Giessvorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Giess vorrichtung, bei der das zu vergiessende Metall aus einer Giessrinne oder einer Giesspfanne mit einem durch einen Stopfenverschluss geregelten Auslauf, in freiem Strahl in eine Stranggiesskokille, fällt.
Beim Vergiessen von Metallen wird angestrebt, dass das zu vergiessende Metall möglichst wenig mit Luft in Berührung kommt, da der Sauerstoff der Luft bei der hohen Temperatur des zu vergiessenden Metalles zur Oxydation desselben oder zumindestens bestimmter Legierungsbestandteile desselben führt. Die dabei entstehenden Oxyde werden in den Guss- lingen eingeschlossen oder setzen sich als geschlossene Haut auf der Oberfläche derselben ab und ver schlechtern dadurch die Qualität der Gusslinge.
Die Oxyd'bildung tritt insbesondere dann stark auf, wenn man das zu vergiessende Metall in freiem Strahl in die Stranggiesskokille fallen lässt.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es bekannt, das zu vergiessende Metall aus der Giessrinne oder Giesspfanne durch eine Rohrdüse, welche in den Giesskopf in der Stranggiesskokille eintaucht, zu leiten. Das durch die Rohrdüse strömende heisse Metall beansprucht die Rohrdüse sehr stark, so dass oft eine Rohrdüse noch vor Beendigung eines Gusses un brauchbar wird, und dann das Giessen unterbrochen oder mit nur provisorischen Hilfsmitteln fortgesetzt werden muss.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nach teile zu beseitigen.
Bei der erfindungsgemässen Stranggiessvorrichtung ist an der Auslassöffnung der Giessrinne oder Giess pfanne ein Mantelrohr angeordnet, welches den an sich fallenden Strahl des zu vergiessenden Metalles umgibt. Da das zu vergiessende Metall nicht wie bei den bisher bekannten Rohrdüsen mit der Wandung des Rohres in Verbindung steht, kann es diese nicht abtragen und beschädigen. Innerhalb des Mantelrohres kann eine sauerstofffreie Atmosphäre geschaffen werden, so dass der innerhalb des Mantel rohres frei fallende Metallstrahl vor Oxydation ge schützt ist. Da das Metall von der Unterseite der Giessrinne oder Giesspfanne abfliesst, nimmt es auch nicht von der Oberfläche des in der Giessrinne bzw.
Giesspfanne befindlichen Metalles Oxydteile mit. Das Mantelrohr ist zweckmässigerweise mit einer Zufüh rungsleitung für ein inertes oder brennbares Gas oder für einen pulverförmigen, leicht brennbaren Stoff verbunden. Bei der hohen Temperatur des zu ver- giessenden Metalles verbindet sich ein brennbares Gas oder ein sonstiger brennbarer Stoff mit gege benenfalls in dem Mantelrohr befindlichen Sauerstoff teilchen sehr schnell, so dass auf diese Art und Weise in dem Mantelrohr eine sauerstofffreie Atmosphäre geschaffen wird.
Zweckmässigerweise wird das Mantelrohr derart ausgestaltet, dass es mit seinem unteren Ende in das flüssige Metall in der Kokille eintaucht. Um dem dem Mantelrohr zugeführten Gas bzw. den bei der Verbrennung von leicht brennbaren, pulverförmigen Stoffen entstehenden Gasen das Abfliessen aus dem Mantelrohr zu gestatten, muss dieses dann mit Ab flussöffnungen versehen sein. Insbesondere dann, wenn dem Mantelrohr brennbares Gas zugeführt werden soll, ist es zweckmässig, derartige Abfluss- öffnungen in solcher Höhe am unteren Ende des Mantelrohres anzuordnen, dass sie während des Giess vorganges dicht über dem Metallspiegel in der Strang giesskokille liegen.
