EP2543455A1 - Feuerfeste keramische Schieberplatte und zugehöriges Schieberplattenset - Google Patents

Feuerfeste keramische Schieberplatte und zugehöriges Schieberplattenset Download PDF

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EP2543455A1
EP2543455A1 EP11173215A EP11173215A EP2543455A1 EP 2543455 A1 EP2543455 A1 EP 2543455A1 EP 11173215 A EP11173215 A EP 11173215A EP 11173215 A EP11173215 A EP 11173215A EP 2543455 A1 EP2543455 A1 EP 2543455A1
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EP
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slide plate
spout
openings
cross
sectional area
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Michelitsch
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Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D41/28—Plates therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B22D41/24—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 characterised by a rectilinearly movable plate

Definitions

  • the invention relates to a refractory ceramic slide plate and an associated Schieberpiattenset.
  • a single slide plate or a so-called slide plate set are components of a slide closure (slide system) for controlling the outflow and Ausfii speed of a molten metal from a metallurgical vessel, such as a ladle or a Swissbcpiancr (English: tundish).
  • Slide systems of the type mentioned include so-called linear slide and rotary valve. They can include two or more plates. At least one of the plates is movable (in the case of a linear slide: linearly movable, in the case of a rotary slide valve: rotationally movable), Each plate has two parallel main surfaces and at least one opening extending between the main surfaces, that is perpendicular to the main surfaces.
  • corresponding openings of the plates can be offset, partially overlapping or aligned with each other to adjust the mass and velocity of the melt passed therethrough or to interrupt the melt flow.
  • All panels are made of a refractory ceramic material capable of withstanding the high temperatures of the molten metal (for example 1500 ° C). In particular, when opening and closing the slide closure, there are strong corrosion phenomena of the refractory material.
  • the EP 0 373 287 A2 describes a slide plate having a plurality of flow openings, so that the slide plate can be used even if the first flow opening is worn by the second flow opening is used to control the slide closure.
  • the invention has for its object to offer a slide plate, which allows an optimized flow of the passed molten metal.
  • the shortest distance between two circular openings is the distance along a straight line passing through the centers of the openings. Often, this straight line will define the direction of displacement of the slide plate in a linear slide.
  • displacement direction of the slide plate is basically a straight line in a linear slide, with a rotary slide the direction of displacement runs along a circular arc.
  • a first partial flow flows through the spout opening of the further plate of the spool closure and then through a portion of the first spout opening, while a second partial flow also flows through the spout opening of the further (usually stationary) plate of the spool closure and then through at least a portion of the second spout opening of the spool plate ,
  • the essential feature of the slide plate is thus to enable optimized control with less wear via at least one second pouring hole (a second Ausgussä réelle), which can be switched fluidically at least partially parallel to the first pouring hole.
  • the vast majority of the pouring stream can be poured off via a small pouring spout, which is brought completely under the spout opening of the associated (further) plate of the spool closure.
  • the larger spout opening can serve together with the other opening for fine control of the flow rate of the molten metal, depending after, to what extent it is additionally brought into fluid communication with the spout opening of the further plate (s).
  • a reduced amount of melt that flows through a restricted spout opening in the constellation described above causes only less erosion / corrosion.
  • the risk is reduced that air is sucked in the region of the slide closure, provided that the casting takes place largely on the smaller spout opening and only sections of the larger spout opening are also in fluid communication with the spout opening of the associated plate.
  • This is due to the fact that the melt flow through the smaller spout opening then takes place centrally (for example coaxially) with respect to the spout openings of the further plates.
  • the spout opening of the slide plate always has a clearance from the boundary wall of the spout opening of the associated (usually solid) plate. This too is evident from the following description of the figures.
  • the shortest distance from two adjacent spout openings is 0.01 to 0.5 times the largest chord of the two spout openings.
  • This distance may, in one embodiment, be limited to a lower limit of 0.05 and / or an upper limit of 0.35.
  • An alternative lower limit is 0.1, another possible upper limit is 0.25 or 0.30.
  • An embodiment of the invention provides that in the region of at least one main surface, the sum of the cross-sectional area of the small-cross-sectional area spout and x times the cross-sectional area of the large cross-sectional area spout is greater than or equal to the cross-sectional area of the large cross-section spout x has a value ⁇ 0.4 and ⁇ 0.4 and ⁇ 0.95, in particular a value ⁇ 0.9, ⁇ 0.8 or ⁇ 0.7 or ⁇ 0.6 with lower limit values at ⁇ 0.45, ⁇ 0.50 or ⁇ 0.55.
  • QS20 is the cross-sectional area of the small cross-sectional area spout and QS10 is the cross-sectional area of the large cross-sectional area spout.
  • suitable lower limits for x are 0.10; 0.20 or 0.25 and appropriate upper limits for x at 0.90; 0.80 or 0.70, where QS defines the respective circle diameter.
  • ⁇ QS ⁇ 20 detects the cross-sections of the spout openings that can be brought into fluid communication with a spout opening of an adjacent plate simultaneously with the spout with large cross-section (QS10), where ⁇ QS20 does not contain QS10.
