DE1558285C

DE1558285C - Hubkolbenverschluß für Gießpfannen

Info

Publication number: DE1558285C
Authority: DE
Inventors: Klaus 4790 Paderborn; Weinreich Wolfgang Dr.-Ing. 4794 Schloß Neuhaus; Harmsen Lothar Dipl.-Ing. 4790 Paderborn Bick
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Publication date: 1972-10-26

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 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 Aufbrennen mittels Sauerstoff ist jedoch aus metallurgischen Gründen unerwünscht und häufig aus den verschiedensten Gründen auch nicht möglich, so daß ein störungsfreies Ausfließen, wie es 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 Aufbrennen 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 Aufbrennen 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-

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nen bekanntgeworden, bei dem ein in einem Gehäu- ste zu erleichtern, ist der Hubkolben an seinem obesestein drehbar und abdichtend geführter Kükenstein ren, in die trichterförmig vertiefte Öffnung im Pfandas Verschlußglied bildet. Auch ein derartiger Hahn- nenboden hineinragenden Ende vorzugsweise als kükenverschluß konnte sich bisher in der Praxis Stoßdorn ausgebildet und zu diesem Zweck pyraminicht bestätigen, was wohl hauptsächlich auf die 5 den- oder kegelförmig zugespitzt,
kaum erfüllbare Forderung für die Funktionsfähig- Die Axialverschiebung des Hubkolbens in die Öffkeit dieses Verschlusses zurückzuführen sein dürfte, nungs- oder Schließstellung erfolgt zweckmäßig die kegelförmigen Gleit- und Dichtflächen zwischen durch einen geeigneten Antrieb. Zu diesem Zweck Kükenstein und Gehäusestein mit hinreichender Ge- kann das untere, aus der Öffnung bzw. Bohrung des nauigkeit zueinander herzustellen. Hinzu kommt die io Lochsteins herausragende Ende des Hubkolbens geNotwendigkeit, stets einen genügend großen, unverän- trieblich mit einem von Hand oder maschinell betäderlichen Anpreßdruck zur Verfügung zu haben, mit tigten Antriebsmittel gekuppelt sein, wobei die Überdem der Kükenstein gegen den Gehäusestein im Be- tragung der Antriebskraft auf das Verschlußglied reich ihrer Dicht- und Gleitflächen angedrückt wer- durch ein mit Mörtel auf dem unteren Ende des den muß. Die offenbarten Federbleche dürften bei 15 Hubkolbens befestigtes Metallgehäuse erfolgt,
den beim Stahlsequenz-Strangguß in diesem Bereich Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, herrschenden Temperaturen zwischen 400 und wenn der den axial verschieblichen Hubkolben auf-500° C völlig ungeeignet sein und bald ihre Vorspan- nehmende Lochstein lösbar, aber dichtend in einem nung verlieren. besonderen Bodenstein im Pfannenboden eingesetzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 20 ist, wobei der obere Rand des Lochsteins zusammen

als Hubkolbenverschluß wirkenden Bodenverschluß mit der sich an diesen zum Pfanneninneren hin an-

für Gießpfannen so zu verbessern und baulich zu- schließenden konisch erweiterten öffnung des Bo-

gleich so zu vereinfachen, daß er die vorbeschriebe- densteins die trichterförmige Vertiefung im Pfannen-

nen Nachteile nicht aufweist, sondern einen störungs- boden bildet. Dabei ist der Lochstein zweckmäßig zu

freien, kontinuierlichen Gießbetrieb gewährleistet. 25 seinem oberen Rande hin konisch eingezogen und in

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Er- eine entsprechende konische Ausnehmung des Bo-

findung dadurch, daß der Hubkolben aus einem im densteins von unten her dichtend eingesetzt, wobei er

Lochstein schließend längsverschieblich geführten, gegen Verschiebungen innerhalb des Bodensteins

oben geschlossenen Hohlkörper mit mittig angeord- durch Arretierungsmittel gesichert ist.

