Vorrichtung zum Giessen mit auswechselbaren Giessrohren auf einer Stahlstranggiessanlage
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Giessen mit auswechselbaren Giessrohren auf einer Stahlstranggiessanlage aus einem Giessgefäss mit verschliessbarem Bodenausguss.
Beim Stranggiessen werden Giessrohre zu Verminderung von Schlackeneinschwemmungen, zur Verbesserung der Strömung im Sumpf und zum Schutz gegen ein Oxydieren des Stahles zwischen dem Giessgefäss und dem Badspiegel in der Kokille verwendet. Die Steigerung der Chargengewichte einerseits und die Einführung des Sequenzgiessens anderseits haben die Giesszeiten ganz erheblich verlängert. Die Giessrohre aus feuerfestem Material werden dabei stark beansprucht, so dass ihre Standzeit der Giessdauer Grenzen setzen. Schon nach relativ kurzen Giesszeiten sind Erosionen am Giessrohr im Mün dungsbereich und in der Bohrung, speziell beim Vergie ssen von manganlegierten Stählen, festzustellen. Beim Giessen mit Giesspulver abgedecktem Badspiegel und in die Schmelze eingetauchtem Giessrohr treten an diesem zusätzliche Erosionen im Kontaktbereich des Badspiegels auf.
Die genannten Erosionen bewirken oftmals ein Abbrechen des Giessrohres an den geschwächten Stellen, wobei unerwünschte Einschwemmungen von Verunreinigungen im Sumpf durch die Strömung und ein Oxydieren des Stahles die Folge sind. Bei Ganz- oder Teilbrüchen des Giessrohres wird eine nachteilige Strömung wirksam, die einerseits Verunreinigungen in tiefere Lagen des Sumpfes und damit in die erstarrende Randzone einbringt und anderseits, speziell bei Bogenanlagen, durch ein Erodieren der Kruste die Durchbruchsgefahr und die Riss anfälligkeit erhöht.
Es ist ein als Ofen ausgebildetes Giessgefäss mit zwei wechselweise über die Kokille schwenkbaren sowie verschliessbaren Bodenausgüssen mit Giessrohren bekannt.
Bei diesem Giessgefäss kann der nicht in Arbeitsstellung befindliche verschliessbare Bodenausguss mit dem Giessrohr samt einem Teil des Giessgefässes während des Betriebes ausgewechselt werden. Dieses Auswechseln hat aber den Nachteil, dass der Teil des Giessgefässes mit der zusammengesinterten und verschlackten feuerfesten Auskleidung getrennt und anschliessend wieder durch Mörtel dicht verbunden werden muss. Während dieser zeitraubenden Arbeit ist aber ein weiterer Giessrohrwechsel nicht möglich, so dass bei Störungen diese Vorrichtung nicht jederzeit einsatzbereit ist.
Ferner ist bekannt, bei Giessgefässen mit verschliessbarem Bodenausguss in der Form eines Schiebers und mit nachgeordnetem Giessrohr, dasselbe nach beendigtem Guss durch Auswechseln zu erneuern, wobei das zweiteilige Giessrohr ein Auswechseln des unteren, vorwiegend durch die erodierende Wirkung des Metallbades beanspruchten Teiles, ermöglicht. Für das Auswechseln muss das Giessgefäss aber vorerst aus der Giessstellung ausgefahren, anschliessend der untere Teil ausgewechselt und dann das Giessgefäss wieder in Giessstellung gebracht werden. Der Zeitaufwand für diese Arbeit ist zu gross, um ein Weitergiessen zu erlauben, da während der langen Stillstandzeit die Erstarrung des Stahles in der Kokille zu weit fortgeschritten ist. Qualitätseinbussen an der Nahtstelle beim Wiederangiessen und am Strang infolge der notwendigen ungleichen Sekundärkühlung sind unvermeidlich.
Es ist weiter bekannt, das Giessrohr in einer heb- und senkbaren sowie in horizontaler Ebene verschiebbaren Hebelvorrichtung anzuordnen. Auch bei dieser Vorrichtung ist durch die vielen aufeinanderfolgenden manuellen Operationen das Auswechseln während des Betriebes zu zeitraubend, so dass die bereits oben erwähnten Nachteile auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Verschleiss geschwächte Giessrohre, speziell beim Sequenzgiessen, und bei giessrohrbedingten Störungen diese Giessrohre während des Betriebes in der kürzest möglichen Giessunterbruchszeit auszuwechseln, um Giessabbrüche und wesentliche Qualitätseinbussen des vergossenen Stahles zu vermeiden.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Giessrohre in einer beidseitig des Bodenausgusses angeordneten Bahn diesem während des Giessbetrieb es zu- und wegführbar sind.
Zur Erleichterung des An- bzw. des Abkuppelns des Giessrohres an bzw. von der Bodenausflussöffnung kann das Giessrohr in Ausflussrichtung des Stahles gegenüber dem Bodenausguss beweglich sein.
Ein gleichmässiges und dichtendes Anpressen der Giessrohre gegen den Bodenausguss unabhängig von gewissen Toleranzen der Hubbewegung wird erreicht, wenn das Giessrohr in Ausflussrichtung durch Federelemente beweglich ist.
