DE2655912A1

DE2655912A1 - Giessanlage

Info

Publication number: DE2655912A1
Application number: DE19762655912
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Hildebrandt; Werner Schottroff; Georg Dipl Ing Veranneman
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1976-12-09
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2655912C2

Description

Gießanlage
Die Erfindung betrifft eine Gießanlage mit einem Gasverteiler zur Abschirmung des Gießstrahles mit einem Schutzgas, der zwischen der Gießpfanne und der Kokille angeordnet ist.
Es ist bekannt, den Gießstrahl einer Gießanlage vor dessen Eintritt in die Kokille mit einem inerten Schutzgas iu umgeben, um eine Oxidation und weitere unerwünschte Gasaufnahmen des flüssigen Metalls zu verhindern. Als inertes Schutzgas findet dabei häufig flüssiger oder gasförmiger Stickstoff Anwendung.
Die mit flüssigem Stickstoff arbeitenden Verfahren erfordern Jedoch einen hohen apparativen Aufwand, wenn es gelingen soll den Stickstoff immer flUssig an die Schmelze heranzubringen. Der zum Beispiel in Einzelstrahlen auf den Gießstrahl gerichtete flüssige Stickstoff behindert zudem beim Auftreffen auf das flüssige Metall durch Verdampfen die Sicht, so daß eine optische Beurteilung des Gießvorganges nicht möglich ist. Bei der Anwendung von gasförmigem Stickstoff vereinfacht sich zwar der apparative Aufwand und der Stickstoffverbrauch verringert sich, Jedoch ist es notwendig, um den gasförmigen Stickstoff an den Gießstrahl heranzubringen,als Gasverteiler den Gießstrahl fast völlig abdeckende Rohre zu verwenden, wodurch ebenso durch Sichtbehinderung der Gießvorgang nur schwer verfolgt werden kann. Außerdem besteht bei beiden Verfahren die Gefahr, daß aus der Metallschmelze sich absetzende Metallspritzer an den der Schmelze ausgesetzten Seiten des zur Verteilung des Stickstoffs notwendigen Gasverteilers haften bleiben und diesen allmählich zusetzen. Eine ausreichende Zufuhrung von Stickstoff und damit eine vollständige Abdeckung des Gießstrahls ist dann nicht mehr sicher gewGhrleistet.
Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, eine Gießanlage mit einem Gasverteiler zur Abschirmung des Gießstrahls mit einem gasförmigen Schutzgas zu entwickeln, der konstruktionstechnisch gegenüber bestehenden Gasverteilern vereinfacht und damit billiger und in seiner Wirkungsweise verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gasverteiler aus einem gasdurchlässigen, hochtemperaturbeständigen Material besteht.
Die Verwendung eines gasdurchlässigen, hochtemperaturbeständigen Materials zur Herstellung des Gasverteilers ermöglicht es, das zur Abschirmung des Oießstrahls notwendige Schutzgas ohne Sicht behinderung und ohne Einengung des zum Abstechen des Gießstrahles notwendigen Arbeitsraumes an den Gießstrahl heranzuführen, da die bisherige Anordnung von Zuführrohren für das Schutzgas um den Gießstrahl herum entfallen kann. Dabei kann die Bevorratung des Schutzgases in einem Drucktank dafür ausgenutzt werden, das Schutzgas unter Druck durCh das gasdurchlässige Material hindurchzuleiten und auf den Gießstrahl aufzublasen.
Wird der Gasverteiler entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens aus einem keramischen Material hergestellt, ist auch die dem verflUssigten Metall zugewandte Seite des Gasverteilers durch die Wahl des verwendeten Werkstoffs sicher davor geschützt, daß sich aus der Metallschmelze absetzende Met alls pritzer festsetzen. Eine BeeintrKchtigung in der Schutzwirkung des Gaßverteilers ist damit vermieden, da das Schutzgas gleichmäßig aus dem Gasverteiler austreten kann, und ein häufiges Auswechseln des Gasverteilers zum Zwecke seiner Reinigung nicht mehr erforderlich ist.
