DE3620413A1 - Feuerfeste fugenwerkstoffe, insbesondere fuer ausgussverschluesse an metallurgischen gefaessen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft feuerfeste Fugenwerkstoffe aus keramischen Faserprodukten und ungeformten Massen zum Positionieren und Abdichten von, insbesondere bei Ausgußverschlüssen und Gaseinführungen an metallurgischen Gefäßen verwendeten feuerfesten Formkörpern.

Diesbezügliche Formkörper sind gegebenenfalls über feuerfeste Mörtel bzw. Kitte oder Faserformen miteinander verbunden oder mittels solchen Stoffen in umgebende Strukturen eingebettet. Beispielsweise können bei einem Schieberverschluß Boden- und Schieberplatte in metallischen Rahmen und die Einlaufhülse im Lochstein durch Mörtelschichten justiert gehalten sein, während die Bodenplatte an die Einlaufhülse über eine Kittschicht und die Auslaufhülse an die Schieberplatte über einen aus keramischen Fasern gefertigten Dichtungsring angeschlossen werden. Ähnlich bei Stopfenverschlüssen und Gaseinführungen bzw. Gasspülsystemen, wo der Sitz der Stopfenrohre auf der metallischen Stopfenstange und der Sitz des Spülkegels im Lochstein mit oder ohne Zwischenhülse über feuerfesten Fugenkitt vermittelt wird. Ferner kommen bei Schieberverschlüssen und Gaseinführungen auch blechummantelte Formkörper mit einer Mörtel- bzw. Kitt- oder Faserschicht zwischen Blechmantel und Formkörper zum Einsatz.

Speziell vorgeformte Formstücke aus Keramikfasern sind gemäß dem Schieberverschluß nach der DE-PS 21 44 824 zwischen dem verschiebbaren Rahmen und der Schieberplatte mit integrierter Auslaufhülse und zwischen der Bodenplatte und der Einlaufhülse vorgesehen. Die Formstücke sollen die Formkörper justiert festhalten und den Austausch verschlissener Platten und Hülsen erleichtern.

Nachteilig ist, daß alle ungeformt eingesetzten breiigen Fugenwerkstoffe beim Verfestigen unter Druck gehalten werden müssen, um der Fuge eine erforderliche Verdichtung und Haltbarkeit zu geben, falls notwendig, auch gegen angreifende Schmelze. Ebenfalls benötigen Matten und andere Faserformen einen oftmals umständlich herzustellenden und aufrecht zu haltenden Belastungsdruck zur Erfüllung von Dichtungsfunktionen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, feuerfeste, geformte und ungeformte Fugenwerkstoffe des besagten Anwendungsgebietes mit einfachen Mitteln zu verbessern.

Hierzu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Werkstoff eine Komponente von wenigstens 5 % expandierbarem Vermicullit aufweist. Vermicullit, das hochhitzebeständig ist und beim Erwärmen 2- bis 3fach proportional expandiert, bewirkt im ungeblähten Zustand ein leichtes, belastungsfreies Belegen der Fugen mit Fugenwerkstoff, der unter Betriebswärme Blähkräfte entwickelt und je nach Vermicullit-Anteil und Beschaffenheit bzw. Blähkraftpotenz eine vergleichsweise breite Toleranzenstrecke zu überbrücken vermag, bei voller Fugenausformung mit bestmöglicher Haltbarkeit. Insofern ist jeder verlangte Fugendruck ohne äußere Krafteinwirkung optimal einstellbar.

