DE4109659C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Platte für einen Schieber­ verschluß am Ausguß eines metallurgischen Schmelzgefäßes. Derartige Schieberverschlüsse sind insbesondere als Linear- oder Drehschieber bekannt. Sie bestehen aus zwei oder drei Platten, die jeweils mit mindestens einer Durchfluß­ öffnung ausgebildet sind. Durch lineare Verschiebung oder Verdrehung der Platten gegeneinander werden die Öffnungen entweder zur Deckung gebracht, um Metallschmelze ausfließen zu lassen, oder aber gegeneinander versetzt, um den Fluß der Metallschmelze zu unterbinden.

Für derartige Schieberplatten ist es auch bekannt, sie in einem umfangsseitig angeordneten Spannband zu konfek­ tionieren. Üblicherweise wird dazu ein endloses Spannband aus Stahl erhitzt (wobei es sich aufweitet) und unter Abkühlung (wobei es wieder kleiner wird) auf die Umfangs­ fläche der Platte aufgeschrumpft.

Beim Aufschrumpfen ist darauf zu achten, daß die Druck­ spannung, die vom Spannband auf den Plattenkörper übertragen wird, nicht so groß wird, daß im Plattenkörper Risse ent­ stehen oder der Plattenkörper zerstört wird.

Folglich verwendet man ein Spannband, dessen Länge, Dicke und Material so gewählt sind beziehungsweise bei dem die Erhitzungs- und Abkühlkurve beim Aufsetzen des Spannbandes so gewählt wird, daß das Spannband nach dem Aufschrumpf­ vorgang maximal solche Druckspannungen auf die Platte überträgt, daß die Platte selbst riß- und zerstörungs­ frei bleibt.

Dabei ist aber gleichzeitig darauf zu achten, daß das Spannband nicht zu locker auf die Umfangsfläche der Platte aufgeschrumpft wird, so daß es sich später beim Einsatz der Platte in einem Schieberverschluß wieder von der Platte löst, wenn die heiße Metallschmelze durch die Durchgangs- Öffnung der Platte hindurchtritt und Zugspannungen in der Platte induziert werden.

Obwohl diese theoretischen Grundlagen dem Fachmann geläufig sind, macht es immer wieder Probleme, Spannband und Platte in diesem Sinne richtig aufeinander abzustimmen.

Aus diesem Grund ist in der DE 33 04 938 C2 vorgeschlagen worden, zwischen Umfangsfläche der Platte und Spannring eine Mörtelschicht anzuordnen, die beim Aufschrumpfen des Spannringes teilweise nach oben und unten herausge­ quetscht wird. Die Mörtelschicht soll sicherstellen, daß nach dem Aufschrumpfvorgang und dem Abkühlen keine oder nur geringe Druckkräfte auf die Platte übertragen werden.

Bei diesem Verfahren muß stets ein Mörtel separat aufbe­ reitet, zwischen Platte und Spannband eingebracht und herausgequetschter Mörtel anschließend wieder abgenommen werden.

Abgesehen von diesen zusätzlichen Verfahrensschritten ist nicht immer sichergestellt, daß beim Angießen die von der heißen Metallschmelze in der Schieberplatte in­ duzierten Zugspannungen nicht so groß werden, daß sich das Spannband wieder von der Platte beziehungsweise der Mörtelschicht löst.

Aus der DE 32 23 181 C2 ist die Verwendung einer Schieberplatte mit wenigstens einer Vertiefung auf ihrem Außenumfang bekannt. Zur Konfektionierung der Platte mit einem Blechreif wird der Blechreif unter Verformung in die Vertiefung der Platte mechanisch hineingedrückt. Durch dieses mechanische Verfahren unter Anwendung von Druck wird auch die Platte mechanisch belastet und kann beschädigt oder zerstört werden, zumal die Druckkräfte nur punktuell wirken, worauf die DE 37 12 698 C1 (Spalte 1, Zeilen 39-61) zutreffend hinweist. In der letztgenannten Schrift wird deshalb die Verwendung von Blechreifen mit vorgeformten bogenförmigen Einschnürungen vorgeschlagen, zusammen mit einer federgelagerten Spannbacke am Rahmen zur Aufnahme der vorkonfektionierten Platte. Mit Hilfe der Spannbacke soll der Metallreif auf den Plattenumfang durch tieferes Hineinverformen der Einschnürungen des Metallreifs in die Vertiefungen der Platte zusätzlich verspannt werden (Spalte 2, Zeilen 58-63).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Platte für einen Schieberverschluß am Ausguß eines metallurgischen Schmelzgefäßes anzubieten das im Ergebnis zu einer Platte führt, bei der die vom Spannband auf die Platte übertragenen Druckkräfte in jedem Fall so begrenzt werden, daß die Platte nicht zerstört wird, gleichzeitig aber auch sichergestellt wird, daß bei thermischer Schockbeanspruchung der Platte (zum Beispiel beim Angießen) sich der Spannring nicht von der Platte löst.

