DE2316757B2 - Giesspfanne fuer stahl - Google Patents

Description

In der ] A-PS 45 15 482 ist eine Gießpfanne für Stahl beschrieben, die aus einem Außenmantel aus Blech, dessen Boden und Seiten mit einem feuerfesten Futter ausgekleidet sind, besteht und ein steuerbares Absperrorgan zum Einstellen des Ausflusses der durch den Bodenausflußkanal der Pfanne nach unten abzuleitenden Stahlschmelze hat sowie mit einer den Ausflußkanal ringförmig umgebenden Vertiefung im Futter des Pfannenbodens versehen ist, wobei die wirksame Einströmkante des Ausflußkanals in der Ebene des Pfannenbodens liegt. ω

Die den Ausflußkanal ringförmig umgebende Vertiefung im Futter des Pfannenbodens entspricht dabei mit ihren Abmessungen genau der Gestaltung eines ringförmigen Schwimmers, welcher durch das als Stopfenstange ausgebildete Absperrorgan geführt wird und beim Ausfluß der Schmelze mit deren Spiegel im Innern der Pfanne nach unten sinkt, bis er dem Pfannenboden berührt. Dabei setzt sich der Schwimmer dicht schließend in die ringförmige Vertiefung im Futter des Pfannenbodens hinein und bildet einen den Ausflußkanal umgebenden Kragen zum Zurückhalten der Schlacke. Ein Nachteil dieser Ausbildungsweise ist darin zu erblicken, daß der Schwimmer schon dann in die Vertiefung eintaucht, wenn sich noch ein Rest an Stahlschmelze in der Pfanne befindet, so daß dieser nicht mehr ausfließen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gießpfanne für flüssigen Stahl zu schaffen, in der die Schlacke beim Ausfluß der Schmelze durch den Bodenausflußkanal sebstätig vollständig zurückgehalten wird, wobei kein Rückstand an Stahl auf dem Pfannenboden verbleibt.

Mit dem Problem des Zurückhaltens von Schlacke beim Ausgießen von flüssigem Metall aus einem Gefäß hat sich die Fachwelt bereits eingehend beschäftigt. Es sind zahlreiche Vorschläge bekannt, auf welche Weise und mit welchen Mitteln die Schlacke zurückgehalten werden kann. Diese Vorschläge gliedern sich im wesentlichen in zwei Gruppen, von denen die eine die Schwimmkörper und die andere die Siphongestaltungen betrifft. Während die Schwimmkörper auch schon bei Gießpfannen für Stahl und bei Abstichkonvertern (DT-PS 15 08 223) eingesetzt worden sind, ist dies bei den Siphongestaltungen in der besonderen aufgabenmäßigen Weise bisher nicht der Fall gewesen, und zwar wegen zahlreicher Nachteile, die damit verbunden zu sein scheinen. So soll nämlich der Boden einer Gießpfanne für Stahl möglichst dünn ausgeführt werden, um Werkstoff, Gewicht und den damit verbundenen Aufwand gering und gleichzeitig den Nutzraum möglichst groß zu halten. Dies läßt sich mit den herkömmlichen Siphongestaltungen nicht erreichen, weil dann insbesondere Durchbruchgefahr für den Pfannenboden besteht.

Siphongestaltungen außerhalb des eigentlichen Pfannenraumes sowie bei anderen gießereitechnischen Vorrichtungen als Gießpfannen für Stahl und auch zu anderen Zwecken sind in zahlreichen Varianten bekannt. Hiermit kann jedoch kein Beitrag zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geleitet werden, denn einfache Übertragungen der bekannten Maßnahmen auf Gießpfannen für Stahl sind nicht möglich. Dies erhellt aus der nachfolgenden Beschreibung der wichtigsten bekannten Siphongestaltungen·.

Die DT-PS 2 86 132 beschreibt einen Gußeinlauf mit mehreren Räumen, die zwecks Zurückhaltens von Verunreinigungen durch enge Öffnungen miteinander verbunden und mit Einsatzkörpern versehen sind. Zur Erzielung der gewünschten Wirkung wird mit einem Schwimmer gearbeitet, und das Besondere besteht darin, daß die Verbindungsöffnung zwischen dem Eingußraum und dem Schwimmerraum knieförmig ausgebildet und der Schwimmkörper mit einer Randverbreiterung versehen und so stark beschwert ist, daß er sich erst dann von seinem Abschlußsitz abhebt und den Ausguß freigibt, wenn das sich im Einlaufraum utr den Schwimmer ansammelnde Metall einen gewisser Höhenstand erreicht hat. Der Eingußraum odei »Knüppel« steht mit dem Schwimmerraum durch ein< mittels einer Vorschäumerplatte knieförmig ausgebilde te öffnung in Verbindung. Auch hierbei wird das flüssig! Metall ausschließlich an einer einzigen Stelle in dei Raum oberhalb des Einiauftrichtcrs (-= Auslauf geleitet, womit eine besondere Erstarrungsgefah verbunden ist. Ein sehr änlicher Stand der Techni ergibt sich aus der US-PS 9 67 012.

