WO1995007781A1 - Verfahren zur herstellung eines pfannenverschlusssteines - Google Patents

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WO1995007781A1
WO1995007781A1 PCT/DE1993/000879 DE9300879W WO9507781A1 WO 1995007781 A1 WO1995007781 A1 WO 1995007781A1 DE 9300879 W DE9300879 W DE 9300879W WO 9507781 A1 WO9507781 A1 WO 9507781A1
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refractory
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autoclave
pressure
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Horst Knöllinger
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Knoellinger Horst
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/013—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics containing carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of a pan locking stone for metallurgical pans consisting of a refractory refractory concrete or a corresponding pan closure block.
  • Refractory ladle closures are produced according to the prior art by pouring, for example, a hydraulically setting refractory concrete into a mold or as a compact. You will e.g. used as slide plates in steel pans and used to open and close the metallurgical vessel. For this purpose, the corresponding surface of the sealing stone must be able to slide at the outlet opening of the pan in order to ensure that the outlet opening is securely opened and closed.
  • Such a slide closure is e.g. known from DE-PS 26 24 299.
  • a refractory concrete which after a fire has a relatively high cold compressive strength of at least 7 x 10 Pa.
  • Such unbreakable types of concrete can, however, be admixed e.g. problems with soot, pitch or graphite as lubricants in the manufacture. Since soaking the known capstones in tar, for example, due to the inevitably low porosity which is given with such high-strength refractory concrete types, does not lead to the required depth of penetration of the carbon carrier into the refractory concrete, such have occurred Slide closures cannot be enforced in practice.
  • the incorporation of carbon into the structure of e.g. Magnesia, dolomite or bauxite refractory compacts improve the service life.
  • Such compacts are therefore impregnated with organic carbon carriers in a pressure impregnation process. Compared to tar-soaked stones, they have an extended service life and improved corrosion resistance to slag or aggressive gases.
  • the object of the invention is to create a method for producing a pan closure block for metallurgical pans consisting of a refractory concrete, in which on the one hand the carbon can be built into the concrete structure with a sufficiently large depth of penetration and on the other hand higher thermal expansions in the sealing surface area without I can destroy the cap.
  • the process features described make it possible for the first time to use refractory refractory concrete for the production of refractory ladle sealing blocks, in the structure of which carbon can be built in with sufficient depth of penetration by means of pressure impregnation.
  • the ring inserted into the casting mold before pouring surprisingly at the same time achieves that substantially higher thermal stresses can be compensated for without the occurrence of cracks, so that a sealing block with excellent sealing properties and a longer service life can be produced.
  • the blank is subjected to a vacuum treatment during or after pouring the pasty refractory concrete.
  • gas bubbles enclosed in the still pasty concrete mass can escape to the outside, and capillaries or pores can be produced in this way, by means of which the carbon carrier can further penetrate into the concrete mass during subsequent pressure impregnation.
  • the casting mold is first filled with the pasty concrete only in the bottom area.
  • the casting mold sits on a smooth surface on which the refractory concrete is poured, so that the later sliding surfaces are created with good flatness in this area. Since the underside of the inserted ring lies flush on the bottom of the casting mold, the flatness is not impaired by the inserted ring. Due to the compaction of the material according to the invention, for example by vibration, the poured mass is compressed and prevents larger cavities from forming inside.
  • a central core is inserted into the mold, which forms the later outlet channel in the finished slide cap.
  • a sheet metal jacket which acts as lost formwork is preferably used as the casting mold in the production method according to the invention.
  • the mold blank with the cast ring is transported to a drying chamber and dried there under the application of heat.
  • the drying process increases the strength of the raw body.
  • the slide closure can be transported without problems and is stored, for example, in an autoclave for carrying out the pressure impregnation.
  • the pressure impregnation itself is carried out in a manner known per se.
  • the autoclave can be evacuated using a vacuum pump, so that the blanks are degassed. In this way, the existing pores or capillaries are prepared for impregnation with the carbon carrier.
  • the carbon-containing impregnation liquid is speed, e.g. a liquid phenol resin solution. This can be done in a simple manner in that the autoclave is connected via a riser to a storage container which contains the impregnation liquid. Due to the negative pressure prevailing in the autoclave, the liquid can penetrate into the autoclave without additional pumps and flood the raw stones stored in it.
  • the riser is closed by a valve and the autoclave is pressurized via a pressure line. This makes it easier for impregnating liquid to penetrate into the fine pores or capillaries that open onto the surface of the refractory concrete.
  • a treatment time which can be several hours depending on the porosity of the concrete used, the riser to the storage container is opened and the impregnation liquid is conveyed back into the storage container by the excess pressure in the autoclave. Again, no additional pumps are required for this, so that the overall cost of impregnation can be kept extremely low.
  • the impregnated closures are subjected to a heat treatment in an oven.