Das hier austretende brennbare Gas verbrennt und;\oder verdrängt in dem über dem Giesskopf in der Kokille befindlichen Raum noch vorhandene Luft und schafft so einerseits eine sauer- stoffarme Atmosphäre und heizt die Giesskopfober- fläche, verringert deren Wärmeabstrahlung und ver hindert die Oxydbildung auf der Giesskopfoberfläche.
Das in die Metalloberfläche in der Stranggiess- kokille eintauchende Mantelrohr bietet den weiteren Vorteil, dass die Metalloberfläche in der Stranggiess- kokille trotz frei in die Stranggiesskokille fallendem Metallstrahl durch feste oder flüssige Abdeckmittel abgedeckt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass durch den frei fallenden Metallstrahl Teilchen des Abdeckmittels mitgerissen werden und in unkon trollierbarer Weise im erstarrenden Gussling einge schlossen werden.
Zweckmässigerweise wird das Mantelrohr aus einem keramischen Material herge stellt. Zur Erhöhung der Festigkeit kann es dabei ganz oder teilweise mit einem Metallmantel versehen sein, es kann aber auch nur aus Metallbestehen.
Beim absatzweisen Stranggiessen in einer Strang giesskokille mit einer Giessvorrichtung der erfindungs gemässen Art, insbesondere einer solchen, bei der das Mantelrohr in den Metallspiegel der Stranggiess- kokille eintauchen soll, ist es zweckmässig, wenn sofort beim Einlaufen der ersten Metallteilmengen in der Stranggiesskokille das Metall ein Bad solcher Tiefe bildet, dass das Mantelrohr in dieses Bad ein tauchen kann.
Wenn bei Beginn des Giessens die Stranggiesskokille durch ein flaches Anfahrstück nach unten abgeschlossen ist, verteilen sich die erster in die Stranggiesskokille einfliessenden Metallteilmengen gleichmässig über den ganzen Querschnitt der Kokille und ergeben somit eine sehr dünne Schicht, die schnell ungleichmässig erstarrt und die in das erfin dungsgemässe Mantelrohr nicht eintauchen kann.
Deshalb kann das Anfahrstück derart mit einer Ausnehmung versehen sein, dass bei Beginn des Giessens das Mantelrohr in diese Ausnehmung hinein ragt. Diese Ausnehmung füllt sich beim Einfliessen der ersten Metallteilmengen sehr schnell mit einem Metallbad einer solchen Tiefe, dass das Mantelrohr in dieses Metallbad eintauchen kann.
Bei Strang giesskokillen grossen Querschnittes ist es weiterhin zweckmässig, ausgehend von dieser Ausnehmung weitere Ausnehmungen in dem Anfahrstück vorzu sehen, in welche die nach den ersten weiterhin nachfliessenden Metallteilmengen sich ausbreiten kön nen, wobei der Umfang des von diesen Metallteil- mengen eingenommenen Raumes und insbesondere die freie Oberfläche dieser Metallteilmengen klein ist gegenüber dem Querschnitt, den diese ausfüllen, so dass die ersten Metallteilmengen nicht sehr viel rascher erstarren als die später nachfliessenden.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Giessvorrichtung mit einem an einer Giessrinne angeschlossenen Mantel rohr.
Die Giessrinne 1 ist mit dem zu vergiessenden Me tall 2 gefüllt. In den Boden der Giessrinne 1 ist ein Lochstein 3 eingesetzt, welcher den Auslaufstein 4 trägt und zentriert. Der Auslaufstein 4 besteht aus einer Mischung von Graphit und Schamotte und ist an seinem besonders hoch beanspruchten Einlauf mit einer hochverschleissfesten Buchse 5 aus Zir- konium versehen, welche besonders widerstandsfähig gegen das zu vergiessende Metall ist. Der Stopfen 6 kann durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung der Buchse 5 verschieden weit genähert werden, so dass dadurch die aus der Giessrinne 1 durch den Auslaufstein 4 auslaufende Metallmenge geregelt werden kann. An der Giessrinne 1 sind Bolzen 7 befestigt, die einen Tragring 8 tragen.
