EP0630710A2 - Feuerfeste Verschlussplatte für Schieberverschlüsse an metallurgischen Gefäsen und Verfahren zur Herstellung der Verschlussplatte - Google Patents

Feuerfeste Verschlussplatte für Schieberverschlüsse an metallurgischen Gefäsen und Verfahren zur Herstellung der Verschlussplatte Download PDF

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EP0630710A2 EP94104659A EP94104659A EP0630710A2 EP 0630710 A2 EP0630710 A2 EP 0630710A2 EP 94104659 A EP94104659 A EP 94104659A EP 94104659 A EP94104659 A EP 94104659A EP 0630710 A2 EP0630710 A2 EP 0630710A2
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closure plate
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/28—Plates therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D41/28—Plates therefor
    • B22D41/30—Manufacturing or repairing thereof

Definitions

  • the invention relates to refractory closure plates with at least one sliding surface for slide closures on metallurgical vessels such as ladles and on distribution channels that receive a molten metal, with a base body made of refractory material and an insert molded into the base body, which has a flow opening for the melt and from a high heat - and crack-resistant, peeling and erosion-resistant and chemically resistant material.
  • the invention further relates to processes for producing the closure plates.
  • two-component closure plates of the generic type for two- and three-plate closures on metallurgical vessels consist of a base body made of refractory refractory concrete and an oxide ceramic insert molded into the refractory concrete, which is designed as an insert plate which extends over the adjustment range the sealing plates come into contact with the melt.
  • These two-substance sealing plates are embedded in a sheet metal cassette or a sheet metal bandage, which due to their limited durability are only intended for use, so that the sheets can no longer be used after the refractory material has worn out.
  • the manufacture of the plates for a product manufactured in large quantities is relatively expensive.
  • DE 28 30 199 C2 describes a slide closure plate with a base body made of refractory, tar-containing Pressed material and mortar in a sheet metal cassette or a sheet metal jacket of small wall thickness.
  • the tin cassette with the refractory plate is fastened in a metal support frame of the slide lock.
  • a tar ring with a flow opening for the melt is mortared into the base body of the closure plate.
  • a slide closure plate according to DE 37 09 812 C1 consists of a flow opening for the molten metal refractory plate, which is surrounded by a shrink ring made of thin sheet metal and is clamped in the support frame of the slide closure.
  • the fatigue strength of the slide closure plates known from DE 28 30 199 C2 and DE 37 09 821 C 1 is due to the high thermal stresses that lead to cracking in the base body and damage to the sheet metal cassette or the shrink ring that surround the refractory plate due to the thermal stresses that occur and cause thermal expansion, very low.
  • the production price for these closure plates is too high in view of the limited usability.
  • Another disadvantage is the difficult disposal of e.g. can be seen in the closure plates according to DE 28 30 199 C 2 used tar-containing refractory materials.
  • the invention has for its object to further develop the generic slide closure plate with a view to cost-effective production and a high level of economy through the possibility of multiple use due to a renewal of the refractory base body.
  • the slide closure plate according to the invention is characterized by the following advantages: Pouring the base body made of cement or the like. Simple refractory material into the solid metal frame serving as casting mold around the wear part made of high-quality refractory material with the flow opening for the molten metal represents an inexpensive manufacturing process for slide closure plates. After use in a slide closure, the closure plate can be replaced by Knocking out or pushing the base body out of the metal frame and pouring a new base body into the frame can be overhauled for a new use.
  • the closure plate can be adapted to all slide systems on the market by appropriate shaping of the frame, which is preferably burned out or milled out of a steel plate. Finally, the manufacturing material for the base body of the plate can be disposed of without difficulty.
  • the closure plate 1 a which e.g. is used as a middle plate in a three-plate slide closure of a distribution channel for molten metal, has a solid, one-piece steel frame 2 with an oval shape, which is characterized by high mechanical strength and great thermal resistance.
  • recesses 3 of any shape and holes 4 are incorporated for cooling purposes and to save weight.
  • the steel frame 2 encompasses a refractory base body 5 made of cement or the like material, into which a wear part 6 designed as a ring with a flow opening 7 for the steel melt is molded.
  • the wear part 6 consists of a highly heat and crack resistant, peel and erosion resistant and chemically resistant material, e.g. an oxide ceramic material.
  • the closure plate 1 a can be clamped by means of the head wedges 8 and the side wedges 9 into the displaceable carrier frame of the slide closure, not shown.
