DE1184464B - Verfahren zum Ausgiessen von Eisen- oder Metallschmelzen aus Stopfenpfannen, insbesondere in Stranggiesskokillen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: B22d

Deutsche Kl.: 31c- 27/02

Nummer: 1184 464

Aktenzeichen: R29378VIa/31 c

Anmeldetag: 30. Dezember 1960

Auslegetag: 31. Dezember 1964

Zum Vergießen von Eisen-, Stahl- oder Metallschmelzen mittels des Stranggießverfahrens ist es beim Mehrfachstrangguß bekannt, die Schmelze aus einer großen Stopfenpfanne zunächst in eine Verteilerrinne mit mehreren Ausläufen einfließen zu lassen, von denen aus die Schmelze kippbaren Einzelrinnen zugeführt wird, aus deren Bodenausläufen sie den einzelnen Stranggießkokillen zufließt.

Die Regelung der Menge des in die einzelnen Stranggießkokillen ausfließenden Gießwerkstoffes und demgemäß die Regelung der Metallspiegelhöhe in den einzelnen Stranggießkokillen erfolgt durch Änderung der Neigung der Einzelrinnen, jedoch können die Ausflüsse der Verteilerrinnen auch mit einstellbaren Kegelstopfen versehen sein, um bereits die Menge des in die Einzelrinnen aus der Verteilerrinne ausfließenden Gießwerkstoffes zu beeinflussen. Auch der Auslauf der großen Stopfenpfanne läßt sich durch Heben und Senken des Stopfens regulieren.

Es ist bereits bekannt, bei Stranggießeinrichtungen eine Stopfenpfanne zu benutzen, wobei der Stopfen in Abhängigkeit von der Höhe des Gießspiegels durch eine elektrische oder pneumatische Einrichtung gesteuert wird. Wesentlich ist hierbei, daß die Stopfenbewegung in zwangläufige Beziehung zu der Gießspiegelhöhe gebracht ist; es ergibt sich dadurch eine völlig ungleichmäßige Auf- und Abwärtsbewegung des Stopfens, wobei diese Bewegungen nicht nur verschiedene Amplituden, sondern auch durchaus verschiedene Zeitintervalle haben, weil sie ja ausschließlich abhängig sind von der Stellung des Gießspiegels in der Stranggießeinrichtung.

Ein nicht vorveröffentlichter älterer Vorschlag richtet sich darauf, zur Feinregelung des aus einer — gegebenenfalls als Gabelrinne ausgebildeten — Verteilerrinne ausfließenden Gießwerkstoffs diese als Staurinne auszubilden, wobei kurz vor dem Rinnenauslauf ein enger hochkant stehender Stauschlitz vorgesehen ist, der das heranfließende Gießgut in einem möglichst lang bemessenen Rinnenabschnitt staut.

Beim Mehrfachstrangguß ist diese Regelung verhältnismäßig aufwendig, weil für jede einzelne Stranggießkokille eine besondere für sich kippbare Staurinne vorgesehen sein muß.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, den Ausfluß von Eisen- oder Metallschmelzen aus Stopfenpfannen od. dgl. mit Stopfenverschluß versehenen Behältern möglichst gleichmäßig zu gestalten und kurzfristig feinregeln zu können. Die Erfindung ist in der Hauptsache für das Stranggießen von Einfach- oder auch Mehrfachsträngen geeignet; sie ist jedoch ferner anwendbar in allen den Fällen, in Verfahren zum Ausgießen von Eisen- oder
Metallschmelzen aus Stopfenpfannen,
insbesondere in Stranggießkokillen

Anmelder:

Rheinstahl Hüttenwerke Aktiengesellschaft,

Essen, Am Rheinstahlhaus 1

Als Erfinder benannt:
Helmut Freundlieb, Essen'

denen es sich darum handelt, aus Stopfenpfannen od. dgl. Eisen- oder Metallschmelzen in dosierbaren Mengen zum Ausfluß zu bringen.

ao Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Stopfenpfanne mit Bodenausgießöffnnng, wobei die Ausflußmenge durch entsprechenden Anhub des Stopfens von der Ausgießöffnung gesteuert wird; sie besteht darin, daß dem angehobenen Stopfen eine um seine steuerbare jeweilige Ausgießstellung als Nullstellung auf und ab schwingende, überlagerte Bewegung erteilt wird.

