DE3922549C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schlackenfreien Angießen von Stranggießanlagen mit einem Schieberverschluß an der Ausgußöffnung eines Verteilergefäßes (Tundish) und einem beim Auffüllen des Gefäßes mit Metallschmelze den Einlauf der Ausgußöffnung absperrenden Startrohr.

Derartige Vorrichtungen haben zum Ziel nur saubere Schmelze mit möglichst hoher Temperatur bzw. ohne allzugroße Abkühlungs­ verluste in die Ausgußöffnung des Verteilergefäßes und damit durch den Schieberverschluß in die Kokille gelangen zu lassen.

Aus der DE-OS 37 01 707 ist für ein Schmelzengefäß ein feuerfestes Startrohr mit einer ringnutförmigen Sollbruchstelle bekannt, die unter dem Durchbrenneinfluß und/oder dem Auftrieb der Schmelze bricht. Das abgebrochene Rohrstück schwimmt auf und gibt damit der Schmelze den Weg zur Ausgußöffnung des Gefäßes über den am Gefäßboden stehengebliebenen Rohrrest frei. Der Freigabevorgang ist dabei von der funktionsgerechten Wirksamkeit der Sollbruchstelle zu einem gewünschten Zeitpunkt abhängig. Bricht die Sollbruchstelle nicht rechtzeitig, dann muß der Bruch durch Handhabung einer Stange von außen herbei­ geführt werden, was mühsam und besonders bei mehrsträngigen An­ lagen zeitraubend und aufwendig ist. Andererseits kann die Soll­ bruchstelle früher als beabsichtigt funktionieren, so daß auf der Schmelze schwimmende Schlacke in die Ausgußöffnung mitgeris­ sen und über dem Kaltstrangkopf in der Kokille abgelagert wird. Solche nichtmetallischen Nester in der Kokille bedeuten stets ein mit dem Durchbruch von Schmelze verbundenes Risiko beim Abzieh­ beginn des Kaltstranges.

Die aus der DE-OS 31 51 533 bekannte verlängerte Ausgußdüse eines Verteilers für Stranggießanlagen ist ebenfalls mit einer Sollbruchstelle versehen. Die Ausgußhülse kann einteilig mit einer ringförmigen Nut oder zweiteilig ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall das obere und das untere Hülsenstück durch ein feuerfestes Bindemittel stumpfflächig miteinander verbunden sind. Die Sollbruchstelle soll möglichst erst dann brechen, wenn die gewünschte Badspiegelhöhe erreicht ist. Allerdings ergeben sich hierbei die gleichen Probleme und Nachteile wie bei dem aus der DE-OS 37 01 707 bekannten Startrohr.

Deshalb wird in der Praxis meistens darauf verzichtet, unmittelbar nach Entstehen eines Schmelzepegels im Verteilergefäß Abdeck- Pulver zur Wärmeisolierung und Luftabschirmung der Schmelze aufzubringen. Dies geschieht erst nach dem Freigeben des Schmelzeflusses mittels des Startrohres, so daß ein erheblicher Wärmeverlust und Reoxidation der Schmelze in Kauf genommen werden muß, was die Ursachen für sich im Schieberverschluß bildende Schmelzeablagerungen bzw. Einfrierungen sein können.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Startvorrichtungen der besagten Art wirkungsmäßig zu verbessern und vor allem automatisch eine zeitgerechte Freigabe von schlackenfreier Schmelze am Startrohr zu ermöglichen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß dem Startrohr ein separater, mit steigendem Schmelzepegel ab einer vorbestimmten Füllstandshöhe zur Freigabe des Schmelzeflusses aufschwimmender Startkörper lose zugeordnet ist. Auf diese Weise ist die Freigabe des Startkörpers und damit die Freigabe des Schmelzeabflusses allein abhängig vom Auftriebspotential des Startkörpers, das in Auswahl mit der Körperhöhe und der freien Länge des Startrohres bestimmt wird. Das bedeutet, daß die Freigabephase frei abläuft, im Gegensatz zu einer Vorrichtung, bei der ein lösbarer Teil an einem fest­ stehenden Teil mittels einer zu zerstörenden Verbindung ange­ ordnet ist. Im ganzen gesehen, wird das Angießen von Strang­ gießanlagen auch bei Mehrstranggießanlagen zeitgerechter, genauer und sicherer. Darüberhinaus kann der im Verteiler­ gefäß sich bildende Schmelzepegel frühzeitig mit einem Ab­ deckpulver belegt werden, das die Schmelze warm hält und damit Einfrierungen im Schieberverschluß vorbeugt, ohne das ein Abfließen von Schlacke, Abdeckpulver zusammen mit der Schmelze in die Kokille zu befürchten ist.

