DE2352079A1

DE2352079A1 - Schieberverschluss fuer giesspfannen fuer fluessige metalle, insbesondere stahl

Info

Publication number: DE2352079A1
Application number: DE19732352079
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Ing Walther
Original assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Current assignee: Zimmermann and Jansen GmbH
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1975-04-24
Also published as: FR2248106B3; HU172741B; NL7413412A; SE7412829L; FR2248106A1; CH580998A5; NL180181C; IT1022916B; DE2352079B2; ES431100A1; NL180181B; AU7438574A; DD114359A5; SE404587B; ZA746533B

Description

PATENTANWÄLTE F.W. H EM M E R (Crf - « E R D fc. O i_ L b R ■ I). G P O SSE Z sJ D £ U / >3

-/2. Oktober 1973 g.ni 71 967

Zimmermann & Jansen Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
516 Düren, Bahnstraße 52

Schieberverschluß für Gießpfannen für flüssige Metalle, insbesondere Stahl

Die Erfindung betrifft einen Schieberverschluß für Gießpfannen für flüssige Metalle, insbesondere Stahl, der mit einer in einem Stahlrahmen austauschbar ortsfest gehaltenen, keramischen Kopfplatte und einer diese untergreifenden und gegen sie vorzugsweise kraftbetrieben verschiebbaren, in einem Gleitrahmen austauschbar gehaltenen keramischen Schieberplatte, die von federbelasteten Bolzen gegen die Kopfplatte angestellt wird, ausgestattet ist. Die Kopfsowie die Schieberplatte sind jeweils symmetrisch ausgebildet ; die Kopfplatte weist mittig einen Durchtrittskanal auf, und die Schieberplatte ist mit mindestens einer Ausgußhülse ausgestattet. Derartige Schieberverschlüsse werden zur Steuerung der Entnahme flüssigen Metalles, insbesondere Stahles, aus Gießpfannen eingesetzt. Der auftretenden starken mechanischen sowie thermischen Belastung wird begegnet, indem sowohl die Kopf- als auch die Schieberplatte mit Ausgußhülse aus keramischem Materiale gefertigt sind. Dem starken Verschleiß sowie der auftreten Erosion, die trotz des mechanisch harten und thermisch resistenten Materiales auftreten, wird begegnet, indem sowohl die Kopf- als auch die Schieberplatte leicht austauschbar gehalten sind, so daß diese als Schleißteile leicht wechselbar sind_o

In der Praxis hat sich gezeigt, daß der Verschleiß nicht gleichmäßig auftritt«, Mit derartigen Schieberverschluss en wird nämlich nicht nur der Durchtrittskanal geöffnet oder

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abgesperrt: Durch Einstellen beliebiger Zwischenstellungen kann im Übergangsbereich zwischen der Kopf- und der Schieberplatte der Durchtrittsquerschnitt variiert und damit dessen Durchtrittswiderstand willkürlich geändert werden. So kann durch Zwischenstellungen der Schieberplatte die jeweilige Gießleistung bestimmt werden. Als wesentlich zeigt sich hierbei noch, daß zu Anfang eines Gießprozesses infolge des hohen Pegels des flüssigen Metalles der am Verschluß auftretende Druck hoch ist; mit zunehmender Entleerung der Gießpfanne sinken jedoch sowohl der Druck als auch die Gießleistung. Um diesen Effekt zu kompensieren, geht man von einem Ausgußquerschnitt aus, der bereits bei niedrigem statischen Druck die gewünschte Gießleistung ergibt. Zu Beginn des Gießprozesses jedoch wird dem hohen Druck begegnet, indem durch eine Zwischenstellung der Querschnitt eingeengt ist, Beim Fließen des Gießmetalles durch solch einen eingeschränkten Querschnitt tritt an dieser Stelle eine besondere hohe mechanische Belastung und, durch diese bewirkt, eine besonders sbarke Erosion auf. Entsprechend der unsymmetrischen Stellung von Kopf- und Schieberplatte ist auch diese Erosion unsymmetrisch und im wesentlichen einseitig.

