DE3609783C2 - Reaktor-Gießpfanne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießpfanne mit einer feuerfesten Auskleidung und einer verschließbaren Gießöffnung im Pfannenboden und mit einem eine feuerfeste Ausmauerung aufweisenden, abnehmbaren Deckel, der mit einem Deckelflansch auf einem auf der Außenseite der Gießpfanne ausgebildeten Flansch unter Einschaltung einer Dichtung vakuumdicht aufsitzt, sowie mit Einrichtungen zur Gasspülung der in der Pfanne befindlichen Schmelze.

Eine Gießpfanne mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE-OS 21 14 452 beschrieben; bei der bekannten Gießpfanne erfolgt die Verbindung zwischen Gießpfanne und Deckel über jeweils einen auf dem äußeren Umfang des betreffenden Bauteils umlaufenden Flansch, wobei in dem Deckelflansch eine Nut zur Aufnahme einer Dichtungsschnur eingearbeitet ist, welche Dichtungsschnur beim Aufsetzen des Deckels auf die Gießpfanne auf dem an der Gießpfanne angebrachten Flansch zur Auflage kommt. Besondere Haltemittel zur Festlegung von Deckelflansch und Pfannenflansch gegeneinander sind bei der bekannten Gießpfanne nicht vorgesehen, vielmehr liegt der Deckel aufgrund seines Eigengewichtes auf dem Pfannenflansch auf und ist über das in der Gießpfanne im Betrieb herrschende Vakuum zusätzlich fixiert.

Mit der bekannten Gießpfanne ist der Nachteil verbunden, daß es aufgrund der im Betrieb auftretenden Temperaturen beziehungsweise Temperaturschwankungen zu Formänderungen im Bereich des Deckels beziehungsweise der Gießpfanne und deren zugehöriger Flansche kommen kann, und bei solchen Formänderungen ist eine ausreichend gute Abdichtung im Flanschbereich zwischen den Bauteilen nicht mehr gewährleistet. Weiterhin ist nicht ausgeschlossen, daß flüssiger Stahl zwischen Deckel und Pfanne nach außen bis in den Flanschbereich dringt und die hier liegende Dichtung angreift beziehungsweise zerstört.

Darüber hinaus ist es aus der DE-AS 25 48 827 zur Verbindung des Deckels mit der zugeordneten Gießpfanne bekannt, die beiden von dem Umfang der jeweiligen Bauteile abstehenden Flansche über eine mittels Federelementen abgepufferte Verschraubung festzulegen, wobei es bei der bekannten Verbindung in dem Flanschbereich jedoch an einer Abdichtung fehlt, da der Deckel dauerhaft auf der Pfanne verbleiben soll und die Zugänglichkeit zur Gießpfanne durch ein im festliegenden Deckel angeordnetes bewegliches Einsatzstück gegeben ist. Da die Verschraubung demnach beim Betrieb nicht gelöst wird, stellt sich das Problem der Formänderungen im Zusammenhang mit einer Flanschabdichtung nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gießpfanne mit den eingangs genannten Merkmalen derart zu verbessern, daß die Dichtung trotz im Betrieb zu erwartender Formänderungen der Bauteile jeweils sicher arbeitet und geschützt angeordnet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß der die Dichtung aufnehmende Deckelflansch mit dem unteren Rand des Deckels über einen Formänderungen der zur Anlage aneinanderbestimmten Bauteile ausgleichenden Kompensator verbunden ist und daß zum Ausgleich der freien Höhe von Deckelflansch und Kompensator auf dem Pfannenflansch umlaufend eine aufstehende und in ihrer Breite den Bereich von der Pfannenaußenseite bis zur Überdeckung durch die Deckelunterkante erfassende Stufe angeordnet ist.

Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß der die Dichtungsschnur tragende Deckelflansch nicht mehr unmittelbar an der Deckelunterseite angesetzt, sondern mit dem Deckel über einen Kompensator verbunden ist, so daß thermisch bedingte Formänderungen der zusammenwirkenden Flanschgestaltungen von Pfanne und Deckel durch den Kompensator ausgeglichen werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Pfanne in ihrem oberen Bereich sich birnenförmig verjüngend ausgebildet ist, und daß der Deckel die Verjüngung mit Überstand übergreift, wobei die zugeordneten Pfannen- und Deckelflächen in parallelem Verlauf zueinander ausgerichtet sind.

