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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer
Stahlschmelze in einem Tundish mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Die
Entfernung von nichtmetallischen Verunreinigungen aus einer Stahlschmelze
ist wesentlich für die Qualität des aus der Schmelze
gegossenen Blocks oder Strangs.
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Beim
Gießvorgang wird flüssiger Stahl aus einer Gießpfanne
in einen Tundishverteiler (Zwischengefäß) gegossen,
an dessen Unterseite wiederum eine Ablauföffnung für
die Schmelze vorgesehen ist. Eine erste Entfernung von nichtmetallischen Verunreinigungen
erfolgt schon dadurch, dass Schlacken und andere Materialien auf
Grund der geringeren Dichte in dem Tundish zur Oberfläche
steigen, während die spezifisch dichtere Schmelze an der
unten angeordneten Öffnung ansteht und dort abläuft. Der
Vorgang ist jedoch insgesamt turbulent, so dass auch leichtere Verunreinigungen
durch die Turbulenzen in den Bereich des Auslasses gelangen können und
damit in das Produkt geraten bzw. im Bereich des Ablaufes sich ablagern, den
freien Durchgang für Stahl einengen und es zu Ablagerungen
kommt, was neben den bekannten Problemen im Gießprodukt (schlechter
Reinheitsgrad) auch zu Gießproblemen (Zuschmieren) und
daraus resultierendem Gießabbruch führen kann.
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Eine
Möglichkeit, diese Turbulenzen aus dem Bereich des Ablaufs
fernzuhalten, besteht einerseits im Einbau von Prallplatten oder
Wehren in den Tundish und andererseits in der Anordnung der Einbauten.
Eine solche Platte kann mit Durchströmöffnungen
versehen sein und ragt nach oben über das Niveau der Schmelze
hinaus. Die Schmelze kann von dem ersten Bereich des Tundishs, in
dem das Material eingefüllt wird, nur durch diese Öffnungen oder
unter der Platte hindurch in den zweiten Bereich des Tundishs laufen,
so dass dort eine Begrenzung des Strömungsquerschnitts
und damit eine Beruhigung der Schmelze erfolgt. Nichtmetallische
Verunreinigungen verbleiben in dem Bereich und lagern sich speziell
an der angeströmten Oberfläche ab, speziell jedoch
bei und um die Löcher.
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Aufwändigere
Vorrichtungen zur Reinigung der Schmelze sind beispielsweise aus
der Druckschrift
JP 59035614 bekannt.
Hier werden poröse Rohre in den Ablauf eingesetzt, die
die Verunreinigungen an ihrer Oberfläche fangen sollen,
während die Schmelze von der Außenseite des Rohres
durch das poröse Material zu der Innenseite des Rohres strömt,
die mit dem Auslass in Verbindung steht. Aus der Druckschrift
JP 7268437 ist eine Vorrichtung
bekannt, bei der ein poröser Filterkörper innerhalb
der Schmelze mit einem motorischen Antrieb versehen ist und in der
Schmelze gedreht wird. Die Zentrifugalkraft bewirkt, dass die Schmelze
von innen nach außen durch den Filterkörper strömt
und dadurch aktiv gefiltert wird. Diese Vorrichtungen sind schon
aufgrund des zusätzlichen Antriebs sehr aufwändig.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zur Entfernung von Verunreinigungen aus einer Schmelze zu schaffen,
die bei geringem Aufwand ein gegenüber den konventionellen
Wehrplatten verbessertes Ergebnis gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Weil
der Einsatz für den Tundish eine strukturierte, mit Erhebungen
oder Vertiefungen ausgestattete Oberfläche aufweist, wird
eine parallel zu der Oberfläche verlaufende Strömung
verlangsamt und in der Strömung enthaltene nichtmetallische
Verunreinigungen werden an der so gebildeten Oberflächenstruktur
mit hoher Wahrscheinlichkeit abgeschieden.
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Vorzugsweise
wird das Einbauteil in der Bauform einer Prallplatte oder eines
Wehres in den Tundish eingesetzt, so dass eine erzwungene Strömung von
einer Seite des Einsatzes zu der anderen Seite des Einsatzes erfolgt.
