DE10150032C2 - Fireproof spout - Google Patents
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- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/50—Pouring-nozzles
Description
Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Ausguss zur Anordnung in oder an einer Wandung ei nes metallurgischen Gefäßes, insbesondere für Stahlschmelzen, mit einer Durchflussöffnung und einem die Durchflussöffnung umgebenden Durchflussrohr, wobei das Durchflussrohr eine die Durchflussöffnung begrenzende Oberfläche und ein äußeres Gehäuse aufweist. Derartige Einrichtungen werden im Gießereiwesen benötigt, um das Auslaufen von Metallschmelzen, ins besondere Stahlschmelzen, aus Schmelzgefäßen zu ermöglichen.The invention relates to a refractory spout for arrangement in or on a wall a metallurgical vessel, in particular for molten steel, with a flow opening and a flow tube surrounding the flow opening, the flow tube being a has the surface defining the flow opening and an outer housing. such Facilities are needed in the foundry industry to prevent the leakage of metal melts special steel melts, from melting vessels.
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus GB 2 157 210 A bekannt. Hier ist eine soge nannte Eintauchdüse beschrieben, aus der Stahlschmelze aus einem oberen in ein unteres Schmelzengefäß fließt, wobei die Düse bzw. der Ausguss in die Schmelze des unteren Gefä ßes eintaucht. Diese Einrichtung beinhaltet eine Gaszufuhr, durch die ggf Gase in den Metall fluss geleitet werden können. Dies kann unter Umständen wünschenswert sein, in vielen Fällen ist es jedoch nachteilig, wenn nämlich Eigenschaften der Schmelze dadurch ungünstig und un gewünscht beeinflusst werden. Die Regelung des Durchflusses erfolgt bei derartigen Düsen entweder durch sogenannte Stopfenstangen, die von oben in die obere Öffnung der Einrichtung hineingesenkt werden und diese verschließen bzw. ganz oder teilweise freigeben oder durch Schieber, die seitlich und senkrecht zur Strömungsrichtung über den Querschnitt des Ausgus ses geschoben werden und diesen dadurch verschließen. Eine derartige Regelung ist relativ ungenau und mechanisch aufwendig. Zudem führt sie in der Regel zu Wirbelbildung innerhalb des Metallflusses, wodurch ein Anhaften des durchfließenden Metalles an der Wand des Aus gusses erfolgt. Such an arrangement is known for example from GB 2 157 210 A. Here is a so-called called immersion nozzle described, from the molten steel from an upper to a lower Melt vessel flows, with the nozzle or the spout in the melt of the lower vessel ß immersed. This device includes a gas supply, through which gases may be in the metal flow can be directed. This may be desirable in many cases However, it is disadvantageous if the properties of the melt are thereby unfavorable and un be influenced. The flow is regulated with such nozzles either through so-called plug rods, which go from above into the upper opening of the device be sunk in and seal them or release them fully or partially or by Sliders that move laterally and perpendicular to the flow direction across the cross section of the spout be pushed and thereby close it. Such regulation is relative imprecise and mechanically complex. In addition, it usually leads to vortex formation within of the metal flow, thereby causing the flowing metal to adhere to the wall of the outlet cast.
Ähnliche Ausgüsse sind in JP 61-42899 oder EP 379 647 B1 beschrieben.Similar spouts are described in JP 61-42899 or EP 379 647 B1.
DE 296 03 426 U1 beschreibt einen Eintauchausguss für metallische Schmelzen, der aus feu erfesten Bauteilen gebildet ist und der ein Ober- und ein Unterteil aufweist.DE 296 03 426 U1 describes an immersion spout for metallic melts, which consists of feu experienced components is formed and which has an upper and a lower part.
DE 28 07 123 A1 beschreibt einen feuerfesten Ausguss, der ein Ober- und ein Unterteil auf weist, wobei die Durchflussöffnung des Oberteils größer ist als die Durchflussöffnung im Unter teil.DE 28 07 123 A1 describes a refractory spout that has an upper and a lower part points, wherein the flow opening of the upper part is larger than the flow opening in the lower part.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ausguss bereitzustellen, der die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbessert und ein nahezu störungsfreies Auslaufen der Metallschmelze in ein weiteres Schmelzengefäß gewährleistet.The object of the present invention is to provide a spout which is made from the State-of-the-art solutions are improved and leakage is virtually trouble-free ensures the molten metal in another melt vessel.
