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Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste, wenigstens
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eine Durchflußöffnwicj aufweisende Platte, insbesondere für Schieber-
oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen-,' mit einem Grundkörper und einem
über den Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen
hochhitzebeständigen Einsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten
Material. Beim Vergießen, insbesondere beim Stranggießen, von Stahl und anderen
Metallen wird die Gießpfanne sowie der Tundish mit einer Mehrzahl von gegeneinander
relativ beweglichen Platten im Bereich des Bodens ausgestattet, die als Verschluß
wirken, um je nach Stellung den Gießstrahl auslaufen zu lassen oder abzusperren.
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Aus der DE-AS 27 19 105 ist eine feuerfeste Platte der angegebenen
Art bekannt, die-aus einem Grundkörper aus feuerfestem Feuerbeton und einem oxidkeramischen
Einsatz besteht. -Dabei wird der oxidkeramische Einsatz in den feuerfesten Feuerbeton
eingeformt; die Platte wird abschließend einer Trocknung bzw.
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Wärmebehandlung unterzogen. Mit einer solchen Platte wird erstrangidem
Problem der Verschleißminderung entgegengewirkt, indem die Haltbarkeit bei vereinfachter
Herstellung verbessert wird. Mit dieser Verschleißminderung sind die Rißbeständigkeit
im Bereich der Durchflußöffnung, die Abschälfestigkeit im Bereich' der Schließfläche
des Einsatzes, die Erosionsfestigkeit im Bereich der D'urchflußöffnung die chemische
Widerstandsfähig keit der Platte angesprochen. Bei dieser bekannten Platte erstreckt
sich er Einsatzkörper relativ zum Grundkörper jedoch nur über einen Teil der Höhe
der Durchflußöffnung, so daß der Gießstrahl notwendigerweise sowohl mit dem Material
des Einsat zes als auch mit dem Material des Grundkörpers aus feuerfestem Beton
direkt in Berührung kommt. Die Herstellung der Platten ist vergleichsweise aufwendig,
weil jeweils die vollständige
Platte, also einschließlich Grundkörper,
auch dann ausgetauscht werden muß, wenn lediglich der Einsatz Verschleißerscheinungen
zeigt. Dies ist deshalb der Fall, weil ja der Einsatz jeweils beim Formen des Grundkörpers
eingeformt werden muß. Der Grundkörper der bekannten Platte besteht aus feuerfestem
Feuerbeton und der Einsatz aus Oxidkeramik. Der Grundkörper besitzt eine hydraulische
Bindung, also unter Verwendung von Tonerdeschmelzzement. Die-Tonerdezement-Bindung
hat eine Schwächezone zwischen 600 und 800 OC. Bei der Benutzung der bekannten Platte
an Behältern mit Schmelzen bei höheren Temperaturen wird nicht nur der Einsatz,
sondern auch der Grundkörper temperaturmäBig belastet. Es gibt; notwendigerweise
Stellen, die genau zwischen 600 und 800 OC thermisch belastet werden, so daß hier
eine Zermürbung im'Grundkörper auftritt. Dadurch entstehen Schwierigkeiten beim
Aufeinandergleiten der Schieberplatten im Bereich des Grundkörpers. Weiterhin ist
nachteilig, daß weder der Grundkörper noch der Einsatz Kohlenstoff enthalten, dem
bekanntlich eine Schmierwirkung, insbesondere bei hohen Temperaturen zukommt.
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Es ist deshalb z.' B. au's der DE-PS 28 30 199, bekannt, die Grundplatte
und den Einsatz mit Teersorten in Tränkungsanlagen unter Vakuum' zu behandeln, um
den Kohlenstoff nach der Herstellung der Platte in den Grundkörper und'den Einsatz
hineinzubringen Anschließend erfolgt ein Tempervorgang, um die leichter flüchtigen
Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die unter Betriebsbedingungen des Verschlusses sowieso
flüchtig würden und-dann stören würden, vorher auszutreiben. Es verbleibt aber immer
ein Rest Kohlenstoff im Gefüge, der etwa zwischen 2 und 10-% liegt.
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Die bislang in der-Praxis angewendeten Platten bei derartigen Schieber-
oder Drehverschlüssen bestehen überwiegend aus etwa 80 bis 95 %-Al203 (Tabular-Alumina,
Korund) mit oder auch ohne Zusätze von z. B. Zirkon- oder Chrom-Verbindungen oder
aus
Magnesit (MgO). Aus diesen Rohstoffen werden unter dem Zusatz von Bindemitteln unter
Anwendung großer Drücke Platten gepreßt und bei sehr hohen Temperaturen g'ebrannt,
so daß'die Platten also eine keramische Bindung aufweisen. Eine solche Herstellungsweise
und Zusammensetzung der Platten erscheint nach dem bisherigen Erkenntnisstand der
Fachwelt notwendig, weil eine sehr hohe Festigkeit der Platten für erforderlich
gehalten wird, um zum einen durch Schleifen eine besonders glatte Oberfläche zu
erzielen-und zum anderen eine möglichst große Resistenz gegen den Gießstrahl, insbes.
beim Vergießen von Stahl, im Bereich der Durchflußöffnung zu erzielen.
