DE2910151A1 - Elektrische heizleitermasse, ihre zubereitung, ihre verwendung in einem beheizbaren verschleissteil sowie ein verfahren zur herstellung solcher verschleissteile mit der heizleitermasse - Google Patents

Elektrische heizleitermasse, ihre zubereitung, ihre verwendung in einem beheizbaren verschleissteil sowie ein verfahren zur herstellung solcher verschleissteile mit der heizleitermasse

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DE2910151A1 DE19792910151 DE2910151A DE2910151A1 DE 2910151 A1 DE2910151 A1 DE 2910151A1 DE 19792910151 DE19792910151 DE 19792910151 DE 2910151 A DE2910151 A DE 2910151A DE 2910151 A1 DE2910151 A1 DE 2910151A1
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Description

"Elektrische Heizleitermasse» ihre Zubereitung, ihre Verwendung in einem beheizbaren Verschleißteil sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Verschleißteile mit der Heizleitermasse"
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizleitermasse nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, eine Zubereitung einer solchen Heizleitermasse nach Anspruch 4, ein unter Verwendung der Heizleitermässe hergestelltes beheizbares Verschleißteil gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 5 sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Verschleißteile nach Anspruch 15 oder 16.
Bei herkömmlichen Verschleißteilen z.B. in der Form einer Schieberplatte für Schiebeverschlüsse an Metallschmelze enthaltenen Behältern gemäß CH-PS 4 44 390 ist als Heizleiter ein metallischer Widerstandsdraht eingebettet oder eingeformt. Aus der DE-PS 4 02 861 ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Heizkörpern aus Kohlenstoff enthaltender Silikatmasse bekannt, bei welchem der Grundkörper in glühendem Zustand einem Sauerstoffstrom ausgesetzt wird, der den an der Oberfläche befindlichen Kohlenstoff zu Kohlensäure oxidiert und wobei die Oberfläche nach der Sauerstoff-
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behandlung mit einer Schmelzglasur versehen wird, die den Körper luftdicht abschließt. Auf diese Weise soll der dem Sauerstoff der Luft ausgesetzte Kohlenstoff vor Oxidation bewahrt werden. Aus der DE-PS 82 455 ist ein Verfahren zur Herstellung von Heizstäben, die Silizium und Kohlenstoff als Hauptbestandteil enthalten und durch Erhitzen kohlenstoffhaltiger Körper in einer Siliziumdampf entwickelenden Bettung gewonnen werden, bekannt-, wobei verschiedene Stellen der zu behandelnden Körper in verschiedene Bettungsmischungen eingebettet werden, um an verschiedenen Stellen verschiedenen Siliziumgehalt zu bekommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Heizleitermasse, deren Verwendung in Verschleißteilen, insbesondere aus feuerfestem Feuerbeton, es gestattet, diese Verschleißteile für relativ lange Zeit auf relativ hohe Temperaturen von beispielsweise 15OO°C aufzuheizen, so daß diese Verschleißteile in Schiebeverschlüssen eingesetzt werden können, in welchen ein Einfrieren auch von Stahlschmelze in wirksamer Weise verhindert werden kann, so daß der Schiebeverschluß.mehrfachen Guß erlaubt.
Die zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe bestimmte neuartige elektrische Heizleitermasse hat eine Zusammensetzung nach den Angaben des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Eine derartige Heizleitermasse wird auch bei 150O0C nicht fest, sondern bleibt locker. Sie kann also nicht reißen, ist nicht empfindlich gegen Wachsen und Schwinden der Plattenmasse, und fängt thermische Längen- und Volumenveränderungen in sich selbst ständig auf. Die Masse ist so einstellbar, daß ein optimaler spezifischer Widerstand von
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MERTENSAKEiL
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T ·
0,05 Ohm . cm erreicht wird. Die maximale Stromdichte soll dabei nicht über 30 A/cm liegen. Die Heizleistung kann
bei 1,5 bis 2 kW liegen. Die Heizleitermasse ist feuerfest und damit feuerfester Bestandteil des Verschleißteiles. Damit ist die einfache Herstellung eines feuerfesten Körpers mit elektrischer Widerstandsheizung für relativ hohe Temperaturen möglich, was bei den bisherigen metallischen Widerstandsdrähten nicht der Fall war. Es treten keine
thermischen Spannungen in den beheizbaren Verschleißteilen auf.
Mit dem Gehalt an Graphit ist die Leitfähigkeit der Heizleitermasse veränderbar, das Si-Metallmehl verbessert die Oxidationsbeständigkeit, da es Sauerstoff von dem Graphit abhält, und das Bindepech dient außer der Bindefunktion
