DE2834746A1

DE2834746A1 - Abschirmvorrichtung fuer einen giessstrahl aus fluessigem metall

Info

Publication number: DE2834746A1
Application number: DE19782834746
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Dr Ameling; Johannes Dipl Ing Dr Sittard; Karl-Heinz Vogel; Klaus Dipl Ing Walden
Original assignee: Hamburger Stahlwerke GmbH
Current assignee: Neue Hamburger Stahlwerke 2103 Hamburg De GmbH
Priority date: 1978-08-08
Filing date: 1978-08-08
Publication date: 1980-02-21
Also published as: FR2432905B1; GB2028196A; DE2834746C2; GB2028196B; FR2432905A1

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung für einen Gießstrahl aus flüssigem Metall gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Beim Vergießen von flüssigem Stahl treten zwischen der umgebenden Luftatmosphäre und dem Stahl erhebliche Reaktionen auf. Der flüssige Stahl nimmt aus der Luftatmosphäre Sauerstoff auf. Dieser kann je nach Ausgangssauerstoffgehalt des Stahles bei der weiteren Abkühlung in der Kokille wieder in Form von Eisenoxiden oder anderen Desoxidationsprodukten durch die Temperaturerniedrigung ausgeschieden werden. Damit werden alle Bemühungen, den oxidischen Reinheitsgrad des Stahles zu verbessern, wieder zunichte gemacht. Die Gießstrahloxidation ist um so stärker je großer das Verhältnis der Oberfläche des Gießstrahls zu seinem Volumen ist. Zur Vermeidung der Gießstrahloxidation muß der Sauerstoffgehalt der umgebenden Atmosphäre in Gießstrahlnähe auf Werte unter 0,8 % abgesenkt werden.

Über die Auswirkung und die Verhinderung der Gießstrahloxidation ist in der Literatur oft berichtet worden (vergleiche beispielsweise "Stahl und Eisen", 97, 1977 ,Heft 23, Seiten 1160 bis 1165). Im Hinblick auf eine Sauerstoffabsenkung unter den bereits erwähnten Wert von 0,8 % erscheint, unter Berücksichtigung des Verbrauchs an Schutzgas, die Abschirmvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art, nämlich unter Verwendung eines Schutz-

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balges als "besonders geeignet. Die bekannten Einrichtungen dieser Art weisen jedoch noch so viele Nachteile auf, daß sie sich bisher nicht durchsetzen konnten.

Da bei der bekannten Abschirmvorrichtung nach Installation des Faltenbalges die Ausgußdüse nicht mehr zugänglich ist, ist z.B.beim Stranggießen die Anwendung dieses Faltenbalges nur möglich, wenn von vornherein sichergestellt ist, daß die im Verteilergefäß befindliche Düse beim ersten Befüllen dieses Verteilergefäßes selbst anläuft. Insbesondere beim Vergießen kleiner Knüppelformate mit kleinen Düsendurchmessern ist dies in der Praxis jedoch schwer realisierbar. Weiterhin ist es bei der bekannten Abschirmvorrichtung mit Faltenbalg nicht möglich, die Abschirmung schnell zu entfernen, um im Falle eines Durchbruches in der Sekundärkühlzone durch Einführen eines kalten Stopfens in die Düse den Ausfluß an geschmolzenem Metall zu unterbrechen oder Platz für eine Einne unterhalb des Gießstrahles zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Abschirmvorrichtung der einleitend genannten Art jederzeit einen schnellen Zugang zur Ausgußdüse zu ermöglichen, um zu Beginn des Gießvorganges die Düse mittels einer Sauerstofflanze öffnen und sie im Notfall auch wieder schließen zu können. Es soll im Falle eines Durchbruches eine schnelle Entfernung der Abschirmung aus der Betriebsstellung ermöglicht werden,ohne daß die bei einem Faltenbalg mögliche Abdichtung gegenüber dem Luftsauerstoff beeinträchtigt wird. Der Faltenbalg soll bei Arbeiten mit der Sauerstofflanze an der

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Ausgußdüse geschützt sein. Schließlich soll die Konstruktion der Abschirmvorrichtung einfach sein und sie soll auch bei einer Beschädigung schnell gegen eine andere Abschirmvorrichtung ausgewechselt werden können.

