DE3490299C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umfüllen einer Metallschmelze von einer Gießpfanne in einen Zwischenbehälter bei einer Stranggießanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Im folgenden wird eine herkömmliche Vorrichtung anhand von Fig. 1 beschrieben. Gemäß Fig. 1 ist ein Auslauf- oder Schnauzen-Träger 2 mit einer Bohrung 2 a an einer Bodenwand 1 a einer Gießpfanne 1 befestigt, die Metallschmelze 11 enthält. Ein oberer Stutzen (oder Auslauf) 4 einer Schiebe-Gießschnauze 3 ist in die Bohrung 2 a des Schnauzen-Trägers 2 eingesetzt. Die Gießschnauze 3 umfaßt den in die Bohrung 2 a des Schnauzen- Trägers 2 eingesetzten oberen Stutzen 4, eine mit einer Bohrung 5 a versehene feste Platte 5, die waagerecht am unteren Ende des oberen Stutzens 4 befestigt ist, eine mit einer Bohrung 6 a versehene Schieberplatte 6, die in inniger Berührung mit der Unterseite der festen Platte 5 steht und die waagerecht relativ zur Unterseite der festen Platte 5 verschiebbar ist, sowie einen unteren Stutzen (oder Auslauf) 7, der lotrecht nach unten ragend in der Position der Bohrung 6 a der Schieberplatte 6 befestigt ist.

Die Gießschnauze 3 steuert den Ausstrom der Metallschmelze aus der Gießpfanne 1 in einen Zwischenbehälter 9 für das Stranggießen.

Der Zwischenbehälter 9 ist unterhalb der Gießpfanne 1 angeordnet und mit einem Deckel 10 mit einer Öffnung 10 a versehen. Der Deckel 10 verhindert ein Herausspritzen der in den Zwischenbehälter 9 eingefüllten Metallschmelze 11 aus dem Zwischenbehälter 9 in der Anfangsphase des Umfüllens sowie einen Temperaturabfall der Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9.

Ein Leitzylinder 13 aus einem feuerfesten Material ist durch die Öffnung 10 a des Deckels 10 des Zwischenbehälters 9 lotrecht in den Zwischenbehälter 9 eingesetzt. Am oberen Ende des Leitzylinders 13 ist ein Flansch 13 a ausgebildet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Öffnung 10 a des Deckels 10. Infolgedessen kann das obere Ende des Leitzylinders 13 lotrecht in die Öffnung 10 a des Deckels 10 eingesetzt werden, um unter Verhinderung eines Hindurchgleitens durch die Öffnung 10 a vom Deckel 10 getragen zu werden. Der Leitzylinder 13 besitzt eine so große Länge, daß im Betrieb sein unterer Abschnitt in die im Zwischenbehälter 9 befindliche Metallschmelze 11 eintauchen kann. Wie aus der lotrechten Schnittansicht des Leitzylinders 13 gemäß Fig. 2 hervorgeht, verengt sich die Innenfläche S des Leitzylinders 13 in Abwärts- und Einwärtsrichtung unter einem vorgeschriebenen Neigungswinkel R relativ zur Achslinie 0 des Leitzylinders 13. Infolgedessen kann der Leitzylinder 13 leicht in die Öffnung 10 a im Deckel 10 eingesetzt werden. Der Innendurchmesser des oberen Endes des Leitzylinders 13 ist größer als der Innendurchmesser des unteren Stutzens 7 der Gießschnauze 3, so daß die Metallschmelze aus dem unteren Stutzen 7 vollständig in den Leitzylinder 13 einströmt.

An der Bodenwand 1 a der Gießpfanne 1 ist ein Schutzzylinder 14 so angebracht, daß er die Gießschnauze 3 umschließt. Der Schutzzylinder 14 umfaßt einen Expansionsbalgen 15 aus einem Feuerfestmaterial und eine aus Feuerfestmaterial hergestellte Manschette 17, die am unteren Ende des Balgens 15 befestigt ist und mit der eine Inertgas-Speiseleitung 16 verbunden ist. Die Manschette 17 wird auf das obere Ende des Leitzylinders 13 in Berührung zu diesem aufgesetzt. Ein durch die Inertgas- Speiseleitung 16 zugeführtes Inertgas, wie Argongas, verhindert eine Oxidation der aus der Gießschnauze 3 ausströmenden Metallschmelze aufgrund des Kontakts mit der Außenluft beim Eingießen in den Zwischenbehälter 9. Die Schieberplatte 16 der Gießschnauze 3 ist von der Außenseite des Balgens 15 her betätigbar.