  • the aim of this heat treatment is to crack the impregnation liquid absorbed by the refractory concrete.
  • the impregnation solution with the elimination of solid carbon, breaks down into gaseous constituents which pass into the furnace atmosphere. With the phenol-resin mixture used, these gases are flammable, so that the atmosphere in the furnace must be reduced. This also prevents the carbon deposited in the pores of the concrete body from being oxidized to form carbon monoxide or carbon dioxide.
  • different cracking temperatures which can be between 300 and 1200 ° C., must be used in the furnace. For cracking of carbon enstoffehrs plays next to the temperature itself ⁇ course, the dwell time of the moldings a corresponding role.
  • the slide closures produced can be used, with the sliding surface or the lower surface of the ring possibly having to be reground so that a reliable function when opening and closing the outlet opening of the pan is guaranteed.
  • pan sealing blocks produced are preferably adjusted by the initial mixing ratio of the refractory concrete so that after a fire at approximately 1400 ° C. they have a maximum cold pressure strength of 7 x 10 Pa. In contrast to higher slugs, these slide closures have
  • the mechanical and sliding properties or the penetration depth of the carbon into the prefabricated ring play only a subordinate role in the production process described, since the ring is only intended to absorb the thermal expansion in the out-channel and thus its geometric dimensions are comparatively small can be held.
  • the prefabricated rings used are preferably rings with an inner diameter of 50-180 mm, a thickness of 10-60 mm and a wall thickness of 10-60 mm, so that the good sliding properties and service life of the sealing surfaces are not impaired.
  • the fact that the mold for the pan closure serves as lost formwork means that the slide can be produced easily and inexpensively without special molds.
  • the casting cores used to form the subsequent Abi on the connecting piece are removed in a known manner after the refractory material has set.
  • the slide plate according to the invention can be completely recycled after its application.
  • the sheet metal jacket is separated from the refractory material, the concrete is ground and added to a new mixture, while the metal can be melted. There is no waste.
  • the molded blank is dried after casting at temperatures between 200 and 800 ° C.
  • the autoclave provided as the impregnation chamber can preferably be subjected to negative pressure and positive pressure.
  • the impregnation liquid can easily be introduced into the autoclave via a riser from a storage container and can be conveyed back after the pressure impregnation has ended.
  • no additional feed pumps are required, which would represent a considerable additional effort.
  • the porosity of the pan closures is preferably adjusted so that it is between 10 and 60% of its volume.
  • the specific weight of the dried blanks can be between 0.2 and 3.2 kg / dm 3 .
  • the invention is illustrated in the drawing, for example, and is explained in detail below with reference to the drawing. Show it
  • Figure 1 shows a section through a mold for a Pfannenverschl ußstei n
  • FIG. 2 shows a schematic process diagram for the impregnation of such slide closures.
  • the casting mold 1 shown in a section in FIG. 1 consists of a sheet metal jacket 2, into which pasty refractory refractory concrete is poured through the upper opening 3. After solidification of the set refractory concrete, the sheet metal jacket 2 serves as a lost form, so that no separate casting molds are required.
  • a core 5 is inserted, which is removed after the refractory concrete 4 has set, so that an outlet channel 6 is formed for the flowing liquid metal.
  • the bottom of the casting mold 1 7 is placed on a very smooth, e.g. hard chrome-plated, possibly ground pad 8 placed.
  • the base 8 lies on a vibrating table, not shown, so that the refractory concrete 4 can be vibrated and compressed within the sheet metal jacket 2.
  • a prefabricated ring 9 is placed concentrically around the core 5 in the casting mold 1 before the refractory concrete 4 is poured in such that its underside 10 is flush with the base 8 1.
  • the casting mold 1 is vibrated by the vibrating table and the refractory concrete 4 is compacted.
  • a negative pressure is generated, which leads to degassing the first poured layer 13 of the refractory concrete 4 and the formation of pores or capillaries.
  • the sliding surface 14 which forms on the base 8 is in later use of the slide closure against the outlet opening of the pan and can open or close it by a lateral movement.
  • FIG. 2 An impregnation system according to the invention for impregnating the dried pan closure parts is shown.
  • the system consists of an autoclave 15, which is operated by a vacuum pump
  • the 16 can be subjected to negative pressure by means of a line 17.
  • the line 17 can be shut off via the valve 18.
  • the autoclave 15 is connected via a further line 19 to a pressure vessel 20, which is supplied with compressed air via a pressure pump (not shown).
  • the line 19 can also be shut off by a valve 21.
  • a riser 23 which can be shut off by a valve 22 and through which it is connected to a storage container 24 which contains the impregnation liquid.
  • the locking stones located in the interior of the autoclave 15 can be subjected to any desired overpressure or underpressure in this way.