Diese überlagerte hin- und herschwingende Stopfenbewegung kann unter Verwendung einer an sich bekannten elektrö-hydraulischen Nachlaufsteuerung in weiterer Ausbildung der Erfindung vorzugsweise dadurch hervorgerufen werden, daß in die Nachlaufsteuerung eine verzögernd wirkende Dämpfung eingeschaltet wird.

Hierdurch wird es gewährleistet, daß sowohl eine dauernd schwingende Bewegung des Stopfens als auch eine spontane Verstellung der mittleren Stopfenstellung, also der Stellung des Stopfens, um die dieser schwingt, d. h. eine spontane Änderung der Ausflußmenge des Gießgutes gewährleistet wird, wodurch beispielsweise bei Verwendung des Erfindungsgegenstandes auf das Eingießen von Schmelzen in Stranggießkokillen eine äußerst schnell ansprechende

' Regelung der GießspiegeDiön'b des flüssigen Gieß-

gutes in der Stranggießkokille gewährleistet ist.

Es sind zwar Stopfenpfannen mit schwingender Stopfenbewegung bereits lange bekannt; jedoch handelt es sich hierbei nicht um überlagerte Schwingungsbewegungen eines Verstellbaren Stopfens, und das

vorbekannte Verfahren dient .dazu, den ausfließenden Gießstrahl in kleine Tröpfchen mit möglichst kleinem Durchmesser zwecks Entgasung des Stahles zu

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zerteilen. Dieses Verfahren konnte infolgedessen keinerlei Anregung für das Vergießen von Metallen aus Stopfenpfannen in Gießformen, insbesondere Stranggießformen, geben, in denen der Gießspiegel tunlichst auf der gewünschten Höhe gehalten werden soll.

Weiterhin erstreckt sich die Erfindung noch darauf, daß der Stopfen außer seiner Schwingbewegung in Richtung seiner Längsachse zusätzlich noch eine um diese kreisende bzw. pendelnde Schwingbewegung ausführt.

In der Zeichnung ist gleichzeitig zur weiteren Erläuterung von Einzelheiten ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf den Einfachstrangguß schematisch dargestellt.

Es bezeichnet K eine Stranggießkokille, in welcher beim Stranggießen der flüssige Metallspiegel die Füllstandshöhe F einnehmen soll.

Das flüssige Metall, wie beispielsweise Stahl, Gußeisen oder Leichtmetall, fließt der Stranggießkokille K aus der Bodenöffnung O der Stopfenpfanne B zu.

Mit der Bodenöffnung O arbeitet der an der Stopfenstange T befindliche Stopfen S zusammen, wobei ihm durch den z. B. elektro-hydraulischen Antrieb A eine seine Verstellbewegung überlagernde hin- und herschwingende Bewegung in Richtung seiner Längsachse erteilt wird.

Die Bewegungen des Stopfens S können vorzugsweise auf folgende Art und Weise hervorgerufen werden:

Mittels zweier elektrischer Meßgeräte, nämlich dem Potentiometer P und dem Verstärker V, wird die Stopfenstellung SS erfaßt und durch einen entsprechenden elektrischen Strom i_s dargestellt. Dieser der Stopfenstellung SS proportionale Strom i_s wird mittels eines elektrischen Nullindikators JV mit einem dem Stopfenstellungsgeber G entnommenem Strom i_g verglichen. Der Ausgang des Nullindikators N ist elektrisch mit dem Stopfenantrieb A verbunden.

Bei Einschaltung der Anlage unter Vorgabe eines bestimmten Stromes i_g würde der Stopfen S, ausgehend von seiner die Öffnung O der Pfanne B verschließenden Stellung unter Wirkung des Nullindikators N die Stopfenstellung SS einnehmen, wobei sich der Strom /_s auf den Wert i_g einstellen würde.

Nun ist aber zwischen dem Potentiometer P und dem Verstärker V eine Dämpfung D eingeschaltet, wodurch zwischen dem sich bewegenden Stopfen S und dem Strom i_s eine zeitliche Phasenverschiebung entsteht. Diese zeitliche Phasenverschiebung hat zur Folge, daß der Stopfen S die dem Strom i_s bzw. i_g entsprechende Stellung SS nicht mehr einnehmen kann, sondern um diese mittlere Stopfenstellung in senkrechter Richtung, bewirkt durch den Nullindikator N und den Antrieb A, hin- und herschwingt.