Damit die Hubbewegung des Zwischengefässes zum Ein- bzw. Ausfahren des Giessrohres in bzw. aus der Kokille erhalten bleibt, ist die Bahn zweckmässig mit in Ausflussrichtung wirkenden Kolbenzylindereinheiten ausgerüstet.
Damit das Giessrohr rasch aus dem Bereich der Kokille herausgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, die Bahn zum Zu- und Wegführen des Giessrohres in eine vertikale Ebene zu legen, wobei es zweckmässig ist, eine bogenförmige Bahn zu wählen.
Um die Giessrohre rasch in die Bahn einbauen und anderseits genau verfahren zu können, sind sie vorzugsweise in durch die Bahn geführten Haltern befestigt.
Beim Giessen von breiten Brammen karm das Giessrohr durch die bogenförmige Bahn in die Kokille eingefahren werden. Für diesen Fall ist die bogenförmige Bahn mit der Struktur verbunden und das Giessgefäss heb- und senkbar.
Damit Giessrohre aus feuerfesten Werkstoffen eingesetzt werden können, die vor dem Einsatz ein Vorwärmen erfordern, ist es vorteilhaft, der Bahn Vorheizeinrichtungen für mindestens ein Reservegiessrohr zuzuordnen.
Beispiele des Erfindungsgegenstandes werden im nachfolgenden anhand von schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Zwischengefäss, das mit einer Vorrichtung zum Auswechseln des Giessrohres zusammenwirkt,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Zwischengefäss, das mit einer anderen Vorrichtung zum Auswechseln des Giessrohres versehen ist und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
Nach Fig. 1 ist ein Giessgefäss in Form eines hebund senkbaren Zwischengefässes 1 mit einem Bodenausguss 2 ausgestattet, der mit einem Stopfen 3 zusammenwirkt. Anstelle dieses Stopfenverschlusses kann auch ein Schieberverschluss zum Verschliessen und zur Mengenregulierung des Bodenausgusses 2 verwendet werden. Der Einfachheit halber wird aber in den Beispielen nur der Stopfenverschluss beschrieben. Ein Giessrohr 5 befindet sich in Arbeitsstellung und führt den Stahl vom Zwischengefäss 1 in eine Kokille 4. Es schützt den Stahl vor Oxydation, und durch seitliche Ausgüsse 6 des Giessrohres 5 wird auch eine vorteilhafte Strömungsausbildung im Sumpf des Stranges erreicht.
In einem um eine Achse 8 drehbar gelagerten Hai- ter 7 ist das Giessrohr 5 befestigt. Es wird einerseits durch einen Konus 9 und anderseits durch schwenkbare Klinken 10 im Halter 7 festgehalten. In Arbeitsstellung ist der Halter 7 mit dem Giessrohr 5 durch eine Feder 11 in Ausflussrichtung des Stahles elastisch beweglich, wobei diese Feder 11 das Giessrohr 5 gegen den Bodenausguss 2 drückt, um eine gute Dichtung auch bei Hubtoleranzen des Zwischengefässes 1 zu erreichen. Ein zweitens Giessrohr 5' ist in einem zweiten um eine Achse 8' drehbar gelagerten Halter 7' in einer Bereit schaftsstellung zum Auswechseln des in Arbeitsstellung stehenden Giessrohres 5. Gelenkige Transportketten 12 mit Rollen 13 auf beiden Seiten der Halter 7 bzw. 7' verbinden diese beiden bzw. die Giessrohre 5 und 5'.
Diese Transportketten 12 sind in einer bogenförmigen, in vertikaler Ebene liegenden Bahn 14 geführt, die aus zwei U-Profilen besteht und auf beiden Seiten des Zwischengefässes 1 mit der Struktur 15 der Stranggiessanlage fest verbunden ist.
Der Wechselvorgang des Giessrohres 5 verläuft wie folgt: Der Stopfen 3 wird geschlossen, und das Zwischengefäss 1 wird so angehoben, dass sich das Giessrohr 5 vom Bodenausguss 2 trennt. Die durch die Transportketten 12 verbundenen Giessrohre 5 und 5' werden durch einen nicht dargestellten mechanischen oder hydraulischen Antrieb in der beidseitig des Bodenausgusses 2 angeordneten bogenförmigen Bahn 14 in Pfeilrichtung 16 bewegt, währenddem sich der bereits gegossene Strang noch in der Kokille befindet, wobei das Giessrohr 5 aus der Arbeitsstellung weggeführt und das Giessrohr 5' der Arbeitsstellung zugeführt wird. Anschliessend wird das Zwischengefäss 1 auf das neue Giessrohr 5' abgesenkt, und der Stopfen 3 kann für das Weitergiessen wieder ge öffnet werden.
Mit der Struktur 15 fest verbundene bogenförmige Bahnen 14 können bei breiten Kokillen 4 und eingetauchten Giessrohren 5 oder bei nicht eingetauchten Giessrohren Anwendung finden.