  • the spout opening (s) may have a circular cross section, although this is preferred.
  • the spout openings may have any geometric cross section, for example rectangular or polygonal,
  • the cross-sectional area of the spout openings between the main surfaces is constant, so that results in a circular cross-section, a cylindrical spout opening.
  • the invention is not limited to such embodiments, it also includes spout openings, which for example have a funnel-shaped profile.
  • the centers of the spout openings along a main surface may lie on a common straight line in the case of a linear spool closure and on a common circular line in the case of a rotary spool closure. This information is not in the exact mathematical sense, but to understand technical, for example, taking into account production tolerances. You can also be arranged offset to the direction of displacement, as shown in the following embodiment.
  • the invention also includes a complete slide plate set (a complete slide closure), which consists of at least one slide plate of the type mentioned above and at least one further plate, wherein corresponding plates are aligned in their functional position with their respective main surfaces flat against each other.
  • the at least one further plate has at least one spout opening, the cross-sectional area and arrangement of which are selected such that it completely and / or partially covers one or more spout openings of the slide plate as a function of the position of the slide plate.
  • slide plate like the further plate (s), can be designed according to the state of the art with respect to its respective material or its assembly (for example in a metal cassette).
  • the value 50% can be extended to 60%, but smaller values ( ⁇ 45%, ⁇ 40%, ⁇ 30%) are preferred, so that as much melt as possible flows through the smaller opening.
  • the centers of all spouts are preferably along corresponding major surfaces in a common plane that is perpendicular to the major surfaces. This applies to a linear slide gate valve.
  • the centers of all the spouts are along corresponding major surfaces in a common cylinder surface, which is perpendicular to the main surfaces.
  • FIG. 1 shows a slide plate S according to the invention, which has an upper main surface SO and a parallel extending lower main surface SU and in the plan view (above in FIG. 1 ) has approximately an oval shape.
  • the larger spout opening S10 has a diameter SS10.
  • the diameter of the smaller spout opening S20 is designated SS20.
  • Both spout openings S10, S20 have a constant circular cross-section between the main surfaces SO, SU, wherein the associated central longitudinal axes are denoted by MS10, MS20.
  • FIG. 2 shows the assignment of such a slide plate S in a 3-plate slide valve closure.
  • the corresponding slide plate set comprises three plates, namely an upper, fixed plate PO and a lower, fixed plate PU. Between two or the bottom POU of the plate PO and the top PUO of the plate PU extends the slide plate S.
  • the plates PO, PU each have a pouring opening PO10, PU10, each with a circular cross-section and the same dimensions to the spout opening S 10 of the slide plate S.
  • the smaller spout opening S20 of the slide plate S is covered upwardly by the plate PO and bounded below by the plate PU.
  • no molten metal flows out of the above-arranged melting vessel SG or the associated sleeve H into downstream aggregates through the spout opening S20, which are denoted here only schematically by A.
  • FIG. 3 shows a position of the slide plate S, compared to the position according to FIG. 2 is shifted to the left, so that the smaller spout opening S20 is completely in the region of the spout opening PO10, but the larger spout opening S10 is still not completely removed from the covering area with the spout openings P010, PU10.
  • M melt stream
  • the partial flow M10 has approximately a speed G2 which is greater than G0.
  • the flow profile is such that a region is formed in the middle in which the flow velocity G1 is greater than G2, wherein G2 is observed in the outer region of the melt stream M20. It goes without saying that the transitions between each. Speed information is not gradual, but continuous.
  • the inventive assignment of the two spout openings of the slide plate S thus not only increases the controllability of Schieberplattensets (the slide closure), but also improves the quality of the passed metal melt in comparison with the prior art due to lower oxidation.
  • FIG. 4 The state of the art is in FIG. 4 shown. All spout openings of all plates are identical. In a linear displacement of the slide plate S, although it comes to a throttling (reducing the flow rate) of the molten metal. In this way, however, at the same time the risk of undesired air infiltration in the transition region between adjacent plates is increased. In addition, it has been observed that in the region of the edge K of the slide plate S, a deflection of the flow and a greatly increased flow velocity of the molten metal are formed, causing high corrosion and erosion. This can be avoided with the design according to the invention.
  • FIG. 5 shows another embodiment of a linear slide plate S.
  • the diameter SS10 of the large flow passage S10 is 60 mm
  • the diameter SS20 of the small flow passage S20 is 25 mm
  • the shortest distance s1 between both spouts S10, S20 is 15 mm.
  • the result for the spout opening S10 is a cross-sectional area of 2.827 mm 2 , for S20 a value of 491 mm 2.
  • the opening PO10 of an adjacent plate is indicated.
  • the value x for the above-mentioned formula is accordingly about 0.83.
  • the direction of displacement is indicated by VV.
  • the opening S20 is offset to the displacement direction VV (distance AB to the center of the opening S20).
  • the diameter of the spout opening PO10 is also 60 mm.
  • the distance S1 is 17 mm.
  • the spout opening S20 of the slide plate S is correspondingly completely and the spout opening S10 of the slide plate S to about 21.9% of the Ausgussöfinung PU10 covered in the position shown.
