DE2235351A1

DE2235351A1 - Absperrvorrichtung

Info

Publication number: DE2235351A1
Application number: DE19722235351
Authority: DE
Inventors: Jun John B Cahoon
Original assignee: Vesuvius Crucible Co
Current assignee: Vesuvius Crucible Co
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-07-19
Publication date: 1973-06-28
Also published as: GB1350544A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPX.. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

Ρ-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 9)1087

Vesuvius Crucible Company, Swissvale, Pittsburgh, Pa./USA

Absperrvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Absperrvorrichtung, umfassend einen Stopfenkopf sowie mit diesem verbundene Einrichtungen zum Gebrauch in Gießpfannen, Gußtrichtern und ähnlichen Behältern zur Beförderung von geschmolzenem Metall, welche Einrichtungen zum Heben und Senken des Stopfenkopfes ausgebildet sind, wodurch der Ausguß des Behälters geöffnet und geschlossen wird, wobei die Absperrvorrichtung ein Material enthält, das unter dem Einfluß von hohen Temperaturen der Metallschmelze ein Gas abscheidet.

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Die meisten Stopfenköpfe von bekannten Vorrichtungen in Gießpfannen und Gußtrichtern für Metalle bestehen aus Lehm und Graphit, wobei der Lehm als feuerfestes Bindemittel dient. Es hat sich nun gezeigt, daß die Feuerfestigkeit eines Stopfenkopfes dadurch verbessert werden kann, wenn man den Lehmbinder durch einen kohlenstoffhaltigen oder graphitischen Binder ersetzt. Stopfenköpfe, die einen Binder enthalten, der nicht aus Lehm besteht, finden ihre besondere Anwendung beim Gießen von Sonderstählen, wie z.B. hochlegierten Manganstählen. Auch finden derartige Absperrvorrichtungen in zunehmendem Maße eine verbreitete Anwendung in Gießpfannen, bei denen ein verlängertes Kopfstück den überwiegenden Teil der üblichen Stopfenstange- und Rohranordnung ersetzt.

Während Stopfenköpfe mit einem nicht lehmhaltigen Binder, wie oben ausgeführt, eine höhere Feuerfestigkeit besitzen, so haben sie auch den Nachteil, daß der kohlenstoffhaltige Binder ein gasendes Produkt bildet, das durch die Gaserzeugung einen Druck im Material des Stopfenkopfes aufbaut. Dies hat zur Folge, daß besonders am Ende des Stopfenkopfes Bruch- oder Absplitterungserscheinungen auftreten.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,, die oben aufgeführten Nachteile von Absperrvorrichtungen der bekannten Art zu vermeiden.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Absperrvorrichtung derart aufgebaut und angeordnet ist, daß das Gas zur Außenseite der Absperrvorrichtung leitbar ist.

Ferner ist es zweckmäßig, daß mindestens eine Bohrung zur Ableitung des Gases vorgesehen ist.

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Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Bohrung im Material des Stopfenkopfes angeordnet ist und mit ihrem gasliefernden Ende an oder nahe bei der Oberfläche des Stopfenkopfes mündet, welcher beinahe oder direkt in Verbindung mit der Außenseite der Absperrvorrichtung ist.

Ferner ist es vorteilhaft, daß die Bohrung mit ihrem gasliefernden Ende in einem Bereich nahe der Außenseite des Stopfenkopfes endet, dabei von der Außenseite durch eine derartige Materialstärke getrennt ist, daß das Gas durch diese Materialstärke getrennt ist, daß das Gas durch diese Materialstärke des Stopfenkopfes durchzudringen vermag.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Gießpfanne, welche mit einer erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung ausgestattet ist,

Fig. 2 zeigt einen teilweise abgebrochenen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung,

Fig. 3 zeigt einen teilweise abgebrochenen Vertikalschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 zeigt einen teilweise abgebrochenen Vert-ikalschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung gemäß Pig. I,

Fig. 5 zeigt einen teilweise abgebrochenen Vertikalschnitt durch einen Gußtrichter, der mit einer weiteren Aus-

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führungsform einer erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung ausgestattet ist, und

Fig. 6 zeigt eine Einzelheit der Ausführungsform gemäß
Fig. 5 in einem Vertikalschnitt.

