DE4401008C2

DE4401008C2 - Schieberplatte

Info

Publication number: DE4401008C2
Application number: DE19944401008
Authority: DE
Inventors: Hans Rothfuss; Georg Wernert
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1994-01-15
Filing date: 1994-01-15
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2014-01-16
Also published as: DE4401008A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schieberplatte für einen Schieberverschluß oder einen Drehschieberverschluß eines metallurgischen Gefäßes mit einer Durchlaßöffnung, in deren Umgebung (Durchlaßbereich) ein anderer keramischer Werkstoff vorgesehen ist als weiter außen (Außenbereich).

In der DE 28 20 685 A1 ist eine derartige Schieberplatte beschrieben. Dort besteht der Durchlaßbereich aus einem feuerfesteren Material als der Außenbereich, um eine Erosion der Durchlaßöffnung zu vermindern. Unterschiedliche Wärmedehnungen werden durch eine Einlage aufgefangen. Diese wirkt nur in Richtung der Arbeitsfläche bzw. parallel zur Arbeitsfläche.

Aus der DE 32 43 305 C2 ist ein Verfahren zur Instandsetzung von Schieberplatten bekannt. Eine verschlissene Schieberplatte wird im Durchlaßbereich aufgebohrt und mit feuerfestem Material ausgegossen.

Aus der DE 27 19 105 B2 ist eine feuerfeste Schieberplatte mit einem Grundkörper und einem im Arbeitsbereich angeordneten plattenförmigen Einsatz bekannt. In einem Grundkörper aus feuerfestem Feuerbeton ist ein oxidkeramischer Einsatz mit bestimmten Abmessungen und Eigenschaften eingeformt. Die Materialien der Schieberplatte sollen dabei so aufeinander abgestimmt werden, daß es im Betrieb zu möglichst geringen tangentialen Zugspannungen kommt und damit eine hohe Rißbeständigkeit gewährleistet ist.

Schieberplatten liegen in einem Schieberverschluß bei Raumtemperatur mit ihren Arbeitsflächen plan aneinander an. Im Betrieb dehnen sich die Schieberplatten in der Umgebung der Durchlaßöffnung stärker aus als weiter außen, weil die Temperatur im Durchlaßbereich höher ist als im Außenbereich.

Es wurde gefunden, daß sich die Schieberplatte im Durchlaßbereich auch senkrecht zur Arbeitsfläche stärker ausdehnt als im Außenbereich. Dadurch entstehen im Durchlaßbereich Erhöhungen, die die plane Anlage der Arbeitsflächen beeinträchtigen. Dies kann dazu führen, daß zwischen die Arbeitsflächen, speziell beim Verschieben, Metallschmelze eindringen kann. Dadurch ist die Verschieblichkeit behindert und die Gefahr von Rißbildungen vergrößert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schieberplatte derart zu gestalten, daß ihre Arbeitsfläche auch bei Betriebstemperatur möglichst plan bleibt.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Schieberplatte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der keramische Werkstoff des Durchlaßbereichs einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der keramische Werkstoff des Außenbereichs, damit sich im Betrieb der Durchlaßbereich und der Außenbereich senkrecht zur Arbeitsfläche etwa gleich stark ausdehnen.

Damit ist erreicht, daß die Arbeitsfläche auch bei Betriebstemperatur im wesentlichen plan ist. Außerdem ist durch diese Maßnahme auch die Gefahr von Rißbildungen abgeschwächt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a Schieberplatten bei Raumtemperatur,

Fig. 1b Schieberplatten nach dem Stand der Technik bei Betriebstemperatur,

Fig. 1c Schieberplatten nach der Erfindung bei Betriebstemperatur,

Fig. 1d einen typischen Temperaturverlauf in den Schieberplatten,

Fig. 2a die Ausdehnung in Prozent bei Materialien mit verschiedenen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten,

Fig. 2b eine Schieberplatte nach der Erfindung und

Fig. 2c die Arbeitsfläche der Schieberplatte nach der Ausdehnung.

Schieberplatten (1, 2) liegen mit ihren Arbeitsflächen (3, 4) aneinander und werden mechanisch in Richtung der Pfeile (P) mit hohem Druck aneinandergedrückt. Die Arbeitsflächen (3, 4) liegen dabei großflächig aneinander an. Die Durchlaßöffnung der Schieberplatten (1, 2) ist mit (5) bezeichnet.

Im Betrieb stellt sich in den Platten (1, 2) eine Temperaturverteilung ein, wie sie in Fig. 1d gezeigt ist. Im Durchlaßbereich (6), in der Umgebung der Durchlaßöffnung (5), ist die Temperatur wesentlich höher als weiter außen im Außenbereich (7). Dadurch dehnen sich die Schieberplatten (1, 2) nach dem Stand der Technik im Durchlaßbereich (6) senkrecht zu den Arbeitsflächen (3, 4) wesentlich stärker aus als im Außenbereich (7). Dabei bilden sich in der Umgebung der Durchlaßöffnung (5) Erhöhungen (8). Dies hat zur Folge, daß zwischen den Arbeitsflächen (3, 4) ein Spalt (9) entsteht, so daß die Schieberplatten (1, 2) nicht mehr plan aneinander anliegen. Unter dem Druck (P) entsteht dadurch eine erhöhte Gefahr von Rißbildungen.

