B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Platte für einen Schieberverschluss zur Regelung einer Durchflussmenge von flüssigem Stahl, die

Verwendung eines Schmelzrohstoffs als Werkstoff in einer solchen Platte sowie ein S chmelzgefäß zur Aufnahme von flüssigem Stahl, das zur Regelung einer Durchflussmenge von flüssigem Stahl aus dem

Schmelzgefäß eine solche Platte aufweist.

Feuerfeste Platten in einem Schieberverschluss dienen zur Regelung einer Durchflussmenge von flüssigem Stahl aus einem Schmelzgefäß zur Aufnahme von flüssigem Stahl beziehungsweise einer Stahlschmelze. Bei einem solchen Schmelzgefäß kann es sich insbesondere um eine

Gießpfanne („Ladle") oder um eine Zwischenpfanne („Tundish") in einer Stranggießanlage zum Vergießen von Stahl handeln. Um eine in einem solchen S chmelzgefäß befindliche Stahlschmelze in ein diesem

Schmelzgefäß produktionstechnisch nachgeschaltetes Aggregat zu gießen, weisen solche S chmelzgefäße eine Öffnung auf, die insbesondere am Boden solcher Schmelzgefäße angeordnet ist. Zur Regelung einer Durchflussmenge von flüssigem Stahl durch eine solche Öffnung werden feuerfeste Platten in einem S chieberverschluss verwendet. Dabei weisen solche Platten eine Durchlassöffnung auf, durch die flüssiger Stahl hindurchleitbar ist.

Ein S chieberverschluss ist im Bereich der Öffnung des Schmelzgefäßes angeordnet. Ein solcher Schieberverschluss umfasst mehrere feuerfeste Platten zur Regelung der Durchflussmenge von flüssigem Stahl aus der Öffnung. Insoweit umfasst ein solcher Schieberverschluss regelmäßig eine oder zwei feststehende feuerfeste Platten, die j eweils eine

Durchlassöffnung aufweisen, die mit der Öffnung des Schmelzgefäßes fluchtet. Eine weitere feuerfeste Platte, die sogenannte„Schieberplatte", liegt plan gegenüber den feststehenden Platten an und ist gegenüber diesen feststehenden Platten verschiebbar angeordnet. Dabei ist die Schieberplatte in eine erste Stellung schiebbar, in der die

Durchlassöffnung der S chieberplatte mit den Durchlassöffnungen der feststehenden Platten fluchtet, so dass der flüssige Stahl durch die Öffnung des Schmelzgefäßes und die miteinander fluchtenden

Durchlassöffnungen der Platten aus dem Schmelzgefäß fließen kann. Ferner ist die Schieberplatte in eine zweite Stellung schiebbar, in der die Durchlassöffnungen der feststehenden Platten durch die Schieberplatte verschlossen sind. Zur Verschiebung der Schieberplatte kann ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb vorgesehen sein.

Eine feststehende feuerfeste Platte, die oberhalb einer Schieberplatte angeordnet ist, wird auch als„Oberplatte" oder„Bodenplatte"

bezeichnet. Mit„Platte" wird hierin sowohl eine„Oberplatte", als auch eine„Schieberplatte" bezeichnet. Platten in einem Schieberverschluss bestehen aus feuerfesten keramischen Werkstoffen.

Während des Durchleitens von flüssigem Stahl durch die

Durchlassöffnung der Platte ist diese extremen

Temperaturschwankungen, extremen Temperaturen sowie einem extremen mechanischen beziehungsweise korrosiven Angriff ausgesetzt. Die extremen Temperaturschwankungen ergeben sich dabei nicht nur während des Öffnens und Schließens des Schieberverschlusses sondern auch während des Durchleitens der Stahlschmelze durch die

Durchlassöffnung aufgrund von Temperaturgradienten innerhalb der Platte.

Um diesen extremen Belastungen standzuhalten, muss der feuerfeste keramische Werkstoff der Platte neben einer hohen Feuerfestigkeit insbesondere auch eine hohe Thermoschockbeständigkeit sowie eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

Bekanntermaßen besteht dabei j edoch das Dilemma, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten feuerfesten keramischen Werkstoffen zur Herstellung von feuerfesten Platten eine Verbesserung einer dieser Beständigkeiten eine Verschlechterung der anderen Beständigkeit zur Folge hat. Insoweit kann beispielsweise bei den aus dem Stand der Technik bekannten feuerfesten Werkstoffen für die Herstellung von Platten eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit eine

Verschlechterung der Thermoschockbeständigkeit zur Folge haben.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine feuerfeste Platte für einen Schieberverschluss zur Regelung einer

Durchflussmenge von flüssigem Stahl zur Verfügung zu stellen, die sowohl eine hohe Thermoschockbeständigkeit als auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Platte für einen

Schieberverschluss einer Gießpfanne oder einer Zwischenpfanne in einer Stranggießanlage zum Vergießen von Stahl zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Thermoschockbeständigkeit und eine hohe

Korrosionsbeständigkeit aufweist, insbesondere eine höhere

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit als die aus dem Stand der Technik bekannten feuerfesten keramischen Werkstoffe für Platten.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein S chmelzgefäß zur Aufnahme von flüssigem Stahl zur Verfügung zu stellen, wobei das Schmelzgefäß wenigstens eine solche Platte zur Regelung einer

Durchflussmenge von flüssigem Stahl aus dem Schmelzgefäß aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß zur Verfügung gestellt eine feuerfeste Platte für einen Schieberverschluss zur Regelung einer Durchflussmenge von flüssigem Stahl, die einen Schmelzrohstoff umfasst, wobei dieser Schmelzrohstoff die folgenden Elemente j eweils in einem Anteil im Bereich der folgenden Massenanteile aufweist:

Aluminium: 46-55 Masse-%;

Sauerstoff: 42-49 Masse-%;

Kohlenstoff: 0, 1 -3 Masse-%;

Silizium: 0, 1 -4 Masse-%.

