DE3620413C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Fugenwerkstoff aus keramischen Fasern und ungeformten Massen mit einem Anteil expandierbaren Vermiculit zum Positionieren und Abdichten von insbesondere bei Ausgußverschlüssen und Gaseinführungen an metallurgischen Gefäßen verwendeten feuerfesten Formkörpern.

Derartige Formkörper sind in der Regel über feuerfeste Mörtel bzw. Kitte oder Faserformen miteinander verbunden oder mittels solcher Stopfen 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 und 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 hergestellt wird. Ferner kommen bei Schieberverschlüssen und Gaseinführungen auch blechummantelte Formkörper mit einer Mörtel- bzw. Kitt- oder Faserschicht zwischen Blechmantel und Formkörper zum Einsatz.

Bei allen bisher ungeformt eingesetzten breiigen Fugenwerkstoffen ist es von Nachteil, daß sie beim Verfestigen unter Druck gehalten werden müssen, um der Fuge die erforderliche Verdichtung und Haltbarkeit zu geben, gegebenenfalls auch gegen die sie angreifende Schmelze. Ebenfalls benötigen Matten und andere Körper aus Fasermaterial einen oftmals umständlich herzustellenden und aufrechtzuerhaltenden Belastungsdruck, um ihre Dichtungsfunktion zu erfüllen.

Aus der DE-OS 32 01 809 ist ein Fugenwerkstoff mit einem Anteil expandierbaren Vermiculit in einer Menge bis zu 5 Gew.-% bekannt. Es handelt sich hierbei um eine ungeformte Masse mit einem verhältnismäßig hohen Gewichtsanteil Metallpulver und einem verhältnismäßig geringen Gewichtsanteil keramischen Fasern, die als hochverschleißfestes, luftdichtes Packungsmaterial Verwendung finden soll. Ein derartiges Packungsmaterial ist unelastisch, inkompressibel und weitgehend unverformbar. Das vorbekannte Packungsmaterial ist ferner aufgrund seiner Zusammensetzung und der sich daraus ergebenden Eigenschaften weder gegen Temperaturschocks noch gegen Vibrationen beständig, und hat hinsichtlich der Verarbeitung die gleichen Nachteile wie herkömmliche Fugenmörtel oder -fasern, und zwar sowohl beim Verfugen der Feuerfestteile als auch bei der Demontage dieser Teile.

Es ist ferner aus der DE-OS 31 05 596 ein aus im wesentlichen keramischen Fasern hergestelltes Formteil bekannt, welches eine hohe mechanische Stabilität bei hohen Temperaturen sowie gute Isoliereigenschaften, wie sie bei Feuerleichtplatten oder Brennhilfsmittel als Brennunterlagen gewünscht sind, haben soll. Das Formteil kann alternativ zu anderen Zusätzen, wie Porzellanmehl, Schamotte und Hohlkugelkorund auch einen Vermiculitzusatz aufweisen. Aufgrund des Verwendungszweckes des Formteils kann sich aber hierbei nur um bereits vorab expandierten Vermiculit handeln, der kein nachträgliches Aufblähen des Formteils bei hohen Temperaturen verursacht, weil sonst die mechanische Stabilität des Formteils zerstört würde und dessen Verwendung als Brennunterlage unmöglich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fugenwerkstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die vorstehend aufgeführten Nachteile nicht aufweist und eine stets einwandfrei dichte, möglichst drucklos und leicht herstellbare Verfugung der feuerfesten Formkörper von Ausgußverschlüssen, Gaseinführungen und dergleichen zu ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fugenwerkstoff ein Blähfasserfilz aus 20 bis 30 Gew.-% keramische Fasern und 40 bis 60 Gew.-% Vermiculit sowie einem organischen Binder auf Acrylharzbasis ist.

