DE4039477A1

DE4039477A1 - Freilaufsicherung fuer metallurgische gefaesse mit bodenverschluss

Info

Publication number: DE4039477A1
Application number: DE19904039477
Authority: DE
Inventors: Manfred Guenther
Original assignee: EKO STAHL AG
Current assignee: EKO STAHL AG
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1992-02-27
Also published as: DD301654A5; DE4036775A1; DE9106699U1; CS241991A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufsicherung für metallurgische Gefäße mit Bodenverschluß, insbesondere Stahlgießpfannen.

Bei der Verwendung von Stahlgieß- und/oder Behandlungspfannen mit Bodenverschlüssen kommt es darauf an, daß der flüssige Stahl beim Füllen der Pfanne und der nachfolgenden Stahlbehandlung nicht in den Gießkanal oberhalb des Bodenverschlusses gelangt und dort erstarrt. Zur Vermeidung dieses Zustandes sind mehrere Lösungen bekanntgeworden.

Die am weitesten verbreitete und angewandte Methode besteht darin, den Gießkanal bei stehender Gießpfanne von oben mit Schiebersand zu verfüllen. Die Praxis zeigt jedoch, daß bei dieser Verfahrensweise nicht immer der erhoffte Erfolg eintritt und ca. 30% der Chargen mit Sauerstoff aufgebrannt werden müssen, wodurch eine erhebliche Beeinträchtigung der Arbeitssicherheit und des Produktionsablaufes (Gießen ohne Schattenrohr) verbunden ist. Gemäß DD-AP 1 17 379 ist eine Lösung bekannt, bei der durch Einsatz einer Patrone in den Gießkanal der Pfanne ein Aufbrennen des Pfannenauslaufes vermieden werden soll. Die Patrone ist mit einem durch einen Brennstoff angereicherten Füllstoff gefüllt und besteht aus einem unter Gießbedingungen zerstörbaren Material. Als Füllstoff wird dabei ein Gemisch aus einem feuerfesten und exothermen Material verwendet oder eine schichtenweise Einlagerung dieser Materialien vorgenommen. Das Prinzip dieser Lösung besteht darin, durch eine exotherme Reaktion dieses Füllmaterials den Gießkanal vor Verstopfungen beim Öffnen des Schiebers zu schützen. Gemäß einer Modifikation der Erfindung kann das exotherme Material im Füllstoff auch weggelassen werden. Nachteil dieser Lösung ist es, daß bei einem längeren Verweilen der Schmelze in der Pfanne eine starke Sinterschichtbildung zu erwarten ist. Weiterhin tritt durch den fortschreitenden Verschleiß des Gießkanals eine erhöhte Fugenbildung zwischen Patrone und Gießkanal in Erscheinung, die ein Erstarren von flüssigem Stahl im Gießkanal begünstigt und/oder einen Schlackeeintritt ermöglicht.

In der DD-PS 2 49 651 wird eine weitere Lösung zur Sicherstellung des Freilaufes an einem Schieberverschluß einer Stahlgießpfanne beschrieben. Dabei werden mittels einer Schieberhülse mindestens zwei räumlich getrennte Schiebersande mit unterschiedlichem Sinterverhalten in den Gießkanal eingebracht. Neben dem Einsatz der Schieberhülse ist bei anwachsendem Verschleiß des Gießkanals die Verwendung von weiteren Schiebersandmengen erforderlich. Durch diese Verfahrensweise sowie durch den gewählten Schieberhülsenaufbau, Hülse paßt sich nicht dem Gießkanalquerschnitt an, wird der Einsatz einer derartigen Freilaufsicherung unökonomisch.

Gemäß der DD-PS 2 80 270 ist eine weitere Lösung bekannt, mit der unter Verwendung einer Schieberhülse das Freilaufen des Gießkanals während des Öffnens des Schieberverschlusses einer Stahlgießpfanne gesichert werden soll. Diese Schieberhülse ist unabhängig vom Zustand sowie Verschleiß des Gießkanals in ihrem Durchmesser kleiner und wird durch Distanzstücke im Gießkanal fixiert. In der Mantelfläche des Hülsenkörpers sind schlitzförmige Verfüllöffnungen enthalten, die mit Papier oder anderen hitzeempfindlichen Material abgedeckt sind.