Der Schutz der Dichtungsschnur ist insbesondere dadurch verbessert, daß nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Überstand zwischen der Pfannenoberkante und der Flanschdichtung zum Schutz der Dichtungsschnur gegen über­ schwappende Schmelze mit einer Labyrinthgestaltung versehen ist, so daß nur eine mehrfach geknickte Verbindung zwischen dem Pfanneninneren und der Dichtungsschnur besteht. Damit ist der Vorteil verbunden, daß beim Behandlungsprozeß das Fassungsvermögen der Gießpfanne vollständig ausgenutzt sein kann, da die Schmelze durch die Einhausung mit dem Deckel in der Pfanne gehalten wird und auch beim Überschwappen die Dichtung nicht beschädigen kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 die Gießpfanne in einer geschnittenen Vorder­ ansicht,

Fig. 2 die Abdichtung zwischen Deckel und Pfanne in einer vergrößerten Einzeldarstellung.

Eine Gießpfanne 10 steht auf einem Unterkasten 11, der gegen die Gießpfanne 10 vakuumdicht abgeschlossen ist, indem die Pfanne 10 an ihrem unteren Außenrand einen Flansch 12 und der Unterkasten einen zugeordneten Flansch 13 aufweisen, die unter Einschluß einer runden, umlaufenden Dichtungsschnur 14 aneinander anliegen. Hierzu weist der Unterkastenflansch 13 eine U-förmige Ausnehmung 15 auf, deren Tiefe etwas geringer ist als der Durchmesser der Dichtungsschnur 14, so daß bei abgehobener Pfanne 10 die Dichtungsschnur 14 die Oberkante des Unterkasten­ flansches etwas überragt. Die Abdichtung zwischen Pfanne 10 und Unterkasten 11 geschieht bei aufgesetzter Pfanne dadurch, daß die zugehörigen Flansche 12, 13 unter Ver­ formung der Dichtungsschnur 14 unter Ausnutzung des Eigengewichtes der Pfanne zur Anlage kommen.

Der Unterkasten ist über eine zu einer Vakuumpumpe 16 wegführende Leitung 17 evakuierbar und verhindert so, daß im Bereich des zum Verschließen einer Gießöffnung 18 im Boden der Pfanne 10 eingerichteten Schieberverschlusses 19 Undichtigkeiten bei evakuierter Pfanne 10 auftreten. Zur Absicherung des Unterkastens 11 gegenüber einem Schieberdurchbruch mit Ergießen des Pfanneninhalts in den Unterkasten weist der Unterkasten 11 eine Öffnung 20 auf, die über eine Dichtungsplatte 21 als Soll­ bruchstelle verschlossen ist. Unter der Öffnung 20 befindet sich eine nicht dargestellte Erdkuhle zur Aufnahme der im Ausnahmefall ausgetretenen Schmelze.

An ihrer Oberseite ist die Gießpfanne 10 mit einem ab­ nehmbaren Deckel 22 verschlossen, der einen Legierungs­ stutzen 23, einen Zentralstutzen 23a, ein Schauglas 24 sowie einen zur Vakuumpumpe 16 führenden Absaugstutzen 25 aufweist, welcher über einen Flansch 26 von einer weiterführenden Pumpenleitung 27 zwecks Abhebung des Deckels 22 von der Pfanne 10 trennbar ist.

Die Pfanne 10 weist an ihrem oberen Ende einen sich birnenförmig verjüngenden Wandabschnitt 28 auf, den der Deckel 22 mit einem Überstand 29 so übergreift, daß sich ein paralleler Verlauf der zugeordneten Außen­ fläche der Pfanne und Innenfläche des Deckels ergibt. Hierzu ist die keramische Ausmauerung 30 der Deckel­ innenseite entsprechend gestaltet.

Am unteren Außenrand des Deckels 22 ist über einem Kompensator 31 ein Deckelflansch 32 angeordnet, dem bei auf­ gesetztem Deckel 22 ein die Pfannenwandung rundum ein­ schließender Pfannenflansch 33 derart zugeordnet ist, daß die Flanschflächen 32, 33 zur Anlage kommen. In dem Deckelflansch 32 ist eine U-förmige Ausnehmung 34 vorgesehen, in welcher eine runde Dichtungsschnur 35 aus einem elastischen Dichtungsmaterial eingelegt ist, deren Durchmesser die Tiefe der Ausnehmung 34 um ein gewisses Maß übersteigt, so daß sich bei aufliegendem Deckel unter der Wirkung von dessen Eigengewicht eine Abdichtung der Flanschflächen 32, 33 durch Verformung der Dichtungsschnur ergibt. Zum Schutz der Dichtungs­ schnur 35 gegen thermische Beanspruchung ist der gegen­ überliegende Pfannenflansch 33 über einen Kühlkanal 36 kühlbar ausgebildet.