Die Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Abschirmvorrichtung handelt es sich um ein einfaches Konstruktionselement, das im wesentlichen zwei durch einen Faltenbalg verbundene Ringe enthält und mit einfachen Mitteln, beispielsweise mittels eines Bajonett-Verschlusses oder einer Zapfen-Keil -Verbindung, am Boden eines Gießgefäßes oder an der Kokillenoberseite befestigbar ist. Der Ring, der befestigt wird, trägt zugleich das Rohr oder enthält einen Kanal für die Einleitung eines Schutzgases oder zur Messung des Gasdrucks innerhalb des Faltenbalges. Im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges ist die Ausgußdüse zugänglich und es kann mittels einer Sauerstofflanze die Düse geöffnet oder, im Falle eines Durchbruchs, durch einen kalten Stopfen die Düse wieder verschlossen werden. Hierbei sind besondere Vorkehrungen getroffen, daß der Faltenbalg durch die Sauerstofflanze nicht beschädigt werden kann. Im zusammengeschobenen Zustand wird der Faltenbalg nämlich durch den ringförmigen Steg des in der Höhe verschiebbaren Ringes geschützt. Um die Bauhöhe des Faltenbalges niedrig zu halten und damit die Zugänglichkeit der Ausgußdüse zu verbessern, ist bei einem mit Ringen versteiften Faltenbalg der Durchmesser aufeinander-

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folgender Ringe verschieden gemacht, damit sich benachbarte Ringe im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges nebeneinander legen können. Durch Magnete im in der Höhe verschiebbaren Ring oder durch mechanische Mittel wird dieser an die zugehörige Fläche dicht angedrückt, so daß die gewünschte Abdichtung gegenüber dem Luftsauerstoff erreicht werden kann. Die Abdichtung kann durch hitzebeständige Dichtungsringe verbessert werden. Zur Verschiebung des Rohres können Seile, gegebenenfalls in Verbindung mit hydraulischen Vorrichtungen, eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Abschirmvorrichtung eignet sich nicht nur zur Abschirmung des Gießstrahls bei Stranggießverfahren. Es kann mit ihr auch der Gießstrahl beim Vergießen des Stahles in Kokillen oder in Formen abgeschirmt werden.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von sieben
Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Schnittansicht eine erste Ausführungsform

der Erfindung;
Fig. 2 den Schnitt II-II von Fig. 1;

Fig. 3 der Fig. 1 entsprechende Schnittansichten zweier weiterer und 4

Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 5 die Anwendung der erfindungsgemäßen Abschirmvorrichtung
beim Stahlformguß im Schema;

Fig. 6 die Anwendung der erfindungsgemäßen Abschirmvorrichtung
und 7

beim Kokillenguß-(Schmiedeblöcke, Gespannguß).

Fig. 1 stellt den Einsatz einer erfindungsgemäßen Abschirmvorrichtung 1 zwischen dem Verteiler 2 und der Kokille 3 einer Stranggießanlage dar. Die Abschirmvorrichtung 1 enthält einen ersten Ring 4,

