DE3702707A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergiessen von mit einer abdeckschlacke abgedecktem metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergie­ ßen von mit einer Schlacke abgedecktem Metall, insbesondere Stahl aus einer Pfanne mit Bodenauslauf, bei dem beim Vergießen ein Körper aus feuerfestem Material in die Nähe der Auslauföffnung der Pfanne gebracht wird. Beim Abgießen von Metall ist man im allgemeinen darauf angewie­ sen, aus Gründen des zu vermeidenden Temperaturverlustes die Schmelze beim Abguß abzudecken. Das bringt das Problem, daß Teile der Abdeck­ schlacke ins Gußstück gelangen können. Beim Abstich von Kippöfen, in denen die Schmelze erschmolzen wird, hat man mit unter der Schlacke auf dem Metall schwimmenden Wehren versucht, die Schlacke zurückzu­ halten. Trotzdem gelangen immer auch zumindest geringe Schlackenmengen in die Abgußpfanne, die zusammen mit dem aufgebrachten Abdeckpulver die Schlackenschicht auf der Gießpfanne bilden.

Aus der DE-OS 33 27 671 ist es bekannt, beim Vergießen von Metall bei einer als kritisch bezeichneten Schmelzbadhöhe von 200 bis 500 mm über der Auslauföffnung einen Strömungskörper in eine Höhe von ca. 30 bis 50 mm über den Boden des Gießgefäßes abzusenken und das Auslaufen der Schmelze zu stoppen, wenn der Schmelzbadspiegel bis auf den Gefäßboden­ grund abgesunken ist. Versuche der Anmelderin haben ergeben, daß mit diesem Verfahren das Mitreißen von Schlackenteilchen in das Gußstück nicht zuverlässig zu vermeiden ist.

Ironmaking and Steelmaking 1984 Seiten 332 bis 339, befaßt sich eben­ falls mit dem Problem der Wirbelbildung beim Gießen aus metallurgischen Gefäßen und zwar anhand von Modellversuchen und untersucht besonders die Zeit bis zur Bildung eines Wirbels mit Luftkern in Wasser unter verschiedenen Bedingungen. Scheiben, sowohl schwimmend als auch be­ festigt, haben sich dabei als kaum wirksam erwiesen. Eine Unterdrückung der Wirbelbildung wurde durch Einbau von Hindernissen am Boden des Gefäßes in der Nähe der Auslauföffnung erreicht (Seite 336). Derartige Hindernisse auf dem Boden einer Gießpfanne sind jedoch sehr aufwendig und werden von der Schmelze stark beansprucht; sie bedingen eine Neu­ zustellung von größeren Teilen des Bodens der Gießpfanne nach jedem Abguß. Die übrigen, in Ironmaking untersuchten Maßnahmen zur Unter­ drückung der Wirbel, wie zeitweiliges Schließen des Ausgusses, ver­ schiedene Ausgußformen und Durchmesser haben sich als wenig wirksam erwiesen. Eine Unterdrückung der Wirbelbildung war mit Gaseinleitung möglich, einem beim Vergießen von Metallen apparativ aufwendigen Ver­ fahren.

In Archiv für Eisenhüttenwesen 54 (1983), Seiten 187 bis 194, werden die Wirbelbildung und das Einsaugen von Schlacke durch die Wirbel im einzelnen untersucht. Als Abhilfemaßnahme werden in der Nähe des Aus­ gußeinlaufs radial angeordnete mechanische Hindernisse vorgeschlagen wie schon in dem obigen Zitat, "Ironmaking and Steelmaking".

In Stahl und Eisen 105 (1985), Seiten 35 bis 39, werden Maßnahmen zur Verhinderung des Schlackedurchschlupfs beim Gießen von Stahl allgemein besprochen, unter anderem auch Schikanen oberhalb der Auslaufdüse und eine schwimmende, feuerfeste Platte über der Ausströmachse und auch das Einleiten von Gas.

