DE3927468A1 - Ausguss fuer metallurgische giessgefaesse - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem metallurgischen Gießgefäß gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Beim Abgießen metallurgischer Schmelzen, insbesondere beim Abgießen aluminiumberuhigter Stähle, tritt häufig eine Abscheidung von Metalloxiden an den Innenwänden des Gießkanals ein, die nach relativ kurzer Zeit zum Verschluß des Gießkanals führt und eine Unterbrechung des Gießvorganges erzwingt. Es ist aus diesem Grunde zur Vermeidung derartiger Rückoxidie­ rungen üblich, den Gießstrahl durch Einleitung von Inertgas in den Gieß­ kanal soweit wie möglich gegen Sauerstoffzutritt abzuschirmen. Ebenso erfolgt in vielen Fällen zum Zwecke der Homogenisierung der Schmelze im metallurgischen Gefäß Spülen mit einem Spülgas.

Zu diesem Zweck ist beispielsweise aus der DE-PS 20 19 550 ein aus gasdurchlässigem (porösem) feuerfestem Material bestehender Kanalstein be­ kanntgeworden, durch den hindurch das Inertgas in den Gießkanal einge­ führt wird. Sein Nachteil besteht insbesondere darin, daß er als Folge seiner hohen Porosität eine nur geringe mechanische Festigkeit aufweist, so daß häufig bereits nach einem einzigen Abguß ein Austausch des Steines erforderlich wird.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist aus der DE-OS 35 06 426 ein le­ diglich teilweise - in einem horizontalen Bereich - aus porösem Material, im übrigen jedoch in der üblichen Weise aus kompaktem Feuerfestmaterial bestehender Lochstein bekanntgeworden, durch den zwar die der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines Lochsteines anhaftenden Nachteile verringert, nicht jedoch beseitigt werden können. Darüber hinaus ist zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit des Steines eine Ummantelung der porösen Zone mit einer Manschette aus Stahlblech erforderlich, die zu einer erheblichen Verteuerung der Herstellungskosten des Steines führt, durch die der geringe gegenüber der vorstehend beschriebenen Ausführungs­ form erzielte Vorteil bei weitem überkompensiert wird.

Es ist schließlich aus der DE-OS 27 31 113 ein Lochstein mit einem den Durchflußkanal umgebenden Ringkanal bekanntgeworden, der einerseits mit­ tels eines rundumlaufenden Schlitzes mit dem Durchflußkanal für die Schmelze sowie über eine sich durch den Stein erstreckende Zuführungsboh­ rung mit der Gasquelle verbunden ist. Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Steines ist darin zu sehen, daß der Ringspalt und indirekt auch der Ringkanal in einer ständig offenen Verbindung zu dem die Schmelze ent­ haltenden Durchflußkanal stehen, so daß der Eintritt von Schmelze in den Ringkanal oder zumindest den Ringspalt und damit deren Verschluß praktisch unvermeidbar ist. Der Gaskanal muß daher während des Abgießens ständig unter Gasdruck gehalten werden auch in den Fällen, in denen dies aus gieß­ technischen Gründen nicht erforderlich oder gewünscht ist, wobei aufgrund der festliegenden Stärke des Ringspaltes einerseits zur Erreichung dieses Ziels eine hohe Mindestgasmenge eingebracht werden muß und andererseits die maximal einbringbare Menge auch in bestimmten Grenzen beschränkt ist. Darüber hinaus erfordert die Einbringung des Ringkanals und des Ringspaltes einen erhöhten herstellungstechnischen Aufwand durch die Notwendigkeit, in die Preßform einen vorgefertigten, die Kanäle enthaltenden festen Kern oder zumindestens einen ausbrennenden Kern einzubringen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines eine geregelte Gaszuführung zur Schmelze erlaubenden metallurgischen Gefäßes.

Diese Aufgabe wird mit einem Ausguß der im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Art gelöst.

