DE2259553A1 - Zwischenbehaelter fuer stranggussanlagen - Google Patents
Zwischenbehaelter fuer stranggussanlagenInfo
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Description
Köln, den 27.11.1972 Eg/Ax
Foseco International Ltd.., 285 Long Acre Nechells,
Birmingham / England
Beim Stranggießen muß das geschmolzene Metall mit im
wesentlichen konstanter Geschwindigkeit in eine bodenlose Kokille gegossen wenden. Dies wird in der Praxis erreicht,
indem zwischen einer Gießpfanne, die das geschmolzene Metall enthält, und der Kokille selbst ein kleiner Behälter
angeordnet wird, der als Gefäß mit gleichbleibendem Druck des geschmolzenen Metalls wirksam ist· Dieser kleine Behälter
wird als Zwischenbehälter oder Tundish bezeichnet· Während das Me-tall aus dem Zwischenbehälter in die Kokille
gegossen wird, wird die Standhöhe des flüssigen Metalls durch nachfließendes geschmolzenes Metall aus der Gießpfanne
konstant gehalten. Unter Verwendung eines Zwisohenbehälters
ist es auch möglich, mehr als eine Pfannenmenge an geschmolzenem Metall kontinuierlich zu gießen, da der
Zwischenbehälter als Reservoir für geschmolzenes Metall wirksam ist.
Die Bedingungen, denen die Auskleidung des Zwischenbehälters
während des Stranggießens ausgesetzt sind, sind besonders hart und strenger als bei vielen Anwendungen von
feuerfesten Materialien, da das gesohmolzeqe Metall kontinuierlich während langer Zeiträume bis zu mehreren Stunden
durch den Zwischenbehälter fließt. Es wurde bisher angenommen, daß nur Auskleidungen aus feuerfesten Ziegeln, die
von Natur aus eine hohe Wärmekapazität haben, den bei
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dieser Verwendung auftretenden Bedingungen widerstehen. Ea
ist allgemein üblich, die Auskleidung des Zwischenbehältera nach jeder Metallcharge auszubessern und den Zwischenbehälter nach 5 bis 45 Chargen vollständig neu auszukleiden.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung von Zwischenbehältern beim Stranggießen ist die Neigung des geschmolzenen Metalls, auf Grund der hohen Wärmekapazität der Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln, beim Eingießen in den
Zwischenbehälter zu Beginn dss Stranggießens abzu
kühlen. Um die Erstarrung des Metalls und damit Verstop
fungen im Zwischenbehälter zu vermeiden, 1st es allgemein üblich, den Zwischenbehälter und die Ausflußdüsen des
Zwischenbehälters vor dem Angießen vorzuwärmen· Die Vorwärmzeit variiert gewöhnlich zwischen 2 und 10 Stunden, wo-
bei die tatsächliche Zeit von Paktoren wie der Verfügbarkeit von Ofen und davon abhängt, ob Metallchargen auf Grund
einer außerhalb der festliegenden Spezifikationen liegenden Analyse anderweitig verwendet werden müssen·
Es kann ferner notwendig sein, dem Zwischenbehälter während des eigentlichen Stranggießens weiterhin Wärme zuzuführen,
um eine Abkühlung des geschmolzenen Metalls auf eine Temperatur, bei der die Ausflußdüse durch erstarrendes Metall
verstopft wird, zu verhindern· Bei anderen allgemein angewandten Methoden zur Verhinderung von Wärmeverlusten wird
ein Deckel über dem Zwischenbehälter angeordnet und das
geschmolzene Metall im Zwischenbehälter mit einer Schicht
einer exothermen und/oder wärmeisolierenden Masse abgedeckt. Beim Stranggießen von Stahl ist es auch möglich,
ein exotherm reagierendes Material, z.B. Caloiumailicid, beim Angießen in den Zwischenbehälter zu geben« Durch die
Lösungswärme des Calciumailioids wird dem beim Angießen
in den Zwischenbehälter eintretenden Metall zusätzliche Wärme zugeführt.
