DE2362702C3 - Vorrichtung zum Zuführen, Fördern und Dosieren einer Metallschmelze zu einer Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum 2s Zuführen, Fördern und Dosieren einer Metallschmelze zu einer Stranggießkokille mit einem Förderkanal, dessen Wände aus feuerfestem Werkstoff bestehen, und längs der Förderstrecke angeordneten elektromagnetischen Wanderfeldinduktoren.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird eine elektromagnetische Förderrinne verwendet, in der das flüssige Metall in offener Strömung entgegen der Schwerkraft schräg nach oben gefördert wird (DT-AS 22 48 052). Im bekannten Fall wird, ausgehend von einer durch Einschaltung von Teilwicklungen des Wanderfeldinduktors erreichbaren guten Dosiergenauigkeit, bezweckt, ein Nachtropfen von Resten der Schmelze aus der Ausgießöffnung am oberen Rinnenende zu vermeiden. Am oberen Rinnenende ist zu diesem Zweck ein feuerfestes Gießrohr angeordnet, das über die Sohle der Rinne hinausragt.

In den weiterhin bekannten Anlagen waagerechter Bauart gelangt das flüssige Metall aus dem Behälter in die Stranggießkokille in der Regel über einen geschlossenen Ausgleichsbehälter bzw. Förderkanal (DT-Gbm 71 36 255, FR-OS 21 03 591).

Diese bekannten Gießvorrichtungen mit waagerechter Förderstrecke nutzen den ferrostatischen Druck im Behälter zur Förderung des flüssigen Metalls. Die Steuerung der Gießgeschwindigkeit erfolgt durch Absperrorgane eingangs- und ausgangsseitig des Ausgleichsbehälters bzw. der Förderstrecke. Eingangsseitig befindet sich dabei eine Düse mit vertikal verschiebbarem Stopfen, ausgangsseitig z. B. ein im <;<; Boden der Gießform geführter Schieber mindestens teilweise aus feuerfestem Material, der zusätzlich wassergekühlt sein kann (DT-Gbm 71 36 255).

Der Nachteil dieser Verrichtungen für die Überführung flüssigen Metalls aus dem Behälter, z. B. einem ho Schmelz- oder Warmhalteofen, in die Kokille besteht darin, daß eine genaue Zuführung des Metalls schwer zu regeln ist, bzw. der Durchfluß Störungen unterliegt. Diese Schwierigkeiten vermehren sich, wenn man in der Zone der Stranggießkokille einen erhöhten Druck < >s durch Erhöhung des Gasdruckes im geschlossenen Raum zwischen dem Behälter und der Kokille oder durch Druckerhöhung des flüssigen Metalls im geschlos

senen Förderkanal erzeugt.

Es ist ferner ein Stranggießverfahren bekannt, das eine Zwangszuführung des flüssigen Metalls durch eine Steigeinrichtung von unten in eine radial gebogene Stranggießkokille und ein periodisches Herausziehen des Stranges nach oben in eine Einrichtung .zur Sekundärkühlung bei periodischer Druckänderung des flüssigen Metalls auf die Kruste des Stranges in der Zone der Kokille vorsieht (Urheberschein der UdSSR Nr. 2 65 385).

Die Anlage für die Verwirklichung des bekannten Verfahrens hat einen Behälter für das flüssige Metall, das zwangsläufig über eine Steigeinrichtung von unten einer radial gebogenen Stranggießkokille zugeführt wird, über der in Richtung des technologischen Prozesses eine Einrichtung der Sekundärkühlung angeordnet ist.

Das Anfangsformen der Gußstrangkruste in dieser Anlage wird bei erhöhtem Druck realisiert, darum kann die Qualität des Gußstranges im ganzen und insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit des Gußstranges wesentlich besser sein als die der Gußstränge, die in den Anlagen anderer Bauarten hergestellt werden.

Der Druck auf die Kruste des Gußstranges wird periodisch während der Pause zwischen dem Herausziehen des Stranges aus der Kokille durch Druckerhöhung des flüssigen Metalls in der Steigeinrichtung erhöht. Wenn der Strang aus der Stranggießkokille herausgezogen w^;rd, wird der Druck auf die Kruste des Stranges in der Zone der Kokille entsprechend durch Druckverminderung des flüssigen Metalls in der Steigeinrichtung vermindert.

Man kann daran denken, den Druck in der Steigeinrichtung durch Druckerhöhung des Gases über dem Metall im erwähnten Behälter oder durch Druckerhöhung unmittelbar im Kanal der Steigeinrichtung unter Anwendung der bekannten Induktionspumpen, die üblicherweise für das Umpumpen der flüssigen Metalle verwendet werden, zu erhöhen.