Dabei hat sich als besonders günstig erwiesen, als keramisches Material gebrannten Ton zu verwenden, in den vor dem Brennen unter starker Hitzeeinwirkung und trotz Luftabsahluß gut brennbare Materialteilchen, wie z.B. Kugeln aus aufschäumbaren Polystyrol, eingelagert werden. Beim Brennen des Tons verbrennen die in der Tonmasse eingelagerten Materialteilchen und durch den dabei entstehenden Gasdruck wird der Ton von einer Vielzahl von Kapillaren durchzogen, die die Porösität des Tons erhöhen. Dadurch kann der Gasdurchsatz durch einen aus einem solchen Material gefertigten Gasverteiler erleichtert werden.
Eine weitere Herstellungsmöglichkeit des Gasverteilers besteht darin, Porenbeton zu verwendens der die gleichen Voraussetzungen der Oasdurchlässigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit aufweist und an dem ebenso sich aus der Metallschmelze absetzende Metallspritzer nicht haften bleiben können.
Vorteilhafterweise kann der aus solchen Materialien bestehende Gasverteiler als Ring konzentrisch um den Gießstrahl angeordnet werden, wodurch! sichergestellt wird, daß das Sohutzgas den Gießstrahl auf allen Seiten gleichmäßig umströmt.
Er kann aber auch so ausgebildet sein, daX er den Gießstrahl nur teilsweise umschließt, wobei er beispielsweise nur ein Halbring sein kann, oder aus zwe< quaderfUrmizen, winklig zueinander angeordneten Blöcken bestehen kann. Diese offene Ausführungsform des Gasverteilers macht es möglich, einerseits die Schmelze ohne Behinderung abzustechen und andererseits einen bei diesem Vorgang zum Schutze des Bedienungspersonals notwendigen Kühlluftatrom vor dem Gießstrahl abzulenken. Denn das aus dem offenen Gasverteiler austretende Gas strömt nicht nur parallel zum Gießstrahl, sondern auch quer zu diesem in Richtung der offenen Seite des Gasverteilers, und kann somit einen entgegen dieser Richtung geführten Kühllurtstrom von dem Gießstrahl abhalten.
Wird wie bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens der Gasverteiler am Ausfluß des Gießstrahles aus der Gießpfanne angeordnet, kann der Gießstrahl gleich beim Austreten aus dem Ausfluß mit dem aus dem Gasverteiler austretenden Gas mit einem ihn umströmenden Schutzgasschleier umgeben werden. Durch die starke Injektorwirkung des Gießstrahles adsorbiert dabei die am Austritt besonders reaktionsfähige Oberfläche der Metallschmelze das Schutzgas. Damit ist die Oberfläohe des flüssigen Metalls vom Austritt aus der Gießpfanne an vor Oxidation und unerwUnschter Gasaufnahme geschützt. Zudem entfallen bei dieser Lösung die die Sicht behindernden Rohre und Einzeldüsen zur ZufUhrung des Schutzgases auf den Gießstrahl.
Als besonders günstig erweist es sich, wenn die Austrittsgeschwindigkeit des Schutzgases auf der dem Gießstrahl zugewandten Seite aus dem Gasverteiler, abhängig von dem auf der Außenseite des Gasverteilers herrschenden Druck, so groß ist, daß sich eine laminare Strömung des Schutzgases um den Gießstrahl einstellt. Andernfalls wird Sauerstoff in die Inertgasatmosphäre eingewirbelt und eine sichere Abschirmung des Gießstrahles nicht mehr erreicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin, den Gasverteiler am Einlauf des Gießstrahles in die Kokille anzuordnen. In diesem Falle muß ein Schutzgasschleier im Gegenstrom zu dem Gießstrahl bei entsprechend hoher Austrittsgeschwindigkeit des Gases aus dem Gasverteiler aufgebaut werden. Bis der Sdhutzgasschleier auf die Gießpfanne auftrifft, werden durch die Saugwirkung les Gießstrahles laufend kleine Gasströme auf der Innenseite des ansonsten gradlinig zur Gießpfanne aufsteigenden Schützgasschleiers abgezweigt und in umgekehrter Richtung zu im Schutzgasschleier von dem Gießstrahl parallel mitgerissen. An der Kokille treffen diese Teilgasströme auf den nach oben gerichteten Gasstrom aus dem Gasverteiler und werden von diesem wieder nach oben abgelenkt. Auf diese Weise entsteht ein auf seiner Innenseite im Schnitt wirbelförmig umlaufender und auf seiner Außenseite geradlinig aufsteigender Schutzgasschleier, der die Abschirmung des Gießstrahles in hohem Maße sicherstellt.
