CH517542A - Vorrichtung zum Abschluss einer Durchflussöffnung gegenüber Schlacke bei Giessgefässen - Google Patents

Vorrichtung zum Abschluss einer Durchflussöffnung gegenüber Schlacke bei Giessgefässen

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CH517542A
CH517542A CH1576770A CH1576770A CH517542A CH 517542 A CH517542 A CH 517542A CH 1576770 A CH1576770 A CH 1576770A CH 1576770 A CH1576770 A CH 1576770A CH 517542 A CH517542 A CH 517542A
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CH1576770A
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Fekete Kalman
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Concast Ag
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D43/00Mechanical cleaning, e.g. skimming of molten metals
    • B22D43/001Retaining slag during pouring molten metal
    • B22D43/002Retaining slag during pouring molten metal by using floating means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/18Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/183Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring molten metal weight

Description


  
 



  Vorrichtung zum Abschluss einer Durchflussöffnung gegenüber Schlacke bei   Giessgefässen   
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abschluss einer Durchflussöffnung gegenüber auf einem Metallbad befindlicher Schlacke in Giessgefässen mit   Bo;denausguss,    insbesondere auf Stranggiessanlagen für Stahl, mittels eines 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 Bodenausgüssen tritt daher nach erfolgtem Metallausfluss üblicherweise auch Schlacke in die Durchfluss öffnung ein.



   Es ist bekannt, den Stopfen von Giessgefässen, die z. B. auf Stranggiessanlagen verwendet werden, abzusenken, sobald ein Austreten von Schlacke aus der Durchfluss öffnung 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.



     Funktionsunfäbigkeit    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.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, auf einfache und selbsttätige Weise das Eindringen von Schlacke in die Durchfluss öffnung eines Giessgefässes, insbesondere auf Stranggiessanlagen, zu verhindern.



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Verschlusskörper, der dazu bestimmt ist auf dem Metallbad zu schwimmen, durch eine Führungseinrichtung frei beweglich innerhalb einer vertikalen, oberhalb der Durchfluss öffnung befindlichen Bahn gehalten 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 einzel  nen 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 beispielweise aus einem Seil bestehen, oder - bei mit Stopfen ausgerüsteten Giessgefässen - wird mit Vorteil gleich dieser als Führungseinrichtung in vertikaler Richtung genützt. Dazu muss jedoch der Verschlusskörper als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet sein und eine Bohrung aufweisen, deren Durchmesser bzw. lichte 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 Metalls bzw. der Schlacke erodiert wird. Um eine vorzeitige Zerstörung daher zu verhindern, soll in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung der Verschlusskörper mit einer   Haltnevorrichtung    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 anderen Vorgang gekoppelt werden, beispielsweise mit dem Abfahren der Pfanne über dem Zwischenbehälter usw. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass im Giessgefäss ein Füllstandsanzeiger vorgesehen ist, der beim Absinken des Metallspiegels unter ein bestimmtes Niveau ein Signal auslöst, das eine automatische Freigabe des Verschlusskörpers bewirkt. Auf diese Weise kann der Verschlusskörper erst kurz vor der Leerung des Giessgefässes 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. Dadurch kann seine Berührungszeit mit den aggressiven 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 und dergleichen zur Angabe der Metallspiegelhöhe und Auslösung eines Signals zur Freigebung 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 ihn 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 anderer geometrischer Form, z. B. quadratischer, verwendet werden. So wird z. B. bei der quadratischen Form die Anzahl der möglichen Berührungspunkte mit der Stopfenoberfläche auf vier verringert, wodurch die Gefahr des Hängenbleibens während des Absinkens des Metallbades, z. B. durch Unebenheiten oder eindringende, erstarrte Schlacke, vermindert wird.



  Der Verschlusskörper kann aber auch aus zwei symmetrischen, um den Stopfen 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 mangelnde 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   wlrd    anhand 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 einer weiteren 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 Verschlusskörpern.



   In Fig. 1 ist mit 1 ein Verschlusskörper bezeichnet, der zum Abschluss einer Durchflussöffnung 8 in einen Zwischenbehälter 4 auf einer Stranggiessanlage für Metall, in diesem Fall Stahl, zur Anwendung kommt. Der Verschlusskörper 1 besteht aus Zirkonoxyd mit einer Wichte von etwa 3,8 g/cm3 und hat die Form eines Stopfenkopfs. Im Zwischenbehälter befindet sich Stahl 2 mit einer Temperatur von etwa 15500 C der von Schlacke mit einer Dichte von etwa 3,0 g/cm3 bedeckt ist. Der Verschlusskörper 1 taucht nur unwesentlich in den Stahl ein und ragt über die Schlacke 3 hinaus, da seine Höhe 10 grösser ist als deren Schichtdicke 11 ist. Das flüssige Metall 2 fliesst durch die Durchfluss öffnung 8, durch die Öffnungen eines Schiebers 15 und durch ein Giessrohr 16 in eine Kokille 17, aus der der gebildete Stahlstrang 12 ausgezogen wird.



