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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung des Eindringens von Schlacke in eine Durchflussöffnung bei Giessgefässen mit Bodenausguss, insbesondere bei Giessgefässen für Stahlstranggiessanlagen, mittels eines auf einer flüssigen Metalloberfläche schwimmenden, über dem Ausguss senkrecht bewegbaren Verschlusskörpers.
Bekanntlich befindet sich oberhalb des Metallspiegels in Giessgefässen eine schwimmende Schlackenschicht, deren Höhenlage sich mit der Höhe des Metalls im Giessgefäss ändert. Bei der Leerung von Gefässen mit Bodenausgû5sen tritt daher nach erfolgtem Metallausfluss üblicherweise auch Schlacke in die Durchflussöffnung ein.
Es ist bekannt, den Stopfen von Giessgefässen, die z. B. auf Stranggiessanlagen verwendet werden, abzusenken sobald ein Austreten von Schlacke aus der Durchflussöffnung im Ausgussstein bemerkt wird. Dabei kommt es jedoch häufig zu einem Zusammenkleben von Stopfen und Ausgussstein, wodurch bei Trennung derselben eine Beschädigung dieser feuerfesten Teile auftreten kann. Ist das Giessgefäss ein stopfenregulierter Zwischenbehälter, so läuft Schlacke in die darunterliegende Kokille und muss erst abgeschöpft werden und verursacht daher zusätzlichen Arbeitsaufwand. Ausserdem vermindert die Schlacke die Qualität des Gussproduktes.
Eine besondere Gefahr, hervorgerufen durch Eindringen von Schlacke, besteht bei Giessgefässen, deren Abfluss durch nachgeordnete Schieber geregelt wird. Dringt Schlacke in die Poren des feuerfesten Schiebermaterials oder zwischen bewegte Teile des Schiebers ein und erstarrt dort, so kann es zur Zerstörung bzw. Funktionsunfähigkeit des Schiebers kommen. Die dadurch hervorgerufenen wirtschaftlichen Nachteile sind beträchtlich.
Bedeutende Schwierigkeiten treten auch dann auf, wenn auf Stranggiessanlagen mit einem Giessrohr gearbeitet wird, das im Zwischenbehälter eingesetzt ist und dessen Zuflussöffnung unter dem Badspiegel des Metalls in der Kokille mündet. In diesem Falle kann nämlich das Austreten von Schlacke aus der Giessöffnung im Giessrohr nicht beobachtet werden, und es fliesst zuviel Schlacke in und durch das Giessrohr. Es ist bekannt, einen frei auf und ab beweglichen Hohlzylinder vorzusehen, der auf der Metalloberfläche schwimmt. Dieser Hohlzylinder sollte jedoch lediglich die Stopfenstange vor korrodierender Einwirkung schützen. Es ist ferner ein Schwimmkörper bekannt, der zum Reinigen des Metallbades durch Auffangen der festen Verunreinigungen dient.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, auf einfache und selbsttätige Weise das Eindringen von Schlacke in die Durchflussöffnung eines Giessgefässes, insbesondere auf Stranggiessanlagen, zu verhindern.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Eintauchtiefe des Verschlusskörpers durch Änderung seines Gewichtes regelbar ist, dass der Verschlusskörper durch eine Führungseinrichtung frei beweglich innerhalb einer vertikalen, oberhalb der Durchflussöffnung des Ausgusses befindlichen Bahn gehalten ist und dass die Höhe des Verschlusskörpers grösser als die grösstmögliche Schichtdicke der Schlacke ist.
