CH704928B1 - Vorrichtung zum Befestigen eines Lochsteins sowie Lochstein. - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Befestigen eines Lochsteins (1) an einem Metallschmelzebehälter ist der Lochstein (1) mittels wenigstens einem quer zu seiner Durchgangsöffnung (D) einschiebbaren Verspannungskeil (36) oder mit einer mit diesem gekoppelten Spannbacke (35) befestigbar, wobei diese Spannbacke (35) an einer an der Umfangsfläche des Lochsteins (1) ausgebildeten Spannfläche (13) angreift und den Lochstein (1) durch eine Verkeilung verspannt.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Lochsteins an einem Metallschmelze enthaltenden Behälter gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Lochstein.

[0002] Lochsteine finden ihre Verwendung insbesondere bei Stranggiessanlagen mit Behältern für die Verteilung von Metallschmelze, insbesondere als feststehendes Ausgusselement bei derartigen Verteilern (Tundish). In der Regel weisen diese Verteiler einen zweiteilig aufgebauten Giesskanal auf, welcher behälterseitig einen mit einer zentralen Duchgangsöffnung versehenen Lochstein und kokillenseitig eine auswechselbare Düse umfasst. Der Lochstein ist dabei im Behälterboden fest eingebettet, insbesondere darin eingemauert und in der Regel aus einem feuerfesten Keramikmaterial gefertigt. Die Düse ist aus einem hitzebeständigen Feuerfestmaterial gefertigt und lässt sich in einfacher Weise auswechseln. Dabei erweist sich die Trennstelle zwischen Lochstein und Düse als besonders kritisch, weil an dieser Trennstelle bei Undichtheit flüssiger Stahl austreten kann bzw. Umgebungsluft, insbesondere Sauerstoff, in den Schmelzenstrom gezogen wird und damit die Qualität des metallischen Materials beeinträchtigt wird. Diese Trennstelle soll deshalb möglichst dicht sein, neigt beim Giessprozess jedoch zu starker Spaltenbildung.

[0003] Es wurde deshalb auch schon vorgeschlagen, die erhöhte Riss- und Spaltbildung im Bereich der Trennstelle mit Hilfe einer besonders gestalteten Düse zu verhindern. Solche Düsen weisen eine Anschlagfläche auf, an welcher Anpresskräfte angreifen können, um die Düse gegen den Lochstein zu drücken. Leider erweisen sich diese Vorrichtungen als mechanisch aufwändig und führen nicht zu der erwünschten Langzeitstabilität.

[0004] Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher ein Lochstein für einen Metallschmelzebehälter in einem am Behälter fixierbaren Gehäuse in einfacher Weise und langzeitig stabil befestigbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Lochstein gemäss Anspruch 5 gelöst.

[0006] Mit dieser erfindungsgemässen Vorrichtung kann eine Spaltbildung im Bereich der Referenzfläche zwischen Lochstein und beispielsweise einer Düse während der gesamten Giesszeit wirkungsvoll verhindert werden.

[0007] Der Lochstein, welcher in einem am Metallschmelzebehälter fixierbaren Gehäuse befestigbar ist, ist mittels wenigstens einem quer zu seiner Durchgangsöffnung einschiebbaren Verspannungskeil befestigbar, wobei der jeweilige Verspannungskeil oder eine mit diesem gekoppelte Spannbacke an einer an der Umfangsfläche des Lochsteins ausgebildeten Spannfläche angreift und den Lochstein verspannt.

[0008] In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, ein Düsenwechsler mit einer Trägerplatte und eine Keilführungsplatte vorgesehen, wobei die Keilführungsplatte mit der Trägerplatte fest verbindbar ist. Die Keilführungsplatte weist eine Öffnung für die Aufnahme des Lochsteins auf und mindestens eine diese Öffnung partiell überschneidende Führungsnut für die Führung und Abstützung eines Verspannungskeils, derart, dass der Keil mit seiner geneigten Verkeilungsfläche flächig und permanent auf den Lochstein drücken kann.

[0009] Eine besondere Formgebung des Verspannungskeils erlaubt es, zwischen der Keilführungsplatte und dem Lochstein eine permanente mechanische, d.h. wärme- und vibrationsausgleichende Spannung zu erzeugen und verhindert damit auch beim Giessprozess eine Spaltbildung im Bereich der Referenzfläche.

[0010] Weitere Ausführungsformen dieser Vorrichtung weisen die Merkmale der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche auf.