Durch den relativen hohen Anteil Fasern und Vermiculit im Fugenwerkstoff erhält man im Zusammenwirken mit dem organischen Binder auf Acrylbasis einen leicht verformbaren, elastischen und im Betrieb im gewünschten Maße aufblähenden Blähfaserfilz, welcher sich aus Fugenwerkstoff für feuerfeste Teile von Ausgußverschlüssen, Gaseinführungen und dergleichen sehr gut eignet, weil man einerseits die Teile im ungeblähten Zustand belastungsfrei verfugen kann, und es andererseits möglich ist, die Fugen im Betrieb aufgrund des Blähvermögens des Vermiculits mit jedem gewünschten Fugendruck ohne äußere Krafteinwirkung und innerhalb breiter Toleranzgrenzen der Fugenbreiten voll abzudichten. Ein solcher Fugenwerkstoff ist ferner aufgrund dieser Eigenschaften gegen Temperaturschocks und Vibrationen widerstandsfähig.

Einen solchen Blähfaserfilz kann man zweckmäßigerweise als Matte produzieren. Damit wird dessen Handhabung beim Ausformen bzw. Belegen der Fugen, aber auch bei der Demontage der abzudichtenden Teile vereinfacht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Blähfaserfilz einen Thermoplast enthält und entsprechend dem Fugenprofil geformt ist. Auf diese Weise erhält man einen Dichtungskörper, welcher nicht nur besonders leicht ein- und ausbaubar ist, sondern auch eine höhere Biegefestigkeit sowie eine bessere Faserverankerung bzw. Faserverfilzung des Werkstoffes aufweist.

Darüber hinaus kann im Blähfaserformteil jede gewünschte Vorspannung erzeugt werden, womit beispielsweise beim Einsatz in Schieberverschlüssen die Verspannkraft des Verschlusses unterstützt wird.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Blähfaserfilz einen anorganischen Binder, vorzugsweise kolloidale Kieselsäure enthält, wodurch nach Temperaturbelastung eine Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des Fugenwerkstoffes erzielt wird.

Bezüglich des Blähfaserfilz-Versatzes schlägt die Erfindung vor, daß der Blähfaserfilz 0,5 bis 10 % Gew.-% Acrylatbinder enthält. Der Blähfaserfilz kann ferner zweckmäßigerweise zusätzlich 10 bis 20% Gew.-% Thermoplast und/oder 4 bis 8 Gew.-% kolloidale Kieselsäure enthalten.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn der Blähfaserfilz als keramische Fasern Aluminiumsilikatfasern von 3 bis 10 mm Länge enthält. Solche Fasern, die sich leicht mit Vermiculit besetzen lassen, sind in sich relativ elastisch und tragen damit dazu bei, die vorstehend genannten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Fugenwerkstoffes weiter zu verbessern.

Es ist ebenfalls im Rahmen der Erfindung möglich, als Fugenwerkstoff einen Blähfaserfilz zu verwenden, welcher bis zu 30 Gew.-% ungeformte feuerfeste Erzeugnisse enthält.

Nachstehend wird der praktische Einsatz des erfindungsgemäßen Fugenwerkstoffes anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