Die Erfindung kann in allen jenen Fällen angewendet werden, wo das Eindringen von Schlacke in die Durchflussöffnung von mit Bodenausguss versehenen Giessgefässen verhindert werden sollte, wie z. B. bei Pfannen oder bei Zwischengefässen auf Stranggiessanlagen. Insbesondere bei Stranggiessanlagen für Stahl kommt es zur Bildung einer Schlacke aus Desoxydationsprodukten, deren Zurückhaltung aus den schon erwähnten Gründen notwendig ist. Der erfindungsgemässe Verschlusskörper muss, um die gestellte Aufgabe des selbsttätigen Abschlusses der Öffnung gegenüber Schlacke zu erfüllen, mit der Höhe des sinkenden Metallspiegels während der Zeitperiode kurz vor Giessende auf den Boden des Giessgefässes absinken.
Um zu verhindern, dass nicht nur Schlacke, sondern auch Metall im Giessgefäss am Abfluss gehindert wird, darf die Eintauchtiefe des schwimmenden Verschlusskörpers ins Metall nur gering sein, d. h. er muss im wesentlichen auf dem Metallbad schwimmen. Diese Forderung wird erfüllt, indem er mit einem bestimmten, einfach zu berechnenden Gewicht ausgeführt wird, das sich nach der Art des abzugiessenden Metalles richtet. Ein schwimmender Körper taucht bekanntlich so weit in eine Flüssigkeit ein, bis sich zwischen dem Auftrieb, d. h. dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeitsmenge und dem Körpergewicht Gleichgewicht einstellt. Daher lässt sich die gewünschte Eintauchtiefe für jeden einzelnen Fall leicht errechnen. Auch die geometrische Form muss derart sein, dass die Forderung nach stabiler, schwimmender Lage erfüllt ist.
Ausserdem muss seine Höhe grösser sein als die Schichtdicke der Schlacke, da sonst Schlacke nach dem Aufsetzen des Körpers auf den Giessboden überlaufen könnte.
Um ein Aufsetzen des Körpers auf den Boden des Giessgefässes genau oberhalb der Ausgussöffnung herbeizuführen, muss er in vertikaler Ebene durch eine Führung gehalten werden. Eine solche Führungseinrichtung kann beispielsweise aus einem an sich bekannten, über Umlenkrollen geführten Seilzug bestehen, oder-bei mit Stopfen ausgerüsteten Giessgefässen-wird mit Vorteil gleich dieser als Führungseinrichtung in vertikaler Richtung genutzt. Dazu muss jedoch der Verschlusskörper in an sich bekannter Weise als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet sein, dessen innere leichte Weite grösser ist als der Durchmesser des Stopfens.
Der Verschlusskörper muss in den Bereichen, in denen er mit dem Metall bzw. der Schlacke in Berührung steht, feuerfest sein, jedoch kann nicht verhindert werden, dass er, während der ganzen Giesszeit auf dem Metallbad schwimmend, durch den Angriff des Metalles bzw. der Schlacke erodiert wird. Um eine vorzeitige
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Zerstörung zu verhindern, soll daher in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung der Verschlusskörper mit einer Halteeinrichtung gekoppelt sein, die ihn während der Giesszeit bis kurz vor dem Absinken des Metallbades auf den Giessbehälterboden oberhalb der Schlackenschicht hält. Die Freigabe, die manuell oder automatisch erfolgen kann, geschieht beispielsweise durch ein Seil, das, in einer Führung gehalten, nachgelassen oder ausgeklinkt wird.
Dies kann auch mit einem andern Vorgang gekoppelt werden, beispielsweise mit dem Abfahren der Pfanne über dem Zwischenbehälter usw. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass zur Freigabe des Verschlusskörpers von der Halteeinrichtung eine von einem Füllstandsanzeiger im Giessgefäss gesteuerte Signaleinrichtung vorgesehen ist. Beim Absinken des Metallspiegels unter ein bestimmtes Niveau wird ein Signal ausgelöst, das eine automatische Freigabe des Verschlusskörpers bewirkt.