Infolge der Anordnung des Deckelflansches 32 an dem Kompensator 31 ergibt sich eine freie Höhe zwischen der Unterkante des Deckels 22 und der Oberfläche des Pfannenflansches 33, die vom Überstand 29 nicht erfaßt ist. Dies bedeutet, daß längs des Überstandes beim Be­ handeln der Schmelze diese übertreten und über den Überstandsbereich und die gegebene freie Höhe bis zur Dichtungsschnur 35 fließen kann. Zur Vermeidung dessen ist eine labyrinthartige Gestaltung vorgesehen, die den sonst gegebenen Fließweg mehrfach knickt, so daß Schmelze nicht bis zum Dichtungsring 25 gelangen kann. Diese Gestaltung besteht aus einer auf der Innenseite des Pfannenflansches 33 angeordneten, aufstehenden Stufe 37, die bis nahe an die Unterkante des Deckels 22 heranreicht. Der zwischen der Stufe 37 und der birnen­ förmig schräg verlaufenden Pfannenaußenseite 28 gegebene Zwickel 38 ist mit einer feuerfesten Masse ausgefüllt, so daß sich im Abstand entsprechend der Höhe der Stufe 37 eine zur Deckelunterkante parallele Fläche 39 einstellt. Über den Rand der Pfanne 10 hinausgetretene Schmelze kann also allenfalls längs des Überstandes 29 zwischen Pfanne 10 und Deckel 22 bis zur Fläche 39, über diese hinweg und dann längs der Stufe 37 hinunter bis auf den Pfannenflansch 33 fließen. Aufgrund der eingestellten Abmessungen ist damit ein freier Fluß der Schmelze praktisch ausgeschlossen.

Die als Reaktionsbehälter ausgebildete Pfanne 10 wird nach dem Abstich mit dem im Ofen geschmolzenen Rohstahl gefüllt, wobei die Pfanne selbst wie auch die in der Pfanne befindlichen schlackenbildenden Zuschlagstoffe in zweckmäßiger Weise beispielsweise auf eine Temperatur von 1200 Grad Celsius vorgeheizt sind. Infolge der besonderen Ausbildung der Deckeldichtung und der Schutzmaßnahmen der Dichtungsschnur ist es möglich, das Fassungsvermögen der Pfanne vollständig auszunutzen, da die Schmelze selbst bei kurzzeitigem Übertreten über den Pfannenrand vom Deckel und den zugehörigen Dichtgestaltungen in der Pfanne gehalten ist. Das Einhalten eines sonst pfannen­ seitig vorgegebenen Freibordes ist aufgrund der Ausbildung der Pfanne nicht mehr erforderlich.

Nach dem Füllen der Pfanne 10 wird der Deckel 22 unter Einbeziehung des Überstandes 29 auf die Pfannenöffnung aufgesetzt, bis die Flansche 32, 33 zur gegenseitigen Anlage kommen. Hierbei findet zunächst eine allenfalls leichtere Verformung der Dichtungsschnur 35 zwischen den Flanschen 32, 33 statt. Der Deckel 22 erfährt keine Befestigung, sondern wird über sein Eigengewicht und den Formschluß zwischen seiner Innenauskleidung 30 und der birnenförmigen Pfannenaußenseite in seiner Position gehalten.

Anschließend wird die Pfanne 10 durch Zuschalten der Vakuumpumpe 16 evakuiert, und zwar vorzugsweise auf einen Druck von weniger als 1,3 Millibar gebracht. Hierbei sorgt der sich in der Pfanne einstellende Unterdruck für ein weiteres Ansaugen des Deckels 22 gegen den Pfannen­ flansch, so daß die Dichtungsschnur bis zur vollstandigen Abdichtung weiterverformt wird. Durch die formmäßige Anpassung von Deckelinnenseite und Pfannenaußenseite verringert sich bei einem Ansaugen des Deckels gegen die Pfanne der im Bereich des Überstandes 29 gegebene Abstand zwischen den Bauteilen, so daß sich die möglichen Fließwege der Schmelze im Bereich der Labyrinthgestaltung weiter verringern. Dieses Verhalten ist nicht zuletzt dadurch sichergestellt, daß der Deckelflansch 32 nicht unmittelbar mit der Deckelunterkante, sondern mit dieser über den Kompensator 31 verbunden ist, so daß Druckschwankungen sowie auch Materialverzug infolge thermischer Beanspruchungen ausgeglichen werden und insoweit jeweils immer ein gleich gutes Dichtungsverhalten gewährleistet ist.

Da gleichzeitig auch der Unterkasten 11 über die Vakuum­ pumpe 16 evakuiert und auf einen gleichen Unterdruck gebracht wird, ist das Pfanneninnere vollständig abgedichtet. Hierbei ist von Vorteil, daß das abzusaugende Luftvolumen vergleichsweise gering ist, da es nur das Volumen des Unterkastens sowie den Raum im Pfanneninneren zwischen Schmelzeoberfläche und Deckelinnenseite umfaßt.

