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Zur Verhinderung des Schlackenabflusses aus der Gießpfanne in den
Zwischenbehälter sind mehrere Möglichkeiten bekannt. So kann der Ausguß der Pfanne
z. B. mit Hilfe eines Schwimmstopfens bei Erreichen ei-
ner bestimmten
Stahlspiegelhöhe in der Pfanne sclbsttätig verschlossen werden, bevor die Pfannenschlacke
mit abfließt. Hierbei ist es jedoch nuchteilig, daß einerseits wegen unzureichender
Führung des Stopfens dieser häufig nicht mit der erforderlichen Sicherheit und Präzision
schließt und andererseits ein relativ großes Rcstvolumen an Stahlschmelze in der
Pfanne zurückbleibt.
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Eine weitere praktiziertc Möglichkeit besteht darin, mit Hilfe einer
Stopfenstange eine Strudelbildung am Ausguß von vornherein zu verhindern und den
Pfannenausguß rechtzeitig vor dem Schlackenabfluß ztt verschließen. Auch dieses
Verfahren ist relativ unsicher, weil die Stopfenstange einem starken Verschleiß
durch die aggressive Pfannenschlacke unterliegt und daher in vielen Fällen nicht
exakt schließt. Außerdem ist man bestrebt, die Pfanne möglichst weitgehend zu cntlceren
und verschließt dabei den Pfannenausguß nicht rechtzeitig, so daß vielfach Schlacke
mit abfließt, anderenfalls verbleibt ein aus wirtschaftlicher Sicht zu großes Restvolumen
in der Pfanne.
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Damit auch dieses Restvolumen nicht ungenutzt bleibt, nimmt man bei
mehrsträngigen Stranggießanlagen. bei denen der Zwischenbehälter durch eingebaute
Wehre in einzelne mit den Gießsträngen korrespondierende Bereich aufgeteilt ist,
vielfach das Mitfließen von Pfannenschlacke bewußt in Kauf. Um die Qualitätsbeeinträchtigung
dabei aber in möglichst engen Grenzen zu halten, wird die Gießpfanne nur bis zu
einer Gießspiegelhöhe in der Pfanne von etwa 30 cm, von der ab ein Mitfließen von
Pfannenschlacke eintreten kann. in die Eingießkammer des Zwischenbehälters entleert,
wobei vielfach der Gießstrahl zur Verhinderung einer Reoxydation durch eine Schutzgasatmosphäre
abgeschirmt wird.
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Die verbliebene Restschmelze wird dann direkt durch die abdeckende
Schlacke des Zwischenbehälters in den einem bestimmten Gießstrang zugeordneten,
durch ein Wehr abgetrennten Bereich des Zwischenbehälters gegossen. Dabei wird in
der Regel auch auf die Gicßstrangabschirmung verzichtet. Der Vorteil hierbei ist,
daß die Schlackeneinschlüsse dann im wesentlichen nur in bestimmten Abschnitten
eines einzelnen GieBstranges auftreten, während die übrigen Gießstränge durchgehend
einen hohen Reinheitsgrad aufweisen.
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Der Schlackenabfluß läßt sich auch dadurch vcrhindern, daß der Pfannenboden
um die Ausgußöffnung herum mit einem z. B. trichterförmigen Einbau aus feuerfcstem
Material versehen wird und auf diese Weise in einem eng begrenzten Bereich über
der Ausgußöffnung ein relativ hoher Stahlspiegel bis kurz vor der vollständigen
Entleerung erhalten bleibt. Wenn bei Erreichen der kritischen Stahlspiegelhöhe über
der Ausgußöffnung die Entleerung beendet wird, ist die in der Pfanne verbleibende
Restschmelze nur noch relativ klein.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Ptannenkapazität durch die
zusätzlichen Einbauten am Pfannenboden von vornherein vermindert und das Pfannengewicht
crhöht wird.
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Ferner ist es bekannt, den Pfannenausguß untcr dem Pfannenboden als
Siphon auszubilden, um den Stahlspiegel in der Gießpfanne möglichst hoch zu halten.
