DE2135289A1

DE2135289A1 -

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Publication number: DE2135289A1
Application number: DE19712135289
Authority: DE
Priority date: 1970-08-03
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1972-03-09
Also published as: CA963230A; DE2135289B2; DE2135289C3; FR2101183A1; FR2101183B1; GB1291537A

Description

Patentanwälte 91*} R 98 9

Dr. O. Loesanbeck

Di-L-J; q. Sirscke
D'-K-i.^.Ucscnbeck
48 Bielefalj, Höii'order äirap 17

Midland-Ross Corporation, 55 Public Square, Cleveland,

OMo 44113, USA

Ofenbehälter

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Ofenbehälter zur Aufnahme und zum Giessen geschmolzenen Metalls. Sie "betrifft insbesondere einen Ofenbehälter, mit dem geschmolzener Stahl unter gesteuerter Geschwindigkeit einer Durchflusskokille oder einer kontinuierlich arbeitenden Kokille zugeführt wird.

Obwohl das Giessen kontinuierlicher Stahlknüppelstränge für die Stahlindustrie sehr interessant ist, wird dieses IFertigungsverfahren von der Industrie nicht allgemein ausgeführt, und zwar in erster Linie wegen der bei der Zuführung des Stromes geschmolzenen Stahls mit einer gesteuerten Geschwindigkeit zu einer Giessform auftretenden Problemen. Die bisher allgemein vorgoGchlagenen Einrichtungen weisen eine schwenkbare oder eine mit einem Bodenauslass ausgerüstete Giesspfanne auf, der Trichter zugeordnet werden. Sofern der Inhalt zweier oder mehrerer Giesspfannen nacheinander ohne Unterbrechung gegossen werden soll, sind grosse Trichter erforderlich. Nach einer Betriebsunterbrechung oder nach einem Giessen in einer Hitze müssen diese Trichter im allgemeinen gereinigt werden, wobei diese Reinigung die Entfernung der Schlacke und des erstarrten Restmetalls einschliesst. Eine Ausbesserung und ein teilweiser Ersatz der feuerfesten Auskleidung sind oft infolge der chemischen und physikalischen Erosion der Auskleidungen insbesondere

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in den Ausströmöffnungen und auch infolge der thermischen und physikalischen Belastungen erforderlich. Gelegentlich wird durch die mechanischen Ad sperr organe, z.B. durch die Verschlußstange des Trichters, wegen der Erosion der zusammenwirkenden Teile der Ausfluss des geschmolzenen Materials nicht vollständig unterbunden. Vegen dieser Probleme wird in der Praxis eine Anzahl von Trichtern vorgesehen, von denen mindestens einer vorgewärmt und betriebsbereit ist. Andere Schwierigkeiten ergeben sich aus der Unmöglichkeit der Steuerung der Strömungs-™ geschwindigkeit innerhalb zulässiger Grenzen, aus der Bildung einer übermässigen Schlackenmenge, aus der Verstopfung der Ausflussöffnungen infolge der Abkühlung oder der Bildung von Aluminiumoxyd, aus der ungenauen Steuerung der Metalltemperatur und aus der Tatsache, daß mit dem Giessen erst begonnen werden kann, sofern eine Giesspfanne vorhanden ist, um geschmolzenen Stahl in einen leeren Trichter zu giessen.

Arbeitsverfahren, bei denen unter Verwendung von pneumatischem Druck das geschmolzene Metall aus einem druckdichten Vorratsbehälter gefördert wird, sind in den letzten Jahren zum Giessen einer Anzahl aufeinanderfolgender Abgüsse vorgeschlagen worden, . von denen jeder ein geringeres Volumen hatte als das Volumen des Vorratsraums des Giessbehälters. Beispiele solcher Einrichtungen sind Gegenstand der USA-Patentschriften 3 4-65 916 und 3 4-12 899·

Sogar mit den Lehren dieser Patente und des anderen Standes der Technik bleiben die meisten der obenaufgeführten Probleme in Bezug auf das kontinuierliche Giessen von Stahl in vielen vorgeschlagenen Einrichtungen bestehen. Zusätzlich ergeben sich weitere Probleme sofern viele der vorgeschlagenen Druckgiessverfahren für das Giessen von Stahl benutzt werden, da sie in erster Linie für Metalle mit einem niedrigeren Schmelzpunkt bestimmt sind. Ein sehr ernstes Problem ergibt sich aus der Tendenz des geschmolzenen Stahls, sich in den Kill- und Gießstutzen infolge der teilweisen Isolation des Metalls von der Hitze der

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Hauptmasse des geschmolzenen Stahls in dem Vorratsraum abzukühlen und sich zu verfestigen.