Ausgehend von diesem Stand der Technik wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, ein einfach zu handhabendes und zuverlässiges Verfahren und die Mittel für ein schlackefreies Vergießen von Metall anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß der Körper schon vor oder zumindest bei Gießbeginn dicht oberhalb der Ausgußöffnung gebracht wird und daß er scheibenför­ mig ausgebildet ist. Eine scheibenförmige Ausbildung des Körpers über der Auslauföffnung ist im Gegensatz zu den bekannten Strömungskörpern geeignet, die Rotation der Schmelze zu unterdrücken. Da je nach den Bedingungen des Gießens, Ausgußgröße, Anordnung der Ausgußöffnung sym­ metrisch oder außermittig, Gießpfannenhöhe, Rotationszustand der Schmel­ ze vom Abstich des Ofens vor dem Gießbeginn eine bis zur Schlacken­ decke reichende Wirbelbildung auftreten kann, wird dadurch, daß sich der scheibenförmige Körper schon zu Beginn des Gießvorgangs oberhalb der Ausgußöffnung befindet, das Ansaugen der Schlacke völlig vermieden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann wie folgt vorteil­ haft ausgestaltet sein.

Bei einer Gießpfanne mit Bodenauslauf und einem Körper aus feuerfestem Material, der sich oberhalb des Bodenauslaufs befindet, ist zur Unter­ drückung der Wirbelbildung der Körper scheibenförmig ausgebildet.

Die Wirbelbildung kann dadurch verstärkt reduziert werden, daß die Scheibe mehreckig, z.B. viereckig oder rechteckig ausgebildet ist. Durch die quadratische oder rechteckige Scheibe mit dem für das Durch­ laufen der Schmelze notwendigen Abstand zum Boden des Gießgefäßes wird ein unsymmetrischer Materialzufluß zum Ausguß erreicht, der die symme­ trische Strömungsausbildung, die Voraussetzung für eine Wirbelbildung ist, weitgehend unterdrückt. Die Wirbelunterdrückung ist auch bei zen­ trischer Bohrung der Scheibe schon gegeben. Der unsymmetrische Zufluß des Metalls zum Ausguß kann dadurch noch gefördert werden, daß die Scheibe hinsichtlich ihres Symmetriezentrums gegenüber der Achse der Ausgußöffnung versetzt angeordnet ist.

Bei Gießpfannen mit Stopfenstangenverschluß ist der scheibenförmige Körper vorteilhaft an der Stopfenstange befestigt. Bei Gießpfannen mit Schieberverschluß kann der scheibenförmige Körper mit einer beson­ deren Stange oberhalb des Ausgusses angebracht werden.

Die Ausrüstung der Stopfenstange mit dem scheibenförmigen Körper wird dadurch besonders erleichtert, daß der scheibenförmige Körper eine runde Ausnehmung aufweist, die beidseitig der Konizität der Stopfen­ stangenrohre angepaßt ist. Der scheibenförmige Körper kann dann ein­ fach bei dem bei jedem Abguß ohnehin auszutauschenden Stopfen zwischen dem Stopfen und den Stopfenstangenrohren eingesetzt werden.

Es ist auch möglich, die Ausnehmung in dem scheibenförmigen Körper leicht konisch zu machen und ihn von unten über den ebenfalls konischen Stopfen aufzuschieben.

Einen besonders kleinen Abstand zwischen dem scheibenförmigen Körper und dem Pfannenboden kann man dadurch erreichen, daß der scheibenför­ mige Körper und der Stopfen als einteiliges Bauteil ausgeführt ist.

Zur Verbesserung der Unterdrückung der Wirbel können auch mehrere schei­ benförmige Körper unterschiedlicher Umfangsform mit Abstand übereinander auf einer Stange angebracht sein. Einteilige Ausführung von scheiben­ förmigem Körper und Stopfenstangenrohr sind möglich.

Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine Stopfenpfanne für das Vergießen von Stahl, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungen des unteren Teils der Stopfen­ stange nach Fig. 1.