Im einzelnen wird gemäß der Erfindung so vorgegangen, daß ein hohlkörperförmiger Startkörper in Verlängerung des Start­ rohres lose auf dessem Einlaufende aufliegt. Dazu bietet sich vorzugsweise ein hohlzylindrischer Körper an, der her­ stellungsmäßig günstig ist und sich vor dem Einsatz gemeinsam mit dem Verteilergefäß wirksam aufheizen läßt. Dabei ist es vorteilhaft, dem Startkörper eine entlang der Innen- oder Außenseite des Startrohres verlaufende und einen Ringspalt zwischen beiden Körpern bildende Führung zu geben, welche den Startkörper plaziert und beim Aufschwimmen des Körpers lose führt. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist ferner darin zu sehen, daß anstelle eines gegebenen­ falls mit einer Führung ausgerüsteten, auf dem Einlaufende des Startrohres aufliegenden Startkörpers ein das Startrohr überragender, innen- oder außenseitiger rohrförmiger Start­ körper mit Ringspalt vorgesehen ist, wobei sich der rohr­ förmige Startkörper auf dem Gefäßboden oder auf dem Start­ rohr abstützen kann. Sowohl bei einem auf dem Startrohr auf­ liegenden mit einer Führung versehenen Startkörper, als auch bei einem rohrförmigen Startkörper lassen sich Startrohr und Startkörper ineinander gleichartig konisch ausbilden. Dadurch wird der Ringspalt zwischen Startrohr und Startkörper nach Maßgabe der Steiggeschwindigkeit des Startkörpers größer, was einem sanften Ablauf von Schmelze über das Einlaufende des Startrohres entgegenkommt.

Dem sanfteren Ablauf von Schmelze über das Einlaufende des Startrohres vornehmlich bei rohrförmigen Startkörpern dient auch der Vorschlag, daß am Einlaufende des Startrohres vor­ eilende, im Querschnitt sich in Auftriebsrichtung des Start­ körpers erweiternde Einflußdurchtritte vorgesehen sind. Zudem können zum sanfteren Abfluß von Schmelze im Startrohr nahe des Gefäßbodens vom rohrförmigen Startkörper abgedeckte, radiale Abflußöffnungen angeordnet sein, deren Durchflußquerschnitt in Auftriebsrichtung des Startkörpers stetig größer wird.

Dementsprechend wird beim Ansteigen des Startkörpers zunächst der Abfluß durch die Abflußöffnungen und folgend der Abfluß am Einlaufende des Startrohres frei. Damit zusammenhängend schlägt die Erfindung ferner vor, daß der den Abflußöffnungen gegenüberliegende Bereich des Startkörpers als Dichtung, vor­ zugsweise als in sich elastische keramische Faserdichtung ausgebildet ist, was zusätzlich zu einem funktionsgerechten Arbeiten der Vorrichtung beiträgt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt in geschnittener Darstellung

Fig. 1 das Prinzipschema einer Stranggießanlage und die

Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der Angießvor­ richtung, wobei die

Fig. 4 und 5 in einem etwas größeren Maßstab gezeichnet sind.

Gemäß Fig. 1 fließt aus einem geregelten Ausguß einer nicht dargestellten Gießpfanne ein Stahlschmelzestrom A in ein Ver­ teilergefäß, das einen Blechmantel 2, eine feuerfeste Aus­ kleidung 3 und eine im Gefäßboden 4 angeordnete Ausgußöffnung 5 aufweist. Im Gefäß 1 befindet sich Schmelze 6, auf welcher eine Schlackendecke 7 schwimmt, die aus Verunreinigungen zum Beispiel in Form von Oxiden und einem Abdeckpulver bestehen kann, das aufgegeben wird, um Reoxidationen und Wärmeabstrah­ lungen der Schmelze vorzubeugen. Grundsätzlich gilt es, zu verhindern, daß beim Auffüllen des Verteilergefäßes 1 mit Schmelze 6, aufliegende nicht metallische Masse bezw. Schlacke 7 in die Ausgußöffnung 5 und damit über den Schieberverschluß 8 und das Tauchrohr 9 in die Stranggießkokille 10 gelangt. Dort angekommene Schlacke 7 würde sich über dem Kaltstrang 11 ab­ lagern und beim Einschalten der Strangabzugsvorrichtung un­ weigerlich zu einem Schmelzedurchbruch führen.

