DE2643009A1 - Einlegekoerper zum schutz der aufprallflaeche eines giesstrahls in einem metallurgischen gefaess - Google Patents

Description

• Einlegekörper zum Schutz der Aufprallfläche eines
• Gießstrahls in einem metallurgischen Gefäß.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Einlegekörper zum Schutz der Aufprallfläche eines Gießstrahls in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere in einem Zwischenbehälter für den Strangguß, mit den Aufprallbereich umgebenden Begrenzungen, mittels deren-die von der Aufprallfläche wegschießende und wegspritzende Schmelze zurückhaltbar ist.
• Beim Vergießen von Stahlschmelzen treten teilweise beträchtliche Fallhöhen des Gießstrahles auf, die bewirken, daß das feuerfeste Material des metallurgischen Gefässes im Aufprallbereich stark auf Erosion beansprucht wird. FUr Zwischenbehälter beim Stranggießen sind Prallsteine bekannt, die im wesentlichen aus einem feuerfesten Material (Tonerde mit mehr als 70% Aluminiumoxid, Magnesit u. dgl.) Zusätzen wie beispielsweise SiC und einem keramischen Bindemittel bestehen. Sie besitzen ein hohes Raumgewicht und gewährleisten daher einen hohen Erosionswiderstand, haben aber den Nachteil, daß sie eine hohe Wärmekapazität und insbesondere einen hohen WärmeUbergangswert aufweisen, so daß die feuerfeste Zustellung in der Umgebung des Prallsteins übermäßig aufgeheizt wird.
• Ein weiterer wesentlicher Nachteil der glatten Prallsteine besteht darin, daß die Schmelze beim Gießen ungehindert zur Seite wegschießt und sehr stark verspritzt. Wenn die verspritzten Tropfen auf die Wand des metallurgischen Gefässes gelangen und dort erstarren und anschließend von der Schmelze wieder erreicht und mitgenommen werden, so ergeben sich, wenn die erstarrten Tropfen nicht vollständig wieder aufschmelzen,Fehler im Gefüge.
• Es ist nun bereits bekannt, auf den Boden einer Kokille ein Stahlwollekissen zu legen oder dort eine Schicht Vermikulit hineinzugeben dann durch die Stahlwolle bzw. die Schicht hindurchgegossen, wordurch der Metallstrahl gedämpft wird.
• Diese Maßnahmen sind aber vornehmlich nur bei Gießbeginn bzw. jedenfalls nur für metallurgische Gefäße mit begrenzter Gießdauer wie Kokillen wirksam.
• Bei längeren Gießdauern, mit denen bei den Zwischenbehältern im Strangguß zu rechnen ist, würden die Stahlwolle und auch der Vermikulit vorzeitig weggeschmolzen sein.
• Aus der französischen Patentschrift 864 420 ist ein den Querschnitt einer Kokille im wesentlichen ausfüllender Ring aus feuerfestem Material bekannt, in dem hinein der Gießstrahl gerichtet wird. Diese Ausführungsform entspricht der eigangs genannten Art. Der Innenumfang des Ringes bildet Begrenzungen, die die wegspritzende Schmelze zurückhalten und daran hindern, auf die kalte Kokillenwand zu gelangen. Der Ring schwimmt beim Füllen der Kokille mit hoch und entfaltet seine Wirksamkeit während des gesamten Gusses. Allerdings läßt sich wegen des notwendigerweise großen offenen Querschnitts des Ringes nicht immer vermeiden, daß doch gewisse Anteile der Schmelze aus dem Inneren des Ringes herausspritzen. Die Öffnung des Ringes kann nicht wesentlich enger gemacht werden, weil sonst bei einem unruhigen Gießstrahl oder bei einem nicht genau in der Mitte der Kokille verlaufenden Gießstrahl dieser auf den Rand des Ringes gelangen und dort stark verspritzen würden.
• Ein hochschwimmender Einlegekörper bei Kokillen ist auch in der österreichischen Patentschrift 253 710 beschrieben. Der eigentliche Körper hat die Form einer Schüssel mit eingezogenem Rand.
• Durch den eingezogenen Rand soll ein toroidförmiger Wirbel gebildet werden, der dem Gießstrahl seine kinetische Energie nehmen soll. Wenn aber die Schüssel mit Schmelze gefüllt ist, fällt der Gießstrahl frei in die Schmelze, so daß es doch wieder zu einem Verspritzen kommt.
• Ein schüsselförmiger Körper ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 20 713 bekannt, allerdings nicht für einen freifallenden Gießstrahl sondern für einen in einer Zwangs führung in Gestalt eines in die Schüssel hineinreichenden Tauchrohrs geführten Gießstrahl. Das Problem des Verspritzens tritt hierbei also nicht auf.
• Die Erfindung hat die Aurgabe, einen Fu legekörper der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei nur geringem Wärmeübergang aus der Schmelze heraus das Verspritzen eines frei fallenden Gießstrahls sicherer verhindert wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einlegekörper die Form eines Rostes aus wärmeisolierendem feuerfestem Material mit wabenartignebeneinander angeordneten , nach oben und unten offenen Ausnehmungen aufweist.