Auch wenn die vorstehend beschriebenen VoreiohtsmaSnahmen angewandt werden, kann es dennooh geschehen, daß während
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des Abgießens einer Charge ein übermäßig hoher Temperaturverlust
eintritt und aus diesem Grunde die Ausflußdüse
durch erstarrendes Metall verschlossen wird. In diesem Fall muß das in der Pfanne zurückbleibende Metall in den Ofen
zurUekgegossen oder für einen anderen Zweck verwendet werden»
Nach dem Abguß einer Charge muß restliches erstarrtes
Metall oder der Bär aus dem Zwischenbehälter entfernt werden, bevor die Auskleidung ausgebessert und die Ausflußdüsen
des Zwischenbehälters ausgewechselt werden. Die Entfernung des restlichen erstarrten Metalls erfolgt vorzugsweise
mit der Lanze, wobei ein Sauerstoffstrahl auf dieses
restliche heiße Metall geblasen wird, um es in eine fließfähige Schlacke umzuwandeln, die sich leicht entfernen
läßt. Diese Arbeitsweise führt zu starker Rauchentwicklung.
Sie ist zeitraubend und daher teuer in Bezug auf Lohnkosten. Ferner kann sie zu einer starken Schädigung der
aus feuerfesten Ziegeln bestehenden Auskleidung des Zwischenbehälters führen und deren Lebensdauer verkürzen.
Nach einer anderen Methode zur Entfernung des restlichen
erstarrten Metalls werden Stahlstäbe in den teilweise flüssigen Bären eingesetzt. Wenn der Bär erstarrt ist, dienen
die Stäbe zum Herausziehen des Bären mit einem Kran oder einer ähnlichen Hebevorrichtung.
Gegenstand der Erfindung ist ein Zwischenbehälter oder Tundish, der aus einem äußeren Metallmantel, einer an den
Mantel angrenzenden bleibenden oder permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material und einer verlorenen Auskleidung
aus einer Garnitur von Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial besteht, während der Aufprallbereich
des Zwischenbehälters mit einem äußerst erosionsbeständigen oder verlorenen Material ausgekleidet ist. Die Platten
können mit feuerfestem Zement gefugt sein.
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Vorzugsweise ist der Bereich um die Auaflußdüee odtr um
jede Ausflußdüse des Zwischenbehälters mit einer Menge eines exotherm reagierenden Gemisches versehen. Dieses Gemisch kann aluminothermisch sein oder beispielsweise auf
Caloiumsilioid basieren.
Die permanente Auskleidung ist vorzugsweise zusätzlich mit einem feuerfesten Putz bedeokt* Zwischen der permanenten
Auskleidung und der verlorenen Auskleidung können mehrere Metallstreifen, z.B. Stahlbänder oder Stahldrähte, für
die Entfernung des restlichen erstarrten Metalle und der ausgebrannten Auskleidung nach Beendigung des Abgusses
einer Charge angeordnet sein. Vorzugsweise wird jede Aueflußdüse im Boden des Zwischenbehälters aus einem hochfeuerfesten keramisohen Düsenring gebildet, der mit einer
Dichtungsmasse, die während des Betriebs des Zwischenbehälter nicht erhärtet und hierbei den Ring feet mit dom
Boden des Zwischenbehälter verbindet, in eine übergroße
öffnung eingesetzt ist.
Die permantene feuerfeste Auekleidung kann aus feuerfesten
Ziegeln bestehen oder ein gegossenes monolithisches Putter sein.