  • valve 22 If the valve 22 is opened when the vacuum prevails in the autoclave 15, impregnation liquid flows automatically from the storage container 24 into the autoclave 15 and floods the capstones stacked in it. Corresponding recovery of the impregnation liquid takes place in a simple manner by opening the valve 21 and pressurizing the autoclave 15 with compressed air. When the valve 22 is open and the valve 18 is closed, the carbon-containing impregnating agent can be conveyed back into the reservoir 24 in this way.
  • furnaces provided for drying the molded parts or for heat treatment for cracking the impregnating agent are dispensed with, since these units are designed as conventional drying chambers or kilns and are sufficiently known.
  • the Pfannenverschl ußstei ne or their transport to the individual treatment units can be done manually, of course, the individual manufacturing steps can also be automated by using appropriate conveying or loading devices.
  • the control of the individual treatment units with regard to pressure, temperature and dwell time can also take place automatically via programmable control units.
  • Mold sheet metal jacket Upper opening refractory concrete Core outlet channel Bottom pad Ring bottom side Outer circumferential surface Top layer Sliding surface Autoclave Vacuum pump Line Valve Line Pressure boiler Valve Valve riser Supply container

Abstract

Um bessere Gebrauchseigenschaften sowie eine erhöhte Standzeit eines Pfannenverschlußsteines aus feuerfestem Feuerbeton zu erreichen, wird vorgeschlagen, in die Gießform (1) einen konzentrisch den Auslaufkanal (6) umgebenden Ring (9) aus vorgefertigtem Feuerbeton einzulegen, die Gießform anschließend mit pastösem Feuerbeton (4) vollzugießen, die abgegossene Masse zu verdichten, anschließend zu trocknen und mit einem Kohlenstoffträger mittels Druckimprägnierung zu imprägnieren. Der in die Dichtfläche des Pfannenverschlußsteines eingedrungene Kohlenstoffträger wird anschließend durch eine Wärmebehandlung unter reduzierender Atmosphäre unter Abspaltung von Kohlenstoff vercrackt. Gegebenenfalls kann beim Herstellungsprozeß eine oder mehrere Unterdruckbehandlungen erfolgen. Durch das Einlegen des vorgefertigten Ringes (9) und die beschriebenen Verfahrensschritte weist die Gleitfläche des Pfannenverschlußsteines hervorragende Gebrauchseigenschaften auf, wobei gleichzeitig der vorgefertigte Ring erhöhte Wärmespannungen im Bereich des Auslaufkanales (6) kompensieren kann.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Pfannenverschlußsteines
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem feuerfesten Feuerbeton bestehenden Pfannenver¬ schlußsteines für metallurgische Pfannen bzw. einen ent¬ sprechenden Pfannenverschl ußstei n.
Feuerfeste Pfannenverschl ußstei ne werden nach dem Stand der Technik durch Abgießen beispielsweise eines hydrau¬ lisch abbindenden Feuerfestbetons in eine Form oder als Preßling hergestellt. Sie werden z.B. bei Stahlpfannen als Schieberplatten eingesetzt und dienen zum Öffnen und Ver¬ schließen des metallurgischen Gefäßes. Dazu muß die ent¬ sprechende Oberfläche des Verschl ußstei nes an der Auslauf¬ öffnung der Pfanne gleiten können, um ein sicheres Öffnen und Verschließen der Ausl aufÖffnung zu gewährleisten.
Diese Forderung stößt in der Praxis häufig auf Schwierig¬ keiten, da die entsprechenden Gleitflächen direkt mit der aggressiven und heißen Metallschmelze in Berührung kommen und sich Anbackungen bilden können, die die Funktionsweise der Verschl ußstei ne beeinträchtigen.
Daneben kommt es aufgrund der großen Temperaturunterschie¬ de bzw. der hohen Wärmebeaufschlagung der entsprechenden Gleitflächenbereiche zu großen Wärmespannungen im Stein, die zu Rissen und einer frühzeitigen Zerstörung des Steines führen können. Um zu verhindern, daß sich Anbackungen an den Gleitflächen der Schi eberverschl üsse bilden und um die Gleiteigenschaf¬ ten zu verbessern, ist es bekannt, die Verschlußsteine in kohlenstoff altigen Medien, wie z.B. Teer, zu tränken oder entsprechende Zusätze vor dem Abgießen des Feuerbetons bei zumi sehen .
Ein derartiger Schi eberverschl uß ist z.B. aus der DE-PS 26 24 299 bekannt.