Von dem Tragring 8 wird das Mantelrohr 9 gehalten, das in die Stranggiesskokille 10 hineinragt und aus einem keramischen Material besteht. Zwischen dem Mantel rohr 9 und der Giessrinne 1 ist ein Brennerring 11 angeordnet, dem durch eine Zuführungsleitung 12 ein brennbares Gas zugeführt werden kann, das durch die Düsen 13 in das Innere des Mantelrohres 9 einströmt. Das innere des Mantelrohres 9 steht weiter hin mit einem Leitungsanschluss 21 in Verbindung.
Weiterhin weist das Mantelrohr 9 Auslassöffnungen 14 auf, welche dicht über der Oberfläche des durch eine Schlackenschicht 15 abgedeckten, in der Strang- giesskokille befindlichen flüssigen Metalles 16 ange ordnet sind.
Das Anfahrstück 17 weist eine Ausnehmung 18 auf, an die sich nach beiden Seiten rinnenförmige Ausnehmungen 19 anschliessen. Von den rinnenför- migen Ausnehmungen 19 aus gehen schräge Bohrun gen zur Aussenseite des Anfahrstückes 17.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vor richtung ist folgende: Zu Beginn des Giessens befindet sich das An fahrstück 17 in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Wenn der Stopfen 6 in die in der Zeichnung dargestellte Lage angehoben wird, fliesst das zu ver giessende Metall 2 durch den Auslaufstein 4 und fällt von diesem aus in freiem Strahl durch das Mantelrohr 9 und sammelt sich in der napfförmigen Ausnehmung 18 des Anfahrstückes 17.
Bereits vor Beginn des Giessens ist durch die Zuführungsleitung 12 dem Brennerring 11 brennbares Gas zugeführt worden, das sich im Innern des Mantelrohres 9 gesammelt hat und sofort bei Eintreten des flüssigen Metalles mit dem noch in dem Mantelrohr 9 befind lichen Sauerstoff verbrennt. Von der napfförmigen Ausnehmung 18 aus fliesst das flüssige Metall, sobald es die Ausnehmung 18 gefüllt hat, durch die rinnen- förmigen Ausnehmungen 19 und füllt diese.
Von den rinnenförmigen Ausnehmungen 19 aus fliesst das Metall in die Bohrungen 20, wobei sich in diesen beim Erstarren des Metalles zapfenartige Ansätze bilden, welche eine sichere Verbindung zwi schen dem Anfahrstück 17 und dem entstehenden Gussling herstellen.
Sobald die Oberfläche des flüs sigen Metalls 16 die in der Zeichnung dargestellte Lage erreicht hat, wird das Anfahrstück 17 ent sprechend der Zufliessgeschwindigkeit des zu ver- giessenden Metalles derart abgesenkt, dass die Ober fläche des flüssigen Metalles 16 stets in der in der Zeichnung dargestellten Lage bleibt. Nachdem in dem Mantelrohr 9 der Sauerstoff verbrannt ist, strömt das brennbare Gas unverändert durch das Mantelrohr 9 und tritt durch die Ausflussöffnungen 14 aus, wobei es sich entzündet und in der in der Stranggiesskokille 10 befindlichen Luft verbrennt.
Sollte unvorhergesehenerweise das flüssige Metall 16 in der Stranggiesskokille 10 einmal so hoch steigen, dass es oder zumindestens die Schlackenschicht 15 die Ausflussöffnungen 14 verstopft, kann das brenn bare Gas durch den Leitungsanschluss 21 abfliessen. Anderseits kann gegebenenfalls durch den Leitungs- anschluss 21 weiteres brennbares Gas oder ein weiterer brennbarer, beispielsweise pulverförmiger Stoff in das Mantelrohr 9 eingeführt werden.
