DE2259553B2 - Zwischenbehälter für Stranggießanlagen - Google Patents
Zwischenbehälter für StranggießanlagenInfo
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Description
Zwischenbehälter für Stranggießanlagen mit einem äußeren Metallmantel, einer an den Mantel angrenzenden
permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material und einer inneren, dem Angriff des erodierenden
Metallbades ausgesetzten, feuerfesten Auskleidung aus feuerfesten Steinen oder Platten sind bekannt.
Ebenso ist beschrieben, Zwischenbehälter mit einer vorgefertigten monolithischen, keramischen
Auskleidung zu versehen, die die Form einer einstükkigen Wanne bzw. von zwei gleichen Schalen hat. Solche
großen vorgefertigten keramischen Formteile sind sehr empfindlich und kommen bestenfalls für kleine
Zwischenbehälter in Frage.
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
geschmolzene Metall kontinuierlich während langer Zeiträume bis zu mehreren Stunden durch den Zwischenbehälter
fließt. Es wurde bisher angenommen, daß nur Auskleidungen aus feuerfesten Steinen, die
von Natur aus eine hohe Wärmekapazität haben, den bei dieser Verwendung auftretenden Bedingungen
widerstehen. Es ist allgemein üblich, die Auskleidung des Zwischenbehälters nach jeder Metallcharge auszubessern
und den Zwischenbehälter nach 5 bis 45 Chargen vollständig neu auszukleiden.
',ο
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
Steinen, beim Eingießen in den Zwischenbehälter zu Beginn des Stranggießens abzukühlen. Um die Erstarrung
des Metalls und damit Verstopfungen im Zwischenbehälter zu vermeiden, ist es allgemein
üblich, den Zwischenbehälter und die Ausflußdüsen des Zwischenbehälters vor dem Angießen vorzuwärmen.
Die Vorwärmzeit variiert gewöhnlich zwischen 2 und 10 Stunden, wobei die tatsächliche Zeit von
Faktoren wie der Verfügbarkeit von öfen und davon abhängt, ob Metallchargen auf Grund einer außerhalb
der festliegenden Spezifikationen liegenden Analyse anderweitig verwendet werden müssen.
Der Aufprallbereich, d.h. der Bereich am Boden des Zwischenbehälters, wo der eintretende Strom des
geschmolzenen Metalls die größte Erosionswirkung ausübt, ist bei den bekannten Zwischenbehältern mit
einer inneren keramischen Auskleidung auch schon mit Prallplatten aus erosionsbeständigen feuerfestem
Material versehen worden.
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 Ausiiußdüse 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. Calciumsilicid, beim Angießen in den Zwischenbehälter zu geben.
Durch die Lösungswärme des Calciumsilicids wird dem beim Angießen in den Zwischenbehälter eintretenden
Metall zusätzliche Wärme zugeführt.
Auch wenn die vorstehend beschriebenen Vorsichtsmaßnahmen angewandt werden, kann es dennoch
geschehen, daß während des Abgießens einer Charge ein übermäßig hoher Temperaturverlust eintritt
und aus diesem Grunde die Ausflußdüse durch erstarrendes Metali verschlossen wird. In diesem Fall
muß das in der Pfanne zurückbleibende Metall in den Ofen zurückgegossen oder für einen anderen Zweck
verwendet werden.
Nach dem Abguß einer Charge muß restliches, erstarrtes Metall, 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 als Schmelze entfernen
zu können. 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 Hebevor-
richtung.