Der vorgenannte Gußeinlauf wird gießereitechnisch :benso eingesetzt wie eine durch die DT-PS 2 37 730 jekannte Krammschütze für Eisen- und Metallgießerei-Mi, bei welcher das flüssige Metall erst über einen Überlauf hinweg in die eigentliche Gießöffnung hineingelangt. Die Krammschütze besteht aus einem flachen Gießtrichter mit großer Bodenöff>iung und aus einem feuerfesten Block mit Handgriff. Der Gießtrichter wird av.f einen Formkasten im Bereich von dessen Gießöffnung aufgesetzt, und der Block wird von Hand in den Trichter hineingestellt, so daß der siphonartige Überlauf im Innern des Blockes mit der Gießöffnung des Formkastens fluchtet. Alsdann wird das flüssige Metall in den Gießtrichter gegossen, wobei es über dessen große Bodenöffnung unmittelbar mit der kalten Oberseite des Formkastens in Berührung kommt (Erstarrungsgefahr). An einer einzigen Stelle des Überlaufblockes kann die Schmelze in diesen eintreten und durch den Siphon zur Gießöffnung gelangen. Die Schlacke läuft vollständig aus der Gießpfanne in den Gießtrichter und wird dort durch den Überlaufblock zurückgehalten. In Stahlwerken ist etwas Derartiges nicht anwendbar.

Eine Vorrichtung zum Herstellen von gegossenem Stahl hervorragenden Reinheitsgrades offenbart die DT-OS 20 62 114. Hierbei fällt der Stahl während des Gießens in einen Zwischenbehälter ein und vermischt sich dort mit Reinigungsschlacke, die anschließend wieder abgeschieden wird. Die Vorrichtung besteht aus einem Zwischenbehälter zwischen der eigentlichen Gießpfanne und einer Kokille. Der Zwischenbehälter besitzt in Strömungsrichtung des Stahls nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren eine Trennwand und einen zwischen Trennwand und Ausguß angeordneten Damm, Jessen obere Kante von der Reinigungsschlacke einen zur zwangsweiser. Lenkung des Stahls erforderlichen Abstand hat. Nach beendetem Gießvorgang wird der Zwischenbehälter durch Kippen entleert. Die Siphongestaltung dieses Zwischenbehälters kann, obwohl es für die Verarbeitung von Stahl bestimmt ist, in einer Gießpfanne für Stahl nicht angewendet werden, weil u. a. wesentliche Teile eines Siphons an einem Deckel befestigt werden müssen, der vergleichsweise dicht oberhalb des Bodens des Behälters sitzt, und weil auch hier wieder nur ein einziger Zugangsweg zum Ausfluß vorgesehen ist.

Das Prinzip der kommunizierenden Röhren wird auch bei einem sogenannten Tundish angewendet, wie es beispielsweise in der DT-OS 19 21 808 und in der US-PS 36 08 621 beschrieben wird. Der Tundish ist eine zwischen Gießpfanne und Kokille angeordnete Vorrichtung zum Regulieren des Einfließens des Metalls in die Kokille, und zwar soll insbesondere erreicht werden, daß die der Kokille zugeführte Metallmenge je Zeiteinheit gleichmäßig ist. Hierzu wird ein Liftgasstrom in den Tundish eingeleitet, der das Metall bei seinem S-förmigen Weg durch die Vorrichtung im Innern des Tundish nach oben bringt und damit zur Mündung des Gießrohres führt. Das Zurückhalten von Schlacke wird hiermit nicht bezweckt, vielmehr müssen vorher geeignete Maßnahmen ergriffen werden.

Zwar ist ein Siphon in der DT-OS 19 17 367 und in der GB-PS 12 71021 offenbart, welche einen großen kippbaren Tundish zwischen Gießpfanne und Kokille zum Gegenstand haben. Dabei soll die Aufgabe geiöst werden, dem flüssigen Metall ein Additiv, vorzugsweise in Form einer Mischung aus Tellur und Selen zuzuführen, um gewisse Vorteile damit zu erreichen.