Eine Gießpfanne mit Bodenauslauf 1 hat über dem Auslauf einen scheiben­ förmigen Körper 2 aus feuerfestem Material. Der scheibenförmige Körper 2 wird von dem unteren Teil der Stopfenstange 3 gehalten. Nach den Fig. 2 und 3 enthält er an den Konus der Stopfenstangenrohre 4 und der Stopfen 5 angepaßte konische Ringflächen 6 bis 9. In diesem Fall wird der scheibenförmige Körper beim Aufschrauben des Stopfens 5 auf die metallische Stopfenstange 10 eingeklemmt. Bei der Ausführungsart der Fig. 4 weist der scheibenförmige Körper 2 eine konische Ringfläche 11 auf, die ein Darüberschieben über den Stopfen 5 zuläßt. Der schei­ benförmige Körper 2 nach Fig. 1 ist bezüglich der Achse des Bodenaus­ laufs 1 unsymmetrisch ausgebildet. Der im Umfang rechteckige scheiben­ förmige Körper 2 ragt zur rechten Seite der Fig. 1 weiter über die Achse 12 des Bodenauslaufs 1 hinaus als auf der linken Seite.

Der scheibenförmige Körper 2 befindet sich bereits beim Ofenabstich in die Pfanne dicht oberhalb des Bodenauslaufs 1. Beim Heben der Stopfen­ stange 3 fließt der Stahl aus dem Bodenauslauf 1. Der keramische Kör­ per 2 führt dazu, daß von den verschiedenen Richtungen parallel zum Boden der Pfanne Stahl zuströmt. Dieses unregelmäßige Zuströmen von verschiedenen Richtungen wirkt der Wirbelbildung entgegen. Auch bei Ausbildung eines Wirbels in dem Bodenauslauf 1 selbst wird die Aus­ breitung in die Pfanne verhindert. Dabei wirkt die eckige Form der Umrandung des scheibenförmigen Körpers 2 zusätzlich wirbelunterdrückend.

Die Anmelderin hat zunächst Modellversuche durchgeführt, die die Wir­ kung des scheibenförmigen Körpers 2 zeigten. Beim Vergießen von Stahl konnte das Einsaugen der Schlacke 13 vermieden werden.

• Bezugszeichenliste  1 Bodenauslauf
   2 scheibenförmiger Körper
   3 Stopfenstange
   4 Stopfenstangenrohr
   5 Stopfen
   6 konische Ringfläche
   7 konische Ringfläche
   8 konische Ringfläche
   9 konsiche Ringfläche
  10 metallische Stopfenstange
  11 konische Ringfläche
  12 Achse
  13 Schlacke

Claims (7)

1. Verfahren zum Vergießen von mit einer Abdeckschlacke abgedecktem Metall, insbesondere Stahl aus einer Pfanne mit Bodenauslauf, bei dem beim Vergießen ein Körper aus feuerfestem Material in die Nähe der Auslauföffnung der Pfanne gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) schon vor oder zumindest beim Gießbeginn dicht oberhalb der Ausgußöffnung (1) gebracht wird und daß der Körper (2) scheibenförmig ausgebildet ist.

2. Gießpfanne zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Bodenauslauf und einem Körper aus feuerfestem Material, der sich oberhalb des Auslaufs befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) scheibenförmig ausgebildet ist.

3. Gießpfanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der scheiben­ förmige Körper (2) hinsichtlich seiner Umfangslinie mehreckig aus­ gebildet ist.

4. Gießpfanne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Körper (2) hinsichtlich seines Symmetriezentrums gegenüber der Achse (12) des Bodenauslaufs (1) versetzt angeordnet ist.

5. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß bei einer Gießpfanne mit Stopfenstangenverschluß der scheiben­ förmige Körper (2) an der Stopfenstange (3) befestigt ist.

6. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der scheibenförmige Körper (2) und der Stopfen (5) als eintei­ liges Bauteil ausgeführt ist.

7. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere scheibenförmige Körper (2) unterschiedlicher Umfangs­ form mit Abstand übereinander auf einer Stange angebracht sind.