Als besonders vorteilhaft hat sich als Fugenwerkstoff ein Blähfaserfilz aus keramischen Fasern und Vermicullit sowie einem organischen Binder auf Acrylharzbasis erwiesen. Der Blähfaserfilz kann als Matte produziert und somit beim Ausformen bzw. Belegen der Fugen einfach gehandhabt werden. Er ist zusätzlich zu den vorstehend angeführten Bläheigenschaften sehr elastisch und nimmt besondere thermische Spannungen und/oder mechanische Kräfte hervorragend auf. So an Fugen zwischen feuerfesten Formkörpern, wie Platten und Hülsen und metallischem Rahmen federnd nachgiebig verspannter Schieberverschlüsse, aber auch an Spülkegelsitzen in Lochsteinen von Gaseinführungen sowie an über eine Fugenausformung blechbemantelten Formkörpern, auf die über den Blechmantel äußere Kräfte einwirken. Zudem ist der Blähfaserfilz bestens widerstandsfähig gegen Temperaturschocks und Vibrationen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in den Blähfaserfilz ein Thermoplast, beispielsweise ein Polyäthylenfaserstoff, eingebaut ist. Der Thermoplast steigert die Biegefestigkeit und die Faserverankerung bzw.

Faserverfilzung des Stoffes. Vor allem aber bewirkt der Thermoplast, daß sich der Blähfaserfilz bei Temperaturen zwischen 120 bis 170°C verdichten und dabei in jeder gewünschten Vorspannung fixieren läßt. Das bedeutet, daß aus dem Blähfaserfilz eine vorgefertigte Blähfaserform wird, die den jeweils örtlich vorhandenen Betriebsverhältnissen in Gestalt, Blähkraft und Elastizität angepaßt Rechnung tragen kann. Diesbezüglich sind auch Ausführungen mit federnd nachgiebigen Eigenschaften machbar.

Ein Blähfaserfilz oder eine vorgeformte Blähfaserform gestatten ihrerseits, nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, den Einbau eines anorganischen Binders, vorzugsweise kolloidaler Kieselsäure, was nach Temperaturbelastung zu besseren Festigkeitseigenschaften führt.

Bezüglich des Blähfaserfilz-Versatzes schlägt die Erfindung vor, daß 20 bis 30 Gew.-% keramische Fasern, 40 bis 60 Gew.-% Vermicullit und 0,5 bis 10 Gew.-% Acrylatbinder vorgesehen sind. Wird ein Thermoplast zwischen 10 und 20 Gew.-% zugesetzt, dann beträgt der Acrylatbinder-Anteil zweckmäßig nicht über 3 Gew.-%. Im weiteren liegt der Anteil kolloidaler Kieselsäure zwischen 4 bis 8 Gew.-%. Hierbei besteht die Faserkomponente vorteilhaft aus Aluminiumsilikatfaser von 3 bis 10 mm Länge. Solche Fasern, die sich leicht mit Vermicullit besetzen lassen, sind in sich relativ elastisch und dienen somit der Gesamtkonzeption. Im übrigen kommen im Rahmen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen des Blähfaserfilzes, die den einzelnen Stoffkomponenten zugrundeliegenden Mechanismen in hohem Maß zum Tragen, bei denkbar günstiger Einstellungsmöglichkeit durch den Thermoplast auf einen gewünschten räumlichen Spannungsbereich.

Neben dem vorzugsweise empfehlbaren, als Matte vorliegenden Blähfaserfilz bzw. gestalteten Blähfaserformen lassen sich als Fugenwerkstoffe auch mit Vermicullit besetzte ungeformte feuerfeste Massen, wie Betone, Mörtel, Kitte, Schüttungen und dergleichen verwenden, um auch an besonders für ungeformte feuerfeste Erzeugnisse ausgebildeten Fugen blähfähigen Fugenwerkstoff einsetzen zu können. Letztlich kann auch Fugenwerkstoff hergestellt werden, der erfindungsgemäß auf Blähfaserfilz basiert und bis zu 30 Gew.-% eines ungeformten feuerfesten Erzeugnisses enthält.

Der praktische Einsatz des Fugenwerkstoffes gemäß der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Ausguß eines metallurgischen Gefäßes mit Schieberverschluß, im Schnitt,

Fig. 2 und 3 Blähfaserformen aus Fig. 1,

Fig. 4 eine an eine Schieberplatte angesetzte Auslaufhülse, ebenfalls im Schnitt mit einem vergrößerten Ausschnitt A,

Fig. 5 eine Zweistoff-Schieberplatte, im Längsschnitt,

Fig. 6 die Draufsicht auf die Platte nach Fig. 5 und

Fig. 7 eine Gaseinführung für metallurgische Gefäße in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1.

