DE3522134A1

DE3522134A1 - Feuerbestaendige platte fuer ein gleitplatten-ventil

Info

Publication number: DE3522134A1
Application number: DE19853522134
Authority: DE
Inventors: Earl P. Sarasota Florida Shapland
Original assignee: Flo Con Systems Inc
Current assignee: Flo Con Systems Inc
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1985-06-18
Publication date: 1986-01-09
Anticipated expiration: 2005-06-19
Also published as: IT1181694B; NL193902C; NL193902B; ZA854609B; ATA182685A; LU85957A1; AT392431B; FR2565860A1; DE3522134C2; NL8501726A; US4573616A; CA1224909A; MX164190B; FR2565860B1; GB2163376B; ES8801593A1; GB2163376A; FI852420L; IT8548238A0; SE463191B

Description

Feuerbeständige Platte für ein Gleitplatten-Ventil

Die Erfindung befaßt sich mit einer feuerbeständigen Platte für ein Gleitplatten-Ventil, das in Stahlwerken zum Gießen von flüssigem Stahl eingesetzt wird.

Ein solches Gleitplatten-Ventil ist aus der US-PS 4,063,668 bekannt. Bei diesem bekannten Ventil ist die ortsfeste Platte und die bewegbare Platte jeweils mittels eines Mörtels in einer Metallumhüllung angeordnet. Die Metallumhüllung hat dabei den Zweck, die feuerbeständigen Platten während des Betriebes mit- einander in Eingriff zu halten und einen Bruch zu vermeiden. Selbst wenn ein kleiner Bruch auftritt, soll der von der Metallumhüllung erzeugte Druck bewirken, daß ein Austreten des flüssigen Metalls verhindert wird. Bei den bekannten Gleitplatten-Ventilen werden Federn verwendet, um die für die Anlage erforderlichen vertikalen Kräfte zu erzeugen. Bei diesen Ventilkonstruktionen ist die stationäre Platte und die Gleitplatte jeweils mit Mörtel mit Metallkörpern geringen Gewichts verbunden, die die feuerbeständigen Platten mit Ausnahme der aneinander angrenzenden Flächen umschließen. Die Metallumhüllung dient zur Unterstützung der Verteilung des Federdrucks auf den Boden der feuerbeständigen Platten und zur seitlichen Einfassung der Platten. Bei einer Abwandlung eines solchen Ventils wird ein Metall oder eine Kombination aus einem Metall und einer kompressiblen feuerbeständigen Faserplatte verwendet, um den Federdruck auf den Boden des feuerbeständigen Elements zu verteilen. Dabei dient ein gespanntes Klemmband oder ein geschweißtes und dann geschrumpftes Band am Umfang der Platte dazu, diese seitlich zusammenzudrücken.

Bei den bekannten Ventilen und insbesondere bei deren feuerbeständigen Platten war man ständig bestrebt, die Ebenheit der Flächen der feuerbeständigen Platten sicherzustellen. Oft

führt dies zu teuren Formvorgängen und Schleifarbeiten. Ferner kann bei einer in einem Metallbehälter eingeschlossenen feuerbeständigen Platte., selbst wenn diese eine perfekte Ebenheit aufweist, diese Ebenheit beeinträchtigt werden, wenn die feuerbeständige Platte in den Metallbehälter eingemörtelt wird. Außerdem werden dann, wenn die feuerbeständigen Platten von Metall umhüllt sind, oft große Abschnitte von gebranntem feuerbeständigen Material verwendet, was beträchtlich teurer ist als ein monolithisches feuerfestes Material, das gegossen werden kann.

