DE2750674A1 - Schieberverschluss fuer metallurgische gefaesse, insbesondere fuer schmelz- oder warmhalteoefen - Google Patents
Schieberverschluss fuer metallurgische gefaesse, insbesondere fuer schmelz- oder warmhalteoefenInfo
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Description
5870 - Fl/We - 3 ~ 10. November 1977
Die Erfindung betrifft einen Schiebervernchluß für metallurgische
Gefäße, insbesondere für Schmelz- oder Warmhalteöfen
mit einer Schieberplatte, einer Bodenplatte und/oder einer Abschlußplatte, wobei in den Platten jeweils Ausgießöffnungen
für das Gießmetall vorgesehen sind.
Derlei Ausgießverschlüsse dienen dem Zweck, beim öffnen einen
Auufließvorgong von geregelter Größe einzuleiten bzw. beim Schließen eine sichere Unterbrechung des Metallstromes zu bewirken.
Die Bauweise solcher Ausgießverschlüsse richtet sich weitestgehend nach den Eigenschaften"des flüssigen Metalls,
das z. B. aus flüssigem Stahl mit einer Temperatur von ca. 1.4800C oder auch aus Nichteisenmetallen, wie z. B. aus
flüssigem Aluminium von ca. 720 bis 780°C bestehen kann.
Die bekannten Ausgießverschlüsse (Fachzeitschrift "Iron and
Steel Engineer", Februar 1973» Seiten 59 bis 66) erfüllen die
ihnen zukommende Aufgabe nur dann, wenn das flüssige Metall olVne längere Stillstandszeiten den geöffneten Ausgießverschluß
durchströmt und bei nahezu entleertem Behälter gestoppt wird. Für den Fall von Unterbrechungen können Wärmeverluste im Bereich
des Ausgießverschlusses zu einer Abkühlung des flüssigen Metalls führen, so daß dieses örtlich in den Temperaturbereich
der Erstarrung gelangt, was die ordnungsgemäße Funktion des
Ausp,ießverschlusse8 je nach Grad der Abkühlung in Beeinträchtigung
zieht oder gar völlig aufhebt. Ein derartiger Abkühlungsvorgang kann sich bei AuGgießverschlüssen von Stahlwerk
n-Gießpfannen schon während einer unvorhergesehenen
Unterbrechung des Abstichvorganges innerhalb einiger Minuten
einstellen.
Bei elektrisch beheizten öfen bewirkt zwar eine Heizeinrichtung
in Form einer den Ofen umgebenden Induktionsspule die kontinuierliche Zufuhr von Wärme, jedoch im wesentlichen wird
die Wärme nur im Kernbereich des Gefäßes erzeugt. In äußeren Bereichen des Ofenmantels, in denen der Aur.gießverschluß angeordnet
ist, fehlt eine Wärmequelle, die das "Einfrieren" des
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flüssigen Metalls verhindern könnte. En ist schon vorgeschlagen
worden, mittels elektrischer Rührspulen das flüssige Metall in einer Ringströmung ständig in Bewegung zu
halten. Die Ringströmung erreicht jedoch nur in seltenen Fällen den Äusgießverschluß, der gewöhnlich am Ende einestrichterförraigon
Raumes angeordnet ist, wobei der trichterförmige Raum zum Sammeln des flüssigen Metallr vor dem Ausströmen
dient. Auch dieMjf enkörper umgebende Isolationsschicht
vormag die Wärmeverluste im Bereich des Ausgießvercchlusses
nicht zu verhindern. Die Anordnung den AusgießverSchlusses
an der Außenwand des Ofens führt im übrigen zu einer natürlichen Kühlung bzw. zu einem Wärmeentzug durch die
Umgebungnluft, deren Temperatur stets ein erhebliches Wänaegefälle
vom Ofeninneren aus nach außen hin bildet.
Es ist auch bekannt, anstelle der elektromagnetischen Rührspule einen gasdurchlässigen Stopfen in die Abstichöffnung
dea metallurgischen Gefäßes einzusetzen und während einer Gießunterbrechung inertes Gas, wie z. B. Argon, durch den
Stopfen zu leiten und dadurch auf mechanischem Wege eine Hührströmung im Bereich des Ausgießverschlusses zu schaffen.
Dabei gelingt en jedoch nicht immer, wärmeres flüssiges Metall aus dem Ofeninneren derart nach außen in den Bereich des Ausgießverschlusses
zu fördern, daß dort die gewünschte Schmelzentemperatur konstant gehalten wird.