Überraschend hat sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt, dass eine feuerfeste Platte für einen Schieberverschluss zur Verfügung gestellt werden kann, die die vorstehenden Aufgaben löst, wenn diese einen feuerfesten Werkstoff in Form des vorstehenden Schmelzrohstoffes mit den angegebenen Elementen in den angegebenen Massenanteilen aufweist. Insbesondere wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass durch eine Platte, die einen solchen Schmelzrohstoff aufweist, eine Platte zur Verfügung gestellt werden kann, die gleichzeitig sowohl eine hohe Thermoschockbeständigkeit als auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Mit„Platte" wird hierin eine Oberplatte, Bodenplatte oder Schieberplatte für einen Schieberverschluss bezeichnet, und zwar sowohl eine

ungebrannte (insbesondere harzgebundene) als auch eine gebrannte (insbesondere kohlenstoffgebundene) Platte.

Bei dem„Schmelzrohstoff" der erfindungsgemäßen Platte, der hierin auch als„erfindungsgemäßer S chmelzrohstoff" bezeichnet wird, handelt es sich um einen Rohstoff, der erhalten wurde aus einer abgekühlten, erstarrten Schmelze. Schmelzrohstoffe gemäß dem Stand der Technik sind beispielsweise in Form von Schmelzkorund oder S chmelzmagnesia bekannt.

Die Erfinder vermuten, dass die gute Thermoschockbeständigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Platte auf die Phasen im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff zurückzuführen sind, die sich bei den erfindungsgemäßen Anteilen der vorstehenden Elemente im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff ausbilden.

Die hierin offenbarten Massenanteile der Elemente im

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff sind j eweils bezogen auf die

Gesamtmasse des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs in der

erfindungsgemäßen Platte.

Der Massenanteil der Elemente im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff ist bestimmt gemäß ASTM E 1508-98 (Reapproved 2003) . Der Massenanteil an Aluminium im erfindungsgemäßen S chmelzrohstoff liegt im Bereich von 46 bis 55 Masse-%. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich die feuerfesten Eigenschaften der

erfindungsgemäßen Platte, insbesondere deren

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, zunehmend verbessern, soweit der Anteil an Aluminium im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff zunehmend einem Anteil von 49,6 Masse-% angenähert ist. Insoweit kann bevorzugter ein Anteil an Aluminium im

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff im Bereich von 47 bis 53 Masse-% und noch bevorzugter im Bereich von 48 bis 52 Masse-%> vorgesehen sein.

Der Massenanteil an Sauerstoff im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff liegt im Bereich von 42 bis 49 Masse-%. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich die feuerfesten Eigenschaften der

erfindungsgemäßen Platte, insbesondere deren

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, zunehmend verbessern, soweit der Anteil an S auerstoff im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff zunehmend einem Anteil von 45 , 8 Masse-% angenähert ist. Insoweit kann bevorzugter ein Anteil an Sauerstoff im

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff im Bereich von 43 bis 49 Masse-% und noch bevorzugter im Bereich von 44 bis 49 Masse-% vorgesehen sein.

Der Massenanteil an Kohlenstoff im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff liegt im Bereich von 0, 1 bis 3 Masse-%> . Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich die feuerfesten Eigenschaften der

erfindungsgemäßen Platte, insbesondere deren

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, zunehmend verbessern, soweit der Anteil an Kohlenstoff im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff zunehmend einem Anteil von 0,5 Masse-% angenähert ist. Insoweit kann bevorzugter ein Anteil an Kohlenstoff im erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff im Bereich von 0,2 bis 2,0 Masse-% und noch bevorzugter im Bereich von 0,3 bis 1 ,0 Masse-% vorgesehen sein.

