DE3935482C1

DE3935482C1 -

Info

Publication number: DE3935482C1
Application number: DE3935482A
Authority: DE
Inventors: Rainer 6200 Wiesbaden De Patjens
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1990-09-27
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: ATE86899T1; ES2040536T3; EP0424621A1; DK0424621T3; GR3007462T3; JPH03165965A; EP0424621B1; DE59001044D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verschlußplatte für einen am Ausguß eines für die Auf nahme von Metallschmelze bestimmten Behälters angeordneten Schieberverschluß, bei welchem man einen Plattenkörper aus feuerfestem Material mit einem erhitzten Spannband aus Stahl umgibt und dieses unter Abkühlung auf die Umfangsfläche des Plattenkörpers aufschrumpfen läßt.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 33 04 938 C1 bekannt. Dabei wird, um die Einwirkung von Schrumpfkräften, welche unterschiedlich groß sein können, auf den Plattenkörper zu vermeiden, zunächst auf die Umfangsfläche des Plattenkörpers eine aushärtbare Mörtelschicht aufgestrichen und dann der mit der Mörtelschicht versehene Platten körper mit einem Stahlring umgeben und dieser aufgeschrumpft. Während der Auskühlung des Stahlringes wird der überflüssige Mörtel nach oben und unten herausgequetscht; der zwischen Stahlring und Plattenkörper verbleibende Mörtel härtet gleich zeitig durch die Temperatureinwirkung des Stahlrings aus. Hierbei werden von dem Spannband keine Kräfte auf den Platten körper übertragen.

Ein Problem derartiger und anderer dem Stand der Technik angehörender Verschlußplatten von Schieberverschlüssen ist die Rißbildung im Plattenmaterial bedingt insbesondere durch die thermische Schockbeanspruchung beim Angießen, da hierbei die im Plattenmaterial auftretenden Temperaturgradienten und die dadurch induzierten Zugspannungen am größten sind. Durch die Rißbildung wird nicht nur die Haltbarkeit der Verschlußplatte verringert und damit die Sicherheit eines beispielsweise am Ausguß einer metallurgischen Gießpfanne angeordneten Schieberverschlusses beeinträchtigt, sondern auch die Gefahr des Ansaugens von Sauerstoff und Stickstoff erhöht, wodurch die Qualität der Metallschmelze, z. B. einer Stahlschmelze beim Abgießen leidet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, unter Aus nutzung des eingangs genannten Verfahrens eine Verschlußplatte zu schaffen, bei welcher eine Rißbildung im Plattenkörper weitgehend vermieden bzw. mindestens erheblich verringert ist.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man ein Spannband verwendet, dessen Stahlqualität, Überlänge und Wandstärke so bemessen sind, daß die beim Aufschrumpfen im Plattenmaterial auftretenden Druckspannungen zwar geringer als die Druckfestigkeit des Plattenmaterials, jedoch größer als die infolge der thermischen Schockbean spruchung des Plattenkörpers beim Angießen im Plattenmaterial zu erwartenden Zugspannungen sind. Die Überlänge ist gleich der Differenz von Außenumfang der Verschlußplatte zu Innenumfang des kalten Spannbandes. Unter "kalt" wird hierbei Raumtemperatur verstanden.

Durch das Aufschrumpfen des z. B. rotwarm erhitzten Stahlbandes werden erfindungsgemäß genau definierte äußere Kräfte auf den Plattenkörper aufgebracht, welche in dem Plattenkörper Druck spannungen erzeugen, welche ihrerseits die beim Angießen entstehenden Zugspannungen soweit kompensieren, daß letztere die Zugfestigkeit des Feuerfestmaterials des Plattenkörpers nicht überschreiten. Da andererseits die durch das Auf schrumpfen des Spannbandes erzeugten Druckspannungen die Druckfestigkeit des Plattenmaterials nicht überschreiten, wird das Plattenmaterial durch das Aufschrumpfen des Spannbandes nicht beeinträchtigt. Durch die erfindungsgemäße Vermeidung bzw. erhebliche Verringerung der Rißbildung im Plattenmaterial wird das Verschleißverhalten der Verschlußplatte verbessert und deren Lebensdauer erhöht, die Sicherheit des Gießprozesses vergrößert und die Qualität der Metallschmelze, insbesondere der Stahlschmelze, welche aus dem Behälter abgegossen wird, verbessert, da mangels vorhandener Risse keine nachteiligen Gase angesaugt werden.

Um eine Beeinträchtigung des Plattenkörpers durch das Auf schrumpfen des Spannbandes mit Sicherheit zu vermeiden, wird das Spannband hinsichtlich Stahlqualität und Abmessung vor zugsweise so ausgewählt, daß die durch das Aufschrumpfen im Plattenmaterial auftretenden Druckspannungen nicht wesentlich größer als etwa 75% der Druckfestigkeit des Plattenmaterials sind.