Bei dem gemäß dieser Druckschrift hergestellten Pfannen¬ verschl ußstei n wird jedoch ein Feuerbeton verwendet, der nach einem Brand eine relativ hohe Kaltdruckfestigkeit von wenigstens 7 x 10 Pa aufweist. Derartige bruchfeste Be¬ tonsorten können jedoch hinsichtlich der Zumischung z.B. von Ruß, Pech oder Graphit als Gleitstoffe bei der Her¬ stellung Probleme bereiten. Da auch ein Tränken der be¬ kannten Verschlußsteine beispielsweise in Teer durch die zwangsläufig niedrige Porosität, die bei derartig hochfe¬ sten Feuerbetonsorten gegeben ist, nicht zu der erforder¬ lichen Eindringtiefe des Koh 1 enstofftr gers in den Feuer¬ beton führt, haben sich derartige Schi eberverschl üsse in der Praxis nicht durchsetzen können.
Neben einer Verbesserung der Gleiteigenschaften bei Schie¬ berverschlüssen für metallurgische Gefäße bewirkt ein Ein¬ bau von Kohlenstoff in das Gefüge von z.B. Magnesia-, Dolomit- oder Bauxit-Feuerfestpreßlingen eine Verbesserung der Standzeiten.
Derartige Preßlinge werden in einem Druckimprägnierver¬ fahren daher mit organischen Kohl enstoffträgem impräg¬ niert. Sie weisen gegenüber teergetränkten Steinen eine verlängerte Lebensdauer und verbesserte Korrosionsbestän¬ digkeit gegen Schlacken oder aggressiven Gase auf.
Beispielsweise bei gegossenen feuerfesten Verschl ußstei nen aus hydraulisch abbindendem Feuerbeton wurde bisher ein Druckimprägnierverfahren jedoch nicht angewendet, da die Eindringtiefe des Kohl enstoffträgers zu gering war. Darüber hinaus ist bei den bekannten Pfannenverschl ußstei - nen das Problem der unterschiedlichen Wärmedehnungen durch die Beaufschlagung mit heißer Metallschmelze nicht gelöst, so daß es zu Abplatzungen und Rissen im Bereich der Dicht¬ flächen kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem feuerfesten Beton beste¬ henden Pfannenverschlußsteines für metallurgische Pfannen zu schaffen, bei dem einerseits der Kohlenstoff mit genü¬ gend großer Eindringtiefe in das Betongefüge eingebaut werden kann und andererseits höhere Wärmeausdehnungen im Dichtflächenbereich ohne Zerstörung des Verschlußsteines mögl ich sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch folgende Verfahrensschri t* te:
a) Einlegen eines vorgefertigten, gegossenen oder gepre߬ ten Ringes aus Feuerbeton in eine Gießform derart, daß der Ring den späteren, durch einen Gießkern ausgefüll¬ ten Auslaufkanal konzentrisch umgibt und seine Unter¬ seite bündig auf dem Boden der Gießform aufliegt,
b) Umgießen der Oberseite und der äußeren Umfangsf1 che des Ringes bzw. Auffüllen der Gießform mit pastösem Feuerbeton ,
c) Verdichten des abgegossenen Feuerbetons, vorzugsweise durch Vibration,
d) Trocknen des verdichteten Feuerbetons,
e) Imprägnieren des getrockneten Feuerbetons mit einem Kohlenstoffträger mittels Druckimprägnierung, f) Wärmebehandeln des imprägnierten Feuerbetons in einem Ofen unter reduzierender Atmosphäre zur Vercrackung des Kohl enstoffträgers unter Abspaltung von Kohlenstoff.
Durch die beschriebenen Verfahrensmerkmale kann zum ersten Mal ein feuerfester Feuerbeton zur Herstellung von feuer¬ festen Pfannenverschl ußstei nen verwendet werden, in dessen Gefüge mit hinreichender Eindringtiefe Kohlenstoff mit Hilfe eines Druckimprägnierens eingebaut werden kann. Durch den vor dem Abgießen in die Gießform eingelegten Ring wird überraschenderweise gleichzeitig erreicht, daß ohne Auftreten von Rissen wesentlich höhere Wärmespannun¬ gen kompensiert werden können, so daß ein Verschl ußstei n mit hervorragenden Dichteigenschaften und einer verlänger¬ ten Lebensdauer hergestellt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens wird der Rohling während oder nach dem Abgiessen des pastösen Feuerbetons einer Unterdruckbehand¬ lung unterworfen. Dadurch können in der noch pastösen Betonmasse eingeschlossene Gasblasen nach außen entweichen und auf diese Weise Kapillaren bzw. Poren erzeugt werden, durch die ein weiter verbessertes Eindringen des Kohlen¬ stoffträgers in die Betonmasse beim späteren Druckimpräg¬ nieren erfolgen kann.