Bei der Herstellung von Stahl gehen in den Tonnen-Preis verschiedene Elemente ein. Hierzu gehören die Kosten für den Betrieb der Gleitplatten-Ventile. Es ist daher erwünscht, ein Gleitplatten-Ventil zu entwickeln, das die Anzahl der Aufheizungen, die das feuerfeste Material aushalten kann, maximiert, das die Kosten des feuerbeständigen Materials minimiert, und das sich durch geringe Investitionskosten auszeichnet. Dabei müssen der Zeitaufwand für das Auswechseln der feuerbeständigen Elemente, die Einrichtungszeit und die Kosten der feuerbeständigen Elemente zusätzlich zur Sicherheit des Ventils gegen einen Ausbruch in Betracht gezogen werden.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Ventil und die Konstruktion von feuerbeständigen Elementen gerichtet, bei der die stationäre Platte und die Gleitplatte bandlose feuerbeständige Elemente darstellen. In gleicher Weise ist auch die Eingangsdüse und die Sammeldüse bandlos in Verbindung mit einer günstigen Anordnung einer Spitze der Sammeldüse. Es werden verschiedene Formen von feuerbeständigen Platten aufgezeigt, jedoch ist primär eine Form mit einer konischen Fläche am Rand der feuerbeständigen Platten vorgesehen, mit der Klemmvorrichtungen in Eingriff sind, die eine angepaßte konische Fläche aufweisen. Sowohl für die stationäre Platte als auch für die Gleitplatte kann die gleiche Form verwendet werden. Zur Festlegung der feuerbeständigen Platten dienen Klemmelemente mit konischen Flächen, die mit konischen Flächen an den Rändern der feuerbeständigen Platten in Eingriff

sind. Die Düsen sind in gleicher Weise durch Klemmvorrichtungen eingespannt.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung besteht darin, eine Ventilkonstruktion zu schaffen, bei der eine Klemmvorrichtung durch Druckkräfte ein bandloses feuerbeständiges Element festlegt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die stationäre Platte und die Gleitplatte identisch auszubilden, so daß dadurch Lagerprobleme und die Herstellung betreffende wirtschaftliche Probleme vermindert werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein bandloses feuerbeständiges Element zu schaffen, das wahlweise aus einem monolithischen Material mit erosionsbeständigen Einsätzen am Düsenbereieh gegossen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gießgefäß gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Horizontal-Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1 ;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs F3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des gleichen Bereichs, wobei jedoch die Platte an dem Träger unnachgiebig befestigt ist;

Fig. 5 eine Alternative von Fig. 3, jedoch mit einer

Klemmschraube, die senkrecht zum Träger verläuft;

Fig. 6 eine andere Alternative, bei der die Fläche des feuerbeständigen Elements nicht konisch ausgebildet ist;

Fig. 7 eine asymmetrische Konstruktion der Gleitplatte ;

Fig. 8 eine andere Ansicht einer Gleitplatte und einer stationären Platte mit abgerundeten Enden;

Fig. 9 eine Ausführungsform mit einer rechteckigen Platte, die zwei Öffnungen aufweist;

Fig. 10 eine andere Plattenanordnung zur Verwendung in einem drehbaren Ventil;

Fig. 11 eine vergrößerte Querschnitts-Darstellung durch die Verbindung zwischen der unteren Düse und der stationären Platte und

Fig. 12 eine vergrößerte Querschnitts-Darstellung der Verbindung von der Sammeldüse mit der Gleitplatte .

In Fig. 1 ist eine Gießpfanne oder ein Gießgefäß 1 dargestellt, das eine Metallschale 2 mit einer feuerbeständigen Auskleidung 3 aufweist. In der Mitte der feuerbeständigen Auskleidung 3 ist eine Gießöffnung H vorgesehen, die die mittlere Schale 2 gegen das zu gießende geschmolzene Material schützt. Der untere Teil der Gießgefäßöffnung wird durch eine untere auswechselbare Düse 5 gebildet, die in der Lagerplatte 6 durch eine Klemmvorrichtung 23 befestigt ist. Die Lagerplatte 6 ist ihrerseits mit der Metallschale 2 des Gießgefäßes verschraubt.

An der Ventil-Lagerplatte 6 sind metallische Klemmblöcke 7 befestigt, die Klemmvorrichtungen 8 abstützen, welche die stationäre feuerbeständige Platte 9 festhalten und festklemmen, und welche ferner dazu dienen, eine Aufwärtsverschiebung des Endes der bewegbaren feuerbeständigen Platte 10 zu verhindern, wenn diese sich über die Grenzen der stationären Platte 9 hinaus erstreckt.

Unterhalb der Ventil-Lagerplatte 6 ist mittels einer Aufhängung 11 der Ventilrahmen 12 angebracht. Der Ventilrahmen enthalt und trägt seinerseits einen Träger 13 für die bewegbare feuerbeständige Platte. Der Träger 13 wird durch einen Kraftmechanismus 14 aktiviert, der hier als Hydraulikantrieb dargestellt ist. Ferner ist ein Hitze- und Spritzschild 15 vorgesehen. Der Spritzschild 15 ist unterhalb der bewegbaren feuerbeständigen Platte 10 ebenso wie die feuerbeständige Sammeldüse 16 aufgehängt, die von einer Klemmvorrichtung 17 festgehalten und gelagert ist, die durch ein Gewinde mit dem Träger 13 in Eingriff steht.

