EP0110310A2

EP0110310A2 - Verfahren zur Instandsetzung von Schieberplatten

Info

Publication number: EP0110310A2
Application number: EP83111713A
Authority: EP
Inventors: Egon Evertz; Jörg Pirdzun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-11-23
Filing date: 1983-11-23
Publication date: 1984-06-13
Also published as: SE8207319L; EP0110310B1; SE8207319D0; SE447458B; ATE20837T1; DE3243305C1; EP0110310A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Instandsetzung von Schieberplatten 5 metallurgischer Gefäße. Derartige Schieberplatten 5 bestehen aus feuerfestem Material und besitzen eine Durchgangsöffnung 1 für das Austreten von flüssigem Metall, wobei es sich meistens um Stahl handelt. Durch Korrosion und Radialrisse, die von der Durchgangsöffnung 1 ausgehen, verschleißen diese Schieberplatten 5 nach längerer Betriebszeit. Um sie weitgehend weiterhin verwenden zu können, sieht die Erfindung eine bis zum Rand der Einfassung 6 der Schieberplatte 5 reichende Ausbohrung im Öffnungsbereich vor, während das übrige feuerfeste Material 10 erhalten bleibt. In diese Bohrung wird eine feuerfeste Gießmasse 13 eingebracht, deren Körnungsaufbau in bestimmter Beziehung zur Porengröße des erhalten gebliebenen feuerfesten Materials steht. Wesentlich ist, daß die Festkörper der feuerfesten Gießmasse 13 überwiegend klpiner als die durch die Bohrung angeschnittenen offenen Poren des erhalten gebliebenen feuerfesten Materials 10 sind und in die Poren eindringen können. Dadurch kommt es zu einer Verankerung, die ein späteres Abplatzen der verfestigten, feuerfesten Gießmasse 13 vom erhalten gebliebenen feuerfesten Material 10 zuverlässig verhindert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Instandsetzung von unteren und oberen Schieberplatten von Verschlüssen bei metallurgischen Gefäßen, insbesondere bei Gießpfannen und Zwischenbehältern für das Stranggießen, wobei die Schieberplatte wahlweise je nach ihrer Stellung den Strahl flüssigen Metalls mit einer Durchgangsöffnung freigibt bzw. ihn mit einem geschlossenen Abschnitt unterbricht und von ihrer Durchgangsöffnung ausgehende Beschädigungen, insbesondere Erosionen und Radialrisse, erfährt, indem bei der Schieberplatte im öffnungsbereich eine Bohrung konzentrisch zu ihrer Durchgangsöffnung vorgenommen wird, und eine feuerfeste Gießmasse in die Bohrung unter Freilassung der Durchgangsöffnung eingegossen und darin verdichtet wird.
Bei einem nach der DE-OS 31 24 359 bekannt gewesenen Verfahren dieser Art findet eine Gieß- oder Stampfmasse mit Nadeln aus rostfreiem Stahl Verwendung, um durch eine verbesserte Elastizität der eingebrachten Reparaturmasse ein erneutes Reissen derselben zu vermeiden. Grundsätzlich bedürfen Schieberplatten zur wahlweisen öffnung bzw. Steuerung des Ausflusses von Metallen aus metallurgischen Behältern einer geradlinigen Verschiebung oder einer Drehung. Während des Betriebes unterliegen derartige Schieberplatten einer beträchtlichen thermischen sowie chemischen Beanspruchung durch das flüssige Metall. Daher kommt es nach einiger Betriebszeit zum-Verschleiß der öffnung, woraufhin dann häufig eine an einer anderen Stelle der Schieberplatte befindliche öffnung für den weiteren Betrieb benutzt wird. Der Verschleiß tritt durch Erosion und Korrosion besonders dort auf, wo der Strahl des flüssigen Metalls noch zusätzlich mechanisch zur Einwirkung auf das feuerfeste Material gelangt. Dies ist regelmäßig an der Umfangsstelle einer öffnung der Fall, die in Richtung des Verschiebeweges liegt, entlang welchen Weges die Säule flüssigen Metalls auf der Schieberplatte lastet, wenn letztere in ihre Schließstellung überführt wird. Wenn eine Schieberplatte mit ihrer