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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Giessansätzen aus Schattenrohren durch Ausbrennen mit Sauerstoffgas, wobei aus mehreren, in einem Einblaseteil angeordneten Kanälen unter Druck stehendes Sauerstoffgas in ein Schattenrohr konzentrisch um dessen Längsachse mit mindestens vier Sauerstoffstrahlen unter einem angegebenen Winkel geblasen wird.
Weiters umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Entfernung von Giessansätzen aus Schattenrohren, insbesondere eine solche zur Durchführung des Verfahrens.
Schattenrohre sind feuerfeste, an einem Ende in eine Halterung einsetzbare Rohrkörper und werden in der modernen Giesstechnik zur Führung und zum Schutz vor Oxidation einer aus einem metallurgischen Gefäss, insbesondere aus einer Stahlwerkspfanne, austretenden flüssigen Metallstromes verwendet. Für einen Pfannenabguss wird dabei das Schattenrohr an die Verschlusseinrichtung, zum Beispiel einen Schieber- verschluss, mittels einer Halterung angestellt, wobei vorzugsweise kooperierende Führungen bzw. Ansteckausbildungen ein Axfiuchten zwischen Ausguss und Schattenrohr sicherstellen. Erfolgt nun ein Öffnen des Pfannenverschlusses, so strömt das Metall, zum Beispiel ein Stahl, vor Oxidation geschützt, durch das Schattenrohr und kann in ein weiteres metallurgisches Gefass, zum Beispiel in eine Verteilerwanne, gezielt eingebracht werden.
Durch einen Schutz des flüssigen Metalles bzw. einer flüssigen Legierung vor einem Luftzutritt kann ein besonders hoher Reinheitsgrad der Erzeugnisse erreicht werden, weil eine Kontamination durch gebildete Oxide und Nitride mit zu diesen Elementen affinen Metallen oder Legierungsbestandteilen verhindert wird.
Wahrend des Giessens bzw. des Durchströmens von Metall, beispielsweise Stahl und Legierungen, durch ein in seiner geometrischen Ausbildung dem Fachmann im wesentlichen bekannten Schattenrohr können, insbesondere an dessen innerer Kegelfläche im oberen Teil, Ablagerungen gebildet werden,
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das Schattenrohr weitgehend unbrauchbar machen.
Um nun nicht in aufwendiger Weise für jeden Guss bzw. nach oder gegebenenfalls während jeder Pfannenentleerung jeweils ein neues Schattenrohr einsetzen zu müssen, wird vielfach, wenn erforderlich, ein manuelles Ausbrennen der Ablagerung aus dem Innenraum des eingesetzten Rohres, zum Beispiel bei einem Pfannenwechsel, mittels Sauerstofflanzen vorgenommen und das Schattenrohr neuerlich verwendet.
Dabei erfolgt das Ausbrennen mittels eines gebündelt aus dem Rohr austretenden Sauerstoffstrahles, welcher, wenn erforderlich, im wesentlichen axparallel, kreisförmig um die Schattenrohraxe bewegt wird. Dieser zumeist auf Grund eines hohen Druckes hart blasende Sauerstoffstrahl bewirkt mit dem Rohrmaterial und/oder an den Ansätzen mit einigen angelagerten Materialkomponenten exotherme Reaktionen und letztlich ein sogenanntes Freischmeizen oder Freiblasen des gesamten Innenquerschnittes des Schattenrohres in vielfach ausreichender Form.
Durch ein erforderliches Ausbrennen von Ansätzen oder Freiblasen eines Schattenrohres mit einem Sauerstoffrohr einer sogenannten Sauerstofflanze kann zwar nach dessen ersten Einsätzen in vielen Fällen jeweils eine sichere Funktion desselben für einen Folgeguss erreicht werden, jedoch ist meist nach wenigen Güssen auf Grund von, beim Entfernen der Giessansätze entstehenden, gegebenenfalls partiell ausgebildeten Zerstörungen oder Ausschmelzungen der Schattenrohrwand und der Sitzflächen im Anlageteil ein Ersatz erforderlich. Dadurch entstehen logistische sowie lagertechnische Mehraufwendungen und insbesondere wirtschaftliche Nachteile.
