AT397056B - Vorrichtung für das verdeckte abgiessen von metallschmelzen - Google Patents

Description

AT397056B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das verdeckte Abgießen von Metallschmelzen mit einer Ausgußdüse, einem stromabwärts der Düse angeordneten, eintauchbaren Gießrohr und mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Gas zum stromaufwärts gelegenen Ende des Gießrohres. Während des Abgießens ist es häufig vorteilhaft, die Metallschmelzenströme soweit wie möglich 5 gegenüber der Umgebungsluft zu isolieren, um eine übermäßige Oxidation zu vermeiden. Beim Stranggießen werden beispielsweise Arbeitsweisen des verdeckten Abgießens angewendet, wobei die Metallschmelze aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß und/oder aus dem Zwischengefäß in die Kokille mittels eines länglichen Gießrohres geführt wird, dessen unteres Ende unterhalb des im Zwischengefäß bzw. in der Kokille befindlichen Schmelzbadspiegels eingetaucht ist. 10 Aus der US-PS 3 502 134 ist eine Vorrichtung zum verdeckten Abgießen einer Metallschmelze mittels eines an die Ausgußdüse unmittelbar anschließenden, in das Schmelzbad in einer Stranggießkokille eingetauchten Gießrohres bekannt, bei welcher zur Vermeidung von Anlagerungen am eingetauchten Gießrohrende Inertgas am stromaufwärts gelegenen Ende des Gießrohres stoßweise in die das Gießrohr langsam durchströmende Metallschmelze eingeblasen wird, um durch das in der Metallschmelze mitgenommene 15 Inertgas ein Aufrühren des Schmelzbades in der Kokille zu erzielen.

Aus der AT-PS 228 418 ist eine Vorrichtung zum Abgießen einer Metallschmelze in einem, innerhalb eines, in das Schmelzbad in einer Stranggießkokille eingetauchten, an die Ausgußdüse mit einem deren Außendurchmesser entsprechenden Innendurchmesser anschließenden Mantelrohres frei fallenden Gießstrahl bekannt, welcher mittels eines am stromaufwärts gelegenen Ende des Mantelrohres in den zwischen Gießstrahl 20 und Mantelrohr vorhandenen Zwischenraum eingeführten und über seitliche Ausgießöffnungen aus dem Mantelrohr austretenden brennbaren oder inerten Gas gegen Oxidation geschützt wird.

Aus der US-PS 4 042 007 ist eine Vorrichtung zum verdeckten Abgießen einer Metallschmelze mittels eines, in das Schmelzbad in einer Stranggießkokille eingetauchten, stromaufwärts des geschlossenen eingetauchten Endes schräge stromaufwärtsgerichtete Austrittskanäle und einen stromabwärts sich 25 düsenförmig verjüngenden Innenkanal aufweisenden Gießrohres bekannt, bei welcher am stromaufwärts gelegenen Ende des Gießrohres in die das Gießrohr durchströmende Metallschmelze Inertgas über einen porösen Keramikeinsatz als fein verteilte Gasblasen eingeblasen wird, um beim Austritt in der Kokille Einschlüsse an die Schmelzbadoberfläche zu transportieren.

Aus der AT-PS 321480 ist eine Vorrichtung zum Abgießen einer Metallschmelze in eine Stranggießkokille 30 mittels eines an die Ausgußdüse unmittelbar anschließenden Gießrohres bekannt, bei welcher Inertgas durch die feuerfeste, aus einem stark gasdurchlässigen äußeren Teil und einem weniger gasdurchlässigen inneren Teil bestehende Ausgußdüse in die Metallschmelze geblasen wird, um grobe Einschlüsse vor dem Eintritt in den Durchlaufkanal der Ausgußdüse abzuscheiden und zwischen der Metallschmelze und der Wand des Durchlaufkanales einen Gasfilm zu bilden, der die Ansatzbildung im Durchlaufkanal verhindert. 35 Die länglichen Gießrohre bestehen, wie auch bei anderen von Metallschmelzen durchströmten Rohren oder Düsen und auch bei Schieberventilen üblich, aus feuerfesten Werkstoffen. Derartige Bauteile sind wegen des feuerfesten Materiales und wegen des zu seiner Herstellung notwendigen Energiebedarfs kostspielig, sodaß sich das Interesse der Fachwelt Herstellungsweisen zuwendet, welche das Erfordernis hoher Brenntemperaturen auf ein Minimum herabsetzen oder gänzlich beseitigen. Folglich ist eine Tendenz 40 entstanden, Werkstoffe mit vergleichsweise geringer Feuerbeständigkeit zu verwenden, wie Silika (Kieselsäure) und Sonderzemente. Ein Nachteil derartiger Werkstoffe besteht darin, daß sie durch Metallschmelzen sehr rasch erodieren bzw. chemisch angegriffen werden und daß sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, weshalb sich Verunreinigungen aus der Metallschmelze daran ansetzen können. Die Aggregation von Feststoffteilchen kann in Abhängigkeit von dem abzugießenden Metall bzw. der 45 äbzugießenden Legierung sowie in Abhängigkeit von der Länge des Gießrohres zu einem ernsten Problem werden. In jedem Fall wird die Lebensdauer der feuerfesten Bauteile nachteilig begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und die Lebensdauer von Gießrohren zu verlängern.