Die Hülse besteht aus dickem Pappmaterial, das bis zum Abstich nicht zerstört wird, so daß

- der Flüssigstahl in die verschiedenen großen Gießkanalfugen eindringt, sich dort eventuell in die Pappwandung einfrißt und beim Anguß verstopfend wirkt,
- der Gießkanal durch die dicke Pappröhrenwand im Querschnitt eingeengt und somit die technologisch notwendige Flüssigstahldurchflußmenge nicht erreicht werden kann,
- der Schiebersand nur zu einem bestimmten Betrag durch die Längsschlitze in die Fuge eindringt und somit bei größerem Gießkanalverschleiß der Schiebersandspiegel sehr tief liegt, wodurch es zum Eindringen des Flüssigstahls in den Innenraum der Hülse und zu einer Pfropfenbildung kommen kann.

Neben diesen genannten Veröffentlichungen ist in der DE-OS 24 53 245 eine weitere Lösung beschrieben, die aus einer zum Ausguß hin geöffneten Stahltasse besteht, welche mit FF-Material bestrichen ist. Diese Lösung führt nicht zu einer spürbaren Senkung der Aufbrennrate, da die Mulde nicht mit Schiebersand ausgefüllt ist und es somit im Bereich des Gießkanals zu einer Sumpfbildung kommen kann.

Allen genannten Lösungen haftet der Mangel an, daß sie das bestehende Problem des Freilaufens eines Gießkanals beim Anguß einer Gießpfanne nicht mit der erforderlichen Sicherheit gewährleisten können und die in diesem Zusammenhang auftretenden Mehraufwendungen und Qualitätseinbußen sich negativ auf das Betriebsergebnis auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Freilaufsicherung für metallurgische Gefäße mit Bodenverschluß zu finden, die ein sicheres Verfüllen des Gießkanals mit Schiebersand ermöglicht, weitgehend unabhängig vom Verschleißzustand des Gießkanals einsetzbar ist und eine ökonomisch günstige Fertigung und Handhabung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Freilaufsicherung gelöst, die aus einem zylindrisch geformten Hülsenkörper besteht, dessen Mantelfläche durch einen in Richtung der beiden Stirnseiten des Hülsenkörpers verlaufenden Längsspalt geteilt ist. Dieser Längsspalt wird durch ein unter Wärmeeinwirkung leicht zerstörbares Material, vorzugsweise einer selbstklebenden Folie überdeckt, so daß durch die Verbindung der beiden sich gegenüberstehenden, in einem definierten Abstand zueinander angeordneten Mantelflächenenden ein geschlossener rohrförmiger Körper entsteht. Der Abstand der beiden Mantelflächenenden und somit die Breite des durchgehenden Längsspaltes wird in Abhängigkeit vom Durchmesser des Gießkanals bestimmt und beträgt zweckmäßigerweise bis ¹/₁₀ des Gießkanaldurchmessers. Am oberen, zum Inneren des Gießgefäßes gerichteten Teil des Hülsenkörpers ist eine Stirnplatte angeordnet, die aus einem hitzebeständigen Material besteht und den Hülsenkörper stirnseitig verschließt. An der gegenüberliegenden, dem Bodenverschluß des Gießgefäßes zugewandten Seite ist der Hülsenkörper mittels einem unter Wärmeeinwirkung leicht zerstörbaren Material, vorzugsweise einer Folie oder Vergußmasse verschlossen. Im Hülsenkörper befindet sich Schiebersand, der über seine natürliche Schüttdichte hinaus verdichtet ist und seine Rieselfähigkeit auch unter Einwirkung der Schmelzwärme beibehält. Die Länge des dünnwandigen, zweckmäßigerweise aus einem Stahlblech geformten Hülsenkörpers, wird bestimmt von der für die Verfüllung des Gießkanals und die Ausbildung eines ausreichenden Schüttkegels erforderlichen Schiebersandmenge. Sie beträgt vorzugsweise etwa das 2,5fache der Körperlänge eines jeweiligen Gießkanals. Die Freilaufsicherung wird bei liegender Gießpfanne durch den geöffneten Bodenverschluß in den Gießkanal eingeführt, wobei der Längsspalt des Hülsenkörpers nach oben gerichtet sein muß und das mit der hitzebeständigen Stirnplatte versehene Ende des Hülsenkörpers in das Pfanneninnere ragt. Der Bodenverschluß wird unmittelbar nach Einschieben der Freilaufsicherung verschlossen. Unter der Wärmeeinwirkung der aufgeheizten Gießpfanne verbrennen nach einer geringen Verweilzeit die wärmeempfindlichen Materialen der Freilaufsicherung an der hinteren Stirnseite und dem Längsspalt der Hülse. Mit dem Verbrennen dieser Materialien fügt sich die im Gießkanal befindliche Mantelfläche des Hülsenkörpers an die Gießkanalwandung weitgehend an und der freiwerdende Schiebersand wird in dieser Lage wie auf einer Schaufel gehalten. Beim nachfolgenden Aufrichten der Gießpfanne werden durch den rieselfähigen Schiebersand der noch freie Raum im Gießkanal verfüllt sowie ein ausreichender Schüttkegel im Muldenraum oberhalb des Gießkanals gebildet. Bei stehender Gießpfanne ragt der leere Teil des Hülsenkörpers über den Schüttkegel in das Pfanneninnere und verhindert im Zusammenwirken mit der hitzebeständigen Stirnplatte ein Wegspülen des Schüttkegels beim Füllen der Gießpfanne. In der Folge wird der metallische Hülsenkörper zerstört und versintert mit der auf dem Schiebersand lagernden und als Sollbruchstelle dienende Stirnplatte zu einer Sinterschicht mit definierter Dicke über den mit rieselfähigen Schiebersand satt gefüllten Gießkanal.