In der vorbeschriebenen bekannten Anlage wird der Druck in der Steigeinrichtung durch Druckerhöhung im Behälter für das flüssige Metall erzeugt. Das macht die Anlage kompliziert, weil eine hermetische Abdichtung des erwähnten Behälters notwendig ist und sich folglich Schwierigkeiten bei der Füllung ergeben.

Es ist daher sicher zweckmäßig, die Induktionspumpen in der Steigeinrichtung zu verwenden. Aber in den bekannten Induktionspumpen für das Umpumpen flüssiger Metalle mit einer hohen Schmelztemperatur sind die Förderstrecken nicht betriebssicher, weil für einen geschlossenen Förderkanal üblicherweise ein dickwandiges Rohr verwendet wird, das aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff hergestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine betriebssichere Vorrichtung zum Zuführen, Fördern und Dosieren einer Metallschmelze zu einer Stranggießkokille zu schaffen, deren Förderkanal eine ausreichende Festigkeit aufweist und zum Transport des flüssigen Metalls mit einer Temperatur bis 1500^cC und einer Druckänderung darin von 0 bis 10 at geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des vorstehenden Patentanspruches gelöst.

Diese Vorrichtung hat eine ausreichende Festigkeit und wird bei periodischer Änderung des Druckes des flüssigen Metalls in ihr nicht zerstört, weil der auf die Kanalwände in Quer- und Längs-ichtung durch die Antriebe ausübbare Druck höhere maximale Druckspannungen in Quer- und Längsrichtung zuläßt, d. h. ein

solches Zusammendrücken der Wände der Metalleitung verhütet die Entstehung gefährlicher Zugspannungen in ihnen, die den Förderkanal, insbesondere bei Verwendung von keramischem Material, zerstören können.

Durch die verschiebbare Zuführleitung läßt sich zusätzlich eine gute Abdichtung realisieren und die Zufuhr des flüssigen Metalls dosieren. Im Störungsfall können die Kanäle für das Metall der Zuführ- und der Abführleitung geschlossen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeisf ielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung bei steigendem GuB in eine radial gebogene, gekühlte Stranggießkokille im Senkrechtschnitt zur Längsachse,

Fig. 2 die Vorrichtung bei Zuführung des flüssigen Metalls von oben in die gekühlte Stranggießkokille im Senkrechtschnitt zur Längsachse,

Fig. 3 den Schnitt Ill-Ill in Fig. 2, mit teilweiser Draufsicht.

Die Vorrichtung zum Zuführen, Fördern und Dosieren einer Schmelze befindet sich unter einer Gießpfanne 1 (Bild 1). An die Ausflußöffnung der Gießpfanne 1 ist eine bewegliche Zuführleitung 3 mit einem Kanal 4 für das schmelzflüssige Metall angeschlossen.

Die verschiebbare Zuführleitung 3 ist in ein unbewegliches Gcn.iuse 5 eingebaut, an das ein Antrieb 6 für die Verschiebung der Zuführleitung 3 in Längsrichtung in bezug auf die seitlichen Wände 7 eines Förderkanals 8 im mittleren Teil 9 der Vorrichtung befestigt ist.

Durch den Antrieb 6 wird die Zuführleitung 3 an die seitlichen Wände 7 des mittleren Teiles 9 der Vorrichtung angedrückt, und der Kanal 4 fluchtet mit der Eingangsöffnung des Förderkanals 8 im mittleren Teil 9 der Vorrichtung.

Das Ausgangsende des Förderkanals 8 ist an eine unbewegliche Abführleitung 10 angeschlossen, die einen Kanal 11 für die Schmelze aufweist. Dabei fluchtet die Ausgangsöffnung des Förderkanals 8 mit der Eingangsöffnung des Kanals 11 der Abführleitung 10.

Die Durchlaßkanäle für die Schmelze mit hoher Temperatur in der Zuführ- und in der Abführleitung sind mit feuerfester Ausmauerung ausgeführt.

Wenn das Metall einer Stranggießkokille 12 von unten zugeführt wird, so wird die gekühlte Stranggießkokille 12 (Fig. I) auf der Abführleitung 10 montiert, und die Größe der Ausgangsöffnung des Kanals 11 der Abführleitung 10 wird unter Berücksicntigung des Ausgangs in den Hohlraum der Stranggießkokille 12 ausgeführt.

Wenn die Vorrichtung zur Zuführung der Schmelze in die Stranggießkokille 12 (F i g. 2) von oben bestimmt ist, wird der Kanal 11 in der Abführleitung 10 unter Berücksichtigung des Metallabstiches aus der Abführleitung nach unten ausgeführt, dabei ist für eine bessere Gestaltung des Metallstranges in die Abführleitung 10 in bekannter Weise ein Ausguß 13 eingebaut.