Aus der EP-0528724 B1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Entschlacken des Giessstrahlschutzrohres beim Stranggiessen bekannt geworden. die Vorrichtung umfasst im wesentlichen ein Halte und Manipulationsmittel, mit welchem das Schattenrohr zwischen Giesspfanne und Entschlackungsanlage transportiert werden kann und ein Einblasmittel für Sauerstoff zur Entschlackung des Rohres. Dieses Einblasmittel weist eine Einblaskugel aus feuergestem Material mit mindestens einem Kanal und eine Sauerstoffversorgung auf. Nachteilig dabei ist, dass mit der vorgesehenen Einblaskugel kein gerichteter Gasstrom ausbildbar ist und dass das Feuerfestmaterial sowohl der Einblaskugel als auch des Schattenrohres geringe Haltbarkeit aufweist.
Gemäss JP-5-237608 (A) (Appl. No. 3-94368) wurde ein Verfahren zur Reinigung von Schattenrohres in Stranggussanlagen offenbart, bei welcher Sauerstoff und Brenngas zur Anwendung gelangen. die Zufuhr bzw. die Einführung des Gasgemisches in den Innenraum des Schattenrohres erfolgt mittels einer durch einen Motor angetriebenen, rotierenden Düseneinrichtung. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, weiches zwei Gaskomponenten benötigt, ist aufwendig und erscheint wenig betriebssicher.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die gegebenen Nachteile weitestgehend zu beseitigen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen ein Entfernen von Giessansätzen aus Schattenrohren durch Ausbrennen mit Sauerstoffgas bei Erhalt der geometrischen Innenkonturen ermöglicht und eine oftmalige Wiederverwendbarkeit derselben erreicht werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, bei welchem das Schattenrohr eine Temperatur von mindestens 350. C. vorzugsweise von mindestens 455. C. aufweist. dass die Achsen von gegenüberliegen-
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den Sauerstoffeinzelstrahlen einen Winkel a von jeweils 21 " höchstens jedoch von 45 " vorzugsweise ca. 28 , zueinander aufweisen bzw. der jeweilige Winkel "/2 der Sauerstoffeinzelstrahlen zur Schattenrohrlängsachse mindestens 10, 5., höchstens jedoch 22, 5 " vorzugsweise ca.
14 " beträgt, dass die Sauerstoffeinzelstrahlen gleichzeitig mit erhöhter Geschwindigkeit in das Schattenrohr eingeleitet und dass ein sich um die Schattenrohrachse drehender, die Giessansätze abtragender Brennstoffstrom gebildet wird und mit diesem die Giessansätze aus dem Schattenrohr ausgetragen werden. Die Vorteile einer so erreichten Entfernung von Giessansätzen aus Schattenrohren liegen insbesondere darin, dass durch eine Vielzahl von in ein Hohl gleichzeitig eingeleiteten Sauerstoffstrahlen eine Ausbildung eines hochwirksamen, den Innenquerschnitt weitgebend ausfüllenden Brennstromes erreicht wird, der, für den Fachmann überraschend, trotz weitgehender Schonung der Rohrinnenwand, auch örtlich stärker ausgebildete Ansätze sowohl effizient als auch in wesentlich verkürzter Zeit ab- und austragt.
Somit ist nicht, wie erwartet wurde, ein hart blasender Einzelstrahl auf die auszubrennenden Ansätze fortlaufend auszurichten, sondern es genügt, ein kurzdauernder Sauerstoff- Brennstrom- Stoss, welcher auch einen grösstmöglichen Bestand der Schattenrohrwandung sichert, zum im wesentlichen vollkommenen Austrag der Ansätze und somit zur erforderlichen Reinigung des Schattenrohres. Beim Guss von mit Aluminium legierten oder derart beruhigten Stählen ist, wie dem Fachmann bekannt, eine besonders starke Neigung zur Bildung von tonerdehältigen Ansätzen gegeben, welche den Metallfluss durch das Schattenrohr stark beeinträchtigen können.