Der erfindungsgemasse Ofenbehälter zur Aufnahme und Zuführung von geschmolzenem Metall zu einer Giessform weist einen feuerfest ausgekleideten, druckdichten Yorratsraum und feuerfest ausgekleidete, bis zum Boden des Baums verlaufende Füll- und Gießstutzen auf, die sich Ms oberhalb des maximalen Metallniveaus in dem Raum erstrecken. Der erfindungsgemasse Ofenbehälter zeichnet sich durch eine Heizvorrichtung zum Aufheizen des Metalls im Bodenbereich des Vorratsraums, einem Brenner zum Aufheizen des oberen Teils des Füllstutzens und zum Erzeugen einer Schutz atmosphäre für diesen Teil sowie durch eine Heizvorrichtung am oberen Teil des Gießstutzens aus.

Es können Mittel vorgesehen werden, um den Druck in dem Vorratsraum zu erhöhen und das Flüssigkeitsniveau in den Stutzen anzuheben, bis in dem Gießstutzen der erforderliche Giesskopf erreicht ist, um in der Ausströmöffnung die gewünschte Ausströmgeschwindigkeit zu erzielen. Die Ausströmöffnung ist vorzugsweise als Drosselstelle ausgebildet. Die Ausflussöffnung ist vorzugsweise so gestaltet und angeordnet, daß die abfliessende Strömung im Verhältnis zu der durch die Höhe des Giesskopfes oberhalb der Öffnung erzeugten ersten Kraft und vorzugsweise zu 7/10 oder weniger dieser Kraft geändert werden kann. Dies macht eine präzise Steuerung des Ausflusses erforderlich, da ein relativ grosser Wechsel in dem Giesskopf einen relativ geringen Wechsel im Ausfluss erzeugt. Der Gießstutzen kann so ausgebildet sein, daß er für die Verwendung bei vertikal oder geneigt verlaufenden Kokillen benutzt werden kann. Für geneigte Kokillenformen erstreckt sich von dem Abströmende der Auslassöffnung eine Gießschnauze. Diese Gießschnauze kann eine abwärts geneigte Rinne aufweisen, die am unteren Ende mit einem austauschbaren Teil versehen ist. Dieser Teil ist vorzugsweise als horizontal verlaufende, feuerfeste Platte ausgebildet, durch die der Strom geschmolzenen Stahls sich seitlich ausbreitet kurz bevor er in die Giessform eintritt.

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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein U-förmiger Kanal unterhalb des Bodens des Vorratsraums vorgesehen. Die Enden dieses Kanals liegen unterhalb und dicht benachbart dem unteren Ende der Stutzen. Eine induktive Heizvorrichtung ist vorgesehen, um das geschmolzene Metall in dem Kanal aufzuheizen» He Hitze wird über den in dem Kanal befindlichen geschmolzenen Stahl zu dem Stahl im Bodenbereich des Vorratsbehälters und insbesondere zu dem Stahl am Boden der Stutzen geleitet« Das obere Ende des Füllstutzens ist vorzugsweise mit einem ringförmigen Brenner ausgestattet, welcher seine Flammen und seine Yerbrennungsprodukte nach innen und nach abwärts richtet. Die Brennstoffgase dieses Brenners können etwa 40% brennbare Bestandteile enthalten, so daß eine nicht oxydierende Atmosphäre gegenüber dem Eisen in dem Stahl geschaffen wird. Elektrische Heizelemente können den oberen Teil des Gießstutzens aufheizen, der vorzugsweise mit einer Schutzatmosjiäre, z.B. aus Argongas, ausgestattet wird. Die Füll- und Gießstutzen können isoliert werden_o Um die Konvektion zu erhöhen und die Möglichkeit des Einfrierens des Stahls in den Stutzen herabzusetzen, wird das Verhältnis der Länge zum Durchmesser der Stutzen zweckmässigerweise klein gehalten»

k Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben»

Es -ζ eigen 8

Figur 1 einen erfindungsgemässen Druckgiessofenbehälter im -Aufriss, dem an seinem G-iessende eine kontinuierlich arbeitend© DurchfiuBstranggiesseinrichtung und oberhalb seines Füllstuzens eine G-iesspfaaa© augeordnet 1st ι

Figur 2 dsa Ofenbehälter nach Fig„ 1 in einer vertikalen Mitten=-, ebene geschnitten₃ die parallel zu der- Zeichntmgsebene der Hg₀ 1 ir®rläuft₉und sxfar in vergrösserteia Maßstab ^

Figur 3 einen Schnitt nach der Linie 3 - 5 in Figo 2_S der die Versetzung in dem Füllstutzen zeigt 5

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Figur 4 einen Schnitt nach der Linie 4 - 4 in Fig. 2 mit weg-

gebrochenen Teilen;
Figur 5 eine Seitenansicht des äusseren Endes der Gießschnauze

mit wegebrochenen Teilen;
Figur 6 eine vergrösserte Schnittdarstellung des Brenners, durch den Hitze und eine Schutzatmosphäre am oberen Teil des

Füllstutzens erzeugt werden und Figur 7 einen Querschnitt durch den Gießstutzen ähnlich zu dem in der Fig. 2 aufgezeigten jedoch vorzugsweise für das Giessen in eine vertikal angeordnete Form ausgebildet.