Die Aufgabe wird für einen eingangs charakterisierten Ausguss erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Das Durchflussrohr weist ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei die die Durchflussöffnung begrenzende Oberfläche des Oberteils aus einem anderen Material gebildet ist als die die Durchflussöffnung begrenzende Oberfläche des Unterteils und wobei das Unterteil in oder an dem Oberteil fixiert ist, wobei unter "anderem Material" die stoffli che Zusammensetzung oder die Struktur verstanden wird. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Durchflussrohr ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, dass das Unterteil an oder in dem Oberteil fixiert ist und dass der Durchmesser der Durchflussöff nung im Oberteil größer ist als im Unterteil. Unter einem Durchflussrohr wird ein Bauteil mit ei ner durchgehenden Öffnung verstanden mit vorzugsweise zylindrischer oder konischer innerer Oberfläche oder einer Kombination aus mehreren Oberflächenformen. Durch die erfindungs gemäßen Merkmale kann ein optimales Durchfließen der Metallschmelze durch den Ausguss erreicht werden. Durch die unterschiedliche Materialgestaltung wird ein Anhaften der Metall schmelze verringert oder sogar ganz vermieden. Durch einen im Unterteil geringeren Durch messer der Durchflussöffnung kann zum einen eine Kalibrierung des Metallflusses erfolgen, die Durchflussgeschwindigkeit steigt. Zum anderen wird im Oberteil ein Stau der Metallschmelze erzeugt, so dass das Entstehen von Unterdruck verhindert wird und in Folge dessen keine Ga se durch die Wandung des Ausgusses in die fließende Metallschmelze eindringen können. Es wird eine turbulenzfreie Strömung erreicht, das Anhaften von Schmelze an den Wänden des Ausgusses wird nahezu vollständig vermieden. The object is achieved according to the invention for a spout initially characterized by the Features of claims 1 and 2 solved. The flow tube has an upper part and a lower part the surface of the upper part delimiting the flow opening from another Material is formed as the surface of the lower part and the flow opening delimiting wherein the lower part is fixed in or on the upper part, with the "other material" the fabric che composition or structure is understood. Another embodiment of the Invention is that the flow tube has an upper part and a lower part that the lower part is fixed on or in the upper part and that the diameter of the flow opening opening in the upper part is larger than in the lower part. Under a flow tube, a component with egg ner continuous opening understood with preferably cylindrical or conical inner Surface or a combination of several surface shapes. Through the fiction According to the characteristics, the metal melt can flow optimally through the spout can be achieved. Due to the different material design, the metal adheres melt reduced or even avoided entirely. Through a lower through in the lower part The flow opening can be calibrated on the one hand to calibrate the metal flow Flow rate increases. On the other hand, there is a jam of the molten metal in the upper part generated so that the development of negative pressure is prevented and consequently no Ga se can penetrate into the flowing molten metal through the wall of the spout. It a turbulence-free flow is achieved, the melt adhering to the walls of the Spout is almost completely avoided.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das die Durchflussöffnung begrenzende Material und die Konstruktion des Oberteils thermisch hoch isolierend zumindest bei Temperaturen von etwa 1400°C bis 1650°C (d. h., bei Stahlherstellungstemperaturen), hoch rein, chemisch inert ge genüber Stahl und hoch temperaturbeständig ist und dass das die Durchflussöffnung begren zende Material des Unterteils eine feuerfeste Keramik ist. Unter hoch isolierend wird ein Materi al mit einer Wärmeleitzahl von höchstens 1,5 Wm-1K-1 verstanden, hoch rein bedeutet eine Reinheit von < 99 Gew.-% und hoch temperaturbeständig sind Materialien mit einem Schmelz punkt < 1800°C. Dies sichert, dass der Schmelze keine Wärme entzogen wird und dass sie nicht verunreinigt wird. Andererseits ist eine derartige Einrichtung langzeitstabil beständig ge genüber der Metallschmelze. