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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Stranggiessen von schmelzflüssigen Metallen.
Bei bekannten Stranggiessanlagen dringt der in die Stranggiesskokille vertikal einfallende Giessstrahl tief in den noch flüssigen Strangkern ein, wodurch es zu einer Beschädigung der erstarrenden Strangschale kommen kann. Eine beschädigte Strangschale kann nach ihrem Austreten aus der Kokille dem Druck der im Inneren des Stranges befindlichen Metallschmelze nicht standhalten. Es kann zu Durchbrüchen flüssigen Metalls kommen, wodurch die Anlage beschädigt und das Giessprodukt unbrauchbar wird. Der in den flüssigen Strangkern eindringende Giessstrahl lässt es nicht zu, flachquerschnittige Stränge beliebig geringer Dicke zu giessen, da mit geringer werdender Dicke des Stranges die Gefahr einer Beschädigung der Strangschale stark zunimmt.
Es ist zwar versucht worden, die kinetische Energie des in die Kokille einströmenden Metalls zu verringern, indem Auslaufrohre mit geschlossenem Boden und seitlich angeordneten Austrittsöffnungen verwendet wurden. Solche Auslaufrohre sind jedoch schwierig herstellbar und einem starken Verschleiss unterworfen und haben in der Praxis den gewünschten Effekt nicht erbracht. Die Erfindung setzt sich die Vermeidung des tiefen Eindringens des Giessstrahles zum Ziel.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht im weiteren in der Schaffung einer Stranggiessanlage, die auch in bestehende Stahlwerke mit relativ geringer Hubhöhe der Giesskräne einbaubar ist. Bekannte Stranggiessanlagen sind entweder mit einer geraden Kokille, an die sich eine längere vertikale Strangführung anschliesst, oder mit einer kreisförmig gekrümmten Kokille ausgestattet, an die eine Strangführung in Form eines Kreisbogens
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die Giesspfanne von Hüttenflur bis in den Bereich der Kokille hebbar sein. Bei nicht für den Einbau von
Stranggiessanlagen konzipierten Stahlwerken ist vielfach die Hubhöhe der Giesskräne hiefür nicht ausreichend gross.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht bei einer Anlage zum Stranggiessen von Stahl darin, eine wirksame
Vakuumbehandlung des Stahles zu erreichen ; damit kann neben einer Senkung der Gehalte an Wasserstoff und an nichtmetallischen Einflüssen auch eine Verminderung des Sauerstoffgehaltes im Stahl erfolgen. Dies ist beim
Vergiessen von unberuhigte Stählen nach dem Stranggiessverfahren neben einer gleichmässigen und richtigen
Giesstemperatur eine Voraussetzung für die Erzeugung einwandfreier Stränge. Bei einer bekannten Anlage wird flüssiger Stahl aus einer Pfanne durch Vakuum in ein verhältnismässig gross dimensioniertes Zwischengefäss gesaugt, wobei in diesem ein Bad mit verhältnismässig grosser Badtiefe aufrechterhalten wird. Trotz des grossen apparativen Aufwandes ist der Entgasungseffekt ungenügend, und die Temperatur des Metalls im Zwischengefäss fällt rasch ab.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch den geringen Niveauunterschied zwischen dem Metall in der Pfanne und im Zwischengefäss, welche Höhendifferenz bei einem Vakuum von z. B. 0, 5 Torr höchstens 1, 4 m (ferrostatische Drucksäule) beträgt. Pfannen mit einem Fassungsvermögen von 50 bis 300 t Stahl, die eine Vertikalerstreckung von etwa 2, 5 bis 4 m haben und auf einem tieferen Niveau als das Zwischengefäss angeordnet sind, können daher nicht kontinuierlich entgast werden.
Bei bekannten Stranggiessanlagen ist ein metallurgischer Nachteil beim Vergiessen von legierten Stählen mit niedriger Giesstemperatur dadurch gegeben, dass sich die in die Pfanne während des Abstiches zugesetzten Metalle oder Legierungen erst allmählich auflösen, wodurch beträchtliche Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung, über die Länge des Stranges gesehen, auftreten.