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der die Ausgußdüse 5 umgebend am Boden 6 des Gießgefäßes, das heißt im vorliegenden Fall des Verteilers 2 befestigt ist, ferner einen zweiten Ring 7, der die Eingußöffnung 8 der Kokille umgebend an der Kokillenoberseite 9 anlegbar ist und im dargestellten Betriebszustand auch angelegt ist. Zwischen den beiden Ringen ist ein ringförmiger Faltenbalg 10 aus hitzebeständigem Material angeordnet, der am oberen und am unteren Ende beispielsweise mittels Schraubenii am ersten bzw. θρι zweiten Ring befestigt ist. Der Ringquerschnitt des zweiten Ringes 7» das heißt der Querschnitt an einer bestimmten Stelle des Ringes, ist in Form eines U-Profils ausgebildet, das im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges 10 diesen zur Ausgußdüse 5 hin abschirmt. Der innere Steg 12 des U-Profils ist zu diesem Zweck so hoch, daß er im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges an den ersten Ring 4 anstößt. Längs des Umfangs des zweiten Ringes 7 sind,vorzugsweise in gleichen Abständen, drei oder mehr Magnete I3 am Ring befestigt,· die den Ring an die Kokillenoberseite 9, die aus Stahl besteht, andrücken. Durch diese Andrückkraft ist trotz des Schwingens der Kokille ein dichter Abschluß zwischen dem zweiten Ring 7 und der Kokillenoberseite 9 gewährleistet, der durch eine Ringdichtung 14 noch verbessert werden kann. Die Magnete 13 sind im vorliegenden Fall als Permanentmagnete ausgebildet. Im Prinzip könnten es selbstverständlich auch Elektromagnete sein, denen dann allerdings der notwendige Erregerstrom zugeführt werden muß.

Der erste Ring 4 ist mittels einer Zapfen-Keil-Verbindung am Boden 6 des Gießgefäßes befestigt. Zu diesem Zweck sind im ersten Ring drei am Umfang verteilte Löcher 15 vorgesehen, durch die sich beim Anbringen des Ringes 4 Zapfen 16 hindurchschieben, die am Boden

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der Zapfen 16 des GießgefäBes befestigt sind. Durch, in Schlitze 17"leingesetzte Keile läßt sich der Sing A- dicht an den Boden 6 des Gießgefäßes andrücken. Die Abdichtung kann durch wenigstens einen Dichtungsring 18 verbessert werden. Die Befestigung des ersten Singes 4· am Boden 6 des Gießgefäßes ist schnell lösbar, so daß eine schadhafte Abschirmvorrichtung schnell gegen eine neue ausgetauscht werden kann.

Am ersten Hing 4- sind ein Gas zuführung sr ohr 19 und ein Druckmeßrohr

20 (vergleiche Fig. 2) angebracht. Das Gaszuführungsrohr 19 weist einen innerhalb des Faltenbalges 10 liegenden ringförmigen Abschnitt

21 mit längs des Umfangs verteilten Austrittsöffnungen 22 für das Schutzgas auf.

Am zweiten Ring 7 sind diametral einander gegenüberliegend ösen 23 angebracht, durch die ein Drahtseil 2.4- gezogen ist, welches über Umlenkösen 25, die am ersten Hing 4- befestigt sind, zu einer nicht dargestellten, am Gießgefäß angebrachten Betätigungsvorrichtung führen, mit der entweder hydraulisch, oder von Hand das Seil 24 und damit der zweite Ring 7 nach oben gezogen werden kann.

Zu Beginn des Gießvorgangs wird der zweite Ring 7 durch das Seil 24· in der oberen Position gehalten, in der der innere Schenkel 12 des Ü-Profils am ersten Ring 4· anliegt und damit der Faltenbalg gegenüber dem Bereich der Ausgiißdüse abgeschirmt ist. In diesem Zustand wird die Ausgußdüse mittels einer. Sauerstofflanze geöffnet. Nach Einleitung des Gießvorgangs, der vom Bedienungspersonal gut beobachtet werden kann, wird mittels der Betätigungsvorrichtung das

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Seil 24- gelöst, so daß der zweite Ring 7 durch sein eigenes Gewicht nach unten bewegt wird, bis er sich an die Oberseite 9 der Kokille anlegt. Durch die Magnete 13 wird die für eine gute Abdichtung gewünschte Anpreßkraft gewährleistet. Bei einer Störung kann mittels des Seils 24· der zweite Ring 7 sehr schnell nach oben gezogen werden, so daß die Gießsirahlstrecke wieder weitgehend frei liegt und entweder eine Ablaufrinne eingeführt oder die Düse mittels eines kalten Stopfens verschlossen werden kann.