Der Aufprallbereich, d.h. der Bereich im Innern dta Zwiechenbehälters, wo der in den Zwischenbehälter eintretende
Strom de« geschmolzenen Metalles die größte Eroaionswir
kung ausübt, kann mit einem erosionsbeständigen feuer
festen Material, z.B. tonerdereichen feuerfesten Ziegeln, Magneeitziegeln oder Siliciumcarbid,ausgekleidet sein. Ee
ist auch möglich, diesen Bereich mit einem verlorenen Werkstoff, z.B. einem Stahlblech oder einer Stahlplatte, auszu-
kleiden.
Die verlorene Auekleidung hat vorzugsweise eine Dicke von
5 bis 100 mm, insbesondere von 12 bis 50 mm. Eine dickere Schicht ist mit geringer werdender Dicke der bleibenden
Auskleidung vorzuziehen.
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Diθ Erfindung umfaßt ferner ein Stranggußverfahren, insbesondere
zum Gießen von geschmolzenem Stahl, das durch , Verwendung eines Zwischenbehälters der vorstehend
beschriebenen Art gekennzeichnet ist.
Der für die verlorene Auskleidung im Zwischenbehälter
gewählte Werkstoff muß nicht nur die erforderlichen Isoliereigenschaften aufweisen, sondern darf durch das geschmolzene
Metall nicht leicht benetzt werden. Er muß ferner zerbrechbar sein, damit er bei Beendigung des Abgusses einer
Charge leicht entfernt werden kann. Es wird angenommen, daß beim Stranggießen von Stahl das feuerfeste Wärmeisoliermaterial
als Folge der Verkohlung oder Carbonisierung von organischen Bestandteilen und der Sinterung der anorganischen
Bestandteile unbenetzbar wird. Diese Eigenschaften erleichtern die Entfernung des restlichen erstarrten
Metalls bei Beendigung des Abgusses der Charge und machen diese Entfernung mit der Sauerstofflanze Überflüssig. Die
Reinigung des Zwischenbehälters nach dem Gebrauch ist somit leichter, da die Auskleidung einfach herausgezogen
und ausgewechselt werden kann. Um dieses Herausziehen zu erleichtern, können Metallbänder zwischen der verlorenen
Auskleidung und der permanenten feuerfesten Auskleidung angeordnet werden.
Es ist zwar nicht notwendig, das restliche erstarrte Metall durch Schneiden mit der Sauerstofflanze zu entfernen,
jedoch kann mit der Sauerstofflanze gearbeitet werden, um die Düsen zu entfernen und die Bereiche der öffnungen, in
die die Düsen eingesetzt werden, zu reinigen. Als andere Möglichkeit können Winden an der Außenseite der Düsen
angesetzt werden, die die Düsen und- das restliche Metall
im Zwischenbehälter in üen Boden des ZwischenbehÜlters
pressen,, ohne die primäre Ziegelauskleidung zu beschädigen.
Sa hat sich gezeigt, daß es bei Verwendung von Zwisohenbehältern
des vorstehend beschriebenen Typs in keinem Fall notwendig ist, mehr als den Bereich der AusfluSdÜse des
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Zwischenbehälters vorzuwärmen, so daß wesentliche Einsparungen
an Brennstoff und andere Einsparungen erzielt werden.
Die verlorene Auskleidung des feuerfesten Isoliermaterials von geringer Wärmeleitfähigkeit besteht aus mehreren
Platten. Ein feuerfester Zement wird in die Fugen zwischen den Platten oder Plattenabschnitten eingebracht« um das
Eindringen von Metall bis zur permanenten Auskleidung weitgehend auszuschalten. Im allgemeinen sind feuerfeste Wärmeisolierplatten
mit geringer Wärmeleitfähigkeit für die verlorene Auskleidung geeignet. Diese Platten bestehen aus
feuerfesten Fasern (z.B. Asbest-, Calciums!Heat- und
AluminiumsiHeatfasern), feuerfesten Füllstoffen (z.B.
Siliciumdioxid, Tonerde, Magnesiumoxyd und feuerfesten Silioaten) und einem Bindemittel (z.B. kolloidalem Kieselsol,
Natriumsilicat, Stärke, Phenolformaldehydharz und Harnstoff-Formaldehydharz.