Fig. 1 zeigt einen Druckgiessofenbehälter 10, und zwar in einer Gießstellung in Bezug auf eine Durchflusskokille 12, die mit Förderbändern ausgestattet ist. Mit der Kokille 12 können kontinuierliche Stahlknüppelstränge oder Plattenstränge produziert werden. Eine Giesspfanne 14, die mit einem Bodenauslass ausgestattet ist, ist oberhalb des Füllstutzens des Behälters 10 angeordnet. Während des normalen Betriebs fliesst der geschmolzene Stahl mit einer gesteuerten Geschwindigkeit aus dem Gießstutzen des Ofenbehälters 10 in die Stranggiessform 12, in der zumindest die Aussenseite des Stranges fest wird. Sobald die Erstarrung des Stranges auftritt, wird er kontinuierlich, und zwar vorzugsweise mit einer konstanten Geschwindigkeit zur Erzielung eines gleichmässigen Endprodukts, aus der Form abgezogen. Die Zuführung des geschmolzenen Stahls zu dem Ofenbehälter geschieht intermittierend oder kontinuierlich mittels der Giesspfanne 14 mit relativ hoher Geschwindigkeit, so daß die Giesspfanne nach der Entleerung entfernt und durch eine gefüllte ersetzt werden kann, während der geschmolzene Stahl kontinuierlich aus dem Ofenbehälter gegossen wird.

Der Ofenbehälter 10 besitzt einen äusseren Metallmantel oder ein Gehäuse 16, welches eine feuerfest ausgekleidete Vorratskammer 18 und feuerfest ausgekleidete Füll- und Gießstutzen 20 bzw. aufnimmt. Diese Stutzen stehen mit dem Bodenteil des Vorratsraumes, wie in Fig. 2 dargestellt, in Verbindung. Die Gestalt

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des Vorratsraumes ist nicht entscheidend und kann durch, bauliche Erfordernisse, durch eine einfache Fertigung und durch thermische Betrachtungen bestimmt werden. Runde Kammern, die die geringste Oberfläche in Bezug auf das Volumen aufweisen, sind vorteilhaft. Eine geeignete hoch temperaturbeständige Auskleidung 24, die einer Erweichung bei hohen Temperaturen widersteht, wie z.B. "Permanente 98", wird benutzt, um den Teil des Vorratsraumes 18 auszukleiden, der einer direkten Berührung mit dem geschmolzenen Stahl ausgesetzt wird. Der Teil des Vorratsraumes, ψ der nicht mit dem geschmolzenen Stahl in Berührung kommt, kann mit einer feuerfesten, in der Luft erstarrten Kunststoffauskleidung 26 ausgestattet werden, die bei einer Berührung mit dem geschmolzenen Metall weniger widerstandsfähig ist, jedoch eine ausreichende bauliche Festigkeit und eine hohe Gradzahl nach dem pyrometrisehen Kegel, wie z.B. Mono 7O₅ aufweist.

Zentral unterhalb des Bodens des Vorrat sr aunes 18 ist eine induktive Heizvorrichtung 28 angeordnet, die sich innerhalb eines U-förmigen rohrartigen Kanals 30 befindet. Die Kanalenden münden in eine Ausnehmung 32 ein, die sich quer über den Boden des Vorratsraumes erstreckt, so daß das induktiv erhitzte Metall nach oben in die Hauptmasse des vom Vorratsraum aufgenommenen Metalls ' zirkulieren kann, und zwar insbesondere in die Bodenenden des Füll- und des Gießstutzens, die sich vertikal oberhalb der Kanalenden befinden. Der Fluss des überhitzten Metalls verursacht eine natürliche Konvektion. Die elektromagnetischen Kräfte der Induktionsspule erhitzen die Bodenenden der Stutzen zusätzlich.

Der Füllstutzen 20, der in der Fig. 2 auf der linken Seite des Vorratsraumes dargestellt ist, nimmt die von der Giesspfanne14 kommenden geschmolzenen Stahl auf und führt ihn in den Vorratsraum 18. Der Stutzen 20 kann aus demselben feuerfesten Material gefertigt dein, das für den unteren Teil des Vorratsr-aums 18 verwendet wird.