Bei einer bevorzugten Ausführung des Schieberverschlusses jedoch lassen sich derartig einseitig erodierte bzw. verschlissene Kopf- bzw. Schieberplatten zweifach verwenden: Infolge ihrer symmetrischen Ausbildung können sie, einseitig verschlissen, dem Schieberverschluß nach öffnen desselben entnommen und um l80° verdreht wieder eingesetzt werden. Die Handhabung der nach dem Guß rotglühenden Kopf- bzw. Schieberplatten jedoch ist schwierig, und es besteht stets die Gefahr des Auftretens von Rissen infolge des durch die Entnahme bedingten thermischen Schocks.

Neben dem aus der Druckschrift 1 6ol.o2 der Anmelderin bekannten Schieberverschluß für Gießpfannen ist in der DT-OS 2 212 312 eine drehbare Düse für Gießpfannen bekannt, bei

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der in einem Drehteller eine mehrere Düsenöffnungen aufweisende Gleitscheibe vorgesehen ist, die von ebenfalls im Drehteller eingespannten Ausgußhülsen unterfangen sind. Mittels eines Drehantriebes kann der Drehteller so gedreht werden, daß eine der Düsenöffnungen mit dem Durchtrittskanal einer stationären Düse koordiniert, durch Verdrehen aus dieser Stellung kann der Durchtrittsquerschnitt eingeschnürt werden, und durch weiteres Verdrehen wird der durch stationäre Düse und Drehteller gebildete Verschluß abgeschlossen. Der gattungsfremde Drehverschluß weist zwar im Drehteller mehrere Ausgußhülsen auf, so daß dessen Verschleiß sich auf eine Anzahl von eine Sperr- bzw. Drosselwirkung ausübenden Bereichen verteilt. Der gesamte Verschluß weist aber einen komplizierten Aufbau auf und muß verhältnismäßig groß ausgebildet werden. Das Austauschen der keramischen Einsätze erweist sich als schwierig und verwickelt und bedingt auch bei großer Geschicklichkeit des Bedienenden einen relativ großen Zeitaufwand.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Schieberverschluß der oben bezeichneten Gattung, der sich als kompakt und robust bewährt hat und den Austausch der Schleißteile in kürzester Zeit zuläßt, zu schaffen, bei dem an sich bekannte, symmetrisch ausgebildete Kopf- sowie Schieberplatten in beiden Vorzugsstellungen voll ausnutzbar sind, ohne daß ein Umlegen derselben erforderlich wird.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem gemäß der Erfindung der die Schieberplatte aufweisende Gleitrahmen durch den zugeordneten Stellantrieb aus einer Mittelstellung, in der die Kopfplatte und die Schieberplatte symmetrisch zueinander stehen, beidseitig verschiebbar ist. Hierdurch werden Bewegungsvorgänge in bezug auf die Platten erzielt, die denen bei üblichem einseitigem Stellweg unter Benutzung zweier Vorzugslagen entsprechen.

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Mit Vorteil weist die Schieberplatte mittig eine Angußhülse auf, die in der Mittelstellung des Gleitrahmens mit der Durchtrittsöffnung der Kopfplatte koinzidiert; der Gleitrahmen ist aus dieser Mittelstellung beidseitig in Sperrstellung verschiebbar.

Bewährt hat sich auch eine Schieberplatte, die zwei in Längsrichtung der Stellbewegung mit Abstand symmetrisch hintereinander angeordnete Ausgußhülsen aufweist, wobei in den extremen Stellungen des Gleitrahmens die Durchtrittsöffnung der Kopfplatte jeweils mit einer der beiden Ausgußhülsen der Schieberplatte koinzidiert, und in der Mittelstellung des Gleitrahmens die Durchtrittsöffnung der Kopfscheibe durch die Schieberplatte abgedeckt ist.

Der Stellvorgang kann in der jeweils gewählten Hälfte des den gesamten Stellweg umfassenden Stellbereiches erfolgen. Es wurde als nachahmenswert erkannt, ggfs. auf einen Schaltvorgang hin Stellvorgänge alternierend in den beiden Hälften des Stellbereiches zu bewirken.