Öffnung in beiden Richtungen der Verschiebung beweglich ist, treten die Verschließerscheinungen regelmäßig an zwei sich gegenüberliegenden Umfangsstellen der Öffnung auf. Neben diesen durch Materialabtrag bedingten Beschädigungen kommt es zu weiteren Schäden, die durch Rißbildung im Werkstoff der Schieberplatten verursacht werden. Diese Risse gehen etwa radial von den öffnungen aus und setzen sich teilweise sogar bis in die Nähe des Außenrandes der Schieberplatte fort. Solange der Materialzusammenhang jedoch noch nicht unterbrochen wird, führen derartige Risse von sich aus noch nicht zum Unbrauchbarwerden einer Schieberplatte. Wohl aber machen die Auswaschungen der Öffnung einen Austausch der Schieberplatte erforderlich,für welche die Kosten erheblich sind.
Um den genannten Kostenaufwand zu senken, werden deshalb die Schieberplatten nach dem Ausbau oft mit einer Einsatzbüchse aus feuerfestem Material instandgesetzt, die in die öffnung in der Schieberplatte eingesetzt wird, zu welchem Zweck die öffnung oft noch in begrenztem Ausmaß konzentrisch vergrößert wird. Man kommt somit zwar zu einer sauber begrenzten, neuen Öffnung innerhalb der Schieberplatte, jedoch wirkt nach einer Verschiebebewegung der Schieberplatte die Säule flüssigen Metalls zumindest vorübergehend auch auf den Außenrand der Büchse ein, wobei dieser Außenrand seinerseits in Verbindung mit dem sich anschließenden Netzwerk von Spannungsrissen steht. Somit kann an dieser Stelle ungewollt flüssiges Material austreten und die Schieberplatte schließlich ganz unbrauchbar machen.
Der Ausbesserung des unbrauchbar gewordenen Bereiches der Schieberplatte mittels feuerfesten Materials steht die grundlegende Schwierigkeit entgegen, daß sich letzteres nicht mehr stoffschlüssig mit der erhalten gebliebenen Stubstanz der Schieberplatte verbinden kann, so daß es letztlich leicht wieder vom stehen gebliebenen Werkstoff abplatzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schieberplatte der beschriebenen Art so instandzusetzen, daß in die im erhalten gebliebenen Werkstoff vorhandenen radialen Risse kein flüssiges Metall eindringen kann. Insbesondere soll sichergestellt sein, daß sich in den Beschädigungsbereich der Schieberplatte eingebrachtes Material nicht mehr vom erhalten gebliebenen Werkstoff unter irgendwelchen Herstellungs- oder Betriebsbedingungen lösen kann.
Diese Aufgabenstellung wird durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, gelöst.
Die bis zum Rand der Einfassung der Schieberplatte reichende Bohrung führt zu einem derart weitgehenden Ersatz des feuerfesten Materials, daß flüssiges Metall nicht mehr in die Rissfugen und dergleichen eindringen kann. Vor allem kommt es zu einer zuverlässigen Verbindung der eingebrachten feuerfesten Gießmasse mit dem erhalten gebliebenen feuerfesten Material, die auch dann nicht beeinträchtigt werden_kann, wenn die übliche, etwa 0,5% eintretende Heißschwindung des feuerfesten Materials einsetzt. Dies liegt daran, daß in die offenen Poren des erhalten gebliebenen feuerfesten Materials die wesentlich kleineren Partikel aus der feuerfesten Gießmasse zusammen mit der Gießflüssigkeit, die das erhalten gebliebene feuerfeste Material aufzusaugen sucht, eindringen kann. Dadurch kommt es zu einer Verankerung der eingebrachten Gießmasse in der Randschicht des erhalten gebliebenen feuerfesten Materials. Hierfür ist wiederum von Bedeutung, daß genügend zahlreiche Poren für das Eindringen der feinen Partikel aus der feuerfesten Gießmasse zur Verfügung stehen. Durch die Bohrung wird das erhalten gebliebene Material an der Bohrwandung angeschnitten, so daß selbst normalerweise geschlossene Poren mit ihrer öffnung der später einzubringenden feuerfesten Gießmasse zugekehrt sind und letztere mit ihrem entsprechend feinen Partikelanteil aufzunehmen vermögen. Die dadurch bedingte Verankerung in der Randzone des erhalten gebliebenen feuerfesten Materials führt beim Brennen dazu, daß die feuerfeste Gießmasse zur Bohrungswandung hin schwindet, nicht aber zu der zentralen, freigelassenen Durchgangsöffnung. Daher ist auch bei längerer Betriebszeit eine Ablösung der eingebrachten und verfestigten Gießmasse nicht zu befürchten.