Es wurde gefunden_s daß die durch den von der Giesspfanne kommenden Strom geschmolzenen Metalls beim Eintritt in den innerhalb

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des Stutzens 20 sich befindenden geschmolzenen Stahl -verursachte Turbulenz zu einem schnellen Erodieren des feuerfesten Materials führt, wenn der Stutzen geneigt verläuft. Um dieses Problem zu beheben ist der obere Teil des Stutzens 20 über eine Länge vertikal angeordnet, die numerisch gleich 75% oder mehr der Quadratwurzel aus der Entfernung zwischen dem Metallniveau in der Giesspfanne und dem Metallniveau in dem Gießstutzen ist. Der Durchmesser dieses vertikalen Teils ist mindestens 1/4- seiner Tiefe. Durch diese Anordnung wird die Energie des ankommenden Stromes in dem vertikalen Teil der Säule des geschmolzenen Stahls innerhalb des Stutzens bis zur Harmlosigkeit gedämpft. Der verbleibende oder untere Teil des Stutzens kann bis zum Ende des Kanals 30 geneigt verlaufen.

Der obere Teil des Püllstutzens und der Bereich des unteren Teils des Füllstutzens, die der Stahlsäule ausgesetzt werden, werden in der oberen Schicht mit einer feuerfesten Hülse 36 oder einer anderen feuerfesten Konfiguration (siehe Fig. 3 und 4-) ausgekleidet, wobei die Auskleidung aus einem mit Asphalt imprägnierten feuerfesten Material, z.B. Magnesiumoxyd, gefertigt ist, um die Korrosion und die Erosion herabzusetzen. Der obere Teil des Stutzens ist als Trichter 38 ausgebildet, der aus einem grobkörnigen, giessbaren feuerfesten Material mit hohem Gehalt an Aluminiumoxyd, z.B. aus Purotab Coarse, gefertigt ist. Die Länge des Füllstutzens gemessen zwischen dem maximalen und dem minimalen Stahlniveau ist ca. 2 bis 6 mal so gross wie der Durchmesser oder wie die durchschnittliche seitliche Querschnittsdimension.

Um Risse oder Bruchspalten zu vermeiden, die sich durch die relativ dünne Wand zwischen dem Stutzen und dem Vorratsraum erstrecken, wurde eine künstliche Zwischenschicht oder Barriere 4-0 durch die Anordnung einer Schicht aus unterschiedlichem Material, z.B. aus dünnem Aluminiumblech, vorgesehen, die sich etwa in der Mitte zwischen dem Stutzen und dem Yorratsraum (siehe Fig. 2) erstreckt. Hierdurch wird der monolithische Charak-

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ter der Wandung unterbrochen, so daß ein Riss oder ein Bruchspalt, der an einer Seite der Barriere entsteht, sich nicht bis zur anderen Seite ausbreiten wird. Es ist wichtig, daß die Bildung irgendeiner¹ Art ede in dem feuerfesten Material vermieden wird, damit die Druckatmosphäre aus dem Vorratsbehälter nicht entweichen kann.

Die innere Gestalt des feuerfesten Materials, das den Vorratsraum und die Stutzen bildet, wird durch zusätzliche Lagen feuerfesten Materials umschlossen. Im allgemeinen weist jede folgende Lage geringere feuerfeste Eigenschaften und grössere Isoliereigenschaften auf. Die Lage 42 benachbart der inneren feuerfesten Auskleidung ist aus relativ dichtem feuerfesten Material, das mit einer Temperatur von 3 000° F (ca. 1 650° C) belastet werden kann.Dieses Material weist z.B. 70% Aluminiumoxyd auf und besitzt eine grössere bauliche Festigkeit und höhere Isolierqualitäten als die innere feuerfeste Auskleidung. Diese Lage bietet auch in den Fällen einen Schutz, in denen die innere Auskleidung durchbricht. Die nächste äussere Lage feuerfesten Materials kann eine Stärke von 2 1/2 Zoll (63,5 mm) besitzen und mit 2 800 ° F (ca. 1 550 C) belastet werden. Sie besteht aus einem isolierenden feuerfesten,Ziegel 44. Die folgende Lage besteht aus einem isolierenden feuerfesten Ziegel 46, weist eine Stärke von 2 1/2 Zoll (63,5 mm) auf und kann mit 2 600 ° F (ca. 1 450° C) belastet werden. Dieser Lage schliesst sich eine Lage mit einer Stärke von 3 Zoll (76,2 mm) an, die den Isolierblock 48 bildet, der aus feuerfestem Material besteht und mit 1 900° F (ca. 1050 ⁰C) belastet werden kann. Diese Isolierschicht 48 besitzt einen Isolierfaktor k, der zwischen 0,5 und 0,8 liegt. Die Stärke und die Art des feuerfesten und isolierenden Materials können geändert werden. Es ist jedoch vorteilhaft, daß der durchschnittliche Ε-Faktor der zusammengesetzten Wandung sich auf 10 Btu χ Zoll oder 2,52 kcal χ Zoll oder _{2 1?} kcal Fuss² Stunde ⁰F Fuss² h ⁰F ' ^**-*'C

oder weniger. Das Verhältnis des Aussendurchmessers der Stutzen zu ihrem Innendurchmesser beträgt mindestens 3:1·