Nach der metallurgischen Behandlung wird die Pfanne sodann geflutet, vom Unterkasten abgehoben und zum Abstich in die Gießform gebracht. Nach dem Abstich kann sodann die in der Pfanne verbliebene Schlacke ohne weiteres über die obere Öffnung der Pfanne abgegossen werden, da hier keine Beschädigungen etwa der Dichtung zum Deckel auftreten können, nachdem diese Dichtungselemente im abgehobenen Deckel vorgesehen sind. Nach dem Reinigen der Pfanne wird diese wieder auf den Unterkasten auf­ gesetzt, wobei nicht dargestellte Führungsmittel für eine jeweils genaue Positionierung der Pfanne sorgen. Die druckdichte Verbindung zwischen Unterkasten 11 und Pfanne 10 geschieht ebenfalls durch das Eigengewicht und durch die Flanschabdichtung 12, 13 mit Dichtungsschnur 14.

Aufgrund der gegebenen Druckdichtheit der Pfanne 10 ist auch eine Überdruckbehandlung der Schmelze möglich, indem ein entsprechend großes Volumen an Spülungsmedium in die Pfanne 10 eingeblasen wird. Zu diesem Zweck wird dann der Ansaugstutzen 25 durch einen grobporigen, keramischen Spülstein verschlossen, durch den bei Überschreiten eines vorgegebenen Innendruckes in der Pfanne das Spülungs­ medium entweichen kann, so daß dieser Stein letztlich wie ein Rückschlagventil wirkt.

Claims (8)

1. Gießpfanne mit einer feuerfesten Auskleidung und einer verschließbaren Gießöffnung im Pfannenboden und mit einem eine feuerfeste Ausmauerung aufweisenden, abnehmbaren Deckel, der mit einem Deckelflansch auf einem auf der Außenseite der Gießpfanne ausgebildeten Flansch unter Einschaltung einer Dichtung vakuumdicht aufsitzt, sowie mit Einrichtungen zur Gasspülung der in der Pfanne befindlichen Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dichtung (35) aufnehmende Deckelflansch (32) mit dem unteren Rand des Deckels (22) über einen Formänderungen der zur Anlage aneinander be­ stimmten Bauteile (28, 30; 32, 33) ausgleichenden Kompensator (31) verbunden ist und daß zum Ausgleich der freien Höhe von Deckelflansch (32) und Kompensator (31) auf dem Pfannenflansch (33) umlaufend eine aufstehende und in ihrer Breite den Bereich von der Pfannenaußenseite bis zur Überdeckung durch die Deckelunterkante erfassende Stufe (37) angeordnet ist.

2. Gießpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (10) in ihrem oberen Bereich sich birnenförmig verjüngend ausgebildet ist und daß der Deckel (22) die Verjüngung (28) mit Überstand (29) übergreift, wobei die zugeordneten Pfannen- und Deckel­ flächen in parallelem Verlauf zueinander ausgerichtet sind.

3. Gießpfanne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelflansch (32) eine U- förmige Ausnehmung (34) zur Aufnahme der runden Dichtungsschnur (35) aufweist und daß der Durchmesser der Dichtungsschnur (35) um ein gewisses Maß die Tiefe der Ausnehmung (34) übersteigt.

4. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfannenflansch (33) über eine daran ausgebildete Kühlmittelleitung (36) kühlbar ist.

5. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand (29) zwischen Pfannenoberkante und Flanschdichtung (32, 33) zum Schutz der Dichtungsschnur (35) gegen überschwappende Schmelze mit einer Labyrinthgestaltung (37, 38) versehen ist, so daß nur eine mehrfach geknickte Verbindung zwischen dem Pfanneninneren und der Dichtungsschnur (35) besteht.

6. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (22) ein Schauglas (24), einen Legierungsstutzen (23), einen weiteren Zentral­ stutzen (23a) sowie Anschlüsse für Gasspülungen aufweist, die vakuumdicht in das Deckelgehäuse eingepaßt sind.

7. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (22) einen Absaugstutzen (25) zum lösbaren Anschluß an eine Vakuumpumpe (16) aufweist.

8. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießpfanne (10) im Bereich ihrer mit einem an sich bekannten Schieberverschluß (19) versehenen Gießöffnung (18) mit einem Unterkasten (11) über eine vakuumdichte Flanschverbindung (12, 13) lösbar verbunden ist, und daß im Unterkasten (11) ein Auslaß (20) mit einem über eine Sollbruchstelle gesicherten Verschluß (21) ausgebildet ist.