Fig. 1 zeigt eine Gießpfanne der üblichen Art zur
Beförderung von Schmelzstahl. Diese Gießpfanne besitzt eine Wand aus Stahl, die innen mit einer Schamottesehicht 5 ausgekleidet ist. Die Gießpfanne besitzt einen Stopfenausguß 4-der üblichen Art. Der Ausfluß der Stahlschmelze durch den
Stopfenausguß 4 wird mit einer Absperrvorrichtung 5 gesteuert. Diese Absperrvorrichtung 5 weist mit Ausnahme von Bohrungen, die im folgenden noch näher beschrieben werden, einen herkömmlichen Aufbau auf. Eine an ihrem unteren Ende
mit einem Flansch 7 ausgerüstete Stahlstange 6 ist in ihrem oberen Bereich mit bekannten Hebe- und Senkvorrichtungen
(nicht dargestellt) verbunden. Am unteren Ende der Stange
6 ist ein Stopfenkopf 8 befestigt, der aus Graphit besteht, welches mit einem kohlenstoffhaltigen oder graphitischen
Bindemittel gebunden ist. Aufgrund dieser Zusammensetzung
tiLrd bei der Schmelztemperatur von Stahl Gas im Material
des Stopfenkopfes frei, welches in dem Stopfenkopf einen
Druck aufbauen kann. Dieser Druck bewirkt normalerweise
einen Bruch des Stopfenkopfes, zumindest jedoch in gewissem Maße eine Absplitterung. Um diesen Druck abzubauen, ist der Stopfenkopf derart ausgebildet und angeordnet, daß das
Gas an die Außenseite der Absperrvorrichtung geleitet wird.

Der in Fig. 1 dargestellte Stopfenkopf 8 ist in seinem Inneren mit einem Hohlraum oder einem Sackloch 9 ausgestattet. Der obere Teil des Sackloches 9 weist ein Innengewinde auf, in das, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Gewindebüchse Io eingeschraubt ist. Diese Gewindebüchse Io umschließt

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die Stange 6 oberhalb des Flansches. 7* wodurch der Stopfen'· kopf 8 am Fuß der Stange 6 befestigt ist.

Schamotteröhre 11 umschließen die Stange 6 oberhalb des Stopfenkopfes 8 in üblicher Weise. Dieser Aufbau der Absperrvorrichtung unterscheidet sich von Absperrvorrichtungen der bekannten Art nicht.

Wie bereits oben ausgeführt, bewirkt das Gas, das bei Schmelztemperatur von Stahl vom Material des Stopfenkopfes erzeugt oder abgegeben wird, innerhalb des Stopfenkopfes einen Druckanstieg. Ein Teil des Gases drängt aufgrund des Druckanstieges durch das Material des Stopfenkopfes hindurch und gelangt zu dem Hohlraum oder dem Sackloch 9. Die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung ist nun derart ausgebildet, daß das Gas von dem Hohlraum oder Sackloch 9 im Stopfenkopf an die Außenseite der Absperrvorrichtung gelangt. Im Falle des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles wird dies durch zwei Bohrungen 12 erreicht, die den Hohlraum 9 mit der Außenseite der Absperrvorrichtung verbinden. Wird nun im Material des Stopfenkopfes bei Schmelztemperatur von Stahl Gas erzeugt, so wird dieses Gas von dem inneren Hohlraum 9 durch die Bohrungen 12 nach außen gelangen, wodurch sich der durch das Gas erzeugte Druck im Stopfenkopf abbauen kann, welcher normalerweise zum Bruch, zumindest jedoch zu Absplitterungen am Stopfenkopf^ führen würde.

Die Bohrungen 12 in dem in Fig. 1 dargestellten Stopfenkopf leiten außerdem nicht nur das sich in dem Hohlraum 9 angesammelte Gas zur Außenseite der Absperrvorrichtung, sondern leiten auch Gas nach außen, das sich im Material des Stopfenkopfes im Bereich der Bohrungen gebildet hat. Bis zu einem gewissen Grad durchdringt nämlich das Gas das Material des Stopfenkopfes. Ohne jegliche Vorkehrungen zum Gasdruck-

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abbau würde Jedoch Bruch-, zumindest aber Splittergefahr bestehen.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der in Pig. I dargestellten Bohrungen 12. Die einzelnen Elemente des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie das Ausführungsbeispiel in Fig. 1. Zur besseren Kennzeichnung sind diese Bezugszeichen lediglich mit dem Buchstaben"a"ausgestattet. Somit münden die Bohrungen 12a des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles mit ihrem gasaufnehmenden Ende im Innenraum 9a des Stopfenkopfes. Mit ihrem anderen, also gasliefernden Ende dagegen, münden die Bohrungen 12a in einen Bereich kurz vor der Außenfläche des Stopfenkopfes. Die verbleibende Wandstärke ist dabei derart gewählt, daß das Gas durch diese Wandstärke hindurch an die Außenseite des Stopfenkopfes zu durchdringen vermag. Damit erfüllen die in Fig. 2 dargestellten Bohrungen 12a den gleichen Zweck wie die Bohrungen 12 in Fig. 1, obwohl die Bohrungen 12a nicht ganz bis zur Außenseite des Stopfenkopfes reichen.