In Fig. 2 ist ein Zwischengefäss 21 mit einer kreisbogenförmigen Bahn 22 durch Kolbenzylindereinheiten 23 verbunden, wobei die Kreisbahn 22 in der Ausflussrichtung des Stahles gegenüber dem Zwischengefäss 21 heb- und senkbar ist. Das Giessrohr 5 wird hierbei in Arbeitsstellung gegen den Bodenausguss 2 gepresst. Dieses Zwischengefäss 21 ist durch nicht dargestellte Mittel zum Einfahren des Giessrohres 5 in eine Kokille 28 heb- und senkbar. Ein weiteres Giessrohr 5' ist aus einer der Bahn 22 zugeordneten Vorheizeinrichtung 24 in Pfeilrichtung 25 durch nicht dargestellte Mittel in die Kreisbahn 22 gebracht worden und ist durch Kolbenzylindereinheiten 26, die in einem Kreisbahnwagen 29 befestigt sind, festgehalten. Die Vorheizeinrichtung 24 ist bei diesern Beispiel in Pfeilrichtung 27 beweglich angeordnet.
Diese Giessrohrvorheizeinrichtung 24 für mindestens ein Reservegiessrohr 5' wird speziell bei dickwandigen Giessrohren 5, 5', beispielsweise aus Tongraphit, Anwendung finden. Es ist dadurch möglich, beim Giessrohrwechsel ein auf gleichmässig hohe Temperatur aufgeheiztes Giessrohr in den Kreisbahnwagen 29 einzuspannen. Anstelle der dargestellten Vorheizeinrichtung kann aber auch eine solche verwendet werden, die ein im Kreisbahnwagen 29 eingespanntes Giessrohr vorheizt.
Das Auswechseln des Giessrohres 5 durch das Giessrohr 5' wird folgendermassen vorgenommen: Der Bodenausguss wird durch Stopfen 3 verschlossen. Die Kreisbahn 22 wird durch Kolbenzylindereinheiten 23 zum Ablösen des Giessrohres 5 von der Bodenausgussöffnung 2 abgesenkt. Gleichzeitig wird das Zwischengefäss 21 zusammen mit der Kreisbahn 22 gehoben, um das Giessrohr 5 aus der Kokille 28 auszufahren. Der auf der Kreisbahn 22 verfahrbare Kreisbahnwagen 29 wird um 900 in Pfeilrichtung 30 verfahren, um das Giessrohr 5' in Arbeitsstellung zu bringen. Die Drehbewegung des Kreisbahnwagens 29 kann durch nicht dargestellte bekannte mechanische oder hydraulische Mittel erfolgen. Hierauf wird durch die Kolbenzylindereinheiten 23 die Kreisbahn 22 angehoben, so dass das Giessrohr 5' gegen die Bodenausgussöffnung 2 dichtend angepresst wird.
Durch entsprechende Dimensionierung der Kolbenzylindereinheiten 23 kann der gewünschte spezifische Anpressdruck des Giessrohres 5' an den Bodenausguss 2 so vorbestimmt werden, dass die Kolbenzylindereinheiten 23 gleichzeitig als hydraulische Federn wirken. Das Zwischengefäss 21 mit der Kreisbahn 22 wird nun wieder abgesenkt, bis das Giessrohr 5' die gewünschte Höhe in der Kokille 28 erreicht, worauf der Stopfen 3 für die Fortsetzung des Gie ssens geöffnet wird. Bei breiten Kokillen oder bei nicht in den Badspiegel eingetauchten Giessrohren ist die Hubbewegung des Giessgefässes nicht immer notwendig.
Fig. 3 stellt ein Schnitt durch die Kreisbahn 22 dar.
Zwei feststehende Ringe 31 der Kreisbahn 22 sind mit je 4 Rädern 32 ausgerüstet, die den drehbaren Kreisbahnwagen 29 in Führungen 33 halten und führen. Der Kreisbahnwagen 29 besteht aus zwei abgewinkelten Ringen 34, die durch Verbindungsrippen 35 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsrippen 35 verleihen dem Kreisbahnwagen 29 die notwendige Stabilität und stützen gleichzeitig die Kolbenzylindereinheiten 26 (Fig. 2) zum Einspannen der Giessrohre 5, 5' ab.
Es ist möglich, den Wechselvorgang für die Giessrohre zu automatisieren, wobei sich die einzelnen Operationen zeitlich überschneiden können, um die Wechselzeit zu verkürzen. Durch diese Wechselvorrichtung ist es möglich, Giessrohre in wenigen Sekunden auszuwechseln, und damit die Giessunterbruchszeit kürzer als 30 Sekunden zu halten, was ein Weitergiessen erlaubt.
Bei den Beispielen in Fig. 1 und 2 sind die Bahnen 14 und 22 bogenförmig ausgebildet und liegen in einer vertikalen Ebene. Es können aber auch Bahnen gewählt werden, die in anderen Ebenen oder die gebrochen sind und in mehreren Ebenen liegen. Auch ist es möglich, eine gerade Bahn anzuwenden und beispielsweise das Giessrohr wie eine Schieberplatte unter den Bodenausguss 2 zu schieben.