Ein großer Nachtcil ist, daß der Siphon ein einfaches Absetzen der Gießpfanne auf
den Boden nicht gestattet. Auwerden wird die Bauhöhe der Gießpfanne vergrößert.
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was sich mit den vorgegebenen baulichen Verhältnissen in einem Stahlwerk
in manchen Fällen nicht in Einklang bringen läßt.
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Schließlich ist es bekannt, am Pfannenboden um die
Ausgießöffnung
herum radial ausgerichtete Strömungshindernisse aus feuerfestem Material anzuordnen,
um beim Entleeren eine Strudelhildung in der Schmelze zu vermeiden. Diese Maßnahme
ist jedoch nicht ausreichend, um auch in der Schlußphase der Pfannenentleerung einen
schlackenfreien Abfluß der Schmelze sicherzustellen, Vielmehr müßte hierzu die Entleerung
bei einem noch relativ großcn in der Pfanne verbleibenden Restschmclzenvolumen beendet
werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu scincr Durchführung anzugeben.
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mit dem das Eindringen von Pfannenschlacke aus einer Gießpfanne in
den Zwischenbehälter einer Stranggießanlagc - auch bei weitestgehender Entleerung
der Gießpfanne - verhindert'wird, ohne ohne daß damit wesentlichc Kapazitätsvcrluste
der Gießpfanne in Kauf genommcn werden müssen.
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Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche
7 und 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß ein Mitfließen
von Schlacke aus der Gießpfanne weitgehend unterbleibt, so lange der Stahlspiegel
über der Ausgießöffnung im Boden der Gießpfanne eine Mindesthöhe, die erfahrungsgemäß
bei etwa 20-30 cm liegt, nicht unterschreitet. Um diese Mindesthöhe über der Ausgießöffnung
möglichst bis zur fast vollständigen Entleerung der Gießpfanne zu erhalten, wird
die Gießpfanne erfindungsgemäß während des Entleerens oder bereits vorher in einem
Winkel von bis zu etwa 45" so um eine horizontale Achse gekippt. daß die Restschmelze,
die vorher ein zylinderförmiges Teilvolumen der Gießpfanne ausfüllte, gegen Ende
der Entleerung in einem zylinderhufförmigen Teilvolumen über der Ausgießöffnung
zusammenläuft. Voraussetzung hierfür ist.
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daß die Ausgießöffnung im Pfannenboden in der Nähe des Pfannenmantels
angebracht ist; zweckmäßigerweise ist die Gießpfanne mit einem Schieberverschluß
verschen. Neben der künstlichen Erhöhung der Stahlspiegelhöhe über der Ausgießöffnung
ist mit dieser Maßnahme der Vorteil verbunden. daß die Ausbildung eines Strudels
über der Ausgießöffnung behindert wird. Diese Strudelbildung. die für das Mitreißen
von Pfannenschlacke in den Zwischenbehälter in starkem Maße verantwortlich ist.
wird begünstigt, wenn die Ausgießöffnung in etwa zentrisch am Pfannenboden angeordnet
ist und die Gießpfanne in normaler senkrechter Stellung entleert wird, weil dann
die Ausgießöffnung in einem weiten Umkreis von frei beweglicher Schmelze umgeben
ist und damit den wirbelförmigen Strömungen der Schmelze nur wenig Widerstand entgegensteht.
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Je weiter die Gießpfanne entleert wird, um so stärker prägt sich
der Strudel aus. Weist die Gießpfanne dagegen eine in der Nähe des Pfannenmantels
liegende Ausgießöffnung auf und wird die Gießpfanne zumindest in der Schlußphase
der Entleerung aus der normalen senkrechten Stellung in eine um bis zu 45" gekippte
Lage gebracht, so nimmt der aus der Restschmelze gebildete Körper in der Pfanne
die von der rotationssymmetrischen Zylinderform stark abweichende, mehr länglich
ausgestreckte Gestalt eines Zylinderhufs an.
