DE3311617C1

DE3311617C1 - Verfahren und Einrichtung zum Spuelen einer Metallschmelze,insbesondere von Stahl,in einer Giesspfanne

Info

Publication number: DE3311617C1
Application number: DE3311617A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 5463 Unkel Geber
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1984-10-25
Also published as: FR2543576A1; ZA842378B; ATA29884A; AT400116B; FR2543576B1; US4509977A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Spülen einer Metallschmelze, insbesondere von Stahl, in einer Gießpfanne, die am Boden einen Ausguß mit einem von der Pfanneninnenseite her dichtenden Stopfenverschluß aufweist, wobei das Spülgas durch den Pfannenboden hindurch in das Schmelzbad eingeleitet wird.

Es ist bekannt, Metallschmelzen mit Hilfe eines in das Schmelzbad eingeleiteten Gases zu spülen, um die Schmelze zu reinigen, zu homogenisieren und auf möglichst gleichmäßige Temperatur zu bringen. Bei der Stahlherstellung wird als Spülgas zumeist Argon eingesetzt, das in die Gießpfanne, vorzugsweise durch den Pfannenboden, eingeleitet wird. Die bekannten Gießpfannen weisen zu diesem Zweck neben ihrem Ausguß, der z. B. durch einen an einer Stopfenstange angeordneten Stopfen verschließbar ist, eine Spülgaszuleitung am Pfannenboden auf. Diese besteht aus einem porösen, blechummantelten kegelförmigen Gasspülstein, der unter Verwendung eines Fugenkitts in einen am Pfannenboden angeordneten Lochstein eingesetzt und mittels eines Bajonettverschlusses auswechselbar gehalten wird oder aus einem vollständigen Spülset. Der Spülstein trägt ein Gewinderohr für den Anschluß der Spülgasleitung.

Der Einbau von Spülsteinen der vorgenannten Art erfordert einen nicht unerheblichen Kostenaufwand. Der Spülstein ist im Einsatz einem hohen Verschleiß unterworfen und muß daher nach einer bestimmten Anzahl an Abgüssen ausgewechselt werden. Nicht selten wird durch den vorzeitigen Verschleiß des Spülsteins die Standzeit der Pfanne unerwünscht vermindert. Der Spülstein bildet unvermeidbar eine Gefahrenquelle für Stahldurchbrüche. Wenn in einem Betrieb nur ein Teil der Schmelze einer Gasspülung unterwprfen wird, wie dies in der Praxis nicht selten der Fall ist, so müssen nebeneinander Gießpfannen mit eingebauter Spülvorrichtung und solche ohne Spülvorrichtung eingesetzt werden. Die mit der Spülvorrichtung ausgestatteten Gießpfannen müssen bei Nichtgebrauch entweder warmgehalten werden oder vor ihrem Einsatz wieder auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden.

Bei den herkömmlichen Spülmethoden der bekannten Art kommt es im Einsatz nicht selten auch zu Störungen und Wartezeiten, die durch Schmelzablagerungen auf den mehr oder weniger ausgewaschenen Spülsteinen verursacht werden. Erst wenn diese als »Bären« bezeichneten Ablagerungen wieder aufgeschmolzen sind, kann Argon durch den Spülstein hindurch in das Schmelzbad gelangen. Falls es nicht zu einem Aufschmelzen der Ablagerung kommt, was gelegentlich der Fall ist, läßt sich ein Spülen der in der Gießpfanne befindlichen Schmelze nicht durchführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Spülverfahren und eine einfache Spüleinrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der sich die Gasspülung mit Zuführung des Spülgases durch den Pfannenboden hindurch zuverlässig durchführen läßt, ohne daß hierfür die bei den herkömmlichen Gießpfannen mit Stopfenverschluß gebräuchlichen Spülsysteme mit porösen Spülsteinen oder sonstige aufwendige störungsanfällige Spüleinrichtungen benötigt werden.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß das Spülgas bei in Verschlußposition befindlichem Stopfen durch den Ausguß hindurch eingeleitet wird.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß es bei den gebräuchlichen Gießpfannen, deren am Pfannenböden befindlicher Ausguß durch einen an einer Stopfenstange angeordneten Stopfen verschließbar ist, ohne weiteres möglich ist, das Spülgas von unten durch den Ausguß hindurch in das Bad einzuführen, wenn sich der Stopfen