Bei einer Ausstattung der Schieberplatte mit zwei Ausgußhülsen lassen sich unterschiedliche Gießleistungen besonders einfach erzielen, wenn die Ausgußhülsen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in "Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Figur 1 im Längsschnitt einen mit einem SchieberverSchluß ausgestatteten Abschnitt einer Gießpfanne,

Figuren zur Darstellung der Arbeitsvorgänge schematisch ^ die Kopfplatte und die im Gleitrahmen gehaltene Schieberplatte der Fig. 1 in unterschiedlichen relativen Stellungen, und

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Pigur 6 in gleichartiger Darstellung unter einer Kopfplatte in einem Gleitrahmen gehalten eine mit zwei Ausgußhülsen ausgestattete Schieberplatte.

In Fig. 1 ist im Längsschnitt ein Abschnitt einer Gießpfanne 1 dargestellt, die von einer Montageplatte 2 eines Schieberverschlusses unterfangen ist. Durch nicht dargestellte hinter der Zeichenebene liegende scharnierartige Halteelemente ist mit der Montageplatte 2 das Schiebergehäuse 3 verbunden, das in der. dargestellten Arbeitslage durch vor der Zeichenebene liegende Elemente mit der Montageplatte lösbar verriegelt ist. Im Schiebergehäuse 3 ist ein Gleitrahmen 4 längsverschiebbar gehalten; der Stellweg des Gleitrahmens 4 wird längsseitig durch die Stirnwand 5 des Schiebergehäuses und rechtsseitig durch einen Anschlag .6 begrenzt.

Die Ausmauerung der Gießpfanne 1 enthält - einen Durchtrittskanal zum Abziehen des flüssigen Eisens, der in einer mit einem Wulstrand ausgestatteten Außenhülse 7 endet. In einer Ausnehmung der Montageplatte 2 ist eine keramische Kopfplatte 8 eingelegt, welche einen Durchtrittskanal sowie eine Ringnut aufweist, in welche der Ringwulst der Außenhülse 7 dichtend eingreift. In eine Ausnehmung des Schiebergehäuses 3 ist eine keramische Schieberplatte 9 eingelegt, die durch eine Anzahl von in Bohrungen des Gleitrahmens 4 vorgesehenen Federbolzen Io vertikal nach oben gepreßt wird. Hierbei pressen die sich auf einen Absatz der Bohrungen abstützenden Druckfedern die Bolzen gegen die Unterseite der Schieberplatte 9 und damit diese dichtend gegen die Kopfplatte 8, die wiederum sich dichtend auf den Ringwulst der Außenhülse 7 stützt. Die gesamten Abdichtungen werden damit durch die Federbolzen Io beaufschlagt, die einerseits Stärkenunterschiede auszugleichen vermögen und andererseits die jeweiligen Anpreßkräfte konstant halten und durch deren Begrenzung Überlastungen der keramischen Bauteile vermeiden.

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Zum Angriff des Stellantriebes, der zxtfeckmäßig als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, ist das Schiebergehäuse 3 mit einem Bajonettanschluß 11 ausgestattet, welcher der Aufnahme und Halterung eines nicht dargestellten Hydraulikzylinders dient, und der Gleitrahmen 4 weist einen Bajonettanschluß 12 auf, der die Verbindung mit der Kolbenstange des Druckmittelzylinders herstellt. Mit Anschluß des als Stellantrieb vorgesehenen Hydraulikzylinders kann der Gleitrahmen 4 beliebig steuerbar bzw. regelbar verschoben werden.

In der dargestellten Lage ist der Schieberverschluß abgesperrt. Zieht der Stellantrieb den Gleitrahmen 4 in seine Mittelstellung, so ergibt sich die in Fig. 2 veranschaulichte relative Stellung zwischen der Kopfplatte 8 und der Schieberplatte 9: Der Durchtrittskanal der Kopfplatte 8 sowie die Durchtrittsöffnung der Ausgußhülse der Schieberplatte 9 koinzidieren, und für die in der Gießpfanne enthaltene Schmelzen steht der größtmögliche Austrittsquerschnitt zur Verfügung. - Bei den bekannten Ausführungen von SchieberverSchlüssen ist diese Stellung gleichzeitig eine der Endstellungen, wie der gestrichelt angedeutete Anschlag 13 ausweist. Gemäß der Erfindung jedoch sind die Anschläge 5 und 6 gleich weit von den Stirnflächen des Gleitrahmens 4 entfernt, so daß dieser bei entsprechender Auslegung des Stellantriebes zum Drosseln oder Sperren wahlweise nach rechts oder nach links verschoben werden kann.