Der Tundish besteht aus einem größeren allseitig angeschlossenen Gefäß mit Bodenauslauf und mit an einer Seite des Gefäßes befindlicher oben offener Vorkammer zum Eingießen des Metalls, wobei sich zwischen Vorkammer und Gefäß eine Siphongestaltung befindet. Dieser bekannte Tundish zeigt aber besonders deutlich, daß es praktisch ausgeschlossen erscheint, diese Siphongestaltung schon in der Gießpfanne vorzugsehen, wie es sich die Erfindung zur Aufgabe

ίο gemacht hat.

Eine Vertiefung rund um den Bodenausflußkanal einer Gießpfanne zum Zurückhalten der Schlacke am Schluß des Gießvorganges zeigt schließlich auch noch die US-PS 38 14 405, jedoch ohne sonstige Maßnahmen, so daß der Zustrom von Schlacke zum Ausfluß während des Gießens nicht verhindert werden kann.

Der gesamte vorbeschriebene Stand der Technik macht deutlich, daß die Lösung der Aufgabe, bei der Verarbeitung von flüssigem Stahl die Schlacke schon in einer herkömmlich ausgebildeten Gießpfanne mit Bodenauslauf während des Gießens ohne Verlust an Stahl und ohne besondere Aufmerksamkeit durch das Personal zurückzuhalten, trotz des Bekanntseins von der Auslaßöffnung umgebenden Vertiefungen und verschiedenen Siphongestaltungen über Jahrzehnte hinweg nicht gelöst worden ist.

Die Erfindung jedoch hat eine Lösung der Aufgabe gefunden, und zwar mit mehreren Ausführungsformen, wie sie sich aus den Patentansprüchen ergibt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind erheblich, und zwar vor allem in ökonomischer Beziehung. Die Qualität des Gusses wird verbessert, und insbesondere wird auch die Reststahlmenge erheblich verringert, was sich als unmittelbare Ersparnis niederschlägt. Dabei ist die erfindungsgemäße Einrichtung vergleichsweise klein, von geringem Gewicht, leicht einbaubar und tritt als solche praktisch überhaupt nicht in Erscheinung, so daß sie den Betrieb nicht kompliziert. Da die Schmelze von allen Seiten her zur Ausflußöffnung strömen kann, geht das Gießen auch vergleichsweise sehr schnell vonstatten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt
F i g. 1 eine Gießpfanne herkömmlicher Bauart,

F i g. 2 ein senkrechtes Ausführungsbeispiel, und zwar einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des Pfannenbodens an der Stelle des Ausflußkanals,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend F i g. 2,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel entsprechend F i g. 2 und 3.

Die in F i g. 1 schematisch wiedergegebene Gießpfanne 1 ist von herkömmlicher Bauart und weist die erfindungsgemäßen Merkmale nicht auf. Sie enthält eine senkrecht angeordnete, über ein äußeres Hebelwerk betätigte Stopfenstange mit Stopfen 2, durch dessen Auf- und Abbewegungen die obere öffnung eines Bodenauslaufkanals 3 in einem Ausgußstein 4 geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Ausgußstein 4 sitzt in einem Lochstein 5, der einen Teil des feuerfesten Pfannenbodens 6 bildet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lochstein 5 mit einer ringförmigen Vertiefung 7 in Gestalt einer Rinne versehen, welche die obere Mündung des Bodenausflußkanals 3 umgibt. Auf dem Boden der Vertiefung 7 steht ein Ringkörper mit ringförmiger Wand 8, die mit ihrer Unterkante 9 den Boden der Vertiefung 7 nicht überall berührt, vielmehr

nur an wenigen Stellen zum Zwecke der Befestigung des Ringkörpers. Auf diese Weise ergeben sich über den Umfang des Ringkörpers verteilte öffnungen 10.