Zur Befestigung des Gasverteilers kann dieser vorteilhafterweise in einem in seinem Schnitt Z-förmigen Metallbügel, der in der Draufsicht Je nach Ausführungsform des Gasverteilers einen Kreis, einen Halbkreis oder einen V-förmigen Winkel bilden kann, eingesetzt werden, dessen Schenkel rechtwinklig aneinanderstoßen und dessen zum Mittelpunkt hinweisender Schenkel einen Anschlag aufweist, an dem der Gasverteiler anliegt. Der vom Mittelpunkt wegweisende Schenkel des Metallbügels kann magnetisch an einer mit einer entsprechenden Bohrung für den Durchlauf des Gießstrahles versehenen Metallplatte befestigt sein, die ihrerseits als Halterung für den Metallbügel an beliebiger Stelle zwischen Gießpfanne und Kokille dienen kann.
Durch den Anschlag auf dem zum Mittelpunkt hinweisenden Schenkel entsteht zwischen dem Gasverteiler und dem Metallbügel ein Kanal, in den das Schutzgas Uber eine Zuführungsleitung eingeleitet wird und über den der aus gasdurchlässigem Material bestehende Gasverteiler mit Schutzgas durohströmt wird. Wartungsarbeiten am Gasverteiler sind durch diesen einfachen Aufbau leicht möglich, denn ohne großen Aufwand kann die magnetieche Verbindung gelöst und der Kanal und der Gasverteiler gereinigt werden.
Hervorgerufen durch das aus dem Vorratstank nachströmende,unter Druck stehende Schutzgas baut sich in dem Kanal ein Druck auf, der, wie schon erwähnt, das Schutzgas durch das gasdurchlässige Material des Gasverteilers hindurchpreßt und der die Austrittsgeschwindigkeit des Schutzgases aus dem Gasverteiler auf der dem Gießstrahl zugewandten Seite bestimmt.
In den Figuren 1, 2 und 3 sind AusftUirungsbeispiele einer erfindungsgemßen Gießanlage mit Gasverteiler schematisch dargestellt, wobei in den einzelnen Figuren für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind.
Es zeigt: Figur.1 im Ausschnitt eine Gießanlage mit einem an der Unterseite der Gießpfanne angeordneten Gasverteiler; Figur 2 eine gegenüber Figur 1 geänderte Anordnung des Gasverteilers am Einlauf des Gießstrahles in die Kokille; Figur 3 einen den Gießstrahl nur teilweise umschließenden Gasverteiler und seine Gasströmungen in der Draufsicht.
Figur 1 zeigt eine Gießpfanne 1 mit einem Ausfluß 2, aus dessen-OrNnung ein Gießstrahl 3 in eine gekühlte Kokille 4 fließt. An die Gießpfanne 1 ist von unten eine mit einer entsprechenden Bohrung für den Durchlauf des Gießstrahles 3 ver- sehene Metaliplatte d angeschraubt, die den magnetiscilen Gegenpol für einen in seinem Schnitt Z-förmigen Metallbügel 6 darstellt, der an einem Anschlag auf der Ttetaliplatte 2 anl,egeld den Gießstrahl 3 umgibt. Die Schenkel des in seinem Schnitt Z-förmagen Metallbügels 6 stoßen rechtwinklig aneinander, wobei der untere zum Mittelpunkt hinweist, und einen Anschlag 7 auf der der Metallplatte 8 zlagewandten Seite aufweist. Zwischen dem unteren Schenkel des Metallbügels 6 und der Metallplatte P. ist ein als hochtemperaturbeständigem gasdurchlässigem Material bestehender, im Schnitt rechteckiger Gasverteiler 5 eingesetzt, der mit.seiner Außenseite den Anschlag , berührt. Damit entsteht zwischen dem Gasverteiler 5 und dem Metallbügel 6 ein spaltförmiger Kanal 9, in den eine Zuführungsleitung 10 das Schutzgas aus einem Vorratstank einleitet. Durch den in der Zuführungsleitung 10 und dem Kanal 9 herrschenden Druck aus dem Vorratstank wird das Schutzgas durch das gasdurchlässige Material des Gasverteilers 5 hindurchgepreßt. Abhängig von diesem Druck ist auch die Austrittsgeschwindigkeit des Schutzgases auf der dem Gießstrahl 3 zugewandten Seite des Gasverteilers 5, die so groß sein soll, daß sich eine laminare Umströmung des Gießstrahles 3 mit Schutzgas ergibt.