Der Drosselvorgang wird an Hand der Fig. 3 erläutert. In der bei bisherigen Ausführungen bekannten und allein möglichen Verschieberichtung ist der Gleitrahmen 4 in Richtung auf den Anschlag 5 hin so vorgeschoben, daß der im Grenzbereiche zwischen der Kopfplatte 8 und der Schieberplatte 9 zur Verfügung stehende Durchtrittsquerschnitt erheblich eingeschränkt ist. Die durch weiteres Verschieben des Gleitrahmens 4 bis zum Erreichen der Stirnwand 5 des Schiebergehäuses, die als Anschlag wirkt, und damit das völlige Absperren wird in Fig.

dargestellt.

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Bei den Stellvorgängen ausschließlich in Richtung des Pfeiles 14 der Fig. 2 werden die die Durchtrittsöffnungen umschließenden Bereiche der Kopfplatte 8 sowie der Schieberplatte 9 im wesentlichen einseitig verschlissen bzw. angegriffen und erodiert. Gemäß Fig. 5 kann der Stellvorgang von der Mittelstellung des Gleitrahmens 4 auch in Richtung des Pfeiles 15 eier Fig. 2, also in der entgegengesetzten Richtung, vorgenommen werden. Hierbei unterliegen jeweils die gegenüberliegenden Bereiche der Durchtrittsöffnungen der Kopfplatte 8 sowie der Schieberplatte 9 stärkeren Beanspruchungen, so daß nunmehr die Beanspruchung und damit der Verschleiß, die Abnutzung und die Erosion auf der gegenüberliegenden- Seite stattfinden. Damit ist mit einfacher "Verlängerung der Bewegungsbahn des Gleitrahmens 4 über die bisherige Offenstellung hinaus erreicht worden, sowohl die Kopfplatte als auch die Schieberplatte beidseitig ausnutzen zu können, ohne wie bisher zu diesem Zwecke das Schiebergehäuse 3 von der Montageplatte 2 abzuschwenken, um die Kopfplatte 8 sowie die Schieberplatte 9 den jeweiligen Ausnehmungen zu entnehmen und sie, um 180 verdreht, wieder in diese einzusetzen und das Schiebergehäuse 3 anzuschwenken und zu verriegeln.

Bei der in Fig. 6 veranschaulichten Ausführung sind gegenüber der an Hand der Figuren 1 bis 5 erläuterten weitere Veränderungen vorgenommen. Die Schieberplatten 9 der Figuren 1 bis 5 ist mit einer Ausgußhülse 20 (vergl. Fig. 5) ausgestattet. Die im Gleitrahmen 16 der Fig. 6 gehaltene Schieberplatte 17 weist außermittig zwei Angußbuchsen 18 und 19 auf. Hierdurch ergibt sich in der in Fig. 6 gezeigten Mittelstellung des Gleitrahmens 16 die Sperrstellung, und durch seitliches Verschieben in Richtung des Pfeiles wird die Ausgußhülse 18 unter den Durchtrittskanal der Kopfplatte 8 gebracht, während durch Bewegen des Gleitrahmens 16 in Richtung des Pfeiles 15 die Ausgußhülse 19 unter den Durchtrittskanal der Kopfplatte 8 gefahren wird. Während nach Figuren 1 bis 5 cLie beiden extremen Stellungen des

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Gleitrahmens 4 Sperrstellungen waren und nur in der Mittelstellung der Durchtritt freigegeben wurde, so ergibt sich gemäß Fig. 6 eine Sperrstellung in der Mittelstellung, während in den extremen Stellungen jeweils eine der beiden Ausgußhülsen freigegeben wird. Auch hier wird ein Verschleiß der Kopfplatte 8 in beiden Richtungen ermöglicht, so daß diese voll ausgenutzt werden kann, ohne um l80 gewendet werden zu müssen. Die beiden Durchtrittsöffnungen der Schieberplatte 17 und der Ausgußhülsen 18 sowie 19 jedoch werden nur einseitig auf Verschleiß beansprucht; da jedoch zwei solcher Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, wird auch hier die erwünschte längere Standzeit ohne Wechsel bzw. Drehen der Schleißteile erzielt. Die Anordnung nach Fig. 6 läßt sich besonders vorteilhaft einsetzen, wenn, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, die Ausgußbüchsen 18 und 19 mit unterschiedlichem Querschnitt ausgeführt sind, so daß bspw. bei ersten Gießvorgängen der Gleitrahmen 16 in Richtung des Pfeiles 15 gegen den Anschlag 6 verfahren wird, so daß bei höherem am Schieberverschluß auftretendem Flüssigkeitsdruck die Angußbuchse 19 geringeren Querschnittes wirksam wird, während nach teilweiser Entleerung aus der den Verschluß bewirkenden Mittelstellung der Gleitrahmen 16 in Richtung des Pfeiles Ik gegen den Anschlag 5 verschoben wird, so daß nunmehr zum Austritt der Schmelze die Ausgußhülse 18 größeren Querschnittes zur Verfügung steht.