einer Einstellung des Heizwiderstandes bei möglichst gleichbleibender Stromdichte.
Mit dem nach Anspruch 2 vorgesehenen Gehalt an wasserfreiem windgesichtetem plastischen Bindeton wird die Verarbeitbarke it der Heizleitermasse verbessert.
Der Gehalt an SiC-Mehl nach Anspruch 3 sorgt für eine optimale Festigkeit.
Mit der bevorzugten Zubereitung nach Anspruch 4 wird eine möglichst gute Leitfähigkeit der Heizleitermasse sicher-, gestellt.
Anspruch 5 betrifft die bevorzugte Verwendung der neuartigen Heizleitermasse in Verschleißteilen.
Anspruch 6 gibt zwei Alternativen für die Anordnung der
Heizleitermasse in dem Verschleißteil an.
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r2pl - β - MERTENS & KE
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Mit der Maßnahme des Anspruchs 7 kann ein gleichmäßiger Querschnitt der Heizleitermasse auf einfache Weise sichergestellt werden. Das Keramikrohr dient aber in erster Linie dem Schutz der Heizleitermasse gegen Oxidation sowie dem Schutz gegen ein Zerbrechen der Heizleiterstäbe.
Die bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 8 vorgesehene Kunststoffolie dient ebenfalls dem Oxidationsschutz.
Es hat sich gezeigt, daß eine optimale Heizwirkung mit der Heizleitermasse erzielt werden kann, wenn diese in geraden, nicht gebogenen Stäben angeordnet ist. Deswegen wird die Maßnahme des Anspruchs 9 bei einer Schieberplatte bevorzugt vorgesehen.
Aus gleichem Grund werden gerade Heizleiterstäbe bei Hülsen in der in Anspruch 10 gezeigten Welse bevorzugt eingesetzt.
Aufgrund des Merkmales des Anspruchs 11 ist es möglich, die elektrischen Anschlüsse außerhalb des Verschleißteiles kühlbar anzuordnen.
Anspruch 12 betrifft eine bevorzugte Ausgestaltung der elektrischen Anschlüsse, die eine Überhitzung vermeiden soll.
Die Teertränkung nach Anspruch 13 stellt einen ergänzenden Oxidationsschutz dar.
Die Maßnahme des Anspruchs 14 hat sich ebenfalls als zweckmäßig erwiesen. · .
Die Ansprüche 15 und 16 betreffen besonders einfache Her-
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stellungsverfahren für Verschleißteile unter Verwendung der neuartigen Heizleitermasse.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale in beliebiger sinnvoller .Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren RUckbeZiehung.
Es zeigt: '
Fig. 1 schematisch eine Schieberplatte für Sehiebeverschlüsse im Horizontalschnitt,
Fig. 2 schematisch in Seitenansicht eine Hülse mit Heizleiterelementen nach der Erfindung, und
Fig. 3a und 3b zwei alternative Au'sf Uhrungsformen des Stromanschlusses an die Heizleiterelemente.
Die in Fig. 1 dargestellte Schieberplatte 4 weist zwei zu den Längsrändern und zueinander parallele gerade Heizleiterstäbe 2 auf, die jeweils in AlpOg-Keramikrohren 1 aufgenommen sind, die an ihren jeweiligen Enden aus der Schieberplatte 4 herausragen. Die Heizleiterstäbe 2 schließen zwischen sich die Durchflußöffnung 6 und die Arbeitsfläche 9 der Schieberplatte 4 ein. In die jeweiligen Öffnungen der Keramikrohre 1 ist die Stromzuführung 5 zu kappenförmigen elektrischen Anschlüssen 3, die in die Heizleitermasse 2 eingelassen sind, geführt.
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J-.
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Bei einer Hülse 7 als Verschleißteil verlaufen die Heizleiterstäbe 2 im wesentlichen in Axialrichtung, d.h. ledig lich mit einer geringen Neigung, die zwischen der Neigung der Innenmantelfläche und der Außenmantelfläche der Hülse 7 liegt. Diese Heizleiterstäbe 2 sind ebenfalls gerade und in Keramikrohren 1 gehalten, die an ihren jeweiligen Enden aus der Hülse 7 herausragen, wo die Stromzuführung in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise erfolgt. In dem dargestellten Fall sind vier um jeweils 90° versetzte Heizleiterstäbe 2 in dem Mantel der Hülse 7 angeordnet.
Fig. 3a verdeutlicht im Detail die im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits beschriebene Anordnung des elektrischen Anschlusses 3 mit Stromzuführung 5.
Fig. 3b veranschaulicht im Detail einen Stromanschluß 3 einer Heizleitermasse 2, die ohne besonderes Keramikrohr 1 in einer Rille 8 eingebracht ist.
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r2qb
MERTENS & KEIL. FATeMTANWAUTE
Bezugszeichenliste:
1 Keramikrohr
2 Heizleiterstäbe
3 elektrischer Anschluß
4 Schieberplatte
5 Stromzuführung
6 Durchflußöffnung
7 Hülse
8 Rillen
9 Arbeitsfläche
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ee

Claims (16)