Durch die Erfindung ist ein metallurgisches Gefäß geschaffen, mit des­ sen Hilfe der der Gaszuführung dienende Kanal innerhalb weiter Grenzen stu­ fenlos geöffnet und bis zur vollständigen Sperrung der Gaszufuhr geschlos­ sen werden kann. Die Menge des zugeführten Gases ist somit stufenlos re­ gelbar, wobei im Falle der (vollständigen) Beendigung der Gaszufuhr auch ein vollständiger Verschluß der Wandung des Gießkanals eintritt. Weder der Kanalstein noch die Gegenplatte enthalten poröse Teile, sie weisen daher auch nicht die durch die hohe Porosität der bekannten Steine verursachte Schwächung auf. Die Gefahr des Eindringens von Schmelze in den Gaskanal und dessen Verschluß durch erkaltete Schmelze ist zuverlässig vermieden. Darüber hinaus besitzen sie bei einfacher Herstellung eine hohe Stabilität und damit Standfestigkeit. Eine - ganz oder teilweise - Ummantelung der Steine mit einer Manschette ist nicht erforderlich.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der Zeich­ nung beispielsweise erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Teilschnittdarstellung durch ein erfin­ dungsgemäßes metallurgisches Gefäß mit einem als Spülstein ausgebildeten Kanalstein,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein metallurgi­ sches Gefäß mit einem einen Gaszuführungskanal enthaltenden Dreiplatten-Schieberverschluß,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der den Gaszuführungskanal ent­ haltenden Einlaufhülse.

In Fig. 1 der Zeichnung ist der Boden 1 eines metallurgischen Gießge­ fäßes wiedergegeben, in dessen Verkleidung der Bodenstein 2 eingemauert ist. In den Bodenstein 2 sind der einen Durchflußkanal 3 aufweisende Ka­ nalstein 4 sowie eine Gegenplatte eingefügt, die in dem eine Spüleinrich­ tung darstellenden Beispiel von einer geschlossenen Verschlußplatte 5 gebildet ist, die sich mit ihrer oberen Kontaktfläche gegen die entspre­ chende untere Kontaktfläche des Kanalsteines 4 anlegt. Der Kanalstein 4 und die Gegenplatte 5, 6 sind elastisch federnd gegeneinander gehalten, wobei auf der Kontaktfläche der Gegenplatte 5 eine Ringnut 11 ausgebildet ist, die beim Zusammenfügen des Kanalsteines 4 mit der Gegenplatte 5 einen den Kanal 3 des Kanalsteins 4 umgebenden Ringkanal bildet, der über eine sich durch die Gegenplatte 5 Zuführungsbohrung 10 mit einer Gasquelle - nicht dargestellt - verbindbar ist, die die Einspeisung von Gas unter erhöhtem Druck in den Ringkanal 11 erlaubt. Hierbei sind der Kanalstein 3 und die Gegenplatte 5 jeweils mit einem Flansch 12, 13 versehen und mit­ tels eines elastisch federnden Spannelementes gegeneinander gehalten, das im dargestellten Beispiel von einer starren Bandage 8 gebildet ist, die mit ihren freien Schenkeln die Flansche 12, 13 unter Zwischenlegung eines elastisch federnden Dichtungsringes 9 aus keramischem Fasermaterial um­ fassen.

Zur Durchführung der Spülung wird Spülgas unter hohem Druck in die Zuführungsbohrung 10 eingedrückt, unter dessen Wirkung nach Aufbau eines entsprechenden Druckes im Ringkanal 11 der Kanalstein 4 von der Gegen­ platte 5 unter Zusammenpressung der Dichtringe 9 abhebt, so daß zwischen dem Kanalstein 4 und der Gegenplatte 5 ein Ringspalt gebildet ist, durch den hindurch das Spülgas unter hohem Druck zum Zwecke der Spülung der Schmelze in den die Schmelze enthaltenden Kanal 3 einströmt. Hierbei er­ gibt sich durch einfache Drucksteuerung in weitesten Grenzen die Möglich­ keit zur Regelung des zugeführten Gasvolumens, wobei die Dichtringe 9 für eine ausreichende, den Druckaufbau und dessen Erhaltung gewährleistende Abdichtung des Systems nach außen Sorge tragen. Das in dieser Phase ein­ strömende Gas verhindert darüber hinaus zuverlässig den Eintritt von Schmelze in den Gaskanal. Die zur Beendigung des Spülvorganges bewirkte Druckentlastung des Gaskanals führt unmittelbar zu einem direkten Aufsit­ zen des Kanalsteines 4 auf der Gegenplatte 5 und somit einem flüssigkeits­ dichten, das Eindringen von Schmelze zuverlässig verhindernden Verschluß des Gaskanals.

In Einzelfällen, in denen die Dichtigkeit des Systems nach außen auf andere Weise sichergestellt ist, kann gegebenenfalls auf die Anordnung einer elastischen Spanneinrichtung verzichtet werden, wenn - wie etwa in der in Fig. 1 wiedergegebenen Weise - der Kanalstein 4 mit einer ausrei­ chend großen, von dem flüssigen Gießmaterial belasteten Fläche versehen ist. In diesem Falle wird der Kanalstein 4 unter der Wirkung des ferrosta­ tischen Druckes in ausreichend fester Anlage an der Gegenplatte 5 gehal­ ten, so daß auch das Abheben des Kanalsteins während des Arbeitsvorganges anstelle gegen die Wirkung der elastischen Spanneinrichtung gegen die Wir­ kung des von dem flüssigen Gießmaterial ausgeübten ferrostatischen Druckes erfolgt.