Die Erfindung steht unter der Erkenntnis, daß dieses Ziel erreicht werden kann, wenn für das Spannband ein Spannungs­ ausgleich geschaffen wird.

Dabei geht die Erfindung zunächst in Übereinstimmung mit der DE 37 12 698 C1 von einer Platte mit einer oder mehreren Vertiefungen auf der Umfangsfläche der Platte aus. Auch das Spannband soll korrespondierende Einkerbungen aufweisen.

Während die Einkerbungen beim Stand der Technik nach der DE 37 12 698 C1 jedoch während (gleichzeitig mit) der Vormontage des Blechreifs auf der Platte, also durch mechanische Druckverformung, ausgebildet werden, geht die Erfindung von extern (separat) mit Einkerbungen vorgeformten Metallreifen aus, wobei der bereits vorgeformte Metallreifen (das Spannband) beim Aufschrumpfen auf die Umfangsfläche der Platte den Weg des geringsten Widerstandes geht und sich, nachdem es auf der Umfangsfläche der Platte, auch im Bereich der Einkerbungen, aufliegt, bei einer weiteren Kontraktion sich im Bereich der Einkerbungen mehr oder weniger "glatt" zieht und so übermäßige Druckkräfte auf die Platte verhindert werden. Im Idealfall liegt das Spannband nach vollständiger Abkühlung also auf der Innenfläche der Einkerbungen unter allenfalls geringer Druckspannung an. Sollte zu diesem Zeitpunkt die Kontraktion des Spannbandes aber noch nicht abgeschlossen sein, weil die Platte "zu groß" oder das Spannband "zu klein" ist, führt diese weitere Kontraktion nun dazu, daß sich das Spannband wieder aus den Einkerbungen "löst" und ganz oder teilweise glattgezogen wird. Eine Erhöhung der Druckspannung vom Spannband auf die Platte wird dabei sicher verhindert, weil eine gewisse "Überlänge" des Spannbandes genutzt wird. Dabei bleibt sichergestellt, daß das Spannband weiter unter einer gewissen Druckspannung gegen die Umfangsfläche der Platte (außerhalb der Ein­ kerbungen) anliegt, um unter anderem auch bei einer thermischen Schockbeanspruchung, wie sie beim Angießen auftritt, eine sichere Konfektionierung der Schieberplatte zu gewährleisten.

Die Einkerbungen dienen also als Spannungsausgleich beim Aufschrumpfen des Spannbandes.

Insoweit werden mechanische Druckbelastungen auf die Platte, wie sie beim Verfahren nach der DE 37 12 698 C1 bei der Vormontage des Blechstreifens auftreten, durch das neue Verfahren sicher vermieden. Mechanische Spannmittel entfallen vollständig. Hierdurch wird das Verfahren gleichzeitig einfacher und preiswerter.

Vorzugsweise werden mehrere Einkerbungen vorgesehen und so angeordnet, daß sie symmetrisch in bezug auf den Plattenkör­ per verteilt sind. Die konkrete Anordnung der Einkerbungen wird auf jeden Fall so erfolgen, daß Spannungsspitzen des Bandes auf die Platte so weit wie möglich verhindert werden. Deshalb soll auch der Übergang von den Einkerbungen zur übrigen Umfangsfläche so "weich" wie möglich sein.

Eine Platte für einen Linearschieber ist zum Beispiel oval gestaltet. In diesem Fall könnte man auf jedem der beiden Krümmungsbereiche der Platte eine oder zwei Einker­ bungen (dann mit Abstand zueinander) vorsehen, wobei diese wiederum spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

Die Einkerbungen selbst können verschiedene Formen aufweisen. Bevorzugt ist es, die Einkerbungen so zu gestalten, daß ihr Querschnitt etwa die Form eines Halbkreises oder Halb­ ovals mit gekrümmten Übergängen zur weiteren Umfangsfläche aufweist.