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das die Durchflussöffnung begrenzende Material des Unterteils Aluminiumoxid oder Zirkondioxid ist mit einer vorzugswei se dichten, die Durchflussöffnung begrenzenden Oberfläche. Das die Durchlauföffnung begren zende Material des Oberteils ist aus Aluminiumoxid-Kugeln, Hohlkugeln aus feuerfesten Oxi den, Schaumkeramik oder Fasermaterial oder aus einem dichten Material, hinterfüllt mit min destens einem der vorgenannten Materialien, oder aus einer Mischung aus den vorgenannten Materialien gebildet. Die Oberfläche des Materials sollte zweckmäßigerweise im Bereich der Durchflussöffnung, insbesondere im oberen Teil, dicht sein, das Material an sich bzw. die Fül lung damit kann porös sein.In particular, it is advantageous that the material limiting the flow opening and the construction of the upper part are highly thermally insulating at least at temperatures of approximately 1400 ° C. to 1650 ° C. (ie, at steelmaking temperatures), highly pure, chemically inert to steel and highly temperature-resistant and that the material of the lower part delimiting the flow opening is a refractory ceramic. Highly insulating means a material with a thermal conductivity of at most 1.5 Wm -1 K -1 , high purity means a purity of <99% by weight and materials with a melting point of <1800 ° C are highly temperature-resistant. This ensures that no heat is extracted from the melt and that it is not contaminated. On the other hand, such a device is long-term stable ge compared to the molten metal. In particular, it is advantageous that the material of the lower part delimiting the flow opening is aluminum oxide or zirconium dioxide with a surface which is preferably dense and delimits the flow opening. The passage opening limiting material of the upper part is made of aluminum oxide balls, hollow spheres made of refractory oxides, foam ceramic or fiber material or of a dense material, backfilled with at least one of the aforementioned materials, or of a mixture of the aforementioned materials. The surface of the material should expediently be tight in the area of the flow opening, in particular in the upper part, the material itself or the filling with it can be porous.
Das die Durchlauföffnung begrenzende Material des Oberteils kann auch aus einer im wesentli chen aus Aluminiumoxid und Graphit gebildeten Mischung gebildet sein. Als Material für das Oberteil kann auch Mullit, Zirkondioxid oder Kalziumoxid verwendet werden. Das Gehäuse ist aus Metall, insbesondere aus Stahl, aus Keramik oder aus einem anderen feuerfesten Material gebildet, um eine hohe Festigkeit zu sichern. Insbesondere ein Stahlgehäuse verhindert uner wünschten Gasdurchtritt.The material of the upper part which delimits the passage opening can also consist of an essentially Chen formed from alumina and graphite mixture formed. As material for that Mullite, zirconia or calcium oxide can also be used. The housing is of metal, in particular of steel, of ceramic or of another refractory material formed to ensure high strength. A steel housing in particular prevents it wanted gas passage.
Zweckmäßigerweise ist das die Durchlauföffnung begrenzende Material des Unterteils von ei nem Heizer zumindest teilweise umgeben, um eine Vorheizung des Ausgusses zu ermöglichen und damit thermische Spannungen zu verhindern oder einen anhaftungsfreien Durchfluss zu unterstützen. Der Heizer ist vorteilhafterweise aus mindestens einem Material aus der Gruppe Molybdän, Kohlenstoff, Nickel-Chrom, Eisen-Chrom-Aluminium gebildet. Zwischen Heizer und Gehäuse ist vorteilhafterweise ein thermisch hoch isolierendes Material angeordnet, um einen Wärmeabstrom nach außen möglichst zu vermeiden. Vorteilhaft ist es, dass der Durchmesser der Durchflussöffnung im Unterteil geringer ist als der Durchmesser der Durchflussöffnung im Oberteil, um die bereits oben hinsichtlich der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrie benen Vorteile zu erzielen.The material of the lower part delimiting the passage opening is expediently of egg Surround a heater at least partially to allow the spout to be preheated and thus prevent thermal stresses or an adherence-free flow support. The heater is advantageously made of at least one material from the group Molybdenum, carbon, nickel-chromium, iron-chromium-aluminum are formed. Between heater and A thermally highly insulating material is advantageously arranged around a housing Avoid heat flow to the outside as much as possible. It is advantageous that the diameter the flow opening in the lower part is smaller than the diameter of the flow opening in Upper part, to those already described above with regard to the second embodiment of the invention to achieve these advantages.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to a drawing.