   Bei Giessende leert sich der Zwischenbehälter 4 allmählich und der schwimmende Verschlusskörper 1 senkt sich mit dem Badspiegel ab, wobei er jedoch in der vertikalen Ebene 9 oberhalb der Durchfluss öffnung 8 durch eine Führungseinrichtung, bestehend aus einem am Körper 1 festgemachten Seil 14 und einer Umlenkung 7 frei beweglich gehalten wird. Sobald der Stahl 2 ausgelaufen ist und die Grenzfläche Stahl/Schlacke den   Boden des Gefässes erreicht, liegt auch der Verschlusskörper 1 auf der Bodenfläche um die Öffnung 8 im Ausgussstein auf und verschliesst die Öffnung 8 gegen über dem Durchfluss der Schlacke. Da seine Höhe 10 grösser als die Schichtdicke 11 der Schlacke 3 ist, kann die Schlacke weder in die Öffnung des Schiebers, noch die des Giessrohres bzw. in das Stahlbad in der Kokille gelangen.



   Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer anderen 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 13 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 32 gegeben, der den Verschlusskörper 25 auf das Metallbad absenkt.



  Dadurch schwimmt der Verschlusskörper 25 nur kurze Zeit auf dem   Bad,    und zwar 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 auf andere Weise ausgelöst werden, z. B. durch Ausklinken des Halteseiles usw.



   Fig. 3 zeigt wiederum ein Zwischengefäss 4 mit einem Stopfen 19 und einem nachfolgenden Schieber 15 kombiniert mit einem Giessrohr 16. Der Verschlusskörper 32 besteht aus zwei übereinanderliegenden Teilen 32', 32", wobei das Material des unteren Teiles 32' feuerfeste Schamotte mit Grafitbeimengungen ist.



  Als Material des oberen Teiles 32" wird Gusseisen gewählt. Es 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 veranschaulicht noch auf welche Weise die Schlacke 3 bei abgesenktem Verschlusskörper 32 von der Öffnung 8 zurückgehalten wird.



   Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verschlusskörpers 35. Dabei ist die Bohrung in quadratischer Form gestaltet, deren lichte Weite 29 grösser sein muss als der Stopfendurchmesser 30. Der Verschlusskörper 35 besteht ferner aus zwei symmetrischen Teilen 35' und 35", die mittels Steckverbindungen 36 zusammensetzbar sind und so zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Giessvorganges um den Stopfen herum angeordnet werden können. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Vorrichtung zum Abschluss einer Durchfluss öffnung gegenüber auf einem Metallbad befindlicher Schlacke in Giessgefässen mit Bodenausguss, insbesondere auf Stranggiessanlagen für Stahl mittels eines senkrecht bewegbaren Verschlusskörpers, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (1, 25, 32, 35), der dazu bestimmt ist auf dem Metallbad (2) zu schwimmen, durch eine Führungseinrichtung (7, 14) frei beweglich innerhalb einer vertikalen, oberhalb der Durchflussöffnung (8) befindlichen Bahn (9) gehalten ist.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (1, 25, 32, 35) mit einem oberhalb der Durchfluss öffnung (8) befindlichen Seil (14) als Führungseinrichtung verbunden ist.
    2. Vorrichtung nach Patentanspruch bei mit Stopfen ausgerüsteten Giessgefässen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (1, 25, 32, 35) als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet ist und eine Bohrung aufweist, deren lichte Weite (29) grösser als der Durchmesser (30) des Stopfens (19) ist und der Verschlusskörper (1, 25, 32, 35) am Stopfen (19) als Führungseinrichtung vertikal geführt wird.
    3. Vorrichtung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (1, 25) mit einer Haltevorrichtung (26, 27, 28) versehen ist, die den Verschlusskörper (25) während des Giessens oberhalb der Schlacke (3) hält und ihn erst kurz vor dem Absinken des Metallspiegels (13) auf den Boden des Giessgefässes (18) freigibt.
    4. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe des Verschlusskörpers (1, 25, 32, 35) automatisch auf Grund eines von einem Füllstandsanzeiger (22) bewirkten Signals erfolgt.
    5. Vorrichtung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (32) aus zwei übereinanderliegenden Teilen (32', 32") zusammengesetzt ist, wobei das Material des unteren Teiles (32') feuerfest ist.
    6. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung quadratische Form aufweist.
    7. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (35) aus zur Längsachse des Stopfens (19) symmetrischen und zusammensetzbaren Teilen (35', 35") besteht.
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