Selbstverständlich ist es auch bei dieser Platte beziehungs­ weise dem Verfahren zu ihrer Herstellung möglich, zwischen der Umfangsfläche der Platte und dem Spannband eine Mörtel­ schicht vorzusehen, wie dies eingangs beschrieben wurde. Diese Maßnahme stellt jedoch nur eine alternative Möglich­ keit der Konfektionierung dar. Schon aus Gründen der ein­ facheren Herstellung ist es ohne weiteres möglich, auf diese Mörtelschicht zu verzichten.

Die Länge, Dicke und das Material des Spannbandes sowie die Erhitzungs- und Abkühlkurve für das Spannband werden vorzugsweise so gewählt, daß das Spannband nach dem Auf­ schrumpfen und vollständiger Abkühlung im Bereich der Einkerbungen allenfalls unter geringer Druckspannung gegen die Oberflächen der Einkerbungen aufliegt. Mit anderen Worten: das Spannband wird so auf die Platte abgestimmt, daß es im Extrem(Ideal-)fall auch die Oberfläche der Ein­ kerbungen - wie die übrige Umfangsfläche - bedeckt. Häufig wird es aber nach vollständiger Abkühlung nur noch teilweise in die Einkerbungen hineinragen, so daß zwischen dem Spann­ band und der Oberfläche der Einkerbungen ein Raum verbleibt.

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß stets vorhandene Toleranzen beim Aufschrumpfen des Spannbandes auf die Umfangsfläche der Platte nicht mehr in dem Maße von vornherein berücksichtigt werden müssen, wie dies im Stand der Technik notwendig war. Sie werden vielmehr durch die Einkerbungen ausgeglichen.

Das Verfahren ist leicht anwendbar. Die so hergestellte Platte stellt ein Höchstmaß an Sicherheit zur Verfügung.

Das Spannband wird vorzugsweise ein Stahlband sein, wobei eine Stahlqualität mit geringer Alterungsneigung bevorzugt wird. Die Umfangsfläche der Platte sollte so glatt wie möglich sein, um Spannungsspitzen zu verhindern.

Vorzugsweise wird das Spannband so auf die Umfangsfläche der Platte gesetzt, daß zur Ober- und Unterseite der Platte ein geringer Abstand verbleibt, um die Bewegung der Platte im Schieberverschluß sicherzustellen. Dabei wird das Spann­ band vorzugsweise mit gleichem Abstand zur Ober- und Unter­ seite der Platte angeordnet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche sowie der sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Dabei zeigen in stark schematisierter Darstellung

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Platte für einen Schieberverschluß, bei der das Spannband vollständig auf der Umfangsfläche aufliegt,

Fig. 2 die Platte nach Fig. 1 in einer Aufsicht, wobei das Spannband nur teilweise in die Einkerbungen hinein verläuft.

Die Platte aus feuerfestem keramischen Material ist mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Sie weist in der Aufsicht angenähert eine ovale Form mit zwei flachen Seiten 10a, 10b und zwei gekrümmten Seiten 10c, 10d auf und ist mittig mit zwei Durchgangsöffnungen 12a, b im Abstand zueinander ausgebildet.

Auf ihrer Umfangsfläche 14 ist die Platte 10 mit insge­ samt zwei Einkerbungen 16, 18 ausgebildet, die - wie sich der Aufsicht entnehmen läßt - jeweils im Querschnitt eine Halbkreisform besitzen. Die Einkerbungen 16, 18 verlaufen von der Oberseite 22 durchgehend bis zur Unterseite der Platte 10.

Gegen die Umfangsfläche 14 der Platte 10 liegt unter gerin­ ger Druckspannung ein Spannband 24 an, das aus Stahl be­ steht. Das Spannband verläuft mit geringem Abstand von der Oberseite 22 und steht im geringen Abstand zur Unter­ seite der Platte 10, ist also mittig auf der Umfangsfläche 14 der Platte 10 angeordnet.

Der in den Figuren dargestellte Abstand zwischen Spannband 24 und Umfangsfläche 14 besteht tatsächlich nicht und dient hier nur der besseren Darstellung.

Bei der Platte nach Fig. 1 verläuft das Spannband 24 vollständig in die Einkerbungen 16, 18 hinein und liegt über seine gesamte Länge unter geringer Druckspannung gegen die Umfangsfläche 14 der Platte 10 an (auch auf den Innenflächen der Einkerbungen 16, 18).