Die Verdichtung der Gießmasse führt zu einem offenen Porenvolumen mit einer Porosität von etwa 10% insbesondere durch Vibrationen. Dieser Vorgang unterstützt das bereits durch die Gießströmung begünstigte Eindringen der feinen Partikel der Gießmasse in die Poren der erhalten gebliebenen Substanz der Schieberplatte.
Die Verfestigung der feuerfesten Gießmasse erfolgt einerseits hydraulisch und andererseits keramisch, indem sie sowohl hydraulisch als auch keramisch verfestigbare Komponenten aufweist. Dabei kann es sich um Portland-Zement und Tonerde-Zement, jedoch auch nur um Tonerde-Zement alleine handeln. Der Anteil der erwähnten Zemente wird so gewählt, daß die Gießfähigkeit erhalten bleibt, und daß er etwa 7% Wasserzusatz der Gesamtmischung erforderlich macht. Somit ist es auch möglich, im Interesse einer besonders wirksamen Feuerbeständigkeit der Gießmasse den Gesamttonerdeanteil darin auf mehr als 90% einzustellen.
.Man kann das Ergebnis der Erfindung weitergehend verbessern, wenn auf der dem metallurgischen Gefäß zugekehrten Seite der Schieberplatte ein an die Durchgangsöffnung angrenzender Ring in vorgefertigtem Zustand aus hochtonerdehaltigem feuerfesten Material eingesetzt wird, so daß der Bereich zwischen dem Ring und dem erhalten gebliebenen feuerfesten Material der Schieberplatte mit der feuerfesten Gießmasse ausgegossen wird.
Die bei der gebrauchten Schieberplatte vorzunehmende Bohrung hat einen beträchtlichen Durchmesser von etwa 200 mm.
Es ist daher zweckmäßig, die genannte Bohrung als eine Kernbohrung auszuführen, wobei ein an sich bekannter, hohler Bohrkopf verwendet wird.
Nach Vornahme der erwähnten Bohrung befindet sich in der Schieberplatte eine zylindrische öffnung. Durch Hinterschneidung derselben läßt sich die Verankerung der feuerfesten Gießmasse noch weiter steigern.
Da es einerseits auf ein präzises Maß der Durchgangsöffnung in der Schieberplatte ankommt, und da auch die Lage der Durchgangsöffnung innerhalb der Einfassung der Schieberplatte vorgegeben ist, ist es zweckmäßig, an der Stelle der vorgesehenen Durchgangsöffnung in die ausgebohrteöffnung der Schieberplatte eine Papphülse zu stellen. Wenn sie aus saugfähigem Karton hergestellt wird, erhält man gleichzeitig eine besonders glatte Innenwand der feuerfesten Gießmasse. Die zentrisch zur Achse der Ausgußöffnung eingesetzte Papphülse vermag nun einerseits den vorgefertigten Ring zu zentrieren, während sie andererseits die weitere Form der Durchgangsöffnung außerhalb des eingesetzten Ringes beim Umgießen mit der Gießmasse festlegt.
Nach dem Einbringen und Verdichten der feuerfesten Gießmasse wird die insoweit wieder hergestellte Schieberplatte zunächst etwa für 12 Stunden einer Abbindung an Luft bei Raumtemperatur ausgesetzt. Erst dann wird sie noch bei etwa 250°C getrocknet und schließlich während des Betriebes keramisch verfestigt.
Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die beispielsweisen Zeichnungen Bezug genommen.
Darin zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine instandzusetzende Schieberplatte inschematischer Ansicht und
Figur 2 einen teilweisen, schematischen Längsschnitt durch durch eine instandgesetzte Schieberolatte.

