DE3637065A1 - Pfanne mit beheizungsvorrichtung - Google Patents
Pfanne mit beheizungsvorrichtungInfo
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- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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- C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
- B22D41/01—Heating means
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- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gießpfanne mit einer Einrichtung
zur Pfannenbeheizung. Im Rahmen des Verfahrensablaufes
von der Erzeugung einer Schmelze in einem Schmelzofen
bis zum Vergießen der Schmelze einschließlich einer
gegebenenfalls erforderlichen oder zweckmäßigen sekundär
metallurgischen Behandlung der Schmelze ist es eine
bestehende Anforderung, die Gießpfannen heizbar auszu
gestalten. Im einzelnen soll damit ein Ausgleich von
Temperaturverlusten erreicht werden, welche durch eine
Nachbehandlung der Schmelze, beispielsweise durch Zulegierung
oder durch den Abstich selbst, eintreten; weiterhin
ist es das Ziel der Pfannenbeheizung, die erforderliche
Abstichtemperatur des Schmelzofens herabzusetzen und/oder
im Verfahrensablauf eine exakte Einstellung der Gieß
temperatur vorzunehmen. Auch im Hinblick auf das Warm
halten einer Schmelzcharge über einen längeren Zeitraum,
wie dies beispielsweise beim Gießen größerer Gießstücke
erforderlich ist, ist eine Pfannenbeheizung zweckmäßig,
welche zudem eine allgemeine Temperaturhomogenisierung
im Schmelz-Gieß-Ablauf ermöglicht.
Im Rahmen dieser Zielsetzung sind verschiedene Beheizungs
methoden für die Durchführung einer Pfannenheizung bekannt
geworden, welche jede für sich mit besonderen Nachteilen
behaftet sind. So ist es bekannt, eine Temperaturerhöhung
in der Schmelze durch Verbrennung von Aluminium unter
Sauerstoffzufuhr durchzuführen; abgesehen von den außer
ordentlich hohen Kosten dafür führt diese Heizmethode
auch zu Verunreinigungen der Stahlschmelze durch Ein
schlüsse, was die Qualität der Gießprodukte mindert.
Es ist weiterhin bekannt, auch Gießpfannen mit einer
Lichtbogenheizung zu versehen; besonders bei kleinen
Pfannen führt aber der erforderliche Teilkreisdurchmesser
der Elektroden zu nur geringen Abständen zwischen Elek
troden und dem feuerfesten Verschleißfutter der Pfannen
wandung, wodurch der Verschleiß des Futters außerordent
lich groß ist.
Eine weitere bekannte Maßnahme besteht in einer induktiven
Beheizung der Pfanne, welche allerdings einen Mindest
badspiegel voraussetzt, um einen vertretbaren Wirkungsgrad
dieser Beheizung sicherzustellen. Hiermit ist zunächst
auch der Nachteil verbunden, daß für diese Beheizungsart
spezielle Pfannen erforderlich sind; hinzu kommt, daß
ein Mindestbadspiegel insbesondere bei Chargenteilungen
sowie wechselweisem VD/VOD-Betrieb oft nicht einzuhalten
ist.
Da alle diese Maßnahmen für eine Gießpfannenbeheizung
nicht geeignet sind, liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Gießpfannenbeheizung zur Verfügung zu
stellen, welche im Bedarfsfall bei guter Handhabung
leicht einsetzbar ist, eine besondere konstruktive Vor
bereitung der Pfanne nicht erfordert und schließlich
keinen schädigenden Einfluß auf die Pfanne selbst bzw.
die zu heizende Schmelze aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich
vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus
dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung
vorangestellt sind. Danach wird auf die Pfanne ein hori
zontal angeordneter Graphitstab mit einem darüber liegenden
Strahlungsschild angeordnet, so daß sich eine Beheizung
der Pfanne durch Wärmestrahlung ergibt.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind dabei
Graphitstab und Strahlungsschild in einem Aufsatzring
gehaltert, der auf dem oberen Pfannenrand aufgesetzt
wird.
Die Erfindung läßt sich weiterhin besonders vorteilhaft
in Kombination mit einer sogenannten Vakuum-Gießpfanne
anwenden, welche einen vakuumdichten Deckel aufweist,
indem Graphitstab und Strahlungsschild in einem Zwischen
ring gehalten sind, der im Bedarfsfall zwischen Pfanne
und Vakuum-Deckel eingesetzt wird.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
nicht nur den Heizstab, sondern auch den Strahlungsschild
aus Graphit auszubilden, um auf diese Weise die Strahlungs
wärme in die Pfanne zu leiten bzw. im Falle der Vakuum-
Pfanne den Vakuum-Deckel zu schützen. In gleichem Sinn
kann auch der Aufsatz- oder Zwischenring selbst aus
Graphit bestehen.