Die Druckspannungen sollten bei herkömmlichen feuerfesten Plattenmaterialien, wie Feuerfestkeramik oder Feuerfestbeton, vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 30 und 70 N/mm², insbesondere 50 bsi 60 N/mm² liegen.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal wird vorgeschlagen, daß man ein Spannband verwendet, dessen Stahlqualität und Ab messungen so ausgewählt sind, daß durch das Aufschrumpfen die in dem Spannband auftretenden Zugspannungen die Streckgrenze des Stahl, aus welchem das Spannband besteht, nicht überschreiten. Auf diese Weise entstehen nur elastische Verformungen des Spannbandes beim Aufschrumpfen.

Ferner sollte man ein Stahlband verwenden, dessen Stahlqualität eine geringe Alterungsneigung besitzt. Auf diese Weise können unerwünschte plastische Verformungen des Spannbandes beim Aufschrumpfen aber auch später im Betrieb vermieden werden.

Es ist ferner von Vorteil wenn man ein Stahlband verwendet, dessen Stahlqualität eine thermische Dehnung von nicht mehr als ca. 0,8% bei 500°C besitzt. Hierdurch wird gewähr leistet, daß auch während des Betriebs des Schieberverschlusses, bei welcher sich das Spannband auf bis zu ca. 500°C Betriebstemperatur (je nach Betriebsdauer) erwärmen kann, noch Kräfte auf den Plattenkörper ausgeübt werden und das Spannband nicht etwa durch zu hohe Ausdehnung des Stahls abrutscht oder auch nur locker wird.

Um in der Verschlußplatte eine möglichst gleichmäßige Kraft einleitung zu erhalten, wird mit der Erfindung ferner vorge schlagen, einen Plattenkörper mit an sich bekannter kreis runder Form zu verwenden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei dadurch bedingter Erzeugung gleichmäßiger Druckspannung im Plattenmaterial eine Rißbildung am besten vermieden werden kann.

Im gleichen Zweck der gleichmäßigen Erzeugung von Druck spannungen in dem Plattenmaterial dient die Maßnahme, einen Platten körper mit glatter oder geglätteter Umfangsfläche zu ver wenden. Hierdurch werden Spannungsspitzen vermieden.

Für die Erzeugung der Druckspannung wäre es an sich am günstigsten, wenn die Höhe des Spannbandes gleich der Höhe des Plattenkörpers wäre. Dies machte jedoch eine Bewegung der Schieberplatte im Schieberverschluß unmöglich. Das Spannband muß gegenüber der Oberfläche des Plattenkörpers zumindest geringfügig zurückspringen. Um dies zu gewährleisten, anderer seits aber einen zu hohen Arbeitsaufwand bei der Fertigung der Verschlußplatte zu vermeiden, wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, daß die Höhe des Spannbandes etwa 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise etwa 2 bis 4 mm geringer als die Höhe des Plattenkörpers ist.

Um die Gleichmäßigkeit der Druckspannungen möglichst zu gewährleisten, sollte man das Spannband etwa mittig der Umfangs fläche des Plattenkörpers aufschrumpfen, das Spannband also von der Oberseite und der Unterseite des Plattenkörpers etwa gleichen Abstand haben.

Um besonders günstige Ergebnisse für die Aufbringung gleich mäßiger Druckspannungen auf die Umfangsfläche des Platten körpers in der gewünschten Größenordnung zu erzielen, wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, daß man für das Stahlband bei einer runden Verschlußplatte ein Übermaß (gleich Differenz zwischen Außendurchmesser der Verschlußplatte und Innendurch messer des kalten Spannbandes nach folgender Maßgabe wählt:

wobei:
E _st = Elastizitätsmodul des Stahls
P = vorzugebende Druckspannung (Flächenpressung)
d _f = Paßfugendurchmesser gleich etwa d _ap
d _ap = Außendurchmesser des runden Plattenkörpers
d _ip = Innendurchmesser des runden Plattenkörpers mit einer mittigen Durchflußöffnung
d _as = Außendurchmesser des kalten Spannbandes
d _is = Innendurchmesser des kalten Spannbandes