Gerade beim Guss dieser Legierungen hat sich das erfindungsgemässe Verfahren zum Ausbrennen der Schattenrohre hervorragend bewährt und deren Verwendbarkeit im praktischen Einsatz wesentlich verlängert, weil auch wirkungsvoll ein, die Rohrwandung, insbesondere im oberen kegelig ausgebildeten Teil, schonender Brennstrom gebildet wird.
Wenn, wie gemass einer Variante vorteilhaft vorgesehen, zur Bildung des sich um die Achse drehenden Brennstoffstromes die jeweiligen konzentrischen Sauerstoffeinzelstrahlen, zur Senkrechten in eine Umlaufrichtung schräg mit einem Winkel a von mindestens 6., höchstens 25., vorzugsweise ca. 11 " in das Schattenrohr eingeleitet werden, kann eine zyklonartige Strömung mit besonders guten Abtrageeigenschallten für Ansätze bei grösstmöglicher Sicherung der geometrischen Ausbildung bzw. Bestandes der Rohrwand erreicht werden.
Um einen hockwirksamen, den. Innenquerschnitt weitestgehend ausfüllenden, homogenen Fluss des Brennstromes und ein besonders kurzes, für die Rohrwand sanftes Ausbrennen des Schattenrohres zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass mindestens acht, vorzugsweise mehr als acht, Sauerstoffeinzelstrahlen in das Schattenrohr eingeleitet werden und dass der Brennstoffstrom in gleicher Richtung wie der Giessstrahl durch das Schattenrohr geleitet wird.
Die weitere Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemässen Einrichtung dadurch gelöst, dass die Ausbrennvorrichtung im wesentlichen aus einem scheibenförmigen Düsenkörper aus Kupfer und einer mit diesem an einer Stirnseite verbundenen, verschliessbaren Sauerstoffzuleitung besteht, wobei die gegenüberliegende Stirnseite des Düsenkörpers, der mindestens vier konzentrisch angeordnete, geneigte diesen durchsetzende Einzelkanäle aufweist, als ebene Anlagefläche für ein Schattenrohr, welches mit einer Schattenrohrhalterung an den Düsenkörper anlegbar ist, ausgebildet ist.
Die Vorteile einer derartig gebildeten Vorrichtung sind im wesentlichen darin zu sehen, dass mit dieser ein wirksamer Sauerstoff-Brennstrom ausbildbar und in einfacher Weise das auf erhöhter Temperatur sich befindende Schattenrohr an den, den Brennstrom ausbildenden Düsenkörper anlegbar ist. Dabei ist wichtig, dass der Düsenkörper im Bereich der diesen durchdringenden Einzelkanäle eine Dicke von mindestens 5, 5 mm, vorzugsweise von mindestens 11 mm, insbesondere von etwa 15, 1 mm, aufweist, um einerseits eine hohe Sicherheit vor Zerstörung der Einrichtung und andererseits grossteils laminare und gerichtete Einzelströmungen, die in der Summe einen Brennstrom bilden können, zu erhalten.
Wenn der Düsenkörper mindestens acht, vorzugsweise etwa sechzehn Einzelkanäle aufweist und gegenüberliegende Einzelkanäle im Düsenkörper in Richtung zur Anlagefläche für das Schattenrohr zueinander mit einem Winkel a von jeweils mindestens dem Kegelwinkel der Innenoberfläche vom Anlageteil des Schattenrohres geneigt ist, ist eine Ausbildung eines besonders gut wirksamen, den Innenquerschnitt des Schattenrohres weitgehend ausfüllenden Brennstoffstroms mit hoher Genauigkeit möglich und eine effiziente Schonung der Schattenrohr- Innenwand und damit eine hohe Haltbarkeit derselben zu erreichen.