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Dem oberen Teil des Füllstutzens 20 ist eine Brennereinheit 50 zugeordnet (Fig. 2), durch die in dem Stutzen Hitze und eine Atmosphäre erzeugt werden, die mit dem Eisen nicht oxydiert. Die Brennereinheit weist ein Metallgehäuse 52 auf, das mit einem isolierenden feuerfesten Ziegel 54- (siehe Fig. 6) ausgekleidet ist, wobei die Auskleidung eine Stärke von 1 1/4 Zoll ('ca. 31 j 7 mm) aufweist und mit einer Temperatur von 3 000 ⁰F (ca. 1 650 ⁰C) belastet werden, kann. Zur Innenseite dieser Auskleidung gelegen, ist giessbares feuerfestes Material, z.B. "Greencast 97" vorgesehen. Dies bildet eine vertikal sich erstreckende, zylindrische Brennkammer 56 und eine darüberliegende, koaxial mit der Brennkammer fluchtende, zylindrische öffnung 58, durch die der Stahl während des Betriebs des Brenners eingegossen werden kann. Die öffnung 58 entspricht etwa dem halben Durchmesser der Brennkammer 56 und bildet ein Mittel, durch das teilweise gebundene Brennstoffprodukte aus der Brennkammer entweichen können. Brennstoff und Luft werden für den Brenner gemischt, um eine Brennstoffgasatmosphäre zu erzeugen, die über 40% brennbare Bestandteile enthält. Mit Sauerstoff angereicherte oder vorgewärmte Luft kann benutzt werden. Die Brennstoffluftmischung wird tangential in die Brennkammer durch einen einzigen rohrförmigen Kanal 60 injiziert, so daß sich eine kreisförmige Strömung oder ein Wirbel bildet. Die Brennereinheit 50 ist an einer Seite mit Scharnieren 61 ausgestattet, so daß sie aus ihrer normalen Lage oberhalb des oberen Teils des Füllstutzens geschwenkt werden kann, wenn der Zugang zu dem Füllstutzen aus Gründen der Inspektion oder der Reparatur erforderlich ist.

Der Gießstutzen 22 besitzt angenähert die gleichen Dimensionen, das gleiche Verhältnis von Länge zum Durchmesser, und die gleiche Isolation wie der Füllstutzen 20. Da jedoch die Geschwindigkeit und die Turbulenz der Strömung des geschmolzenen Stahls in dem Gießstutzen vernachlässigbar ist und da es dort keine Auseinandersetzung mit der Schlacke oder mit FeO gibt, ist auch eine vorgebrannte Schutzauskleidung ni ht erforderlich. Der obere Teil des Stutzens wird durch einen Deckel 62 verschlossen,

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so daß der Bereich oberhalb des geschmolzenen Stahls mit einer Schutz atmosphäre, z.B. mit Argongas, versehen werden kann, die durch eine Einlassleitung 64 zugeführt wird und die Bildung von Schlacke an dem oberen freiliegenden Teil des geschmolzenen Stahls vermeidet. In dem Deckel sind elektrische Heizelemente 66, und zwar Widerstandsdrähte vorgesehen, die dem oberen Teil des Gießstutzens zusätzliche Wärme zuführen- Der äussere Hand des oberen Teils des Gießstutzens weist einen Teil 68 auf, der sich ein wenig oberhalb des maximalen Stahlniveaus in dem Vorratsraum erstreckt.

Eine entfernbare Gießschnauze 70 ist an dem Teil 68 befestigt. Diese Gießschnauze weist eine Drosselstelle 72 auf, deren volume tri scher Ausfluss proportional der ersten Kraft oder einer geringeren Kraft ist, die durch die Höhe des geschmolzenen Metalls oberhalb der Drosselstelle bestimmt wird. Es kann eine Drosselstelle mit runder Durchflussöffnung verwendet werden, jedoch hat dies den Nachteil, daß ein grösserer Kopf geschmolzenen Stahls erforderlich ist, um diese Durehflussöffnung einzutauchen als bei einer länglichen oder schlitzförmigen Durehflussöffnung, die den gleichen Querschnitt aufweist, jedoch eine geringere Höhe besitzt. Vorzugsweise weist die Drosselstelle eine Durehflussöffnung auf, bei der das Verhältnis der Breite zur Höhe zwischen 1,5 s 1 und 3:1 liegt, so daß die Durehflussöffnung schnell eintaucht, wenn das Stahlniveau in dem Gießstutzen bis auf ein Giessniveau angehoben wird. Für eine Giessgeschwindigkeit von über 30 t/h, die durch einen Kopf von 4 Zoll (ca. 102 mm) oder weniger erzielt wurde, wurde eine im wesentlichen rechtwinklige Durehflussöffnung benutzt, die eine Breite von 2 Zoll (51 mm) imd eine Höhe von 3/4 Zoll (19 mm) besass. Hierdurch wurde ein volumetrischer Ausfluss erzielt, der zu 7/10 der Kraft des Kopfes proportional war. Hierdurch wird eine genauere Steuerung der Ausflussgeschwindigkeit erreicht als bei einem Oberlauf. Der Ausfluss aus einer nicht eingetauchten Durehflussöffnung oder Drosselstelle ändert sich in grösserem Maße pro Kopfeinheit als bei einer eingetauchten