In den Fig. 2 und 3, in der im übrigen die entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind, ist die Erfindung anhand eines metallurgischen Gießgefäßes mit einem Ausguß dargestellt. Sie zeigen die mit dem Durchflußkanal 3 versehene Einlaufhülse 7 als Kanal­ stein, die in diesem Falle als Lochplatte 6 mit konzentrischer Durchfluß­ bohrung ausgebildete Gegenplatte, sowie den als Ganzes mit 15 bezeichneten Dreiplatten-Schieber-Verschluß. Es sind in der der Fig. 1 entsprechenden Weise die Einlaufhülse 7 und die Lochplatte 6 mittels des elastisch fe­ dernden Spannelementes 8, 9 gegeneinander gehalten und in der Kontakt­ fläche der Lochplatte 6 eine Ringnut 11 ausgebildet, die beim Zusammen­ fügen der Einlaufhülse 7 mit der Lochplatte 6 einen Ringkanal bildet, der über eine sich durch die Lochplatte 6 hindurch erstreckende Zuführungsboh­ rung 10 mit einer Gasquelle - nicht dargestellt - verbindbar ist, die die Einspeisung von Gas unter erhöhtem Druck in den Ringkanal 11 erlaubt.

Hierbei sind der Kanalstein 3 und die Gegenplatte 5 jeweils mit einem Flansch 12, 13 versehen und mittels der Bandage 8 gegeneinander gehalten, die mit ihren freien Schenkeln die Flansche 12, 13 unter Zwischenlegung eines elastisch federnden Dichtungsringes 9 aus keramischem Fasermaterial umfassen. Diese Anordnung eignet sich insbesondere zur Zuführung von Inertgas zum Schutz der Schmelze gegen Rückoxidierung.

In der in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Ausführungsform ist die Erfindung am Beispiel einer mit einer gesonderten Lochplatte 6 zusammen­ wirkenden Einlaufhülse 7 dargestellt, die Anordnung kann jedoch auch zwi­ schen anderen Dichtflächen des Ausgusses vorgesehen sein, etwa zwischen der Einlaufhülse 7 und der Kopfplatte des Schieberverschlusses 15, die bei entsprechender Ausbildung die Funktion der in diesem Falle entbehrlichen Gegenplatte 6 übernimmt.

Claims (4)

1. Metallurgisches Gefäß mit einem im Gefäßboden (1) angeordneten, einen Durchflußkanal (3) aufweisenden Kanalstein (4) sowie einer Ge­ genplatte, beispielsweise einer geschlossenen Verschlußplatte (5) oder Kopfplatte (6) eines Ausgießerverschlusses (7) oder dergl., die sich mit einer Kontaktfläche gegen eine entsprechende Kontaktfläche des Kanal­ steines (4) anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalstein (4) und die Gegenplatte (5, 6) elastisch federnd gegeneinander gehalten sind und auf zumindest einer der Kontaktflächen eine Ringnut (11) vorgesehen ist, die beim Zusammenfügen des Kanalsteines (4) mit der Gegenplatte (5, 6) einen den Kanal (3) des Kanalsteins (4) umgebenden Ringkanal bildet, der über eine sich durch die Gegenplatte bzw. den Kanalstein erstreckende Zuführungsbohrung (10) mit einer Gasquelle verbindbar ist, die Gas unter erhöhtem Druck in den Ringkanal (11) einspeist.

2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalstein (3) und die Gegenplatte (5, 6) mit jeweils mit einem Flansch (12, 13) versehen und mittels eines elastisch federnden Spannelementes (8, 9) gegeneinander gehalten sind.

3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch federnde Spannelement von mindestens einer starren Klammer oder einer starren Bandage (8) gebildet ist, die mit ihren freien Schen­ keln die Flansche (12, 13) unter Zwischenlegung elastisch federnder Elemente, vorzugsweise eines Dichtungsringes (9) aus keramischem Faserma­ terial, umfassen.

4. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalstein (4) mit einer von dem flüssigen Gießmaterial belasteten Fläche versehen ist, so daß der Kanalstein (4) und die Gegenplatte (5, 6) mittels des von dem flüssigen Gießmaterial ausgeübten ferrostatischen Druckes nachgebend gegeneinander gehalten sind.