In diesem Zustand ist ein problemloses Öffnen des Gießkanals auch bei einem längeren Verweilen der Schmelze in der Gießpfanne mit hoher Sicherheit und ohne Beeinträchtigung der vorgegebenen Technologie gewährleistet.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörenden Zeichnungen zeigt

Fig. 1: Draufsicht auf Freilaufsicherung in Einschublage.

Fig. 2: Seitenansicht der Freilaufsicherung bei aufgerichteter Gießpfanne.

Die erfindungsgemäße Freilaufsicherung besteht aus einem zylindrisch geformten Hülsenkörper 1, dessen Mantelfläche durch einen in Richtung seiner beiden Stirnseiten verlaufenden Längsspalt 6 getrennt ist. Der Längsspalt 6 wird durch eine selbstklebende Folie 4 aus wärmeempfindlichem Material in voller Länge überdeckt, so daß eine geschlossene Mantelfläche entsteht. Der Abstand der beiden sich gegenüberliegenden Mantelflächenendes des Hülsenkörpers 1 ist so bemessen, daß er ca. ¹/₁₀ des Gießkanaldurchmessers einer zum Einsatz kommenden Gießpfanne beträgt. Am oberen Hülsenrand 9 ist eine aus hitzebeständigem Material bestehende Stirnplatte 2 angeordnet, mit der der Hülsenkörper 1 stirnseitig abschließt. Die gegenüberliegende, dem Bodenverschluß 11 einer Gießpfanne zugewandte Stirnseite der Freilaufsicherung ist mit einer Folie 3 verschlossen, die ebenfalls aus einem unter Wärmeeinwirkung leicht zerstörbaren Material besteht. In der so allseitig geschlossenen Freilaufsicherung ist Schiebersand 5 eingelagert, der über seine natürliche Schüttdichte hinaus verdichtet wurde. Seine Sintertemperatur ist so gewählt, daß er auch unter längerer Einwirkung der Schmelzwärme seine Rieselfähigkeit beibehält. Ausgehend von der Länge des zu verfüllenden Gießkanals 13 wird die Länge des Hülsenkörpers 1 bestimmt, und somit die Menge des zu einer sicheren Verfüllung erforderlichen Schiebersandes. Dabei sind die durch einen ansteigenden Verschleiß im Gießkanal 13 sowie zur Ausbildung eines ausreichenden Schüttkegels in der Mulde 8 oberhalb des Gießkanals 13 notwendigen Schiebersandmengen zu berücksichtigen. In diesem Beispiel wurde eine solche Länge des zylindrischen Hülsenkörpers 1 gewählt, die etwa dem 2,5fachen der Gießkanallänge entspricht. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Freilaufsicherung in den Gießkanal 13 erfolgt bei liegender Gießpfanne 10 durch den geöffneten Bodenverschluß 11. Das Einschieben der in ihrem Durchmesser etwas kleineren Freilaufsicherung in den Gießkanal 13, erfolgt vorzugsweise unter Einsatz einer Hilfsvorrichtung, wobei der Hülsenkörper 1 so in den Gießkanal 13 einzuführen ist, daß der mit der selbstklebenden Folie 4 verschlossene Längsspalt 6 nach oben zeigt und die aus einem hitzebeständigen, asbestfreien Material bestehende Stirnplatte 2 in den Pfanneninnenraum 12 gerichtet ist. Unmnittelbar nach dem Einschub der Freilaufsicherung in den Gießkanal 13 ist der Bodenverschluß 11 der Gießpfanne 10 zu schließen. Unter Einwirkung der aufgeheizten Gießpfanne 10 verbrennen die wärmeempfindlichen Materialien am Hülsenkörper 1, wodurch der aus dünnwandigem Stahlblech bestehende Hülsenkörper 1 sich mit seiner im Gießkanal 13 verbliebenen Mantelfläche weitgehend an die Gießkanalwandung anlegt