DE1558285B - Hubkolbenverschluß fur Gießpfannen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenverschluß für Gießpfannen, vorzugsweise solchen für das kontinuierliche Gießen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere Stahl, im Stranggußverfahren, welcher aus mindestens einem, in eine trichterförmig vertiefte Öffnung im Pfannenboden dichtend eingesetzten, gegen willkürliches Lösen gesicherten Lochstein und einem mit diesem zusammenwirkenden, von außen unterhalb des Pfannenbodens zu betätigenden schieberartigen Verschlußglied besteht.

Bei bekannten Hubkolbenverschlüssen besteht das Verschlußglied aus einem horizontal verschieblichen Bodenschieber, der mittelbar oder unmittelbar mit der unteren Austrittsmündung des Lochsteins zusammenwirkt. Dieses Verschlußsystem hat wegen einer Reihe wesentlicher Vorzüge die früher durchweg benutzten Stopfenverschlüsse teilweise verdrängt.

Obschon die horizontalen Bodenschieber sowohl in Form von Längs- als auch in Form von Drehschiebern technisch ständig weiterentwickelt und vervollkommnet worden sind, haftet ihnen jedoch ein schwerwiegender Nachteil an, der im wesentlichen darin besteht, daß das schmelzflüssige Metall, insbesondere Stahl, nach dem Öffnen nicht störungsfrei bzw. mit der wünschenswerten Zuverlässigkeit ausfließt.

Um nämlich ein vorzeitiges Vordringen des ,■' schmelzflüssigen Metalls bis zur Schieberplatte zu ^l verhindern, wo es unter Umständen erstarren würde, ist es bei diesen Verschlußsystemen notwendig und üblich, unmittelbar vor dem Abstich Sand in die trichterförmige Vertiefung des Pfannenbodens einzufüllen, der nach, dem Öffnen des Schieberverschlusses durch die Bohrung der Schieberplatte und den Bündelkonus ausrieseln und erst dadurch den Weg für das nachfolgende schmelzflüssige Metall freigeben soll. Dieser an sich angestrebte Effekt tritt jedoch nicht immer oder jedenfalls nicht mit der wünschenswerten Präzision ein, da sich häufig bis zum Zeitpunkt des öffnens des Schiebers eine Kruste aus gesintertem Sand bildet, die entweder nicht einstürzt oder aber nach dem Einstürzen die Ausgußöffnung ganz oder teilweise verstopft.

In solchen Fällen ist es notwendig, die Ausgußöffnung von unten her mit einer Sauerstofflanze aufzubrennen. Dieses Auftrennen mittels Sauerstoff ist jedoch aus metallurgischen Gründen unerwünscht und häufig aus den verschiedensten Gründen auch nicht möglich, so daß ein störungsfreies Ausfließen, wie es I vor allem bei einem kontinuierlichen Gießvorgang notwendig ist, in aller Regel nicht gewährleistet werden kann.

Selbst in den Fällen eines einwandfreien öffnens oder nach dem erfolgreichen Auftrennen setzen sich häufig genug gesinterte Sandreste oder Sandkrusten in der Ausgußöffnung fest, so daß der Guß erneut unterbrochen und unter Umständen während des Gießbetriebes ein wiederholtes Auftrennen notwendig wird.

Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift 2 863 189 ein nach Art eines Tellerventils wie bei Waschbekkenabflußverschlüssen arbeitender Hubkolbenverschluß für Gießpfannen bekannt, bei dem ein pikförmiger Ventilteller das Verschlußglied bildet und mit einem entsprechenden kegelförmigen Ventilsitz im Lochstein zusammenwirkt. Ein derartiger mehr sanitär als metallurgisch ausgebildeter Verschluß ist aber den hohen Anforderungen des modernen Gießbetriebes nicht gewachsen und konnte sich bisher auch nicht in der Praxis einführen.

Aus der österreichischen Patentschrift 165 292 ist schließlich noch ein nach Art eines Hahnkükenverschlusses arbeitender Bodenverschluß für Gießpfan-

nen bekanntgeworden, bei dem ein in einem Gehäusestein drehbar und abdichtend geführter Kükenstein das Verschlußglied bildet. Auch ein derartiger Hahnkükenverschluß konnte sich bisher in, der Praxis nicht bestätigen, was wohl hauptsächlich ---auf die kaum erfüllbare Forderung für die Funktionsfähigkeit dieses Verschlusses zurückzuführen sein dürfte, die kegelförmigen Gleit- und Dichtflächen zwischen Kükenstein und Gehäusestein mit hinreichender Genauigkeit zueinander herzustellen. Hinzu kommt die Notwendigkeit, stets einen genügend großen, unveränderlichen Anpreßdruck zur Verfügung zu haben, mit dem der Kükenstein gegen den Gehäusestein im Bereich ihrer Dicht- und Gleitflächen angedrückt werden muß. Die offenbarten Federbleche dürften bei den beim Stahlsequenz-Strangguß in diesem Bereich herrschenden Temperaturen zwischen 400 und 500° C völlig ungeeignet sein und bald ihre Vorspannung verlieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen als Hubkolbenverschluß wirkenden Bodenverschluß für Gießpfannen so zu verbessern und baulich zugleich so zu vereinfachen, daß er die vorbeschriebenen Nachteile nicht aufweist, sondern einen störungsfreien, kontinuierlichen Gießbetrieb gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß der Hubkolben aus einem im Lochstein schließend längsverschieblich geführten, oben geschlossenen Hohlkörper mit mittig angeordneter Durchflußöffnung besteht, die am dem Pf anneninnern zugekehrten Ende des Hubkolbens radial zu seinem Außenmantel verläuft. In der Schließstellung befindet sich die Mündung des radialen Querkanals in der Mantelfäche des Hubkolbens innerhalb des Lochsteins, während sie sich in der Offenstellung über dem Lochstein befindet und dem schmelzflüssigen Metall auf diese Weise die Möglichkeit gibt, durch die axiale Durchflußöffnung nach unten abzufließen.

