DE3307193A1 - Feuerfeste platte, insbesondere fuer schieber- oder drehverschluesse an metallurgischen gefaessen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste, wenigstens
• eine Durchflußöffnwicj aufweisende Platte, insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen-,' mit einem Grundkörper und einem über den Verstellbereich mit der Schmelze in Berührung kommenden plattenförmigen hochhitzebeständigen Einsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material. Beim Vergießen, insbesondere beim Stranggießen, von Stahl und anderen Metallen wird die Gießpfanne sowie der Tundish mit einer Mehrzahl von gegeneinander relativ beweglichen Platten im Bereich des Bodens ausgestattet, die als Verschluß wirken, um je nach Stellung den Gießstrahl auslaufen zu lassen oder abzusperren.
• Aus der DE-AS 27 19 105 ist eine feuerfeste Platte der angegebenen Art bekannt, die-aus einem Grundkörper aus feuerfestem Feuerbeton und einem oxidkeramischen Einsatz besteht. -Dabei wird der oxidkeramische Einsatz in den feuerfesten Feuerbeton eingeformt; die Platte wird abschließend einer Trocknung bzw.
• Wärmebehandlung unterzogen. Mit einer solchen Platte wird erstrangidem Problem der Verschleißminderung entgegengewirkt, indem die Haltbarkeit bei vereinfachter Herstellung verbessert wird. Mit dieser Verschleißminderung sind die Rißbeständigkeit im Bereich der Durchflußöffnung, die Abschälfestigkeit im Bereich' der Schließfläche des Einsatzes, die Erosionsfestigkeit im Bereich der D'urchflußöffnung die chemische Widerstandsfähig keit der Platte angesprochen. Bei dieser bekannten Platte erstreckt sich er Einsatzkörper relativ zum Grundkörper jedoch nur über einen Teil der Höhe der Durchflußöffnung, so daß der Gießstrahl notwendigerweise sowohl mit dem Material des Einsat zes als auch mit dem Material des Grundkörpers aus feuerfestem Beton direkt in Berührung kommt. Die Herstellung der Platten ist vergleichsweise aufwendig, weil jeweils die vollständige Platte, also einschließlich Grundkörper, auch dann ausgetauscht werden muß, wenn lediglich der Einsatz Verschleißerscheinungen zeigt. Dies ist deshalb der Fall, weil ja der Einsatz jeweils beim Formen des Grundkörpers eingeformt werden muß. Der Grundkörper der bekannten Platte besteht aus feuerfestem Feuerbeton und der Einsatz aus Oxidkeramik. Der Grundkörper besitzt eine hydraulische Bindung, also unter Verwendung von Tonerdeschmelzzement. Die-Tonerdezement-Bindung hat eine Schwächezone zwischen 600 und 800 OC. Bei der Benutzung der bekannten Platte an Behältern mit Schmelzen bei höheren Temperaturen wird nicht nur der Einsatz, sondern auch der Grundkörper temperaturmäBig belastet. Es gibt; notwendigerweise Stellen, die genau zwischen 600 und 800 OC thermisch belastet werden, so daß hier eine Zermürbung im'Grundkörper auftritt. Dadurch entstehen Schwierigkeiten beim Aufeinandergleiten der Schieberplatten im Bereich des Grundkörpers. Weiterhin ist nachteilig, daß weder der Grundkörper noch der Einsatz Kohlenstoff enthalten, dem bekanntlich eine Schmierwirkung, insbesondere bei hohen Temperaturen zukommt.
• Es ist deshalb z.' B. au's der DE-PS 28 30 199, bekannt, die Grundplatte und den Einsatz mit Teersorten in Tränkungsanlagen unter Vakuum' zu behandeln, um den Kohlenstoff nach der Herstellung der Platte in den Grundkörper und'den Einsatz hineinzubringen Anschließend erfolgt ein Tempervorgang, um die leichter flüchtigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die unter Betriebsbedingungen des Verschlusses sowieso flüchtig würden und-dann stören würden, vorher auszutreiben. Es verbleibt aber immer ein Rest Kohlenstoff im Gefüge, der etwa zwischen 2 und 10-% liegt.
