DE3714680A1 - Feuerfeste verschleissteile fuer ausgussverschluesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf feuerfeste Verschleißteile für Ausgußverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, insbesondere durch integrales Formen von dichtem und permeablem Material hergestellte Verschlußplatte, die wenigstens eine Durchflußöffnung und eine Gleitfläche sowie im permeablen Bereich wenigstens eine über einen Gaskanal mit einem äußeren Gasanschluß verbundene Spülzone hat.

Aus der DE-OS 34 06 076 ist eine diesbezügliche Bodenplatte bekannt, die durch integrales Formen eines Hauptkörpers aus porösem und eines Gleitflächenteils aus dichtem feuerfestem Material hergestellt ist. Sie hat in dem porösen Hauptkörper um die Durchflußöffnung herum eine mit Hilfe von Ausbrennstoffen eingeformte Gaskammer, in die ein nach dem Brand der Platte eingebohrter Gaskanal mündet, der außen mit einem Gasanschluß versehen ist. Damit zugeführtes Gas aus der Gaskammer durch die Poren des porösen Hauptkörpers in die Durchflußöffnung gelangt und nicht aus der freien Oberfläche des Hauptkörpers entweicht, ist diese Fläche mit einer Glasur gasdicht versiegelt. Eine solche Ausbildung der Platte vermag wegen der ungleichen Festigkeit des Hauptkörpers und des Gleitflächenteils Temperaturwechsel- und Biegespannungen kaum befriedigend auszuhalten. Außerdem schwächen Bohrungen die Standfestigkeit von Platten und bedeuten zusammen mit einer aufzubringenden Versiegelungsglasur einen erheblichen Aufwand.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Platten mit porösen bzw. permeablen, zum Führen von Gasen dienenden Zonen mit einfachen Mitteln fertigungsmäßig und im Aufbau vorzugsweise hinsichtlich der Anordnung von Spülzonen zu verbessern.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß Gaskanalzonen und Spülzonen als einheitliche permeable Struktur in einem dichten Grundkörper ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich für die Verschleißteile, insbesondere Verschlußplatten eine Art Sandwich-Bauweise mit dichten und versteifenden Planseiten, zwischen denen die permeable Struktur als elastische Kernschicht liegt, was die Platte nicht nur leichter, sondern biegefester und bruchsicherer macht. Außerdem lassen sich die Verschleißteile, bedingt durch die gleichzeitige Verwendung der permeablen Struktur zu Gasführungs- und Spülzwecken, wirtschaftlicher herstellen, weil mit der Formung beispielsweise eine Verschlußplatte das Spülsystem komplett mit eingeformt wird und vor allem das aufwendige nachträgliche Bohren von Gaskanalen fortfällt. Darüber hinaus können an den Verschleißteilen gewünschte Spülzonen in Ausbildung und Anzahl den Erfordernissen der Praxis entgegenkommend zweckdienlich angeordnet werden, da die innere permeable Struktur für die Lieferung von Gas an jede beliebige Oberflächenstelle ausbildbar ist.

Je nach Ausbildung, insbesondere der Gaskanalzone, kann es vorteilhaft sein, innerhalb der in den Grundkörper eingebetteten permeablen Struktur, vorzugsweise vor den Spülzonen Freiräume vorzusehen, die zum Sammeln und gleichmäßigen Verbreiten des Spülgases dienen.

Im weiteren sieht die Erfindung vor, daß bei einem Verschleißteil in Form einer Verschlußplatte die permeable Struktur aus einer Gaskanalzone und mehreren daran ausgebildeten Spülzonen besteht. Hierbei ist es zweckmäßig, bei Schieberplatten eine Hülsenspülzone an der Durchflußöffnung sowie eine Stopfenspülzone und eine Ringspülzone an der oder den Gleiflächen anzuordnen. Bei Bodenplatten läßt sich zusätzlich zur Hülsenspülzone in der Durchflußöffnung eine Ringspülzone an der Gleitfläche anbringen.

Im allgemeinen ist es empfehlenswert, die Gaskanalzonen als Leitung mit rechteckigem Querschnitt auszubilden. Dennoch ergeben sich insbesondere für Schieberplatten mit hohem Spülgasverbrauch Vorteile, wenn die permeable Struktur in verkleinerter Form der Plattengeometrie mit einbezogener Gaskanalzone und daran ausgebildeten Spülzonen vorliegt. Eine derartige Ausbildung ergibt kurze Gaswege und Raum für eine gesicherte Zufuhr der benötigten Gasmengen.