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Um die Korrosion gegen Stahl noch zu erniedrigen und um die Flächen
des Verschlusses zu schmieren, werden die Platten nach dem Hochbrand mit Teer in
großen aufwenidgen Anlagen-getränkt. Es schließt sich ein Vercrackungsvorgang bei
25u bis 600 OC an. Diese Herstellung und Ausrüstung ist kostenaufwendig und wenig
umweltfreundlich. Den Anwender derartiger-Verschlüsse stören oft Restteergehalte,
die nicht völlig vercrackt sind, die auch die Arbeit im Stahlwerk erschweren und
die Luft verunreinigen.
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Die in der DE-AS 27 19 105 vorgeschlagene hydraulische Bindung für
das Material der Platte hat bisher den Stand der Technik in der Praxis nicht beeinflußt,
so daß in'der Fachwelt nur eine keramische Bindung für ausreichend angesehen wird.
In diesem-Vorurteil ist die Fachwelt auch deshalb bestärkt, weil bei der Betätigung
eines Verschlusses eine erhebliche Reibbelastung der Platten aneinander unter Druck
und Temperatur stattfindet, der in der Praxis nur durch die keramische Bindung begegnet
werden konnte. Chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse dagegen werden üblicherweise
dort eingesetzt, z. B.
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im Industrieofenbau, wo die Teile stationär, also unbeweglich angeordnet
sind und Reibung nicht auftritt. Es ist bekannt, daß chemisch gebundene feuerfeste
Erzeugnisse eine schlechtere Abriebfestigkeit als keramische- gebundene Produkte
haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Platte der eingangs'beschriebenen
Art aufzuzeigen, die einfacher und damit kostengünstiger'herstellbar-ist und trotzdem
den Anforderungen an Rißbeständigkeit, Abschälfestigkeit, Erosionsfestigkeit und
chemische Widerstandsfähigkeit vergleichsweise besser genügt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Grundkörper aus
einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material besteht, und daß
der Einsatz zumindest im Bereich der 'Durchflußöffnung über die Höhe durchgehend
den Grundkörper durchsetzend vorgesehen ist. Grundkörper und Einsatzkörper werden
getrennt voneinander hergestellt und an beide Teile stellen sich im Einsatz unterschiedliche
Anforderungen, denen jeweils in optimaler Weise Rechnung getragen werden kann. Die
Masse des Grundkörpers- wird gemischt, in Form gepreßt und unter mäßiger Temperatur
- etwa im Bereich zwischen 300 und 600 eC -ausgehärtet. Da nur der Einsatz, nicht
dagegen der Grundkörper, mit dem, Gießstrahl in Berührung kommt, wird auch nur der
Einsatz hinsichtlich Abschälfestigkeit und Erosionsfestigkeit belastet Verschleiß
tritt im wesentlichen allein am Einsatz auf, so daß dieser ersetzt werden ka-nn;
der Grundkörper ist mehrfach verwendbar. Uberraschenderweise zeigt der chemisch
gebundene Grundkörper eine ausreichende Abriebfestigkeit und zwar in Verbindung
mit dem Einsatz aus keramisch gebundenem hochwertigem Material. Einsatz und Grundkörper
lassen sich zusammen gut einpassen und schleifen. Im Grundkörper ist die Gefahr
der
Rißbildung vergleichsweise vermindert, da der Grundkörper im Vergleich zu keramisch
gebundenen Materialien eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit besitzt. Schließlich
läßt sich der Grundkörper auch einfacher und kostengünstiger herstellen, weil ein
Brennvorgang entbehrlich ist.
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Das Material des Grundkörpers kann neben den feuerfesten Hauptrohstoffen
2 bis 30 % Kohlenstoff, z. B. in Form von Graphit enthalten. Dies ist in Verbindung
mit der-chemischen Bindung des Materials des Grundkörpers besonders vorteilhaft,
weil umständliche Tränkungsverfahren und Nachbehandlungen der .Platten entbehrlich
sind. Der Kohlenstoff kann ganz einfach dem Material des Grundkörpers beigemischt
werden, bevor das Verpressen in der Form stattfindet. Der Kohlenstoff ist dann bereits
in dem Material des Grundkörpers enthalten Eine homogene Verteilung ist auf einfache
Weise sichergestellt. Da ein Brennen des Materials des Grundkörpers wegfällt, kann
der Kohlenstoff auch in geringerem Prozentsatz zugefügt werden,-weil leicht flüchtige
Bestandteile infolge Fehlens des Brenvorganges nicht ausgetrieben werden. Der Grundkörper
kann seinen Kohlenstoffanteil den feuerfesten Hauptrohstoffen hinzugemischt, m-it
diesen in Form gepreßt and bei mäßiger Temperatur getempert, enthalten. Der Kohlenstoff
läßt sich in Form von Ruß oder Graphit leicht einbringen. Außerdem enthält das Material
des Grundkörpers ja noch den chemischen Binder. Die fertiggepreßten -Platten werden
zum Aushärten bei etwa. 300 bis 600 OC getempert und erreichen Festigkeiten, die
ausreichen, um problemlos glatte Oberflächen schleifen zu können. Ein Vercrackungsvorgang
ist nicht erforderlich.