Weitere Ausführungsbeispiele haben die Halterung des
Stabes in dem Ring, dessen Vorspannung sowie die Berück
sichtigung des Dehnungsverhaltens des Stabes im Heizzu
stand zum Gegenstand.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß nun
eine Beheizung der Pfanne mit oder ohne Inhalt lediglich
durch Wärmestrahlung erfolgt, wobei der Strahlungsschild
als Reflektor zur besseren Ausnutzung der Strahlung
dient. Damit ist eine unmittelbare, insbesondere chemische
Beeinflussung der Schmelze sowie der betreffenden Teile
der Pfanne ausgeschlossen; Auswirkungen auf Pfannenver
schleiß und Schmelzezusammensetzung ergeben sich somit
nicht.
Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß an der Pfanne
im Hinblick auf den Einsatz der Graphitstabbeheizung
keine besonderen konstruktiven Veränderungen zu treffen
sind. Sowohl die offene Gießpfanne wie auch die Vakuum-
Gießpfanne erhalten lediglich einen Ring als Halterung
für die Heizelemente. Somit ist die Beheizung nicht
an bestimmte Pfannen oder Betriebspunkte gebunden, sondern
kann lediglich abhängig von der zur Verfügung stehenden
Stromversorgung an beliebigen Orten im Stahlwerk oder
in der Gießerei erfolgen. Von weiterem Vorteil ist,
daß eine entsprechende Behandlung in der Abstich- bzw.
Gießpfanne ohne einen Wechsel des Behandlungsgefäßes
erfolgen kann. Dabei ist das Beheizen der Pfanne alter
nativ unter Vakuum, in einer Inertatmosphäre oder bei
Überdruck möglich.
Weiterhin ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß mit
dem erfindungsgemäß ausgebildeten Heizaggregat sowohl
eine in der Pfanne befindliche Schmelze als auch die
Feuerfestauskleidung von neu zugestellten bzw. leeren
Pfannen mit ein- und derselben Heizeinrichtung aufgeheizt
oder warmgehalten werden kann. Da insbesondere das Auf
heizen von leeren Pfannen in einer Inertatmosphäre er
folgen kann, ist die Aufnahme von Wasserstoff aus der
atmosphärischen Luft, wie sie bei einer Pfannenaufheizung
mit Brennern nach dem Stand der Technik gegeben ist,
ausgeschlossen; letzteres erweist sich besonders bei
dolomitisch zugestellten Pfannen und in Anwendungsbe
reichen mit hoher atmosphärischer Luftfeuchtigkeit als
vorteilhaft.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben
sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine offene Gießpfanne mit Graphitstabbeheizung
im Schnitt,
Fig. 2 eine Vakuum-Gießpfanne mit Graphitstabbeheizung
im Schnitt.
Eine Gießpfanne 10 weist in ihrem oberen Bereich einen
Flanschring 11 auf, auf welchen ein Aufsatzring 12 auf
gesetzt ist. Dieser Aufsatzring 12 weist zwei einander
gegenüberliegende Stutzen 13 auf, durch welche ein Graphit
stab 14 geschoben und darin gelagert ist. Zur Halterung
des Graphitstabes 14 sind an dessen beiden Enden je
ein Halteblock 15 vorgesehen, welche in die Stutzen
13 des Ringes 12 einführbar sind und darin ruhen. Auf
dem Ring 12 erhebt sich mit Abstand über dem Graphit
stab 14 ein Strahlungsschild 16, welcher die Pfanne
10 deckelartig übergreift und für eine Ableitung der
vom Graphitstab 14 abgegebenen Wärme in das Pfanneninnere
sorgt. Sowohl Aufsatzring 12 als auch Strahlungsschild
16 können bei entsprechender Fertigung vollständig gleich
falls aus Graphit bestehen.
Wie nicht weiter dargestellt, sind in den Halteblöcken
15 die elektrischen Anschlüsse für den Graphitstab 14
enthalten, und zwar in Form von Kontaktköpfen mittels
Graphitkalotten und Kupferkontaktstücken, mittels welcher
der Kontakt zwischen der Hochstromzufuhr und dem Graphit
stab 14 hergestellt wird. In den Halteblöcken 16 befindet
sich ferner eine aus einstellbaren Federelementen be
stehende Vorspanneinrichtung für den Stab 14, um einen
einwandfreien Kontaktübergang zu gewährleisten, sowie
eine Ausgleichsanordnung zur Kompensation der bei Er
wärmung des Graphitstabes 14 bei diesem eintretenden
Längenänderung.
Die elektrische Anschließung des Graphitstabes 14 erfolgt
bevorzugt an Gleichstrom, alternativ auch an Wechselstrom.
Der Anschluß sekundärseitig ist dabei immer einphasig
ausgebildet, wogegen primärseitig ein ein- oder mehrphasiger
Anschluß verwirklicht wird, so daß sich insgesamt eine
Graphitstabwiderstandsheizung ergibt. Die elektrische
Leistungszufuhr ist über Spannungsstufen oder auch stufen
los so regelbar, daß eine beliebige Heizleistung im
Rahmen der installierten Kapazität eingestellt werden
kann. Im Zusammenwirken mit einer automatischen Temperatur
messung, und zwar sowohl der Schmelze als auch der Pfannen
wandung, ist auch eine automatische Regelung der Auf
heizgeschwindigkeit sowie bei Vorwahl bestimmter Heiz
kriterien des Beheizungsablaufes möglich.