In Fig. 1 bedeutet 1 den Blechboden und 2 die feuerfeste Auskleidung eines lediglich im Ausgußbereich angedeuteten metallurgischen Gefäßes G, dessen Ausguß mit einem Schieberverschluß S ausgestattet ist. Dort sind an einem nach innen vorstehenden Kragen 3 der Lochstein 4 und die darin eingesetzte Einlaufhülse 5 orientiert, welche die Durchflußöffnung 6 des Ausgusses bildet und einen gasdurchlässigen Außenring 7 trägt. Der Hülse 5 schließen sich die in einem abklappbaren Rahmen 8 ortsfest gehaltene Bodenplatte 9 mit der Durchflußöffnung 10 und die Schieberplatte 11 an, die in einem verstellbaren Rahmen 12 angeordnet ist, zum Eröffnen, Stoppen und Verändern der Schmelzedurchflußmenge durch die Durchflußöffnung 13. Fortgesetzt wird die Öffnung 13 von einer austauschbar an die Schieberplatte 11 angeschlossenen Auslaufhülse 14, die in einem metallischen Halter 15 lagert, der über einen Bajonettverschluß 16 an den Verstellrahmen 12 angeschlossen werden kann. Alle feuerfesten Formkörper 7, 9, 11, 14 des Schieberverschlusses S sind untereinander und gegenüber umgebenden Strukturen justiert positioniert. Hierzu dient der in den Fugen 20 bis 24 vorgesehene erfindungsgemäße Fugenwerkstoff, der in Fuge 20 in Form einer Matte aus Blähfaserfilz a vorliegt, die um die mit dem gasdurchlässigen Ring 7 ausgestattete Einlaufhülse 5 herumgewickelt wird, ehe deren justierter Einbau in den Lochstein 4 erfolgt. Beim Einbau gleicht der relativ elastische Blähfaserfilz a Toleranzen der Fuge 20 aus und hält die Einlaufhülse 5 in der einjustierten Lage fest, bis bei Erwärmung des Gefäßes G die Blähkraft des Vermicullit die Fugenausformung 26 a beendet und die Einlaufhülse 5 betriebssicher und gasdicht festlegt, womit auch sichergestellt wird, daß dem Ring 7 von außen zugeführtes Gas ausschließlich an der zum Gefäßinnern offenen Stirnseite austritt.

In die Fugen 21 bis 24 sind vorgefertige Blähfaserformen b, Fig. 2 und 3, eingelegt, die ein Thermoplast, beispielsweise Synthesepulb enthalten und durch Wärmeprägung bei 140 bis 150°C eine Vorspannung erhalten haben. Dadurch unterstützen die Ausformungen 21 b bis 24 b die Verspannkraft des Schieberverschlusses, vor allem die Federn der Verspannung der an der Bodenplatte 9 gleitenden Schieberplatte 11.

Grundsätzlich wird der Expandiereffekt des Vermicullit in Relation zu der einwirkenden Wärme gezielt ausgenutzt. Dementsprechend kann beispielsweise die den Ausgußstein 4 von der feuerfesten Auskleidung 2 trennenden relativ breite Fuge 25 mit Feuerbeton c gefüllt sein, der vergleichsweise wenig Vermicullit enthält. Das bewirkt bei Erwärmung lediglich eine schwache Expansion des Betons, sorgt aber für eine griffige, dichte Verbindung an den Fugenwänden.