  • FIG. 7 is an embodiment similar FIG. 6 shown, wherein the spout openings, however, have no circular cross-section, but each having a square cross-section. It is readily apparent that in the illustrated allocation of the spouts PO10 of upper plate PO and slide plate S, the degree of coverage with the smaller spout opening S20 is 100% and the Kochdcckungsgrad with the larger spout opening S10 50%.
  • FIG. 8 Finally, a representation is similar FIG. 5 However, for a rotary seal closure, wherein the circular displacement is shown with VV.
  • the slide plate S may consist of a carbon-bonded material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Sliding Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste keramische Schieberplatte und ein zugehöriges Schieberplattenset.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine feuerfeste keramische Schieberplatte und ein zugehöriges Schieberpiattenset.
  • Eine einzelne Schieberplatte beziehungsweise ein so genanntes Schieberplattenset sind Bestandteile eines Schieberverschlusses (Schiebersystems) zur Regelung der Ausflussmenge und Ausfiussgeschwindigkeit einer Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß, beispielsweise einer Pfanne (englisch: ladle) oder einem Zwischenbchällcr (englisch: tundish).
  • Schiebersysteme der genannten Art umfassen so genannte Linearschieber und Drehschieber. Sie können zwei oder mehrere Platten umfassen. Dabei ist mindestens eine der Platten beweglich (bei einem Linearschieber: linear beweglich; bei einem Drehschieber: rotationsbeweglich), Jede Platte weist zwei, parallel zueinander verlaufende Haupt-Oberflächen auf und jeweils mindestens eine Öffnung, die sich zwischen den Haupt-Oberflächen erstreckt, also senkrecht zu den Haupt-Oberflächen verläuft.
  • Durch Verschiebung der beweglichen Platte (nachstehend: Schieberplatte genannt) können korrespondierende Öffnungen der Platten versetzt, teilweise überlappend oder fluchtend zueinander ausgerichtet werden, um die Masse und Geschwindigkeit der hindurchgeführten Schmelze einzustellen oder den Schmelzenstrom zu unterbrechen.
  • Alle Platten bestehen aus einem feuerfesten keramischen Material, das geeignet ist, den hohen Temperaturen der Metallschmelze (zum Beispiel 1.500° C) zu widerstehen. Insbesondere beim Öffnen und Verschließen des Schieberverschlusses kommt es zu starken Korrosionserscheinungen des Feuerfestmaterials.
  • Die EP 0 373 287 A2 beschreibt eine Schieberplatte, die mehrere Durchflussöffnungen aufweist, so dass die Schieberplatte auch dann weiter benutzt werden kann, wenn die erste Durchflussöffnung verschlissen ist, indem die zweite Durchflussöffnung zur Regelung des Schieberverschlusses benutzt wird.
  • Alternativ sieht die DE 103 24 801 A1 vor, die Durchflussöffnungen der Schieberplatte mit unterschiedlichen Durchmessern auszubilden, so dass je nach Verwendung der einen oder anderen Durchflussöfinung mehr oder weniger Metallschmelze durch das Regelventil (den Schieberverschluss) strömen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schieberplatte anzubieten, die eine optimierte Strömung der hindurchgeführten Metallschmelze erlaubt.
  • Ausgehend von der vorstehend genannten, bekannten Schieberplatte mit folgenden Merkmalen:
    • zwei parallel zueinander verlaufenden Haupt-Oberflächen,
    • mindestens zwei, im Abstand voneinander angeordneten Ausgussöffnungen, die sich jeweils zwischen den Haupt-Oberflächen erstrecken, wobei
    • im Bereich mindestens einer Haupt-Oberfläche mindestens zwei Ausgussöffnungen unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen
    liegt der Erfindungsgedanke darin, die Schieberplatte so auszubilden, dass
    • der kürzeste Abstand von zwei benachbarten Ausgussöffnungen, entlang der Haupt-Oberfläche, kleiner ist als die größte Sehne der beiden Ausgussöffnungen.
  • Der kürzeste Abstand zwischen zwei kreisförmigen Öffnungen ist der Abstand entlang einer Geraden, die durch die Mittelpunkte der Öffnungen geht. Oft wird diese Gerade bei einem Linearschieber die Verschieberichtung der Schieberplatte definieren.
  • Der Begriff "Verschieberichtung der Schieberplatte" ist bei einem Linearschieber grundsätzlich eine Gerade, bei einem Drehschieber verläuft die Verschieberichtung entlang eines Kreisbogens.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Dimensionierung (Zuordnung) benachbarter Ausgussöffnungen der Schieberplatte sind unterschiedlichste Einstellungen des Schieberverschlusses insgesamt möglich. Nachstehend wird dies anhand eines 2.Plalten-Schieberveischlusses erläutert. Es ist selbstverständlich, dass die darin beschriebenen Merkmale analog auch für Schieberverschlüsse mit mehr als zwei Platten gelten.
    1. a) Eine Ausflussöffnung der Schieberplatte wird fluchtend mit einer Ausgussöffnung der weiteren Platte ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Ausflussäffnungen beider Platten jeweils eine identische Querschnittsfläche aufweisen. Die Durchflussmenge ist maximal.
