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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggiessen von Metallen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vollkontinuierlichen Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, und betrifft die Anordnung der Pfannenund Verteilergefässe über der Kokille der Stranggussm, 1schine.
Bisherwurdebeim vertikalen Stranggiessen von Metallen eine Giesspfanne oberhalb der Kokille ange-
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möglicht.
Der Giessvorgang wird normalerweise mit einem Kaltstrang eingeleitet, der vor dem Giessen die Ko- kille nach unten abdichtet, nach unten ausgezogen und anschliessend von dem eigentlichen Strang getrennt wird. Ist die Giesspfanne geleert, wird der Giessvorgang unterbrochen und der Kaltstrang muss neu einge- führt werden, um den Giessvorgang von neuem zu beginnen. Dieser Vorgang bringt naturgemäss Zeitverluste mit sich. Ausserdem ist normalerweise das erste gegossene Strangstück, das unmittelbar nach dem
Kaltstrang kommt, und das letzte Stück, der Giesskopf, Schrott. Es entstehen somit Materialverluste, da diese Stücke entfernt werden müssen.
Man hat daher schon versucht, durch schnellen Wechsel der Pfannen oder durch Anordnung von zwei Zuführungsrinnen von zwei Pfannen zu einem gemeinsamen Zwischenbehälter ein schnelles Wechseln von der leeren Pfanne zur vollen Pfanne zu ermöglichen. Die vorgeschlagene Anordnung zweier Pfannen auf Wagen, die nacheinander in einen Zwischenbehälter giessen, hat den Nachteil, dass diese Wagen auf der an sich schon beengten Giessbühne sehr viel Platz wegnehmen.
Der Zwischenbehälter muss sehr gross gehalten werden, um einen gewissen Puffer zu bilden. Dadurch werden aber die Herstellungskosten für den Zwischenbehälter wesentlich verteuert und die Schlackenbildung begünstigt. Ausserdem hat ein grosser Zwischenbehälter eine grosse Wärmeabstrahlung. Dadurch wird man wieder gezwungen, entweder die Stahlschmelze zu überhitzen oder zusätzliche Heizaggregate am Zwischenbehälter anzubringen. Durch Überhitzen der Stahlschmelze ergeben sich metallurgische Nachteile, durch höheren Pfannenversclileiss und höheren Schlackenanfall, ausserdem höhere Schmelzkosten. Die Heizvorrichtung für den Zwischenbehälter macht die Anlage unübersichtlich. Ausserdem ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Haltbarkeit des Zwischenbehälters.
Man hat daher schon vorgeschlagen, für den Zwischenbehälter eine Vorrichtung zum Sch. 1ellwechseln vorzusehen. Jedoch ergeben sich bei den vorgeschlagenen Ausführungsformen die Nachteile, dass beim Wechsel der Zwischenbehälter die Kokille und ihre Aufhängung durch den noch auslaufenden Stahl oder die Schlacke verschmutzt werden. Die Kokille und ihre Aufhängung ist aber schwer zugänglich und eine Reinigung daher sehr mühsam.
Ausserdem ist es sehr schwierig, bei den bekannten Verfahren zu verhindern, dass kalter Stahl oder Schlacke in den Strang kommen. Wenn man dies mit Sicherheit verhindern wollte, muss man relativ gro- sse Verluste von flüssigem Stahl in Kauf nehmen, da man die Umstellung auf die andere Pfanne zu einer Zeit vornehmen müsste, bei der noch keine Gefahr besteht, dass Schlacke mitlaufen könnte, also noch ziemlich viel Stahl in der Pfanne ist. Es ist aber wesentlich, dass Inhomogenitäten durch kalten Stahl oder Schlacke im Strang verhindert werden, da sonst die Ausbringverluste am Strang beträchtlich ansteigen.