Der Spalt zwischen Lochstein und Hubkolben ist gerade nur so groß, daß er zwar noch ein einwandfreies Gleiten ermöglicht, aber verhindert, daß das schmelzflüssige Metall in den Spalt eindringt und so zu einem Festsetzen des Hubkolbens innerhalb der Öffnung des Lochsteins führt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Hubkolbenverschlusses gegenüber vorbekannten Bodenschiebern besteht vor allem darin, daß auf die Verwendung eines Füllstoffes, wie insbesondere Sand, verzichtet werden kann und die gewissermaßen offensive Öffnungsbewegung des Hubkolbens in das Metallbad hinein zuverlässig ein störungsfreies Ausfließen des schmelzflüssigen Metalls gewährleistet. Dies tritt selbst dann ein, wenn sich auf dem Lochstein eine dünne Schicht aus erstarrtem Metall gebildet haben sollte, da diese Schicht im Zuge der im Öffnungsinnern erfolgenden Aufwärtsbewegung des Hubkolbens in jedem Falle zerstört wird.

Der Hubkolben besteht ebenso wie der Lochstein aus hochfeuerfestem keramischem Material, wie z. B. Zirkon-Silikat.

Zweckmäßig ist der in der Bohrung des Lochsteins verschieblich geführte Hubkolben zylindrisch ausgebildet und mit einer am unteren Ende axial austretenden Längsbohrung versehen, die im oberen Endbereich abgewinkelt ist und seitlich an der Mantelfäche ausmündet. Um beim Öffnen des Hubkolbens das Durchstoßen einer etwa vorhandenen Metallkruste zu erleichtern, ist der Hubkolben an seinem oberen, in die trichterförmig vertiefte Öffnung im Pfannenboden hineinragenden Ende vorzugsweise als ' Stoßdorn ausgebildet und zu diesem Zweck pyramiden- oder kegelförmig zugespitzt.

Die Axialverschiebung des Hubkolbens in die Öffnungs- oder Schließstellung erfolgt zweckmäßig durch einen geeigneten Antrieb. Zu diesem Zweck kann das untere, aus der Öffnung bzw. Bohrung des

ίο Lochsteins herausragende Ende des Hubkolbens getrieblich mit einem von Hand oder maschinell betätigten Antriebsmittel gekuppelt sein, wobei die Übertragung der Antriebskraft auf das Verschlußglied durch ein mit Mörtel auf dem unteren Ende des Hubkolbens befestigtes Metallgehäuse erfolgt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der den axial verschieblichen Hubkolben aufnehmende Lochstein lösbar, aber dichtend in einem besonderen Bodenstein im Pfannenboden eingesetzt ist, wobei der obere Rand des Lochsteins zusammen mit der sich an diesen zum Pfanneninneren hin anschließenden konisch erweiterten öffnung des Bodensteins die trichterförmige Vertiefung im Pfannenboden bildet. Dabei ist der Lochstein zweckmäßig zu seinem oberen Rande hin konisch eingezogen und in eine entsprechende konische Ausnehmung des Bodensteins von unten her dichtend eingesetzt, wobei er gegen Verschiebungen innerhalb des Bodensteins durch Arretierungsmittel gesichert ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gießpfanne im Längsschnitt mit zwei voneinander getrennten Hubkolbenverschlüssen und

F i g. 2 den erfindungsgemäßen Hubkolbenverschluß im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab.

Gemäß F i g. 1 ist die Gießpfanne 1 innenseitig mit einem feuerfesten keramischen Werkstoff 2 ausgekleidet und außenseitig von einem Stahlmantel 3 umgeben. Im Bereich des Pfannenbodens 4 liegt die feuerfeste Auskleidung 2 auf einem Bodenblech 3 a auf, dessen äußerer Rand mit dem seitlichen Stahlmantel 3 verschweißt oder in anderer Weise verbunden ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Pfannenboden 4 innerhalb der feuerfesten Auskleidung 2 zwei Ausnehmungen 5 auf, in die je ein Bodenstein 6 unter Vermittlung einer feuerfesten Kittmasse eingesetzt und unterseitig von dem Bodenblech 3 α getragen ist.