• Die bislang in der-Praxis angewendeten Platten bei derartigen Schieber- oder Drehverschlüssen bestehen überwiegend aus etwa 80 bis 95 %-Al203 (Tabular-Alumina, Korund) mit oder auch ohne Zusätze von z. B. Zirkon- oder Chrom-Verbindungen oder aus Magnesit (MgO). Aus diesen Rohstoffen werden unter dem Zusatz von Bindemitteln unter Anwendung großer Drücke Platten gepreßt und bei sehr hohen Temperaturen g'ebrannt, so daß'die Platten also eine keramische Bindung aufweisen. Eine solche Herstellungsweise und Zusammensetzung der Platten erscheint nach dem bisherigen Erkenntnisstand der Fachwelt notwendig, weil eine sehr hohe Festigkeit der Platten für erforderlich gehalten wird, um zum einen durch Schleifen eine besonders glatte Oberfläche zu erzielen-und zum anderen eine möglichst große Resistenz gegen den Gießstrahl, insbes. beim Vergießen von Stahl, im Bereich der Durchflußöffnung zu erzielen.
• Um die Korrosion gegen Stahl noch zu erniedrigen und um die Flächen des Verschlusses zu schmieren, werden die Platten nach dem Hochbrand mit Teer in großen aufwenidgen Anlagen-getränkt. Es schließt sich ein Vercrackungsvorgang bei 25u bis 600 OC an. Diese Herstellung und Ausrüstung ist kostenaufwendig und wenig umweltfreundlich. Den Anwender derartiger-Verschlüsse stören oft Restteergehalte, die nicht völlig vercrackt sind, die auch die Arbeit im Stahlwerk erschweren und die Luft verunreinigen.
• Die in der DE-AS 27 19 105 vorgeschlagene hydraulische Bindung für das Material der Platte hat bisher den Stand der Technik in der Praxis nicht beeinflußt, so daß in'der Fachwelt nur eine keramische Bindung für ausreichend angesehen wird. In diesem-Vorurteil ist die Fachwelt auch deshalb bestärkt, weil bei der Betätigung eines Verschlusses eine erhebliche Reibbelastung der Platten aneinander unter Druck und Temperatur stattfindet, der in der Praxis nur durch die keramische Bindung begegnet werden konnte. Chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse dagegen werden üblicherweise dort eingesetzt, z. B.
• im Industrieofenbau, wo die Teile stationär, also unbeweglich angeordnet sind und Reibung nicht auftritt. Es ist bekannt, daß chemisch gebundene feuerfeste Erzeugnisse eine schlechtere Abriebfestigkeit als keramische- gebundene Produkte haben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Platte der eingangs'beschriebenen Art aufzuzeigen, die einfacher und damit kostengünstiger'herstellbar-ist und trotzdem den Anforderungen an Rißbeständigkeit, Abschälfestigkeit, Erosionsfestigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit vergleichsweise besser genügt.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Grundkörper aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material besteht, und daß der Einsatz zumindest im Bereich der 'Durchflußöffnung über die Höhe durchgehend den Grundkörper durchsetzend vorgesehen ist. Grundkörper und Einsatzkörper werden getrennt voneinander hergestellt und an beide Teile stellen sich im Einsatz unterschiedliche Anforderungen, denen jeweils in optimaler Weise Rechnung getragen werden kann. Die Masse des Grundkörpers- wird gemischt, in Form gepreßt und unter mäßiger Temperatur - etwa im Bereich zwischen 300 und 600 eC -ausgehärtet. Da nur der Einsatz, nicht dagegen der Grundkörper, mit dem, Gießstrahl in Berührung kommt, wird auch nur der Einsatz hinsichtlich Abschälfestigkeit und Erosionsfestigkeit belastet Verschleiß tritt im wesentlichen allein am Einsatz auf, so daß dieser ersetzt werden ka-nn; der Grundkörper ist mehrfach verwendbar. Uberraschenderweise zeigt der chemisch gebundene Grundkörper eine ausreichende Abriebfestigkeit und zwar in Verbindung mit dem Einsatz aus keramisch gebundenem hochwertigem Material. Einsatz und Grundkörper lassen sich zusammen gut einpassen und schleifen. Im Grundkörper ist die Gefahr der Rißbildung vergleichsweise vermindert, da der Grundkörper im Vergleich zu keramisch gebundenen Materialien eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit besitzt. Schließlich läßt sich der Grundkörper auch einfacher und kostengünstiger herstellen, weil ein Brennvorgang entbehrlich ist.
