DE10033966C1

DE10033966C1 - Gefäss für metallurgische Zwecke

Info

Publication number: DE10033966C1
Application number: DE2000133966
Authority: DE
Inventors: Norbert Asmus; Franz-Josef Divjak; Hans-Werner Gohres
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Asmus Norbert 46519 Alpen De; DIVJAK, FRANZ-JOSEF, 47495 RHEINBERG, DE
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2020-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen mit einem eine hitzebeständige Auskleidung aufnehmenden, aus einzelnen rohrförmigen Schüssen zusammengesetzten Metallmantel, der zwei in Umfangsrichtung verlaufende, im axialen Abstand zueinander im Metallmantel befestigte Versteifungsringe aufweist und an den zwei Tragzapfen an der Außenseite einander gegenüberliegend angeordnet und mittels je eines mit den Versteifungsringen verbundenen Zapfenschildes abgestützt sind, wobei die hitzebeständige Auskleidung aus einer ersten an der Innenseite des Metallmantes anliegenden Lage (Dauerfutter) und einer zweiten daran anschließenden Lage (Verschleißfutter) besteht. Dabei ist im Bereich des Zapfenschildes (9, 26) zwischen Dauerfutter (23) und Innenseite des Zapfenschildes (9, 26) eine isolierende Lage (22) angeordnet, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des Zapfenschildes (9, 26) bzw. des Tragzapfens (16, 29).

Description

Die Erfindung betrifft ein Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Gefäße für metallurgische Zwecke sind seit langem bekannt (DE-AS 11 66 980, DE-PS 11 72 404, DE-AS 15 83 308, DE-AS 29 01 011). Allen Konstruktionen ist gemeinsam, dass das Gefäß einen die hitzebeständige Auskleidung aufnehmenden Metallmantel aufweist. Am Metallmantel sind außenseitig zwei einander gegenüberliegende Lagerzapfen angeordnet, die sich auf einer Versteifungsbandage, einem Lagerschild oder einer Kastenkonstruktion abstützen, die wiederum fest mit dem Metallmantel verbunden sind. Überwiegend wird der Metallmantel mit zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten umlaufenden Versteifungsringen verstärkt, zwischen denen das Lagerschild befestigt wird. Spannungstechnisch sind alle bekannten Konstruktionen nicht optimal ausgelegt, so dass das Verhältnis von Eigengewicht zu Füllgewicht besonders ungünstig ist.

Ein weiter entwickeltes Gefäß für metallurgische Zwecke ist aus der DE 197 06 056 C1 bekannt. Es besteht aus einem eine hitzebeständige Auskleidung aufnehmenden, aus einzelnen rohrförmigen Schüssen zusammengesetzten Metallmantel, der zwei in Umfangsrichtung verlaufende und im axialen Abstand voneinander im Metallmantel befestigte Versteifungsringe aufweist. An der Außenseite des Metallmantels sind zwei Tragzapfen einander gegenüberliegend angeordnet und mittels je eines mit den Versteifungsringen mittels einer Schweißnaht verbundenen Zapfenschildes abgestützt. Das Zapfenschild ist so zwischen den beiden Versteifungsringen angeordnet, dass es einen geringen radialen Abstand zum Metallmantel aufweist. In bekannter Weise besteht die hitzebeständige Auskleidung aus einer ersten an der Innenseite des Metallmantels anliegenden Lage (Dauerfutter) und einer zweiten daran anschließenden Lage (Verschleißfutter), wobei das Material des Dauerfutters eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material des Verschleißfutters.

Problematisch bei dieser Konstruktion ist, dass das Zapfenschild die ungehinderte Wärmeabstrahlung des in der Projektion des Zapfenschildes liegenden Metallmantel behindert und deshalb im ungünstigsten Fall Temperaturspitzen und Spannungsspitzen auftreten können, so dass die Gefahr eines plastischen Fließens besteht.

Mit ständig steigender Menge an vakuumbehandelten Stählen steigt die Belastung der Pfannen an, da die Abkühlung der Schmelze während der Vakuumbehandlung durch eine entsprechend höher gesetzte Einsatztemperatur ausgeglichen werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gefäß für metallurgische Zwecke anzugeben, dessen thermische und spannungstechnische Belastung im Bereich des Zapfenschildes geringer und soweit als möglich in einem bestimmten Grad anpassbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.