Zwei Wände des Förderkanals 8 (Fig.3) sind mit einer dem Kanal nach innen zugewandten Ausbauchung ausgeführt. An diesen Wänden liegen von der Außenseite her flache Induktoren 14 eines Wanderfeldinduktors (Induktionspumpe) an. Die Induktoren 14 der Induktionspumpe sind in Gehäusen 15 mit in bezug auf die seitlichen Wände 7 mittels der Antriebe 16 verschieblich montiert. Bei einer maximalen Annäherung der Induktoren 14 in bezug auf die seitlichen Wände 7 verbleiben zwischen den Induktoren und

(H)

diesen Luftspalie.

Der Förderkanal 8 (Fig. 1) liegt im mittleren Teil 9 der Stranggießanlage auf einer Stützplatte 17 auf.

Auf die obere Kanalwand des Förderkanals 8 ist von oben eine Druckplatte 18 mit einer wärmeisolierenden Zwischenschicht 19 montiert. An ersterer befinden sich pressenartige Antriebe 20, durch die über die Druckplatte Druckspannungen in Querrichtung in den Wänden des Förderkanals 8 erzeugt werden.

Die Antriebe 20 der Druckplatte 18 bestehen aus mehreren, vorzugsweise pneumatischen Zylindern, von denen jeder durch eine Gelenkkupplung an dem Gehäuse 15 eines Induktors 14 und durch Verriegelungsklinken an dem Gehäuse eines anderen Induktors befestigt wird.

In Durchgangsnuten 21 (Fig. 1) der Zuführleitung 3 und der Abführleilung 10 der Vorrichtung sind in an sich bekannter Weise Schieber 22, 22' montiert. Sie sind aus einem hochfeuerfesten, leitfähigen und wärmeleitenden Werkstoff ausgeführt und haben öffnungen 23, in die feuerfeste Hülsen 24 aus einem nicht leitfähigen Werkstoff eingesetzt sind, deren öffnungsgroßen der Größe des Querschnittes des Kanals 11 entsprechen, der von den Schiebern 22, 22' überdeckt wird Die Schieber 22,22' sind durch Stromfluß über Kabelschuhe heizbar, die mittels des Schieberantriebes (nicht dargestellt) anpreßbar sind.

Der Betrieb der Vorrichtung vollzieht sich auf folgende Weise.

Bevor das Stranggießen beginnt, wird der Förderkanal 8 auf die Stützplatte 17 (Fig. 1) gestellt, die, abhängig von ihrer Länge, einteilig oder aus mehreren einzelnen Teilen in der Längsrichtung ausgeführt werden kann. Während der Aufstellung des Förderkanals 7 auf die Stützplatte 17 sind die bewegliche Zuführleitung 3, die unbewegliche Abführleitung 10 und die Gehäuse 15 mit den Induktoren 14 maximal voneinander entfernt. Das erlaubt, den Förderkanal 8 ungehindert auf die Stützplatte 17 aufzustellen. Vor der Aufstellung des Förderkanals 7 auf die Stützplatte 17 wird auf ihre Stirnflächen ein dünner feuerfester Anstrich aufgetragen.

Durch den Antrieb 6 werden die bewegliche Zuführleitung 3 in der Längsrichtung des Förderkanals 8 verschoben und Kräfte erzeugt, die für eine sichere Abdichtung der Stoßflächen zwischen der Zuführleitung 3, des Förderkanals 8 und der Abführleitung 10 ausreichen.

Dann werden die Induktoren 14 mittels der Antriebe 16 an die seitlichen Wände 7 angenähert, und es wird die Druckplatte 18 von oben aufgelegt. Die Druckplatte wird von den Antrieben 20 an den Förderkanal angedrückt. Die Luftzylinder der Antriebe 20 werden vorher in die Arbeitsstellung gebracht, in der sie über die Gelenkkupplung mit dem Gehäuse 15 eines Induktors 14 und über die Verriegelungsklinke mit dem Gehäuse 15 des anderen Induktors im Eingriff stehen. Die Schieber 22, 22' werden mittels der Schieberantriebe in eine solche Stellung gebracht, daß die öffnungen in ihren Hülsen mit den öffnungen des Kanals der Zuführbzw, der Abführleitung zusammenfallen.

Nach Vorheizen des Förderkanals 8 wird er aus einer dicht aufgesetzten Gießpfanne 1 mit der Schmelze 2 beschickt.