Der Massenanteil an Silizium im erfindungsgemäßen S chmelzrohstoff liegt im Bereich von 0, 1 bis 4 Masse-%> . Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich die feuerfesten Eigenschaften der

erfindungsgemäßen Platte, insbesondere deren

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, zunehmend verbessern, soweit der Anteil an Silizium im erfindungsgemäßen

Schmelzrohstoff zunehmend einem Anteil von 1 , 1 Masse-% angenähert ist. Insoweit kann bevorzugter ein Anteil an Silizium im

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff im Bereich von 0,5 bis 3 Masse-% und noch bevorzugter im Bereich von 0,5 bis 2 Masse-%> vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß wurde ferner festgestellt, dass sich die feuerfesten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platte, insbesondere deren

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, weiter verbessern lassen, soweit der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff ferner Stickstoff aufweist, bevorzugt in einem Massenanteil im Bereich von 0,01 bis 0,3 Masse-%.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich die feuerfesten

Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platte verschlechtern können, wenn der erfindungsgemäße Schmelzrohstoff neben den Elementen Aluminium, Silizium, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff,

insbesondere in den vorbezeichneten Anteilen, Anteile an weiteren Elementen umfasst. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Schmelzrohstoff der erfindungsgemäßen Platte die Elemente Aluminium, Sauerstoff,

Kohlenstoff, Silizium und Stickstoff in einem Gesamtanteil von

wenigsten 98 Masse-% aufweist, noch bevorzugter in einem Gesamtanteil von wenigsten 99 Masse-%>, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Schmelzrohstoffs .

Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße

Schmelzrohstoff neben den Elementen Aluminium, S auerstoff,

Kohlenstoff, Silizium und Stickstoff weitere Elemente in einem

Gesamtanteil unter 2 Masse-%, noch bevorzugter in einem Gesamtanteil unter 1 Masse-%>, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs, aufweist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff das Element Silizium ganz oder teilweise in Form von SiC (Siliziumcarbid) aufweist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Schmelzrohstoff Silizium vorwiegend in Form von SiC aufweist. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Schmelzrohstoff einen Anteil an SiC im Bereich von 0, 1 bis 3 Masse-%> aufweist.

Überraschend wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass die erfindungsgemäße Platte insbesondere dann eine hervorragende

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, wenn der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff in der erfindungsgemäßen Platte die Phase AI28 C 6N6 O21 umfasst. Nach einer bevorzugten

Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße

Schmelzrohstoff der erfindungsgemäßen Platte die Phase Α1 ₂ ^ ₆ Ν ₆ 0 ₂₁ in einem Anteil im Bereich von 0,05 bis 10 Masse-% aufweist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff die Phasen SiC und AI ₂₈ C ₆ N ₆ O _{2 1} in einer Gesamtmasse im Bereich von 0, 15 bis 1 1 ,5 Masse-%, noch bevorzugter in einer Gesamtmasse im Bereich von 0,5 bis 1 1 ,5 Masse-%> aufweist.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Schmelzrohstoff die Phase Korund (AI ₂ O ₃ ) umfasst, bevorzugt als Hauptphase, besonders bevorzugt in einem Anteil von wenigstens 50 Masse-%), bezogen auf die Gesamtmasse des erfindungsgemäßen

Schmelzrohstoffs . Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff die Phase Korund in einem Anteil im Bereich von 80 bis 98 Masse-% auf, noch bevorzugter in einem Anteil im Bereich von 85 bis 98 Masse-%> .

Als weitere Phasen kann der erfindungsgemäße Schmelzrohstoff wenigstens eine der folgenden Phasen aufweisen: metallisches Silizium, metallisches Aluminium oder AI ₄ O ₄ C , bevorzugt in einer Gesamtmasse unter 3 Masse-%>.

Die vorstehenden Angaben zum Massenanteil an SiC, AI ₂₈ C ₆ N ₆ O _{2 1} , Korund, metallischen Phasen sowie AI ₄ O ₄ C am erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des er findungs gemäßen Schmelzrohstoffs .

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass die Korngröße des

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs einen Einfluss auf die

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der

erfindungsgemäßen Platte hat. Insoweit wurde festgestellt, dass die Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der

erfindungsgemäßen Platte besonders hoch ist, wenn der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff Körner mit einer groben Kornfraktion umfasst, also Körner mit einer großen mittleren Korngröße . Insoweit ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der

erfindungsgemäße S chmelzrohstoff Körner mit einer mittleren Korngröße über 0,5 mm umfasst. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens 45 Masse-% des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs in der erfindungsgemäßen Platte in einer mittleren Korngröße von wenigstens 0,5 mm vorliegt. Nach einer Fortbildung ist vorgesehen, dass wenigstens 45 % des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs in einer mittleren

Korngröße im Bereich von 0,5 bis 5 mm und besonders bevorzugt in einer mittleren Korngröße im Bereich von 0,5 bis 3 mm vorliegt. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass höchstens 55 Masse-% des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs in einer mittleren Korngröße unter 0,5 mm vorliegt. Die vorgemachten Angaben zur Korngröße in Masse-% sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des erfindungsgemäßen

Schmelzrohstoffs . Die Korngröße ist bestimmt gemäß DIN EN 933 - 2 : 1996-01 .