• Das Material des Grundkörpers kann neben den feuerfesten Hauptrohstoffen 2 bis 30 % Kohlenstoff, z. B. in Form von Graphit enthalten. Dies ist in Verbindung mit der-chemischen Bindung des Materials des Grundkörpers besonders vorteilhaft, weil umständliche Tränkungsverfahren und Nachbehandlungen der .Platten entbehrlich sind. Der Kohlenstoff kann ganz einfach dem Material des Grundkörpers beigemischt werden, bevor das Verpressen in der Form stattfindet. Der Kohlenstoff ist dann bereits in dem Material des Grundkörpers enthalten Eine homogene Verteilung ist auf einfache Weise sichergestellt. Da ein Brennen des Materials des Grundkörpers wegfällt, kann der Kohlenstoff auch in geringerem Prozentsatz zugefügt werden,-weil leicht flüchtige Bestandteile infolge Fehlens des Brenvorganges nicht ausgetrieben werden. Der Grundkörper kann seinen Kohlenstoffanteil den feuerfesten Hauptrohstoffen hinzugemischt, m-it diesen in Form gepreßt and bei mäßiger Temperatur getempert, enthalten. Der Kohlenstoff läßt sich in Form von Ruß oder Graphit leicht einbringen. Außerdem enthält das Material des Grundkörpers ja noch den chemischen Binder. Die fertiggepreßten -Platten werden zum Aushärten bei etwa. 300 bis 600 OC getempert und erreichen Festigkeiten, die ausreichen, um problemlos glatte Oberflächen schleifen zu können. Ein Vercrackungsvorgang ist nicht erforderlich.
• Das Material des Grundkörpers kann auf der Basis von Phosphorsäure oder Verbindungen der Phosphorsäure chemisch gebunden sein. Die Bindung findet also ohne Brennvorgang statt. Das eigentliche hochwertige Verschleißteil, nämlich der Einsatz, wird nach dem Tempern in den Grundkörper eingesetzt und mit diesem zur'Erreichung einer einwandfreien Oberfläche eingeschiffen. Der Grundkörper kann seinen Kohlenstoffanteil in Form von Harzen, Ölen, Fetten o. dgl. hinzugefügt enthalten.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Platte gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Platte in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4 und 5 eine weitere, Ausführungsform der Platte und Fig. 6 einen Querschnitt durch eine weitere Platte.
• Die feuerfeste Platte, wie sie für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen eingesetzt wird, besitzt einen Grundkörper 1 aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material. Je nach Ausbildung des Verschlusses weist der Grundkörper eine äußere und eine innere Kontur auf.
• In ihn ist ein Einsatz 2 aus einem eine keramische Bindung auf- -weisenden gebrannten Material eingesetzt. Der Einsatz 2 weist eine Durchflußöffnung 3 für den Gießstrahl auf. Es versteht sich, daß diese Platte relativ zu anderen Platten so verschoben wird, daß die Durchflußöffnung 3 in der einen Stellung freigegeben und in der anderen Stellung abgesperrt ist, so daß im einen Falle der Gießstrahl austreten, im anderen Falle die Metallschmelze nicht abfließen kann.