in seiner Verschlußlage befindet, in der er den Ausguß gegenüber dem Schmelzbad verschließt. Der gebräuchliche Stopfenverschluß ist zwar flüssigkeitsdicht, nicht aber gasdicht, so daß er die Einleitung des Spülgases gestattet, zugleich aber den Ausguß gegenüber dem Austritt der Schmelze zuverlässig verschließt. Dabei kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den üblichen Spülgasdrücken gearbeitet werden, die bei Spülbeginn z. B. etwa bei 0,5 bar liegen und mit steigender Schmelzbadhöhe in der Pfanne bis auf etwa 3 bar ansteigen. Das erfindungsgemäße Spülverfahren arbeitet zuverlässig, zumal der Ausgußstein und der an der Stopfenstange angeordnete Stopfen ohnehin nach jedem Abguß erneuert werden müssen, gleichgültig, ob gespült wird oder nicht.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, die gebräuchlichen Gießpfannen mit Stopfenverschluß wahlweise für den Spülgasbetrieb oder auch ohne Spülgaszuführung einzusetzen. Auf die herkömmlichen Spülgassysteme wird verzichtet, so daß auch die ihnen anhaftenden Nachteile vermieden werden. Für den Spülgasbetrieb können die gebräuchlichen Gießpfannen unverändert eingesetzt werden. Es ist lediglich erforderlich, in den am Pfannenboden vorhandenen Ausgußstein die Spülgaszuführung einzuführen und im Ausguß zur Zuführungsseite hin abzudichten. Beim Spülvorgang steigt das Spülgas (Argon) im Umfangsbereich der Stopfenstange im Schmelzbad nach oben und bildet dort die sogenannte Spülglatze, in deren Zentrum die Stopfenstange steht. Dadurch wird die Schlacke von dem Feuerfestmaterial der Stopfenstange ferngehalten, so daß es hier auch zu keinen Auswaschungen kommen kann. Nach dem Spülen wird die Spülvorrichtung wieder aus dem Ausguß entfernt. Sie ist beliebig oft wieder verwendbar.

Eine besonders einfache und zweckmäßige Verfahrensdurchführung läßt sich erreichen, wenn zur Durchführung des Spülvorgangs eine Spüllanze zusammen mit einer Umfangsdichtung, z. B. in Form einer Dichtungshülse, von unten in den Gießkanal des am Pfannenboden angeordneten Ausgußsteins eingeführt und im Inneren des Gießkanals mit Hilfe der Umfangsdichtung abgedichtet wird. Hierbei kann die Umfangsdichtung zugleich die Spüllanze in dem Gießkanal des Ausgußsteins festlegen, so daß keine zusätzlichen Anschluß- oder Haltevorrichtungen benötigt werden. Nach Beendigung des Spülvorgangs wird die Spüllanze mit der Umfangsdichtung wieder aus dem Gießkanal des Ausgußsteines herausgezogen. Beim Anschluß der Spüllanze empfiehlt es sich, diese bis in Nähe des auf der Sitzfläehe des Ausgußsteines sitzenden Stopfens oder bis zum Anschlag an diesem in den Gießkanal des Ausgußsteines einzuführen; die Dichtung des Gießkanals erfolgt dabei zweckmäßig in Nähe des innenliegenden, den Spülgasäustritt aufweisenden Endes der Spüllanze.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit besonderem Vorteil demgemäß eine in den Gießkanal des am Pfannenboden angeordneten Ausgußsteines einführbare Spüllanze verwendet, die mit einer den Gießkanal des Ausgußsteines dichtenden Umfangsdichtung versehen ist, welche sich zweckmäßig in Nähe des den Spülgasaustritt aufweisenden Endes der Spüllanze befindet und vorteilhafterweise aus elastischem Werkstoff, wie vor allem Gummi, besteht. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der für die Umfangsdichtung eine die Spüllanze umschließende Dichtungshülse oder dergleichen verwendet wird, welche sich durch Stauchwirkung radial verformen läßt, wodurch die Spüllanze in dem Ausgußstein eingespannt und zugleich die Abdichtung nach außen bewirkt wird. Die Dichtungshülse stützt sich zweckmäßig gegen einen festen Anschlag der Spüllanze ab; sie wird hierbei mittels eines in Längsrichtung der Spüllanze beweglichen Druckgliedes gestaucht bzw. radial verformt, welches vorzugsweise aus einem die rohrförmige Spüllanze umschließenden Spannrohr besteht. Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß die Spüllanze an ihrem aus dem Gießkanal des Ausgußsteines herausragenden Ende einen Gewindeabschnitt aufweist, mit dem z. B. ein handbetätigtes Spannglied im Gewindeeingriff steht, mit welchem sich das Spannrohr zum Herstellen und Lösen der Umfangsdichtung in Längsrichtung der Spüllanze verstellen läßt.