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs der

erfindungsgemäßen Platte wird zunächst ein Versatz aus Rohstoffen zur Verfügung gestellt, dieser Versatz zu einer Schmelze erschmolzen und die Schmelze anschließend abgekühlt. Die abgekühlte, erstarrte Schmelze stellt anschließend einen erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff dar, wie er in der erfindungsgemäßen Platte Verwendung findet. Um den

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff als Rohstoff zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platte zur Verfügung zu stellen, kann die abgekühlte, erstarrte Schmelze stückig aufbereitet werden, also beispielsweise auf die gewünschte Korngröße zerkleinert werden, insbesondere auf eine wie vorstehend angegebene Korngröße. Um einen erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff mit den vorstehenden Anteilen an Aluminium, Silizium und Sauerstoff zur Verfügung zu stellen, umfasst der zur Herstellung des erfindungsgemäßen

Schmelzrohstoffs zur Verfügung gestellte Versatz zum einen bevorzugt wenigstens einen Rohstoff auf Basis Tonerde (AI ₂ O ₃ ) sowie zum weiteren wenigstens einen der folgenden Rohstoffe : Einen Rohstoff auf Basis Siliziumdioxid (Si0 ₂ ) oder einen Rohstoff auf Basis

Siliziumdioxid und Tonerde. Besonders bevorzugt umfasst der zur Herstellung des erfindungsgemäßen S chmelzrohstoffs zur Verfügung gestellte Versatz zum einen einen Rohstoff auf Basis Tonerde sowie zum weiteren wenigstens einen Rohstoff auf Basis Siliziumdioxid und

Tonerde.

Ein Rohstoff auf Basis Tonerde kann bevorzugt in Form wenigstens eines der folgenden Rohstoffe vorliegen: Kalzinierte Tonerde, Schmelzkorund oder Sinterkorund. Besonders bevorzugt liegt als Rohstoff auf Basis Tonerde ein Rohstoff in Form von kalzinierter Tonerde vor.

Ein Rohstoff auf Basis Siliziumdioxid und Tonerde kann bevorzugt in Form wenigstens eines der folgenden Rohstoffe vorliegen: Kaolin, Metakaolin oder Schamotte.

Ein Rohstoff auf Basis Siliziumdioxid kann bevorzugt in Form von Mikrosilika vorliegen.

Um die Anteile an Kohlenstoff im erfindungsgemäßen S chmelzrohstoff zur Verfügung zu stellen, umfasst der zur Herstellung des

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs zur Verfügung gestellte Versatz bevorzugt wenigstens einen Kohlenstoffträger, also einen Rohstoff, der Träger freien Kohlenstoffs ist. Bevorzugt liegt als Kohlenstoffträger Graphit vor. Um die Anteile an Stickstoff im erfindungsgemäßen S chmelzrohstoff zur Verfügung zu stellen, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Versatz in einer Atmosphäre erschmolzen wird, die Stickstoff umfasst,

beispielsweise aus der Luft. Der Stickstoff wird insoweit während des Erschmelzens aus der umgebenden Atmosphäre in den Schmelzrohstoff eingebunden.

Die Rohstoffe des Versatzes zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs werden derart zusammengestellt, dass der

Schmelzrohstoff nach dem Erschmelzen und Abkühlen des Versatzes die hierin genannte Zusammensetzung aufweist. Insoweit wurde

erfindungsgemäß festgestellt, dass Teile des Kohlenstoffs (insbesondere in Form von C0 ₂ ) sowie Teile des Siliziumdioxids des Versatzes während des Erschmelzens in die Gasphase übergehen, sich entsprechend verflüchtigen und daher nicht mehr für den Schmelzrohstoff zur

Verfügung stehen. Daher enthält der Versatz, aus dem der

erfindungsgemäße S chmelzrohstoff erschmolzen wird, regelmäßig höhere Anteile an Silizium und Kohlenstoff als der erfindungsgemäße

Schmelzrohstoff.

Der für die Herstellung des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs zur Verfügung gestellte Versatz kann bevorzugt die folgenden Anteile an einem Rohstoff auf Basis Tonerde, an einem Rohstoff auf Basis Tonerde und Siliziumdioxid sowie an einem Kohlenstoffträger aufweisen:

Rohstoff auf Basis Tonerde : 87-95 Masse-%, bevorzugter 87-9 1

Masse-%;

Rohstoff auf Basis Tonerde und Siliziumdioxid: 1 - 12 Masse-%, bevorzugter 7-9 Masse-%;

Kohlenstoffträger: 1 -4 Masse-%, bevorzugter 2-4 Masse-% . Die vorgemachten Angaben in Masse-% sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Versatzes .

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der zu erschmelzende Versatz die vorbezeichneten Rohstoffe in einem Gesamtanteil von wenigstens 99 %, noch bevorzugter zu 100 % aufweist, bezogen auf die Gesamtmasse des zu erschmelzenden Versatzes .

Das Erschmelzen des Versatzes kann gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Technologien zum Erschmelzen von Versätzen zur Herstellung von feuerfesten Schmelzrohstoffen erfolgen, insbesondere bevorzugt in einem Elektrolichtbogenofen. Bevorzugt erfolgt das Erschmelzen unter reduzierender Atmosphäre. Nach dem Erschmelzen des Versatzes wird die S chmelze auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Schmelze erstarrt und ein erfindungsgemäßer Schmelzrohstoff erhalten wird. Anschließend kann die Schmelze, wie oben ausgeführt, zerkleinert werden.