Da naturgemäss alle Brammen oder Knüppel auf eine vorbestimmte Länge geschnitten werden, ist es wesentlich, dass der Strang über seinen ganzen Bereich homogen ist, da sonst entweder beim Teilen des Stranges oder, was. noch viel unangenehmer ist, am Fertigprodukt zu viel Verschnitt anfällt. Es besteht bei den bekannten Anlagen für vollkontinuierliches Giessen jedoch fast keine Möglichkeit, beim Angiessen der neuen Pfanne die Schlacke zu entfernen.
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Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung zweier Pfannen 1, 2 symmetrisch zur Strangachse auf einem Gerüst
3 oberhalb einer Giessbühne 4. Die Pfannen 1, 2 können durch einen Kran 5 aus dem Gerüst 3 herausge- hoben bzw nineingesetzt werden. Unterhalb der Pfannen 1, 2 sind Zwischenbehälter 6,7 angeordnet, die auf Räumen 8,9 auswechselbar abgestützt sind. Die Rahmen 8,9 sind an einer Säule 10 schwenkbar ge- lagert. Die Säule 10 verläuft parallel zur Strangachse und ist symmetrisch zu den Pfannen 1, 2 angeord- net.
Mit Hilfe ihrer Rahmen S, 9, die sich um 3600 drehen lassen-in der Praxis genügen ungefähr 1800 - können die Zwischenbehälter 6,7 zu einer Brücke oder einer andern derartigen Plattform (nicht gezeich- net) verdreht werden, wo man die Zwischenbehälter auswechseln oder auch vorwärmen kann. Die Schwenk- bewegung der Zwischenbehälter kann beispielsweise durch Kabel 11,12 und an das Gerüst 3 gelagerte
Winden 13, 14 erreicht werden. Es können aber auch andere Vorrichtungen zur Schwenkung der Zwischen- behälter 6,7 verwendet werden. In den Behältern 6,7 sind Stopfen 15,16 vorgesehen, mit denen sowohl Ausflussdüsen 17,18 (Fig. 2 und 4) verschlossen werden können, als auch die Giessgeschwindigkeit regu- liert werden kann.
Die Bewegung der Stopfen 15,16 wird durch Hebelsysteme 19,20 (Fig. 2) gesteuert.
Unterhalb der Zwischenbehälter 6,7 sind Rinnen 21,22 vorgesehen, die um die Säule 10 schwenkbar gelagert sind und in Schlackenbehälter 23,24 münden, die allenfalls in eine Notpfanne 25 überlaufen kön- nen.
In Fig. 3 ist eine Kokille mit 26 bezeichnet. Die Kokille 26 kann wechselweise über die Auslaufdüsen 17,18 der Zwischenbehälter 6,7 mit flüssigem Metall gespeist werden. In Fig. 2 wurde mit 27,28 der Bereich eingezeichnet, in dem der flüssige Strahl, der'aus den Pfannen 1, 2 kommt, in den Behältern
6,7 aufrrifft. In Fig. 4 wird nun schematisch der Wechsel von einer Pfanne zur andern beschrieben. Wenn der Inhalt der Pfanne 1 dem Ende entgegengeht, wird die Pfanne 2, die zeitgerecht vom Kran 5 in das Gerüst 3 eingesetzt wurde, in den Zwischenbehälter 7 zu entleeren begonnen. Unter dem Zwischenbehälter 7 wurde vorher die Rinne 22 unter den Ausguss 18 gefahren. Der Zwischenbehälter 7 wird nun mit flüssigem Metall gefüllt und die Schlacke und das zu kalte Metall über die Rinne 22 in den Schlackenbehälter 24 abgeleitet.