Es ist nicht erforderlich, daß in diesem Herstel 1 ungssta- diu die gesamte Betonsmasse einer Vakuumbehandlung unter¬ worfen wird, es reicht vielmehr aus, wenn die Gießform zu¬ nächst nur im Bodenbereich mit dem pastösen Beton aufge¬ füllt wird. Die Gießform sitzt dabei auf einer glatten Unterlage, auf die der Feuerbeton gegossen wird, so daß in diesem Bereich die später gleitend beanspruchten Flächen mit guter Planheit entstehen. Da die Unterseite des einge¬ legten Ringes bündig auf dem Boden der Gießform aufliegt, wird die Planheit durch den eingelegten Ring nicht beein¬ trächtigt. Durch das erfindungsge äße Verdichten des Materials, z.B. durch Vibration, wird die abgegossene Masse verdichtet und verhindert, daß sich im Inneren größere Hohlräume bilden können .
Vor dem Eingießen des pastösen Feuerbetons wird in die Gießform ein mittiger Kern eingelegt, der im fertigen Schi eberverschl uß den späteren Auslaufkanal bildet.
Als Gießform wird bei dem erfindungsgemäßen Herstellungs¬ verfahren vorzugsweise ein Blechmantel verwendet, der als verlorene Schalung wirkt.
Nachdem die Gießform mit Feuerbeton vollgegossen worden ist, gegebenenfalls eine Unterdruckbehandlung erfolgt ist und das Material verdichtet ist, wird der Formrohling mit dem umgossenen Ring in eine Trockenkammer transportiert und dort unter Wärmebeaufschlagung getrocknet. Der Trock¬ nungsprozeß erhöht die Festigkeit des Rohkörpers. Bei der Trocknung ist darauf zu achten, daß zu große Temperatur¬ unterschiede bzw. Temperatursprünge vermieden werden, da so die an der Gleitfläche des Schi eberverschl usses vorhandenen Poren zerstört werden könnten und eine spätere Imprägnierung mit hinreichender Ei ndri ngsti efe nicht mehr mögl i ch wäre .
Nach dem Trocknen bzw. Abbinden des Feuerbetons ist der Schi eberverschl uß problemlos transportierbar und wird bei¬ spielsweise in einem Autoklaven zur Durchführung der Druckimprägnierung eingelagert.
Die Druckimprägnierung selber erfolgt in an sich bekannter Weise. Zunächst kann der Autoklav über eine Vakuumpumpe evakuiert werden, so daß die Rohformlinge entgast werden. Die vorhandenen Poren bzw. Kapillaren werden auf diese Weise für die Imprägnierung mit dem Kohl enstoffträger vor¬ bereitet. Nach dem Ende der Unterdruckbehandlung wird in den Autoklaven die kohlenstoffhaltige Imprägnierflüssig- keit, z.B. eine flüssige Phenol -Harz-Lösung , angesaugt. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß der Autoklav über eine Steigleitung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist, der die Imprägnierungsflüssigkeit enthält. Durch den im Autoklaven herrschenden Unterdruck kann die Flüssigkeit ohne zusätzliche Pumpen in den Autoklaven ein¬ dringen und die in ihm gelagerten rohen Steine überfluten. Nachdem ein bestimmter Flüssigkeitsstand im Autoklaven erreicht ist, wird die Steigleitung durch ein Ventil ver¬ schlossen und der Autoklav über eine Druckleitung mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird das Eindringen von Im¬ prägnierflüssigkeit in die feinen Poren bzw. Kapillaren erleichtert, die auf der Oberfläche des Feuerbetons mün¬ den. Nach einer Behandlungszeit, die je nach der einge¬ stellten Porosität des verwendeten Betons mehrere Stunden betragen kann, wird die Steigleitung zum Vorratsbehälter geöffnet und die Imprägnierungsflüssigkeit durch den im Autoklaven herrschenden Überdruck in den Vorratsbehälter zurückbefördert. Dazu sind wiederum keine zusätzlichen Pumpen erforderlich, so daß der Aufwand des Imprägni erens insgesamt außerordentlich gering gehalten werden kann.
Nach dem zuletzt beschriebenen Behandlungsschritt werden die imprägnierten Verschlüsse in einem Ofen einer Wärmebe¬ handlung unterworfen. Das Ziel dieser Wärmebehandlung ist es, die von dem Feuerbeton aufgenommene Imprägnierungs¬ flüssigkeit zu vercracken. Beim Vercrackungsprozeß zer¬ fällt die Imprägnierungslösung unter Ausscheidung von fe¬ stem Kohlenstoff in gasförmige Bestandteile, die in die Ofenatmosphäre übergehen. Bei dem verwendeten Phenol-Harz- Gemisch sind diese Gase brennbar, so daß die Atmosphäre im Ofen reduzierend eingestellt sein muß. Dadurch wird gleichzeitig verhindert, daß der in den Poren den Beton¬ körpers abgeschiedene Kohlenstoff unter Kohl enmonoxyd- bzw. Kohlendioxyd-Bildung oxydiert wird. Je nach der ver¬ wendeten Imprägnierungsflüssigkeit müssen im Ofen unter¬ schiedliche Vercrackungste peraturen gefahren werden, die zwischen 300 und 1200°C liegen können. Für die Vercrackung des Kohl enstoffträgers spielt neben der Temperatur selbst¬ verständlich auch die Verweildauer der Formteile eine entsprechende Rolle.