Bei Verwendung von Metallen mit hohem Schmelzpunkt, z.B. Stahl, kann die mit dem geschmolzenen Metall in Berührung
kommende Oberfläche der verlorenen Auskleidung mit einem feuerfesten Schutzüberzug, z.B. einer Aufschlämmung von Zirkon,
geschmolzenem Siliciumdioxyd, Tonerde, Magnesit, Chromit oder Chromoxyd, in einem flüssigen Bindemittel beschichtet
werden. Es kann auch vorteilhaft sein, wenigstens den Boden der permanenten Auskleidung mit einer feuerfesten
Schutzschicht zu versehen, um die permanente Auskleidung für den Fall zu schützen, daß die verlorene Auskleidung
im Betrieb ausfällt·
Um eine Beschädigung der Auskleidung durch Spritzer und Erosion beim Beginn des (Heßens zu verhindern, können
feuerfeste Ziegel am Auftreffbereioh, d.h. an der Stelle,
an der das geschmolzene Metall im Zwischenbehälter auftrifft, vorgesehen werden. Als feuerfeste Ziegel eignen
sich beispielsweise Ziegel, die 70Ji Tonerde enthalten.
Diese Ziegel können am oberen Ende der verlorenen Aueklei-
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dung des Zwischenbehälters festgekeilt werden.
Die Erfindung wird weiter in Verbindung mit der Abbildung
erläutert, die als Beispiel! einen Zwischenbehälter für das
Stranggußverfahren perspektivisch von oben zeigt.
Der In der Abbildung dargestellte Zwischenbehälter besteht
aus einem Metallmantel 1, dessen Boden und Wände mit feuerfesten Ziegeln 2 ausgekleidet sind. Im Boden sind
Ausflußdüsen 3 vorhanden. Die Seiten des Zwischenbehälters sind mit einer inneren Auskleidung aus vorgeformten Platten
5 aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial ausgekleidet, das im allgemeinen eine Dichte von 0,75 g/cm , eine Dicke von
25 mm und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,0007 Zentimeter-Gramm-Einheiten hat, jedoch sind die Diohte und die Dicke
nicht entscheidend wichtig.
Die Maßnahmen zum Einbau der Auskleidung wurden in der
folgenden Reihenfolge durchgeführt: Das Innere des Zwischenbehälter
wurde sorgfältig so gereinigt, daß der Boden und die Wände verhältnismäßig glatt und frei von Hindernissen
waren. Die Auskleidung mit feuerfesten Ziegeln wurde auf Schäden geprüft. Wo dies erforderlich war, wurde eine
feuerfeste Flickmasse aufgebracht. Die Oberfläche der Ziegel 2, die den Boden auskleideten, wurde mit einem Putz
auf Zirkonbasis Überzogen, und Metallbänder 6 wurden gegen die Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln eingelegt· Platten
5 aus feuerfestem Isoliermaterial wurden dann auf den Boden des Zwischenbehälters gestellt, wobei sichergestellt
wurde, daß die Platten unmittelbar an die öffnungen für die Düsen angrenzten oder diese leicht überlappten, so daß
kein Teil der Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln frei lag* Die Platten wurden mit einem feuerfesten Zement miteinander
verbunden. Die Platten 4 und 5 für die Auskleidung der senkrechten Seiten und Stirnenden des Zwisohenbehälters
wurden eingesetzt und in der gleichen Weise abgebunden. Die Stirnplatten wurden zuletzt in ihrer Lage festgekeilt,
worauf die Düsen 3 mit einer feuerfesten Stampfmasse einge-
' 3 (J 9 8 ^ &Λ0-? 9.9- .
setzt wurden. Sie Düsen wurden unmittelbar vor dem Angießen
10 bis 15 Minuten erhitzt, um etwaige Feuchtigkeit zu
entfernen. Sie Platten wurden an den oberen Enden durch
Stücke eines unbrauchbar gewordenen Isolators 7 aueeinandergehalten.