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rück beziehung. Es zeigt

Fig. 1 in Draufsicht eine nach der Erfindung hergestellte Verschlußplatte und

Fig. 2 schematisch im Schnitt eine Verschlußplatte gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte aus feuerfestem Material bestehende Plattenkörper 3 einer Verschlußplatte für einen am Ausguß eines für die Aufnahme von Metallschmelze bestimmten Behälters angeordneten Schieberverschluß hat eine kreisrunde Form und ist mit einer mittigen kreiszylindrischen Durchflußöffnung 4 ausgestattet. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei Ver schlußplatten anderer Form und mehrerer Durchflußöffnungen anwenden, doch gewährleistet die kreisrunde Form eine möglichst, gleichmäßige Verteilung der Druckspannungen im Platten material. Auf die vorzugsweise glatte Umfangsfläche 2 des Plattenkörpers 3 ist ein Spannband 1 der Wandstärke w als Ring aufgeschrumpft und zwar erfindungsgemäß in der Weise, daß die im Plattenmaterial erzeugten Druckspannungen zwar niedriger sind als die Druckfestigkeit des Plattenmaterials, aber größer als die infolge der thermischen Schockbeanspruchung des Platten körpers 3 beim Angießen im Plattenmaterial zu erwartenden Zugspannungen. Beim Angießen strömt nämlich die heiße Metall schmelze aus dem Behälter, an dessen Ausguß der Schieberver schluß angebracht ist und dessen Bestandteil die Verschluß platte als Boden- und/oder Schieberplatte bildet, plötzlich durch die Durchflußöffnung 4, wodurch es zu erheblichen Zug spannungen im Plattenmaterial kommt, welche bei herkömmlichen Verschlußplatten zwangsläufig zu Rißbildungen im Plattenkörper 3 führen. Aufgrund des in erfindungsgemäßer Weise aufge schrumpften Spannbandes 1 werden diese Zugspannungen jedoch von den Druckspannungen kompensiert, welche durch die von außen auf die möglichst glatte Umfangsfläche 2 aufgebrachten Druckkräfte entstehen. Auf diese Weise werden Rißbildungen zuverlässig vermieden.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Höhe h _s des Spannbandes 1 geringer als die Höhe h _p des Plattenkörpers 3 ist und das Spannband 1 mittig bezüglich der Umfangsfläche 2 auf den Plattenkörper 3 aufgeschrumpft ist. Auf diese Weise wird einerseits die Funktionsfähigkeit der Verschlußplatte nicht beeinträchtigt, andererseits für eine gleichmäßige Erzeugung von Druckspannungen im Plattenmaterial gesorgt.

Bezugszeichenliste:

1 Spannband
2 Umfangsfläche
3 Plattenkörper
4 Durchflußöffnung
h _s Höhe Spannband
h _p Höhe Verschlußplatte
d _ap Außendurchmesser der Verschlußplatte
d _ip Innendurchmesser der Verschlußplatte
d _as Außendurchmesser des kalten Spannbandes
d _is Innendurchmesser des kalten Spannbandes

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Verschlußplatte für einen am Ausguß eines für die Aufnahme von Metallschmelze bestimmten Behälters angeordneten Schieberverschluß, bei welchem man einen Plattenkörper (3) aus feuerfestem Material mit einem erhitzten Spannband (1) aus Stahl umgibt und dieses unter Abkühlung auf die Umfangsfläche (2) des Plattenkörpers (3) aufschrumpfen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Spannband (1) ver wendet, dessen Stahlqualität, Überlänge (5) und Wandstärke (w) so bemessen sind, daß die durch das Aufschrumpfen im Platten material auftretenden Druckspannungen zwar geringer als die Druckfestigkeit des feuerfesten Plattenmaterials, jedoch größer als die infolge der thermischen Schockbeanspruchung des Plattenkörpers (3) beim Angießen im Plattenmaterial zu erwartenden Zugspannungen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Aufschrumpfen des Spannbandes (1) im Plattenmaterial auftretenden Druckspannungen nicht wesentlich größer als 75% der Druckfestigkeit des Plattenmaterials sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspannung in der Größenordnung zwischen 30 und 70 N/mm², vorzugsweise 50 bis 60 N/mm² liegen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Spannband (1) verwendet, dessen Stahlqualität und Abmessungen so ausgewählt sind, daß die durch das Aufschrumpfen in dem Spannband (1) auftretenden Zugspannungen die Streckgrenze des Stahls nicht überschreiten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man ein Stahlband (1) verwendet, dessen Stahl qualität eine geringe Alterungsneigung besitzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß man ein Stahlband (1) verwendet, dessen Stahl qualität eine thermische Dehnung von nicht mehr als 0,8% bei 500°C besitzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß man einen Plattenkörper (3) mit einer kreisrunden Form verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verschlußplatte (3) mit glatter oder geglätteter Umfangsfläche (2) verwendet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h _s) des Spannbandes (1) 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm geringer als die Höhe (h _p) des Plattenkörpers (3) ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Spannband (1) etwa mittig der Umfangsfläche (2) des Plattenkörpers (3) aufschrumpft.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man für das Spannband (1) bei einem runden Plattenkörper (3) ein Übermaß (s), das gleich der Differenz zwischen Außendurchmesser (d _ap) der Verschlußplatte (3) und Innendurch messer (d _is) des kalten Stahlbandes (1) ist, nach folgender Maßgabe wählt: wobei:
E _st = Elastizitätsmodul des Stahls
P = vorzugebende Druckspannung (Flächenpressung)
d _f = Paßfugendurchmesser, gleich etwa d _ap
d _ap = Außendurchmesser eines runden Plattenkörpers
d _ip = Innendurchmesser eines runden Plattenkörpers mit einer mittigen Durchflußöffnung
d _as = Außendurchmesser des kalten Spannbandes
d _is = Innendurchmesser des kalten Spannbandes