An Stahlgießpfannen sind mit Schieberplatten ausgerüstete
Ausgießverschlüsse bekannt, die mit den beschriebenen Nachteilen behaftet sind. Andere Nachteile ergeben sich an kippbaren
elektrisch beheizten .Schmolzöfen oder Warmhalteöfen, ζ. Β.
für Nichteisenmetalle, deren Entleerung durch Kippen erfolgt. Die Kippbarkeit des Schmelzofens ist zwar aus technischen Gründen
zur Erneuerung und Wartung der elektrischen Spulen erforderlich. Das Kippen ist jedoch für das Abgießen des flüssigen Metalls
in gleicher Weise nachteilig. Das Kippen erzeugt aber auch in der die Schmelze gegen Oxidation schützenden Schlackonschicht
auf dem Schmelzbadspiegel durch Aufreißen entstehende Lücken,
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die zu metallurgischen Qualitätsnachteilen führen. Es erschwert außerdem das mengenkontrollierte Ausströmen des
flüssigen Metalls, weil die Kippgeschwindigkeit im wesentlichen von der Gefäßform abhängt. Die Gefäßform selbst
bleibt nicht fortdauernd dieselbe, weil Schlackenanhaftungen und auch Auswaschungen an der Keramikwand Formänderungen
hervor-rufen. Der Nachteil kann durch Regulierung des Kippwinkels nur schwierig kompensiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Schieberverschluß an metallurgischen Gefäßen besser regelbar bezüglich der pro Zeiteinheit ausströmenden Menge des flüssigen
Metalls zu gestalten und gleichzeitig Maßnahmen gegen ein Verstopfen des Schieberverschlusses während kürzerer oder längerer
Stillstandszeiten, in denen der Schieberverschluß geschlossen ist, vorzuschlagen.
Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Schieberverschluß
dadurch gelöst, daß die Bodenplatte mit dem Bereich neben ihrer Ausgießöffnung unmittelbar an das Flüssigmetall
grenzt und daß die Schieberplatte mit ihrem in Ausgieß stellung neben der Ausgießöffnung liegenden Verschließbereich an der dem
Flüssigmetallbereich abgewandten Seite der Bodenplatte anliegt. Der erfindungsgemäße Vorschlag stellt damit auf eine Vergrößerung
dee Raumes, der vom flüssigen Metall erfüllt ist, ab. Die verstärkte
Ansammlung von flüssigem Metall bedeutet aber auch eine Temperatursteigerung des in dem äußeren Bereich des jeweiligen
Gefäßes vorhandenen flüssigen Metalls. Die Temperatur im Bereich des Schieberverschlußses entspricht daher nahezu der
Temperatur des flüssigen Metalls ία Gefäßinneren. Diene Temperatur überträgt sich vorteilhafterweise auf die Bodenplatte
und auf die an dieser anliegenden Schieberplatte. Sobald die Schieberplatte in die Schließstellung bewegt wird, trifft das
flüssige Metall nicht mehr wie bisher auf eine kältere Schieberplatte und verliert an Wärme, was zu den unerwünschten Erst
ar rung svor gangen führt, vielmehr sinkt die Temperatur je nach
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ihrem über dem Erstarrungspunkt liegenden Temperaturniveau
nur unwesentlich ab. Beim öffnen des Schiebers bilden sich entsprechend weniger Rückstände an der Ausfließöffnung, so
daß ein einfacheres Regeln der Strömungsmenge erfolgen kann.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung genügt für die relative
Temperaturerhöhung eine vom Flüssigmetall beaufschlagte Bodenplattenfläche,
deren Längserstreckung mindestens dem 1,5fachen Schiebeweg der Schieberplatte entspricht.
Die Temperaturverhältnisse lassen sich ferner dadurch noch günstig beeinflussen, daß die Bodenplatte und gegebenenfalls
die Schieberplatte aus einem Werkstoff mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.
Demgegenüber kann die Abschlußplatte grundsätzlich eine Wärmedämmung
nach außen bewirken. Hierbei ist vorteilhaft, wenn die Abschlußplatte auch außerhalb des Bereichs ihrer Ausgießöffnung
aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht.
In der zur Aur.f lußebene senkrechten Ebene kann in Fortbildung des Grundgedankens der Erfindung zusätzliche Wärme dem sich
im Bereich des Schieberverschlusses befindlichen Teil des flüssigen Metalis zugeführt werden. Eine vorteilhafte Aufheizung
erfolgt gemäß der Erfindung derart, daß in dem Bereich •des Flünnigmetnlls, der durch die Bodenplatte und am Umfang
durch einen Lochstein gebildet wird, eine den Flüssigmetallbereich umgebonde, in zur Mittel-Achse der Ausgießöffnungen
senkrechten Ebene eine induktive Heizeinrichtung angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den erfindungsgeraäßen
Schieberverschluß in geschlossener Stellung,
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Fig. 2 den selben Schnitt wie Fig. 1 für den'lh
Offenetellung befindlichen Schieberverschluß.