• Der Rost besteht praktisch nur aus Stegen, so daß er keine große Wärmekapazität aufweist und wegen des wärmeisolierenden Materials bei Gießbeginn auch keine nennenswerte Wärme in die umgebenden Bereiche der Zustellung gelangen läßt.
• Dadurch, daß mehrere Ausnehmungen vorhanden sind, liegen die durch den Innenumfang der einzelnen Ausnehmung gegebenen Begrenzungen immer recht nah an der Auftreffstelle des Gießstrahls, so daß ein Verspritzen aus dem Einlegekörper heraus erschwert ist.
• Da die Ausnehmungen von unten offen sind, füllt sich der Einlegekörper nicht vollständig, weil die Schmelze stets nach unten abläuft. Der Einlegekörper kann am Boden des metallurgischen Gefässes verkeilt werden oder rrei sein. Im ersteren Fall ist er natürlich nur wirksam, solange der Füllstand der Schmelze nicht wesentlich über seinen oberen Rand liegt.
• Im zweiten Fall schwimmt der Einlegekörper mit hoch und ragt infolge seines geringeren spezifischen Gewichtes aus der Schmelzenoberfläche heraus, so daß er während des ganzen Gusses in der gleichen Weise wirksam bleibt wie am Boden.
• Ein weiterer Vorteil, der durch die Vielzahl und die damit einhergehende geringe Querschnitts ausdehnung der Ausnehmungen zustande kommt und der sich besonders bei auf dem Boden aufliegenden Einlegekörper auswirkt, ist der daß die von der Auftreffstelle wegschießende Schmelze nicht mit großer Geschwindigkeit ttber große Flächen parallel zum Boden strömt, wodurch die starke Erosion zustande kommt. Das Abströmen wird vielmehr in unmittelbarer Nähe der Auftreffstelle durch die dort befindliche Begrenzung der jeweiligen Ausnehmung aufgehalten.
• Schließlich ist noch wesentlich, daß die Wirksamkeit des Einlegekörpers bei veränderlichen Auftreffstellen des Gießstrahls erhalten bleibt.
• Es kommt also nicht darauf an, daß der Gießstrahl genau an einer bestimmten Stelle niederkommt. Auch bei unruhigem Gießstrahl oder bei mehreren aufeinanderfolgenden, an verschiedenen Stellen auftreffenden Gießstrahlen behält der Einlegekörper seine volle Wirksamkeit. Seine Größe wird zweckmäßig so gewählt, daß er die ganze Fläche überdeckt, auf der der Gießstrahl überhaupt niedergehen kann.
• Der Querschnitt der einzelnen Ausnehmung kann praktisch beliebig gewählt werden. Aus geometrischen Gründen und um mit möglichst schmalen Stegen auszukommen, werden einfache geometrische Formen wie Quadrate, Sechsecke u. dgl. zu bevorzugen sein.
• Die Ausnehmungen können sich auch nach oben oder unten verjüngen. Der Innenraum bildet dann entsprechend gerichtete Pyramiden oder Kegelstümpfe. Nach oben sich verjüngende Ausnehmungen besitzen durch die Schrägstellung ihrer Wände den Vorteil, daß die zur Seite spritzende Schmelze vorwiegend nach unten reflektiert wird. Nach unten sich verjüngende Ausnehmungen können mit besonders schmalen Stegen versehen werden, so daß also das Verspritzen durch das Auftreffen des Gießstrahls auf die Stege zwischen den Ausnehmungen geringgehalten werden kann.
• Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Einlegekörper eine Dicke von lo bis 200 mm, vorzugsweise von 40 bis loo mm aufweist.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Einlegekörpers von oben; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
• Der in Fig. 1 dargestellte Einlegekörper lo besteht aus einem rechteckigen Rost mit wabenartig nebeneinander angeordneten Ausnehmungen 1, die in dem Ausführungsbeispiel quadratischen Grundriß haben und sich, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, nach unten hin, d.h. gegen den die Aufprallfläche 3 bildenden Boden 2 des metallurgischen Gefässes hin verjüngen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 handelt es sich um einen rechteckigen Einlegekörper mit vier Ausnehmungen 1 in der einen und fünf in der anderen Richtung. Die zwischen den Ausnehmungen 1 verbleibenden Stege 4 sind im Verhältnis zur Ausdehnung der Ausnehmungen schmal, damit der Gießstrahl vorwiegend in die Ausnehmungen eintrifft.
• Das wärmeisolierende feuerfeste Material kann dem Wärmeisolationsmaterial entsprechen, wie es in Form von Platten zur Blockkopfisolierung und zur Auskleidung von Zwischenbehältern für Stranggußanlagen verwendet wird. Es besteht aus einem feuerfesten körnigen Füllstoff (Quarz, Schamotte u.dgl.), organischem und/oder anorganischem Fasermaterial (Papierfasern, Asbestfasern, Gesteinswolle, Schlackenwolle, Aluminiumsilikatfasern u.dgl.) und Zusätzen wie beispielsweise Leichtstoffe und Bindemitteln.