Auf diese Weise kann der Verschlusskörper erst kurz vor der Leerung des Giessgefässes, d. h. unmittelbar vor dem Ablauf des Metallrestes aus dem Giessgefäss durch die Schlackendecke hindurch auf den Metallspiegel aufgesetzt werden, wo er auf dem Metallbad schwimmend, nur kurze Zeit bis zum Aufsetzen auf den Giessbehälterboden benötigt und dann den Ausguss gegen das Abfliessen der Schlacke verschliesst. Dadurch kann seine Berührungszeit mit den agressiven Medien auf ein Minimum beschränkt werden. Das Signal kann auch ausgelöst werden auf Grund von Daten einer Gewichtsmessdose, die bei Giessgefässen, deren Leergewicht bekannt ist, indirekt auch über die Füllstandshöhe Auskunft gibt. Es sind aber auch noch andere Füllstandsanzeiger, wie z.
B. in die Gefässwand eingebaute Thermoelemente, die auf Grund der Temperatur einen Hinweis dafür liefern, ob in einer bestimmten Höhe Metall vorhanden ist, Lichtschranken u. dgl. zur Angabe der Metallspiegelhöhe und Auslösung eines Signals zur Freigabe des Verschlusskörpers möglich.
Bei Bedarf kann der Verschlusskörper auch aus mehreren Teilen mit unterschiedlicher Dichte bestehen, z. B. aus einem feuerfesten unteren Teil und einem metallischen oberen Teil, so dass das Gesamtgewicht den Erfordernissen entsprechend variiert werden kann. Dies kann notwendig sein bei sich ändernder Viskosität der Schlacke, um mit Sicherheit durch die Schlackenschicht hindurchzustossen.
Bei stopfenregulierten Giessgefässen wirkt vorteilhaft der Stopfen als Führungseinrichtung für den ihn umgebenden und an ihm heruntergleitenden Verschlusskörper, wobei die Bohrung des Verschlusskörpers, d. h. ihre lichte Weite, nur etwas grösser sein muss als der Durchmesser des Stopfens. Um ein einwandfreies Gleiten zu ermöglichen, kann statt der runden, dem Stopfenquerschnitt entsprechenden Bohrung auch eine Bohrung mit
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Längsachse des Stopfens symmetrischen und zusammensetzbaren Teilen bestehen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, während des Giessbetriebes einen schadhaft gewordenen Körper zu ersetzen oder bei Störungen irgendwelcher Art, z. B. Hängenbleiben an Unebenheiten des Stopfens oder mangelnder Durchdringungsfähigkeit wegen angestiegener Viskosität der Schlacke, zusätzliche, beschwerende Körper aufzulegen.
Der Verschlusskörper kann auch vorgewärmt werden, um Störungen z. B. durch Bruch wegen eines Wärmeschocks zu vermeiden.
Die Erfindung sowie weitere Merkmale werden an Hand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert : Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zwischenbehälter mit erfindungsgemässem Verschlusskörper, Schieber und Giessrohr auf einer Stranggiessanlage ; Fig. 2 einen Schnitt durch eine Pfanne mit Stopfen, einen darunterliegenden Zwischenbehälter und eine weitere Ausbildungsform des erfindungsgemässen Verschlusskörpers ; Fig. 3 einen Schnitt durch einen Zwischenbehälter mit einer weiteren Ausbildungsform des Verschlusskörpers bei Giessende ; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 und Fig. 5 einen waagrechten Schnitt durch einen aus zwei symmetrischen Teilen bestehenden, zusammensetzbaren Verschlusskörper.
In Fig. l ist mit--l--ein Verschlusskörper bezeichnet, der zum Abschluss einer Durchflussöffnung - in einen Zwischenbehälter --4-- auf einer Stranggiessanlage für Metall, in diesem Fall Stahl, zur Anwendung kommt. Der Verschlusskörper--l--besteht aus Zirkonoxyd mit einer Wichte von etwa 3, 8 g/cm3 und hat die Form eines Stopfenkopfes. Im Zwischenbehälter befindet sich Stahl--2--mit einer Temperatur von etwa 1550 C, der von Schlacke mit einer Wichte von zirka 3, 0 g/cm3 bedeckt ist.