Der Gefäßmantel 1 eines Gefäßes, das aus einer Gießpfanne oder einem Schmelz- oder einem Warmhalteofen besteht, umgibt
die Ausmauerung 2. Von dem Gefäß 1 ist lediglich der den Schieberverschluß bildende Teil gezeichnet. Der Gefäßmantel 1
und ein Abschlußring 3 stützen die Ausmauerung 2 und den äußeren Lochstein 4. Der innere Lochstein 5 bildet einen Sammelraum
6 für das Flüssigmetall 6a, der gegenüber der Durchmesser-Abmessung
der Ausgießöffnung 7a der Bodenplatte 7 stark vergrößert
ist und ein Mehrfaches an Volumen gegenüber der zylindrischen Säule über dem Querschnitt der Ausgießöffnung 7a
aufweist. In dem Sammelraum 6 herrscht daher die Temperatur den flüssigen Metalls 6a, das aus flüssigem Stahl von ca.
1.5000G oder auch flüssigen Nichteisenmetallen wie Aluminium,
Zink oder dergleichen bestehen kann. Im Bereich 7b der Bodenplatte
7 herrschen ebenfalls die Temperaturen des flüssigen Metalls. Diese Wärme überträgt die Bodenplatte 7 auf die
Schieberplatte 8, wodurch der Bereich 8a während der Öffnungszeiten
des SchieberverSchlüsses (Fig. 2) entsprechend warm
gehalten wird. Sobald die Schieberplatte 8 in die Schließstellung gefahren wird (Fig. 1), so daß die Ausgießöffnung 8b
aus der fluchtenden Lage mit der Ausgießöffnung 7a der Bodenplatte
7 verlagert wird, gelangt der Bereich 8a der Schieberplatte 8 unter die Ausgießöffnung 7a der Bodenplatte 7, ohne
daß en zu der unerwünschten Erstarrung des flüssigen Metalls Ga kommen kann. Die Abschlußplatte 9» die einen aus wärmedämmenden
Material bestehenden (nicht dargestellten) lochstein für die Ausgießöffnung 9a aufweist, besteht aus einem
Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, z. B. Keramik oder Keramik mit eines zusätzlichen Oberzug, wie z. B. aus synthotischer
Schlacke oder dergleichen.
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Die Verbesserung der Regelbarkeit der Ausgieß-Ströraung 10
(Fig. 2) ergibt sich zwar auch aus der Gestaltung des Sammelraumes 6. Eine weitere Verbesserung kann durch die Temperaturerhöhung mittels der Heizeinrichtung 11, die aus einer induktiven Spule besteht, erzielt werden. Die Heizeinrichtung 11 befindet sich in einer Ausnehmung 11a, die zwischen den Loch-Bteinen 4 und 5 gebildet ist.
(Fig. 2) ergibt sich zwar auch aus der Gestaltung des Sammelraumes 6. Eine weitere Verbesserung kann durch die Temperaturerhöhung mittels der Heizeinrichtung 11, die aus einer induktiven Spule besteht, erzielt werden. Die Heizeinrichtung 11 befindet sich in einer Ausnehmung 11a, die zwischen den Loch-Bteinen 4 und 5 gebildet ist.
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Claims (5)
1. Schieberverschluß für metallurgische Gefäße, insbesondere
für Schmelz- oder Warmhalteöfen mit einer Schieberplatte, einer Bodenplatte und/oder einer
Abßchlußplatte, wobei in den Platten jeweils Ausgießöffnungen
für das Gießmetall vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplatte (7) niit dem Bereich (7b) neben
ihrer Ausgießöffnung (7a) unmittelbar an das Flüssigmetall (6a) grenzt und daß die Schieberplatte (8)
mit ihrem in Ausgießstellung neben der Ausgießöffnung (8b) liegenden Verschließbereich (8a) an der dem
Flüssigmetallbereich (7*>) abgewandten Seite der Bodenplatte (7) anliegt.
2. Schieberverschluß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vom Flüssigmetall (6a) beaufschlagte
Bodenplattenflache (7b), deren Längserstreckung mindestens dem 1,5fachen Schiebeweg der
Schieberplatte (8) entspricht.
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3. Bchieberverschluß nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplatte (7) und gegebenenfalls die Schieberplatte (8) aus einem Werkstoff mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit
bestehen.
4. Schieberverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschlußplatte (9) auci außerhalb des Bereichs
ihrer Ausgießöffnung (9a) aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht.
5. Schieberverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Bereich des Flüasigmetalls (6a), der durch
die Bodenplatte (7) und am Umfang durch einen Lochstein (4· bzw. 5) gebildet wird, eine den Flüssigmetallbereich
(6) umgebende, in zur Mittel-Achse der Ausgießöffminien
(7a, 8b, 9a) senkrechten Ebene eine induktive Heizeinrichtung (11) angeordnet ist.
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