Zum Unterschied zu Figur 1 ist in Figur 2 die Metallplatte 8 an der Kokille 4 angeschraubt und der in seinem Schnitt Z-fbrmige Metallbügel 6 um seine Querachse um 1800 gedreht, so daß die oberen Schenkel zum Mittelpunkt hin- und die unteren vom Mittelpunkt wegweisen. Ansonsten ist die Ausführungsform die gleiche. Entsprechend dieser geänderten Anordnung wird das Schutzgas entgegen dem Gießstrahl 3 von unten nach oben geblasen.
In der Figur 3 ist eine Draufsicht eines den Gießstrahl nur teilweise umschließenden Gasverteilers gezeigt. Dieser besteht aus zwei quaderförmigen, in V-weise zueinander angeordneten Blöcken 11, 12 aus gasdurchlässigem, hochtemperaturbeständigem Material, die in einen im Schnitt Z-förmigen Metallbügel 13 eingesetzt sind. Der Gasverteiler ist so angeordnet, daß der Gießstrahl 3 möglichst in der Spitze des von den zwei Blöcken 11, 12 gebildeten Winkels durch diesen hindurchläuft. Durch die offene Form des Gasverteilers bedingt, strömt ein Teil des aus den Blöcken 11, 12 austretenden Gases quer zum Gießstrahl in Richtung der Offenseite des Gasverteilers, wobei sich die aus beiden Blöcken austretenden Quergasströme aufgrund der V-Anordnung der Blöcke zu einem einzigen Gasstrom 14 vereinigen. Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Gießanlage mit einem Gasverteiler zur Abschirmung des Gießstrahles mit einem Schutzgas, der zwischen der Gießpfanne und der Kokille angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) aus einem gasdurchlssigen, hochteinperaturbestandigen Material besteht.
2. Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) aus einem keramischen Material besteht.
3. Gießanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) aus gebranntem Ton besteht, in den vor dem Brennen unter starker Hitzeeinwirkung und trotz Luftabschluß gut brennbare Materialteilchen eingelagert werden.
4, Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) aus Porenbeton besteht.
5. Gießanlage nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) als Ring konzentrisch um den Gießstrahl (3) angeordnet ist
6. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeiohnet, daß der Gasverteiler (j) den Gießstrahl ,) nur teilweise umschließt.
7. Oieanlabe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (:>) am Ausfluß (L) des Gießstranles (3) aus der Gießpfanne (1) angeordnet -ist.
8. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daS das aus dem Gasverteiler (5) austretende Schutzgas den Gießstrahl (3) laminar umströmt.
9. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) am Einlauf des Gießstrahles (3) in die Kokille (4) angeordnet ist.
0. Gießanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Gasverteiler (5) austretende Schutzgas den Gießstrahl (3) mit einem an seiner Außenseite geradlinig zur Gießpfanne (1) aufsteigenden und an seiner Innenseite im Schnitt wirbelförmigen Schutzgasschleier umgibt.
11. Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) in einen in seinem Schnitt Z-förmigen Metallbügel (6), dessen Schenkel rechtwinklig aneinanderstoßen und dessen zum Mittelpunkt hinweisender Schenkel einen Anschlag (7) aufweist, eingesetzt ist, wobei durch den Anschlag (7) ein Kanal (9) zwischen dem Gasverteiler (5) und dem Metallbügel (6) entsteht.
12. Gießanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanal (9) eine Gaszurührungsleitung (io) einmündet.
13. Gießanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbügel (6) mit seinem vom Mittelpunkt wegweisenden Schenkel magnetisch an einer Metallplatte (8) befestigt ist, die zur Halterung des Metallbügels (6) dient.