  • the slide closure plate 1b according to FIG. 3 has a frame 2 with an outer peripheral surface 10 enlarged by a wave shape for cooling purposes.
  • the wave-shaped configuration of the opening 12 of the frame increases the inner peripheral surface 21 of the frame and improves the heat dissipation from the cast-in base body 5 onto the frame 2.
  • the frame 2 can be made in several parts, and the individual parts of the frame are welded, screwed or glued to one another.
  • the frame 2 of the closure plates 1a, 1b is preferably burned out or milled out of steel plate material with a shape adapted to the respective slide system.
  • the recesses 3 of the frame 2 are also burned out or milled, and the holes 4 are burned out or milled or drilled depending on the size.
  • the base body 5 made of cement or the like material is poured into the frame 2 serving as a casting mold, a casting template being provided on the top and bottom of the frame 2 11 is fastened with an opening 13 corresponding to the frame opening 12 by means of screws 14 which are inserted through the holes 4 in the frame 2 and secured by nuts 15, and the wearing part 6 is held on a fixing mandrel 16 of a base plate 17 on which the frame 2 is placed with the casting templates 11.
  • the closure plate 1a, 1b is then dried at temperatures in a range from 150 to 400.degree.
  • the base body 5 is cast around the insert ring 6 in a separate mold, then dried at temperatures of 150 to 400 ° C. and then mortared or screwed into the frame or frames 2.
  • the top and bottom of the base body 5, which is cast with an excess thickness and held by the frame 2 are ground flat or plane-parallel to the nominal thickness dimension 18 of the plate, so that the plates have an upper and a lower sliding surface 19, 20 received.
  • top and bottom plates of a three-plate slide fastener and the two plates of a two-plate slide fastener are produced in the same manner as described above.
  • FIGS. 5 to 8 show further exemplary embodiments 1c, 1d, 1e of closure plates.
  • closure plate 1e of the embodiment shown in FIG. 8 When using a closure plate 1e of the embodiment shown in FIG. 8 with an outer shape adapted to the shape of the displaceable support frame of a slide closure, the closure plate 1e takes over the function of the previously usual support frame, so that it can be omitted.

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Abstract

Die Verschlußplatte 1a für den Schieberverschluß einer Verteilerrinne für Metallschmelzen besitzt einen massiven, einteiligen Stahlrahmen 2 mit einer Ovalform, der sich durch eine hohe mechanische Festigkeit und eine große thermische Widerstandsfähigkeit auszeichnet. In den Rahmen 2 sind Aussparungen 3 beliebiger Formgebung und Löcher 4 zu Kühlzwecken und zur Gewichtseinsparung eingearbeitet. Der Stahlrahmen 2 faßt einen feuerfesten Grundkörper 5 aus Zement oder dgl. Material ein, in den ein z.B. als Ring ausgebildetes Verschleißteil 6 mit einer Durchflußöffnung 7 für die Stahlschmelze aus einem hochhitze- und rißbeständigen, abschäl- und erosionsfesten sowie chemisch widerstandsfähigen Material eingeformt ist. Zur Herstellung von Verschlußplatten 1a wird der Grundkörper 5 aus Zement oder dgl. Material in den als Gießform dienenden Rahmen 2 eingegossen, wobei auf der Ober- und Unterseite des Rahmens 2 jeweils eine Gießschablone mit einer der Rahmenöffnung entsprechenden Öffnung befestigt wird und das Verschleißteil 6 auf einem Fixierdorn einer Bodenplatte gehalten wird, auf die der Rahmen 2 mit den Gießschablonen aufgelegt wird. Anschließend wird die Verschlußplatte 1a bei Temperaturen in einem Bereich von 150 bis 400°C getrocknet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft feuerfeste verschlußplatten mit mindestens einer Gleitfläche für Schieberverschlüsse an metallurgischen Gefäßen wie Gießpfannen sowie an Verteilerrinnen, die eine Metallschmelze aufnehmen, mit einem Grundkörper aus feuerfestem Material und einem in den Grundkörper eingeformten Einsatz, der eine Durchflußöffnung für die Schmelze aufweist und aus einem hochhitze- und rißbeständigen, abschäl- und erosionsfesten sowie chemisch widerstandsfähigen Material besteht.
  • Gegenstand der Erfindung sind ferner verfahren zur Herstellung der Verschlußplatten.