• Entlang seiner inneren Kontur kann der-Grundkörper 1 einen Absatz 4, eine Stufung o. dgl. oder wie in Fig. 3 dargestellt ist, eine konische Sitzfläche 5 aufweisen, in die der Einsatz 2 eingesetzt und damit gehalten gelagert im Grundkörper 1 vorgesehen ist. Je-nach Ausbildung des Verschlusses muß diese Platte auf einer oder auf beiden Seiten geschliffen werden, wobei es darauf ankommt, eine ebene Oberfläche zwischen Grundkörper 1 und Einsatz 2 herzustellen, die mit einer anderen ebenen Oberfläche Gleitbewegungen ausführen kann. Wesentlich ist weiterhin, daß sich die Durchflußöffnung 3 über die gesamte Höhe des Einsatzes 2 erstreckt,- und zwar derart, daß der Gießstrahl jedenfalls nicht in direkte Berührung mit dem Grundkörper 1 kommt. Der Grundkörper 1 kann mehrfach verwendet werden,- während der Einsatz 2 nur so lange benutzt werden kann, wie sein Verschleiß dies zuläßt. Die -Platte wird damit insgesamt wesentlich kostengünstiger herstell- und anwendbar.
• Die Figuren 4 bis 6 zeigen Ausführungsformen der Platte mit dem hochwertigen Einsatz, bei denen der Einsatz auch kleiner sein kann als der gesamte Weg, den die sich verschiebende Platte macht. Die Einsätze können runde Form aufweisen. Die Abmessungen des Einsatzes sind vorzugsweise gleich oder größer als das Doppelte der Durchflußöffnung in Länge und Breite.
• Im Folgenden werden noch einige spezielle Ausführungsbeispiele hinsichtlich der Zusammensetzung der verwendeten Materialien für den Grundkörper beschrieben: Beispiel 1: Grundkörper mit C # 5 % Al2O3 # 80 % SiO2 # 9 % P2@5 ¢ 4% Restoxide # 2 % Kaltdruckfestigkeit (KDF) X 65 N/mm2 scheinbare Porosität (Ps) # 15 % Raumgewicht (Rg) # 2,80 p/cm3 Beispiel 2: Grundkörper mit C # 10 % Al203 X 77 % SiO2 7 % P205 # 4 % Restoxide ¢ 2 % Kaltdruckfestigkeit (KDF) # n660 N/mm2 scheinbare Porosität (Ps) # 14 % Raumgewicht (Rg) # 2,70 p/cm3 Beispiel 3: Grundkörper mit C # 20 % Al2o3 # 70 % SiO2 # 4 % P205 f 4 % Restoxide # 2 % Kaltdruckfestigkeit (KDF) # 50 N/mm2 scheinbare Porosität (Ps) # 12 % Raumgewicht (Rg) # 2,65 p/cm3 B e z u g s z e i c h e n l i s t e : 1 = Grundkörper 2 = Einsatz 3 = Durchflußöffnung 4 = Absatz 5 = Sitzfläche

Claims (5)

1. Feuerfeste Platte, insbesondere für Such'über oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen Patentansprüche: 1. Feuerfeste, wenigstens eine Durchflußöffnung aufweisende Platte, insbesondere für Schieber- oder Drehverschlüsse an metallurgischen Gefäßen, mit einem Grundkörper und einem über .den Verstellbereich mit der Schmelze in Berührunq kommenden plattenförmigen hochhitzebeständigen Einsatz aus einem eine keramische Bindung aufweisenden gebrannten Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einem eine chemische Bindung aufweisenden ungebrannten Material besteht,und daß der Einsatz (2) zumindest im Bereich der Durchflußöffnung (3) über die Höhe durchgehend den Grundkörper (1) durchsetzend vorgesehen ist.
2. 2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers (1) neben den feuerfesten Hauptrohstoffen 2 bis 30 % Kohlenstoff, z. B. in Form von Graphit,-enthält.
3. 3. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) seinen Kohlenstoffanteil den feuerfesten Hauptrohstoffen hinzugemischt, mit diesen in Form gepreßt und bei mäßiger Temperatur getempert, enthält.
4. 4. Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers (1) auf der Basis von Phospharsäure oder Verbindungen der Phosphorsäure chemisch gebunden- ist.
5. 5. Platte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) seinen Kohlenstoffanteil in Form von Harzen, ölen, Fetten o. dgl. hinzugefügt enthält.