Zum Ausgießen der Pfanne 1 wird der Stopfen 2 angehoben, wodurch die obere Öffnung des Kanals 3 freigegeben wird. Nun fließt die Schmelze durch die obere öffnung der ringförmigen Wand 8 zum Kanal 3, jedoch handelt es sich hierbei nur um einen Bruchteil des Pfanneninhaltes, während die überwiegende Menge der Schmelze den Weg durch die Vertiefung 7 unter der Kante 9 der Wand 8 hinweg zur inneren Flanke 11 der Vertiefung 7 nimmt und von dort in den Kanal 3 gelangt. Der flüssige Stahl vollführt also einen im Querschnitt S-förmigen Weg. Wenn der Stahl soweit ausgelaufen ist, daß sein Spiegel die Oberkante der Wand 8 erreicht hat, strömt er nur noch durch die Vertiefung 7 zum Kanal 3. Sobald der Stahlspiegel die Oberfläche des Pfannenbodens 6 erreicht hat, hört der Durchfluß auf. Die über dem Stahlspiegel lagernde Schlacke kann nicht in die Vertiefung 7 eintreten, weil ihr der dort befindliche Stahl den Weg versperrt. So wird die Schlacke selbsttätig in der Pfanne 1 zurückgehalten. Infolge der Größenverhältnisse zwischen dem Durchmesser der ringförmigen Wand 8 und dem Durchmesser des Pfannenbodens ist die von oben her in den Ausflußkanal 3 gelangende Schlackenmenge absolut vernachlässigbar, zumal sich auf der Wand 8 ein schuppiges Schlackendach bildet, welches kaum durchlässig ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 wird die in die Vertiefung 7 hineinragende Wand auf andere Weise gebildet, nämlich durch einen Ring 12, der den Ausgußstein 4 umgibt und am Lochstein 5 beispielsweise mit Bajonettverschluß befestigt ist. Der Ring 12 hat rundherum kanalartige Durchflußöffnungen 13, die schräg ansteigend verlaufen. Die öffnungen 13 führen vom Boden der Vertiefung 7 zu einer Ebene im Innern des Ringes 12, die der Oberfläche des Pfannenbodens 6 entspricht. Der Querschnitt der öffnungen 13 soll wesentlich größer sein als der Querschnitt des Ausflußkanals 3.

Um die Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze im Innern des Ringes 12 zu verkleinern, kann der

ίο Querschnitt der öffnungen 13 von außen nach innen größer werden. Die Seitenwände der öffnungen 13 können in radialer Richtung verlaufen, sie können aber auch so geführt sein, daß in dem Raum zwischen der Innenwand des Ringes 12 und dem Stopfen 2 eine kreisende Bewegung des Stahles entsteht. Ring 12 und Ausgußstein 4 können auch zu einem Stück zusammengefaßt sein. Wesentlich ist, daß die Oberkante der Eintrittsöffnung der Durchflußöffnungen 13 tiefer als die Oberkante der Vertiefung 7 liegt. Hierdurch wird das Prinzip der in die Vertiefung 7 eintauchenden Wand verwirklicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 ist ein unten offener büchsenförmiger Schwimmer 15 mit ringförmiger Wand 14 vorgesehen, der oben eine Mittenöffnung für den Stopfen 2 hat. Der Schwimmer 15 sinkt beim Ausgießen mit dem Stahlspiegel ab, so daC die Wand 14 schließlich in die Vertiefung 7 eintaucht Wenn der Durchfluß aufgrund der bereits beschriebe nen Wirkung aufhört, verbleibt der Schwimmer 15 it der in Fig.4 gezeigten Stellung und bildet dei gewünschten Abschluß gegen das Nachlaufen de Schlacke.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gießpfanne für Stahl, bestehend einem Außenmantel aus Blech, dessen Boden .. Seiten mit einem feuerfesten Futter ausgekleidet sind, mit einem steuerbaren Absperrorgan zum Einstellen des Ausflusses der durch den Bodenausflußkanal der Pfanne nach unten abzuleitenden Stahlschmelze und mit einer den Ausflußkanal umgebenden Vertiefung Ό im Futter des Pfannenbodens, wobei die wirksame Einströmkante des Ausflußkanals in der Ebene des Pfannenbodens liegt, gekennzeichnet durch eine von oben her in die Vertiefung (7) hineinragende, entsprechend der Form der Vertiefung (7) gestaltete, den Boden der Vertiefung (7) nicht — zumindest nicht überall — berührende, aus feuerfestem Werkstoff bestehende, bausteinartig ausgebildete und eingesetzte Wand (8,12,14).

2. Gießpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (8) auf dem Boden der Vertiefung (7) aufgelagert und am unteren Rand mit Durchflußöffnungen (10) versehen ist (F i g. 2).

3. Gießpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand Teil eines Bausteines (12) ist, der selbst die innere Flanke der Vertiefung (7) bildet (F ig. 3).

4. Gießpfanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Flanke der Vertiefung (7) durch die Unterseite von die Wand (12) schräg ansteigend durchquerenden Durchflußöffnungen (13) gebildet ist.

5. Gießpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (14, 15) büchsenartig gestaltet ist und oben bis dicht an das Absperrorgan (2) heranreicht (F i g. 4).

6. Gießpfanne nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchflußöffnungen (10,13) in Richtung von außen nach innen vergrößert ist.

7. Gießpfanne nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Durchflußöffnungen (10, i3) in anderer als radialer Richtung geführt sind, um in dem Raum zwischen Wand (8, 12) und Absperrorgan (2) eine kreisende Bewegung des Stahles entstehen zu lassen.