Das zu vergiessende Metall 2 gelangt somit von der Unter seite der Giessrinne 1 im freien Fall in die Strang giesskokille 10, ohne mit Luftsauerstoff in Berührung gekommen zu sein.
Casting device The present invention relates to a casting device in which the metal to be cast falls in a free jet into a continuous casting mold from a pouring channel or a pouring ladle with an outlet regulated by a stopper.
When casting metals, the aim is to ensure that the metal to be cast comes into contact with air as little as possible, since the oxygen in the air at the high temperature of the metal to be cast leads to oxidation of the same or at least certain alloy components of the same. The resulting oxides are trapped in the castings or are deposited as a closed skin on the surface of the castings, thereby impairing the quality of the castings.
The formation of oxide occurs particularly strongly when the metal to be cast is allowed to fall in a free jet into the continuous casting mold.
To avoid this disadvantage, it is known to guide the metal to be cast out of the pouring channel or pouring ladle through a tubular nozzle which dips into the pouring head in the continuous casting mold. The hot metal flowing through the tubular nozzle puts a great deal of stress on the tubular nozzle, so that a tubular nozzle often becomes unusable before the casting is complete, and casting then has to be interrupted or continued with only temporary aids.
The present invention aims to eliminate these parts after.
In the case of the continuous casting device according to the invention, a casing tube is arranged at the outlet opening of the pouring channel or pouring ladle, which casing surrounds the stream of the metal to be poured falling on itself. Since the metal to be cast is not connected to the wall of the pipe, as is the case with the pipe nozzles known up to now, it cannot remove or damage it. An oxygen-free atmosphere can be created inside the jacket tube, so that the metal beam falling freely inside the jacket tube is protected from oxidation. Since the metal flows off from the underside of the pouring channel or pouring ladle, it does not take off from the surface of the pouring chute or pouring ladle.
Found metal oxide parts in the ladle. The jacket pipe is conveniently connected to a supply line for an inert or combustible gas or for a powdery, easily combustible substance. At the high temperature of the metal to be cast, a flammable gas or some other flammable substance combines with any oxygen particles in the jacket tube very quickly, so that an oxygen-free atmosphere is created in the jacket tube in this way.
The casing tube is expediently designed in such a way that its lower end dips into the liquid metal in the mold. In order to allow the gas supplied to the jacket pipe or the gases produced during the combustion of easily combustible, powdery substances to flow out of the jacket pipe, this must then be provided with outflow openings. In particular, if combustible gas is to be fed to the jacket pipe, it is advisable to arrange such outflow openings at such a height at the lower end of the jacket pipe that they are just above the metal level in the continuous casting mold during the casting process.
The flammable gas escaping here burns and / or displaces any air that is still present in the space above the casting head in the mold and thus on the one hand creates a low-oxygen atmosphere and heats the casting head surface, reduces its heat radiation and prevents the formation of oxide on the Pouring head surface.
The jacket tube dipping into the metal surface in the continuous casting mold offers the further advantage that the metal surface in the continuous casting mold can be covered by solid or liquid covering means despite the metal beam falling freely into the continuous casting mold, without the risk of being exposed falling metal beam particles of the covering agent are carried away and are included in an uncontrollable manner in the solidifying casting.
The jacket tube is expediently made from a ceramic material. To increase the strength, it can be completely or partially provided with a metal jacket, but it can also consist only of metal.
In the case of intermittent continuous casting in a continuous casting mold with a casting device of the type according to the invention, in particular one in which the casing tube is to be immersed in the metal surface of the continuous casting mold, it is useful if the metal is poured into the continuous casting mold immediately when the first partial quantities of metal enter the continuous casting mold The bath is so deep that the jacket pipe can plunge into this bath.
If the continuous casting mold is closed at the bottom by a flat starting piece at the start of casting, the first partial quantities of metal flowing into the continuous casting mold are distributed evenly over the entire cross-section of the mold and thus result in a very thin layer that quickly solidifies unevenly and which is incorporated into the invention Jacket pipe cannot immerse.