Nach dem Wärmebehandlungsprozeß können die erzeugten Schieberverschlüsse zum Einsatz kommen, wobei gegebenen¬ falls die Gleitfläche bzw. die Unterfläche des Ringes nachzuschleifen ist, damit eine sichere Funktion beim Öffnen und Schließen der Ausl aufÖffnung der Pfanne gewähr- 1 ei stet i st .
Die erzeugten Pfannenverschl ußstei ne werden durch das An¬ fangsmischungsverhältnis des Feuerbetons vorzugsweise so eingestellt, daß sie nach einem Brand bei etwa 1400°C eine Kaltdruckfestigkeit von maximal 7 x 10 Pa aufweisen. Diese Schi eberverschl üsse weisen im Gegensatz zu höher¬
festen bessere Gebrauchseigenschaften auf. Gleichzeitig ist durch die Einstellung des Betons auf diese Kalt¬ druckfestigkeit gewährleistet, daß die Porosität in der gewünschten Größenordnung liegt.
Die mechanischen und Gleiteigenschaften bzw. die Eindring¬ tiefe des Kohlenstoffs in den vorgefertigten Ring spielen bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren nur eine untergeordnete Rolle, da der Ring lediglich die thermische Ausdehnung im Aus 1 aufkanal berei ch aufnehmen soll und somit seine geometrischen Abmessungen vergleichsweise klein ge¬ halten werden können. Als vorgefertigte Ringe werden vor¬ zugsweise Ringe mit einem inneren Durchmesser von 50 - 180 mm, einer Dicke von 10 - 60 mm sowie einer Wandstärke von 10 - 60 mm eingesetzt, so daß die guten Gleiteigenschaften bzw. Standzeiten der Dichtflächen nicht beeinträchtigt werden . Dadurch, daß die Gießform für den Pfannenverschluß als verlorene Schalung dient, ist die Herstellung der Schieber ohne spezielle Abgi eßformen problemlos und preiswert mög¬ lich. Die zur Bildung des späteren Abi aufStutzens verwen- deten Gießkerne werden in bekannter Weise nach dem Abbin¬ den des Feuerfestmaterials entfernt.
Die erfindungsgemäße Schieberplatte kann nach ihrer Anwen¬ dung völlig recycelt werden. Dazu wird der Blechmantel von dem Feuerfestmaterial getrennt, der Beton gemahlen und einer neuen Mischung zugesetzt, während das Metall einge¬ schmolzen werden kann. Es entstehen dabei keinerlei Ab- fal Istoffe.
Die Trocknung des Formrohlings nach dem Abgießen erfolgt je nach der einzustellenden Porosität bei Temperaturen zwischen 200 und 800°C.
Zur Durchführung des Druckimprägni erens ist der als Im- prägni erungskammer vorgesehene Autoklav vorzugsweise mit Unterdruck und Überdruck beaufschlagbar. Auf diese Weise läßt sich die Imprägnierungsflüssigkeit über eine Steig¬ leitung von einem Vorratsbehälter problemlos in den Auto¬ klaven einführen und nach Beendigung des Druckimprägnie- rens zurückfördern. So sind keine zusätzlichen Förderpum¬ pen erforderlich, die einen erheblichen Mehraufwand dar¬ stellen würden .
Die Porosität der Pfannenverschlüsse wird vorzugsweise so eingestellt, daß sie zwischen 10 und 60 % ihres Volumens beträgt .
Durch die jeweils eingestellte Porosität variiert in ent¬ sprechender Abhängigkeit das Gewicht der hergestellten Formlinge. Das spezifische Gewicht der getrockneten Roh¬ linge, die sogenannte Rohdichte, kann zwischen 0,2 und 3,2 kg/dm3 liegen. Die Erfindung wird in der Zeichnung beispielsweise veran¬ schaulicht und im nachfolgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen
Figur 1 einen Schnitt durch eine Gießform für einen Pfannenverschl ußstei n und
Figur 2 ein schemati sches V.erfahrensschema zur Druckim¬ prägnierung von derartigen Schieberverschlüssen.
Die in Figur 1 in einem Schnitt dargestellte Gießform 1 besteht aus einem Blechmantel 2, in den durch die obere Öffnung 3 pastöser feuerfester Feuerbeton eingegossen wird. Der Blechmantel 2 dient nach dem Erstarren des abge¬ bundenen Feuerbetons als verlorene Form, so daß keine se¬ paraten Gießformen erforderlich sind.