Die in den beiden Figuren dargestellte Schieberplatte 5 ist von ovalem Querschnitt und in Richtung ihrer Längsachse zwischen zwei Stellungen verschiebbar. In der zeichnerisch wiedergegebenen Lage fluchtet ihre Durchgangsöffnung 1 mit der Austrittsöffnung 4 im Boden 3 des metallurgischen Gefäßes, so daß beispielsweise flüssiger Stahl austreten kann. Die Achse der Durchgangsöffnung 1 fällt mit der Achse 2 der Austrittsöffnung zusammen. Wenn der Strahl flüssigen Metalls abgesperrt werden soll, wird die Schieberplatte nach links verschoben, so daß die Austrittsöffnung 4 vom feuerfesten Material der Schieberplatte abgedeckt ist.
Nach einiger Betriebszeit kommt es zu Radialrissen 7, die bis zum Rand der Einfassung 6 verlaufen und gleichfalls häufig verzweigt sind. Je weiter sie sich von der Durchgangsöffnung 1 entfernen, umso geringer werden die von ihnen verursachten Spalten, so daß beispielsweise der rechte Teil der Schieberplatte 5 noch zum Verschließen verwendet werden kann, während die Erosion im Bereich der im linken Teil der Schieberplatte gelegenen Durchgangsöffnung schon so stark fortgeschritten ist, daß ein sauberes Gießen nicht mehr möglich ist.
Erfindungsgemäß wird in diesem Zustand konzentrisch zur Durchgangsöffnung 1 ein bis zum Rand 6 reichender Teil der Schieberplatte 5 ausgebohrt. Dabei entsteht eine zylindrische öffnung entsprechend der Kreislinie 9, wobei das übrige feuerfeste Material 10 erhalten bleibt.
Die zum Zwecke der Instandsetzung ausgebaute Schieberplatte wird mit ihrer Oberseite zu unterst auf eine ebene Unterlage gebracht, wobei der in Form eines Trichters 8 ausgeführte Ansatz nach oben gerichtet ist. Dann wird der Ring 11 mittels der Papphülse 12 bezüglich der Einfassung 6 zentriert und in dieser Stellung gehalten. Daraufhin kann die feuerfeste Gießmasse 13 in den Raum eingegossen werden, der zwischen dem Ring 11 und dem erhalten gebliebenen feuerfesten Material 10 bzw. der Einfassung 6 besteht. Eine aufsetzbare Form gestattet es weiterhin, den Trichter 8 mit auszugießen. Diese Form wird im Anschluß an das Abbinden der Gießmasse entfernt.
Die Verdichtung der Gießmasse durch Vibration findet im unmittelbaren Anschluß an das Eingießen der feuerfesten Gießmasse 13 statt. Danach wird die soweit instandgesetzte Schieberplatte in der oben beschriebenen Weise weiterbehandelt und schließlich wieder am Boden 3 des metallurgischen Gefässes befestigt.
Die in der vorstehenden Beschreibung gemachten Prozentangaben beziehen sich, soweit sie das Porenvolumen bezeichnen, auf Volumenprozente. Im übrigen handelt es sich bei den Prozentangaben um Gewichtsprozente.
Der erfindungsgemäßen Beziehung zwischen dem Körnungsaufbau der feuerfesten Gießmasse und der Porengröße des erhaltenen feuerfesten Materials wird vorteilhaft dadurch entsprochen, daß die feuerfeste Gießmasse überwiegend Korndurchmesser von weniger als 3/4 des mittleren Porenvolumens des erhaltenen Materials aufweist. So ergibt sich beim erhalten gebliebenen feuerfesten Material in geteertem und getempertem Zustand ein Anteil von 6 bis 11% an offenen Poren, bei denen der mittlere Porendurchmesser etwa 14 p beträgt. Die feuerfeste Gießmasse hat dann einen Körnungsaufbau, bei welchem überwiegend Korndurchmesser von weniger als etwa 30 u vorhanden sind.