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Durchflussöffnung. Sofern eine genaue Steuerung der Ausfluss- -geschwindigkeit nickt so bedeutend ist, kann ein Überlauf mit breiter Scheitellinie oder eine andere Art einer Drosselung verwendet werden. Ein anderer Vorteil einer länglichen Durchflussöffnung liegt darin, daß das Auswaschen der Oberflächen des feuerfesten Materials durch den ausfliessenden Strom geschmolzenen Stahls herabgesetzt wird. Ausschliesslich geringe Stromgeschwindigkeiten sind erforderlich, um den gewünschten volumetrisehen Ausfluss infolge der grossen Durchflussöffnungen zu erzielen, die in Verbindung mit relativ niedrigen Kopf drücken benutzt werden. Bei der Verwendung von grossen Durchflussöffnungen ist es auch weniger wahrscheinlich, daß das Metall in ihnen erstarrt.

Der Strom geschmolzenen Stahls fliesst von der Drosselöffnung abwärts längs einer Einne 74-, die gegenüber der Horizontalen um einen Winkel von 1 bis 20° geneigt ist. Am unteren Ende der Rinne ist ein Übergang zu einem horizontalen Teil 76 vorhanden. Die Breite der Einne entspricht dem ein- bis sechsfachen der Breite der Drosselöffnung. Elektrische Heizelemente 77? und zwar Widerstandsdrähte sind in der feuerfesten Decke oberhalb der Rinne eingebettet, um das Abströmende der Drossel stelle 72 aufzuheizen. Ein ausdehnbarer feuerfester Trog 78 ist kurz unterhalb des horizontalen Teils 76 angeordnet und erstreckt sich mindestens um 2 Zoll (ca. 50 mm) über das Teil 76 hinaus. Der Trog 78 weist eine horizontal sich erstreckende feuerfeste Platte 80 und zwei vertikal verlaufende Seitenwände 82 und 84 auf, die vorzugsweise aus Aluminiumoxydsplittern gefertigt sind. Der Zweck des Troges 78 besteht darin, den Strom geschmolzenen Stahls in Querrichtung auszubreiten, und zwar im wesentlichen über die Breite der Stahlmenge in der Schnauze der Kokillenform. Dies wird durch eine Bichtungsänderung des Metalls erreicht, wenn es den Rand der Stufe 76 verlässt und auf die Platte 80 fällt. Die hierbei auftretenden Zentrifugalkräfte erzeugen einen.Ausbreitungseffekt, durch den das Metall gezwungen wird, nach außen bis zu den Seitenwandungen 82 und 84 des Troges zu fHessen.

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Es ergibt sick ein gleichmässig ausgebreiteter dünner Metallstrom, sogar wenn der die Stufe 76 verlassende Strom konzentriert und nicht gleichförmig ist. Im wesentlich identische Stromdimensionen und Eigenschaften können mit jedem neuen Trog erreicht werden, so daß eine allmähliche Änderung der Stromeigenschaften infolge der Erosion des feuerfesten Materials der Rinne vermieden wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn in eine Kokille mit kontinuierlich arbeitenden Förderern, wie in Fig. 1 dargestellt, gegossen wird, da ein enger kcnzentrier-

fc ter Strom die Schmierschicht von dem Förderer abwaschen und das Förderband durchschmelzen würde. Vorzugsweise wird der Strom seitlich verteilt, so daß die Fliessgeschwindigkeit pro Stunde nicht grosser ist als 5 t/Zoll (25,4- mm) der Förderbandbreite. Somit wird für eine Giessgeschwindigkeit von 30 t/h der Strom im wesentlichen gleichmässig über 6 oder 7 Zoll (152mm oder 178 mm) der Förderbandbreite verteilt. Er kann über beinahe die gesamte verfügbare Breite des Förderbandes verteilt werden. Die Seitenwandungen 82 und 84- begrenzen die Strombreite entsprechend den Erfordernissen. Die relativ geringe Höhe des Troges 78 erlaubt ein tiefes Einführen in das geöffnete Ende der geneigten Kokille 12, so daß der Strom geschmolzenen Stahls zentral in das Bad des geschmolzenen Stahls in der Kokille fällt und nicht

Ψ auf den Badrand oder direkt auf das Förderband der Kokillenform, so daß die örtliche Wärmeleitung zu dem Förderband reduziert wird. Die Dimensionen können in Übereinstimmung mit der gewünschten Giessgeschwindigkeit geändert werden. Eine Argon- oder eine andere inerte Atmosphäre wird in den geschlossenen Raum oberhalb der Rinne über eine Einlassleitung 86 eingeführt, um auf dem Stahl eine Schlackenbildung zu vermeiden. Die Zuführung erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die ausreichend ist um einen Ausfluss vom Ende der Gießschnauze zu erzielen, durch den das Stahlbad in der Kokillenform abgeschirmt wird.