Die Erfindung löst die erwähnten Aufgaben unter Vermeidung der genannten Nachteile ; sie geht aus von einer Anlage zum Stranggiessen von schmelzflüssigen Metallen mit einer Stranggusskokille, einem oberhalb der Stranggusskokille angeordneten, gasdicht abschliessbaren und evakuierbaren Zwischengefäss, das mit einem bis unterhalb des Metallniveaus in der Kokille reichenden Auslaufrohr versehen ist, einem Vorratsbehälter für flüssiges Metall und pneumatischen Fördereinrichtungen zur Förderung des Metalls vom Vorratsbehälter in das Zwischengefäss, und ist gemäss ihrem Hauptmerkmal dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise unterhalb des Zwischengefässes eine mit einer pneumatischen Druckleitung verbundene Druckkammer vorgesehen ist, in die eine mit flüssigem Metall gefüllte Pfanne einsetzbar ist, dass eine vom Boden der Pfanne ausgehende,
den Deckel der Druckkammer gasdicht durchsetzende Steigleitung in das Zwischengefäss mündet, dass die Länge der Steigleitung so bemessen ist, dass der Niveauunterschied zwischen dem Füllstand des Metalls im Zwischengefäss und dem des Metalls in der Pfanne stets mehr als die Höhe der ferrostatischen Säule bei Atmosphärendruck, das sind mehr als 1, 4 m, beträgt und dass die Länge des Auslaufrohres so bemessen ist, dass der Niveauunterschied zwischen den Metallspiegeln im Zwischengefäss und in der Kokille höchstens 1, 5 m beträgt, so dass bei Anwendung von Vakuum infolge der Aufhebung des ferrostatischen Druckes das Metall aus dem Auslaufrohr praktisch drucklos in die Kokille einfliesst.
Selbstverständlich darf der Niveauunterschied zwischen dem Metall im Zwischengefäss und in der Kokille bei völlig evakuiertem Zwischengefäss nicht kleiner als 1, 4 m sein, weil sonst die Metallsäule im Auslaufrohr abreissen würde. Bei völlig evakuiertem Zwischengefäss liegt der Niveauunterschied also zwischen der angegebenen Grenze von 1, 5 und 1, 4 m. Bei nicht vollständig evakuiertem Zwischengefäss soll der Niveauunterschied dem jeweils angewendeten Vakuum entsprechen.
Bei der erfindungsgemässen Anlage kommt das flüssige Metall mit dem Luftsauerstoff nicht in Berührung, so dass es zu keiner unerwünschten Oxydation kommen kann ; dadurch wird der Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen verringert, und es werden dadurch verursachte Fehler im aus den Gusssträngen hergestellten
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Feinblech vermieden.
Es ist zwar an sich eine Stranggiessanlage mit einer wie erfindungsgemäss in die Druckkammer eingesetzten Pfanne bekannt, die durch eine Steigleitung mit einem Zwischengefäss verbunden ist. Hiebei ist das Zwischengefäss jedoch nicht evakuierbar, so dass weder eine "drucklose" Zufuhr des Metalls zur Kokille noch eine Vakuumbehandlung möglich ist.
Die Steigleitung kann in an sich bekannter Weise aus einem mit dem Deckel der Druckkammer gasdicht verbundenen Steigrohr und einem im Boden des Zwischengefässes eingesetzten Einlaufrohr bestehen, wobei das obere Ende des Steigrohres und das untere Ende des Einlaufrohres mittels einer Schieberverbindung lösbar verbunden ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist in an sich bekannter Weise das Zwischengefäss ein oder mehrere in je eine Stranggusskokille reichende Auslaufrohre auf, wobei deren unteres Ende tiefer liegt als die Ebene der Schieberverbindung zwischen dem Steigrohr und dem Einlaufrohr. Auf diese Weise braucht beim Herstellen oder Lösen der Verbindung zwischen Steigleitung und Einlaufrohr das Ende des Auslaufrohres nicht über die Oberfläche des Metallsumpfes in der Stranggusskokille herausgehoben zu werden, so dass eine Verunreinigung des Stahles in der Stranggusskokille durch Sauerstoffzutritt nicht zu befürchten ist.
Im Zwischengefäss kann an die Mündung des Einlaufrohres ein hochfeuerfester Hohlkörper mit einer düsenartigen Öffnung zur Richtungsänderung des durch die Druckleitung nach oben geförderten Metallstrahles angeschlossen sein.