Wird nun der Stopfenstellungsgeber G — beispielsweise automatisch — durch Änderung der Füllstandshöhe F betätigt und damit i_g auf einen Wert verstellt, welcher ungleich ist dem Wert von i_s, so reagiert sofort der Nullindikator N und verstellt augenblicklich den Stopfenantrieb A so lange, bis der StopfenS eine neue Stellung SS erreicht hat, in welcher alsdann der weitere Hin- und Herschwingvorgang des Stopfens S stattfindet.

Die Stopfenstellgeschwindigkeit, die Dämpfung und die Empfindlichkeit des Nullindikators werden so gewählt, daß sich die gewünschte Schwingungsweite und Schwingungsfrequenz ergibt.

Da der Gießfonnquerschnitt in der Kokille K unverhältnismäßig größer ist als der Metallauslauf O in der Stopfenpfanne B, verhindert die durch diese Querschnittsverhältnisse bedingte dämpfende Wirkung im Verein mit den kurzhubigen und verhältnismäßig schnellen Bewegungen des Stopfens S ein störendes Mitschwingen der Füllstandshöhe F in der Gießform K.

Der Stopfen S sowie die Ausflußöffnung O sollen vorzugsweise einen verhältnismäßig schlanken Neigungswinkel α von etwa 5 bis 10° haben; besitzt ferner der Stopfen S für die Auf- und Abwärtsbewegung die gleiche Verstellgeschwindigkeit, so ist die aus der Stopfenpfanne B austretende zeitliche Metallmenge praktisch nur abhängig von der mittleren Stopfenstellung SS, welche ihrerseits wiederum bedingt ist durch den Strom i_g des Stopfensteüungsgebers G.

Folgende wesentliche beim Stranggießverfahren aa eine Dosiereinrichtung gestellten Anforderungen werden durch den Gegenstand der Erfindung in verhältnismäßig einfacher Weise erfüllt:

1. Große Betriebssicherheit, da der apparative Aufwand klein gehalten werden kann. Infolge des sich laufend bewegenden Stopfens wird außerdem ein Festsetzen, z. B. durch Schlackenbildung, verhindert.

2. Große Verstellgeschwindigkeit des Stopfens. Dies ist dadurch möglich, daß der Stopfen nicht genau auf die vom Stellungsgeber vorgegebene Stellung eingefahren werden muß, sondern um diese schwingt.

3. Es ist eine kontinuierliche Dosierung des Gießgutes gewährleistet, da die für den zeitlichen Ausfluß maßgebliche mittlere Stopfenstellung durch die Stellung des Stellungsgebers bestimmt ist und der Stellungsgeber selbst kontinuierlich verstellt werden kann.

4. Es ist leicht eine Fernsteuerung von einem beliebigen Ort möglich, da der Stellungsgeber unabhängig vom Standort der übrigen Geräte aufgestellt werden kann. Die Fernsteuerung ermöglicht außerdem in einfacher Weise eine auto matische Regelung der Füllstandshöhe in der Gießform.

Im übrigen kann die beschriebene Steuerung auch mit Mitteln der Hydraulik oder Pneumatik bewirkt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausgießen von Metallschmelzen aus Stopfenpfannen od. dgl. mit ek»er Bodenausgießöffnung, wobei die Ausflußmenge durch entsprechenden Anhub des Stopfens von der Ausgießöffnung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem angehobenen Stopfen eine um seine steuerbare jeweilige Ausgießstellung als Nullstellung auf und ab schwingende, überlagerte Bewegung erteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Bewirkung der Stopfenbewegung durch eine elektrohydraulische Nachlaufsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte schwingend© Stopfenbewegung durch Einschaltung einer verzögernd wirkenden Dämpfung in die Nachlaufsteuerung hervorgerufen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen außer seiner

überlagerten Schwingbewegung in Richtung seiner Längsachse zusätzlich noch eine um diese kreisende bzw. pendehide Schwingbewegung ausführt.

4. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 auf das Vergießen von Schmelzen aus Stopfenpfannen od. dgl. in Stranggießkokillen.

5. Stopfen für Stopfenpfannen oder dergleichen Behälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Antrieb versehen ist, der ihn unabhängig von seiner Einstellung zur Ausflußöffnung in eine überlagerte, zweckmäßig periodisch in Richtung seiner Längsachse hin- und herschwingende Bewegung versetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 297 287, 1095 998.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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