Im Hinblick auf eine gute Zugänglichkeit zur Ausgußdüse 5 ist es erwünscht, daß der Faltenbalg im zusammengeschobenen Zustand eine möglichst geringe Höhe beansprucht. Zu diesem Zweck sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel die an den äußeren Falten vorhandenen äußeren Versteifungsringe 26 nicht mit gleichem Durchmesser ausgeführt, sondern es haben aufeinanderfolgende Ringe verschiedenen Durchmesser, so daß die Ringe im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges nebeneinander Platz finden können. Das gleiche gilt für die inneren Versteifungs.ringe 27 der inneren Falten*

Durch das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel werden einige Modifikationen der Erfindung veranschaulicht. So ist der erste Ring 4A nach Art eines Bajonettverschlusses am Boden 6 des Gießgefäßes befestigt. Wesentlich hierbei ist, daß bei dem am Boden des Gießgefäßes befestigten Teil 31 des Bajonettverschlusses die Nut 32 in die Keile 33 des abnehmbaren Teils eingreifen, nicht nach innen sondern nach außen gerichtet ist, weil sonst die Gefahr besteht, daß in diese Nut Metallspritzer gelangen, die diese Art der Befestigungs-

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Vorrichtung unbrauchbar machen.

Als Faltenbalg 1OA dient bei dem Beispiel nach Fig. 3 ein Metallbalg, bei dem Versteifungsringe überflüssig sind. Die Abdichtung des zweiten Ringes 7A ist nach Art einer Labyrinthdichtung ausgebildet. Zu diesem Zweck ist am äußeren Rand des zweiten Ringes 7A ein Dichtungsring 14A vorgesehen, der gegen einen an der Oberseite 9 der Kokille befestigten ringförmigen Steg 34 gedrückt wird. Zur Auf- und Abwärtsbewegung des zweiten Ringes 7A dient ein hydraulisch betätigbarer Kolben 35, der über eine Verbindungsstange 36 mit dem zweiten Ring 7A in Verbindung steht. Die Betätigungsvorrichtung ist im vorliegenden Fall nicht am Gießgefäß, sondern an der Kokille befestigt, so daß es die von der Kokille ausgeführten Schwingbewegungen mitmacht. Durch d^.te Betätigungsvorrichtung werden zugleich der zweite Ring 7A an der Kokillenoberseite angedrückt, so daß die Magnete entfallen können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gießstrahlabschirmung kann bei entsprechender Dimensionierung auch zum Abschirmen des Pfannengießstrahls eingesetzt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sindpas Gaszuführungsrohr sowie das Druckrohr als Kanäle 19A bzw. 20A in den flanschförmigen oberen Ring 4B eingearbeitet. Ferner weist der untere Ring 7B nur einen inneren ringförmigen Steg auf, das Profil des Ringquerschnitts ist also nicht U-förmig, sondern winkelförmig.

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Fig. 5 stellt schematisch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Äbschirmvorrichtung beim Stahlformguß dar. Der obere Ring wird in den Pfannenboden montiert und der untere Ring setzt um den Eingußtrichter des Formstückes 41 auf.

Fig. 6 und 7 zeigen schematisch die Anwendung des Abschirmverfahrens beim "steigenden Guß". In Fig. 6 ist das Gießverfahren für Schmiedeblöcke, in Fig. 7 für Walzblöcke wiedergegeben. Der Faltenbalg kann entweder auf einen entsprechend ausgebildeten Trichterrand aufsetzen oder, wie in Fig. 6 gestrichelt angedeutet, den Trichter auch außen umfassen.

