CH625984A5

CH625984A5 -

Info

Publication number: CH625984A5
Application number: CH1013077A
Authority: CH
Inventors: Michael D Coward; William J Dobinski; Roscoe M Jun Hinson
Original assignee: Georgetown Steel Corp
Priority date: 1976-08-30
Filing date: 1977-08-18
Publication date: 1981-10-30
Also published as: FR2362688A1; BR7705681A; BE858180A; GB1561959A; AT360188B; JPS5645700B2; AR211982A1; AU500628B1; CA1086469A; IT1086133B; JPS5329230A; DE2738587A1; DE2738587C2; US4084799A; ATA626477A; ES461965A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmvorrichtung zum Schutz eines aus dem Boden eines Giessgefäs-25 ses strömenden Metall-Schmelze-Stroms.

Beim kontinuierlichen Giessen von geschmolzenen Metallen, wie z.B. geschmolzenem Stahl, wird die Schmelze aus einer Giesspfannne in ein Zwischengefäss, Giesswanne genannt, abgefüllt, welches sich oberhalb der Giessform befindet. Diese 30 Giesswanne hat in der Bodenwand Giessdüsen. Werden Barren gegossen, so sind bis zu sechs Gussformen vorgesehen, so dass die Giesswanne dementsprechend bis zu sechs Giessdüsen aufweist.

Durch die atmosphärische Reoxydation der Stahlschmelze, 35 welche von der Giesswanne in die Giessform fliesst, bilden sich Ansammlungen und Einschlüsse von unerwünschten Oxyden in den Gussbarren. Derartige Einschlüsse verleihen dem Produkt einen für Qualitätsstahl nicht ausreichenden Reinheitsgrad. Um dem Problem der Reoxydation beizukommen, wur-40 den bereits verschiedene Typen von Abschirmungen entwik-kelt und beim Giessen von Stahl verwendet. So zeigen Bailey in der GB-PS Nr. 371 880, Lyman in der US-PS Nr. 3 572 422 und Pollard in der US-PS Nr. 3 908 734 Abschirmungen von Metallschmelze mit Inert- oder Reduktionsgas. Einige Typen 45 von Abschirmungen sind aus feuerfestem Material hergestellt und werden «Feuerfeste Abschirm-Rohre» genannt. Sie erstrecken sich vom Boden der Giesswanne bis über die Oberfläche des Metalls in der Giessform, wie es von Mills et al in der US-PS Nr. 3 517 726 gezeigt wird. Es existieren auch Faltenbelag-Abschirmungen, welche sowohl mit der Giesswanne als auch mit der Giessform verbunden sind und eine gänzlich geschlossene Schutzkammer bilden. Sie erlauben eine vertikale Schwingung der Schmelze. Leider kann bei diesen Faltenbalg-Abschirmungen weder die Strömungscharakteristik ermittelt noch die Schmelze betrachtet werden, und es besteht kein Zugang zu der Giessdüse. Schliesslich sind auch Abschirmungen bekannt, die auf der Giessform montiert sind und sich nach oben zu der Giesswanne hin erstrecken. Eine solche Abschirmung weist einen Spaltzylinder auf, dessen eine Hälfte 60 abnehmbar ist und den Zugang zur Giessdüse erlaubt, wie dies in der US-PS von Holmes Nr. 3 439 735 gezeigt wird.

Obwohl die Spaltabschirmung den Zugang zu der Giess-wannendüse erlaubt, sind alle bisher bekannten Abschirmun-65 gen, die Spaltabschirmung eingeschlossen, feste Einrichtungen, die nicht ohne weiteres entfernt werden können, um andere Vorrichtungen unterzubringen, wie z.B. eine Giessrinne, um, falls erforderlich, die Schmelze von der Giessform abzu

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lenken. Ausserdem erlauben es diese festen Abschirmungen nicht, die Giessdüse während des Giessens mittels eines Sauerstoffbrenners zu reinigen, oder die Strömung der Schmelze durch Einschieben eines Abschlusspfropfens zu unterbinden.