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Das Material des Grundkörpers kann auf der Basis von Phosphorsäure
oder Verbindungen der Phosphorsäure chemisch gebunden sein. Die Bindung findet also
ohne Brennvorgang statt. Das
eigentliche hochwertige Verschleißteil,
nämlich der Einsatz, wird nach dem Tempern in den Grundkörper eingesetzt und mit
diesem zur'Erreichung einer einwandfreien Oberfläche eingeschiffen. Der Grundkörper
kann seinen Kohlenstoffanteil in Form von Harzen, Ölen, Fetten o. dgl. hinzugefügt
enthalten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Platte gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch
eine Platte in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4 und 5 eine weitere, Ausführungsform
der Platte und Fig. 6 einen Querschnitt durch eine weitere Platte.
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Die feuerfeste Platte, wie sie für Schieber- oder Drehverschlüsse
an metallurgischen Gefäßen eingesetzt wird, besitzt einen Grundkörper 1 aus einem
eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material. Je nach Ausbildung des
Verschlusses weist der Grundkörper eine äußere und eine innere Kontur auf.
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In ihn ist ein Einsatz 2 aus einem eine keramische Bindung auf- -weisenden
gebrannten Material eingesetzt. Der Einsatz 2 weist eine Durchflußöffnung 3 für
den Gießstrahl auf. Es versteht sich, daß diese Platte relativ zu anderen Platten
so verschoben wird, daß die Durchflußöffnung 3 in der einen Stellung freigegeben
und in der anderen Stellung abgesperrt ist, so daß im einen Falle der Gießstrahl
austreten, im anderen Falle die Metallschmelze nicht abfließen kann.
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Entlang seiner inneren Kontur kann der-Grundkörper 1 einen Absatz
4, eine Stufung o. dgl. oder wie in Fig. 3 dargestellt ist, eine konische Sitzfläche
5 aufweisen, in die der Einsatz 2 eingesetzt und damit gehalten gelagert im Grundkörper
1 vorgesehen ist. Je-nach Ausbildung des Verschlusses muß diese Platte auf einer
oder auf beiden Seiten geschliffen werden, wobei es darauf ankommt, eine ebene Oberfläche
zwischen Grundkörper 1 und Einsatz 2 herzustellen, die mit einer anderen ebenen
Oberfläche Gleitbewegungen ausführen kann. Wesentlich ist weiterhin, daß sich die
Durchflußöffnung 3 über die gesamte Höhe des Einsatzes 2 erstreckt,- und zwar derart,
daß der Gießstrahl jedenfalls nicht in direkte Berührung mit dem Grundkörper 1 kommt.
Der Grundkörper 1 kann mehrfach verwendet werden,- während der Einsatz 2 nur so
lange benutzt werden kann, wie sein Verschleiß dies zuläßt. Die -Platte wird damit
insgesamt wesentlich kostengünstiger herstell- und anwendbar.
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Die Figuren 4 bis 6 zeigen Ausführungsformen der Platte mit dem hochwertigen
Einsatz, bei denen der Einsatz auch kleiner sein kann als der gesamte Weg, den die
sich verschiebende Platte macht. Die Einsätze können runde Form aufweisen. Die Abmessungen
des Einsatzes sind vorzugsweise gleich oder größer als das Doppelte der Durchflußöffnung
in Länge und Breite.
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Im Folgenden werden noch einige spezielle Ausführungsbeispiele hinsichtlich
der Zusammensetzung der verwendeten Materialien für den Grundkörper beschrieben:
Beispiel
1: Grundkörper mit C # 5 % Al2O3 # 80 % SiO2 # 9 % P2@5 ¢ 4% Restoxide #
2 % Kaltdruckfestigkeit (KDF) X 65 N/mm2 scheinbare Porosität (Ps) # 15 % Raumgewicht
(Rg) # 2,80 p/cm3 Beispiel 2: Grundkörper mit C # 10 % Al203 X 77 % SiO2 7 % P205
# 4 % Restoxide ¢ 2 % Kaltdruckfestigkeit (KDF) # n660 N/mm2 scheinbare Porosität
(Ps) # 14 % Raumgewicht (Rg) # 2,70 p/cm3 Beispiel 3: Grundkörper mit C # 20 % Al2o3
# 70 % SiO2 # 4 % P205 f 4 % Restoxide # 2 % Kaltdruckfestigkeit (KDF) # 50 N/mm2
scheinbare Porosität (Ps) # 12 % Raumgewicht (Rg) # 2,65 p/cm3
B
e z u g s z e i c h e n l i s t e : 1 = Grundkörper 2 = Einsatz 3 = Durchflußöffnung
4 = Absatz 5 = Sitzfläche