In einer Veröf f enüichung in AMERICAN METAL MARKET wird über Versuche der Anmelderin mit
einer verlorenen Auskleidung in Form von Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial berichtet. Diese
Platten wurden entsprechend den Abmessungen des Zwischenbehälters zurechtgeschnitten oder gebogen,
um der Form des Zwischenbehälters angepaßt zu werden. Diese Ausführungen in Verbindung mit der der
Verwendung dieser Platten zugrunde liegenden Aufgabe, die Abkühlung und Verfestigung des geschmolzenen
Metalls an den Wänden des Zwischenbehälters zu verhindern und die Art der Befestigung an der permanenten
Auskleidung mit Nägeln oder einfachen Metallhaken bestätigt, daß bei diesen Versuchen nur
die Seitenwände des Zwischenbehälters ausgekleidet wurden. Für den Fachmann war es seinerzeit auch völlig
undenkbar, daß solche wärmeisolierenden Feuerfestplatten der Beanspruchung und den Anforderungen
an die Auskleidung des Bodens eines Zwischenbehälters überhaupt gewachsen sein könnten, zumal
selbst bei inneren Auskleidungen mit keramischen Steinen oder Stampfmassen wenigstens der Aufprallbereich
noch zusätzlich durch erosionsbeständiges feuerfestes Material geschützt wurde.
Bedingt durch Zusammensetzung und Art der verlorenen Auskleidung mit diesen Platten aus feuerfestem
Wärmeisoliermaterial wurden die beschriebenen Nachteile nur zum Teil behoben aber noch keine verlorene
innere Auskleidung geschaffen, die nach jedem Guß ersetzt werden kann und eine problemlose Reinigung
des Zwischenbehälters ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Zwischenbehälter für Stranggießanlagen mit einem
äußeren Metallmantel, einer an den Mantel angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem
Material und einer inneren verlorenen Auskleidung aus Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial dadurch
gelöst, daß die Platten aus feuerfesten Fasern, feuerfesten Füllstoffen und Bindemitteln bestehen, als
Folge der Carbonisierung ihrer organischen Bestandteile und der Sinterung ihrer anorganischen Bestandteile
zerbrechlich und nicht leicht benetzbar werden, daß die Kanten der Platten gefalzt sind und daß der
Auftreffbereich des Gießstrahls mit einem erosionsbeständigen Werkstoff ausgekleidet ist.
Die permanente feuerfeste Auskleidung kann aus feuerfesten Steinen bestehen oder ein gegossenes monolithisches
Futter sein.
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. Es muß ferner zerbrechbar sein, damit er bei Beendigung des Abgusses einer Charge leicht entfernt
werden kann. Beim Stranggießen von Stahl wird das feuerfeste Wärmeisoliermaterial als Folge der Verkohlung
oder Carbonisierung von organischen Bestandteilen und der Sinterung der anorganischen Bestandteile
unbenetzbar. 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 durch Herausziehen oder Umkippen des Zwischenbehälters
einfach entfernt und ausgewechselt werden kann.
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. Die feuerfesten Wärmeisolierplatten mit geringer
Wärmeleitfähigkeit für die verlorene Auskleidung bestehen
aus feuerfesten Fasern (z. B. Asbest-, Calriumsilicat-
und Aluminiumsilicatfasern), feuerfesten
in Füllstoffen (z. B. Siliciumdioxid, Tonerde, Magnesiumoxid
und feuerfesten Silicaten) und einem Bindemittel (z. B. kolloidalem Kieselsol, Natriumsilicat,
Stärke, Phenolformaldehydharz und Harnstoff-Formaldehydharz.
ij Das feuerfeste Wärmeisoliermaterial der Platten
{vat beispielsweise folgende Zusammensetzung:
Silicamehl
Harnstoff-Formaldehydharz
Phenolformaldehydharz
Asbest
Calcinierte Kieselgur
Schlackenwolle
76 Gewichtsprozent 1 Gewichtsprozent 4 Gewichtsprozent 4 Gewichtsprozent
4 Gewichtsprozent
11 Gewichtsprozent
Die vorgeformten Platten der verlorenen Ausklei-
r> dung haben vorzugsweise eine Dicke von 5 bis KX) mm, insbesondere 12 bis 50 mm. Eine dickere
Schicht ist mit geringer werdender Dicke der bleibenden Auskleidung vorzuziehen. Im allgemeinen haben
die Platten eine Dicke von 25 mm, eine Dichte von
jo 0,75 g/cm3 und eine Wärmeleitfähigkeit λ von
0,2 W/m · ° C.