Die Bodensteine 6 weisen eine kreisrunde Innenausnehmung auf, deren oberes Drittel zum Pfanneninnenraum hin konisch bzw. trichterförmig erweitert ist, während die unteren zwei Drittel nach unten hin konisch erweitert sind. In den sich nach unten konisch erweiternden Längenabschnitt der Innenausnehmung des Bodensteins 6 ist ein entsprechend konisch geformter Lochstein 7 von unten her eingesetzt und mit der konischen Innenwandung des Bodensteins durch eine feuerfeste Kitt- bzw. Mörtelmasse verbunden. Zusätzlich sind die Lochsteine 7 gegen Verschiebungen innerhalb des Bodensteins durch eine Arretierung 8 gesichert, die die Form eines mit dem Bodenblech 3a z.B. verschweißten zweiteiligen Ringblechs aufweist, das in eine entsprechende Ringausnehmung des Lochsteins eingreift.

In der zylindrischen Längsbohrung des Lochsteins 7 α ist der gleichfalls zylindrische und aus hochfeuer-

festem Werkstoff, insbesondere Zirkon-Silikat, bestehende Hubkolben 9 schließend axialverschieblich geführt. Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, weist der Hubkolben 9 eine am unteren Ende axial austretende Längsbohrung 10 auf, die im oberen Endbereich abgewinkelt ist, wobei der abgewinkelte Längenabschnitt 10 a seitlich an der Mantelfläche ausmündet.

An seinem oberen, in die trichterförmig vertiefte Öffnung 11 im Pfannenboden bzw. im Bodenstein 6 hineinragenden Ende ist der Hubkolben 9 als Stoßdorn ausgebildet und zu diesem Zweck kegelförmig zugespitzt.

An seinem unteren Ende weist der Hubkolben 9 ein Metallgehäuse 12 auf, das mit ihm durch Formschluß und zusätzlich durch Verkittung bzw. Mörtel 13 verbunden ist und welches an einer Stelle seines Außenumfanges eine längsverlaufende Zahnleiste 14 aufweist, in die zwecks Axialverschiebung des Hubkolbens 9 in die Öffnungs- und Schließstellung ein gezahntes Antriebsrad 15 eingreift. <> ,, ,■

In F i g. 2 ist die Schließstellung des Hubkolbens 9 veranschaulicht, in welcher die seitlich an der Mantelfläche ausmündende Bohrung 10 α durch die Innenwandung der Bohrung 7 α des Lochsteins 7 abge- deckt ist. In der entgegengesetzten Endstellung des Hubkolbens 9 befindet sich die Mündung des abgewinkelten Bohrungsabschnittes 10 a innerhalb des Einlauftrichters 11 im Bodenstein bzw. im Pfannenboden, so daß das schmelzflüssige Metall nach unten durch die Längsbohrung 10 des Hubkolbens abfließen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hubkolbenverschluß für Gießpfannen, bestehend aus mindestens einem in eine trichterförmig vertiefte Öffnung im Pfannenboden dichtend eingesetzten, gegen willkürliches Lösen gesicherten Lochstein und einem mit diesem zusammenwirkenden, von außen unterhalb des Pfannenbodens zu betätigenden Verschlußglied, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben (9) aus einem im Lochstein (7) schließend längsverschieblich geführten, oben geschlossenen Hohlkörper mit mittig angeordneter Durchflußöffnung (10) besteht, die an dem Pfanneninnern zugekehrten Ende des Hubkolbens radial (10 a) zu seinem Außenmantel verläuft.

2. Hubkolbenverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Bohrung des Lochsteins verschieblich geführte Hubkolben (9) zylindrisch ausgebildet und mit einer am unteren Ende axial austretenden Längsbohrung (10) versehen ist, die im oberen Endbereich abgewinkelt ist und seitlich an der Mantelfläche ausmündet.

3. Hubkolbenverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben (9) an seinem oberen, in die trichterförmig vertiefte öffnung (11) im Pfannenboden hineinragenden Ende als Stoßdorn ausgebildet und pyramiden- oder kegelförmig zugespitzt ist.

4. Hubkolbenverschluß nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, aus der Öffnung bzw. Bohrung des Lochsteins herausragende Ende des Hubkolbens (9) zum Zwecke dessen Axialverschiebung in die öffnungs- oder Schließstellung getrieblich mit einem von Hand oder maschinell betätigten Antriebsmittel (15) gekuppelt ist.

5. Hubkolbenverschluß nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der den axial verschieblichen Hubkolben (9) aufnehmende Lochstein (7) lösbar, aber dichtend in einem besonderen Bodenstein (6) im Pfannenboden (4) eingesetzt ist, wobei der obere Rand des Lochsteins zusammen mit der sich an diesen zum Pfanneninneren hin anschließenden, konisch erweiterten öffnung des Bodensteins (6) die trichterförmige Vertiefung (11) im Pfannenboden bildet.

6. Hubkolbenverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochstein (7) zu seinem oberen Rande hin konisch eingezogen und in eine entsprechende konische Ausnehmung des Bodensteins von. unten her dichtend eingesetzt ist, wobei er gegen Verschiebungen innerhalb des Bodensteins durch Arretierungsmittel (8) gesichert ist.