    2. b) Verschiebt man die Schieberplatte gemäß Beispiel a), so verringert sich die gemeinsame Querschnittsfläche der Ausflussöffnungen beider Platten und entsprechend die Durchflussmenge.
    3. c) Verschiebt man die Schieberplatte weiter, bis eine zweite Ausflussöffnung der Schieberplatte in strömungsteclinische Verbindung mit der Ausflussöffnung der weiteren Platte gebracht ist, ergibt sich solange ein Durchflussprofil mit zwei Teilströmungen, bis eine Öffnung der Schieberplatte keine Überschneidung mehr mit der Öffnung der weiteren Platte hat.
  • Während die Maßnahmen gemäß a) und b) auch bei Schieberverschlüssen gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik durchgeführt werden können, besteht der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin (c), dass mindestens zwei Durchflussöffnungen der erfindungsgemäβen Schieberplatte auch gleichzeitig in strömungstechnische Verbindung mit einer Ausgussöffnung einer weiteren Platte des Schieberverschlusses gebracht werden können. Dabei wird der Schmeizenstrom in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom fließt durch die Ausgussöffnung der weiteren Platte des Schieberverschlusses und danach durch einen Teil der ersten Ausgussöffnung, während ein zweiter Teilstrom ebenfalls durch die Ausgussöffnung der weiteren (meist feststehenden) Platte des Schieberverschlusses strömt und anschließend durch mindestens einen Teilabschnitt der zweiten Ausgussöffnung der Schieberplatte.
  • Durch diese Teilung kann die Strömungsgeschwindigkeit der Teilströme ebenso wie die. Gesamtmasse der hindurchgeführten Schmelze in weiten Grenzen eingestellt (geregelt, gesteuert) werden. Dabei ergibt sich ein charakteristisch unterschiedliches Strömungsbild. Auf die nachfolgende Figurenbeschreibung wird Bezug genommen.
  • Das wesentliche Merkmal der Schieberplatte besteht also darin, über mindestens ein zweites Gießloch (eine zweite Ausgussäffnung), welches strömungstechnisch zumindest partiell parallel zum ersten Gießloch geschaltet werden kann, eine optimierte Regelung bei geringerem Verschleiß zu ermöglichen.
  • Bei einer starken Drosselung (Reduktion des Schmelzestromes) kann der überwiegende Teil des Gießstrahls über eine kleine Ausgussöffnung abgegossen werden, die vollständig unter die Ausgussöffnung der zugehörigen (weiteren) Platte des Schieberverschlusses gebracht wird. Die größere Ausgussöffnung kann gemeinsam mit der weiteren Öffnung zur Feinregelung der Durchflussmenge der Metallschmelze dienen, je nachdem, in welchem Umfang sie zusätzlich in strömungstechnische Verbindung mit der Ausgussöffnung der weiteren Platte(n) gebracht wird.
  • Eine reduzierte Menge an Schmelze, die bei der vorstehend beschriebenen Konstellation über eine gedrosselte Ausgussöffnung fließt, verursacht nur geringere Erosion/Korrosion.
  • Darüber hinaus wird die Gefahr reduziert, dass im Bereich des Schieberverschlusses Luft angesaugt wird, sofern der Gießvorgang weitestgehend über die kleinere Ausgussöffnung erfolgt und nur Abschnitte der größeren Ausgussöffnung ebenfalls in strömungstechnischer Verbindung mit der Ausgussöffnung der zugehörigen Platte stehen. Dies liegt daran, dass der Schmelzenstrom durch die kleinere Ausgussöffnung dann zentral (beispielsweise koaxial) in Bezug auf die Ausgussöffnungen der weiteren Platten erfolgt. Anders ausgedrückt: die Ausgussöffnung der Schieberplatte hat in dieser Position immer einen Abstand zur Begrenzungswand der Ausgussöffnung der zugehörigen (meist festen) Platte. Auch dies ergibt sich anschaulich aus den folgenden Figurenbeschreibungen.
  • Das vorgenannte Prinzip gilt analog für Schieberplatten mit mehr als 2 Ausfiussöffnungen, zum Beispiel mit 3 oder 4 Öffnungen.
  • Nach einer Ausführungsform beträgt der kürzeste Abstand von zwei benachbarten Ausgussöffnungen (entlang der jeweiligen Haupt-Oberfläche) das 0,01 bis 0,5-fache der größten Sehne der beiden Ausgussöffnungen.
  • Dieser Abstand kann nach einer Ausführungsform auf einen unteren Grenzwert von 0,05 und/oder einen oberen Grenzwert von 0,35 eingeschränkt werden.