Die Erfindung läßt sich, ausgehend von den dargestellten Ausführungsbeispielen, vielfach variieren. Als wesentlich aber hat sich gezeigt, daß sie dazu benutzt werden kann, einen in der Praxis bereits bewährten Schieberverschluß durch verhältnismäßig einfache Weiterbildung so umzugestalten, daß relativ geringe Baugröße und kompakte, robuste Ausführung sowie die bekannte Zuverlässigkeit erhalten werden, die ohnehin häufig zu wechselnden, hoch beanspruchten Schleißteile aber in den üblichen beiden Vorzugslagen genutzt werden können, ohne daß ein schwierig zu bewerkstelligendes, die

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Gefahr deren Zerstörung durch thermische Schocks bergendes und unerwünschte Stillstandszeiten bedingendes Ausspannen und Umspannen derselben erforderlich wird.

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Claims

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Zimmermann & Jansen, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 516 Düren, Bahnstraße 52

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Patentansprüche

1. Schieberverschluß für Gießpfannen für flüssige Metalle, insbesondere Stahl, mit einer in einem Stahlrahmen austauschbar ortsfest gehaltenen keramischen Kopfplatte und einer diese untergreifenden und gegen sie vorzugsweise kraftbetrieben verschiebbaren, in einem Gleitrahmen austauschbar gehaltenen keramischen Schieberplatte, die mittels federbelasteter Bolzen gegen die Kopfplatte angestellt wird, bei dem die Kopf- sowie Schieberplatte symmetrisch ausgebildet sind, die Kopfplatte mittig einen Durchtrittskanal aufweist, und die Schließplatte mit mindestens einer Ausgußhülse ausgestattet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der die Schieberplatte (9,17) aufweisende Gleitrahmen (4,16) durch den zugeordneten Stellantrieb aus einer Mittelstellung, in der die Kopfplatte und die Schieberplatte symmetrisch zueinander stehen, beidseitig verschiebbar ist.

2. Schieberverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberplatte (9) mittig eine Ausgußhülse (2o) aufweist, die in der Mittelstellung des Gleitrahmens (4) mit der Durchtrittsöffnung der Kopfplatte (8) koinzidiert, und daß der Gleitrahmen beidseitig in Sperrstellungen verschiebbar ist.

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3· Schieberverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberplatte (17) zwei in Längsrichtung der Stellbewegung mit Abstand symmetrisch hintereinander angeordnete Angußhülsen (18,19) aufweist, und daß in den extremen Stellungen des Gleitrahmens (l6) die Durchtrittsöffnung der Kopfplatte (8) jeweils mit einer der beiden Ausgußhülsen der Schieberplatte koinzidiert, und daß in der Mittelstellung des Gleitrahmens (l6) die Durchtrittsöffnung der Kopfplatte durch die Schieberplatte abgesperrt ist.

k. Schieberverschluß nach Ansprüchen 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß der Stellvorgang in der jeweils gewählten Hälfte des den gesamten Stellweg umfassenden Stellbereiches erfolgt.

5. Schieberverschluß nach Ansprüchen 1 bis 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellvorgang alternierend in den Hälften des den gesamten Stellweg umfassenden StellbePeiches erfolgt.

6. Schieberverschluß nach Ansprüchen 3 bis 5» dadurch gekennzeichne t, daß die Ausgußhülsen (18,19) der Schieberplatte (17) unterschiedliche Durchtrittsquerschnitte aufweisen.

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