Claims

1. Verfahren zur Instandsetzung von unteren und oberen Schieberplatten von Verschlüssen bei metallurgischen Gefäßen, insbesondere bei Gießpfannen und Zwischenbehältern für das Stranggießen, wobei die Schieberplatte wahlweise je nach ihrer Stellung den Strahl flüssigen Metalles mit einer Durchgangsöffnung freigibt bzw. ihn mit einem geschlossenen Abschnitt unterbricht und von ihrer Durchgangsöffnung ausgehende Beschädigungen, insbesondere Erosionen und Radialrisse, erfährt, indem bei der Schieberplatte im öffnungsbereich eine Bohrung konzentrisch zu ihrer Durchgangsöffnung vorgenommen wird, und eine feuerfeste Gießmasse in die Bohrung unter Freilassung der Durchgangsöffnung eingegossen und darin verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchgangsöffnung konzentrische Bohrung bis zum Rande der Einfassung der Schieberplatte vorgenommen wird, und daß die feuerfeste Gießmasse eine Körnung ihrer Festkörper aufweist, die überwiegend kleiner ist als die Porengröße des erhalten gebliebenen feuerfesten Materials der Schieberplatte.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdichtung bis zu einer Offenporigkeit von etwa 10% vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gießmasse durch Vibration verdichtet wird.

4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die feuerfeste Gießmasse sowohl hydraulisch als auch keramisch verfestigbare Komponenten, wie Portland-Zement und Tonerde-Zement, in einem Anteil aufweist, der bei Erhaltung der Gießfähigkeit einen Wasserzusatz von etwa 7e zur Gesamtmischung erfordert.

5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körnungsaufbau der feuerfesten Gießmasse überwiegend Korndurchmesser von weniger als 3/4 des mittleren Porenvolumens des erhaltenen feuerfesten Materials aufweist.

6. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der dem metallurgischen Gefäß zugekehrten Seite der Schieberplatte ein an die Durchgangsöffnung angrenzender Ring in vorgefertigtem Zustand aus hochtonerdehaltigem feuerfesten Material eingesetzt wird, und daß der Bereich zwischen dem Ring und dem erhalten gebliebenen feuerfesten Material der Schieberplatte mit der feuerfesten Gießmasse ausgegossen wird.

7. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrung in der Schieberplatte als Kernbohrung ausgeführt wird.

8. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungswandung vor Eingießen der feuerfesten Gießmasse hinterschnitten wird.

9. Verfahren nach den Patentansprüchen 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die ausgebohrte öffnung der Schieberplatte eine Papphülse aus saugfähigem Karton zentrisch zur Achse der Austrittsöffnung der Schieberplatte eingesetzt wird, die einerseits den Ring zentriert und andererseits mit der feuerfesten Gießmasse umgossen wird.

10. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in die Schieberplatte eingebrachte und verdichtete feuerfeste Gießmasse zunächst etwa 12 Stunden bei Raumtemperatur in Luft eine Abbindung erfährt, sodann bei etwa 250°C einer Trocknung unterzogen wird, und daß sie eine keramische Verfestigung während des Betriebes erfährt.