[0011] Insbesondere weist ein Lochstein, welcher für die Verwendung in einer derartigen Vorrichtung geeignet ist, behälterseitig einen mit der Keilfläche zusammenwirkenden Spannsitz auf.

[0012] Die erfindungsgemässen Verspannungskeile lassen sich ohne Spezialwerkzeug einsetzen, nachspannen oder auswechseln, was den Unterhalt wesentlich vereinfacht.

[0013] Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 eine schematische Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum Verspannen eines Lochsteins an eine Trägerplatte eines Düsenwechslers; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Verspannungskeils; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine Vorrichtung zum Verspannen eines Lochsteins an eine Trägerplatte eines Düsenwechslers; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch eine Vorrichtung zum Verspannen eines Lochsteins an eine Trägerplatte eines Düsenwechslers; Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Wirkungsweise des Verspannungskeils; Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Lochstein bekannter Art; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen erfindungsgemässen Lochstein mit einer sägezahnförmigen Nut; Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen erfindungsgemässen Lochstein mit einer trapezförmigen Nut; Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen erfindungsgemässen Lochstein mit einem trapezförmigen Vorsprung; Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen erfindungsgemässen Lochstein mit einer konischen Flanke; Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine Variante einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Verspannen eines Lochsteins an eine Trägerplatte eines Düsenwechslers; und Fig. 12 eine schematische Explosionsdarstellung des Lochsteins und der Vorrichtung nach Fig. 11.

[0014] Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Befestigen eines Lochsteins 1 an einem Behälter für Metallschmelze. Bei der Vorrichtung ist eine Grundplatte 19 im Boden dieses Behälters eingebettet. Diese Grundplatte 19 weist zwei Keilzapfen 20 auf, an welchen eine Trägerplatte 3 befestigbar ist. Diese Trägerplatte 3 bildet einerseits eine Basis eines Düsenwechslers 2 und ist andererseits Träger für den Lochstein 1, welcher mit seiner Basisschulter 14 flächig aufliegt.

[0015] Gemäss einer Ausführung ist zwischen dieser Trägerplatte 3 und der Grundplatte 19 eine Keilführungsplatte 4 vorgesehen. Diese Keilführungsplatte 4 weist eine kreisförmige Öffnung 5 auf, welche der Lochstein 1 im montierten Zustand durchragt. Der Lochstein 1 ist hiefür mit einer abgeschrägten Verspannfläche 13 versehen. Darüberhinaus weist diese Keilführungsplatte 4 mindestens eine Führungsnut 7 auf, in welche ein Verspannungskeil 6 einsetzbar ist. Dieser Verspannungskeil 6 stützt sich mit seinen flächig aufliegenden Abstützteilen 11, 11' an einer Abstützfläche 8 dieser Führungsnut 7 ab. Die Führungsnut 7 ist derart angeordnet, dass sie sich mit der kreisförmigen Öffnung 5 überschneidet und sich der Abstützfläche 8 gegenüber liegend eine Aussparung 9 in der Führungsnut 7 bildet. Vorzugsweise ist die Keilführungsplatte 4 mit zwei parallel laufenden Führungsnuten 7, 7' ausgebildet, in welche Verspannungskeile 6, 6' einführbar sind. Diese Verspannungskeile 6, 6' liegen im montierten Zustand mit ihrer Verkeilungsfläche 12 kraftschlüssig an der Verspannfläche 13 des Lochsteins 1.

[0016] Eine bevorzugte Ausformung des erfindungsgemässen Verspannungskeils 6 ist in Fig. 2 gezeigt. Dieser Verspannungskeil 6 weist Abstützteile 11, 11' auf, welche sich an der Abstützfläche 8 der Führungsnut 7 abstützen. Die dem Lochstein 1 zugewandte Verkeilungsfläche 12 weist dieselbe Neigung auf, wie die Verspannfläche 13 des Lochsteins 1. Eine Ausnehmung zwischen den beiden Abstützteilen 11, 11' erlaubt eine federnde Verspannung dieses Verspannungskeils 6.