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen feu erfesten Ausgusses. Oberhalb des Ausgusses 1 ist ein Stahlschmelze enthaltendes Gefäß an geordnet, aus dem heraus durch die Durchflussöffnung 2 hindurch Stahlschmelze in ein unter halb des Ausgusses 1 angeordnetes Schmelzengefäß 3 läuft. Der Ausguss ist von einem Stahlgehäuse 4 umgeben, welches an seinem unteren Ende eine Öffnung 5 aufweist, deren Durchmesser mindestens so groß ist wie der Durchmesser des Unterteils 6 des Ausgusses. Das Unterteil 6 des Ausgusses ist aus Zirkondioxid gebildet, es weist einen inneren Durchmes ser von etwa 13 bis 16 mm auf. Das Unterteil 6 ist von einem Heizer 7 mit Anschlüssen 8a; 8b seitlich umgeben. Zwischen Heizer 7 und Gehäuse 4 ist ein thermisch hoch isolierendes Mate rial 9 angeordnet, um Wärmeabstrom nach außen zu vermeiden.The drawing shows a schematic cross-sectional representation of the fire-resistant spout according to the invention. Above the spout 1 , a vessel containing steel melt is arranged, from which steel melt runs out through the flow opening 2 into a melt vessel 3 arranged below the spout 1 . The spout is surrounded by a steel housing 4 , which has an opening 5 at its lower end, the diameter of which is at least as large as the diameter of the lower part 6 of the spout. The lower part 6 of the spout is formed from zirconium dioxide, it has an inner diameter of about 13 to 16 mm. The lower part 6 is of a heater 7 with connections 8 a; 8 b surrounded laterally. Between the heater 7 and the housing 4 , a thermally highly insulating mate rial 9 is arranged to avoid heat leakage to the outside.
Das Material des Oberteils 10 ist beispielsweise Aluminiumoxid. Die Durchflussöffnung 2 weist im Bereich des Oberteils 10 einen gegenüber dem Durchmesser des Unterteils 6 größeren Durchmesser von etwa 30 bis 40 mm auf. Die Durchflussöffnung 2 verjüngt sich zum Unterteil hin in einem Übergangsbereich 11 konisch.The material of the upper part 10 is, for example, aluminum oxide. The flow opening 2 in the area of the upper part 10 has a larger diameter of approximately 30 to 40 mm compared to the diameter of the lower part 6 . The flow opening 2 tapers conically towards the lower part in a transition region 11 .
Der Verschluss des Ausgusses an seinem oberen Ende kann durch Stopfenstangen oder Schieber erfolgen, wobei diese den Ausguss entweder vollständig verschließen oder vollständig öffnen, so dass die oben beschriebenen Nachteile durch teilweise Öffnung und damit erfolgen de Regelung bei der erfindungsgemäßen Anordnung entfallen.The spout can be closed at its upper end by plug rods or Sliders take place, which either completely close the spout or completely open so that the disadvantages described above occur through partial opening and thus de Regulation in the arrangement according to the invention is omitted.
Claims (7)
- a) das die Durchflussöffnung (2) begrenzende Material des Oberteils (10) aus Aluminium oxid-Kugeln, Hohlkugeln aus feuerfesten Oxiden, Schaumkeramik oder einem Faser material oder aus einem dichten Material, hinterfüllt mit einem der vorgenannten Materi alien oder einer Mischung daraus gebildet ist und
- b) das Gehäuse (4) aus Metall, insbesondere aus Stahl, aus Keramik oder einem anderen feuerfesten Material gebildet ist.
- a) the flow opening ( 2 ) delimiting material of the upper part ( 10 ) made of aluminum oxide balls, hollow balls made of refractory oxides, ceramic foam or a fiber material or of a dense material, backfilled with one of the aforementioned materials or a mixture thereof and
- b) the housing ( 4 ) is made of metal, in particular steel, ceramic or another refractory material.
- a) das die Durchflussöffnung (2) begrenzende Material des Oberteils (10) aus Aluminium oxid-Kugeln, Hohlkugeln aus feuerfesten Oxiden, Schaumkeramik oder einem Faser material oder aus einem dichten Material, hinterfüllt mit einem der vorgenannten Materi alien oder einer Mischung daraus gebildet ist und
- b) das Gehäuse (4) aus Metall, insbesondere aus Stahl, aus Keramik oder einem anderen feuerfesten Material gebildet ist.
- a) the flow opening ( 2 ) delimiting material of the upper part ( 10 ) made of aluminum oxide balls, hollow balls made of refractory oxides, ceramic foam or a fiber material or of a dense material, backfilled with one of the aforementioned materials or a mixture thereof and
- b) the housing ( 4 ) is made of metal, in particular steel, ceramic or another refractory material.
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