Das Pollard-Patent zeigt, dass die Abschirmröhre an beiden Enden offen sein muss, um Gasströmungen in beiden Richtungen zu ermöglichen und damit das Abschirmrohr rasch aus der Arbeitsstellung entfernt werden kann.

Im Gegensatz zu der im Pollard-Patent gemachten Aussage haben wir experimentell ermittelt, dass das Abschirmrohr fest mit der Giesswanne verbunden sein muss, damit Luftsauerstoff nicht in die Giesswanne eindringen kann und dort Reoxyda-tion der Schmelze bewirkt. Ist ein Abschirmrohr oben offen, wird warme Luft, die aus der Schmelze aufsteigt, durch das Rohr hochgesaugt, welche das Rohr oben wieder verlässt; dabei wird die Wirkung des Inertgases beeinträchtigt, welches in das Innere des Abschirmrohres gegeben wird, und es entsteht eine beträchtliche Reoxydation des Stahls in der fliessenden Schmelze. Ist der Durchmesser des Abschirmrohres ungefähr gleich dem Durchmesser des Stranges fliessender Schmelze, so ist die Abdichtung zwischen dem Rohr und der Giesswanne weniger kritisch, als wenn der Durchmesser des Abschirmrohres jenen der fliessenden Schmelze um mehr als einen Faktor 3 übertrifft.

Dafür haben jedoch grosse Abschirm-Rohre (z.B. 10 cm Durchmesser) bessere Arbeitscharakteristiken als kleinere (6 cm oder weniger). Bei den Rohren mit kleinerem Durchmesser können Spritzer und Tropfen der Schmelze an die Innenseite des Rohres gelangen, wo sich eine feste Stahlschicht aufbaut. Manchmal wird diese Schicht so mächtig, dass der Fluss der Schmelze unterbrochen wird. Manchmal wird sie von der Schmelze selbst weggewaschen und in die Giessform geschwemmt, wo die feste Schale aufgebrochen werden kann und demzufolge ein Ausschussstück entsteht. Experimentell ermittelte Daten zeigen, dass grössere Rohre eine Abdichtung zwischen dem Abschirm-Rohr und der Giesswanne erfordern, die so dicht wie möglich sein soll, damit keine Luft der umgebenden Atmosphäre in das Abschirm-Rohr gelangen kann.

Japanische_Forscher haben ermittelt, dass der Sauerstoffgehalt des Schutzgases unter 0,8% gehalten werden muss, um die kontinuierliche Bildung von Oxydeinschlüssen in der Schmelze zu verhindern. In unserer experimentellen Arbeit haben Messungen der Sauerstoffkonzentration der Umgebung des Abschirm-Rohres und der Gussform folgendes ergeben:

1. Wird das Abschirm-Rohr bezüglich der Giesswanne abgedichtet, so ergibt sich eine wesentlich niedrigere Sauerstoffkonzentration im Inneren des Abschirmrohres als bei einem Zwischenraum zwischen dem Oberteil des Abschirm-Rohres und der Giesswanne.

2. Wird dieser Zwischenraum verkleinert, so reduziert sich auch der Sauerstoffgehalt im Abschirm-Rohr und in der Gussform erheblich. _

Das Abschirm-Rohr sollte sich deshalb soweit als möglich nach unten zur Giessform hin erstrecken, jedoch einen Zwischenraum frei lassen, damit der Spiegel der Schmelze in der Giessform eingesehen werden kann. Hierzu wurde kein besonderer Mechanismus benötigt, um die Abschirmung an die Giesswanne zu bringen bzw. zu entfernen, damit diese Schmelze eingeleitet werden kann. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist leicht an der Giessdüse dicht anzuschliessen und ist trotzdem leicht zu entfernen, um eine andere Vorrichtung, wie z.B. eine Giessrinne, unterzubringen.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Abschirmvorrichtung zum Schutz einer Gussschmelze gegen atmosphärische Kontamination, welche Schmelze aus einer Giesswanne in eine Giessform fliesst. Die Abschirmvorrichtung sollte daher weder mit der Giesswanne noch mit der Giessform fest verbunden sein, soll jedoch leicht in die Arbeitsstellung gebracht werden können und mit dem Boden der Giesswanne abgedichtet werden können. Sie soll ferner unabhängig montiert, leicht entfernbar, billig und einfach zu ersetzen sein.