Grundsätzlich wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass die

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit einer erfindungsgemäßen Platte bereits dann durch den erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff verbessert werden kann, wenn die Platte den

Schmelzrohstoff in sehr geringen Anteilen umfasst, beispielsweise in einem Anteil von wenigstens 1 Masse-% . Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich eine erhebliche Verbesserung der

Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Platte einstellt, wenn diese den Schmelzrohstoff in einem Anteil von

wenigstens 3 Masse-% umfasst. Ferner wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass sich die Thermoschockbeständigkeit und

Korrosionsbeständigkeit einer erfindungsgemäßen Platte kaum weiter verbessern lässt oder sich sogar wieder verschlechtern kann (die Sprödigkeit der Platte kann ansteigen), wenn der Anteil des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs in der Platte sehr hoch ist, insbesondere ab einem Anteil von über 70 Masse-% . Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass eine erfindungsgemäße Platte die besten Werte für eine Thermoschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, wenn diese den erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff in einem Anteil von etwa 50 Masse-% aufweist. Insoweit ist nach einer

bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Platte den erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff in einem Anteil im Bereich von 3 bis 70 Masse-%> aufweist, noch bevorzugter in einem Anteil im Bereich von 20 bis 60 Masse-%, noch bevorzugter in einem Anteil im Bereich von 30 bis 60 Masse-%> und besonders bevorzugt in einem Anteil von 50 Masse-%>, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse der Platte.

Die erfindungsgemäße Platte liegt in Form eines ungebrannten oder gebrannten feuerfesten Erzeugnisses vor, das den erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff umfasst.

Soweit die erfindungsgemäße Platte ungebrannt vorliegt, liegt diese bevorzugt als Grünkörper vor, insbesondere als harzgebundene

(insbesondere getemperte) ungebrannte Platte, die den

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff umfasst.

Soweit die erfindungsgemäße Platte gebrannt vorliegt, liegt diese bevorzugt als kohlenstoffgebundene Platte vor, die den

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff umfasst.

Besonders bevorzugt liegt die erfindungsgemäße Platte in Form eines feuerfesten Erzeugnisses auf Basis von Alumina und Kohlenstoff vor (also als sogenanntes feuerfestes„Alumina-Kohlenstoff-Erzeugnis") . Solche Platten in Form eines Alumina-Kohlenstoff-Erzeugnisses auf Basis von Alumina und Kohlenstoff sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Platten gemäß dem Stand der Technik basieren auf Aluminarohstoffen, insbesondere Schmelzkorund, und gegebenenfalls auch weiteren Rohstoffen, insbesondere in Form von Zirkonoxid, sowie etwaigen Additiven (beispielsweise Elastifizierern in Form von

Zirkonmullit) und Antioxidantien (beispielsweise Metallen oder

Metallcarbiden) .

Beim Brand solcher Platten bilden die Kohlenstoffanteile der Platte eine Kohlenstoffbindung aus, so dass die gebrannte Platte als

kohlenstoffgebundenes feuerfestes Erzeugnis vorliegt.

Die erfindungsgemäße Platte kann entsprechend solchen Platten in Form von Alumina-Kohlenstoff-Erzeugnissen gemäß dem Stand der Technik aufgebaut sein, mit dem Unterschied, dass die Aluminarohstoffe ganz oder teilweise in Form des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs vorliegen. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platte kann

entsprechend auf die aus dem Stand der Technik bekanten Technologien zur Herstellung solcher Platten in Form von Alumina-Kohlenstoff- Erzeugnissen zurückgegriffen werden.

Neben dem erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff umfasst die

erfindungsgemäße Platte einen oder mehrere weitere feuerfeste

Rohstoffe, insbesondere einen oder mehrere weitere feuerfeste

Rohstoffe, die aus dem Stand der Technik bekannte, feuerfeste Platten für S chieberverschlüsse aufweisen. Insbesondere kann die

erfindungsgemäße Platte, neben dem hierin beschriebenen

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff, einen oder mehrere feuerfeste Rohstoffe auf Basis wenigstens eines der folgenden Rohstoffe umfassen: Tonerde, Zirkonia oder Zirkonmullit.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Platte - neben dem erfindungsgemäßen S chmelzrohstoff - einen oder mehrere weitere Rohstoffe auf Basis wenigstens eines der Rohstoffe Tonerde, Zirkonia oder Zirkonmullit in einem Gesamtanteil von 30 bis 95 Masse-%, noch bevorzugter in einem Gesamtanteil im Bereich von 40 bis 80 Masse-%, noch bevorzugte in einem Gesamtanteil im Bereich von 40 bis 70 Masse-% und noch bevorzugter in einem Gesamtanteil von 40 bis 50 Masse-%) auf, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse der Platte.

Besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Platte neben dem hierin beschriebenen Schmelzrohstoff und einem oder mehreren

Rohstoffen auf Basis Tonerde, Zirkonia oder Zirkonmullit den weiteren Rohstoff Kohlenstoff (insbesondere in Form von Graphit), bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 1 bis 10 Masse-%, besonders bevorzugt in einem Anteil im Bereich von 2 bis 9 Masse-%, bezogen auf die

Gesamtmasse der Platte.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platte können der

erfindungsgemäße S chmelzrohstoff und die weiteren Rohstoffe zur Herstellung der Platte miteinander gemischt und gemäß dem Stand der Technik zu Platten, insbesondere in Form von kohlenstoffgebundenen Platten verarbeitet werden.