  • Ein alternativer unterer Grenzwert liegt bei 0,1, ein weiterer möglicher oberer Grenzwert bei 0,25 oder bei 0,30.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass im Bereich mindestens einer Haupt-Oberfläche die Summe der Querschnittsfläche der Ausgussöffnung mit kleiner Querschnittsfläche und des x-fachen der Querschnittsfläche der Ausgussöffnung mit großer Querschnittsfläche größer als oder gleich der Querschnittsfläche der Ausgussöffnung mit großem Querschnitt ist, wobei x einen Wert ≥0,4 und ≤ 0,4 und ≤0,95 aufweist, insbesondere einen Wert ≤ 0,9, ≤ 0,8 beziehungsweise ≤ 0,7 oder ≤ 0,6 mit unteren Grenzwerten bei ≥ 0,45, ≥ 0,50 oder ≥ 0,55.
  • Die vorstehende Berechnung lässt sich als Formel wie folgt darstellen: QS ⁢ 20 ≥ QS ⁢ 10 1 - x .
    Figure imgb0001
  • Dabei bezeichnet QS20 die Querschnittsfläche der Ausgussöffnung mit kleiner Querschnittsfläche und QS10 die Querschnittsfläche der Ausgussöffnung mit großer Querschnittsfläche.
  • Im Fall von zwei kreisförmigen Öffnungen lassen sich geeignete untere Grenzwerte für x mit 0,10; 0,20 oder 0,25 und geeignete obere Grenzwerte für x mit 0,90; 0,80 oder 0,70 angeben, wobei QS den jeweiligen Kreisdurchmesser definiert.
  • Im Fall von mehr als zwei Ausgussöffnungen gilt: Σ QS ⁢ 20 ≥ QS ⁢ 10 1 - x
    Figure imgb0002
    wobei ∑ QS20 die Querschnitte der Ausgussöffnungen erfasst, die gleichzeitig mit der Ausgussöffnung mit großem Querschnitt (QS10) in strömungstechnische Verbindung mit einer Ausgussöffnung einer benachbarten Platte gebracht werden können, wobei ∑ QS20 nicht QS10 enthält.
  • Es ist nicht zwingend notwendig, dass die Ausgussöffnung(en) einen Kreisquerschnitt aufweisen, wenngleich dies bevorzugt ist. Grundsätzlich können die Ausgussöffnungen einen beliebigen geometrischen Querschnitt haben, beispielsweise rechteckig oder polygonal,
  • Üblicherweise ist die Querschnittsfläche der Ausgussöffnungen zwischen den Haupt-Oberflächen konstant, so dass sich bei einem Kreisquerschnitt eine zylinderförmige Ausgussöffnung ergibt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt, Sie inkludiert entsprechend auch Ausgussöffnungen, die beispielsweise ein trichterförmiges Profil besitzen.
  • Die Mittelpunkte der Ausgussöffnungen entlang einer Haupt-Oberfläche können bei einem Linear-Schieberverschluss auf einer gemeinsamen Geraden liegen und bei einem Drehschieberverschluss auf einer gemeinsamen Kreislinie. Diese Angaben sind nicht im exakt mathematischen Sinne, sondern technisch zu verstehen, zum Beispiel unter Berücksichtigung von Produktionstoleranzen. Sie können auch zur Verschieberichtung versetzt angeordnet sein, wie im folgenden Ausführungsbeispiel gezeigt wird.
  • Wie ausgeführt umfasst die Erfindung auch ein komplettes Schieberplattenset (einen kompletten Schieberverschluss), der entsprechend aus mindestens einer Schieberplatte der vorstehend genannten Art und mindestens einer weiteren Platte besteht, wobei korrespondierende Platten in ihrer Funktionsposition mit ihren jeweiligen Haupt-Oberflächen flächig gegeneinander ausgerichtet sind. Dabei weist die mindestens eine weitere Platte mindestens eine Ausgussöffnung auf, deren Querschnittsfläche und Anordnung so gewählt sind, dass sie in Abhängigkeit von der Position der Schieberplatte eine oder mehrere Ausgussöffnungen der Schieberplatte ganz und/oder teilweise überdeckt.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Schieberplatte wie die weitere(n) Platte(n) hinsichtlich ihres jeweiligen Werkstoffs beziehungsweise ihrer Konfektionierung (zum Beispiel in einer Metallkassette) entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet sein können.
  • Die weitere Platte weist nach einer Ausführungsform mindestens eine Ausgussöffnung auf, deren Querschnittsfläche und Anordnung so gewählt sind, dass sie in Abhängigkeit von der Position der Schieberplatte
    1. a) nur die Ausgussöffnung der Schieberplatte mit kleiner Querschnittsfläche oder
    2. b) die Ausgussöffnung der Schieberplatte mit kleiner Querschnittsfläche und gleichzeitig bis zu 50 % der Ausgussöffnung der Schieberplatte mit großer Querschnittsfläche überdeckt, oder
    3. c) nur die Ausgussöffnung der Schieberplatte mit großer Querschnittsfläche abdeckt.
  • Der Wert 50 % kann auf 60 % erweitert werden, allerdings sind kleinere Werte (≤ 45 %, ≤ 40 %, ≤ 30 %) bevorzugt, damit möglichst viel Schmelze durch die kleinere Öffnung fließt.
  • Die Mittelpunkte aller Ausgussöffnungen liegen vorzugsweise entlang korrespondierender Haupt-Oberflächen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zu den Haupt-Oberflächen verläuft. Dies gilt für einen Linear-Schieberverschluss.