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Dadurch werden die wirbelförmigen Strömungen der Schmelze stärker
behindert, und die Gefahr des unkontrollierten Schlackenabflußes vermindert sich.
Um das aus Sicherheitsgründen in der gekippten Gießpfanne zurückbleibende Volumen
der Restschmelze so klein
wie möglich zu machen, insbesondere wcnn
die Ausgießöffnung nicht so dicht an den Pfanncnmantcl gcrückt ist, kann zwischen
dem Pfannenmantel und der Ausgießöffnung ein etwa zylinderhufförmiger Einbau aus
feuerfestem Werkstoff vorgesehen werden, der Pfannenkapazität und -gewicht nur unwesentlich
beeinflußt.
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Das Entleeren der Gießpfanne wird bei mehrsträngigen Stranggießanlagen
vorteilhaft in 2 Stufen durchgeführt, in dem zunächst so lange in eine erste Eingießkammer
des Zwischenbehälters gegosscn wird. wie die Stahlspiegelhöhe über der Ausgießöffnung
der Gießpfanne für das Mitreißen von Pfannenschlacke noch unkritisch ist. Um hierbei
bereits eine möglichst weitgehende Entleerung der Gießpfanne zu erzielen, sollte
die Gießpfanne vor oder während des Abgicßcns bereits in die gekipptc Stellung gebracht
werden. Die übrige Stahlschmelze wird danach in gckipptcr Stellung der Gießpfanne
in eine zweite Eingießkammer des Zwischenbehälters gegossen. so lange wie das zunehmende
Mitreißen von Pfannenschlacke in dem Gießstrahl noch kein unzulässiges Maß erreicht
hat. Dic zweite Eingießkammer ist durch ein eingebautes Wehr von den übrigen Teilen
des Zwischenbehälters abgeteilt und einem außen liegenden Strang der Stranggießanlage
zugcordnet.
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Um eine Reoxydation der Stahlschmelze während der Einfüllung in den
Zwischenbehälter zu verhindern, sollte der Gießstrahl durch eine Schutzgasatmosphäre
abgeschirmt werden, die in bekannter Weise z. B. mit Hilfe einer am Pfannenboden
um den Ausguß herum gelegten Schürze aufgebaut werden kann. die zur Abdichtung in
eine entsprechende Sandtasse auf dem Zwischenbehälter eingeführt wird. Die Gießstrahlabschirmung
ist dabei konstruktiv so auszulegen, daß ihre Funktion auch in gekippter Stellung
der G ießpfanne erhalten bleibt.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Gießpfanne, wie aus
wirtschaftlicher Sicht erwünscht, weitestgehend entleert wird und die in der Schlußphase
der Entleerung vermehrt auftretenden, aber im überwiegenden Teii des Gußstranges
ein tolerierbares Maß nicht übersteigenden Schlackcncinschlüsse auf einen einzelnen
Gußstrang beschränkt bleiben und die übrigen Stränge einen gesichert hohen Reinheitsgrad
aufweisen. In manchen Fällen kann es zweckmäßig scin, auf eine Gießstrahlabschirmung
an der zweiten Eingiei3-kammer des Zwischenbehälters zu verzichten, da an dem zugeordneten
Gußstrang ohnehin ein erhöhtes Fehlermaß in Kauf genommen wird.
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Um den Gießsirahl auch in gekippter Lage der Gießpfanne möglichst
wenig aus der normalen senkrechten Richtung abzulenken, ist es vorteilhaft, die
Ausgießröhre nicht senkrecht nach unten durch den Boden der Gießpfanne zu führen,
sondern etwa um den halben Kippwinkel der Gießpfanne gegen die Kipprichtung zu neigen.
Dabei ist es zweckmäßig, den Kippwinkel R der Gießpfanne auf etwa 20° zu beschränken,
da in dieser Stellung das Ziel einer fast vollständigen Entleerung der Gießpfanne
bei ausreichend hohem Gießspiegel über der Ausgießöffnung bereits weitgehend errcicht
wird. In diesem Fall würde der Gießstrahl bei Verlassen der Ausgießröhre in senkrechter
und gekippter Stellung der Gießpfanne jeweils nur um 10" aus der Senkrechten abgelenkt
werden. Sofern zur (iießstlahlabschirnlung ein an sich bekanntes Schattenroh verwenuel
wird.