Das Spannband 24 wurde nach folgendem Verfahren auf die Umfangsfläche 14 der Platte 10 aufgebracht:
Das Spannband 24 hatte ursprünglich eine der Umfangsfläche der Platte 10 angenäherte Form, also ebenfalls zwei Ein­ kerbungen auf den gekrümmten Abschnitten. Es wurde danach durch induktive Erwärmung erhitzt, wobei es sich aufweitete und zwar auf ein solches Maß, daß die Innendurchmesser des Spannbandes 24 geringfügig größer waren als die Außen­ durchmesser der Platte 10. Danach wurde das Spannband 24 in erwärmtem Zustand über die Platte 10 gestülpt und abgekühlt.

Während der Abkühlung verkleinerte sich das Spannband 24 wieder und zwar derart, daß es nach einer gewissen Abkühlrate auf der Umfangsfläche 14 der Platte 10 ein­ schließlich des Bereichs der Einkerbungen 16, 18 auflag. In diesem Moment stand das Spannband 24 unter geringer Spannung gegen die Umfangsfläche 14.

Länge, Dicke, Materialauswahl sowie Erhitzungs- und Abkühl­ kurve für das Spannband wurden dabei zuvor so eingestellt, daß der vorstehend genannte Zustand erreicht wurde.

Die Druckspannung ist derart, daß die Platte 10 sicher durch das Spannband 24 konfektioniert ist, sie ist aber auch so begrenzt, daß keine übergroßen Druckspannungen auf die Platte 10 übertragen werden und eine Rißbildung oder Zerstörung der Platte 10 verhindert wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 steht das Spannband 24 im Bereich der Einkerbungen 16, 18 in geringem Abstand zu den Innenflächen der Einkerbungen. Diese Konfiguration resultiert daraus, daß sich das Spannband 24 hier bei der Abkühlung durch weitere Kontraktion wieder "glattge­ zogen" und aus der Anlage gegen die Innenflächen der Ein­ kerbungen 16, 18 gelöst hat, ohne dabei jedoch die Druck­ kräfte auf den Plattenkörper zu erhöhen.

Der in Fig. 2 dargestellte Fall tritt zum Beispiel dann ein, wenn ein Spannband 24 mit einem etwas kleineren Durch­ messer als bei Fig. 1 gewählt wird.

Die vorstehenden Parameter für das Spannband sind stets so zu wählen, daß das Spannband 24 höchstens so weit wieder aus den Einkerbungen 16, 18 herausgeführt wird, daß es mit kontinuierlicher Krümmung über die Einkerbungen 16,18 hinweg verläuft.

Umgekehrt wird die Länge des Spannbandes 24 maximal so gewählt, daß es im aufgeschrumpften Zustand auch den Bereich der Oberflächen der Einkerbungen 16, 18 unter geringer Druckspannung belegt. Für die Dimensionierung der Platte 10 gelten vorstehende Angaben analog.

Der Fachmann wird in der Regel so vorgehen, daß er sich zwischen diesen beiden Extremzuständen bewegt mit der Folge, daß dann eine Konfektionierung des Spannbandes 24 wie in Fig. 2 dargestellt erreicht wird. Diese sichert ein Höchstmaß an Sicherheit auch für den Fall, daß beim Angießen der in einem Schieberverschluß aufgenommenen Platte Zugspannungen in der Platte auftreten. Es kommt auch dann nicht zu einem Ablösen des Spannbandes 24.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Platte für einen Schieberverschluß bei dem man die Platte aus feuerfestem keramischem Material, die auf ihrer Umfangsseite mindestens eine Einkerbung aufweist, mit einem zuvor durch direkte oder indirekte Wärmebehandlung erhitzten und aufgeweiteten metallischen Spannband, das bereits vor dem Aufbringen auf die Platte korrespondierende Einkerbungen aufweist, umgibt, und das Spannband anschließend durch Abkühlung auf die Umfangsfläche der Platte derart aufschrumpfen läßt, daß sich das Spannband im Bereich der Einkerbung(en) im Extremfall unter allenfalls geringer Druckspannung an die Innenfläche der Einkerbungen anlegt beziehungsweise sich bei weiterer Kontraktion während des Aufschrumpfens aus den Einkerbungen der Platte löst und teilweise oder ganz glatt zieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß eine Platte verwendet wird, bei der die Einkerbungen sich über die gesamte Dicke (Höhe) der Platte erstrecken.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit der Maßgabe, daß eine Platte verwendet wird, bei der die Einkerbungen eine, einem Halbkreis oder Halboval angenäherte Querschnittsform aufweisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit der Maßgabe, daß eine Platte verwendet wird, bei der die Einkerbungen so auf der Umfangsfläche verteilt sind, daß eine möglichst gleichmäßige Druckspannungsverteilung zwischen Spannband und Platte besteht.