Wenn, wie in der Ausführung gezeigt, ein zusätzlicher Stopfen 16 vorhanden ist, wird dieser Stopfen geschlossen, wenn der Schlackenbehälter 24 durchgespült ist'und der kalte Stahl sowie die Schlacke abgelaufen sind. Hierauf wird der Zwischenbehälter 7 zusammen mit der Rinne 22 zur Kokille 26 in Bereitschaft gefahren. Wenn man nun bemerkt, dass aus der Pfanne 1 das Metall nicht mehr rein, sondern mit SchlacKen vermischt herauskommt, öffnet man den Stopfen 16, giesst so lange in die Rinne 22, bis der aus der Düse 18 austretende Giessstrahl die Düse gereinigt hat und nicht mehr flattert, und fährt dann die Rinne 22 unter dem aus der Düse. 18 austretenden Giessstrahl weg und gibt so den Weg für den Giessstrahl in die Kokille 26 frei.
Währenddessen man den Giessstrahl aus der Düse 18 freigibt, zieht man unter die Düse 17 die Rinne 21 und leitet den aus dem Zwischenbehälter 6 kommenden, noch nicht mit Schlacke vermischten Giessstrahl über die Rinne 21 in den Schlackenbehälter 23. Die Zwischenbehälter 6,7 erlauben diesen Vorgang, da sie einen gewissen, wenn auch kleinen Puffer bilden, so dass, wenn'die Schlacke aus den Pfannen 1, 2 austritt, noch so viel reines Metall in den Zwischenbehältern vorhanden ist, um einen einwandfreien Angiessvorgang durchzuführen, ohne dass die Schlacke aus denselben mitkommt. Sind keine Stopfen vorhanden, so wird der aus der Düse 18 kommende Strahl so lange über die Rinne 22 abgeieitet, bis die Rinne 21 unter der Düse 17 angebracht werden muss. Hier folgt das Füllen des Zwischenbehälters 7 in der Bereitschaftsstellung.
Auf diese Weise ist es möglich, praktisch ohne Unterbrechung des Giessvorganges bei Ausschaltung der Zuführung von kaltem Stahl oder Schlacke in die Kokille von einem Behälter zu einem andern Behälter hinüberzuwechseln und ein vollkontinuierliches Giessen zu ermöglichen.
In Fig. 4 ist nun diese progressive Verschiebung der Giessstrahlen, die aus den Dillen 17,18 austreten, beim Wechsel von einem Zwischenbehälter zum andern dargestellt.
Lage a ; Vorbereitung zum Giessen, Füllen des Zwischenbehälters : Der aus der Düse 17 austretende Giessstrahl ist noch in der Strangachse A, während der aus der Düse 18 austretende Giessstrahl noch über Rinne 22 abgeleitet wird. Rinne 21 steht noch in Bereitschaft.
Lage b ; unmittelbar vor dem Wechsel : Der Zwischenbehälter 7 mitsamt Rinne 22 wird in Richtung Strangachse verschoben, der aus Düse 18 austretende Giessstrahl wird noch über die Rinne 22 abgeleitet.
Gleichzeitig ist der aus der Düse 17 austretende Giessstrahl durch Verschieben des Zwischenbehälters 6 von der Strangachse nach rechts weggewandert. Der Giessstrahl giesst aber noch in die Kokille.
Lage c zeigt den Moment des Wechselns von Düse 17 auf Düse 18. Der Zwischenbehälter 7 wird weitergedreht, während die Drehbewegung der Rinne 22 abgestoppt wird. (Die Rinne 22 kann auch weggezogen werden.) Gleichzeitig wird der Zwischenbehälter 6 über die Rinne 21 gedreht und der aus Düse 17 austretende Giessstrahl ergiesst sich nunmehr in die Rinne 21 (die Rinne 21 kann auch unter den aus der Düse 17
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austretenden Giessstrahl gedreht werden), während sich der aus Düse 18 austretende Giessstrahl in die Kokille ergiesst.
Lage d ; unmittelbar nach dem Moment des Wechselns : Die Rinne 22 bleibt stehen, während der Zwischenbehälter 7 zur Strangachse weitergedreht wird. Der Zwischenbehälter 6 wird samt seiner Rinne 21 von der Kokille weggedreht.