Die Wandstärke des Stopfenkopfes zwischen den gasliefernden Enden der Bohrungen 12a und der Außenseite des Stopfenkopfes ist daher klein genug bemessen, daß der Gasdruck in der Lage ist, das erzeugte Gas durch das verbleibende Material an die Außenseite des Stopfenkopfes hindurchzupressen.

In Fig. j5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung von der Fig. 1 entsprechenden Bohrungen 12 dargestellt. Die in dem in Fig. J5 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie die entsprechenden Elemente in Fig. 1. Zur besseren Kennzeichnung sind lediglich die in Fig. 3 verwendeten Bezugszeichen mit dem Buchstaben "b" versehen worden, Die Bohrungen 12b des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei-

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Spieles münden mit ihrem gasaufnehmenden Ende in einen Bereich in der Nähe des inneren Hohlraumes 9b. Die Bohrungen 12b sind jedoch von diesem Hohlraum 9b durch Stopfenkopfmaterial in einer Wandstärke getrennt, die es ermöglicht, daß das sich im inneren Hohlraum unter Druck befindliche Gas durch diese Wandstärke hindurch zu den Bohrungen 12b zu gelangen vermag. Mit ihrem gasliefernden Ende münden die Bohrungen 12e an der Außenseite des Stopfenkopfes der Absperrvorrichtung.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Bohrungen 12 gemäß Pig. 1 dargestellt. Alle in dem in Fig. k dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen, wie das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, bezeichnet. Zur besseren Unterscheidung wurde lediglich diesen Bezugszeichen der Buchstabe "c" angehängt. Die.Bohrungen 12c von Fig. 4 münden mit ihrem gasaufnehmenden Ende an einen Bereich nahe dem inneren Hohlraum 9c* sind jedoch von diesem Hohlraum durch soviel Stopfenkopfmaterial getrennt, daß das Gas vom inneren Hohlraum 9c durch das hierbleibende Material hindurch zu den Bohrungen 12c hindurchzudringen vermag. Die Bohrungen 12c münden mit ihrem gasliefernden Ende ebenfalls in einen Bereich nahe der Außenseite des Stopfenkopfes. Sie sind jedoch von dieser Außenseite wiederum durch Material des Stopfenkopfes in einer Wandstärke getrennt, das es dem Gas gestattet* durch dieses Material hindurch zur Außenseite des Stopfenkopfes zu gelangen. Diese Bohrungen 12c werden entweder von der Außenseite des Stopfenkopfes oder vom inneren Hohlraum 9c des Stopfenkopfes ausgebohrt. Danach werden die Bohrungen 12e an den entsprechenden Enden durch Pfropfen verschlossen.

In Fig. 5 ist ein Gußtrichter der üblichen Art zur Beförderung von Stahlschmelze dargestellt. Dieser Gußtrich-

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ter hat eine Wandung Ij5 aus Stahl, welche auf ihrer Innenseite mit Schamotte ausgekleidet ist. Der Gußtrichter ist mit einem üblichen Stopfenausguß 15 ausgestattet. Die Steuerung des Durchflusses der Stahlschmelze durch den Ausguß 15 wird durch eine Absperrvorrichtung 16 bekannter Bauart vorgenommen, die mit Ausnahme von speziellen Bohrungen, die im folgenden noch beschrieben werden, üblichen Absperrvorrichtungen entspricht. Eine Stahlstange 17 ist im Bereich ihres unteren Endes mit einem Flansch 18 ausgestattet und im Bereich ihres oberen Endes mit üblichen Hebe- und Senkvorrichtungen verbunden. Am unteren Ende der Stange 17 ist ein Stopfenkopf 19 befestigt, der aus Graphit besteht, welches mit einem kohlenstoffhaltigen oder graphitischen Bindemittel versetzt ist. Wie bereits im Vorangegangenen ausgeführt wurde, wird bei der Schmelztemperatur von Stahl in einem derartig zusammengesetzten Stopfenkopf Gas frei, welches einen Innendruck aufzubauen vermag, der möglicherweise zu Bruch- oder Absplitterungserscheinungen am Stopfenkopf führen kann. Um diesen Gasdruck abzubauen ist auch der in Fig. 5 dargestellte Stopfenkopf derartig ausgebildet, daß das Gas an die Außenseite der Absperrvorrichtung geleitet werden kann.

Der in Fig. 5 dargestellte Stopfenkopf 19 besitzt in seinem Inneren einen Hohlraum oder ein Sackloch. Der obere Teil dieses Sackloches ist mit einem Innengewinde ausgestattet, in das, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Gewindebüchse 21 eingeschraubt ist. Diese Gewindebüchse 21 umschließt die Stange 17 oberhalb des Flansches 18. Auf diese Weise wird der Stopfenkopf 19 am Fuß der Stange 17 befestigt.