Bei dieser beschriebenen, herkömmlichen Vorrichtung wird die in der Gießpfanne 1 befindliche Metallschmelze wie folgt in den Zwischenbehälter 9 umgefüllt: Zunächst wird der Leitzylinder 13 lotrecht in die Öffnung 10 a im Deckel 10 des Zwischenbehälters 9 eingeführt. Das obere Ende des Leitzylinders 13 wird dabei vom Deckel 10 getragen. Sodann wird die Gießpfanne 1 zusammen mit der Gießschnauze 3 und dem Schutzzylinder 14 in die Stellung verbracht, in welcher die Manschette 17 des Schutzzylinders 14 auf dem oberen Ende des Leitzylinders 13 aufliegt und mit diesem in Berührung steht. Während dieser Bewegung ist die Gießschnauze 3 durch die Schieberplatte 6 verschlossen. Sodann wird die Schieberplatte 6 der Gießschnauze 3 waagerecht in eine Stellung bewegt, in welcher die Bohrung 6 a der Schieberplatte 6 mit der Bohrung 5 a der festen Platte 5 fluchtet. Gleichzeitig wird bis zur Beendigung des Eingießens der Metallschmelze ein Inertgas, wie Argongas, über die Inertgas-Speiseleitung 16 kontinuierlich in den Schutzzylinder 14 und den Leitzylinder 13 eingeführt.

Infolgedessen wird die in der Gießpfanne 1 befindliche Metallschmelze über die Gießschnauze 3 und den Leitzylinder 13 in den Zwischenbehälter 9 umgefüllt, ohne - ausgenommen in der Anfangsphase des Umfüllens - einer Oxidation durch Kontakt mit der Außenluft unterworfen zu sein, ohne Turbulenz in der Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9 hervorzurufen, und ohne einen Schmelzschlackeeinschluß in der Metallschmelze 11 aufgrund dieser Turbulenz.

Bei der beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung wird der Leitzylinder 13 vom Deckel 10 des Zwischenbehälters 9 getragen, so daß keine spezielle Halterungseinrichtung wie im Fall einer langen Schnauze erforderlich ist. Selbst dann, wenn aus konstruktiven Gründen kein ausreichend großer Abstand zwischen der Gießpfanne 1 und dem Zwischenbehälter 9 vorgesehen werden kann, kann daher die Metallschmelze einfach aus der Gießpfanne 1 in den Zwischenbehälter 9 vergossen werden, und Metallablagerungen in der Bohrung 2 a des Schnauzen-Trägers 2 der Gießpfanne 1 lassen sich durch Einblasen von Sauerstoff über eine Sauerstoffdüse einfach schmelzen und beseitigen.

Die beschriebene herkömmliche Vorrichtung ist jedoch auch mit folgenden Mängeln behaftet:

• 1. Da sich gemäß Fig. 2 die Innenfläche S des Leitzylinders 13 in Abwärtsrichtung unter einem vorgeschriebenen Neigungswinkel R relativ zur Achslinie 0 des Leitzylinders 13 einwärts verengt, kann sich aus der Gießschnauze 3 ausströmende Metallschmelze an der Innenfläche S des Leitzylinders 13 absetzen und an dieser Stelle eine Metallablagerung bilden. Die Metallablagerung wird im Zeitverlauf immer dicker und kann letztlich den Leitzylinder 13 verstopfen oder verschließen, so daß das Vergießen der Metallschmelze unmöglich wird.
• 2. Mit zunehmender Größe der Metallablagerung an der Innenfläche S des Leitzylinders 13 wird das Gewicht der Metallablagerung zu groß, um vom Leitzylinder 13 getragen werden zu können, so daß möglicherweise der Flansch 13 a des Leitzylinders 13 bricht und der Leitzylinder 13 in die Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9 hineinfällt; in diesem Fall wird das Vergießen der Metallschmelze ebenfalls unmöglich.
• 3. Wenn die an der Innenfläche S des Leitzylinders 13 gebildete Metallablagerung in den Zwischenbehälter 9 hineinfällt, hat sie eine Temperatursenkung der Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9 zur Folge, so daß sie folglich einen ungünstigen Einfluß auf die Eigenschaften des Gußstrangs ausübt.