  • Bei einem Drehschieberverschluss liegen die Mittelpunkte aller Ausgussöffnungen entlang korrespondierender Haupt-Oberflächen in einer gemeinsamen Zylinderniantel-Oberfläche, die senkrecht zu den Haupt-Oberflächen verläuft.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. Dabei können einzelne Merkmale für sich oder in beliebigen Kombinationen miteinander realisiert werden, sofern diese Kombinationen nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele sowie im Vergleich mit dem Stand der Technik näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in stark schematisierter Darstellung:
    • Figur 1:
    Eine Aufsicht und ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schieberplatte.
    Figur 2:
    Einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schieberplattenset.
    Figur 3:
    Eine beispielhafte Position des Schieberplattensets gemäß Figur 2.
    Figur 4:
    Eine Darstellung analog Figur 3 für ein Schieberplattenset gemäß Stand der Technik.
    Figur 5:
    Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schieberplatte in Zuordnung zu einer weiteren Platte.
    Figur 6:
    Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schieberplatte in Zuordnung zu einer weiteren Platte.
    Figur 7:
    Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schieberplatte in Zuordnung zu einer weiteren Platte.
    Figur 8:
    Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Drehschieberverschluss in Zuordnung zu einer weiteren Platte,
  • In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schieberplatte S, die eine obere Haupt-Oberfläche SO und eine parallel dazu verlaufende untere Haupt-Oberfläche SU aufweist und in der Aufsicht (oben in Figur 1) in etwa eine Ovalform besitzt.
  • Es handelt sich um eine Schieberplatte für einen Linear-Schieberverschluss, wobei die Verschieberichtung mit V-V markiert ist. Entlang der Verschieberichtung V-V liegen zwei Ausgussöffnungen S10, S20, die sich jeweils zwischen den Haupt-Oberflächen SO, SU erstrecken, und zwar in einem Abstand s1 (wobei s1 der kürzeste Abstand der Ausgussöffnungen S10, S20 entlang der Verschieberichtung V-V ist).
  • Die größere Ausgussöffnung S10 hat einen Durchmesser SS10. Der Durchmesser der kleineren Ausgussöffnung S20 ist mit SS20 bezeichnet.
  • Beide Ausgussöffnungen S10, S20 weisen einen konstanten Kreisquerschnitt zwischen den Haupt-Oberflächen SO, SU auf, wobei die zugehörigen Mittenlängsachsen mit MS10, MS20 bezeichnet sind.
  • Figur 2 zeigt die Zuordnung einer solchen Schieberplatte S in einem 3-Platten-Schieberverschluss. Daraus folgt, dass das korrespondierende Schieberplattenset drei Platten umfasst, nämlich eine obere, feststehende Platte PO und eine untere, feststehende Platte PU. Zwischen beiden beziehungsweise der Unterseite POU der Platte PO und der Oberseite PUO der Platte PU verläuft die Schieberplatte S. Die Platten PO, PU weisen jeweils eine Ausgussöffnung PO10, PU10 auf, jeweils mit Kreisquerschnitt und gleicher Dimensionierung zur Ausgussöffnung S 10 der Schieberplatte S.
  • In der dargestellten Position sind alle Ausgussöffnungen PO10, S10, PU10 fluchtend zueinander ausgerichtet.
  • Die kleinere Ausgussöffnung S20 der Schieberplatte S ist nach oben von der Platte PO überdeckt und nach unten durch die Platte PU begrenzt. Mit anderen Worten: durch die Ausgussöffnung S20 fließt in der dargestellten Position keine Metallschmelze aus dem darüber angeordneten Schmelzgefäß SG beziehungsweise der zugeordneten Hülse H in nachgeschaltete Aggregate, die hier nur schematisch mit A bezeichnet sind.
  • Weitere Einzelheiten des Schieberverschlusses, wie die Kassettenaufnahme für die Platten, der Verschiebemechanismus für die Schieberplatte etc. sind nicht näher erläutert, weil sie Stand der Technik sind.
  • Figur 3 zeigt eine Position der Schieberplatte S, die gegenüber der Position gemäß Figur 2 nach links verschoben ist, so dass die kleinere Ausgussöffnung S20 vollständig im Bereich der Ausgussöffnung PO10 liegt, aber die größere Ausgussöffnung S10 noch nicht ganz aus dem Überdeckungsbereich mit den Ausgussöffnungen P010, PU10 entfernt ist. Dies hat zur Folge, dass der Schmelzenstrom, schematisch mit M angedeutet, in zwei Teilströme gegliedert wird, sobald die Schmelze den Bereich der Schieberplatte S erreicht hat. Diese Teilströme sind mit M10, M20 angedeutet und gleichzeitig korrespondierende Strömungsprofile schraffiert dargestellt,
  • Während die Schmelze im Bereich der Ausgussöffnung P010 eine Geschwindigkeit G0 besitzt, die sie erst wieder erreicht, wenn die Schmelze die untere Platte PU verlassen hat, besitzt der Teilstrom M10 in etwa eine Geschwindigkeit G2, die größer als G0 ist. Im Bereich der kleineren Ausgussöffnung S20 ist das Strömungsprofil derart, dass mittig ein Bereich ausgebildet wird, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit G1 beträgt, die größer als G2 ist, wobei G2 im Außenbereich des Schmelzestromes M20 beobachtet wird. Es ist selbstverständlich, dass die Übergänge zwischen den einzelnen. Geschwindigkeitsangaben nicht stufenartig, sondern kontinuierlich sind.