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Claims

BLUMBACH . WESEf?.- BSRSEN . KRAMER ZWIRNER - HIRSCH · BREHM PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADEN Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/S83604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsuit Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Hamburger Stahlwerke GmbH 78/0108 Dradenauestraße 33 Hamburg 95 Abschirmvorrichtung für einen Gieß strahl aus flüssigem Metall Patentansprüche

1. Abschirmvorrichtung für einen Gießstrahl aus flüssigem Metall mit einem ersten Ring, der die Ausgußdüse umgebend am Boden des Gießgefäßes oder die Eingußöffnung der Kokille umgebend "an der Kokillenoberseite befestigbar ist, mit einem zweiten Ring, der, die Eingußöffnung der Kokille umgebend, an der Kokillenoberseite oder die Ausgußdüse umgebend am Boden des Gießgefäßes anlegbar ist, sowie mit einem ringförmigen Faltenbalg aus hitzebeständigem Material zwischen den beiden Ringen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (7) einen ringförmigen Steg (12) aufweist, der im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges (10)

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G.Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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diesen zur Ausgußdüse hin abschirmt.

2. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringquerschnitt des zweiten Ringes (7) in Form eines U-Profils ausgebildet ist.

3. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (7) mittels eines Magneten (13) an der Kokillenoberseite (9) bzw. an der Unterseite (6) des Gießgefäßes (2) andrückbar ist.

4. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring !4A) mittels eines Bajonettverschlusses befestigbar ist. .

5. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring (4) mittels einer Zapfen-Keil-Verbindung befestigbar ist.

6. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Ring (4) wenigstens ein Rohr (Gaszuführungsrohr 19, Druck-Meßrohr 20) angebracht ist, das bis in den Raum innerhalb des Faltenbalges (10) reicht.

7. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (19) einen innerhalb des Faltenbalges (10) liegenden ringförmigen Abschnitt (21) mit längs des Umfangs verteilten

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Austrittsöffnungen (22) enthält, der im zusammengeschobenen
Zustand des Faltenbalges durch den ringförmigen Steg (12) des zweiten Ringes (7) gegenüber der Ausgußdüse (5) abgeschirmt
ist.

8. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring (4B) wenigstens einen Kanal (19A, 20A) mit öffnungen (22B) innerhalb des Faltenbalges (10) enthält.

9. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Ring (7) ein Dichtungsring (14) angebracht ist.

10. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet_r
daß der Dichtungsring (14A) an der Außenseite des U-Profils des zweiten Ringes (7A) angebracht ist und mit einem an der Oberseite der Kokille bzw. an dem Boden des Gießgefäßes befestigten ringförmigen Steg (34) dichtend in Berührung gebracht werden kann.

11. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Ring (4B) innerhalb des Faltenbalges (10) ein ringförmiger Steg (28) angebracht ist, der im zusammengeschobenen Zustand des Faltenbalges (10) hinter oder vor den ringförmigen Steg (12) des zweiten Ringes (7) greift.

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12. Abschirmvorrichtung nach einem der Ahsprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (10A) als Metallbalg ausgebildet ist.

13. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (10) aus einem Asbestgewebe oder einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial hergestellt ist und an den inneren und/oder an den äußeren Falten innere bzw. äußere Versteifungsringe (27 bzw. 26) vorhanden sind und daß sowohl aufeinanderfolgende innere (27) als auch aufeinanderfolgende äußere (26) Versteifungsringe einen etwa um die Dicke der Ringe verschiedenen Durchmesser aufweisen.

14. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Ring (7) mehrere längs des Umfangs verteilt angeordnete Permanentmagneten (13) vorhanden sind.

15. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (7) mittels eines am Gießgefäß (2) verankerten Seilzuges (24) anhebbar ist.

16. Abschirmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (7) mittels wenigstens eines hydraulisch betätigbaren Kolbens (35) in der Höhe verschiebbar ist.

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