Sie Metallbänder 6, die beispielsweise eine Breite von 40 bis 60 mm und eine Sicke von 0,5 bis 1 mm haben können,
ermöglichen eine leichte Entfernung der Platten 5 nach dem Gebrauch, z.B. durch Verbinden der oberen Enden der Binder
.unter Bildung von zwei Schlaufen und Abheben mit einem Kran,
wobei die gebrauchte Auskleidung, das restliche erstarrte
Metall und die Schlacke zusammen entfernt werden und die
Ziegelauskleidung unbeschädigt zurückbleibt und der Zwischenbehälter für die Aufnahme einer neuen Innenauskleidung
1$ bereit ist· Normalerweise wird die Auskleidung durch Bear*
beiten der Eineatzöffnungen der Düsen mit dtr Sauerstofflanze gelockert, bevor die Enden der Metallbänder mitein»
ander verbunden werden.
An einer Seite dee Zwischenbehälter ist tine Einflußrinne
vorgesehen. Diese Rinne kann ebenfalls mit dem gleichen
oder einem ähnlichen Material wie die Platten 5 ausgekleidet sein. Sie Platten 4 and 5 sind mit einem handelsüblichen feuerfesten Zement miteinander verbunden« *»twa vorhandene große Lücken zwischen der permanenten Auskleidung
und der verlorenen Auskleidung können beispielsweise mit losem Modellsand ausgefüllt werden,
Sas feuerfeste wärmeiaoliermaterial dtr Platten 5 hat die
folgende Zusammensetzungt
Asbest 4 ·
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Während dea Gießens kann ein exothermer oder isolierender.
' überzug, z.B. ein feuerfestes Pulver, auf die Oberfläche
idea.geschmolzenen Metalls im Zwischenbehälter aufgebracht
werden. Normalerweise wird dieses isolierende Abdeckmaterial in Abhängigkeit von der Abstichtemperatur des Metalls und
der Art des zu erzeugenden Metalls in einer Menge von 450 g bis 3,6 kg pro Tonne des gegossenen Metalls aufgebracht.
Die Abdeckung sollte vorzugsweise langsam während der ersten 10 Minuten des Gießens aufgebaut werden. Weitere
TO Zugaben des Abdeckmaterials sind nach Bedarf während des gesamten Gießens aufzubringen. Eine zu schnelle Zugabe des
Abdeckmaterials kann eine Abkühlung des geschmolzenen
Metalls zur Folge haben·
Es ist zu bemerken, daß die in der Abbildung dargestellte
Art der Konstruktion besonders vorteilhaft ist. Die Platten 4 und 5 werden in Baukastenweise zusammengestellt,
d.h. nur wenige Größen der Platten 4 und 5 sind zur Auskleidung von Zwischenbehältern in einem weiten Größenbereioh
notwendig, Ferner ist zu bemerken, daß die Platten und 5 verschiedene Dicken haben. Der Grund hierfür liegt
darin, daß die Kanten der Platten 4 gefalzt und so ausgebildet
werden können, daß sie über die Kanten der Platten
greifen, wobei es in gewissen Fällen nicht notwendig ist, die Fuge zwischen ihnen mit einer Abdichtmasae auszufüllen.
Diese Art der Zusammenstellung nach der Baukastenweise erleichtert sehr das Auswechseln der verlorenen Auskleidung.
Die Verwendung eines Zwischenbehälter gemäß der Erfindung
hat eine Reihe von Vorteilen:
1) Obwohl die Vorwärmung überflüssig oder die Vorwärmzeit
stark verkürzt ist, ist der Temperaturabfall des geschmolzenen Metalls beim Eintritt in den Zwischenbehälter gering.
2) Wenn für die permanente Auskleidung feuerfeste Ziegel verwendet werden, kann die Dicke der Ziegel erheblich
verringert werden.