Gegebenenfalls befindet sich unterhalb der Sammeldüse 16 eine feuerbeständige Sammelspitze 18. Die Sammelspitze 18 wird von einer Klemmvorrichtung 19 festgehalten und gelagert, die durch ein Gewinde mit der Klemmvorrichtung 17 in Eingriff steht.

Es sei nun zunächst Fig. 3 betrachtet, die die Klemm-

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Vorrichtung 8 und eine Schraube 20 zeigt, um die bewegbare feuerbeständige Platte 10 mit dem nachgiebigen membranartigen Träger 13 zu verklemmen. Zugleich wird dadurch die bewegbare Platte an einer thermischen Ausdehnung gehindert und das Material der bewegbaren Platte konstant unter Druck gehalten.

Fig. 4 ist mit Fig. 3 vergleichbar, jedoch übt hier die Klemmanordnung 8 einen Druck auf die Platte 10 aus, die auf einem entfernbaren Träger 21 von nicht nachgiebiger Art gelagert ist.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Darstellung einer weiteren Abwandlung mit einer Klemmvorrichtung 22, die in einer Richtung senkrecht zur Plattenoberfläche wandert. Diese Klemmvorrichtung kann sowohl eine Klemmkraft als auch eine seitliche Haltekraft auf die Platte 10 ausüben. Nachteilig ist bei ihr, daß sie vollständig entfernt werden muß, wenn die Platte ersetzt wird, während die Klemmvorrichtung 8 in Fig. 3, die schräg zur Plattenoberfläche wandert, ausreichend weit verschoben werden kann, um ohne vollständige Entfernung einen Ersatz der Platte zu ermöglichen. Die Klemmvorrichtung 22 ist jedoch wirksamer, wenn sie an dem gekrümmten Rand einer Platte oder Düse angebracht wird, wie die Klemmvorrichtung 23 in Fig. 1 und die Klemmvorrichtungen 22 in Fig. 8 und 10. Die senkrechte Klemmvorrichtung 22 wird für die gekrümmte Konfiguration verwendet, da bei Benutzung einer schrägen Klemmvorrichtung ausreichend Flexibilität vorhanden sein muß, um eine Anpassung an eine Änderung im Radius zu ermöglichen, wenn die Schraube 20 angezogen wird.

Fig. 6 zeigt eine andere Alternative mit einer schräg wandernden, eine gerade Fläche aufweisenden Klemmvorrichtung 24, die eine nicht konische feuerbeständige Platte 25 mit senkrechtem Rand und einen bewegbaren Träger 21 der nicht nachgiebigen Art festlegt. Eine solche Klemmvorrichtung kann eine angemessene seitliche Haltekraft ausüben, jedoch nur eine sehr geringe vertikale Klemmkraft. Sie ist daher mehr für einen Träger der nicht nachgiebigen Art geeignet.

ORIGINAL INSPECTED

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Die stationäre Platte 9 und die Gleitplatte 10 können identisch sein, was von einer Konstruktion herrührt, bei der ihre stromaufwärtigen und stromabwärtigen feuerbeständigen Materialien in identischer Weise miteinander in Eingriff sind. Beispielsweise ist, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Verbindungsansatz 30 an der Rückseite jeder Platte angebracht, wobei die Verbindungstasche der unteren Düse 5 unter Verwendung von Mörtel in Eingriff mit der stationären Platte ist. In gleicher Weise ist die Verbindungstasche 32 der Sammeldüse 16 in Eingriff mit dem Verbindungsansatz 30 der Gleitplatte 10.

Wie zuvor erwähnt wurde, ist hier ein nachgiebiger Träger vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist eine Membran 35 vorgesehen, die im wesentlichen den Bereich unterhalb der Gleitplatte 10 bedeckt, wobei die Membran über einer Kammer 36 liegt, die von einer externen Gasquelle über eine Druckmittel-Zuführung 38 aktiviert wird und für einen konstanten nachgiebigen Eingriff sorgt.