Der oben beschriebene Aufbau der in Fig. 5 dargestellten Absperrvorrichtung kann bis hierher als herkömmlich bezeichnet werden. Da nun aber, wie bereits oben angedeutet, das Gas bei Schmelztemperatur von Stahl dazu neigt, in dem

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Material des Stopfenkopfes einen Druck aufzubauen, dringt das Gas unter dem Einfluß dieses Druckes durch das Material des Stopfenkopfes hindurch und gelangt in den Hohlraum 2o des Stopfenkopfes. Um nun zu erreichen, daß das Gas aus dem Hohlraum 2o im Stopfenkopf an die Außenseite der Absperrvorrichtung gelangt, ist im Kopf des Stopfenkopfes, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Bohrung 22 angeordnet, die den inneren Hohlraum 2o axial nach unten verlängert. Das gasliefernde, im vorliegenden Fall das untere Ende der Bohrung 22 endet im Bereich der Randzone des Stopfenkopfes 19 und ist aich in diesem Ausführungsbeispiel durch soviel Material von der Außenseite des Stopfenkopfes getrennt, daß das Gas in der Lage ist, dieses Material unter dem Einfluß des Gasdruckes zu durchdringen.

Die Stange 17 wird.im Bereich ihres oberen Endes über der Büchse 21 von einer Dichtung 23 umgeben, die über eine Beilagscheibe 24 durch ejaie auf die Stange 17 aufgeschraubte Mutter zusammengepreßt werden kann. Auf diese Weise ist das obere Ende des Hohlraumes 2o gegenüber der Außenseite der Absperrvorrichtung dicht verschlossen.

In Fig. 6 ist eine Weiterbildung der "Vorrichtung gemäß Fig. 5 dargestellt. Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5, Zur besseren Kennzeichnung ist lediglich an die Bezugszeichen des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispieles der Buchstabe "a" angehängt. Die in Fig. 6 dargestellte Stange 17a ist hohl bzw. rohrförmig. Ihre Bohrung 26 reicht nicht nur bis zum Fuß der Stange, sondern auch durch den Flansch 18a hindurch. In einem Bereich über der Mutter 25a ist die Hohlstarige 17a mit Lüftungsbohrungen 27 ausgestattet» die den Innenraum 2oa des Stopfenkopfes mit der Außenseite der Absperrvorrichtung durch die Bohrung 26 hinduroh verbinden»

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Der Druckausgleich findet somit in diesem Ausführungsbeispiel über die Bohrung 26 und die Lüftungsbohrungen 27 statt.

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Claims

Patentansprüche

1. Absperrvorrichtung, umfassend einen Stopfenkopf sowie mit diesem verbundene Einrichtungen zum Gebrauch in Gießpfannen, Gußtrichtern und ähnlichen Behältern zur Beförderung von geschmolzenem Metall, welche Einrichtungen zum Heben und Senken des Stopfenkopfes ausgebildet sind, wodurch der Ausguß des Behälters geöffnet und geschlossen wird, wobei die Absperrvorrichtung ein Material enthält, das unter dem Einfluß der hohen Temperaturen der Metallschmelze ein Gas abscheidet, dadurch gekennzeich net, daß die Absperrvorrichtung derart aufgebaut und angeordnet ist, daß das Gas zur Außenseite der Absperrvorrichtung leitbar ist.

2. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bohrung zur Ableitung des Gases vorgesehen ist.

j5. Absperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung im Material des Stopfenkopfes angeordnet ist und mit ihrem gasliefernden Ende an oder nahe bei der Oberfläche des Stopfenkopfes mündet, welcher beinahe oder direkt in Verbindung mit der Außenseite der Absperrvorrichtung ist.

4. Absperrvorrichtung nach Anspruch J>, dadurch g e kennze i ohne t , daß die Bohrung mit ihrem gasliefernden Ende in einem Bereich nahe der Außenseite des Stopfenkopfes endet, dabei von der Außenseite durch eine derartige Materialstärke getrennt ist, daß das Gas durch diese Materialstärke des Stopfenkopfes durchzudringen vermag.

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5. Absperrvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Stopfenkopf ein Innenraum vorgesehen ist, um Gas, welches vom Material des Stopfenkopfes abgeschieden wird, aufzunehmen, wobei die Bohrung mit ihrem gasaufnehmenden Ende in diesem oder nahe diesem Hohlraum endet.

6. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Stopfenkopf ein Hohlraum vorgesehen ist, der das vom Material der Absperrvorrichtung abgeschiedene Gas aufzunehmen vermag, wobei dieser Hohlraum sich bis zum oberen Ende der Absperrvorrichtung erstreckt, an welchem die Hebeeinrichtung der Absperrvorrichtung angelenkt ist, wobei der innere Hohlraum mit der Außenseite der Absperrvorrichtung im Bereich dßses oberen Endes verbunden ist.

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