Erfindungsgemäss ist die Abschirmvorrichtung gekennzeichnet durch a) ein Abschirm-Rohr mit einer vertikalen Längsachse,

b) mit diesem Abschirm-Rohr verbundene Mittel zum Ausrichten der Rohrachse mit der Strämungsachse der Flüssigkeit,

c) mit dem Abschirm-Rohr verbundene Mittel zum Anheben und Absenken des Abschirm-Rohres bezüglich des Gefässes,

d) Dichtungsmittel zwischen der Abschirmung und dem Ge-fäss zur Schaffung eines im wesentlichen gasdichten Abschlusses, und e) Verbindungsmittel zum Abschirm-Rohr zur Einführung eines Gases in das Innere des Abschirm-Rohres.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Abschirmvorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1 von oben,

Fig. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Abschirmvorrichtung in Arbeitsstellung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Abschirmvorrichtung gemäss Fig. 3 in Ruhestellung, und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführung der Halterung für ein Abschirm-Rohr, die automatisches Wegdrehen des Abschirm-Rohres nach unten und zur Seite ermöglicht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das Abschirm-Rohr 10 vorzugsweise aus einem Hohlzylinder, an dessen oberem Ende ein äusserer Dichtungssitz 12 und an dessen Seitenwand eine Gaszuführung 14 vorgesehen sind. Durch diese Gaszuführung wird das Schutzgas (wie z.B. Stickstoff, Argon oder andere, geeignete Gase) in das Innere des Abschirm-Kanals geleitet. Die Gaszuführung 14 kann auch als Halterung dienen.

Die Abschirmvorrichtung ist an einen festen Sockel 16 montiert, welcher üblicherweise mit dem Giesswannen-Wagen oder der Giessplattenform verbunden ist. Ein Drehzapfen-Ge-häuse 18 ist am Sockel 16 in vertikaler Lage befestigt und enthält einen Drehzapfen 20. Der Drehzapfen 20 kann mittels des pneumatischen Zylinders 22 im Gehäuse 18 vertikal bewegt werden. Der Zylinder 22 ist am Sockel 16 befestigt und enthält einen Kolben 24, der mit dem unteren Ende des Drehzapfens 20 mittels eines rasch entfernbaren Bolzens 26 verbunden ist.

Das obere Ende des Drehzapfens 20 trägt eine Hülse 28, in welcher ein Trägerarm 30 horizontal bewegbar angeordnet ist. Dieser Trägerarm dient auch als Zuleitungsrohr für das Schutzgas und ist mit der Gaszuführung 14 verbunden. Eine Feststellschraube 32 in der Hülse 28 verhindert Drehung und horizontale Verschiebung des Trägerarms 30 in der Hülse 28, wodurch das Abschirm-Rohr 10 in der gewünschten Lage bezüglich des Drehzapfens 20 festgehalten werden kann. Die Hülse 28 ist vorzugsweise horizontal gerichtet, wie in der Zeichnung dargestellt, kann aber nach Wunsch auch geneigt sein.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Giesswanne 40 eine Düse 42 auf, durch welche Düse die Metallschmelze 44 in die Giessform 46 fliesst. Die erfindungsgemässe Abschirmvorrichtung mit dem Abschirm-Rohr 10 ist in ihrer Ruhelage (Fig. 4) am Gestell des Giesswannen-Wagens. Der Abstand zwischen der Achse des Abschirm-Rohres 10 und der Drehachse des Drehzapfens 20 wird bestimmt, indem die Abschirmung vor dem Giessen unter die Düse gebracht wird.