  • Aus der DE 27 19 105 B2 bekannte, sogenannte Zweistoff-Verschlußplatten der gattungsgemäßen Art für Zwei- und Dreiplattenverschlüsse an metallurgischen Gefäßen bestehen aus einem Grundkörper aus feuerfestem Feuerbeton und einem in den Feuerbeton eingeformten oxidkeramischen Einsatz, der als Einsatzplatte ausgebildet ist, die über den Verstellbereich der Verschlußplatten mit der Schmelze in Berührung kommt. Diese Zweistoff-Verschlußplatten werden in eine Blechkassette oder eine Blechbandage eingebettet, die aufgrund ihrer begrenzten Haltbarkeit nur für einen Einsatz bestimmt sind, so daß die Platten nach dem Verschleiß des Feuerfestmaterials nicht mehr einsetzbar sind. Ferner ist die Herstellung der Platten für ein in großen Stückzahlen hergestelltes Erzeugnis verhältnismäßig teuer.
  • Die DE 28 30 199 C2 beschreibt eine Schieberverschlußplatte mit einem Grundkörper, der aus feuerfestem, teerhaltigem Material gepreßt und in einer Blechkassette bzw. einem Blechmantel von geringer Wandstärke eingemörtelt wird. Die Blechkassette mit der Feuerfestplatte wird in einem Metall-Trägerrahmen des Schieberverschlusses befestigt. In den Grundkörper der Verschlußplatte ist ein Teerring mit einer Durchflußöffnung für die Schmelze eingemörtelt.
  • Eine Schieberverschlußplatte nach der DE 37 09 812 C1 besteht aus einer eine Durchflußöffnung für die Metallschmelze aufweisenden Feuerfestplatte, die von einem Schrumpfring aus dünnem Blechmaterial eingefaßt ist und in den Trägerrahmen des Schieberverschlusses eingespannt wird.
  • Die Dauerstandfestigkeit der aus der DE 28 30 199 C2 sowie der DE 37 09 821 C 1 bekannten Schieberverschlußplatten ist aufgrund der hohen thermischen Belastungen, die zu Rißbildungen im Grundkörper und Beschädigung der Blechkassette bzw. des Schrumpfringes, die die Feuerfestplatte einfassen, durch die auftretenden Wärmespannungen und Wärmedehnungen führen, sehr gering. Die Praxis hat gezeigt, daß diese bekannten Verschlußplatten nach dem ersten Einsatz nach Austausch des Einsatzringes allenfalls noch ein zweites Mal eingesetzt werden können. Auch bei diesen verschlußplatten ist der Herstellungspreis im Hinblick auf die beschränkte Einsatzfähigkeit zu hoch. Ein weiterer Nachteil ist in der schwierigen Entsorgung der z.B. bei den Verschlußplatten nach der DE 28 30 199 C 2 verwendeten teerhaltigen feuerfesten Materialien zu sehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Schieberverschlußplatte im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung und eine hohe Wirtschaftlichkeit durch die Möglichkeit eines vielfachen Einsatzes aufgrund einer Erneuerung des feuerfesten Grundkörpers weiterzuentwickeln.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Schieberverschlußplatte mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie die Herstellungsverfahren nach den Patentansprüchen 9 sowie 12 und 13.
  • Die erfindungsgemäße Schieberverschlußplatte zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
       Das Eingießen des Grundkörpers aus Zement oder dgl. einfachem feuerfestem Material in den als Gießform dienenden massiven Metallrahmen um das aus hochwertigem Feuerfestmaterial vorgefertigte Verschleißteil mit der Durchflußöffnung für die Metallschmelze stellt ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für Schieberverschlußplatten dar. Nach einem Einsatz in einem Schieberverschluß kann die Verschlußplatte durch Herausschlagen oder Herausdrücken des Grundkörpers aus dem Metallrahmen und Eingießen eines neuen Grundkörpers in den Rahmen für einen erneuten Einsatz überholt werden. Durch eine entsprechende Formgebung des Rahmens, der vorzugsweise aus einer Stahlplatte ausgebrannt oder ausgefräst wird, kann die Verschlußplatte allen auf dem Markt befindlichen Schiebersystemen angepaßt werden. Schließlich kann das Herstellungsmaterial für den Grundkörper der Platte ohne Schwierigkeiten entsorgt werden.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1
    eine Draufsicht einer verschiebbaren Mittelplatte eines Dreiplatten-Schieberverschlusses einer Verteilerrinne,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt der Verschlußplatte nach Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Draufsicht einer weiteren Plattenausführung,
    Fig. 4
    eine durch den Rahmen einer Verschlußplatte gebildete Gießform für den Grundkörper der Platte im Längsschnitt, die
    Fign. 5 und 6
    die Draufsicht und den Längsschnitt einer dritten Plattenausführung und die
    Fign. 7 und 8
    Draufsichten von zwei weiteren Plattenausführungen.