Deshalb ist in der Auffüllphase des Verteilergefäßes 1 die Ausgußöffnung 5 mittels eines koaxial über dieser am Gefäß­ boden 4 angeordneten feuerfesten Startrohres 12 abgesperrt. Zur Absperrung dient ferner ein feuerfester hohlzylindrischer Startkörper 13, der lose auf dem Einlaufende 12a des Start­ rohres 12 aufliegt und eine geringere Massen-Dichte hat als die zu vergießende Schmelze 6. Im besonderen stellt der Startkörper 13 eine Verlängerung des Startrohres 12 dar, um zu bewirken, daß im Verteilergefäß 1 ein bestimmter Schmelze­ pegel 6a mit einer Füllstandshöhe H erreicht wird, ehe der Abfluß von Schmelze 6 über das Startrohr-Einlaufende 12a durch Aufschwimmen des Startkörpers 13 wie strichpunktiert ein­ gezeichnet beginnt. Dementsprechend ist für den Startkörper 13 in Abhängigkeit von seiner Dichte und der Länge des Startrohres 12, als dessen Verlängerung eine angemessene Körperhöhe 13a des Startkörpers 13 erforderlich. Dieser verliert mit dem Ansteigen des Schmelzepegels 6a ständig an Gewicht, steigt aber erst dann auf, wenn die Gefahr des Einlaufens von Schlacke 7 zusammen mit Schmelze 6 nicht mehr besteht. Infolge des sanften Abhebens des Startkörpers 13 beginnt der Abfluß von Schmelze über das Einlaufende 12a des Startrohres 12 ruhig und ausge­ glichen, das heißt ohne Abflußturbulenzen, so daß bei Auf­ triebsbeginn des Startkörpers 13 die Schlackendecke 7 nicht allzu weit vom Einlaufende 12a des Startrohres 12 entfernt zu sein braucht.

Ab der Füllstandshöhe H steigt der Schmelzepegel 6a unter Abfluß von Schmelze 6 durch die Ausgußöffnung 5 in die Kokille weiter an, bis der aus der Zeichnung nicht ersichtliche Sollfüllstand des Verteilergefäßes 1 erreicht ist. Danach wird der erreichte Sollfüllstand regeltechnisch gehalten, in Abstimmung mit dem den Zufluß zur Kokille 10 steuernden Schieberverschluß 8 am Ausguß 5 des Verteilergefäßes 1.

Im Laufe des meist über mehrere Stunden anhaltenden Gieß­ prozesses löst sich das aus einem von Schmelze aufzehrbaren Material bestehende Startrohr 12 üblicherweise auf, so daß am Ende des Gießprozesses das Verteilergefäß 1 vollständig ge­ leert werden kann.

Unterschiedlich zu Fig. 1 ist der aus Fig. 2 ersichtliche Startkörper 15 kappenartig ausgebildet. Er hat eine äußere Führung 15a, die das Einlaufende 16a des Startrohres 16 umgibt und so ein ungewolltes Abrutschen verhindert. Außerdem wird der Einlauf von Schmelze 6 in das Startrohr 16 im Ringspalt 17 zwischen der Führung 15a und dem Startrohr 16 vergleichmäßigt. Ähnlich verhält es sich mit dem Startkörper 18 nach Fig. 3, der auf einem sich zur Ausgußöffnung 5 hin konisch verjüngenden Startrohr 19 aufliegt und dabei mit einer inneren konischen Führung 18a in das Einlaufende 19a hineingreift. Dies wiederum unter Freilassen eines beim Aufschwimmen des Startkörpers 18 sich stetig vergrößernden Ringspaltes 20, in dem eine ebenso stetig größer werdende Schmelzenmenge fließt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das Startrohr 21 am Einlaufende 21a mit voreilenden, sägeartigen Einfluß­ durchtritten 21c und nahe des Gefäßbodens 4 mit radialen Abflußöffnungen 21b versehen. Ein rohrförmiger Startkörper 22 umgibt vermittels eines Ringspaltes 23 das Startrohr 21 zentrisch. Dabei sind die Abflußöffnungen 21b von einer am Startkörper 22 angeordneten, den Spalt 23 überbrückenden Dichtung 22a verschlossen, die beispielsweise aus aufgeklebtem keramischem, elastisch nachgiebigem Fasermaterial besteht. Der Startkörper 22 beginnt nach Erreichen der Füllstandshöhe H aufzutreiben und gibt dabei allmählich zuerst die Abfluß­ öffnungen 21b zum Abfluß von Schmelze 6 in die Ausgußöffnung frei. Im weiteren Anstieg des Startkörpers 22 erfolgt dann eine ebenso allmähliche Freigabe von Schmelze 6 am Einlaufende 21a des Startrohres 21 über die sich in Höhenrichtung erweit­ ernden Einflußdurchtritte 21c.