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Beim Giessen wird die Schmelze zuerst freigegeben, oft mittels Sauerstoffeinspritzung; in das Abschirm-Rohr 10 beginnt Stickstoff zu fliessen; das Abschirm-Rohr wird dann aus seiner Ruhestellung (Fig. 4) durch den Stahl-Schmelze-Strang hindurch in die Arbeitsstellung geschwenkt, ausgerichtet mit der Giessdüse, und zwar durch Drehung um die vertikale Achse des Drehzapfens 20. Der pneumatische Zylinder 22 wird sodann betätigt, so dass das Abschirm-Rohr rasch gegen den Boden der Giesswanne bewegt wird, um dort einen gasdichten Abschluss zu erzeugen. Die Dichtung 52 besteht aus elastischem, hitzebeständigem Material wie z.B. einer As-best-Kordel. Das Abschirm-Rohr 10 wird über den Trägerarm 30 und die Gaszuführung 14 mit Schutzgas gefüllt. Es fliesst schliesslich am unteren Ende des Abschirm-Rohres aus und bildet in der Umgebung der Giessform eine schützende Atmosphäre.

Sollte sich in der Giessform ein Bruch ereignen oder eine andere Notsituation eintreten, die ein vorübergehendes Abbrechen des Zuflusses von Schmelze erfordert, so kann der Kolben des pneumatischen Zylinders 22 rasch zurückgezogen und das Abschirm-Rohr abgesenkt werden. Darauf wird es automatisch oder von Hand aus dem Bereich unterhalb der Düse weggedreht und gibt den Platz für das Anbringen einer Giess-rinne, eines Verschlusses oder einer anderen, gewünschten Vorrichtung frei.

Normalerweise wird das Abschirm-Rohr in Notsituationen durch Betätigung des Zylinders 22 abgesenkt und anschliessend durch die Giessrinne selbst aus dem Bereich unterhalb der Düse weggedreht, wenn jene in eine Lage unterhalb der Düse gebracht wird. Es wird so für das Entfernen der Abschirmvorrichtung sehr wenig Zeit benötigt, was dann wichtig ist, wenn die Giessrinne zur Verhütung von Schäden in der Walzanlage rasch unter den Stahl-Schmelze-Fluss gebracht werden muss.

Jedes Teil der Abschirmvorrichtung ist leicht ersetzbar. Das 5 Abschirm-Rohr 10 kann mittels eines Gewindes 54 am Trägerarm 30 befestigt sein. Das Abschirm-Rohr ist der am häufigsten zu ersetzende Teil, weil es im Betrieb dauernd Spritzern und Tropfen von Stahl-Schmelze ausgesetzt ist.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, io Das Drehzapfen-Gehäuse 60 hat eine geneigte obere Oberfläche 62. Das Gehäuse 60 wird in gleicher Weise wie das Gehäuse 18, gemäss Fig. 1, festgehalten. Das obere Ende des Drehzapfens 20 unterhalb der Hülse 28 trägt eine Kupplung 64. Geeignete Kupplungsanordnungen werden von der «Form-ls sprag Company of Warren», Michigan, hergestellt. Die Kupplung 64 ist mit dem Ring 66 verbunden und mit dem Drehzapfen 20 ein- und auskuppelbar. Nachdem die Abschirmung positioniert ist, wird die Kupplung 64 vom Drehzapfen 20 ausgekuppelt, um einige Grad in Richtung gedreht und dann wieder 20 eingekuppelt; streift nun aber die geneigte Oberfläche 68 des Ringes 66 die geneigte Oberfläche 62 des Gehäuses 60, so wird die Abschirmung weggedreht, bis die geneigte Oberflächen ineinandergegriffen haben; sie befindet sich dann ausserhalb der Arbeitsstellung. Der Ring 66 und das Gehäuse 60 25 könnten auch gänzlich geneigte Endflächen haben; das Ergebnis wäre das gleiche. Es könnte auch ein Stift am Ring 66 oder am Gehäuse 60 befestigt sein, wobei nur der jeweils andere Teil eine geneigte Fläche aufweisen müsste. Der Stift würde dann beim Absenken der Abschirmung diese geneigte Ober-30 fläche berühren; die Abschirmung würde auf die gleiche Weise von ihrer Halterung weggedreht.

