stufenfläche (24) einer Abstufung an der Innenfläche des Gehäuses (5) anliegt