Im Inneren des Blechmantels 2 ist ein Kern 5 eingesetzt, der nach dem Abbinden des Feuerbetons 4 entfernt wird, so daß ein Auslaufkanal 6 für das ablaufende flüssige Metall gebildet wird. Die Gießform 1 wird mit ihrer Unterseite 7 auf eine sehr glatte, z.B. hart verchromte, gegebenenfalls geschliffene Unterlage 8 aufgesetzt. Die Unterlage 8 liegt auf einem nicht dargestellten Rütteltisch, so daß der Feuerbeton 4 innerhalb des Blechmantels 2 vibriert und verdichtet werden kann.
Konzentrisch um den Kern 5 wird in die Gießform 1 vor dem Einfüllen des Feuerbetons 4 ein vorgefertigter Ring 9 der¬ art aufgelegt, daß er mit seiner Unterseite 10 bündig auf der Unter1 age 8 1 i egt .
Nachdem die äußere Umfangsf1 äche 11 bzw. die Oberseite 12 des Ringes 9 mit pastösem Feuerbeton 4 umgössen worden ist, wird die Gießform 1 durch den Rütteltisch in Vibra¬ tionen versetzt und der Feuerbeton 4 verdichtet. Gleich¬ zeitig kann durch eine ebenfalls nicht dargestellte Unterdruckpumpe im Inneren der Gießform 1 ein Unterdruck erzeugt werden, der zum Entgasen der zuerst abgegossenen Schicht 13 des Feuerbetons 4 und zur Entstehung von Poren bzw. Kapillaren führt.
Die auf der Unterlage 8 sich bildende Gleitfläche 14 liegt beim späteren Gebrauch des Schieberverschi usses gegen die Ausl aufÖffnung der Pfanne an und kann diese durch eine seitliche Bewegung öffnen oder verschließen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Fließschema wird eine erfindungsgemäße Imprägnieranlage zur Imprägnierung der getrockneten Pfannenverschl ußstei ne gezeigt. Die Anlage besteht aus einem Autoklaven 15, der über eine Vakuumpumpe
16 mitt_els einer Leitung 17 mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Die Leitung 17 ist über das Ventil 18 ab¬ sperrbar. Über eine weitere Leitung 19 ist der Autoklav 15 mit einem Druckkessel 20 verbunden, der über eine nicht dargestellte Druckpumpe mit Druckluft versorgt wird. Die Leitung 19 ist ebenfalls durch ein Ventil 21 absperrbar.
Am unteren Ende des Autoklaven 15 ist eine durch ein Ven¬ til 22 absperrbare Steigleitung 23 vorgesehen, durch die dieser mit einem Vorratsbehälter 24 verbunden ist, der die Imprägnierungsflüssigkeit enthält.
Die im Inneren des Autoklaven 15 befindlichen Verschlu߬ steine können auf diese Weise beliebig mit Überdruck bzw. Unterdruck beaufschlagt werden.
Wird bei im Autoklaven 15 herrschendem Unterdruck das Ven¬ til 22 geöffnet, strömt selbsttätig Imprägnierungsflüssig¬ keit aus dem Vorratsbehälter 24 in den Autoklaven 15 und überflutet die in ihm gestapelten Verschlußsteine. Ein entsprechendes Zurückfordern der Imprägnierungsflüs¬ sigkeit erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß das Ventil 21 geöffnet wird und der Autoklav 15 mit Druckluft beauf¬ schlagt wird. Bei geöffnetem Ventil 22 und geschlossenem Ventil 18 kann auf diese Weise das kohlenstoffhaltige Im¬ prägniermittel zurück in den Vorratsbehälter 24 gefördert werden .
Auf eine Beschreibung bzw. Darstellung der für die Trock¬ nung der Formteile bzw. für die Wärmebehandlung zum Ver- cracken des Imprägnierungsmittel vorgesehenen Öfen wird verzichtet, da diese Aggregate als herkömmliche Trocken¬ kammern bzw. Brennöfen ausgebildet und hinreichend bekannt sind.
Die Herstellung der Pfannenverschl ußstei ne bzw. deren Transport zu den einzelnen Behandlungsaggregaten kann manuell erfolgen, selbstverständlich können die einzelnen Herstellungsschritte durch die Verwendung entsprechender Förder- bzw. Beschickungseinrichtungen aber auch automati¬ siert werden. Auch die Steuerung der einzelnen Behand¬ lungsaggregate hinsichtlich Druck, Temperatur und Verweil¬ dauer kann automatisch über programmierbare Steuerungsein¬ heiten erfolgen.