Der Spritzschild 15 besitzt einen Metallrücken 40, in den ein feuerbeständiger Schild 41 vorzugsweise monolithisch' eingegossen ist, und der mittels Lagerungen 42 am Träger 13 befestigt ist.

Beispiele für den Fall, daß die beiden Flächen der stationären Platte 9 oder der bewegbaren Platte 10 geschliffen werden sollen, sind in Fig. 11 und 12 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß an der stationären Platte 9', die in Eingriff mit der unteren Düse 5' ist, eine Nut- und Feder-Verbindung 30' vorgesehen ist. In gleicher Weise ist gemäß Fig. 12 die Sammeldüse 16' mittels einer ähnlich bemessenen Nut- und Feder-Verbindung 30' in Eingriff mit dem unteren Teil der Gleitplatte 10'.

Hinsichtlich der stationären Platte 9, der Gleitplatte 10 und der Sammeldüse 16 mit der Spitze 18 werden optimale Winkel verwendet. Der Konus entlang der Ränder liegt im wesentlichen

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zwischen 5° und 20°. Ein Winkel von weniger als 5° führt zu einer beträchtlich geringeren Klemmwirkung und der zentralen Druckwirkung. Wenn der Winkel 4-5° übersteigt, liegt die Klemmwirkung bei nahezu 100%, ohne daß eine Druckwirkung vorhanden ist. Wo die Sammeldüse 16 in Eingriff mit der Klemmvorrichtung 17 ist, kann der Winkel am unteren Ende des Bereiches zwischen 5 und 20° liegen. Andererseits ist bei der stationären Platte 9 und der Gleitplatte 10 ein Durchschnittswinkel von etwa 7° bis 15° vorgesehen, jedoch innerhalb des Bereiches von 5° bis 20°, um die zentrale Druckkraft mit der abwärts gerichteten Klemmwirkung zu optimieren. Dadurch, daß die Platte 9 stationär ist, genügt eine etwas niedrigere Klemmwirkung. Andererseits sind die Friktionskräfte, die bestrebt sind, die stationäre Platte 10 zu verlagern, so groß, daß eine größere Klemmwirkung erforderlich ist.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sowohl die stationäre Platte 9 als auch die Gleitplatte 10 an ihrem zugehörigen Lagerteil mittels einer Druckkraft in Klemmeingriff gehalten, wodurch die Platten in ihrer Position gehalten werden, und wodurch zugleich eine zentral gerichtete Kraft-Komponente erzeugt wird, um die feuerbeständigen Elemente zusammenzudrücken. Die feuerbeständigen Elemente 9 und 10 sind vorzugsweise identisch. Wenn der Benutzer mit identischen Platten versorgt wird, benötigt er weniger Lagerraum, und die Anpassung der beiden Platten ist leichter bestimmbar.

In den Fig. 7 bis 10 sind verschiedene Konfigurationen von feuerbeständigen Platten dargestellt. Darin zeigt Fig. 7 eine asymmetrische Platte 26, Fig. 8 eine Platte 27 mit zwei abgerundeten Seiten, Fig. 9 eine rechteckige Platte 28 mit zwei Öffnungen und Fig. 10 eine Platte 29, die für ein drehbares Ventil bestimmt ist.

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Claims

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER 3522134 t FLO-CON SYSTEMS, INC. 246/107 Patentansprüche

1. Feuerbeständige Platte für ein Gleitplatten-Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9, 10) zwische.n ihren einander gegenüberliegenden Flächen Randbereiche aufweist, von denen wenigstens zwei einander gegenüberliegende Randbereiche konisch ausgebildet sind, und daß Klemm-Mittel (8) mit einer angepaßten Konusfläche derart mit den konischen Randbereichen in Eingriff sind, daß auf die Randbereiche zur Mitte gerichtete und zur Lagerung dienende Druckkräfte ausgeübt werden.

2. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus der Randbereiche einen Winkel zwischen und 20° zu einer Achse aufweist, die senkrecht zu den beiden Flächen der Platte (9, 10) verläuft.

3. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer kreisförmiger Ansatz (30) an der Fläche vorgesehen ist, die der Grenzfläche mit einer gleichen Platte gegenüberliegt, und daß der Ansatz (30) für die Aufnahme eines vorstehenden Ringes an einer Düse (16) bemessen ist.