und somit ein bei geschlossenem Hülsenkörper 1 vorhandener Zwischenraum 7 beseitigt bzw. vermindert wird. Durch das nachfolgende Aufrichten der Gießpfanne 10 wird der noch freie Raum im Gießkanal 13 durch das Nachrutschen des rieselfähigen Schiebersandes 5 voll ausgefüllt. Dabei tritt der Schiebersand 5 durch den geöffneten Längsspalt 6 aus dem Hülsenkörper 1 aus und bildet nach Verfüllen des Gießkanals 13 einen ausreichenden Schüttkegel in der oberhalb des Gießkanals 13 angeordneten Mulde 8. Die mit dem Verbrennen der selbstklebenden Folien 3; 4 eintretende Aufweitung des Hülsenquerschnittes führt im Zusammenwirken mit dem Nachrutschen des Schiebersandes 5 während des Aufrichtens der Gießpfanne 10 dazu, daß die hitzebeständige Stirnplatte 2 mit dem Schiebersand 5 absinkt und bei senkrechter Pfanne innerhalb des Hülsenkörpers 1 auf dem Schiebersand 5 lagert. Der leere, über dem Schüttkegel hinausragende Teil des Hülsenkörpers 1 bietet in Verbindung mit der Stirnplatte 2 einen sicheren Schutz vor einem Wegspülen des Schiebersandes 5 beim Füllen der Gießpfanne 10. Unter Einwirkung der Schmelzwärme führt diese Ausbildung zur gezielten Entstehung einer Sinterschicht an der Oberfläche des Schüttkegels mit der Stirnplatte 2 als Sollbruchstelle. Mit Öffnen des Bodenverschlusses 11 fällt der rieselfähige Schiebersand 5 aus dem Gießkanal 13, so daß unter dem ferrostatischen Druck der Stahlschmelze die Sinterschicht an der von der Stirnplatte 2 gebildeten Sollbruchstelle zusammenbricht und den Abfluß frei gibt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Hülsenkörper
2 Stirnplatte
3 Folie
4 Folie
5 Schiebersand
6 Längsspalt
7 Zwischenraum (Hülsenkörper-Gießkanal)
8 Mulde
9 Hülsenrand
10 Gießpfanne
11 Bodenverschluß
12 Pfanneninnenraum
13 Gießkanal

Claims

1. Freilaufsicherung für metallurgische Gefäße mit Bodenverschluß bestehend aus einer in den Gießkanal eingebrachten Hülse mit Schiebersand, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme einer definierten Schiebersandmenge ein zylindrischer Hülsenkörper (1) verwendet wird, dessen Mantelfläche getrennt und einen in Richtung seiner beiden Stirnseiten verlaufenden Spalt (6) aufweist und dieser Spalt (6) ebenso wie die dem Bodenverschluß (11) zugewandte Stirnseite des Hülsenkörpers (1) mit einem unter Wärmeeinwirkung leicht zerstörbaren Material und die in den Pfanneninnenraum (12) hineinragende Stirnseite mit einer hitzebeständigen Stirnplatte (2) verschlossen sind.

2. Freilaufsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Hülsenkörper (1) eingelagerte Schiebersand (5) über seine natürliche Schüttdichte hinaus verdichtet ist und unter Einwirkung der Schmelztemperatur seine Rieselfähigkeit beibehält.

3. Freilaufsicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (6) sowie die dem Bodenverschluß zugewandte Stirnseite mittels einer unter Wärmeeinwirkung leicht zerstörbaren Folie (3, 4) verschlossen sind.

4. Freilaufsicherung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (6) bis ¹/₁₀ des Gießkanaldurchmessers beträgt.

5. Freilaufsicherung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hülsenkörpers (1) etwa dem 2,5fachen der Gießkanallänge entspricht.