Bezüglich des Aufbaues der permeablen Struktur und des dichten Grundkörpers ist es denkbar, Dichte und Permeabilität durch unterschiedliche Dichtung eines zweckmäßig gleichen feuerfesten Rohstoffes zu erreichen. Gleichwohl schlägt die Erfindung vor, bei gleichem Preßdruck für die permeable Struktur und den Grundkörper unterschiedliche Kornfraktionen einzusetzen, um eine zügige Herstellung des Verschleißteils zu ermöglichen.

Die Erfindung ist nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch sich in Einbauposition befindliche feuerfeste Verschleißteile eines linearen Zweiplatten-Schieberverschlusses,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Mittelplatte eines Dreiplatten- Schieberverschlusses, und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 3.

Alle aus der Zeichnung ersichtlichen Schieber-Verschleißteile in Form einer Schieberplatte 10, einer Bodenplatte 20, eines Einlaufes 30 und einer Mittelplatte 40, ausnahmslos mit einer Durchflußöffnung 11, 21, 31 und 41 ausgestattet, sind keramische Gebilde aus dichtem und gasdurchlässigem feuerfesten Material. Hierbei bildet das dichte Material einen als schraffiert erkenntlichen Grundkörper 12, 22, 32 und 42, in welchem das punktiert vermerkte gasdurchlässige Material als permeable Struktur 13, 23, 33 und 43 eingebettet ist. Grundsätzlich hat jede dieser Strukturen wenigstens eine mit einem äußeren Gasanschluß 14, 24, 34 und 44 versehene Kanalzone 15, 25, 35 und 45, die mit einer oder mehreren in die Oberfläche des Verschleißteils mündenden Spülzonen in Verbindung steht.

Im einzelnen ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 im Grundkörper 12 der Schieberplatte 10 etwa in deren Längsmittelebene eine Kanalzone 15 vorgesehen, an die eine Gas in die Durchflußöffnung abgebende Hülsenspülzone 16 sowie eine zur Plattengleitfläche 9 offene Stopfenspülzone 17 und eine dorthin ebenfalls freie Ringspülzone 18 angeschlossen sind. Zwischen der Kanalzone 15 und den Spülzonen 16 bis 18 befinden sich Freiräume 19, die als Gaskammern dienen.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, füllt bei der Schieberplatte 10 durch den Gasanschluß 14 unter Druck zugeführtes Spülgas die offenen Poren der permeablen Struktur 13 und die Freiräume 19 voll aus und strömt dann aus der Hülsenzone 16 in die Durchflußöffnung 11, um dort etwaigen Schmelzeablagerungen vorzubeugen. Gleichzeitig strömt Spülgas aus der Stopfenspülzone 17 und der Ringspülzone 18 zwischen die Gleitfläche 9 der beiden Verschlußplatten 10 und 20. Es entsteht ein die Plattengleitfähigkeit begünstigender Spülgasfilm, der außerdem das Ansaugen von reoxidierender Außenluft zum durch die Durchflußöffnungen 11, 21 und 31 fließenden Schmelzestrahl hin verhindert.

In Schließstellung der Schieberplatte 10 steht deren Stopfenspülzone 17 unter der Durchflußöffnung 21 der Bodenplatte 20, so daß aufsteigendes Spülgas die Schmelze in den Durchflußöffnungen 21 und 31 bis zur nächsten Schieberöffnung fließfähig bzw. selbstgehend hält. Dieser Effekt wird durch in der Bodenplatte 20 und im Einlauf 30 vorgesehene, die Gaskanalzonen 25 und 35 sowie die Spülzonen 26 und 36 enthaltende, permeable Strukturen 23 und 33 unterstützt. Auch der vorstehend erwähnte Spülgasfilm läßt sich verbessern, indem in der Bodenplatte 20 ebenfalls eine Ringspülzone angeordnet wird, jedoch spiegelbildlich zur Ringspülzone 18 der Schieberplatte 10 und ohne Spülstopfen 17.

Bei der Ausführung nach Figuren 3 und 4 ist die verstellbare, mit einer ortsfesten Bodenplatte und einer weiteren ortsfesten Unterplatte zusammenwirkende Mittelplatte 10 mit einer flächenartigen permeablen Struktur 43 ausgestattet, in welche die Gaskanalzone 45, die Hülsenspülzone 46, die Stopfenspülzone 47 und die Ringspülzone 48 einbezogen sind. Letztere Zone als Umfangsring mit nach beiden Plattengleitflächen 49 offenen Stirnseiten. Eine derart voluminöse permeable Struktur 43 bildet ein einer gleichmäßigen Druckbeaufschlagung der Spülzonen 46, 47 und 48 dienliches Druckreservoir für das Spülgas.