neter Durchflußöffnung besteht, die am dem Pfannen- 30 In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Aus-

innern zugekehrten Ende des Hubkolbens radial zu führungsbeispiel erläutert. Es zeigt

seinem Außenmantel verläuft. In der Schließstellung F i g. 1 eine Gießpfanne im Längsschnitt mit zwei

befindet sich die Mündung des radialen Querkanals voneinander getrennten Hubkolbenverschlüssen

in der Mantelfäche des Hubkolbens innerhalb des und

Lochsteins, während sie sich in der Offenstellung 35 F i g. 2 den erfindungsgemäßen Hubkolbenver-

über dem Lochstein befindet und dem schmelzflüssi- schluß im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab,

gen Metall auf diese Weise die Möglichkeit gibt, Gemäß F i g. 1 ist die Gießpfanne 1 innenseitig mit

durch die axiale Durchflußöffnung nach unten abzu- einem feuerfesten keramischen Werkstoff 2 ausge-

fließen. kleidet und außenseitig von einem Stahlmantel 3 um-

Der Spalt zwischen Lochstein und Hubkolben ist 40 geben. Im Bereich des Pfannenbodens 4 liegt die gerade nur so groß, daß er zwar noch ein einwand- feuerfeste Auskleidung 2 auf einem Bodenblech 3 a freies Gleiten ermöglicht, aber verhindert, daß das auf, dessen äußerer Rand mit dem seitlichen Stahlschmelzflüssige Metall in den Spalt eindringt und so mantel 3 verschweißt oder in anderer Weise verbun- ZVL einem Festsetzen des Hubkolbens innerhalb der den ist.
öffnung des Lochsteins führt. 45 Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Hubkolben- der Pfannenboden 4 innerhalb der feuerfesten Ausverschlusses gegenüber vorbekannten Bodenschie- kleidung 2 zwei Ausnehmungen 5 auf, in die je ein bern besteht vor allem darin, daß auf die Verwen- Bodenstein 6 unter Vermittlung einer feuerfesten dung eines Füllstoffes, wie insbesondere Sand, ver- Kittmasse eingesetzt und unterseitig von dem Bodenzichtet werden kann und die gewissermaßen offensive 50 blech 3 α getragen ist.

Öffnungsbewegung des Hubkolbens in das Metallbad Die Bodensteine 6 weisen eine kreisrunde Innenhinein zuverlässig ein störungsfreies Ausfließen des ausnehmung auf, deren oberes Drittel zum Pfannenschmelzflüssigen Metalls gewährleistet. Dies tritt innenraum hin konisch bzw. trichterförmig erweiselbst dann ein, wenn sich auf dem Lochstein eine tert ist, während die unteren zwei Drittel nach unten dünne Schicht aus erstarrtem Metall gebildet haben 55 hin konisch erweitert sind. In den sich nach unten sollte, da diese Schicht im Zuge der im Öffnungsin- konisch erweiternden Längenabschnitt der Innenausnern erfolgenden Aufwärtsbewegung des Hubkolbens nehmung des Bodensteins 6 ist ein entsprechend koin jedem Falle zerstört wird. nisch geformter Lochstein 7 von unten her eingesetzt

Der Hubkolben besteht ebenso wie der Lochstein und mit der konischen Innenwandung des Bodenaus hochfeuerfestem keramischem Material, wie z. B. 60 steins durch eine feuerfeste Kitt- bzw. Mörtelmasse Zirkon-Silikat. verbunden. Zusätzlich sind die Lochsteine 7 gegen

Zweckmäßig ist der in der Bohrung des Lochsteins Verschiebungen innerhalb des Bodensteins durch verschieblich geführte Hubkolben zylindrisch ausge- eine Arretierung 8 gesichert, die die Form eines mit bildet und mit einer am unteren Ende axial austre- dem Bodenblech 3 a z. B. verschweißten zweiteiligen tenden Längsbohrung versehen, die im oberen End- 65 Ringblechs aufweist, das in eine entsprechende Ringbereich abgewinkelt ist und seitlich an der Mantelfä- ausnehmung des Lochsteins eingreift,
ehe ausmündet. Um beim Öffnen des Hubkolbens In der zylindrischen Längsbohrung des Lochsteins das Durchstoßen einer etwa vorhandenen Metallkru- 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 a durch die Innenwandung der Bohrung 7 α des Lochsteins 7 abgedeckt 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

Patentansprüche:

¹I. 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.