Die Kanten der Platten sind gefalzt, so daß sie übereinandergreifen
können. Damit ist es in gewissen Fällen notwendig, die dazwischen liegende Fuge mit einer
π Abdichtmasse auszufüllen. Es ist ferner vorteilhaft die
Platten in Baukastenweise zusammenzustellen, so daß nur wenige Größen der Platten zur Auskleidung von
Zwischenbehältern in einem weiten Größenbereich notwendig sind. Diese Art der Zusammenstellung
4(i nach Baukastenweise erleichtert sehr das Auswechseln
der verlorenen Auskleidung.
Der Auftreffbereich des Gießstrahls ist mit einem erosionsbeständigen Werkstoff, z. B. feuerfesten
Steinen, die 70% Tonerde enthalten, ausgekleidet.
4> 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
,(ι Zirkon, geschmolzenem Siliciumdioxid, Tonerde,
Magnesit, Chromit oder Chromoxid, in einem flüssigen Bindemittel beschichtet werden. Es kann auch
vorteilhaft sein, wenigstens den Boden der permanenten Auskleidung mit einer feuerfesten Schutzschicht
γ, zu versehen, um die permanente Auskleidung für den
Fall zu schützen, daß die verlorene Auskleidung im Betrieb ausfällt.
Die Erfindung wird weiter in Verbindung mit der Abbildung erläutert, die als Beispiel einen Zwischen-
bo behälter für das Stranggießverfahren perspektivisch
von oben zeigt. Der dargestellte Zwischenbehälter besteht aus einem Metallmantel 1, dessen Boden und
Wände mit feuerfesten Steinen 2 ausgekleidet sind. Im Boden sind Ausflußdüsen 3 vorhanden. Diese ha-
h5 ben einen hochfeuerfesten Düsenring, der in den Boden
des Zwischenbehälters mit einer Dichtungsmasse eingesetzt werden kann, die während des Betriebs des
Zwischenbehälters nicht erhärtet. Die Maßnahmen
zum Einbau der verlorenen 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
Steine 2, die den Boden auskleideten, wurde mit einem Putz auf Zirkonbasis überzogen, und Metallbänder
6 wurden gegen die Auskleidung aus feuerfesten Steinen eingelegt. Platten 5 aus feuerfestem Isoliermaterial
wurden dann auf den Boden des Zwischenbehälters gelegt, wobei sichergestellt wurde, daß die
Platten unmittelbar an die öffnungen für die Düsen angrenzten oder diese leicht überlappten, so daß kein
Teil der Ausleidung aus feuerfesten Steinen frei lag. Die Platten wurden mit einem feuerfesten Zement
miteinander verbunden. Die Platten 4 und S für die Auskleidung der senkrechten Seiten und Stirnseiten
des Zwischenbehälters wurden eingesetzt und in der gleichen Weise abgebunden. Die Stirnplatten wurden
zuletzt in ihrer Lage festgekeilt, worauf die Düsen 3 mit einer feuerfesten Stampfmasse eingesetzt wurden.
Die Düsen wurden unmittelbar vor dem Angießen 10 bis 15 Minuten erhitzt, um etwaige Feuchtigkeit zu
entfernen. Die Platten wurden an den oberen Enden durch Stücke eines unbrauchbar gewordenen Isolators
7 auseinandergehalten.
Die Metallbänder 6 ermöglichen eine leichte Entfernung der Platten 5 nach dem Gebrauch, z. B. durch
Verbinden der oberen Enden der Bänder 6 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 bereit ist. Normalerweise wird die Auskleidung durch Bearbeiten
der Einsatzöffnungen der Düsen mit der Sauerstofflanze gelockert, bevor die Enden der Metallbänder
miteinander verbunden werden.
An einer Seite des Zwischenbehälters ist eine Einflußrinne 8 vorgesehen. Diese Rinne kann ebenfalls
mit dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie die Platten 5 ausgekleidet sein. Die Platten 4 und 5
können verschiedene Dicken haben, so daß die gefalzten Kanten der Platten 4 über die Kanten der Platter.
5 greifen. Die Platten 4 und 5 sind mit einem handelsüblichen feuerfesten Zement miteinander verbunden.
Etwa vorhandene große Lücken zwischen der permanenten Auskleidung und der verlorenen Auskleidung
können beispielsweise mit losem Modellsand ausgefüllt werden.