Bei der erfindungsgemäßen Spüleinrichtung ist das einzige Verschleißteil die genannte Dichtung, die sich, wie festgestellt werden konnte, für mindestens etwa 30 Spülvorgänge verwenden läßt. Die Dichtung ist ein billiges Auswechselteil.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig.,1 im Vertikalschnitt eine herkömmliche Gießpfanne mit Ausguß und mit einer erfindungsgemäßen Spüleinrichtung;

F i g. 2 ebenfalls im Vertikalschnitt und in größerem Maßstab den Ausguß der Gießpfanne zusammen mit der erfmdungsgemäßen Spüleinrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Gießpfanne 1 mit feuerfester Auskleidung 2 ist von herkömmlicher Art. Sie weist am Pfannenboden 3 einen Ausguß 4 mit Stopfenverschluß auf. Der Ausguß 4 wird von einem Ausgußstein 5 aus Feuerfestmaterial gebildet, der in einem Lochstein 6 mit konischer Innenöffnung sitzt. Der Lochstein 6 besteht ebenfalls aus feuerfestem Material; er liegt in der feuerfesten Ausmauerung des Pfannenbodens. Der Ausgußstein 5 weist ein im Durchmesser abgesetztes Halsstück 7 auf, welches eine Öffnung am Pfannenboden 3 durchfaßt. Die Sicherung des Ausgußsteins 5 erfolgt mittels einer Haltevorrichtung 8 mit Bajonettverschluß oder dergl.

Der Ausgußstein 5 weist einen durchgehenden vertikalen Gießkanal 9 auf, der an der Innenseite der Pfanne in einer flach-konischen Einziehung der Kopffläche des Ausgußsteines 5 mündet, welche die Sitzfläche 10 für einen den Ausguß verschließenden Stopfen 11 aus Feuerfestmaterial bildet. Der Stopfen 11 ist am unteren Ende einer Stopfenstange 12 befestigt. Diese besteht aus einer Stahlstange 13, die mit einer feuerfesten Ummantelung 14 versehen ist. Die Stopfenstange 12 ragt an der Oberseite aus der Gießpfanne 1 heraus und ist hier in bekannter Weise mit einem (nicht dargestellten) Hebelgestänge verbunden, mit dessen Hilfe die Stopfenstange 12 zum Öffnen des Ausgusses angehoben und zum Verschluß des Ausgusses mit dem Stopfen 11 auf die Sitzfläche 10 des Ausgußsteines abgesenkt werden kann.

Die vorstehend beschriebene Ausführung der Gießpfanne 1 und ihres Ausgusses 4 mit Stopfenstange 12 ist von herkömmlicher Art und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.