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3) Die Notwendigkeit zur Ausbesserune der permanenten Auskleidung
ist geringer und ihre Lebensdauer iat länger.
4) Die Verwendung einer gießfähigen feuerfesten Masse oder
eine andere Art eines feuerfesten Überzuges als Schutzschicht
für die permanente Auskleidung kann entfallen.
5) Die Gießtemperatur läßt sich leichter regeln, und auf
Grund der ausgezeichneten Isoliereigenschaften der
Auskleidung können kühlere Chargen erfolgreich gegossen werden, wobei eine Verstopfung der Ausflußdüsen durch
vorzeitige Erstarrung in geringerem Maße auftritt· Es ist möglich, eine Tollständige Charge in einem Strang
oder in einer verringerten Zahl von Strängen abzugießen, wenn eine oder mehrere Ausflußdüsen verstopft werden.
Die Zahl der Fälle in einer gegebenen Zeit, in der die Rückführung des Metalls in den Ofen notwendig wird,
ist daher geringer.
6) Die Neigung zur Bildung von restlichem erstarrtem Material selbst nach langem Gießen ist geringer und damit
die Ausbeute an gegossenem Metall höher.
7) Wenn erneute Auskleidung des Zwischenbehälter notwendig
ist, kann dies durch Verwendung von vorfabrizierten Formteilen und ihre leichte Entfernung schnell erfolgen.
Die Zwischenbehälter können daher schneller wiederverwendet werden, so daß die Gesamtzahl an erforderlichen
Zwischenbehältern geringer ist.
8) Der Metallmantel des Zwischenbehälters hat eine längere
Lebendaauer.
9) Durch Wahl geeigneter Auskleidungsmassen ist es möglich, eine Vielzahl von Chargen nacheinander abzugießen, ohne
den Zwischenbehälter neu auszukleiden.
10) Der Betrieb und die Handhabung des Zwischenbehälter
sowie die Arbeitsbedingungen in der Nähe des Zwischenbehälters sind insgesamt verbessert.
3Ü98 25/0799
Claims (8)
1. Zwischenbehälter oder Tundish für Stranggußanlagen mit
einem äußeren Metallmantel und einer an den Mantel angrenzendenpermanenten
Auskleidung aus feuerfestem Material, gekennzeichnet; durch eine verlorene Auskleidung, die aus
einer Garnitur von Platten (4/5) aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial besteht, und eine Auskleidung des
Auftreffbereiehs des Zwischenbehälters mit einem äußerst
erosionsbeständigen oder verlorenen Material,
2. Zwischenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten (4/5) mit feuerfestem Zement
verfugt sind«
J. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die permanente Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln (2) besteht·
4* Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffbereich des Zwischenbehälters
mit tonerdereichen Ziegeln, Magnesitziegeln oder Ziegeln aus Siliciumcarbid ausgekleidet 1st.
5* Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Menge an exotherm reaktionsfähiger Masse im Bereich der Ausflußdüse (j5) oder Jeder Ausflußdüse
vorgesehen ist, ■ .
6, Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn·"
zeichnet, daß mehrere Metallbänder (7) zwischen der verlorenen Auskleidung (4/5) und der permanenten Auskleidung (2) zur Erleichterung des Herausziehens der
verlorenen Auskleidung (4/5) angeordnet sind,
309826/0.799.
7. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet
durch eine oder mehrere AusflußdUsen (3) mit einem
hochfeuerfeeten Düsenring, der in den Boden des Zwischenbehälters
mit einer Dichtungsmasse, die während des Betriebs des Zwischenbehälters nicht erhärtet, eingesetzt
ist.
8. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 7# dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine der Auskleidungen (2, V5) wenigstens teilweise mit einer feuerfesten Schutzschicht
bekleidet ist.
309825/07 9 9
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| 8235 | Patent refused |