Eine praktische Ausführung der Graphitstabbeheizung
ergibt sich für eine kleinere Gießpfanne mit etwa 10 Tonnen
zu folgenden Werten. Bei einer Stablänge von 1200 mm
und einem Stabdurchmesser von 90 mm des Graphitstabes
14 ergibt sich eine Oberflächentemperatur des Heizstabes
von etwa 2000° C bei einem Stromdurchfluß von 13 000 A,
was einer installierten Heizleistung von 500 kW bei
50 V Versorgungsspannung entspricht.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet
sich nicht wesentlich von dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1; hierbei ist die Gießpfanne 10 als Vakuum-Gieß
pfanne ausgebildet, und zwar mit einem Vakuum-Unterkasten
20 und einem Vakuumdeckel 21, welcher mittels eines
besonderen Dichtungssystems 22 auf der Gießpfanne 10
auflagert. Der Deckel 21 weist einen Legierungsstutzen
23, einen Zentralstutzen 23 a sowie einen zu einer nicht
dargestellten Vakuumpumpe führenden Absaugstutzen 24
auf.
Zwischen dem Deckel 21 und der Gießpfanne 10 ist nun
der Ring 12 als Zwischenring eingesetzt, wobei der Zwischen
ring 12 als Halter für Graphitstab 14 und Strahlungsschild
16 an seinem oberen Rand eine der Vakuum-Pfannendichtung
22 entsprechende Dichtung 25 aufweisen muß, auf welche
dann der Deckel 21 aufsetzbar ist; insgesamt ist so
die Vakuum-Dichtigkeit des Gesamtsystems erhalten. Bei
diesem Ausführungsbeispiel dient der Strahlungsschild
16 nicht nur der Wärmeverteilung, sondern auch dem Schutz
des übergreifenden Vakuumdeckels 21. Aufgrund dieser
baukastenartigen Einbindung der Pfannenbeheizung ist
der Vorteil gegeben, daß die Vakuum-Pfanne wahlweise
mit oder ohne Heizung betrieben werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen,
der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale
des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als
auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die
Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen
Ausführungsformen wesentlich sein.
Claims (8)
1. Gießpfanne mit einer Einrichtung zur Pfannenbeheizung,
dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Pfannenbereich
ein die Pfanne (10) übergreifender Graphitstab (14)
mit entsprechend zugeordneten Kontaktköpfen (15)
zur elektrischen Anbindung sowie darüber ein die
Pfanne deckelartig übergreifender Strahlungsschild
(16) angeordnet sind.
2. Gießpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Graphitstab (14) und Strahlungsschild (16) in
einem auf den oberen Pfannenrand aufsetzbaren, dem
Pfannenrand formmäßig angepaßten Aufsatzring (12)
gehaltert sind.
3. Gießpfanne insbesondere nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gießpfanne (10) als vakuum
dichtes Behandlungsgefäß mit einem Vakuumdeckel
(21) versehen ist und daß der Graphitstab (14) mit
Strahlungsschild (16) in einem Zwischenring (12)
gehaltert ist, welcher vakuumdicht zwischen dem
Pfannenrand und dem Vakuumdeckel (21) einsetzbar
ist.
4. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strahlungsschild (16) aus
Graphit ausgebildet ist.
5. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß Strahlungsschild und Aufsatz
oder Zwischenring (12) aus Graphit bestehen.
6. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aufsatz- oder Zwischenring
(12) einander gegenüberliegende Stutzen (13) zur
Einführung und Halterung des Graphitstabes (14)
mit Anschlußkalotten (15) aufweist.
7. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Halterung (15) für den
Graphitstab (14) einstellbare Federelemente zur
Erzeugung einer Vorspannung vorgesehen sind.
8. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens einseitig am Graphit
stab (14) eine Kompensatoreinrichtung zum Ausgleich
von wärmebedingten Längenänderungen des Stabes (14)
vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863637065 DE3637065A1 (de) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | Pfanne mit beheizungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863637065 DE3637065A1 (de) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | Pfanne mit beheizungsvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3637065A1 true DE3637065A1 (de) | 1988-05-05 |
Family
ID=6312858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863637065 Withdrawn DE3637065A1 (de) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | Pfanne mit beheizungsvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3637065A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE102022207253A1 (de) | 2022-07-15 | 2024-01-18 | Sms Group Gmbh | Verfahren zum Beheizen, Trocknen und/oder Sintern eines metallurgischen Gefäßes und Anordnung hierzu |
-
1986
- 1986-10-31 DE DE19863637065 patent/DE3637065A1/de not_active Withdrawn
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WO2024013216A1 (de) | 2022-07-15 | 2024-01-18 | Sms Group Gmbh | VERFAHREN ZUM BEHEIZEN, TROCKNEN UND/ODER SINTERN EINES METALLURGISCHEN GEFÄßES UND ANORDNUNG HIERZU |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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