Bezugszeichenliste
Gießform Blechmantel Obere Öffnung Feuerbeton Kern Ausl aufkanal Unterseite Unterlage Ring Untersei te Äußere Umfangsf1 äche Obersei te Schicht Gleitfläche Autoklav Vakuumpumpe Leitung Ventil Leitung Druckkessel Ventil Ventil Stei gleitung Vorratsbehälter

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines aus einem feuerfesten Feuerbeton bestehenden Pfannenverschlußsteines für metallurgische Pfannen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrensschritte:
a) Einlegen eines vorgefertigten, gegossenen oder ge¬ preßten Ringes (9) in eine Gießform (1 ) derart, daß der Ring (9) den sp teren, durch einen Gie߬ kern (5) ausgefüllten Auslaufkanal (6) konzen¬ trisch umgibt und seine Unterseite (10) bündig auf dem Boden der Gießform (1 ) aufliegt,
b) Umgießen der Oberseite (12) und der äußeren Um- fangsfläche (11 ) des Ringes (9) bzw. Auffüllen der Gießform (1 ) mit pastöse Feuerbeton (4),
c) Verdichten des abgegegossenen Feuerbetons (4), vorzugsweise durch Vibration,
d) Trocken des verdichteten Feuerbetons (4),
e) Imprägnieren des getrockneten Feuerbetons (4) . mit einem Kohlenstoffträger mittels Druckimprägnie¬ rung , f) Wärmebehandeln des imprägnierten Feuerbetons in einem Ofen unter reduzierender Atmosphäre zur Vercrackung des Kohl enstoffträgers unter Abspal¬ tung von Kohlenstoff.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e¬ k e n n z e i c h n e t, daß während oder nach dem Abgießen des pastösen Feuerbetons der Rohling einer Unterdruckbehandlung unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Gießform (1 ) ein als verlorene Schalung wirkender Blechmantel (2) ver¬ wendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Was¬ serzugabe beim Anmischen des Feuerbetons so einge¬ stellt wird, daß er nach einem Brand bei ca. 1400°C eine Kaltdruckfestigkeit von maximal 7 x 10 Pa auf- wei st .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trocknung bei einer Temperatur zwischen 200 und 800°C erfol gt .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmebehandlung zur Vercrackung des Kohl enstoffträ¬ gers bei einer Temperatur zwischen 350 und 1200°C erfol gt .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vor der
Druckimprägnierung mit einem Kohl enstoffträger eine zweite Unterdruckbehandlung vorgeschaltet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Unterdruckbehandlung und Druckimprägnierung ein ge¬ meinsamer Autoklav (15) verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Autoklav (15) eine ihn mit einem Vorratsbehälter (24) für den Kohl enstoffträger verbindende, absperrbare Steigleitung (23) aufweist, durch die nach dem Öffnen des Absperrorgans (22) aufgrund des im Autoklaven (15) herrschenden Unterdruckes der Kohl enstoffträger in den Autoklav (15) bis zur Überflutung des oder der Pfannenverschl ußstei ne einströmt und daß nach dem Verschließen des Absperrorgans (22) der Steigleitung (23) der Autoklav (15) zur Durchführung der Druckim¬ prägnierung mit Druck beaufschlagt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pfannenverschlußsteine zur Druckimprägnierung im Autoklaven (15) einem Druck zwischen 2 und 12 Bar unterworfen werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kohl enstoffträger vor dem Herausnehmen der impräg¬ nierten Pfannenverschlußsteine aufgrund des im Auto¬ klaven (15) herrschenden Druckes durch die geöffnete Steigleitung (23) in den Vorratsbehälter (24) zurück¬ gefördert wird.
12. Pfannenverschl ußstei n aus einem feuerfesten Feuerbe¬ ton, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Porosität des getrockneten Feuerbetons zwischen 10 und 60, vorzugsweise zwischen 15 und 30 Vol-% 1 i egt .
13. Pfannenverschl ußstei n aus einem feuerfesten Feuerbe¬ ton, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß seine Rohdichte zwischen 0,2 und 3,2 kg/dm3 liegt.
14. Pfannenverschl ußstei n aus einem feuerfesten Feuerbe¬ ton, bestehend aus einem den Auslaufkanal (6) kon¬ zentrisch umgebenden, vorgefertigten Ring (9) aus Feuerbeton, einer die Oberseite (12) und die äußere Umfangsf1 äche (11 ) des Ringes (9) umgebenden Feuer¬ betonmasse (4), einem die Feuerbetonmasse (4) bzw. den Stein zumindest an seinen seitlichen Umfangsflä- chen umgebenden Blechmantel (2) sowie eine die von der Dichtseite des Steines ins Innere des Steines bzw. des Ringes (9) mit abnehmender Konzentration verlaufenden Kohlenstoffimprägnierung.
15. Pfannenverschl ußstei n aus einem feuerfesten Feuerbe¬ ton nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ring einen inneren Durchmesser von 50 - 180 mm, eine Dicke von 10 - 60 mm und eine Wandstärke von 10 - 60 mm aufwei st .
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GRANITZKI, KR¯NERT, M¨LLER "Feuerfeste Stoffe im GieŸereibetrieb", 2. Auflage 1989, GieŸerei Verlag DÙssel- dorf, Seite 45. Seite 101, Bild 62. *

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