Nach der Lehre der Erfindung ist im Bereich des Zapfenschildes zwischen Dauerfutter und Innenseite Zapfenschild eine isolierende Lage angeordnet, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des Zapfenschildes bzw. des Tragzapfens. Die Querschnittsfläche der isolierenden Lage ist wenigstens so groß wie die Stirnfläche der Innenseite des Tragzapfens und vorzugsweise nur etwas geringer als die Innenfläche des Zapfenschildes. Um den gewünschten Effekt zu erreichen, sollte die radiale Dicke der isolierenden Lage mindestens 20 mm, vorzugsweise 35 mm, betragen. Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass der Tragzapfen auf eine niedrigere Temperatur gehalten werden kann ebenso die Verbindungsschweißnähte zwischen Tragzapfen und Zapfenschild ohne den Wärmeabfluss über das Zapfenschild und die Versteifungsringe zu behindern. Dadurch wird erreicht, dass der Tragzapfen nicht weich und damit krumm wird und die Tragschlaufen nahezu parallel stehen. Außerdem wird die Warmrissgefahr in den Verbindungsschweißnähten verringert. Die Anordnung der isolierenden Lage wird zum einen in der Weise realisiert, dass man in den im Bereich des Zapfenschildes liegenden Metallmantel eine Öffnung vorsieht, deren Querschnittsfläche wenigstens so groß ist wie die innenseitige Stirnfläche des Tragzapfens. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche der Öffnung nur etwas geringer als die Innenfläche des Zapfenschildes. Ordnet man am Öffnungsrand einen Ring an und verbindet diesen mit dem Zapfenschild, so erhält man eine Mulde in die das Material der isolierenden Lage einfüllbar ist.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das Zapfenschild Bestandteil des Metallmantels. In diesem Fall wird auf der Innenseite des Zapfenschildes eine Ausnehmung angebracht, deren Querschnittsfläche wenigstens so groß ist wie die Stirnfläche der Innenseite des Tragzapfens. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche der Ausnehmung nur etwas geringer als die Innenfläche des Zapfenschildes. Die radiale Tiefe der Ausnehmung sollte wenigstens 20 mm betragen. In eine solche Ausnehmung kann ohne Schwierigkeiten das Material der isolierenden Lage eingebracht werden.

Je nach Wahl des Materials der isolierenden Lage bis hin zur Feuerfestmasse kann gezielt eine bestimmte Temperatur im Bereich des Zapfenschildes eingestellt und damit die Belastung beherrschbar gemacht werden. Weitere Einflussgrößen sind die gewählte Größe der Querschnittsfläche sowie die radiale Dicke der isolierenden Lage.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten metallurgischen Gefäßes

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1

Fig. 3 wie Fig. 1, aber eine andere Ausführungsform

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3

Fig. 1 zeigt in einer Teilansicht ein erfindungsgemäß konstruiertes metallurgisches Gefäß, das hier beispielsweise als Stahlgießpfanne 1 ausgebildet ist. Die Stahlgießpfanne 1 besteht aus einem Metallmantel und einem hier nicht dargestellten Pfannenboden. Der Metallmantel ist in diesem Ausführungsbeispiel in drei unterschiedlich breite Rohrschüsse 2-4 aufgeteilt. Je nach Pfannenhöhe und Ausgestaltung kann die Anzahl der Rohrschüsse geringer oder größer sein. Zwischen den Rohrschüssen 2-4 sind im Metallmantel zwei Versteifungsringe 5, 6 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der oberste Gefäßrand 7 mit einem als Ringdeckel 8 ausgebildeten Deckelaufsatz versehen (Fig. 2). Vorzugsweise weist dieser Ringdeckel 8 eine kegelstumpfartigen Querschnitt auf.

In Fig. 2 ist in einem Schnitt A-A in Fig. 1 eine Seite der Stahlgießpfanne 1 gemäß Fig. 1 dargestellt. Zu erkennen ist in diesem Schnitt die besondere Form der Versteifungsringe 5, 6, sowie die Art der Befestigung des Zapfenschildes 9. Ein Charakteristikum der Versteifungsringe 5, 6 ist die nasenförmige Fortsetzung 10, 11, die sich für den dem Pfannenboden näherliegenden Versteifungsring 5 nach oben und für den weiter vom Pfannenboden entfernt liegenden Versteifungsring 6 nach unten erstreckt. Der im Schnitt zu erkennende Übergang von der jeweiligen Fortsetzung 10, 11 in den eigentlichen Versteifungsring 5, 6 ist mit einem Radius 12, 13 versehen. Durch diese Art der Ausbildung der Versteifungsringe 5, 6 im Bereich des jeweiligen Zapfenschildes 9 konnten die Verbindungsschweißnähte 14, 15 in eine Zone mit niedriger Belastung gelegt werden.

Ein weiterer Aspekt betrifft die Einschweißung des jeweiligen Tragzapfens 16 in eine Bohrung 17 des jeweiligen Zapfenschildes 9. Vorteilhaft ist dazu der der Stahlgießpfanne 1 zugewandte Endbereich des Tragzapfens 16 als ein einen größeren Durchmesser aufweisender Flansch 18 ausgebildet. Um eine hohe Schweißnahtgüte zu erreichen, weist der Mantel 19 des Flansches 18 eine dachartige Kontur auf. Dadurch ist es möglich, zuerst eine Seite mit einer Schweißnaht zu versehen, danach die Wurzel dieser erstgelegten Schweißnaht auszudrehen und dann von der Seite her die Gegenlage zu schweißen.