Dies wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, 50 daß. zwischen der Ausgußdüse und dem Gießrohr ein, die Gaszufuhreinrichtung enthaltendes feuerfestes Verbindungsrohrstück eingesetzt ist, welches eine Durchgangsöffnung für die Metallschmelze und einen das feuerfeste Verbindungsrohrstück koaxial umgebenden Metallmantel aufweist, wobei zwischen dem Metallmantel und dem feuerfesten Verbindungsrohrstück ein ringförmiger Gasverteilungsraum mit einer stromabwärts gerichteten Gasaustrittsöffnung angeordnet ist, die im stromaufwärts gelegenen kegelförmigen 55 Ende der Innenwand des Gießrohres angeordnet ist, und daß das feuerfeste Verbindungsrohrstück an der Ausgußdüse durch einen, ein den Metallmantel der Ausgußdüse stromabwärts verlängerndes Rohr umgebenden Befestigungsring befestigbar und mit dieser mittels an sich bekannter Mittel, z. B. mittels einer Renkverbindung, verbindbar ist Durch diese Ausbildung entsteht ein Schutzgasfilm endang der Innenwand des Gießrohres zwischen Metallschmelze und Gießrohr. Als Gas wird normalerweise ein Inertgas verwendet, 60 beispielsweise Argon.

Die Erfindung ist insbesondere zum Schutz von Gießrohren mit geringer Feuerfestigkeit von Vorteil. Sie kann jedoch in gleicher Weise mit Vorteil zum Schutz von höher gebrannten Feuerfestmaterialien, im Hinblick -2- AT 397 056 B ' auf deren höheren Kosten und deren mangelnde Immunität gegen den Angriff der Metallschmelzen, verwendet werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht eine kreisringförmig ausgebildete Gasaustrittsöffnung vor.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der ringförmige Gasverteilungsraum eine Packung aus 5 gasdurchlässigem Material enthalten, welches vorteilhafterweise einen faserförmigen keramischen Stoff umfassen kann. Dadurch wird eine gleichförmige Verteilung des Gases entlang der Innenwand des Gießiohres erreicht

Weiters kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das Verbindungsrohrstück und die Ausgußdüse über eine Stufe ineinandergepaßt und miteinander verbunden sind und daß ein zu der Stufe führender Gaszufuhrkanal 10 vorgesehen ist. Mit dieser Ausbildung wird eine einfache Verbindung der Ausgußdüse mit dem Verbindungsrohrstück ohne Luftzutrittsmöglichkeit geschaffen.

Ferner kann der zu der Stufe führende Gaszufuhrkanal erfindungsgemäß von einer die Ausgußdüse umgebenden, mit einem mit dem Befestigungsring zusammenwirkenden, ringförmigen, stromabwärts verlängernden Rohr versehenen Metallumhüllung gebildet sein. 15 Metallschmelzen üben häufig einen starken Angriff auf die Düsen aus, insbesondere dann, wenn oberhalb der Düse sich ein Schieberventil zur Strömungssteuerung in einer Drosselstellung befindet. Zur Milderung dieses Angriffes wird die Düse häufig aus einem kostspieligen hochwertigen Feuerfestmaterial, wie gebranntem Zirkoniumoxid (Zirkoniumerde), hergestellt oder mit einem solchen ausgekleidet. Mit Hilfe des feuerfesten Verbindungsrohrstückes kann die Länge der kostspieligen Düse vermindert werden, wobei das 20 feuerfeste Verbindungsrohrstück als rasch austauschbare Düsenverlängerung ausgebildet ist. Das Verbindungsrohrstück kann aus einem kostengünstigen Feuerfestwerkstoff bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. 25 Die Gießvoirichtung (10) ist in der Zeichnung an der in Strömungsrichtung untersten Schieberplatte (11) eines Schieberventiles befestigt dargestellt. Bei einem Zweiplatten-Schieberventil bildet die Platte (11) den Ventilschieber. Die verschiedenen Bauformen von Schieberventilen sind bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben.