Insoweit können der erfindungsgemäße S chmelzrohstoff und die weiteren Rohstoffe zur Herstellung einer kohlenstoffgebundenen Platte zunächst miteinander gemischt werden, insbesondere unter Zugabe eines verkokbaren Bindemittels . Insoweit kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten verkokbaren Bindemittel zur Herstellung kohlenstoffgebundener feuerfester keramischer Erzeugnisse zurückgegriffen werden, beispielsweise verkokbare Bindemittel in Form von Kunstharz oder Pech.

Die neben dem erfindungsgemäßen S chmelzrohstoff vorliegenden

Rohstoffe in dem Versatz zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platte können einer oder mehrere Rohstoffe auf Basis Tonerde, Zirkonia oder Zirkonmullit sein. Als weitere Rohstoffe können ein oder mehrere

Kohlenstoffträger sowie Antioxidantien und Elastifizierer im Versatz vorliegen.

Die miteinander vermischten Rohstoffe des Versatzes zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platte können mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zunächst durch Pressen zu einem Grünkörper geformt werden. Dieser Grünkörper stellt bereits eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platte dar, nämlich eine Ausführungsform in Form einer ungebrannten Platte. Der Grünkörper beziehungsweise die ungebrannte erfindungsgemäße Platte kann anschließend gebrannt werden, insbesondere unter reduzierenden Bedingungen. Während des Brandes bildet der Kohlenstoff des Versatzes beziehungsweise des Grünkörpers eine Kohlenstoffbindung aus, so dass der gebrannte

Grünkörper anschließend als feuerfestes Erzeugnis in Form einer erfindungsgemäßen gebrannten Platte, nämlich in Form einer gebrannten, kohlenstoffgebundenen feuerfesten Platte vorliegt.

Aus der erfindungsgemäßen ungebrannten Platte lässt sich eine

erfindungsgemäße gebrannte Platte mit hervorragenden feuerfesten Eigenschaften herstellen. So kann die erfindungsgemäße gebrannte Platte die folgenden Eigenschaften aufweisen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße gebrannte (nicht mit Pech getränkte) Platte wenigstens einen der nachfolgenden physikalischen Werte aufweisen:

Wärmedehnungskoeffizient < 9,0 * 10 ^"6 K ^{" 1} ;

Dynamisches Elastizitätsmodul (E-Modul) bei 1 .400°C unter

reduzierenden Bedingungen (Schalllaufzeitmessung) < 65 GPa;

Kaltbiegefestigkeit > 15 MPa;

Heißbiegefestigkeit bei 1 .400°C in reduzierender Atmosphäre > 13 MPa; Brucharbeit Gf bei 1 .400°C in reduzierender Atmosphäre > 250, insbesondere > 300 J/m ;

Nominelle Kerbzugfestigkeit σΝΤ bei 1 .400°C in reduzierender

Atmosphäre > 5 MPa;

Thermoschockparameter R nach Kingery bei 1 .400°C > 10 K;

Thermoschockparameter R _st nach Hasselmann bei 1 .400°C > 5 ,5 K*m 1 /2

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Platte sämtliche der vorstehenden physikalischen Werte auf.

Ferner wurde erfindungsgemäß überraschend festgestellt, dass die Heißbiegefestigkeit der erfindungsgemäßen gebrannten Platte durch eine Tränkung der gebrannten Platte in Pech, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, ganz erheblich gesteigert werden kann, und zwar regelmäßig überproportional im Vergleich zur Steigerung der

Heißbiegefestigkeit bei gattungsgemäßen Platten gemäß dem Stand der Technik durch eine Pechtränkung. So kann eine erfindungsgemäße gebrannte Platte, nachdem diese im gebrannten Zustand in Pech getränkt wurde, eine Heißbiegefestigkeit bei 1 .400°C in reduzierender

Atmosphäre von über 20 MPa, insbesondere auch von über 30 MPa aufweisen.

Die Wärmedehnung ist bestimmt gemäß DIN 5 1045 -4 : 2007-01 . Der Dynamische Elastizitätsmodul ist bestimmt gemäß DIN 51942:2002.

Die Kaltbiegefestigkeit ist bestimmt gemäß DIN EN 993-6:1995-04.

Die Heißbiegefestigkeit ist bestimmt gemäß DIN EN 993-7:1998.

Die Brucharbeit sowie die nominelle Kerbzugfestigkeit sind bestimmt gemäß den Angaben in der folgenden Literaturstelle, wobei die

Messungen bei 1.400°C durchgeführt wurden: Harmuth H., Manhart Ch., Auer Th., Gruber D.: "Fracture Mechanical Characterisation of

Refractories and Application for Assessment and Simulation of the Thermal Shock Behaviour", CFI Ceramic Forum International, Vol.84, Nr.9, pp. E80 - E86 (2007).

Der Thermoschockparameter R nach Kingery wurde bestimmt gemäß den Angaben in der folgenden Literaturstelle:„Factors Affecting Thermal Stress Resistance of Ceramics Materials", J. Am. Ceram. Soc. 1955; 38 (1): 3-15. Danach wird der Thermoschockparameter R berechnet gemäß R = Nominelle Kerbzugfestigkeit / (Wärmedehnungskoeffizient * E- Modul)

Der Thermoschockparameter R _st nach Hasselmann wurde bestimmt gemäß den Angaben in der folgenden Literaturstelle: Hasselmann DPH: "Unified theory of thermal shock fracture intiation and crack propagation in brittle ceramics", J. Am. Ceram. Soc. 1969; 52 (11): 600-04. Danach wird der Thermoschockparameter R _st berechnet gemäß R _st = Wurzel aus [G _f / (2 * Wärmedehnungskoeffizient * E-Modul)]. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Platte durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus, was beispielsweise durch einen ITO-Test nachgewiesen werden kann (siehe unten).