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 vergrößertem Ausschnitt A,

Fig. 5 eine Zweistoff-Schieberplatte, im Längsschnitt,

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

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

Fig. 1 zeigt den Blechboden 1 und die feuerfeste Auskleidung 2 eines lediglich im Ausgußbereich angedeuteten metallurgischen Gefäßes G, dessen Ausguß mit einem Schieberverschluß S ausgestattet ist. Dort befinden sich ein nach innen vorstehender Kragen 3, ein darin angeordneter Lochstein 4 und eine in diesem eingesetzte Einlaufhülse 5, welche die Durchflußöffnung 6 des Ausgusses bildet und einen gasdurchlässigen Außenring 7 trägt. Der Einlaufhülse 5 schließen sich eine in einem abklappbaren Rahmen 8 ortsfest gehaltene Bodenplatte 9 mit einer Durchflußöffnung 10, sowie eine Schieberplatte 11 an, die in einem verstellbaren Rahmen 12 angeordnet ist und zum Öffnen, Schließen und Verändern des Schmelzedurchflusses durch eine Durchflußöffnung 13 dient. Diese wird von einer austauschbar an die Schieberplatte 11 angeschlossenen Auslaufhülse 14 fortgesetzt. Letztere lagert in einem metallischen Halter 15, der über einen Bayonettverschluß 16 an den verstellbaren Rahmen 12 angeschlossen werden kann. Alle feuerfesten Formkörper 7, 9, 11, 14 des Schieberverschlusses S sind untereinander und gegenüber umgebenden Strukturen positioniert und justiert. Hierzu dient der Fugenwerkstoff nach der Erfindung. Dieser liegt in der Fuge 20 in Form einer Matte aus Blähfaserfilz a vor, die um die mit dem gasdurchlässigen Außenring 7 ausgestattete Einlaufhülse 5 herumgewickelt wird, ehe diese in den Lochstein 4 eingebaut wird. 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 Vermiculits die Fugenausformung 20 a beendet und die Einlaufhülse 5 betriebssicher und gasdicht festlegt, womit auch sichergestellt wird, das dem Außenring 7 von außen zugeführtes Gas ausschließlich an der zum Gefäßinneren offenen Stirnseite austritt.

In die Fugen 21 bis 24 sind vorgefertigte Blähfaserformen b gemäß den Fig. 2 und 3 eingelegt, die ein Thermoplast, beispielsweise Synthesepulpe enthalten und durch Wärmeprägung bei 140° bis 150°C eine Vorspannung erhalten haben. Die Ausformungen 21 b bis 24 b unterstützen dadurch die Verspannkraft des Schieberverschlusses, vor allem der Andrückfedern des Verschlusses, mit Hilfe derer, die Bodenplatte 9 und die an ihr gleitende Schieberplatte 11 miteinander verspannt sind.

Grundsätzlich wird der Expandiereffekt des Vermiculits in Relation zu der einwirkenden Wärme gezielt ausgenutzt. Dementsprechend kann beispielsweise die den Ausgußstein 4 von der feuerfesten Auskleidung 2 trennende, relativ breite Fuge 25 mit Feuerbeton C gefüllt sein, der vergleichsweise wenig Vermiculit 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 in Folge 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 ausgefüllten 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 Blechmantels 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 Unterstützung der Anpressung der Einsatzplatte 36 an die Gleitfläche der nicht gezeigten Bodenplatte.

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 Bayonettverschlusses 42 austauschbar gehaltener, einen Blechmantel 43 tragender Spülkegel 44 angeordnet ist. Eine Fuge 29 mit einem Blähfaserfilz a umgibt den Kegel 44 gasdicht und unverrückbar.

Claims (7)

1. Feuerfester Fugenwerkstoff aus kermaischen Fasern und ungeformten Massen mit einem Anteil expandierbarem Vermiculit zum Positionieren und Abdichten von insbesondere bei Ausgußverschlüssen und Gaseinführungen an metallurgischen Gefäßen vewendeten feuerfesten Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Fugenwerkstoff ein Blähfaserfilz (a, b) aus 20 bis 30 Gew.-% keramischen Fasern und 40 bis 60 Gew.-% Vermiculit sowie einem organischen Binder auf Acrylharzbasis ist.

2. Fugenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähfaserfilz einen Thermoplast enthält und entsprechend dem Fugenprofil (b) geformt ist.

3. Fugenwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähfaserfilz einen anorganischen Binder, vorzugsweise kolloidale Kieselsäure, enthält.

4. Fugenwerkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähfaserfilz 0,5 bis 10 Gew.-% Acrylatbinder enthält.

5. Fugenwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähfaserfilz zusätzlich 10 bis 20 Gew.-% Thermoplast und/oder 4 bis 8 Gew.-% kolloidale Kieselsäure enthält.

6. Fugenwerkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähfaserfilz als keramische Fasern Aluminiumsilikatfasern von 3 bis 10 mm Länge enthält.

7. Fugenwerkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähfaserfilz bis 30 Gew.-% ungeformte feuerfeste Erzeugnisse enthält.