Um die in der Gießpfanne 1 befindliche Schmelze, z. B. Stahl, mit einem Gas, insbesondere Argon, zu spülen, wird von unten her in den Gießkanal 9 des Ausgußsteines 5 eine Spüleinrichtung 15 eingeführt. Wie insbesondere F i g. 2 erkennen läßt, besteht die Spüleinrichtung 15 aus einer rohrförmigen Spüllanze 16, deren Lan-

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ge etwas größer ist als die Länge des Gießkanals 9 des fest verspannte Dichtungshülse 19 in ihrer Position ge-Ausgußsteines 5. Die Spüllanze 16 weist in Nähe ihres halten. Für die Durchführung des Spülvorgangs ist es einen Endes mehrere Querbohrungen 17 für den Spül- vorteilhaft, wenn sich die von der Dichtungshülse gasaustritt auf. Am anderen Ende ist sie mit einer An- gebildete Umfangsdichtung möglichst nahe an dem inschlußarmatur 18 versehen, an der eine Spülgas-Zufüh- 5 nenliegenden Ende der Spüllanze 16 befindet, rungsleitung, z. B. ein Schlauch, mittels einer Schnell- Nach Durchführung des Spülvorgangs wird die Ver-

kupplung anschließbar ist. Die Spüllanze 16 weist in spannung der Dichtungshülse 19 gelöst, indem das Nähe der Querbohrungen 17 eine Umfangsdichtung in Handrad 26 in Gegenrichtung gedreht wird. Die geGestalt einer Dichtungshülse 19 aus elastischem Werk- samte Spüleinrichtung 15 läßt sich dann nach unten aus stoff, wie vor allem Gummi auf, die sich über einen 10 dem Gießkanal 9 des Ausgußsteines 5 herausziehen. Stützring 20 gegen einen an der Spüllanze fest angeord- Die beschriebene Spüleinrichtung 15 läßt sich bei al-

neten Anschlag 21 in Gestalt eines Anschlagringes ab- len gebräuchlichen Gießpfannen einsetzen, die am Bostützt. Die Dichtungshülse 19 umschließt die rohrförmi- den einen Ausguß aufweisen, der von der Innenseite der ge Spüllanze 16, Sie ist mittels eines in Längsrichtung Gießpfanne her durch einen Stopfen 11 aus feuerfestem der Spüllanze 16 beweglichen Druckgliedes in Gestalt 15 Material verschlossen wird. Für die Durchführung der eines Spannrohres 22 radial verformbar. Das Spannrohr Gasspülung brauchen somit keine besonderen Vorrich-22 wirkt über eine ringförmige Druckscheibe 23 auf die tungen an den Gießpfannen vorgesehen zu werden. Es Dichtungshülse 19. Die Spüllanze 16 weist an ihrem aus versteht sich, daß die erfindungsgemäße Spüleinrichdem Gießkanal 9 herausragenden Ende einen Gewinde- tung sich bei allen Schmelzgefäßen und dergl. mit Boabschnitt 24 auf, mit welchem eine Mutter 25 im Gewin- 20 denausguß und Stopfenverschluß verwenden läßt.

deeingriff steht, die mit einem Handgriff oder Handrad

26 versehen ist. Durch Drehen der Mutter 25 läßt sich Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

das Spannrohr 22 gegenüber der rohrförmigen Spüllan- ' ze 16 in Längsrichtung verstellen. An dem außenliegenden Ende der Spüllanze, z. B. an der Anschlußarmatur 18 ist ein Haltegriff 27 befestigt.