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des

erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs als Rohstoff in einer Platte.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein S chmelzgefäß zur Aufnahme von flüssigem Stahl, wobei das Schmelzgefäß wenigstens eine

erfindungsgemäße Platte zur Regelung einer Durchflussmenge von flüssigem Stahl aus dem Schmelzgefäß aufweist.

Bei dem Schmelzgefäß kann es sich insbesondere um ein Schmelzgefäß in einer Stranggießanlage zum Gießen von Stahl handeln, insbesondere um eine Gießpfanne oder um eine Zwischenpfanne.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Sämtliche Merkmale der Erfindung können, einzeln oder in Kombination, beliebig miteinander kombiniert sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.

Gegenstand des Ausführungsbeispiels der Erfindung ist eine feuerfeste Platte in Form einer kohlenstoffgebundenen feuerfesten Schieberplatte auf Basis der Rohstoffe Tonerde, Zirkonmullit sowie des

er findungs gemäßen Schmelzrohstoffs . Zur Herstellung der Schieberplatte wurde ein Versatz zur Verfügung gestellt, der die Rohstoffe in den Anteilen gemäß der nachfolgenden Tabelle 1 , j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Versatzes, aufwies :

Tabelle 1

Der Schmelzrohstoff für den Versatz gemäß Tabelle 1 wurde wie folgt hergestellt.

Zunächst wurde ein Versatz zur Verfügung gestellt, der aus 89 Masse-% kalzinierter Tonerde, 8 Masse-% S chamotte und 3 Masse-% Graphit bestand. Dieser Versatz wurde im Elektrolichtbogenofen zu einer

Schmelze erschmolzen. Die S chmelze wurde anschließend auf

Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Schmelze erstarrte. Die erstarrte Schmelze lag in Form eines erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs vor. Um diesen S chmelzrohstoff in der Körnung gemäß dem Versatz nach Tabelle 1 zur Verfügung zu stellen, wurde der Schmelzrohstoff zerkleinert und durch Siebung in der Korngröße gemäß Tabelle 1 zur Verfügung gestellt. Der Schmelzrohstoff wies die folgenden Elemente in den Anteilen gemäß der nachfolgenden Tabelle 2 auf, j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Schmelzrohstoffs :

Tabelle 2

Der Schmelzrohstoff wies als mineralogische Hauptphase Korund

(AI ₂ O ₃ ) in einem Anteil über 95 ,4 Masse-% und daneben die Phasen AI ₂₈ C ₆ N ₆ O _{2 1} in einem Anteil von 2 ,0 Masse-% und SiC in einem Anteil von 1 ,6 Masse-% auf. Weitere Phasen, unter anderem metallisches Silizium und Spuren von AI ₄ O ₄ C , lagen in einer Gesamtmasse von 1 ,0 Masse-%) vor. Die Angaben in Masse-%> sind j eweils bezogen auf die Gesamtmasse des Schmelzrohstoffs .

In dem Versatz gemäß Tabelle 1 lagen neben dem erfindungsgemäßen Schmelzrohstoff als weitere Hauptrohstoffe die Rohstoffe Tonerde und Zirkonmullit vor.

Als Kohlenstoffkomponente lag Graphit vor.

Metallisches Silizium und Siliziumcarbid lagen als Antioxidantien vor. Kunstharz (zusammen mit Hexamethylentetramin als Härter) lag als verkokbares Bindemittel im Versatz vor.

Die Komponenten des Versatzes gemäß Tabelle 1 wurden in einem Mischer innig miteinander vermischt und anschließend in einer Presse zu einem Grünkörper einer S chieberplatte gepresst. Bei dieser

Schieberplatte handelte es sich um eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, ungebrannten Platten in Form einer Schieberplatte.

Der Grünkörper wurde anschließend zunächst bei 250°C getempert, wobei sich leichtflüchtige Bestandteile des Bindemittels verflüchtigten.

Anschließend wurde der getemperte Grünkörper unter reduzierender Atmosphäre auf 1 .200°C erhitzt und für eine Dauer von drei Stunden unter reduzierender Atmosphäre auf dieser Temperatur gehalten.

Während dieses Brennvorgangs bildeten die Kohlenstoffanteile des Graphits und des Bindmittels eine Kohlenstoffbindung aus.

Nach dem Abkühlen lag eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Platte in Form einer gebrannten, kohlenstoffgebundenen feuerfesten Schieberplatte vor.