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kann es vorteilhaft sein, das koaxial zur schiiig gestellten Ausgießröhre
ausgerichtete S;chattenrohr mit einem kegelförmig nach unten sich erweiternden Mantel
aus zubilden.
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Der Öffnungswinkel des Kegels sollte dabei etwa dem Kippwinkel a
der Gießpfanne entsprechen, damit der Gießstrahl zur Vermeidung von Erosion am Schattenrohr
weder in formaler senkrechter, noch in gekippter Stellung der Gießpfanne die Mantelfläche
des Schattenrohres berührl.
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Das erfindungsgemäße Kippen der Gießpfanne kann vor oder während
der Entleerung in bekannter Weise durch den Hallenkran erfolgen, der die Gießpfanne
auf den Zwischenbehälter aufsetzt, indem durch einen zusätzlichen Seilzug des Krans,
der an der Gießpfanne unterhalb der Tragezapfen befestigt ist. eine Schwenkbewegung
um die durch die Tragezapfen gehende Achse bewirkt wird.
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Es ist auch möglich, das Kippen der Pfanne über dem Zwisehenbehälter
mit Hilfe eines mit einem eigenen Antrieb versehenen schwenkbaren Aufnahmegestells
auszuführen, auf dem die Gießpfanne abgestellt wird.
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Das Kippen der Gießpfanne stellt eine außerordentlich wirksame Maßnahme
dar, um eine weitestgehende Entleerung ohne Unterschreitung einer Mindeststahlspiegelhöhc
über der Ausgießöffnung sicherzustellen.
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Ein Kippen um 20-30" ermöglicht es bereits, das in einer (iicl3pfannc
mit üblichen Abmessungen in senkrecht er Stellung bei der Mindeststahlspiegelhöhe
an sich verbleibende Restvolumen zu über 90% noch zu enllecren.
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Die hier gemachten Ausführungen beziehen sich auf zylinderförmige
Gießpfannen, wie sie üblicherweise verwendet werden. Es versteht sich von selbst,
daß der Grundgedanke der Erfindung, das Kippen der Gießpfanne, auch bei anders gearteten
Gießpfanncn, z. B. mit elliptischer, rechteckiger oder sonstiger polygonaler Querschnittsform,
gleichermaßen mit Erfolg anwendbar ist.
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Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine zylinderförmige Gießpfanne und einen
Zwischenbehälter in Seitenansicht.
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F i g. 2 eine teilweise geschnittene Gießpfanne und einen geschnittenen
Zwischenbehälter in Vorderansicht, f: i g. 3 einen Schnitt durch eine Gießpfanne
in gekippter Stellung, F i g. 4 einen Schnitt durch eine Gießpfanne mit schräg geführtem
Ausguß und zylinderhufförmigen Einbau, F i g. 5 ein Diagramm zur Ermittlung der
in der Pfanne verbleibenden Restschmelze.
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F i g. 1 und 2 zeigen eine auf einen Zwischenbehälter 2 aufgesetzte
Gießpfanne 1. Die zylinderförmige Gießpfanne 1 hat einen Radius von R = 2 m und
ist mit einer Stahlschmelze von 220 t gefüllt. Das entspricht einer Höhe Hdes Stahlspiegels
13 über der Ausgießöffnung 3 von 2,5 m. Die Ausgießröhre 10 ist in der Nähe des
Pfannenmantels 8 senkrecht durch den Pfannenboden 4 geführt. Die Gießpfanne 1 wird
an den Tragezapfell 7;1 von einem nicht dargestellten Kran über dem Zwischenbehälter
2 gehalten. Der Gießstrahl, der von einem nicht dargestellten Schieberverschluß
freigegeben wird, wird z. B. mittels eines Schattenrohres 15 durch eine Schutzgasatmosphäre
(F i g. 1) abgeschirmt.