Zur Durchführung der Spülung wird die vorstehend beschriebene Spüleinrichtung 15 von unten her in den Gießkanal 9 des Ausgußsteines 5 bis zum Anschlag der Spüllanze 16 am Stopfen 11 eingeführt. Die Querbohrungen 17 befinden sich hierbei unmittelbar unter dem Stopfen 11, der etwa mit Linienberührung auf der Sitzfläche 10 des Ausgußsteines 5 sitzt und den Gießkanal 9 gegen Ausfluß der Schmelze verschließt Die von der Dichtungshülse 19 gebildete Umfangsdichtung befindet sich ebenfalls in Nähe des innenliegenden Endes des Gießkanals 9, d.h. in geringem Abstand hinter den Querbohrungen 17 der Spüllanze 16. Durch Drehen des Handrades 26 wird das Spannrohr gegenüber der Spüllanze 16 in Richtung auf die Dichtungshülse 19 verteilt Am Haltegriff 27 wird die Spüllanze 16 gegen Drehen festgehalten. Bei der Verschiebung des Spannrohres 22 wird die elastische Dichtungshülse 19 gestaucht, wobei sie sich radial verformt und dabei gegen die Innenwandung des Gießkanals 9 gepreßt wird. Auf diese Weise wird die gesamte Spüleinrichtung 15 in der in Fig.2 gezeigten Spülposition im Ausgußstein 5 festgelegt und zugleich der Gießkanal 9 des Ausgußsteines abgedichtet, so daß kein Spülgas durch den Gießkanal nach außen entweichen kann. An die Anschlußarmatur 18 wird mittels der Schnellkupplung die Spülgaszuführungsleitung angeschlossen. Beim Öffnen eines Ventils strömt daher das Spülgas durch die rohrförmige Spüllanze 16 zu dem Stopfen 11 hin. Das Spülgas tritt über die Querbohrungen 17 unmittelbar unter dem Stopfen 11 in den Mündungsbereich des Gießkanals 9 aus und strömt dann in Pfeilrichtung an dem in der Verschlußlage befindlichen Stopfen ll*vorbei in die Gießpfanne 1. Es hat sich gezeigt, daß die herkömmlichen Stopfendichtungen zwar den Ausguß der Gießpfanne gegenüber der in ihr befindlichen Metallschmelze zuverlässig abdichten, aber nicht gasdicht sind, so daß das Spülgas an dem in der Verschlußposition befindlichen Stopfen 11 vorbei in das Schmelzbad eintreten kann, ohne daß mit Gasdrükken gearbeitet werden muß, die höher liegen als die bei Verwendung poröser Spülsteine üblichen Gasdrücke. Während des Spülvorgangs wird die Spüleinrichtung 15 durch die gegen die Innenwandung des Gießkanals 9

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Spülen einer Metallschmelze, insbesondere von Stahl, in einer Gießpfanne, die am Boden einen Ausguß mit einem von der Pfanneninnenseite her dichtenden Stopfenverschluß aufweist, wobei das Spülgas durch den Pfannenboden hindurch in das Schmelzbad eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgas bei in Verschlußposition befindlichem Stopfen (11) durch den Ausguß (4) hindurch eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Spülvorgangs eine Spüllanze (16) zusammen mit einer Dichtungshülse (19) von unten in den Gießkanal (9) des am Pfannenboden (3) angeordneten Ausgußsteins (5) eingeführt und im Inneren des Gießkanals abgedichtet wird und daß nach Beendigung des Spülvorgangs die Spüllanze (16) mit der Dichtungshülse (19) aus dem Gießkanal (9) des Ausgußsteines (5) herausgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüllanze (16) bis in Nähe des auf der Sitzfläche (10) des Ausgußsteines (5) sitzenden Stopfens (11) oder bis zum Anschlag an diesem in den Gießkanal (9) des Ausgußsteines (5) eingeführt und mit Hilfe der Dichtungshülse (19) in Nähe ihres den Spülgasaustritt aufweisenden Endes im Gießkanal abgedichtet wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach "einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch, eine in den Gießkanal (9) des am Pfannenboden (3) angeordneten Ausgußsteines (5) einführbare Spüllanze (J6), die mit einer den Gießkanal (9) des Ausgußsteines verschließenden Dichtungshülse (19) versehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshülse (19) in Nähe des den Spülgasaustritt aufweisenden Endes der Spüllanze (16) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshülse (19) aus einem elastischem Werkstoff besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshülse (19) sich gegen einen festen Anschlag (21) der Spüllanze (16) abstützt und mittels eines in Längsrichtung der Spüllanze beweglichen Spannrohres (22) radial verformbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüllanze (16) an ihrem aus dem Gießkanal (9) herausragenden Ende einen Gewindeabschnitt (24) aufweist, mit dem eine Mutter (25) im Gewindeeingriff steht, mit welcher das Spannrohr (22) zum Spannen und Lösen der Dichtungshülse (19) in Längsrichtung der Spüllanze verstellbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem außenliegenden, eine Anschlußarmatur (18) aufweisenden Ende der Spüllanze (16) ein Haltegriff (27) befestigt ist .