Die Vorrichtung (10) umfaßt eine Ausgußdüse (12), deren Durchgangsbohrung (14) mit der in der Platte 30 (11) vorgesehenen Durchgangsöffnung (15) ausgerichtet ist. Die Düsenbohrung (14) führt in

Strömungslichtung zum Durchtritt (10) eines länglichen eintauchbaren Gießrohres (17).

Ein mit einer Durchgangsöffnung versehenes Verbindungsrohrstück (18) ist zwischen der Ausgußdüse (12) und dem Gießrohr (17) eingefügt. Die Durchgangsöffnung (19) des Verbindungsrohretückes (18) ist koaxial zur Düsenbohrung (14) und zum Durchtritt (16) angeordnet. 35 Die Ausgußdüse (12), das Verbindungsrohrstück (18) und das Gießrohr (17) bestehen aus feuerfesten Werkstoffen und zumindest die Ausgußdüse und das Verbindungsrohrstück sind in Metallmäntel eingeschlossen. Vorteilhafterweise ist auch das Gießrohr (17) mit einem Metallmantel versehen.

Ein das Verbindungsrohrstück (18) umgebender Metallmantel (20) ist im Abstand vom Verbindungsrohrstück angeordnet, sodaß ein ringförmiger Gasverteilungsraum (21) gebildet ist, welcher das 40 Verbindungsrohrstück umgibt. Der Abstand zwischen dem Mantel (20) und dem Verbindungsrohrstück (18) wird mit Hilfe eines Zementringes (22) aufrechterhalten, der den Mantel und das Verbindungsrohrstück am stromaufwärts gelegenen Ende des Verbindungsrohrstückes miteinander verbindet. Zum Einbringen von Gas in den Gasverteilungsraum (21) ist ein Gaszuführrohr (24) vorgesehen, welches von einem Befestigungsring (25) getragen ist, welcher außerhalb des Mantels (20) angeordnet ist. Wie noch beschrieben wird, hält der 45 Befestigungsring das Verbindungsrohrstück (18) am stromabwärts gelegenen Ende der Ausgußdüse (12). Im Betrieb tritt das Gas durch eine Vielzahl von im Mantel (20) ausgebildeten und über den Umfang verteilten Öffnungen (26) in den Gasverteilungsraum (21) ein.

Am stromabwärts gelegenen Ende bilden der Mantel (20) und das Verbindungsrohrstück (18) eine ringförmige Gasaustrittsöffnung (28). Gegebenenfalls kann der Mantel (20) mit inneren Rippen oder anderen 50 einwärts gerichteten Vorsprüngen versehen sein, damit das untere Ende des Mantels vom Verbindungsrohrstück gleichmäßig beabstandet ist. Derartige Rippen oder Vorsprünge können die Ausbildung eines Ringes von Gasaustrittsöffnungen zur Folge haben.

Der Gasverteilungsraum (21) kann eine Packung aus einem gasdurchlässigen Material (29), wie einem faserförmigen keramischen Stoff oder einer porösen zementartigen Masse enthalten. Die Packung fördert eine 55 gleichmäßige Verteilung des Gases an die Gasaustrittsöffnung(en) (28).

Das Verbindungsrohrstück (18) und der Mantel (20) bilden eine gasdichte Verbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Ende des Durchtrittes (16) des Gießrohres (17). Die Gasdichtigkeit ist auf einfachste Weise dadurch erreicht, daß das Verbindungsrohrstück (18) und der Mantel (20) an ihren unteren Enden kegelförmig verjüngt sind, während das Gießrohr (17) an seinem stromaufwärts gelegenen Ende eine sich 60 entsprechend kegelförmig erweiternde Innenwand (30) besitzt. Im Betrieb füllt sich das Gießrohr (17) im wesentlichen vollständig mit der Metallschmelze, was zur Folge hat, daß der Mantel (20) mit der kegelförmig erweiterten Innenwand (30) verschweißt wird, wodurch die angestrebte Gasdichtigkeit -3-

Claims (6)