Die Wirkung des Brennstromes bei gegebenenfalls einer Verkürzung der Brennzeit kann weiters gefördert werden, wenn die konzentrisch angeordneten Einzelkanäle im Düsenkörper in Richtung zur Anlagefläche für das Sohattenrohr jeweils zum Zentrum hin und in eine Umlaufrichtung geneigt sind.
Dadurch ist nämlich eine vorteilhafte Zyklonausbildung des Gasstromes bzw. Brennstromes mit besonders guten Ab-und Austrageigenschalten für Giessansätze erreichbar.
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Ein genaues und leichtes Anlegen des auf hoher Tempertur befindlichen Schattenrohres an den Düsenkörper und eine Erstellung einer axfluchtenden Ausrichtung des Rohres kann vorteilheft erreicht werden, wenn der Düsenkörper eine, insbesondere ringförmig vorspringende Positionierführung für den Anlageteil des Schattenrohres aufweist.
Schliesslich ist es im praktischen Betrieb, zum Beispiel in einem weitgeehnd automatisierten Stahlwerksbetrieb, von Vorteil, wenn in der Sauerstoffzuleitung ein Ventil angeordnet ist, welches durch Andrücken des Schattenrohres an den Düsenkörper betätigbar bzw. zu öffnen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Eine Ausbrennvorrichtung 1 weist einen Düsenkörper 2 auf, welcher an einer Stirnseite mit einer Sauerstoffzuleitung 5 verbunden ist. In der Sauerstoffzuleitung 5 kann ein Ventil 51 vorgesehen sein, weiches sich bei einem Andrücken an einen Betätigungsteil, zum Beispiel durch einen Düsenkörper, öffnet. Der einerseits mit der Sauerstoffzuleitung 5 verbundene Düsenkörper 2 ist von einer Vielzahl von, im wesentlichen kreisförmig angeordneten, Einzelkanälen 21,21', die andererseits an einer Anlagefläche 23 für ein Schattenrohr 3 austreten, durchsetzt. Gegenüberliegende Einzelkanäle 21, 21'weisen dabei einen Winkel a zueinander in Durchströmungsrichtung auf. Am Düsenkörper 2 ist weiters eine Positionierführung 22 zu einer axfluchtenden zentrischen Anlegung eines Schattenrohres 3 angeordnet.
Ein Schattenrohr 3, welches am oberen Teil einen Anlageteil 31 aufweist und an diesem von einer bewegbaren Schattenrohrhalterung 4 getragen ist, kann mittels der Halterung 4 an die Anlagefläche 23 des Düsenkörpers 2 angestellt werden. Giessansätze, welche insbesondere an einer inneren Kegelfläche 32 und im oberen Teil einer Innenoberfläche 33 einer Rohrwand 34 angelagert sind, können nun beim Andrücken des Schattenrohres 3 an die Ausbrennvorrichtung 1 bzw. an deren Düsenkörper 2 und einer dadurch bewirkten Freigabe der Zufuhr von Sauerstoffgas durch den, von den Einzelkanälen 21, 21' gebildeten Brennstrom ab-und ausgetragen werden.
In einem Hüttenwerk mit Schmelzengrössen von etwa 60 t wird eine Stranggussanlage in Sequenz betrieben, wobei für eine oxidationsgechützte Zufuhr des Stahles von den Pfannen in ein VerteilergefäB jeweils Schattenrohre eingesetzt werden. Bei jedem Pfannenwechsel erfolgte vorerst ein händisches Ausbrennen von Giessansätzen aus dem Schattenrohr, wobei eine grösste Haltbarkeit desselben bei vorsichtiger Handhabung der Sauerstofflanzen bzw. des Brennrohres von ca. 5 bis 7 Pfannenentleerungen je Schattenrohr erreicht werden konnte. Durch die nunmehrige Verwendung einer erfindungsgemässen Ausbrennvorrichtung bei jedem Pfannenwechsel kann der Stahl aus 16 bis 20 und mehr Pfannen in Sequenz beim Einsatz eines einzigen Schattenrohres in den Verteiler gegossen werden.