Der Verschlusskörper taucht nur unwesentlich in den Stahl ein und ragt über die Schlacke--3--hinaus, da seine Höhe --10-- grösser als deren Schichtdicke--11--ist. Das flüssige Metall --2-- fliesst durch die Durchflussöffnung--8--, durch die Öffnung eines Schiebers--15--und durch ein Giessrohr--16--in
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Schlacke. Da seine Höhe--10--grosser als die Schichtdicke--11--der Schlacke--3--ist, kann die Schlacke weder in die Öffnung des Schiebers noch in die des Giessrohres bzw. in das Stahlbad in der Kokille gelangen.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer andern Ausführungsform. Aus einer mit einem Stopfen --19-- versehenen Pfanne--18--wird Stahl--2--durch die Ausflussöffnung--8--und ein Schutzrohr --20-- in den Behälter --4-- gegossen. Ein Verschlusskörper--25--in Form eines Hohlzylinders, dessen Bohrung--29--, wie Fig. 4 zeigt, etwas grösser ist als der Stopfendurchmesser--30--, wird um den Stopfen --19-- durch eine Haltevorrichtung, bestehend in diesem Falle aus einem Drahtseil --26-- und Umlenkungen--27, 28--oberhalb der Schlacke --3--, gehalten. Sobald der Stahlbadspiegel - eine vorbestimmte Höhe --21- über dem Pfannenboden bei der Entleerung erreicht hat, z. B.
20 cm, was aus der Information einer am Pfannenboden angeordneten Gewichtsmessdose --22-- als Füllstandsanzeiger hervorgeht, wird über ein Stellglied --31-- ein Signal an einen Stellmotor-23gegeben, der den Verschlusskörper--25--auf das Metallbad absenkt. Dadurch schwimmt der Verschlusskörper --25-- nur kurze Zeit auf dem Bad, u. zw. so lange, bis der restliche Stahl ausgeflossen ist. Dieser selbsttätige Abschluss bringt grosse Vorteile, insbesondere deshalb, weil das Ausrinnen von Schlacke --13-- aus der Pfanne --18-- wegen des anschliessenden Giessrohres--20--nicht gesehen werden kann.
Selbstverständlich kann die Haltevorrichtung bei Erreichen einer bestimmten Metallhöhe im Giessgefäss auch
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kann auch ein anderer Werkstoff verwendet werden, sofern seine Wichte grösser als das 1, 5fache derjenigen der Schlacke ist. In jedem Fall muss jedoch das Gesamtgewicht des Verschlusskörpers --32-- derart sein, dass er im wesentlichen auf dem Metallbad schwimmt. In Fällen, in denen die Schlackendicke gross ist, kann, um die Eintauchtiefe des Verschlusskörpers ins Metall möglichst klein zu halten, der Verschlusskörper um den Umfang herum eine Verdickung bzw. Verbreiterung aufweisen, um zusätzlichen Auftrieb zu erhalten. Die Fig. 3
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Giessvorganges um den Stopfen herum angeordnet werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Verhinderung des Eindringens von Schlacke in eine Durchflussöffnung bei Giessgefässen mit Bodenausguss, insbesondere bei Giessgefässen für Stahlstranggiessanlagen, mittels eines auf einer flüssigen Metalloberfläche schwimmenden, über dem Ausguss senkrecht bewegbaren Verschlusskörpers, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Eintauchtiefe des Verschlusskörpers (1, 25,32, 35) durch Änderung seines Gewichtes regelbar ist, dass der Verschlusskörper durch eine Führungseinrichtung (7,14) frei beweglich innerhalb einer vertikalen, oberhalb der Durchflussöffnung (3) des Ausgusses (8) befindlichen Bahn (9) gehalten ist und dass die Höhe (10) des Verschlusskörpers (1, 25,32, 35) grösser als die grösstmögliche Schichtdicke (11) der Schlacke (3) ist.
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