  1. MERTENS & KEIL
    r21e
    PATENTANWÄLTE
    Frankfurt/M 14.3.1979 D 16 P 21
    2, ·ί, T ^- Ίΰ JtutM
    I1 <-,
    Didier-Werke AG Lessingstr. 16
    6200 Wiesbaden
    "Elektrische Heizleitermasse, ihre Zubereitung, ihre Verwendung in einem beheizbaren Verschleißteil- sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Verschleißteile mit der Heizleitermasse"
    Ansprüche:
    /l.J Elektrische Heizleitermasse auf der Basis von Kohlenstoff und Silizium zum Einbetten oder Einformen von feuerfesten Körpern, insbesondere für mit Metallschmelze in Berührung kommende Verschleißteile aus feuerfestem Feuerbeton, beispielsweise Platten oder Hülsen von Schiebeverschlüssen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 50 bis 70 %, vorzugsweise etwa 60 % Graphit (z.B. Normal-Flinz), etwa 2 bis 10 %, vorzugsweise etwa 8 % Si-Metallmehl und
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    MERTENS & KEIL
    PATENTANWÄLTE
    etwa 10 % Bindepech.
  2. 2. Elektrische Heizleitermasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von etwa 5 bis 20 %, vorzugsweise 10 % wasserfreien Ton.
  3. 3. Elektrische Heizleitermasse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa 5 bis 20 %, vorzugsweise 10 % SiCTMehl.
  4. 4. Zubereitung einer Heizleitermasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst die Anteile an Si-Metallmehl und pulverförmiger!! oder flüssigem Bindepech und gegebenenfalls Ton und/oder SiC-Mehl mischt und dann den Graphitanteil in die Mischung einbringt.
  5. 5. Beheiztes Verschleißteil vorzugsweise aus feuerfestem Feuerbeton, insbesondere für den Durchflußbereich eines Schiebeverschlusses an Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelzern enthaltenden Behältnissen, beispielsweise in Form von Platten oder Hülsen mit einem in dem Verschleißteil eingebetteten oder eingeformten Heizleiter aus elektrisch leitendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material eine Heizleitermasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.
  6. 6. Verschleißteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleitermasse als zunächst gestaltlose in Rillen oder Durchbrechungen (8) des Verschleißteiles eingebrachte Mischung oder als vorgeformte und isostatisch gepreßte Heizleiterlemente, z.B. Heizleiterstäbe (2) Vorliegt.
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    MERTENS & KEIL·
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  7. 7. Verschleißteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gestaltlose oder vorgeformte Heizleitermasse von einem AlgOg-Keramikrohr (1) umgeben ist.
  8. 8. Verschleißteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikrohr (1) von einer Kunststoffolie aus Polyamid oder Polyester umhüllt ist.
  9. 9. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, nämlich eine Schieberplatte, gekennzeichnet durch mindestens zwei im Abstand parallel eingebettete, gegebenenfalls vorgeformte Heizleiterstäbe (2) mit einem Durchmesser von vorzugsweise zwischen etwa 5 bis 10 mm, zwischen welchen Heizleiterstäben (2) sich die Arbeitsfläche (9) befindet und welche von der Durchflußöffnung (6) vorzugsweise einen Abstand von etwa 10 bis 30 mm haben.
  10. 10. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, nämlich eine Hülse, gekennzeichnet durch mehrere über den Umfang verteilte, im wesentlichen in Axialrichtung der Hülse (7) verlaufende, gegebenenfalls vorgeformte Heizleiterstäbe (2). ;
  11. 11. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls vorgeformten Heizleiterstäbe (2) etwa 20 bis 50 mm herausgeführt sind.
  12. 12. Verschleißteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Oberfläche des herausgeführten Teiles der vorgeformten Heizleiterstäbe (2) die elektrischen Anschlüsse
    (3) über vorzugsweise einen Flächenbereich von etwa 1 bis
    5 cm angelegt sind.
  13. 13. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
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    dadurch gekennzeichnet, daß es teergetränkt ist.
  14. 14. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es vor dem ersten Einsatz gebrannt ist.
  15. 15. Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil einer vibrierfähigen Masse eines chemisch oder hydraulisch abbindenden, z.B. auf der Basis von Tabular-Tonerde mit Zement hergestellten, feuerfesten Feuerbeton zubereitet, in eine Form einbringt, einvibriert und in sie eine Rille eindrückt, in die Rille die Heizleitermasse als gestaltlose Mischung oder vorgeformtes Heizleiterelement, gegebenenfalls nach Einführung in ein Al^Og-Keramikrohr und gegebenenfalls Umhüllung mit einer Kunststoffolie einbringt, und dann den zweiten Teil der Feuerfestbetonmasse in die Form einfüllt und in der Form durch Vibrieren verdichtet, aushärtet und dann gegebenenfalls teertränkt und/oder brennt.
  16. 16. Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorgeformten und isostatisch gepreßten Heizleiterelemente gegebenenfalls nach Einführen in ein AlpOg-Keramik^· rohr und gegebenenfalls Umhüllung mit einer Kunststoffolie in eine Form in der später einzunehmenden Position anordnet und dann eine vibrierfähige Masse aus chemisch oder hydraulisch abbindendem, z.B. auf der Basis von Tabular-Tonerde mit Zement hergestellten, feuerfesten Feuerbeton in die Form einbringt, einvibriert, verdichtet, aushärtet und gegebenenfalls teertränkt und/ oder brennt.
    030040/0.037
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