Um die Eigenschaften dieses Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen gebrannten Schieberplatte mit den Eigenschaften einer gattungsgemäßen S chieberplatte nach dem Stand der Technik vergleichen zu können, wurde eine gattungsgemäße, gebrannte

Schieberplatte gemäß dem Stand der Technik hergestellt. Diese

Schieberplatte nach dem Stand der Technik wurde gemäß dem

vorstehenden Ausführungsbeispiel hergestellt, j edoch mit dem einzigen Unterschied, wonach statt des erfindungsgemäßen Schmelzrohstoffs Schmelzkorund gemäß dem Stand der Technik verwendet wurde. Anschließend wurden die physikalischen Eigenschaften an beiden Schieberplatten bestimmt. In der nachfolgenden Tabelle 3 sind die dabei bestimmten physikalischen Eigenschaften angegeben, wobei die erfindungsgemäße S chieberplatte gemäß dem Ausführungsbeispiel mit „E" und die S chieberplatte gemäß dem Stand der Technik mit„S" bezeichnet ist.

Tabelle 3

Der Elastizitätsmodul ist der dynamische Elastizitätsmodul, der durch Schalllaufzeitmessung bei 1 .400°C unter reduzierenden Bedingungen gemessen wurde.

Die Heißbiegefestigkeit wurde bei 1 .400°C unter reduzierenden

Bedingungen gemessen.

Die Brucharbeit ist die Brucharbeit Gf, die ebenfalls bei 1 .400°C unter reduzierenden Bedingungen gemessen wurde. Die nominelle Kerbzugfestigkeit ist die nominelle Kerbzugfestigkeit σΝΤ bei 1 .400°C unter reduzierenden Bedingungen.

Die Thermoschockparameter R nach Kingery und R _st nach Hasselmann wurden j eweils berechnet auf Basis von Parametern, die bei 1 .400°C unter reduzierenden Bedingungen gemessen wurden.

Sämtliche Werte wurden dabei gemäß den oben angegebenen Normen beziehungsweise Literaturstellen gemessen beziehungsweise bestimmt.

Wie sich aus Tabelle 3 ergibt, erwies sich die erfindungsgemäße

Schieberplatte dabei hinsichtlich praktisch j edes dieser Werte (mit Ausnahme des Elastizitätsmoduls) als der gattungsgemäßen

Schieberplatte nach dem Stand der Technik überlegen.

Ferner wurden j eweils eine erfindungsgemäße S chieberplatte sowie eine Schieberplatte nach dem Stand der Technik gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel hergestellt, j edoch mit dem Unterschied, dass beide Schieberplatten nach dem Brand mit Pech getränkt wurden. Danach wies die Ausführungsform der gebrannten erfindungsgemäßen Schieberplatte eine Heißbiegefestigkeit von 34,2 MPa und die gebrannte Schieberplatte nach dem Stand der Technik eine Heißbiegefestigkeit von 14,4 MPa auf.

Zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit der (nicht mit Pech getränkten) Schieberplatten wurde ferner ein sogenannter ITO-Test durchgeführt. Dabei wurden aus der erfindungsgemäßen Schieberplatte E sowie aus der Schieberplatte S gemäß dem Stand der Technik

Steinsegmente geschnitten und als Teil einer Ofenausmauerung verwendet, an der ein Korrosionstest gemäß dem sogenannten

„Induktionstiegelofentest" (ITO-Test) wie folgt durchgeführt wurde : Zunächst wurde ein Ofen errichtet, dessen feuerfeste Ausmauerung wandseitig aus Steinsegmenten gebildet war. Im späteren

Schlackenbereich war die Ausmauerung teilweise aus den

vorbezeichneten Steinsegmenten der Schieberplatten E und S gebildet. Die feuerfeste Ausmauerung umschloss einen kreiszylindrischen

Ofenraum, in den ein passender, kreiszylindrischer Metalleinsatz (60 kg Stahl) gesetzt wurde. Der Metalleinsatz wurde durch Spulen, die ringförmig außen um die Ausmauerung geführt waren, auf 1 .600°C erhitzt und erschmolzen. Auf die Stahlschmelze wurde ein

Schlackenpulver (3 kg) mit der chemischen Zusammensetzung gemäß der nachfolgenden Tabelle 4 aufgegeben (Anteile angegeben in Bezug auf die Gesamtmasse des Schlackenpulvers), welches aufschmolz und einen Schlackenbereich mit einer korrosiven Schlacke bildete. Die S chlacke reagierte im Schlackenbereich mit den Steinsegmenten aus den

Schieberplatten E und S und beschädigte diese hierdurch korrosiv. Die Steinsegmente wurden insgesamt etwa fünf Stunden durch die Schlacke korrodiert, wobei die Schlacke regelmäßig erneuert wurde. Anschließend wurde die Ausmauerung ausgebaut und an den Steinsegmenten der Korrosionsgrad getestet, nämlich die Verschleißfläche.

Tabelle 4 Für die Bestimmung des Verschleißes wurde die Verschleißfläche der Steinsegmente aus der Schieberplatte S gemäß dem Stand der Technik normalisiert mit 100% festgesetzt und in Bezug zu dem entsprechenden Wert für die Steinsegmente aus der erfindungsgemäßen Schieberplatte E gesetzt. Die Verschleißfläche ist dabei die maximale Querschnittsfläche der korrodierten Bereiche der Steinsegmente. Danach betrug der

Verschleiß der Steinsegmente der erfindungsgemäßen Schieberplatte E im Mittel nur 82 % der Verschleißfläche der Steinsegmente aus der Schieberplatte S nach dem Stand der Technik.