1. AT397056B gewährleistet ist Wird Gas dem Gasverteilungsraum (21) unter Druck zugeführt, so wird es aus der Gasaustrittsöffhung (den Gasaustrittsöffnungen) (28) in ein«- Richtung austreten, welche längs der Wand des Durchtrittes (16) verläuft Das Gas neigt dazu, im Bereich der Wand zu bleiben und schafft so eine Schutzschicht zwischen der Innenwand S des Gießrohres (17) und der im Durchtritt strömenden Metallschmelze. Die Verbindung zwischen der Ausgußdüse (12) und dm Verbindungsrohrstück (18) ist in herkömmlicher Weise mit einer Stufe (31) versehen. Luft neigt dazu, durch eine solche Verbindung angesaugt zu werden, und aus diesem Grunde ist eine Einrichtung vorgesehen, um durch das Rohr (24) zugeführtes Gas der Verbindungsstelle (31) zuzuführen. Diese Einrichtung umfaßt einen Ringspalt als Gaszufuhrkanal (32), der 10 zwischen dem Metallmantel (20) und einem die Metallumhüllung (35) der Ausgußdüse (12) stromabwärts verlängernden Rohr (34) ausgebildet ist Der Gaszufuhrkanal (32) umringt die mit der Stufe (31) versehene Verbindungsstelle und ein Teil des durch das Rohr (24) zugeführten Gases strömt in diesen Gaszufuhrkanal, während der restliche Gasanteil in den GasverteUungsraum (21) strömt Das im Betrieb die Stufe (31) durchdringende Gas kann eine Schutzschicht entlang der Wand der Durchgangsöffhung (19) bilden. 15 Das die Metallumhfillung (35) der Ausgußdüse (12) stromabwärts verlängernde Rohr (34) ist an der Metallumhüllung (35) angeschweißt und dient ferner zum Halten des Verbindungsrohrstfickes (18) an der Ausgußdüse (12). Dieses Rohr (34) bildet eine Hälfte einer Kupplungseinrichtung, deren andere Hälfte vom Befestigungsring (25) gebildet wird. Dieser Befestigungsring besitzt eine einwärts gerichtete Lippe (36), die mit einer Außenschult« (37) im Eingriff steht, welche das Verbindungsrohrstück umgibt Zum Koppeln dieser 20 Teile (34) und (25) können Schrauben oder vorzugsweise ein Bajonettverschluß vorgesehen sein. Wie in der Zeichnung dargestellt ist ein Freiraum zwischen dem Befestigungsring (25) und dem die Metallumhüllung (35) der Ausgußdüse (12) stromabwärts v«längemden Rohr (34) ausgebildet In der Praxis wird dies« Freiraum nur klein sein und ein Entweichen von in den Bereich zwischen dem Ring (25) und dem Mantel (20) eingebrachtem Gas wird nur minimal sein. Um Leckagen über diesen Freiraum zu verhindern, kann 25 jedoch ein Dichtmittel vorgesehen sein. Das Gießrohr (17) kann unterhalb der Ausgußdüse auf jegliche geeignete Weise abgestfitzt sein. Gegebenenfalls kann die Vorrichtung (10) bei einem Verschlußstab-Strömungssteuerungssystem anstelle eines Schieberventiles vorgesehen sein. Für etliche Zwischengefäß-Abgießvorgänge ist keinerlei Strömungssteuerungssystem erforderlich. 30 PATENTANSPRÜCHE 35 1. Vorrichtung für das verdeckte Abgießen von Metallschmelzen mit einer Ausgußdüse, einem stromabwärts 40 der Düse angeordneten, eintauchbaren Gießrohr und mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Gas zum stromaufwärts gelegenen Ende des Gießrohres, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen d« Ausgußdüse (12) und dem Gießrohr (17) ein, die Gaszufuhreinrichtung enthaltendes feuerfestes Verbindungsrohrstück (18) eingesetzt ist, welches eine Durchgangsöffnung (19) für die Metallschmelze und einen das feuerfeste Verbindungsrohrstück (18) koaxial umgebenden Metallmantel (20) aufweist, wobei zwischen dem 45 Metallmantel (20) und dem feuerfesten Verbindungsrohrstück (18) ein ringförmiger Gasverteilungsraum (21) mit einer stromabwärts gerichteten Gasaustrittsöffnung (28) angeordnet ist, die im stromaufwärts gelegenen kegelförmigen Ende der Innenwand (30) des Gießrohres (17) angeordnet ist, und daß das feuerfeste Verbindungsrohrstück (18) an der Ausgußdüse (12) durch einen, ein den Metallmantel der Ausgußdüse (12) stromabwärts verlängerndes Rohr (34) umgebenden Befestigungsring (25) befestigbar und mit dieser mittels 50 an sich bekannter Mittel, z. B. mittels einer Renkverbindung, verbindbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnung (28) kreisringförmig ausgebildet isL
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Gasverteilungsraum (21) eine Packung aus gasdurchlässigem Material enthält
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchlässige Material einen faserförmigen keramischen Stoff umfaßt. 60
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohrstück (18) und die Ausgußdüse (12) über eine Stufe (31) ineinandergepaßt und miteinander verbunden sind und daß ein zu der Stufe -4- AT 397 056 B (31) führender Gaszufuhrkanal (32) vorgesehen ist
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszufuhrkanal (32) von einer, die Ausgußdfise (12) umgebenden, mit einem mit dem Befestigungsring (25) zusammenwirkenden, ringförmigen, 5 stromabwärts verlängernden Rohr (34) versehenen Metallumhüllung (35) gebildet ist. 10 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-