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ln einer ersten Phase der Entleerung wird die Stahlschmclzc bis zu
einer kritischen Höhe 14 des Stahlspiegels 13' von etwa 30 cm in die Hauptcingicßk:llllmer
5 eingefüllt (Fig. 2). Die HauptcingießkammerS ist durch die Wchrc 12 von den übrigen
Bereichen des Zwischen-
behälters 2, von denen aus die Stahlschmelze
in die beiden nicht dargestellten Stranggießkokillen gelangt, abgetrennt.
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Sobald die Höhe H des Stahlspiegels 13' in der Gießpfanne 1 eine
kritische Ilöhe 14 von etwa 30cni erreicht hat, wird die Gießpfanne 1 durch den
hallenkran mit Hilfe eines zusätzlichen an einer Öse 7b befestigten Seilzuges um
einen Winkel α =20" um die durch Tragezapfen 7a gehende Achse gekippt.
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Hierdurch wird der Stahlspiegel 13 der Restschmelze, die etwa 26,5
t beträgt, wic in 1: i g. 3 dargestellt, auf eine Höhe H von etwa 90 cm über der
Ausgießöffnung 3 angehoben.
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Danach wird die Entleerung der Gießpfanne I bis zu einer kritischen
Gießspiegclhöhe 14 über der Ausgießöffnung 3 von etwa 30 cm fortgesetzt und dann
beendet.
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In der Gießpfanne 1 verbleibt dann eine Restschmelze von nur noch
etwa 1,8 t. Bci Zulassung einer C;ic13spicgelhöhe 14 von etwa 20 cm würde dieser
Wert bis auf 0,7 t zurückgehen. Diese Wert, die aus dem Diagramm in F i g. 5 abzulesen
sind, würden bei senkrechter Stellung der Gießpfanne einer Höhe H des Gießspiegels
13 von etwa 3 cm bis I cm entsprechen. An diesen Zahlen wird die Wirksamkeit der
vorgeschlagenen Maßnahmen schr deutlich. Das Diagramm in Fig. 5 zeigt weitcrhin,
daß ein stärkeres Kippen der Gießpfanne 1, z. 13.
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uni einen Winkel von 450, hinsichtlich der in der Pfanne aus Sicherheitsgründen
verbleibenden Resischmelze nur noch geringe Fortschrittc bringt.
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Das erfindungsgemäße Kippen der (;icßpfannc I kann auch bereits während
der ersten Phase der Entleerung erfolgen. Weitcrhin ist cs möglich, die zweite Phasc
der Entleerung in einer Ncbeneingießkammer 6 des Zwischenbehälters vorzunehmen,
die einem einzelnen.
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außen liegenden Gießstrang zugeordnet ist. Diese Vorgehensweise bietet
sich an, wenn die Pfanne 1 bis auf ein gerade noch vcrlretbares Maß des Gießspiegels
13' entleert werden soll. Sofcrn dabei geringe Teile der Pf,annenschlacke mit abfließen
sollten, würden von den dadurch hervorgerufenen Schlackeneinschlüssen nur ein zelne
Teillängen des der Eingießkammer 6 zugeordneten Gußstranges betroffen werden.
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Bei dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausgießöffnung
3 nicht in unmittelbarer Nähe des Pfannenmantels 8 angebracht. Die Ausgießröhre
10 ist um einen Winkel 11 gegenüber der Pfannenachse schräg nach außen geneigt durch
den Pfannenboden 4 geführt.
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Der Winkel 11 beträgt dabei die hälfte des vorgesehenen Kippwinkels
a der Gießpfanne 1. Um das Volumcn der bei der Entleerung in der Gießpfanne I verbleibenden
Restschmelze möglichst gering zu halten, ist zwischen dem Mantel 8 der Gießpfanne
1 und der Ausgießöffnung 3 auf dem Boden 4 der Gießpfanne 1 ein zylinderhufförmiger
Einbau 9 aus feuerfestem Matcrial angeordnet.
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