• Die Stege 4 des Einlegekörpers lo bilden mit ihren Seitenwänden Begrenzungen 5, auf die die von der Aufprallfläche 3 des Gießstrahls 6 parallel zu der Aufprallfläche 3 wegschießende Schmelze sogleich trifft und von denen sie zurückgehalten und umgelenkt wird, wie es bei 7 in Fig. 3 dargestellt ist. Es kann also nicht der Fall eintreten, daß über ein und dieselbe Stelle der Aufprallfläche 3 immer Keder aus dem Gießstrahl 6 nachgelieferte sehr heiße Schmelze parallel hinwegschießt, was sonst zu der starken Erosion führt. Die Umlenkungen der Schmelze in dem Einlegekörper lo ergeben Turbulenzen, die die dem Gießstrahl 6 seine kinetische Energie entziehen, so daß er langsam zur Seite hin abströmt. Bereits in den Ausnehmungen 1 des Einlegekörpers lo befindliche Schmelze bildet eine Art Polster, die die aus dem Gießstrahl 6 nachgelieferte Schmelze daran hindert, unmittelbar auf die Aufprallfläche 3 zu gelangen und dort ihre erodierende Wirkung voll ausüben zu können.
• Der Einlegekörper lo' nach Fig. 3 unterscheidet sich nur dadurch von dem Einlegekörper lo nach Fig. 2, daß die Ausnehmungen 1' sich nach oben verjüngen, so daß die Begrenzungen 5' nach innen genagt sind und auf die Begrenzungen 5' auftreffende Schmelze bevorzugt nach unten abgelenkt wird, wie es bei 8 schematisch angedeutet ist.
• Bei dem Boden 2 kann es sich sowohl um den Boden einer Kokille als auch beispielsweise um den Boden eines Zwischenbehälters im Strangguß handeln. Im letzteren Fall wird der Einlegekörper 1o, lo' vorzugsweise am Boden festgekeilt, weil die Füllstandshöhe in dem Zwischenbehälter nicht sehr groß ist und es in erster Linie derum geht; die erodierende Wirkung des Gießstrahls 6 zu unterbinden, was nur möglich ist, wenn der Einlegekörper lo, lo' am Boden verbleibt. In einer Kokille jedoch kann der Einlegekörper lo, lo' hochschwimmen, weil hierbei die Füllstandshöhe wesentlich größer und es nur zu Beginn des Gusses darauf ankommt, die Verhältsnisse am Boden zu beherrschen.
• Der Einlegekörper hat sich in Versuchen bewährt.
• In einem plattenausgekleideten Zwischenbehälter für Stranggußanlagen, der im Aufprallbereich des Gießstrahls mit einem hochfeuerfesten Prallstein belegt war, wurde ein erfindungs gemäß er Einlegekörper auf dem Prallstein verkeilt, wobei die Anordnung der der Fig. 2 entsprach. Nach dem Gießen von 50 to Stahl über eine Gießdauer von 45 Min. konnte festgestellt werden, daß die Auswaschung der Aufprallfläche 3 des Prallsteins auf ein Minimum reduziert war.
• Ein weiterer plättenausgekleideter Zwischenbehälter wurde im Aufprallbereich des Gießstrahles zunächst mit einer Wärmeisolierplatte ausgelegt und diese dann mit einem Einlegekörper in der Anordnung nach Fig. 3 abgedeckt. Nach dem Gießen unter den gleichen Gießbedingungen wie im ersten Versuch konnte festgestellt werden, daß die unter dem Einlegekörper lo' befindliche Wärmeisolierplatte ebenso gering beansprucht war, wie der Prallstein im ersten Versuch.
• L e e r s e i t e

Claims (1)

1. PatentansprUche.

   1. Einlegekörper zum Schutz der Aufprallfläche eines Gießstrahls in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere in einem Zwischenbehälter ftlr den Strangguß, mit den Aufprallbereich umgebenden Begrenzungen, mittels deren die von der Aufprallfläche wegschießende und wegspritzende Schmelze zurckhaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegekörper (lo, 10') die Form eines Rostes aus wärmeisolierenden feuerfesten Material mit wabenartig nebeneinander angeordneten, nach oben und unten offenen Ausnehmungen (1, 1') aufweist.

   2. Einlegekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost durch ein Gitter bildende Stege (4) gebildet ist, die zwischen sich die Ausnehmungen (1, 1') freilassen.

   5. Einlegekörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (1) nach oben verjüngen.

   4. Einlegekörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (1) nach unten verjUngen.

   5. Einlegekörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (1') nach oben verjüngen.

   6. Einlegekörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegekörper (lo, lo') eine Dicke von lo bis 200 mm, vorzugsweise von 40 bis loo mm aufweist.