Zur Verhinderung von Metallablagerungen an der Innenfläche S des Leitzylinders 13 war es deshalb herkömmliche Praxis, den Leitzylinder 13 aus einem graphitartigen Werkstoff herzustellen, einen graphitartigen Mörtel auf die Innenfläche S des Leitzylinders 13 aufzutragen oder die Innenfläche S des Leitzylinders 13 mit Keramikwolle auszukleiden. Diese Maßnahmen gewährleisten jedoch keinen nennenswerten Erfolg.

Im Hinblick auf diese Gegebenheiten besteht ein großer Bedarf für die Entwicklung einer Vorrichtung zum Umfüllen von Metallschmelze aus einer Gießpfanne in einen Zwischenbehälter beim Stranggießen, die eine leichte Ablagerung oder Absetzung von Metallschmelze nicht zuläßt und eine lange Betriebszeit zu überstehen vermag.

Aus der DE-OS 21 05 881 ist eine Vorrichtung zum Einleiten einer Schmelze in eine Kokille bei einer Stranggießanlage bekannt. Diese Vorrichtung dient zum Einfüllen der bereits in einen Zwischenbehälter überführten Metallschmelze in die Kokille mittels eines in diese hineinragenden Rohres. Das Problem bei dieser bekannten Vorrichtung besteht nicht in einer Ablagerung der Metallschmelze an der Innenwandung des in die Kokille hineinragenden Rohres, sondern darin, die Einströmgeschwindigkeit des Gießstrahles in die Kokille herabzusetzen und zu vergleichmäßigen. Zur Lösung dieses Problems sieht es die bekannte Vorrichtung vor, daß sich an den parallelwandigen Rohreinlaß ein Rohrteil anschließt, der in Gießrichtung im Querschnitt erweitert ist, wodurch sich die erwünschte Eindringtiefe des Gießstrahles ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Umfüllen von Metallschmelze aus einer Gießpfanne in einen Zwischenbehälter beim Stranggießen, bei der eine leichte oder schnelle Ablagerung von Metallschmelze verhinderbar ist und die eine lange Betriebszeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Ablagerungen von Metallschmelze kaum auftreten, so daß eine lange Betriebszeit gewährleistet ist.

Dies wird erreicht, indem die Innenfläche des Leitzylinders der Vorrichtung in Abwärts- und Aufwärtsrichtung unter einem vorgeschriebenen Neigungswinkel relativ zur Achslinie des Leitzylinders sich erweiternd bzw. auseinanderlaufend ausgebildet wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer herkömmlichen Vorrichtung,

Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene lotrechte Schnittansicht eines bei der herkömmlichen Vorrichtung verwendeten Leitzylinders,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene lotrechte Schnittansicht eines bei der Ausführungsform der Erfindung verwendeten Leitzylinders.

Gemäß Fig. 3 ist ein Stutzen- oder Schnauzen-Träger 2 mit einer Bohrung 2 a, wie in Fig. 1, an einer Bodenwand 1 a einer Gießpfanne 1 befestigt, die Metallschmelze enthält. Ein oberer Stutzen 4 einer Gießschnauze 3 ist, ebenfalls wie in Fig. 1, in die Bohrung 2 a des Schnauzen-Trägers 2 eingesetzt. Die Gießschnauze 3 umfaßt, wie in Fig. 1, den in die Bohrung 2 a des Schnauzen-Trägers 2 eingesetzten oberen Stutzen 4, eine mit einer Bohrung 5 a versehene feste Platte, die waagerecht am unteren Ende des oberen Stutzens 4 befestigt ist, eine mit einer Bohrung 6 a versehene Schieberplatte 6, die in enger Berührung mit der Unterseite der festen Platte 5 steht und die waagerecht gegenüber der Unterseite der festen Platte 5 verschiebbar ist, sowie einen unteren Stutzen 7, der lotrecht abwärts ragend an der Schieberplatte 6 befestigt ist.

Wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 steuert die Gießschnauze 3 das Ausströmen von Metallschmelze aus der Gießpfanne 1 in einen Zwischenbehälter 9 für das Stranggießen.

Der Zwischenbehälter 9 für das Stranggießen ist unterhalb der Gießpfanne 1 angeordnet und mit einem Deckel 10 mit einer Öffnung 10 a versehen. Der Deckel 10 verhindert, wie in Fig. 1, ein Herausspritzen von in den Zwischenbehälter 9 eingegossener Metallschmelze 11 aus dem Zwischenbehälter 9 in der Anfangsphase des Vergießens oder Umfüllens sowie einen Temperaturabfall der Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9.

Ein Leitzylinder 18 aus einem Feuerfestmaterial ist lotrecht in den Zwischenbehälter 9 über die Öffnung 10 a im Deckel 10 des Zwischenbehälters 9 eingesetzt. Am oberen Ende des Leitzylinders 18 ist ein Flansch 18 a angeformt, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Öffnung 10 a im Deckel 10. Infolgedessen kann das obere Ende des lotrecht in die Öffnung 10 a im Deckel 10 eingesetzten Leitzylinders 18 unter Verhinderung eines Hindurchrutschens durch die Öffnung 10 a vom Deckel 10 getragen werden. Der Leitzylinder 18 besitzt eine so große Länge, daß sein unterer Abschnitt im Betrieb in die Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9 eintauchen kann. Gemäß Fig. 4 erweitert sich die Innenfläche S des Leitzylinders 18 in Abwärts- und Auswärtsrichtung unter einem Neigungswinkel R von mindestens 5° relativ zur Achslinie 0 des Leitzylinders 18. Hierdurch wird eine leichte Ablagerung oder Absetzung der aus der Gießschnauze 3 ausströmenden Metallschmelze an der Innenfläche S des Leitzylinders 18 verhindert. Der genannte Neigungswinkel R der Innenfläche des Leitzylinders 18 sollte mindestens 5° betragen, weil ein Neigungswinkel R von unter 5° einen nur geringen Einfluß auf die Verhinderung eines Absetzens von Metallschmelze an der Innenfläche S des Leitzylinders 18 hat. Der Innendurchmesser des oberen Endes des Leitzylinders 18 ist größer als der Innendurchmesser des unteren Stutzens 7 der Gießschnauze 3, so daß die aus dem unteren Stutzen 7 austretende Metallschmelze vollständig in den Leitzylinder 18 eingegossen wird.

Ein Schutzzylinder 14 ist, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1, so an der Bodenwand 1 a der Gießpfanne 1 angebracht, daß er die Gießschnauze 3 umschließt. Der Schutzzylinder 14 umfaßt einen Expansionsbalgen 15 aus einem Feuerfestmaterial und eine aus einem Feuerfestmaterial hergestellte Manschette 17, die am unteren Ende des Balgens 15 befestigt ist, an welches eine Inertgas-Speiseleitung 16 angeschlossen ist. Die Manschette 17 wird unter Kontaktierung des oberen Endes des Leitzylinders 18 auf dieses Ende aufgesetzt. Ein durch die Inertgas-Speiseleitung 16 zugeführtes Inertgas, wie Argongas, verhindert eine Oxidation der aus der Gießschnauze 3 ausströmenden Metallschmelze aufgrund des Kontakts mit der Außenluft beim Eingießen in den Zwischenbehälter 9. Die Schieberplatte 6 der Gießschnauze 3 ist von der Außenseite des Balgens 15 her betätigbar.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird in der Gießpfanne 1 enthaltene Metallschmelze, wie in Fig. 1, in den Zwischenbehälter 9 über die Gießschnauze 3 und den Leitzylinder 18 vergossen, ohne daß sie, außer in der Anfangsphase des Vergießens oder Umfüllens, durch Kontakt mit der Außenluft oxidiert wird, ohne daß in der Metallschmelze 11 im Zwischenbehälter 9 Turbulenz hervorgerufen wird und ohne daß Schmelzschlacke aufgrund einer solchen Turbulenz in der Metallschmelze 11 eingeschlossen wird. Da sich außerdem die Innenfläche S des Leitzylinders 18 in Abwärts- und Auswärtsrichtung unter einem Neigungswinkel von mindestens 5° relativ zur Achslinie 0 des Leitzylinders 18 erweitert, kann sich im Vergleich zum Leitzylinder 13 bei der beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung die aus der Gießschnauze 3 ausströmende Metallschmelze schwieriger an der Innenfläche S des Leitzylinders 18 absetzen.