The starting piece can therefore be provided with a recess in such a way that the casing tube protrudes into this recess at the start of casting. When the first partial amounts of metal flow in, this recess fills very quickly with a metal bath of such a depth that the jacket pipe can immerse into this metal bath.
In the case of continuous casting molds with a large cross-section, it is also expedient, starting from this recess, to provide further recesses in the start-up piece, into which the partial quantities of metal that continue to flow after the first can spread The free surface of these metal subsets is small compared to the cross-section that they fill, so that the first metal subsets do not solidify much more quickly than those that flow later.
The drawing shows, as an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, a pouring device with a casing pipe connected to a pouring channel.
The pouring channel 1 is filled with the Me tall 2 to be cast. A perforated stone 3 is inserted into the bottom of the pouring channel 1, which carries and centers the outlet stone 4. The outlet block 4 consists of a mixture of graphite and chamotte and is provided at its particularly highly stressed inlet with a highly wear-resistant bush 5 made of zirconium, which is particularly resistant to the metal to be cast. The plug 6 can be brought closer to the socket 5 by a device not shown in the drawing, so that the amount of metal flowing out of the pouring channel 1 through the outlet block 4 can thereby be regulated. Bolts 7, which carry a support ring 8, are fastened to the pouring channel 1.
The casing pipe 9, which projects into the continuous casting mold 10 and consists of a ceramic material, is held by the support ring 8. Between the jacket tube 9 and the pouring channel 1, a burner ring 11 is arranged, to which a combustible gas can be fed through a feed line 12, which gas flows through the nozzles 13 into the interior of the jacket tube 9. The interior of the jacket tube 9 is also connected to a line connection 21.
Furthermore, the jacket tube 9 has outlet openings 14 which are arranged closely above the surface of the liquid metal 16, which is covered by a layer of slag 15 and is located in the continuous casting mold.
The starting piece 17 has a recess 18 to which groove-shaped recesses 19 adjoin on both sides. From the channel-shaped recesses 19, inclined bores extend to the outside of the starting piece 17.
The operation of the device according to the invention is as follows: At the beginning of the casting, the moving piece 17 is in the position shown in the drawing. When the stopper 6 is raised into the position shown in the drawing, the metal 2 to be cast flows through the outlet block 4 and falls from this in a free jet through the jacket tube 9 and collects in the cup-shaped recess 18 of the starting piece 17.
Even before the start of casting, combustible gas has been fed to the burner ring 11 through the supply line 12, which has collected inside the casing tube 9 and burns immediately upon entry of the liquid metal with the oxygen still in the casing pipe 9. From the cup-shaped recess 18, the liquid metal flows, as soon as it has filled the recess 18, through the channel-shaped recesses 19 and fills them.
From the channel-shaped recesses 19, the metal flows into the bores 20, in which, when the metal solidifies, pin-like approaches are formed which establish a secure connection between the starting piece 17 and the resulting casting.
As soon as the surface of the liquid metal 16 has reached the position shown in the drawing, the starting piece 17 is lowered according to the inflow speed of the metal to be cast in such a way that the surface of the liquid metal 16 is always in the position shown in the drawing remains. After the oxygen has burned in the casing tube 9, the combustible gas flows unchanged through the casing tube 9 and exits through the outflow openings 14, igniting and burning in the air in the continuous casting mold 10.
Should the liquid metal 16 unexpectedly rise so high in the continuous casting mold 10 that it or at least the slag layer 15 clogs the outflow openings 14, the combustible gas can flow out through the line connection 21. On the other hand, further flammable gas or a further flammable, for example powdery substance can optionally be introduced into the casing tube 9 through the line connection 21.
The metal 2 to be cast thus passes from the underside of the casting channel 1 in free fall into the strand casting mold 10 without having come into contact with atmospheric oxygen.