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2 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Abschirmvorrichtung zum Schutz eines aus dem Boden eines Giessgefässes (40) strömenden Metall-Schmelz-Stromes, gekennzeichnet durch a) ein Abschirmrohr (10) mit einer vertikalen Längsachse,

b) mit diesem Abschirmrohr verbundene Mittel (28, 30) zum Ausrichten der Rohrachse mit der Strömungsachse der Flüssigkeit,

c) mit dem Abschirmrohr verbundene Mittel (20, 22) zum Anheben und Absenken des Abschirmrohres bezüglich des Gefässes,

d) Dichtungsmittel (52) zwischen dem Abschirmrohr und dem Gefäss zur Schaffung eines im wesentlichen gasdichten Abschlusses, und e) Verbindungsmittel (14, 30) zum Abschirmrohr zur Einführung eines Gases in das Innere des Abschirmrohres.
2. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ausrichten der Rohrachse folgendes enthalten:

a) einen Sockel (16),

b) ein mit dem Sockel verbundenes Drehzapfen-Gehäuse (18),

c) ein im Drehzapfen-Gehäuse angeordneter Drehzapfen (20),

d) eine am Drehzapfen befestigte Hülse (28),

e) einen in der Hülse in Längsrichtung bewegbar angeordneten Trägerarm (30), und f) ein in der Hülse angeordnetes Feststellmittel (32) zur Fixierung des Trägerarms.
3. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststellmittel eine Schraube ist.
4. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anheben und Absenken folgendes enthalten:

a) einen Sockel,

b) einen am Sockel befestigten pneumatischen Zylinder (22).
5. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel einen Ring aus elastischem, hitzebeständigem Material enthalten, der zwischen dem Abschirmrohr und dem Boden des Gefässes angeordnet ist.
6. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmaterial eine Asbest-Kordel ist.
7. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinführmittel eine Gasleitung enthalten, welche vom Trägerarm getragen wird und das Innere des Abschirmrohres mit einer Schutzgasquelle verbindet.
8. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung innerhalb des Trägerarms verläuft.
9. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmrohr mittels Gewinde mit einem Trägerarm verbunden ist.
10. Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur radialen Bewegung des Abschirmrohres, wenn das Abschirmrohr abgesenkt wird.
11. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bewegung des Abschirmrohres einen vom Abschirmrohr in einem horizontalen Abstand angeordneten Drehzapfen und Mittel zur wahlweisen Drehung des Drehzapfens enthalten.
12. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Ring, welcher mit dem Drehzapfen in Eingriff gebracht werden kann, und durch am oberen Ende des Drehzap-fen-Gehäuses angeordnete Mittel zur Berührung mit dem Boden des Ringes, um den Ring und das Abschirmrohr gleichzeitig zu drehen.
13. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring eine geneigte Bodenfläche aufweist, und dass das Drehzapfen-Gehäuse mit einer geneigten oberen Oberfläche versehen ist.

5 14. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring mittels einer Kupplung mit dem Drehzapfen verbunden oder von diesem gelöst werden kann.
15. Verfahren zum Betrieb der Abschirmvorrichtung gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch io a) Auslösen eines Giessstroms aus dem Boden der Giesswan-ne,

b) Heranbringen der Abschirmvorrichtung durch den Giess-strom hindurch in axiale Ausrichtung mit diesem,

c) Anheben des Abschirmrohres bis zur Berührung mit dem 15 Boden der Giesswanne und Schaffung eines gasdichten Abschlusses damit, und d) Einbringen eines Schutzgases in das Innere des Abschirmrohres.

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