Die Oberflächenstruktur ist dann insbesondere nahe den
durchströmten Öffnungen auf der Seite des Tundishs
vorgesehen, in die die Schmelze eingefüllt wird. Die Struktur
wird vorzugsweise von Erhebungen gebildet, insbesondere von halbkugelförmigen
Vorsprüngen oder kegelstumpfförmigen Vorsprüngen.
Die Vorsprünge können auch quader- oder würfelförmig
gestaltet sein, was in der Herstellung insbesondere bei der Entformung
jedoch aufwändiger ist.
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Die
Form für die Fertigung des Einsatzes ist nur wenig aufwändiger
als die bekannten Formen, wenn die Oberflächenstruktur
im Wesentlichen in der Nähe der Durchströmöffnungen
aufgebracht wird. Für eine großflächige
Wirkung kann aber auch vorgesehen sein, dass die gesamte dem Einfüllbereich
zugewandte Oberfläche des Einsatzes mit dieser Struktur
versehen ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
stellt eine Wehrplatte dar, die trapezförmig über den
Querschnitt des Tundishs eingebaut und mit Durchströmöffnungen
versehen ist. Die Wehrplatte ist in an sich bekannter Weise aus
einem feuerfesten Material gefertigt.
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Wenn
die die Struktur bildenden Vorsprünge oder Ausnehmungen
in einer Verteilung angeordnet sind, die keine durchgehenden parallelen
Reihen aufweist, kann es nicht zu störenden geradlinigen Strömungspfaden
zwischen den Strukturelementen kommen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1:
einen Einsatz in Form einer Wehrplatte in einer Draufsicht;
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2:
die Wehrplatte in einer perspektivischen Darstellung im Querschnitt
entlang der Linie II-II aus 1; sowie
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3:
eine erfindungsgemäße Wehrplatte ohne Durchströmöffnungen..
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In
der 1 ist ein Einsatz in Form einer Wehrplatte für
einen Tundish dargestellt. Die Wehrplatte 1 weist eine
Oberseite 2, eine Unterseite 3 und zwei äußere
Seitenflächen 4 und 5 auf. Gemeinsam mit
einer in der 1 sichtbaren Vorderseite 6 und einer
nicht sichtbaren Rückseite 7 begrenzen diese Flächen
eine im Wesentlichen planparallele Platte mit trapezförmiger
Gestalt. Die Platte ist so gestaltet, dass sie in einen Tundish
als Trennung zwischen zwei nebeneinander liegende Bereiche des Innenraums
eingesetzt werden kann. Die äußere Form ist dementsprechend
an die Vorgaben des Tundishs anzupassen, in den die Platte eingesetzt
werden soll.
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Die
Platte trägt einige Durchgangsöffnungen, die insgesamt
mit 10 bezeichnet sind. Die Durchgangsöffnungen 10 weisen
einen kreisrunden Querschnitt auf und erstrecken sich von der Vorderseite 6,
die im Betrieb die angeströmte Fläche darstellt,
zu der Rückseite 7 der Platte. Ebenso ist eine halbkreisförmige
Ausnehmung 11 vorgesehen, die einen Durchbruch zwischen
der Vorderseite 6 und der Rückseite 7 im
Bereich der Unterseite 3 darstellt.
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Die
Vorderseite 6 der Platte 1 ist mit einer Struktur
versehen, die eine Vielzahl von kegelstumpfförmigen Vorsprüngen 13 umfasst.
Die Vorsprünge 13 sind gleichmäßig über
die Vorderseite 6 der Platte verteilt. Sie erheben sich über
die Vorderseite 6 und stehen somit in der Einbauposition
der Platte 1 im Tundish in den ersten Bereich hinein, der
durch die Platte 1 begrenzt wird.
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Die 2 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie II-II aus 1 in
einer perspektivischen Darstellung. Gleiche Komponenten tragen gleiche Bezugsziffern.
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An
der Querschnittsfläche ist erkennbar, dass der Grundkörper
der Platte 1 eine durchgehend gleichmäßige
Dicke senkrecht zu der Vorderseite 6 aufweist, abgesehen
von den noppenförmigen Vorsprüngen 13,
die sich über diese Fläche erheben.