Nach Fig. 4 ist wiederum eine vorgefertigte Blähfaserform b, ähnlich den Fig. 2 und 3, in der Fuge 26 zwischen einer Schieberplatte 30 und einer mit einem Blechmantel 31 versehenen Auslaufhülse 32 angeordnet. Bei einem derart flachen Anschluß der Auslaufhülse 32 an die durch keine Feder verstärkte Schieberplatte 30, kann es vorkommen, daß zusätzliche Spannungen im Bereich der Durchflußöffnung 33 der Platte 30 infolge zu starken Anlegens der Auslaufhülse 32 auftreten. Dem wirkt die Fugenformung 26 b entgegen, da bei einer definierten bzw. festgelegten Fugenbreite die angemessen eingestellte Blähfaserform b die Fuge 26 bei Erwärmung ohne überhöhten Anschlußdruck voll und dicht ausfüllt. Entsprechend Fig. 4A umgibt der Blechmantel 31 die Auslaufhülse 32 mittels einer durch einen Blähfaserfilz a ausgefüllte Fuge 27. Der Filz a ist als Matte einfach um die Oberfläche der Hülse 32 herum mit etwas Spiel für ein leichtes Überstülpen des Blechmantels 31 aufzubringen. Der sichere Sitz des Mantels 31 stellt sich bei Erwärmung zwangsläufig ein.

Die Schieberplatte 35 nach Fig. 5 und 6 hat eine hochverschleißfeste Einsatzplatte 36 und einen ebensolchen Einsatzring 37 in der Durchflußöffnung 38. Unterhalb der Einsatzplatte 36 und außerhalb des Einsatzringes 37 verbleibt eine Fuge 28 mit einer Blähfaserform b, die speziell mit federnd nachgiebigen Eigenschaften ausgestattet ist, zwecks unterstützender Anpressung der Einsatzplatte 36 an die Gleitfläche der nicht gezeigten Bodenplatte. Anstelle der Blähfaserform b wäre auch eine gleichartige Eigenschaften aufweisende Schüttmasse in die Fuge 28 einbringbar.

Bei der Gaseinführung nach Fig. 7 ist G wiederum ein metallurgisches Gefäß mit einem in der feuerfesten Auskleidung 40 angeordneten Lochstein 41, in dem ein mittels eines Bajonettverschlusses 42 austauschbar gehaltener, einen Blechmantel 43 tragender Spülkegel 44 angeordnet ist. Eine Fuge 29 mit einem Blähfaserfilz a umgibt den Kegel 44 gasdicht und haltefest.

Claims (9)

1. Feuerfeste Fugenwerkstoffe aus keramischen Faserprodukten und ungeformten Massen zum Positionieren und Abdichten von, insbesondere bei Ausgußverschlüssen und Gaseinführungen an metallurgischen Gefäßen verwendeten feuerfesten Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff (a, b, c) eine Komponente von wenigstens 5 % expandierbarem Vermicullit aufweist.

2. Fugenwerkstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Blähfaserfilz (a, b) aus keramischen Fasern und Vermicullit sowie einem organischen Binder auf Acrylharzbasis.

3. Fugenwerkstoff nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Einbau eines Thermoplasten und vor Fertigung einer Blähfaserform (b) entsprechend dem Fugenprofil.

4. Fugenwerkstoff nach Anspruch 2 und/oder 3, gekennzeichnet durch den Einbau eines anorganischen Binders (kolloidale Kieselsäure).

5. Fugenwerkstoff nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 20 bis 30 Gew.-%keramische Fasern 40 bis 60 Gew.-%Vermicullit 0,5 bis 10 Gew.-%Acrylatbindervorgesehen sind.

6. Fugenwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich 10 bis 20 Gew.-%Thermoplast und/oder 4 bis 8 Gew.-%kolloidale Kieselsäurevorliegen.

7. Fugenwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als keramische Faser eine Aluminiumsilikatfaser von 3 bis 10 mm Länge Anwendung findet.

8. Fugenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vermicullit ungeformten feuerfesten Erzeugnissen (c) zugesetzt ist.

9. Fugenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Faser- Vermicullit-Basis nach den Ansprüchen 2 bis 7 bis 30 Gew.-% ungeformte feuerfeste Erzeugnisse beigemischt sind.