Beim Vergießen von Metall mit einem periodischen Herausziehen des Stranges aus der Stranggießkokille 12 (Fig. 1) nach oben erfolgt — wie eingangs erläutert — eine periodische Änderung des Druckes in der Zone der

Stranggießkokille 12 und folglich im Förderkanal 8, und zwar wegen intensiver Zuführung zur Zone der Stranggießkokille 12 und schnellen Herausziehens des Stranges 28 aus der Stranggießkokille. In diesem Falle erzeugt man in den Förderkanalwänden mitteis der s Antriebe 20, der Druckplatte 18 und des Antriebes 6 der Zuführleitung 3 erhöhte maximal zulässige Druckspannungen in Quer- und Längsrichtung. Da der Druck vom flüssigen Metall im Förderkanal 8 periodisch geändert wird, ist vorzugsweise auch das zusätzliche Drücken der ,„ Kanalwände in Querrichtung periodisch, d. h. entsprechend der Änderung des Druckes im Kanai 8, zu ändern.

Bei Gießende wird die Zuführleitung 3 durch den Schieber 22 abgesperrt. Mit der Induktionspumpe wird eine möglichst große Menge der Schmelze in den Kanal ,, 11 der Abfiihrieiiung und in die Stranggießkokille 12 gedrückt und danach im Kanal 11 der Abführleitung 10 der Schieber 22,22' geschlossen.

Dabei wird die Stirnfläche des Stranges 28 schnell gekühlt und erstarrt; das erlaubt, den Strang 28 weiter ,„ nach oben in die Einrichtung der Sekundärkühlung der Anlage (nicht dargestellt) zu verschieben, ohne ein Ausfließen der Schmelze aus dem noch nicht vollständig erstarrten Strang 28 befürchten zu müssen.

Wenn die Vorrichtung in einer Anlage verwendet _:<, wird, bei der die Schmelze der Stranggießkokille 12 von oben ohne zusätzlichen Druck eines Gases zugeführt wird (Fig.2), so wird durch eine Induktionspumpe die Durchflußgeschwindigkeit des Metalls im Förderkanal 8 vergrößert oder vermindert. Dabei sind mittels der Antriebe 20 nur geringe Druckspannungen zu erzeugen.

Bei einer wesentlichen Erhöhung des Druckes im Förderkanal 8 können in den Kanalwänden gefährliche Zugspannungen in Zusammenhang mit einer Beanspruchung der verhältnismäßig dünnen seitlichen Wände 7 auf Biegung unter Einwirkung dieses Druckes entstehen. Ein feuerfester, keramischer Werkstoff läßt sich wie bekannt kaum auf Biegung bzw. Zug beanspruchen. Um die gefährlichen Zugspannungen in den seitlichen Wänden 7 des Förderkanals 8, der aus einem keramischen Werkstoff hergestellt ist, abzuwenden, erzeugt man in den seitlichen Wänden 7 durch die Antriebe 20 über die Druckplatte 18 Druckspannungen in Querrichtung. Die Druckbeaufschlagung in Querrichtung und der Umstand, daß die seitlichen Wände 7 nach innen ausgebaucht sind, gewährleisten einen sicheren Betrieb des keramischen Förderkanals selbst beim Durchfließen von flüssigem Metall mit beträchtlichem Druck.

Wenn das flüssige Metall der Stranggießkokille 12 (F i g. 2) von ober; zugeführt wird, so senkt man zwecks Einstellung der Metallzuführung den Stopfen am Ende des Gusses in die Gießpfanne 1 für das flüssige Metall und überdeckt die Auslaßöffnung.

Die Vorrichtung arbeitet betriebssicher selbst bei Änderungen des Druckes im flüssigen Metall im Bereich von 0 bis 10 at.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Zuführen, Fördern und Dosieren einer Metallschmelze zu einer Stranggießkokille mit ■> einem Förderkanal, dessen Wände aus feuerfestem Werkstoff bestehen, und längs der Förderstrecke angeordneten elektromagnetischen Wanderfeldinduktoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gießpfanne (1) und Förderkanal (8) eine mittels einer mechanischen Verschiebeeinrichtung (6) gegen den Förderkanal (8) verschiebbare Zuführleitung (3) für die Schmelze und zwischen Förderkanal (8) und Stranggießkokille (12) eine mit diesen beiden Teilen fest verbundene Abführleitung (10) vorgesehen ist, daß die seitlichen Wände (7) des Förderkanals (8) im Bereich der seitlichen Induktoren (14) nach innen ausgebaucht sind und daß der Förderkanal (8) auf einer Stützplatte (17) angeordnet und von einer Druckplatte (18) bedeckt ist, der pressenartige Antriebe (20) zugeordnet sind.