Die in der Fig. 7 dargestellte Gießschnauze 90 ist ähnlich der Gießschnauze 70, jedoch besser zum Giessen geschmolzenen Stahls in eine vertikal sich erstreckende Form als in eine geneigt ver-

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laufende Form geeignet. Sie weist eine feuerfest ausgekleidete Kammer auf, in die der geschmolzene Stahl von dem Gießstutzen aus einfliesst, wenn das Niveau des Stahls in dem Gießstutzen "bis auf ein Giessniveau angehoben wird. Der geschmolzene Stahl fliesst über eine vertikal sich erstrechende Düse 92 aus, die in dem Boden 94· der Kammer angeordnet ist. Die Bodenfläche ist ein wenig geneigt, so daß der in der Kammer sich "befindende Stahl, der nicht ausgegossen wird, in den Stutzen zurückfliesst, wenn das Giessen beendet wird. Heizeinrichtungen 96 und 98 sind in der Kamm erdecke "benachbart dem Einlassende der Düse und in dem Stutzen 99 vorgesehen, der das Auslassende der Düse umgreift und sich nach unten erstreckt. Eine Argon- oder eine andere inerte Atmosphäre kann über die Leitungen 100 bzw. 102 in den Raum oberhalb des geschmolzenen Stahls in dem Gießstutzen und in die Umgebung des Düsenauslasses eingeführt werden.

Bei der Aufnahme des Betriebs unter Verwendung des Ofenbehälters 10 wird der vorgewärmte Vorratsraum mit Argongas oder einer anderen inerten Atmosphäre durchspült, die unter Druck durch das Oberteil des Vorratsraumes, und zwar durch die Haupteinlassleitung 104 zugeführt wird. Hierauf wird der geschmolzene Stahl von der Giesspfanne in den !Füllstutzen 20 des Ofenbehälters eingegossen bis mindestens das minimale Betriebsniveau erreicht, wird. Einige Zeit danach kann das Ausgiessen des Behälters 10 dadurch beginnen, daß der atmosphärische Druck in dem Vorratsraum erhöht wird. Hierauf wird die Ausflussgeschwindigkeit durch einen Regulator 106 gesteuert, der seine Signale von einem Detektor 108 erhält, der das Niveau des geschmolzenen Stahls in dem Gießstutzen 22 ermittelt. Wenn das Flüssigkeits-' niveau in dem Gießstutzen zu gering ist, wird über den Regulator der Atmosphärendruck in dem Vorratsraum erhöht. Ist das Flüssigkeitsniveau zu hoch, so reduziert der Regulator den Druck z.B. durch öffnen eines Ventils 110, das mit dem Vorratsraum in Verbindung steht. Das Badniveau in der Kokille kann durch Änderung der Geschwindigkeit, mit der die teilweise er-

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starrten Stehlstränge aus der Kokille abgezogen werden, geändert werden. TJm ein gleichförmiges Endprodukt zu erzielen, ist es jedoch vorteilhaft, den Strang aus der Kokillenform mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit abzuziehen.

Ein Strahlungspyrometer 112 ermittelt die Temperatur des geschmolzenen Stahls in dem Vorratsraum. Vorzugsweise wird die Linse des Pyrometers in der Einlassleitung der Atmosphäre vorgesehen, so daß der ankommende Gasstrom die Linse bestreicht

fc und gegen Staub und heisse korrosive Gase, die in dem Vorratsraum vorhanden sein können, schützt. Der Behälter kann so gestaltet sein, daß Legierungsbestandteile in den Vorratsraum über eine druckdichte Kammer 114 eingeführt werden können, die mit der Atmosphäreneinlassleitung verbunden ist. Die Schlacke, die sich auf dem geschmolzenen Stahl in dem !Füllstutzen bildet, kann von Zeit zu Zeit entfernt oder behandelt werden, damit sie die gewünschte Konsistenz und chemische Zusammensetzung beibehält. Schwenkmittel 116 werden vorgesehen, um den Ofenbehälter verschwenken zu können, so daß sein vollständiger Inhalt durch den Füllstutzen 20 entleert werden kann. Im allgemeinen wird der Behälter nur entleert, sofern Reparaturen an der feuerfesten Auskleidung des Behälters erforderlich sind. Eeparaturen an der

" feuerfesten Auskleidung des Füllstutzens können ohne Entleerung des Behälters durchgeführt werden.