  • Die Darstellung gemäß Figur 3 zeigt, dass aufgrund der zentralen Position der Ausgussöffnung S20 unterhalb der Ausgussöffnung PU10 ein Ansaugen von Fremdluft faktisch ausgeschlossen ist. Allenfalls im Übergangsbereich des Schmelzenstromes M10 zwischen benachbarten Platten kann noch eine Rest-Fremdluftmenge angesaugt werden.
  • Die erfindungsgemäße Zuordnung der beiden Ausgussöffnungen der Schieberplatte S erhöht somit nicht nur die Regelbarkeit des Schieberplattensets (des Schieberverschlusses), sondern verbessert auch die Qualität der hindurchgeführten Metallschmelze im Vergleich mit dem Stand der Technik infolge geringerer Oxidation.
  • Der Stand der Technik ist in Figur 4 dargestellt. Dabei sind alle Ausgussöffnungen aller Platten identisch. Bei einer Linearverschiebung der Schieberplatte S kommt es zwar zu einer Drosselung (Reduzierung der Durchflussmenge) der Metallschmelze. Auf diese Weise wird aber gleichzeitig die Gefahr einer unerwünschten Luftinfiltration im Übergangsbereich zwischen benachbarten Platten erhöht. Außerdem wurde beobachtet, dass im Bereich der Kante K der Schieberplatte S eine Ablenkung der Strömung und eine stark erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze ausgebildet werden, was eine hohe Korrosion und Erosion verursacht. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Gestaltung vermieden werden.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Linear-Schieberplatte S. Der Durchmesser SS10 der großen Durchflussöffnung S10 beträgt 60 mm, der Durchmesser SS20 der kleinen Durchflussöffnung S20 beträgt 25 mm, der kürzeste Abstand s1 zwischen beiden Ausgussöffnungen S10, S20 ist 15 mm. Daraus ergibt sich für die Ausgussöffnung S10 eine Querschnittsfläche von 2,827 mm2, für S20 ein Wert von 491 mm2.. Die Öffnung PO10 einer benachbarten Platte ist angedeutet.
  • Der Wert x für die vorstehend genannte Formel liegt demgemäß bei etwa 0,83. Die Verschieberichtung ist mit V-V angegeben. Die Öffnung S20 liegt zur Verschieberichtung V-V versetzt (Abstand AB zum Mittelpunkt der Öffnung S20).
  • In Figur 6 ist eine Linear-Schieberplatte S mit folgenden Werten dargestellt: SS10 = 60 mm, SS20 = 25 mm. Der Durchmesser der Ausgussöffnung PO10 beträgt ebenfalls 60 mm.. Der Abstand S1 ist 17 mm.
  • Die Ausgussöffnung S20 der Schieberplatte S wird entsprechend vollständig und die Ausgussöffnung S10 der Schieberplatte S zu etwa 21,9 % von der Ausgussöfinung PU10 in der dargestellten Position überdeckt.
  • In Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel ähnlich Figur 6 dargestellt, wobei die Ausgussöffnungen allerdings keinen Kreisquerschnitt, sondern jeweils einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Dabei ist ohne weiteres zu erkennen, dass in der dargestellten Zuordnung der Ausgussöffnungen PO10 von oberer Platte PO und Schieberplatte S der Überdeckungsgrad mit der kleineren Ausgussöffnung S20 100 % und der Überdcckungsgrad mit der größeren Ausgussöffnung S10 50 % beträgt.
  • Figur 8 schließlich zeigt eine Darstellung ähnlich Figur 5, jedoch für einen Drehschleberverschluss, wobei der kreisförmige Verschiebeweg mit V-V dargestellt ist.
  • Mit einer Querschnittsfläche von 908 mm2 für die Ausgussöffnung S20 und 7.854 mm2 für die Ausgussöffnung S10 (der Abstand Ski beträgt 30 mm) ergibt sich ein Wert x von ca. 0,88.
  • Die Schieberplatte S kann aus einem mit Kohlenstoff gebundenen Material bestehen.

Claims (15)

  1. Feuerfeste, keramische Schieberplatte (S) mit folgenden Merkmalen:
    1.1 zwei, parallel zueinander verlaufenden Haupt-Oberflächen (SO, SU),
    1.2mindestens zwei, im Abstand voneinander angeordneten Ausgussöffnungen (S10, S20), die sich jeweils zwischen den Haupt-Oberflächen (SO,SU) erstrecken,
    1.3im Bereich mindestens einer Haupt-Oberfläche (SO, SU) weisen mindestens zwei Ausgussöffnungen (S10, S20) unterschiedliche Querschnittsflächen (QS10, QS20) auf,
    1.4der kürzeste Abstand (s1) zwischen zwei benachbarten Ausgussöffnungen (S10, S20), entlang dieser Haupt-Oberfläche (SO, SU), ist kleiner ist als die größte Sehne (SS10) der beiden Ausgussöffnungen (S10, S20).