Erfindungsgemäß weist der im Bereich des Zapfenschildes 9 liegende Rohrschuss 3 des Metallmantels eine Öffnung 20 auf (Fig. 1). Die Öffnung 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel in Anpassung an die Form des Zapfenschildes 9 nahezu rechteckig und flächenmäßig kleiner als die Innenfläche des Zapfenschildes 9. Vorzugsweise ist die Öffnung 20 mit einem umlaufenden Ring 21 versehen, der mit der Innenfläche des Zapfenschildes 9 verbunden ist. Durch diesen Ring 21, das Zapfenschild 9 und den Flansch 18 des Tragzapfens 16 wird eine Mulde gebildet, die mit einem Material einer isolierenden Lage 22 auffüllbar ist, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer ist, als die der umgebenden Metallteile. Vorzugsweise ist das Material eine Feuerfestmasse, deren Wärmeleitfähigkeit größer ist als die des Dauerfutters 23 der hitzebeständigen Auskleidung.

In den Fig. 3, 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist der Metallmantel der Stahlgießpfanne 24 drei unterschiedlich breite Rohrschüsse 2-4 auf. Zwischen den Rohrschüssen 2-4 sind im Metallmantel zwei Versteifungsringe 5, 6 angeordnet. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1, 2 ist das Zapfenschild 26 Bestandteil des Metallmantels. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, ist das hier aus einem Stück gefertigte Zapfenschild 26 mittels Schweißquernähten 27, 27', 28, 28' zwischen den Versteifungsringen 5, 6 befestigt. Zur erfindungsgemäßen Anordnung des isolierenden Lage 22 weist das Zapfenschild 26 auf der Innenseite eine muldenförmige Ausnehmung 25 auf. Die Querschnittsfläche ist in etwa rechteckig und größer als die Stirnfläche des Tragzapfens 29 aber kleiner als die Innenfläche des Zapfenschildes 26.

Bezugszeichen

1

Stahlgießpfanne

2-4

Rohrschuss

5

,

6

Versteifungsring

7

Gefäßrand

8

Deckelaufsatz

9

Zapfenschild

10

,

11

Nasenförmige Fortsetzung

12

,

13

Radius

14

,

15

Verbindungsschweißnaht

16

Tragzapfen

17

Bohrung

18

Flansch

19

Mantel des Flansches

20

Öffnung

21

Ring

22

Isolierende Lage

23

Dauerfutter

24

Stahlgießpfanne

25

Muldenartige Ausnehmung

26

Zapfenschild

27

,

27

' Schweißquernaht

28

,

28

' Schweißquernaht

29

Tragzapfen

Claims

1. Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen mit einem eine hitzebeständige Auskleidung aufnehmenden, aus einzelnen rohrförmigen Schüssen zusammengesetzten Metallmantel, der zwei in Umfangsrichtung verlaufende, im axialen Abstand zueinander im Metallmantel befestigte Versteifungsringe aufweist und an den zwei Tragzapfen an der Außenseite einander gegenüberliegend angeordnet und mittels je eines mit den Versteifungsringen verbundenen Zapfenschildes abgestützt sind, wobei die hitzebeständige Auskleidung aus einer ersten an der Innenseite des Metallmantels anliegenden Lage (Dauerfutter) und einer zweiten daran anschließenden Lage (Verschleißfutter) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Zapfenschildes (9, 26) zwischen Dauerfutter (23) und Innenseite des Zapfenschildes (9, 26) eine isolierende Lage (22) angeordnet ist, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des Zapfenschildes (9, 26) bzw. des Tragzapfens (16, 29).

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der isolierenden Lage (22) wenigstens so groß ist wie die Stirnfläche der Innenseite des Tragzapfens (9, 26).

3. Gefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der isolierenden Lage (22) nur etwas geringer ist als die Innenfläche des Zapfenschildes (9, 26).

4. Gefäß nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke der isolierenden Lage (22) mindestens 20 mm beträgt.

5. Gefäß nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Lage (22) aus einer Feuerfestmasse besteht, deren Wärmleitfähigkeit höher ist als die des Dauerfutters (23).

6. Gefäß nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenschild (9) einen geringen radialen Abstand zum Metallmantel aufweist und der im Bereich des Zapfenschildes (9) liegende Metallmantel des Gefäßes mit einer Öffnung (20) versehen ist, deren Querschnittsfläche wenigstens so groß ist wie die Stirnfläche der Innenseite des Tragzapfens (16).

7. Gefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Öffnung (20) etwas geringer ist als die Innenfläche des Zapfenschildes (9).

8. Gefäß nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Öffnungsrand innenseitig ein Ring (21) angeordnet ist.

9. Gefäß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21) mit der Innenseite des Zapfenschildes (9) verbunden ist.

10. Gefäß nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Ring (21), die Innenseite des Zapfenschildes (9) und des Tragzapfens (16) gebildete Mulde mit dem Material der isolierenden Lage (22) auffüllbar ist.

11. Gefäß nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zapfenschild (26) Bestandteil des Metallmantels ist und auf der Innenseite eine Ausnehmung (25) aufweist, deren Querschnittsfläche wenigstens so groß ist wie die Stirnfläche der Innenseite des Tragzapfens (29).

12. Gefäß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Ausnehmung (25) etwas geringer ist als die Innenfläche des Zapfenschildes (26).

13. Gefäß nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Tiefe der Ausnehmung (25) mindestens 20 mm beträgt.