Zweckentsprechend den Einflußdurchtritten 21c können die Ab­ flußöffnungen 21b als Langlöcher 24 oder als Ringreihen kleinerer Abflußöffnungen 25 ausgebildet sein.

Schließlich findet beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ein zur Ausgußöffnung 5 hin konisch erweitertes Startrohr 26 An­ wendung, dessen in Gefäßbodennähe 4 angeordnete Abfluß­ öffnungen 26b von einem aufgestülpten gleichartig konischen Startkörper 27 unter Nutzung seines Eigengewichtes abgedeckt sind. Hierzu hat der Startkörper 27 innenseitig eine ebenfalls einen Ringspalt 28 überbrückende Dichtfläche 27a, die beim Auf­ schwimmen des Startkörpers 27 nach erreichtem Schmelzefüllstand H die Abflußöffnungen 26b sanft öffnet. Gleichzeitig erweitert sich genau so sanft der Ringspalt 28 zum Abfluß von Schmelze 6 über das Einlaufende 26a des Startrohres 26.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, vorstehend aufgezeigte Elemente der Vorrichtungen auszutauschen; beispielsweise läßt sich der Bereich der Abflußöffnungen 21b des zylindrischen Startkörpers 21 nach Fig. 4 konisch ausbilden, um so eine Setzbasis für eine ebenfalls konisch ausgebildete Dichtung 22a zu schaffen. Ebenso vermag die Vorrichtung nach Fig. 4 ohne Abflußöffnungen 21b und Dichtungen 22a zu arbeiten. Des weiteren kann das Startrohr 26 nach Fig. 5 umgekehrt konisch sein und der Startkörper 27 mit seiner Dichtfläche 27a im Innern des Startrohres 26 wirken.

Die neue Startvorrichtung läßt sich in der beschriebenen Aus­ führung auch an Stranggießanlagen verwenden, die allein mit mit Düsen besetztem Ausguß 5 am Verteilergefäß 1 arbeiten.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum schlackenfreien Angießen von Stranggießan­ lagen, insbesondere mit einem Schieberverschluß an der Ausgußöffnung eines Verteilergefäßes (Tundish) und einem beim Auffüllen des Gefäßes mit Metallschmelze den Einlauf der Ausgußöffnung absperrenden Startrohr, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Startrohr (12, 16, 19, 21 und 26) ein separater, mit steigendem Schmelzepegel (6a) ab einer Füll­ standshöhe (H) zur Freigabe des Schmelzeabflusses aufschwim­ mender Startkörper (13, 15, 18, 22 und 27) lose zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlkörperförmiger Startkörper (13, 15 und 18) in Verlängerung des Startrohres (12, 16 und 19) auf dessem Einlaufende (12a, 16a und 19a) lose aufliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Startkörper (15 und 18) eine entlang der Innen- und/oder Außenseite des Startrohres (16 und 19) ver­ laufende, einen Ringspalt (17 und 20) bildende Führung (15a und 18a) hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Einlaufende (21a und 26a) des Startrohres (21 und 26) überragender innen- oder außenseitiger, rohrförmiger Startkörper (22 und 27) mit Ringspalt (23 und 28) vorgesehen ist, der sich am Gefäßboden (4) oder am Startrohr (26) abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Startrohr (19 und 26) und ein Startkörper (18, 18a und 27) ineinander gleichartig konisch ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Startrohr (21) am Einlaufende (21a) voreilende, im Querschnitt sich in Auftriebsrichtung des Startkörpers erweiternde Einflußdurchtritte (21c) aufweist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Startrohr (21 und 26) nahe des Gefäß­ bodens (4) vom Startkörper (22 und 27) abgedeckte radiale Abflußöffnungen (21b und 26b) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Aufschwimmrichtung des Startkörpers (22) im Durchfluß­ querschnitt zunehmend orientierte Abflußöffnungen (24 und 25) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den Abflußöffnungen (21b, 24, 25 und 26b) gegenüberliegende Bereich des Startkörpers (22 und 27) als Dichtung (22a und 27a) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtung (22a) eine in sich elastische keramische Faserdichtung dient.