Bei den erfindungsgemäßen Schieberplatten (vgl. Fig. 1c) besteht der Durchlaßbereich (6) aus einem keramischen Werkstoff, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient a_i kleiner ist als der Temperaturkoeffizient a_A des keramischen Werkstoffs, aus dem der Außenbereich (7) besteht. Das keramische Material des Durchlaßbereichs (6) ist beispielsweise im wesentlichen Al₂O₃, ZrO₂ Mullit o. ä. Das keramische Material des Außenbereichs (7) ist beispielsweise MgO, MgO/Cr₂O₃, MA-Spinell (= MgO + Al₂O₃- Spinell) o. ä. Der Ausdehnungskoeffizient (a_i) steht zum Ausdehnungskoeffizient (a_A) im Verhältnis von 0,3 bis 0,7.

Dadurch ist erreicht, daß sich der Durchlaßbereich (6) im Betrieb senkrecht zu den Arbeitsflächen nicht wesentlich mehr ausdehnt als der Außenbereich (7). Die Arbeitsflächen (3, 4) liegen dann auch im Betrieb noch weitgehend plan aneinander an. Dies ist in Fig. 1c im Vergleich mit Fig. 1b dargestellt. Dadurch ist einerseits eine großflächige Anlage der Schieberplatten (1, 2) aneinander gewährleistet, so daß die Gefahr von Rißbildungen unter dem Druck (P) vermindert ist. Außerdem besteht praktisch kein Spalt (9), in den Schmelze eintreten könnte.

Die Schieberplatte (2) nach Fig. 2b ist im Durchlaßbereich (6) dicker ausgebildet als im Außenbereich (7). Die Durchlaßöffnung (5) weist einen Radius (r) auf. Der Durchlaßbereich (6) weist einen Radius (R) auf. Der Radius (R) steht zum Radius (r) im Verhältnis von etwa 2 bis 4.

Der Durchlaßbereich (6) weist den kleineren Ausdehnungskoeffizienten (a_i) auf. Das Material des Augenbereichs (7) weist den größeren Ausdehnungskoeffizienten (a_A) auf. Die Ausdehnungen in Prozent bei diesen Ausdehnungskoeffizienten sind in Fig. 2a aber der Temperatur bzw. der Arbeitsfläche (4) linksseitig dargestellt. Es ergibt sich für die Ausdehnung ein Verlauf der Ausdehnung entsprechend der Kurve (a_res). Fig. 2c zeigt bei diesen Gegebenheiten das Maß der Ausdehnung (10) im Augenbereich (7) und das Maß der Ausdehnung (11) im Durchlaßbereich (6) bei den örtlichen Betriebstemperaturen. Ersichtlich sind die Ausdehnungen (10, 11) im wesentlichen gleich, wie dies auch in Fig. 1c skizziert und beschrieben ist.

Die Schieberplatte (1, 2) kann einstückig hergestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, zwischen dem Durchlaßbereich (6) und dem Außenbereich (7) eine Fuge vorzusehen. Der Durchlaßbereich (6) und der Außenbereich (7) können an dieser Fuge miteinander in losem Kontakt stehen. Sie können auch mit Mörtel oder Kitt verklebt sein. Außerdem ist es möglich, in der Fuge eine keramische Faserschicht vorzusehen. Die Fuge kann in der Ebene der Arbeitsflächen (3, 4) bzw. parallel dazu auftretende unterschiedliche Dehnungen zwischen dem Durchlaßbereich (6) und dem Außenbereich (7) auffangen.

Claims

1. Schieberplatte für einen Schieberverschluß oder einen Drehschieberverschluß eines metallurgischen Gefäßes, mit einer Durchlaßöffnung, in deren Umgebung (Durchlaßbereich) ein anderer keramischer Werkstoff vorgesehen ist als weiter außen (Außenbereich), dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Werkstoff des Durchlaßbereichs (6) einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der keramische Werkstoff des Außenbereichs (7), damit sich im Betrieb der Durchlaßbereich (6) und der Außenbereich (7) senkrecht zur Arbeitsfläche (3, 4) etwa gleich stark ausdehnen.

2. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßbereich (6) und der Außenbereich (7) einstückig sind.

3. Schieberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßbereich (6) und der Außenbereich (7) über eine Fuge miteinander in Verbindung stehen.

4. Schieberplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Fuge der Durchlaßbereich (6) und der Augenbereich (7) miteinander in losem Kontakt stehen, miteinander verklebt sind oder über eine keramische Faserschicht verbunden sind.

5. Schieberplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungskoeffizient (a_i) des Durchlaßbereiches (6) zum Ausdehnungskoeffizient (a_A) des Außenbereichs (7) etwa im Verhältnis von 0,3 bis 0,7 steht.

6. Schieberplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) des Durchlaßbereiches (6) zum Radius (r) der Durchlaßöffnung (5) etwa im Verhältnis 2 bis 4 steht.