Lage e ; der Wechsel ist vollständig vollzogen. Der aus der Düse 18 austretende Giessstrahl ist an dem gewünschten Platz, während der Zwischenbehälter 6 samt der Rinne 21 weiter weggedreht wird. Sobald aller Stahl und alle Schlacke aus dem Zwischenbehälter geflossen ist, kann dieser nun bis zu 1800 oder 2000 von seiner Giessposition emfernt gedreht werden, wo er stillgesetzt wird. Jetzt kann der Behälter entweder ausgewechselt oder repariert werden. Sobald diese Arbeiten vollbracht sind, kann man eine Vorwärmvorrichtung aufsetzen, um ihn für den nächsten Guss warmzuhalten. Ebenso können an der Rinne 21, dieman genau soweit oder auch an einen ändern Platz drehen kann, Ausbesserungsarbeiten vorgenommen werden. Vom Kran 5 wird nun die Pfanne 1 herausgehoben und ins Stahlwerk zurückgebracht, um für den nächsten Guss gefüllt zu werden.
Es wäre natürlich auch möglich, dass man keine Pfannen vorsieht, sondern von den Öfen direkt das Metall über Rinnen zu der Giessmaschine führt.
Durch das Verschieben der Rinnen 21 oder 22 kann in Notfällen der Guss jederzeit sofort unterbrochen werden und der Stahl in die Schlackenbehälter 23,24 und in die Notpfanne 25 abgeleitet werden.
Die Fig. 5 - 7 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Pfannen 30,31 sind auswechsel- bar in ihrem Gestell 32 oberhalb der Kokille angeordnet und können in Zwischenbehälter 34,35 entleert werden. Die Zwischenbehälter 34,35 sind um Säulen 36,37 drehbar angeordnet. Die Säulen 36,37 sind auf Wagen 38,39, die auf Schienen 40 verschiebbar sind, befestigt. Die Anordnung der Säulen 36, 37 und der Behälter 34,35 ist derart, dass bei giessbereitem Zustand die Säulen36, 37 aussen und die Behälter 34,35 nebeneinander innen liegen.
Rinnen41, 42 sind ebenfalls um die Säulen 36,37 drehbar unterhalb der Zwischenbehälter 34, 35 gelagert und dienen, genau wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel beschrieben, zum Ableiten des kalten Stahles oder Schlacke in Schlackenbehälter 43,44 und eine Notpfanne 45. Der Wechsel von einer leer gewordenen Pfanne zur andem vollen wird den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Vorgängen gemäss erzielt. Nur bringt diese Ausführungsform den Vorteil mit sich, dass man die Zwischenbehälter von der Giessmaschine weiter weg bringen kann und die unmittelbare Umgebungder
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se Ausführungsform ein eigenes schematisches Beispiel für den Wechsel beim Giessen von einem Zwischenbehälter zum andern zu erstellen, da sich der Wechsel genau so wie beim Ausführungsbeispiel l abspielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum vollkontinuierlichen Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem das flüssige Metall nacheinander aus mindestens zwei Behältern über Zwischenbehälter und deren Ausguss oder Ausgüsse in die Kokille geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Leerwerden des ersten Behälters mindestens eine zu einer Notpfanne führende Auffangvorrichtung unter den Ausguss oder die Ausgüsse eines dem zweiten Behälter zugeordneten Zwischenbehälters geführt wird, dass hierauf der zweite Zwischenbehälter gefüllt und anschliessend mit seiner Auffangvorrichtung über die Kokille gedreht wird, worauf die Auffangvorrichtung vom Ausguss weggezogen und der Giessstrahl zur Kokille freigegeben wird,
und dass gleichzeitig die dem ersten Zwischenbehälter zugeordnete Auffangvorrichtung unter den Ausguss
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diese Drehbewegungen so synchronisiert werden, dass die Metallzufuhr zur Kokille praktisch nicht unterbrochen wird.