Die obige Beschreibung geht auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel zurück. Der Schutzumfang der Erfindung ist jedoch nicht auf die in diesen Zeichnungen herausgestellten Einzelheiten beschränkt.

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Claims

Patentansprüche

1. Ofenbehälter zur Aufnahme und Zuführung von geschmolzenem Metall zu einer Giessform, wobei der Behälter einen feuerfest ausgekleideten, druckdichten Vorratsraum, feuerfest ausgekleidete, bis zum Boden des Vorratsraum verlaufende Füll- und Gießstutzen aufweist, die sich bis oberhalb des maximalen Metallniveaus in dem Vorratsraum erstrecken, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (28) zum Aufheizen des Metalls im Bodenbereich des Eaums, einen Brenner (50) zum Aufheizen des oberen Teils des Füllstutzens (20) und zum Erzeugen einer Schutzatmosphäre für diesen Teil und durch eine Heizvorrichtung (66) am oberen Teil des Gießstutzen (22).

2. Ofenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers zu der Länge des Füllstutzens (20), gemessen zwischen dem maximalen und minimalen Metallbetriebsniveau, zwischen 1:2 und 1:6 liegt.

3. Ofenbehälter nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll- und Gießstutzen (20, 22) eine zusammengesetzte feuerfeste und gegen Hitze isolierende Wandung (24, 42, 44, 46, 48) aufweisen, so daß der zwischen der inneren und der äusseren Wandung gemessene K-Faktor eines jeden Stutzens nicht mehr als

10 Btu χ Zoll _oder 2^2 kcal χ Zoll _Qder 2,17-^L Fuss² Stunde ⁰F Fuss² h ⁰F m χ h χ C

beträgt.

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4. Ofenbehälter nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gießstutzen eine Gießschnauze (70) mit einer Drosselstelle (72) aufweist, deren Querschnittsverengung für das abfliessende Medium dazu "bestimmt ist, eine Ausströmgeschwindigkeit zu erzielen, die sich proportional zu 7/10 der durch die Höhe des darüber sich befindenden geschmolzenen Materials erzeugten Kraft oder einer geringeren Kraft ändert, wobei der Querschnittsverengung benachbart ihren Zufluss- und Abflussenden Heizvorrichtungen (66, 77) zugeordnet sind.

5· Ofenbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung als geneigte Düsenöffnung ausgestaltet ist, deren Breite zur Höhe ein Verhältnis zwischen 1,5 ! 1 und 3 : 1 bildet.

6. Ofenbehälter nach einem der vorherhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Gießstutzens (20) sich vom oberen Teil des Behälters vertikal bis unterhalb des Hauptniveaus des darin befindlichen Metalls erstreckt, und zwar über eine Entfernung, die numerisch 75% oder mehr der Quadratwurzel der Entfernung zwischen dem vorgesehenen oberen Metallniveau in der oberhalb des PüllStutzens angeordneten Giesspfanne P (14) zum Füllen des Vorratsraumes und dem Hauptmetallniveau in dem Füllstutzen ist.

7· Ofenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Entleeren in eine geneigte Form geeignet ist, und daß der Gießstutzen (22) mit einer geneigten Rutsche (74) ausgerüstet ist, die eine horizontal verlaufende feuerfeste Platte (80) am unteren Ende aufweist, wodurch, ein konzentrierter Strom geschmolzenen Metalls, der die Rutsche herunterfliesst, seitlich ausgebreitet wird.

8. Ofenbehälter nach Anspruch 7_? dadurch gekennzeichnet, daß die Platte am unteren Ende der Rutsche lösbar befestigt ist und zur Begrenzung der Strombreite vertikale Seitenwandungen (82, 84) aufweist.

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9· Ofenbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinheit eine eine Brennkammer (56) und einen Schacht (58) begrenzende feuerfeste Wandung aufweist, wobei die Brennkammer und der Schacht sich untereinander verbunden durch die genannte Einheit erstrecken und zueinander und mit dem oberen Teil des Füllstutzens koaxial angeordnet sind, so ■ daß ein Strom geschmolzenen Metalls von der Giesspfanne (14) durch die Einheit giessbar ist.

10. Ofenbehälter nach Anspruch 9₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinheit einen Brennstoffbrenner (60) aufweist, der im oberen Teil des I¹UIl stutz ens (20) und um den einf liessenden Strom eine Atmosphäre mit 40% verbrennbarer Stoffe erzeugt.

11. Ofenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der feuerfesten Wandung (24) des Vorratsraums eine Barriere (40) vorgesehen ist, um Spalte und Risse an der Durchdringung der Wandung zu hindern.

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