[0017] Die in Fig. 3 im Querschnitt veranschaulichte Vorrichtung weist eine Keilführungsplatte 4 auf, welche an der Trägerplatte 3 fixiert ist. Dies erlaubt es den Lochstein 1 vor der Montage zu befestigen. Dabei wird der Lochstein 1 durch die Öffnung 5 der Keilführungsplatte 4 geführt und mit seiner umlaufenden Basisschulter 14 auf die Trägerplatte 3 gesetzt. Mit dem Einsetzen der Verspannungskeile 6, 6' wird der Lochstein 1 und die Düse 21 derart verspannt, dass die Stossflächen 22 unter Spannung zusammen gedrückt werden. In einem letzten Montageschritt wird die Trägerplatte 3 mit Hilfe der Keilzapfen 20 an der Grundplatte 19 befestigt.

[0018] Fig. 4 verdeutlicht die Ausgestaltung der Keilführungsplatte 4 und die Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung. Im montierten Zustand stützen sich die Verspannungskeile 6, 6' mit ihren Abstützteilen 11, 11' an der Abstützfläche 8 der jeweiligen Führungsnuten 7 ab. In einem Bereich zwischen den beiden Abstützteilen 11, 11' drücken diese Verspannungskeile 6, 6' auf die Verspannfläche 13 des Lochsteins 1, wie in Fig. 5 ersichtlich ist.

[0019] Fig. 6 zeigt einen Lochstein 1 bekannter Art mit einer Basisschulter 14 und einer Durchgangsöffnung D. In einer ersten erfindungsgemässen Ausführungsform, wie in Fig. 7 dargestellt, weist der Lochstein 1 behälterseitig der Basisschulter 14 einen Spannsitz 15 mit einem sägezahnförmigen Querschnitt auf. Die Verspannfläche 13 dieses Spannsitzes 15 wirkt mit der Verkeilungsfläche 12 der Verspannungskeile 6, 6' zusammen.

[0020] Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Lochsteins 1 mit einem ringförmigen Spannsitz 15, welcher einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Dieser Spannsitz 15 könnte auch im Schnitt betrachtet gebogen ausgebildet sein.

[0021] Es versteht sich, dass der Lochstein 1 statt mit einem Spannsitz 15 mit einer Spannnase 16 versehen sein kann, welche wie aus Fig. 9 ersichtlich eine geneigte Verspannfläche 13 aufweist.

[0022] In einer weiteren Ausgestaltung des Lochsteins 1 ist, wie in Fig. 10 dargestellt, behälterseitig der Basisschulter 14 weder ein besonders ausgebildeter Spannsitz 15 noch eine besonders ausgebildete Spannnase 16 vorgesehen, sondern ist dieser Lochstein 1 konisch geformt, derart dass dessen Konusflanke 17 einen Flankenwinkel β bildet, welcher der Neigung der Verkeilungsfläche 12 des Verspannungskeils 6 entspricht.

[0023] Fig. 11 und Fig. 12 zeigen eine Variante einer Vorrichtung zum Befestigen eines Lochsteins 1 an einem Metallschmelze enthaltenden Behälter, wobei nachfolgend nurmehr die Unterschiede zu der Vorrichtung nach Fig. 1 bis Fig. 4 erläutert sind.

[0024] Der Lochstein 1 wird mittels quer zu seiner Durchgangsöffnung D verschiebbaren Verspannungskeile 36 befestigt, derart, dass eine mit dem jeweiligen Verspannungskeil gekoppelte Spannbacke 35 an einer an der Umfangsfläche des Lochsteins 1 ausgebildeten Spannfläche 13 angreift. Der jeweilige Verspannungskeil 36 ist dabei in der Trägerplatte 33 in seiner Längserstreckung und quer dazu, und die mit diesem gekoppelte Spannbacke 35 gleichsam quer dazu verschiebbar geführt. Der Verspannungskeil 36 bewegt sich dabei entlang der bei ihm und bei der Trägerplatte 33 vorgesehenen zusammenwirkenden Keilflächen 36', 39, wobei ihm überdies ein Nocken 41' zugeordnet ist, der in einer parallel zur Keilfläche 39 verlaufenden Längsnut 41 in der Trägerplatte 33 eingreift.

[0025] Die Spannbacken 35 ihrerseits sind mittels Führungsnocken 35' in je einer Nut 37' einer an der Trägerplatte 33 befestigbaren Abdeckplatte 37 annähernd radial zum kreisförmigen Lochsteinumfang geführt. Ausserdem weisen die Spannbacken 35 jeweils einen nach unten vorstehenden Bolzen 35" auf, der in einer längliche Nut 42 im Verspannungskeil 36 geführt ist, wobei diese Nut 42 tangential zum kreisförmigen Lochsteinumfang und nicht parallel zu der korrespondierenden Keilfläche 39 verläuft, damit beim Verschieben des Verspannungskeils 36 diese gewünschte Querbewegung der Spannbacke 35 erfolgt.