  • Die Verschlußplatte 1 a nach Fig. 1 und 2, die z.B. als Mittelplatte bei einem Dreiplatten-Schieberverschluß einer Verteilerrinne für Metallschmelzen eingesetzt wird, besitzt einen massiven, einteiligen Stahlrahmen 2 mit einer Ovalform, der sich durch eine hohe mechanische Festigkeit und eine große thermische Widerstandsfähigkeit auszeichnet. In den Rahmen 2 sind Aussparungen 3 beliebiger Formgebung und Löcher 4 zu Kühlzwecken und zur Gewichtseinsparung eingearbeitet.
  • Der Stahlrahmen 2 faßt einen feuerfesten Grundkörper 5 aus Zement oder dgl. Material ein, in den ein als Ring ausgebildetes Verschleißteil 6 mit einer Durchflußöffnung 7 für die Stahlschmelze eingeformt ist. Das verschleißteil 6 besteht aus einem hochhitze- und rißbeständigen, abschäl- und erosionsfesten sowie chemisch widerstandsfähigen Material, z.B. einem oxidkeramischen Material.
  • Die Verschlußplatte 1a kann mittels der Kopfkeile 8 und der Seitenkeile 9 in den nicht dargestellten, verschiebbaren Trägerrahmen des Schieberverschlusses eingespannt werden.
  • Die Schieberverschlußplatte 1b nach Fig. 3 hat einen Rahmen 2 mit einer durch eine Wellenform zu Kühlzwecken vergrößerten äußeren Umfangsfläche 10.
  • Durch die in Fig. 3 strichpunktiert angedeutete wellenförmige Ausbildung der Öffnung 12 des Rahmens 2 wird die innere Umfangsfläche 21 des Rahmens vergrößert und die Wärmeableitung vom eingegossenen Grundkörper 5 auf den Rahmen 2 verbessert.
  • Abweichend von den vorbeschriebenen Verschlußplattenausführungen 1a, 1b kann der Rahmen 2 mehrteilig ausgeführt sein, und die Einzelteile des Rahmens sind miteinander verschweißt, verschraubt oder verklebt.
  • Der Rahmen 2 der Verschlußplatten 1a, 1b wird bevorzugt aus Plattenmaterial aus Stahl mit einer dem jeweiligen Schiebersystem angepaßten Form ausgebrannt oder ausgefräst.
  • Die Aussparungen 3 des Rahmens 2 werden ebenfalls ausgebrannt oder ausgefräst, und die Löcher 4 werden je nach Größe ausgebrannt bzw. ausgefräst oder gebohrt.
  • Nach einem ersten bevorzugten, anhand von Fig. 4 erläuterten Herstellungsverfahren für die Verschlußplatten 1a, 1b wird der Grundkörper 5 aus Zement oder dgl. Material in den als Gießform dienenden Rahmen 2 eingegossen, wobei auf der Ober- und Unterseite des Rahmens 2 jeweils eine Gießschablone 11 mit einer der Rahmenöffnung 12 entsprechenden Öffnung 13 mittels Schrauben 14 befestigt wird, die durch die Löcher 4 im Rahmen 2 gesteckt und durch Muttern 15 gesichert werden, und das Verschleißteil 6 auf einem Fixierdorn 16 einer Bodenplatte 17 gehalten wird, auf die der Rahmen 2 mit den Gießschablonen 11 aufgelegt wird. Anschließend wird die Verschlußplatte 1a, 1b bei Temperaturen in einem Bereich von 150 bis 400°C getrocknet.
  • Bei einem zweiten Verfahren zur Herstellung der Verschlußplatten 1a, 1b wird der Grundkörper 5 in einer gesonderten Form um den Einsatzring 6 gegossen, danach bei Temperaturen von 150 bis 400°C getrocknet und anschließend in den bzw. dem Rahmen 2 eingemörtelt bzw. verschraubt.
  • Nach dem Lufttrocknen der Verschlußplatten 1a, 1b werden Ober- und Unterseite der mit einem Dickenübermaß gegossenen, von dem Rahmen 2 gehaltenen Grundkörper 5 auf das Nenn-Dickenmaß 18 der Platte plan bzw. planparallel geschliffen, so daß die Platten eine obere und eine untere Gleitfläche 19, 20 erhalten.