Im folgenden sind einige Beispiele der Erfindung beschrieben. Drei Arten eines Leitzylinders, dessen Innenflächen sich in Abwärts- und Auswärtsrichtung unter Neigungswinkeln von 5°, 10° bzw. 15° relativ zur Achslinie des betreffenden Leitzylinders erweiterten, wurden angefertigt. Mit Hilfe jedes dieser Leitzylinder wurde Stahlschmelze aus einer Gießpfanne eines Fassungsvermögens von 70 t in einen Zwischenbehälter für das Stranggießen mittels der Vorrichtung nach Fig. 4 vergossen bzw. umgefüllt. Nach dem Vergießen der Stahlschmelze in den Zwischenbehälter wurde die Menge oder Größe der Metallablagerung an der Innenfläche jedes der drei Leitzylinder untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt, und zwar zusammen mit den Ergebnissen eines Bezugs- oder Vergleichsfalls, in welchem Stahlschmelze in einen Zwischenbehälter mittels einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik vergossen wurde, die einen Leitzylinder verwendete, dessen Innenfläche sich in Abwärts- und Einwärtsrichtung unter einem Neigungswinkel von 5° relativ zur Achslinie des Leitzylinders verengte.

Tabelle 1

In Tabelle 1 bedeutet "ein Gießzyklus" ein Stranggießen von Metallschmelze mit drei aufeinanderfolgenden Chargen der Gießpfanne.

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, ist die Menge der Metallablagerung an der Innenfläche des Leitzylinders bei den Beispielen der Erfindung wesentlich kleiner als beim Leitzylinder nach dem Bezugs- oder Vergleichsfall.

Sodann wurde die Betriebslebensdauer (Standzeit) der Leitzylinder beim Vergießen von Metallschmelze in den Zwischenbehälter auf vorher beschriebene Weise untersucht. Hierbei ergab sich, daß der Leitzylinder gemäß dem Bezugsfall nur einen einzigen Gießzyklus aushielt, während die Leitzylinder gemäß Beispielen 1 und 2 drei bis vier Gießzyklen aushielten und der Leitzylinder gemäß Beispiel 3 sogar vier bis fünf Gießzyklen überstand. Die Betriebslebensdauer des Leitzylinders bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit wesentlich länger als diejenige des Leitzylinders bei der Vorrichtung gemäß dem Bezugsfall.

Mit der Erfindung wird somit eine Vorrichtung zum Umfüllen von Metallschmelze aus einer Gießpfanne in einen Zwischenbehälter für das Stranggießen geschaffen, bei der sich Metallschmelze nicht ohne weiteres absetzen kann und die eine lange Betriebsdauer zu überstehen vermag.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Umfüllen einer Metallschmelze von einer Gießpfanne (1) in einen darunter angeordneten und durch einen Deckel (10) verschlossenen Zwischenbehälter (9) bei einer Stranggießanlage, mit einer in eine Bohrung des Gießpfannenbodens (1 a) lotrecht und abwärts ragend eingesetzten Gießschnauze (3), einer am Auslaß der Gießschnauze (3) angebrachten Verschlußeinrichtung (5 b) zur Steuerung des Metallschmelzflusses, einem in Verlängerung der Gießschnauze (3) angeordneten Leitzylinders (18), der in den Zwischenbehälter (9) über eine Öffnung (10 a) im Deckel (10) lotrecht eingesetzt und so lang ist, daß sein Austrittsende beim Umfüllbetrieb in die in den Zwischenbehälter (7) umgefüllte Metallschmelze (11) eintaucht und mit einem zwischen Gießpfanne (1) und Zwischenbehälter (9) angeordneten Schutzzylinder (14) zum luftdichten Einschluß des Schmelzflusses des Umfüllbetriebs, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (S) des Leitzylinders (18) vom Eintritt zum Austritt hin über seiner gesamten Länge unter einem Neigungswinkel von mindestens 5° relativ zur Achslinie des Leitzylinders (18) linear erweitert ist.