4. Feuerbeständige Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9, 10) etwa rechteckig ist.

5. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte abgerundete Ecken aufweist.

6. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Platte die Form eines spiegelbildlichen, gleichschenkligen Trapezes hat, welches zwei Endrandbereiche, vier Seitenwandbereiche und zwei zusätzliche Seitenwandbereiche in einer rechtwinkligen Orientierung zu den Endrandbereichen definiert.

7. Eingangsdüse für eine feuerbeständige Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (5) an einem unteren Kragen einen Konus zwischen 5° und 20° aufweist, und daß die Düse (5) an ihrem oberen Bereich einen Ringbereich aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der untere konische Bereich.

8. Eingangsdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem unteren Bereich ein ringförmiger Ansatz (30¹) vorgesehen ist.

9. Eingangsdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Ansatz (30') einer entsprechenden ringförmigen Ausnehmung in der stationären Platte (9') gegenüberliegt, die an die Eingangsdüse (5) angrenzt.

10. Feuerbeständige Platte für ein Gleitplatten-Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9, 10) zwischen ihren einander gegenüberliegenden Flächen einen Seitenrand mit konischer Fläche und einen Endrand mit konischer Fläche besitzt, daß jede der Flächen nach außen und nach unten in Richtung auf eine Lagerplatte konisch verläuft, daß der Winkel der Flächen so bemessen ist, daß ein gegenüberliegendes Klemmelement sowohl eine zur Mitte gerichtete als auch eine nach unten gerichtete Druckkomponente ausübt, und daß die nach unten gerichtete Komponente gegen ein Auflager für die Platte wirkt.

11. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusflächen einen Winkel zwischen 5° und 20° zu einer Achse bilden, die senkrecht zu den beiden Flächen der Platte verläuft.

12. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer kreisförmiger Ansatz (30) an der Fläche vorgesehen ist, die der Grenzfläche mit einer gleichen Platte gegenüberliegt, und daß der Ansatz (30) für die Aufnahme eines vorstehenden Ringes an einer Sammeldüse (16) bemessen ist.

13. Feuerbeständige Platte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9, 10) etwa rechteckig ist.

14. Feuerbeständige Platte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte abgerundete Ecken aufweist.

15- Feuerbeständige Platte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte die Form eines spiegelbildlichen, gleichschenkligen Trapezes hat, welches zwei Endrandbereiche, vier Seitenwandbereiche und zwei zusätzliche Seitenwandbereiche in einer rechtwinkligen Orientierung zu den Endrandbereichen definiert .

16. Eingangsdüse für eine feuerbeständige Platte nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (5) an einem unteren Kragen einen Konus zwischen 5° und 20° aufweist, und daß die Düse (5) in ihrem oberen Bereich einen Ringteil aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der untere konische Bereich.

17. Eingangsdüse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem unteren Bereich ein ringförmiger Ansatz (30^r) vorgesehen ist.

18. Eingangsdüse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Ansatz (30') einer entsprechenden ringförmigen Ausnehmung in der stationären Platte (9¹) gegenüberliegt, die an die Eingangsdüse (5) angrenzt.

19. Verfahren zur Lagerung von feuerbeständigen Platten in einem Gleitplatten-Ventil, gekennzeichnet durch die Schritte:

Anbringung von einem Konus an gegenüberliegenden Rändern der Platten,

Einklemmen der konischen Ränder zur Erzeugung von zur Mitte der Platte gerichteten und von zur Lagerung dienenden Druckkomponenten,

Positionierung der Platten innerhalb eines auf den Umfang
wirkenden Klemmeingriffs.

20. Verfahren zur Lagerung von feuerbeständigen Platten in einem Gleitplatten-Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß auf den
Rand der Platte eine Druckkraft ausgeübt wird, nachdem diese installiert worden ist, um eine Bewegung von ihr oder ihrer Teile, die zu einem Bruch führen könnte, zu verhindern.

21. Verfahren zur Lagerung von feuerbeständigen Platten in einem Gleitplatten-Ventil derart, daß diese Fläche an Fläche in
Druckeingriff stehen, dadurch gekennzeichnet daß die Platten bei ihrer Installation in dem Ventil an ihrem Rand mit einer Druckkraft beaufschlagt werden, und daß die Druckkraft während des gesamten Gebrauchs des Ventils aufrechterhalten wird.