Die Merkmale der erfmdungsgemässen Anlage sind in der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Fig. l zeigt einen Vertikalschnitt durch die gesamte Anlage ; Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Zwischengefäss mit vier Auslaufrohren, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein Zwischengefäss mit zwei Auslaufrohren und Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein Zwischengefäss mit einem Auslaufrohr. Die Fig. 5, 6,7 sind bevorzugte Ausführungsformen von mit einer Vakuumleitung verbindbaren Zwischengefässen, die im Vertikalschnitt dargestellt sind.
In Fig. l ist eine einen geneigten Boden --2-- aufweisende Pfanne --1--, die mit flüssigem Stahl --3-- gefüllt ist, auf dem eine dünne Schlackenschicht --4-- schwimmt, in eine Druckkammer-S-eingesetzt. Die Druckkammer --5-- besteht aus dem Unterteil --6-- und dem Deckelteil-7--, der eine feuerfeste Isolierung --8-- aufweist. Der Unterteil --6-- und der Deckelteil --7-- sind durch eine rasch
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werden kann.
Im Deckel --7-- ist ein feuerfestes Steigrohr --12-- so eingebaut, dass dessen unteres Ende nach dem Aufsetzen des Deckels --7-- auf den Unterteil --6-- knapp oberhalb der tiefsten Stelle des Bodens --2-- der pfanne zu stehen kommt. Die Druckkammer --5-- ist auf einem Wagen --11-- gelagert
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--36-- unterhalb--35-- zur Stranggussanlage fahrbar.
Auf der Giessbühne-35-ist ein Zwischengefäss --13-- angeordnet, das zweiteilig ausgeführt ist. Das Zwischengefäss --13-- hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt ; seine Abmessungen werden möglichst klein gehalten, um den Temperaturverlust des Stahles zu vermindern. Das Zwischengefäss --13-- besitzt ein geschlossenes Blechgehäuse --14, 15--. Der Unterteil --15-- ist mit hoch feuerfestem Material-17ausgekleidet, wogegen der Oberteil --14-- gegebenenfalls eine Auskleidung --16-- aus feuerfestem Isoliermaterial besitzt. Das Zwischengefäss --13-- ist zur Giessbühne-35-unter einem spitzen Winkel geneigt.
An der tiefsten Stelle ist ein Einlaufrohr --18-- mit einem konischen Endstück-19-vertikal in
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senkbar. Es kann vertikal bis etwa zur strichliert gezeichneten Position --13'-- gehoben werden, in der es sich vor Betriebsbeginn befindet. Der Zylinder --29-- ist auf der Giessbühne-35-drehbar gelagert. Dieses Drehlager ist mit --30-- bezeichnet und ermöglicht ein Schwenken des Zwischengefässes --13--, damit die Neuzustellung leichter durchführbar ist und die Str4anggusskokille --31-- ausgebaut werden kann. Das Einlaufrohr --18-- des Zwischengefässes --13-- ist mit einem Schieber--25--, der als Drehschieber ausgebildet sein kann, verbunden.
Der Schieber --25-- weist eine Führung --26-- auf, in die von oben das Einlaufrohr --18-- und von unten das Steigrohr --12-- eingreift, wodurch eine formschlüssige Verbindung erreicht wird. Die Führung --26-- ist wassergekühlt, damit eventuelle Undichtheiten zu keinem Durchbruch flüssigen Stahles im Bereich der Verbindung führen können. Die Wasserzu- und -abfuhr ist mit-27 bzw. 28-bezeichnet.
Das Zwischengefäss --13-- kann mit einem feuerfesten Stopfen --21-- ausgestattet sein, der durch
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In der Arbeitsstellung taucht das Auslaufrohr --20-- unter die Metalloberfläche --32-- in der Stranggusskokille-31-ein. Der gegossene Strang --33-- wird aus der Kokille --31-- vertikal nach
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ist (Fig. 7). Die Achse der Bohrung des Hohlkörpers-61-ist zur Achse des Einlaufrohres --18'-- so geneigt, dass die Metalltröpfchen-50-im Zwischengefäss-60-eine möglichst grosse Strecke zurücklegen, bevor sie auf den Metallsumpf auftreffen.