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Die
Platte 1 ist insgesamt aus einem feuerfesten Material gefertigt,
wie es an sich bekannt ist.
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Zur
Verwendung wird die Platte 1 in einen Tundish eingebaut,
und zwar in der Weise, dass die Vorderseite 6 zu dem Bereich
ausgerichtet ist, in den die Metallschmelze eingefüllt
wird. Die Rückseite 7, die bei diesem Ausführungsbeispiel
eine glatte Oberfläche aufweist, ist dem Bereich zugewandt,
in dem der Auslauf des Tundishs angeordnet ist. Die strömungsabgewandte
Seite kann glatt oder ebenfalls in irgendeiner Art und Weise ganz
oder partiell genoppt sein.
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Bei
Einfüllen der Schmelze läuft diese zunächst
durch den Durchbruch 11 und dann mit steigendem Niveau
auch durch die Durchgangsöffnungen 10 in den zweiten
Teil des Tundishs. Die Öffnungen 10 und der Durchbruch 11 bewirken
eine Strömung der Schmelze, die zumindest teilweise eine Komponente
in Richtung parallel zu der Vorderseite 6 aufweist. Diese
Strömung wird durch die Struktur der Oberfläche 6 in
Gestalt der Vorsprünge 13 verlangsamt, so dass
spezifisch leichtere Einschlüsse hier einerseits aufsteigen
können und nicht in den zweiten Bereich des Tundishs mitgenommen
werden. Andererseits können nichtmetallische Einschlüsse
in der Schmelze auch an der Oberflächenstruktur der Vorderseite 6 hängen
bleiben, so dass sie zurück gehalten werden und nicht in
den zweiten Bereich des Tundishs gelangen. Beide Effekte bewirken,
dass die Schmelze in dem zweiten Bereich des Tundishs und im Auslauf
einen geringeren Anteil an nichtmetallischen Verunreinigungen enthält,
als wenn eine konventionelle Wehrplatte mit beidseitig glatter Oberfläche
verwendet würde.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Wehrplatte in eienr Ausführungsform
ohne Durchströmoffnungen. Ansonsten entspricht diese Wehrplatte
der in 2 gezeigten Ausführung. Beim Einsatz
in einem Tundishverteiler werden auch hier die Verunreinigungen
an der Oberflächenstruktur 13 gefangen, während
die Schmelze aufgrund des Abstandes zwischen der Unterseite 3 der
Wehrplatte 1 unter der Wehrplatte hindurch strömen
kann.
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Die
Oberflächenstruktur der Vorderseite 6 kann alternativ
auch anders ausgestaltet werden. So ist es beispielsweise nicht
unbedingt erforderlich, dass die Vorsprünge 13 über
die gesamte Fläche verteilt sind. Es ist ausreichend, wenn
eine Anzahl von Vorsprüngen 13 rund um die Durchgangsöffnungen 10 und
den Durchbruch 11 angeordnet sind, wenngleich das beschriebene
Ausführungsbeispiel bevorzugt wird.
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Die
Vorsprünge 13 können auch eine andere Gestalt
aufweisen, beispielsweise halbkugelförmig, zylindrisch,
pyramidenstumpfförmig oder quaderförmig sein.
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In
einer anderen Ausführungsform kann die Oberflächenstruktur
der Vorderseite 6 so ausgebildet sein, dass nicht Vorsprünge
ausgebildet sind, die sich über die Ebene der Vorderseite 6 hinaus
erheben, sondern dass im Gegenteil Rücksprünge
oder Einprägungen vorgesehen sind, die Vertiefungen in
die Ebene der Vorderseite 6 hinein darstellen. Auch solche
Vertiefungen verlangsamen die Strömung im Bereich der Öffnungen 10 und 11.
Allerdings steht bei dieser Ausführung dann keine „Prallfläche" über
die Vorderseite 6 hinaus, die bei dem in 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiel in die Strömung parallel zur
Vorderseite 6 hineinragt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 59035614 [0005]
- - JP 7268437 [0005]