Zur Herstellung einer Mittelplatte 40 nach Fig. 3 und 4 werden feuerfeste Rohstoffe, beispielsweise MgO, Al₂O₃ oder SiO₂ in zwei nachstehend annähernd angeführten, vorzugsweisen Kornklassen als dichtes und permeables Material verwendet:

Davon werden aus dem permeablen Material zunächst einzelne Formteile unter leichtem Druck vorgeformt und beispielsweise zunächst ein vorgefertigtes Ringstück in die Preßform eingelegt, das die Ringspülzone 48 an der einen Gleitfläche 49 bis zur Höhe der Unterseite der Kanalzone 45 bildet. Danach wird höhengleich dichtes Material eingefüllt und zusammen mit dem besagten Ringstück leicht gepreßt und auf die entstandene glatte Ebene die vorgefertigte flächige Kanalzone 45 aufgelegt, die ihrerseits den Rest Ringstück der Ringspülzone 48 und der Stopfenspülzone 47 als Auflagebasis dient. Alsdann kommt wiederum höhengleich dichtes Material hinzu, wonach die endgültige Abformung mit einem Preßdruck von 100 bis 120 N/mm² erfolgt. Schließlich wird die ausgeformte Platte 40 mit einer die keramische Bindung bewirkenden Temperatur gebrannt.

Ähnlich kann zur Herstellung der Schieberplatte 10, der Bodenplatte 20 und dem Einlauf 30 vorgegangen werden. Es bleibt insbesondere zur Fertigung der Schieberplatte 10 aber auch die Möglichkeit mit einem das Gegenprofil der permeablen Struktur 13 tragenden Preßstempel (Matrize), die auf dem Boden der Form liegende Gleitflächenseite der Platte 10 mit dichtem Material vorzupressen und dabei das Profil der permeablen Struktur herauszustechen. Die erhaltene Profilvertiefung wird nunmehr mit permeablem Material aufgefüllt und mit dem übrigen dichten Material überdeckt, so daß die Platte 10 in einem zweiten Preßgang ihre endgültige Form erhalten kann. Bei beiden Herstellungsarten der Schieberplatte 10 lassen sich die Freiräume 19 durch Einlegen von während des Plattenbrandes verflüchtigenden Profilkernen bewerkstelligen.

Die erläuterte Erfindung gilt gleichermaßen auch für geometrisch anders ausgebildete Verschlußplatten, beispielsweise solchen für Dreh- oder Schwenkschieber. Auch könnte der in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht gezeigte, an die Schieberplatte 10 anschließbare Auslauf entsprechend dem Einlauf 30 gestaltet sein.

Claims (5)

1. Feuerfeste Verschleißteile für Ausgußverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, insbesondere durch integrales Formen von dichtem und permeablem Material hergestellte Verschlußplatte, die wenigstens eine Durchflußöffnung und eine Gleitfläche sowie im permeablen Bereich wenigstens eine über einen Gaskanal mit einem äußeren Gasanschluß verbundene Spülzone hat, dadurch gekennzeichnet, daß Gaskanalzonen (15, 25, 35, 45) und Spülzonen, (16, 17, 18, 26, 36, 46, 47, 48) als einheitliche permeable Struktur (13, 23, 33, 43) in einem dichten Grundkörper (12, 22, 32, 42) ausgebildet sind.

2. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Grundkörper (12) eingebettete permeable Struktur (13) Freiräume (19) aufweist.

3. Verschleißteil nach Anspruch 1 und/oder 2 in Form einer Verschlußplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die permeable Struktur (13; 43) aus einer Gaskanalzone (15; 45) und mehreren daran ausgebildeten Spülzonen (16, 17, 18; 46, 47, 48) besteht.

4. Verschlußplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülsenspülzone (16; 46) an der Durchflußöffnung (11; 41) sowie eine Stopfenspülzone (17; 47) und eine Ringspülzone an der oder den Gleitflächen (9; 49) vorgesehen sind.

5. Verschlußplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die permeable Struktur (43) eine verkleinerte Plattengeometrie mit einbezogener Gaskammerzone (45) und daran ausgebildeten Spülzonen (46, 47, 48) hat.