Selbstverständlich können die Zwischengefässe-42, 58, 60-auch mit Stopfen ausgestattet sein, die ähnlich eingebaut und betätigt werden können, wie im Zusammenhang mit Fig. l erläutert wurde. Die in die Stranggusskokille ausfliessende Metallmenge kann durch Änderung des Metallniveaus im Zwischengefäss oder durch Betätigung des Stopfens geregelt werden.
Um die kinetische Energie des in die Kokille --31-- eintretenden Metallstrahles zu vermindern bzw. weitgehend aufzuheben, werden nach einer bevorzugten Ausführungsform auch während des Giessens die
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Auch bei Verwendung der Zwischengefässe gemäss den Fig. 5, 6 und 7 kann vor oder während des Giessens mehrmals eine Teilmenge des flüssigen Metalls vom Zwischengefäss--46, 58, 60-in die Pfanne-l-- zurückfliessen gelassen werden, um dort einen Konzentrations- oder Temperaturausgleich herbeizuführen. Voraussetzung ist, dass das Niveau --51-- des flüssigen Metalls entsprechend hoch über der Auslauföffnung des Auflaufrohres--20'--ist, damit keine Unterbrechung des Giessens eintritt. Der Rücklauf des im Steigrohr --12-- und Einlaufrohr --18'-- befindlichen Metalls erfolgt nach Aufhebung des Druckes in der Druckkammer --5-- und nach Aufhebung des Vakuums des Zwischengefässes-46, 58, 60--.
Um ein rasches Rücklaufen von Metall-Teilmengen in die Pfanne-l-und ein rasches Füllen der Zwischenbehälter--13, 40,41, 46,58, 60--zu erreichen, wird der Querschnitt der Steig- und Einlaufrohre
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über dem Hüttenflur angeordnet ist ; bei solchen Vertikalanlagen ist das Anheben der gefüllten, schweren Giesspfannen auf die erforderliche Höhe nicht nur schwierig, sondern auch sehr gefährlich. Bei Anwendung der Erfindung hingegen kann auch bei Vertikalanlagen die Pfanne in jedem beliebigen Abstand unter der Giessbühne angeordnet sein, wodurch diese entlastet ist und leichter gebaut werden kann. Üblicherweise ist in einem Stahlwerk Pressluft mit einem Druck von 4 bis 5 atü immer verfügbar, welcher Druck die Förderung flüssigen Stahles über eine Höhendifferenz von zirka 5, 6 bis 7 m gestattet.
Bei zusätzlicher Anwendung eines Vakuums im Zwischengefäss kann man auf eine Höhe von 7 bis 8, 4 m kommen. Somit ist der Vorteil, die schwere Giesspfanne beliebig tief anordnen zu können, bei allen Anlagentypen ausnutzbar, und es würde in Einzelfällen lediglich eine Erhöhung des Pressluftdruckes in der Druckkammer nötig sein, was problemlos durchführbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlage zum Stranggiessen von schmelzflüssigen Metallen mit einer Stranggusskokille, einem oberhalb der Stranggusskokille angeordneten, gasdicht abschliessbaren und evakuierbaren Zwischengefäss, das mit einem bis unterhalb des Metallniveaus in der Kokille reichenden Auslaufrohr versehen ist, einem Vorratsbehälter für flüssiges Metall und pneumatischen Fördereinrichtungen zur Förderung des Metalls vom Vorratsbehälter in das
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Zwischengefässes (13) eine mit einer pneumatischen Druckleitung (10) verbundene Druckkammer (5) vorgesehen ist, in die eine mit flüssigem Metall gefüllte Pfanne (1) einsetzbar ist, dass eine vom Boden (2) der Pfanne ausgehende, den Deckel (7) der Druckkammer gasdicht durchsetzende Steigleitung (12) in das Zwischengefäss mündet, dass die Länge der Steigleitung (12) so bemessen ist,
dass der Niveauunterschied zwischen dem Füllstand des Metalls im Zwischengefäss und dem des Metalls in der Pfanne stets mehr als die Höhe der ferrostatischen Säule bei Atmosphärendruck, das sind mehr als 1, 4 m, beträgt und dass die Länge des Auslaufrohres (20,20') so bemessen ist, dass der Niveauunterschied zwischen den Metallbadspiegeln im Zwischengefäss und in der Kokille höchstens 1, 5 m beträgt.
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