  2. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der der kürzeste Abstand (s1) zwischen zwei benachbarten Ausgussöffnungen (S10, S20), entlang dieser Haupt-Oberfläche (SO, SU), das 0,01 bis 0,5-fache der größten Sehne (SS10) der beiden Ausgussöffnungen (S10, S20) beträgt.
  3. Schieberplatte nach Anspruch 2, bei der der kürzeste Abstand (s1) zwischen zwei benachbarten Ausgussöffnungen (S10, S20), entlang dieser Haupt-Oberfläche (SO, SU), das 0,05 bis 0,35-fache der größten Sehne (SS10) der beiden Ausgussöffnungen (S10, S20) beträgt.
  4. Schieberplatte nach Anspruch 2, bei der der kürzeste Abstand (s1) von zwei benachbarten Ausgussöffnungen (S10, S20), entlang dieser Haupt-Oberfläche (SO, SU), das 0,1 bis 0,25-fache der größten Sehne (SS10) der beiden Ausgussoffnungen (S10, S20) beträgt.
  5. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der im Bereich mindestens einer Haupt-Oberfläche (SO, SU) die Summe der Querschnittsfläche (QS20) der Ausgussöffnung (S20) mit kleiner Querschnittsfläche und des x-fachen der Querschnittsfläche (QS10) der Ausgussöffnung (S 10) mit großer Querschnittsfläche größer als die gesamte Querschnittsfläche (QS 10) der Ausgussöffnung (S10) mit großem Querschnitt ist, wobei x ≥0,4 und ≤ 0,9 ist.
  6. Schieberplatte nach Anspruch 1, deren Ausgussöffnungen (S10, S20) im Bereich der Haupt-Oberflächen (SO, SU) jeweils einen Kreisquerschnitt aufweisen.
  7. Schieberplatte nach Anspruch 1, deren Ausgussöffnungen (S10, S20) jeweils eine konstante Querschnittsfläche zwischen den Haupt-Oberflächen (SO, SU) aufweisen.
  8. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der Mittelpunkte (MS10, MS20) der Ausgussöffnungen (S10,S20) entlang einer Haupt-Oberfläche (SO, SU) auf einer gemeinsamen Geraden liegen.
  9. Schieberplatte nach Anspruch 8, bei der die gemeinsame Gerade die Verschieberichtung der Schieberplatte definiert.
  10. Schieberplatte nach Anspruch 1, bei der Mittelpunkte (MS 10, MS20) der Ausgussöffnungen (S10,S20) entlang einer Haupt-Oberfläche (SO, SU) auf einer gemeinsamen Kreislinie liegen.
  11. Schieberplatte nach Anspruch 10, bei der die gemeinsame Kreislinie die Verschieberichtung der Schieberplatte definiert.
  12. Schieberplattenset aus einer Schieberplatte (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mindestens einer weiteren Platte (PO, PU) zur fluchtenden Anlage mit korrespondierenden Haupt-Oberflächen (POU, PUO) in ihrer Funktionsposition, wobei die weitere Platte (PO, PU) mindestens eine Ausgussöffnung (PO10, PU10) aufweist, deren Querschnittsfläche und Anordnung so gewählt sind, dass sie in Abhängigkeit von der Position der Schieberplatte (S) eine oder mehrere Ausgussöffnungen (S10, S20) der Schieberplatte (S) ganz und/oder teilweise überdeckt.
  13. Schieberplattenset nach Anspruch 12, bei dem die weitere Platte (PO, PU) mindestens eine Ausgussöffnung (PO10, PU10) aufweist, deren Querschnittsfläche und Anordnung so gewählt sind, dass sie in Abhängigkeit von der Position der Schieberplatte (S)
    a) nur die Ausgussöffnung (S20) der Schieberplatte (S) mit kleiner Querschnittsfiäche oder
    b) die Ausgussöffnung (S20) der Schieberplatte (S) mit kleiner Querschnittsfläche (QS20) und gleichzeitig bis zu 50 % der Ausgussöffnung (S10) der Schieberplatte mit größerer Querschnittsfläche (QS10) überdeckt.
  14. Schieberplattenset nach Anspruch 12, bei dem Mittelpunkte (MS10, MS20, MK10) aller Ausgussöffnungen (S10, S20, PO10, PU10) entlang korrespondierender Haupt-Oberflächen (POU, SO; SU, PUO) in einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu den Haupt-Oberflächen (SU, SO) verläuft.
  15. Schieberplattenset nach Anspruch 12, bei dem Mittelpunkte (MS10, MS20, MK10) aller Ausgussöffnungen (S10, S20, PO10, PU10) entlang korrespondierender Haupt-Oberflächen (POU, SO; SU, PUO) in einer gemeinsamen Zylindermantel-Oberfläche liegen, die senkrecht zu den Haupt-Oberflächen (SU, SO) verläuft.
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