Während des Gießens kann ein exothermer oder isolierender Überzug, z. B. ein feuerfestes Pulver, auf
die Oberfläche des 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 vor g bis 3,6 kg pro Tonne des gegossenen Metall!
aufgebracht.
Die Abdeckung sollte vorzugsweise langsam wähj rend der ersten 10 Minuten des Gießens aufgebaui
werden. Weitere Zugaben des Abdeckmaterials sine nach Bedarf während des gesamten Gießens aufzubringen.
Eine zu schnelle Zugabe des Abdeckmaterials kann eine Abkühlung des geschmolzenen Metalls
") zur Folge haben.
Die Verwendung eines Zwischenbehälters gemäß der Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen:
1. Obwohl die Vorwärmung überflüssig oder die Vorwärmzeit stark verkürzt ist, ist der Tempera-
I^ turabfall des geschmolzenen Metalls beim Eintritt
in den Zwischenbehälter gering.
2. Wenn für die permanente Auskleidung feuerfeste Steine verwendet werden, kann die Dicke dei
Steine erheblich verringert werden.
2« 3. Die Notwendigkeit zur Ausbesserung der per
manenten Auskleidung ist geringer und ihre Lebensdauer ist länger.
4. Die Verwendung einer gießfähigen feuerfester Masse oder eine andere Art eines feuerfester
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 Char-
Hi gen erfolgreich gegossen werden, wobei eine
Verstopfung der Ausflußdüsen durch vorzeitige Erstarrung in geringerem Maße auftritt. Es ist
möglich, eine vollständige Charge in einem Strang oder in einer verringerten Zahl von Strän-
r> gen 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 dahei
geringer.
4(i 6. Die Neigung zur Bildung von restlichem erstarrten
Material selbst nach langem Gießen ist geringer und damit die Ausbeule an gegossenem Metall
höher.
7. Wenn erneute Auskleidung des Zwischenbehäl- A-, ters notwendig ist, kann dies durch Verwendung
von vorfabrizierten Formteilen und ihre leichte Entfernung schnell erfolgen. Die Zwischenbehälter
können daher schneller wiederverwende! werden, so daß die Gesamtzahl an erforderlicher
>o Zwischenbehältern geringer ist.
8. Der Metallmantel des Zwischenbehälters hai eine längere Lebensdauer.
9. Durch die Wahl geeigneter Auskleidungsmasser ist es möglich, eine Vielzahl von Chargen nacheinander
abzugießen, ohne den Zwischenbehälter neu auszukleiden.
10. Der Betrieb und die Handhabung des Zwischenbehälters
sowie die Arbeitsbedingungen in dei Nähe des Zwischenbehälters sind insgesamt verbessert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Zwischenbehälter für Stranggießanlagen mit einem äußeren Metallmantel, einer an den Mantel
angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material und einer inneren verlorenen
Auskleidung aus Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermateriai, dadurch ge kennzeichnet, daß
die Platten aus feuerfesten Fasein, feuerfesten Füllstoffen und Bindemitteln bestehen, als Folge
der Carbonisierung ihrer organischen Bestandteile und der Sinterung ihrer anorganischen Bestandteile
zerbrechlich und nicht leicht benetzbar werden, daß die Kanten der Platten gefalzt sind und
daß der Auf treff bereich des Gießstrahls mit einem erosionsbeständigen Werkstoff ausgekleidet
ist.
2. Zwischenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erosionsbeständige
Werkstoff aus tonerdereichen Steinen, Magnesitsteinen oder Siliciumcarbidsteinen besteht.
3. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Metallbänder
(7) zwischen der verlorenen Auskleidung (4, 5) und der permanenten Auskleidung (2) angeordnet
sind.
4. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Ausflußdüsen
(3) mit einem hochfeuerfesten Düsenring, der in den Boden des Zwischenbehälters mit einer
Dichtungsmasse eingesetzt wird.
5. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der
Auskleidungen (2, 4, 5) wenigstens teilweise mit einer feuerfesten Schutzschicht bekleidet ist.
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