[0026] Die Verspannung eines Lochsteins erfolgt in der Weise, dass beim Wegziehen der Verspannungskeile 36 vom Lochstein 1 weg die Spannbacken 35 ihrerseits gegen den Lochstein 1 hin verschoben werden und diesen bei seiner ringförmigen Spannfläche 13 beidseitig klemmen. Zweckmässigerweise sind für eine optimale Verspannung bei den Spannbacken 35 je zwei abgerundete Spannflächen 43 vorgesehen. Durch diese schräg nach unten wirkenden Verspannkraft wird der Lochstein 1 mit seiner Basisschulter 14 an eine Referenzfläche 44 bei der Öffnung in der Trägerplatte 33 angedrückt, so dass der Lochstein zum Düsenwechsler stets in der gleichen Höhe positioniert ist. Beim Lösen der Spannbacken 35 vom Lochstein 1 werden die Verspannungskeile 36 gegen den Lochstein hin gestossen bzw. gedrückt, was eine einfache Handhabung ermöglicht.

[0027] Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber noch durch weitere Varianten erläutert sein. So versteht sich, dass beispielsweise die Verspannfläche 13 als umlaufende Ringfläche oder als Polygonfläche ausgebildet sein kann.

[0028] Als Lochstein ist auch eine feuerfeste Hülse allgemein verwendbar und anstelle eines Düsenwechslers könnte auch ein herkömmlicher Schiebeverschluss oder dergleichen vorgesehen sein.

[0029] Es wäre auch als Variante denkbar, dass nur ein Verspannungskeil mit oder ohne Spannbacke vorgesehen sein könnte, wobei dann auf der gegenüberliegenden Seite des Lochsteins 1 vorteilhaft ein fixer Anschlag oder dergleichen vorgesehen wäre.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Befestigen eines Lochsteins (1) an einem Metallschmelze enthaltenden Behälter, wobei der den Behälterausguss bildende, eine Durchgangsöffnung (D) aufweisende Lochstein (1) in einem am Behälter fixierbaren als Trägerplatte (33) ausgebildeten Gehäuse befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochstein (1) mittels wenigstens einem quer zu seiner Durchgangsöffnung (D) einschiebbaren Verspannungskeil (6, 36) befestigbar ist, derart, dass der jeweilige Verspannungskeil (6, 36) oder eine mit diesem gekoppelte Spannbacke (35) an einer an der Umfangsfläche des Lochsteins (1) ausgebildeten Spannfläche (13) angreift und den Lochstein (1) durch eine Verkeilung verspannt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verspannungskeil (36) in der Trägerplatte (33) des Gehäuses in seiner Längserstreckung und quer dazu verschiebbar geführt ist, indes die mit diesem gekoppelte Spannbacke (35) in dieser Querrichtung bewegbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verspannungskeil (36) derart in der Trägerplatte (33) geführt ist, dass er sich entlang der bei ihm und bei der Trägerplatte (33) vorgesehenen zusammenwirkenden Keilflächen (36', 39) bewegt, und somit gleichsam eine Querbewegung zu seiner Verschieberichtung ausführt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in der Trägerplatte (33) parallel zueinander angeordnete Verspannungskeile (36) mit je einer gekoppelten Spannbacke (35) vorgesehen sind, wobei letztere beim Wegziehen der Verspannungskeile (36) vom Lochstein (1) diesen bei seiner Spannfläche (13) beidseitig klemmen bzw. beim Stossen in die Gegenrichtung ein Lösen des Lochsteins bewirkt.

5. Lochstein für die Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Basisschulter (14) für die Auflage auf eine Trägerplatte (33) eines Düsenwechslers (2), dadurch gekennzeichnet, dass dieser Lochstein (1) behälterseitig der Basisschulter (14) mit einem Spannsitz (15) mit einer Spannfläche (13) versehen ist.

6. Lochstein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Spannsitzes (15) sägezahn- oder trapezförmig ausgebildet ist.

7. Lochstein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Basisschulter (14) ein Spannvorsprung (16) mit trapezförmigem Querschnitt vorgesehen ist.

8. Lochstein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Basisschulter (14) die Spannfläche (13) konisch ist, deren Konusflanke (17) einen Flankenwinkel β von ca. 8° aufweist.