  • Abgenutzte und beschädigte Verschlußplatten können nach den beiden vorbeschriebenen Verfahren verhältnismäßig einfach und kostengünstig erneuert werden.
  • Ober- und Unterplatte eines Dreiplatten-Schieberverschlusses und die beiden Platten eines Zweiplatten-Schieberverschlusses werden in der gleichen vorbeschriebenen Weise hergestellt.
  • Die Figuren 5 bis 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele 1c, 1d, 1e von Verschlußplatten.
  • Bei der Verwendung einer Verschlußplatte 1e der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform mit einer der Form des verschiebbaren Trägerrahmens eines Schieberverschlusses angepaßten Außenform übernimmt die Verschlußplatte 1e die Funktion des bisher üblichen Trägerrahmens, so daß dieser enfallen kann.
    Figure imgb0001

Claims (14)

  1. Feuerfeste Verschlußplatte mit mindestens einer Gleitfläche für Schieberverschlüsse an metallurgischen Gefäßen wie Gießpfannen sowie an Verteilerrinnen, die eine Metallschmelze aufnehmen, mit einem Grundkörper aus feuerfestem Material und einem in den Grundkörper eingeformten Einsatz, der eine Durchflußöffnung für die Schmelze aufweist und aus einem hochhitze- und rißbeständigen, abschäl- und erosionsfesten sowie chemisch widerstandsfähigen Material besteht, gekennzeichnet durch einen massiven, für einen mehrfachen Einsatz bestimmten Rahmen (2) aus Stahl oder dergleichen hochfestem Material mit einer hohen mechanischen Festigkeit und einer große thermischen Widerstandsfähigkeit zur Aufnahme des nach Verschleiß austauschbaren Grundkörpers (5).
  2. Verschlußplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einteiligen Rahmen (2).
  3. Verschlußplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mehrteiligen Rahmen (2), dessen Einzelteile miteinander verschweißt, verschraubt oder verklebt sind.
  4. Verschlußplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) Aussparungen (3) beliebiger Formgebung und/oder Löcher (4) zu Kühlzwecken und zur Gewichtseinsparung aufweist.
  5. Verschlußplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine durch eine entsprechende Formgebung, z.B. eine Wellenform, zu Kühlzwecken vergrößerte äußere und/oder innere Umfangsflache (10, 21) des Rahmens (2).
  6. Verschlußplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Außenform der Platte (1e), die der äußeren Form des verschiebbaren Trägerrahmens einer Schieberverschlußplatte entspricht.
  7. Verschlußplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Grundkörper (5) eingeformte Einsatz mit der Durchflußöffnung (7) für die Schmelze als Verschleißteil (6) mit beliebiger geometrischer Form ausgebildet ist.
  8. Verschlußplatte nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Auswechselbarkeit eines in den Grundkörper (5) eingebetteten Verschleißteils (6).
  9. Verfahren zur Herstellung von Verschlußplatten für Schieberverschlüsse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) der Verschlußplatten (1a-1e) mit einer dem jeweiligen Schiebersystem angepaßten Form aus Plattenmaterial aus Stahl ausgebrannt oder ausgefräst oder gegossen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (3) des Rahmens (2) ausgebrannt oder ausgefräst und die Löcher (4) je nach Größe ausgebrannt bzw. ausgefräst oder gebohrt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) aus Zement oder dgl. Material um das vorgefertigte Verschleißteil (6) gegossen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) in den als Gießform dienenden Rahmen (2) eingegossen wird, wobei auf der Ober- und der Unterseite des Rahmens (2) jeweils eine Gießschablone (11) mit einer der Rahmenöffnung (12) entsprechenden Öffnung (13) lösbar befestigt und das Verschleißteil (6) auf einem Fixierdorn (16) einer Bodenplatte (17) gehalten wird, auf die der Rahmen (2) mit den Gießschablonen (11) aufgelegt wird, und die Verschlußplatte (1a-1e) anschließend bei Temperaturen in einem Bereich von 150 bis 400°C getrocknet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) in einer gesonderten Form um das Verschleißteil (6) gegossen, danach bei Temperaturen von 150 bis 400°C getrocknet und anschließend in den bzw. dem Rahmen (2) eingemörtelt bzw. verschraubt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterseite des mit einem Dickenübermaß gegossenen, von dem Rahmen (2) gehaltenen Grundkörpers (5) nach dem Lufttrocknen der Verschlußplatte (1a-1e) auf das Nenn-Dickenmaß (18) der Platte plan bzw. planparallel geschliffen werden.
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