-
Diese Erfindung betrifft feuerfeste
Erzeugnisse zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenen Metallen
und insbesondere Tauchrohrvorrichtungen zum Abdecken der Metallschmelze,
die unter Einwirkung der Schwerkraft von einem Behälter zu einem
anderen strömt,
nämlich
eine feuerfeste Abdeckvorrichtung. Die Erfindung ist insbesondere
dadurch gekennzeichnet, daß die
Auslaßgeometrie
derartiger Vorrichtungen verändert
werden kann, um die Steuerung des Metallschmelze-Stromes mittels
der Vorrichtung zu verändern
und zu verbessern, ohne die verarbeitete Schmelze weiteren Risiken
aufgrund atmosphärischer
Verunreinigungen auszusetzen.
-
Vorrichtungen, für die die Erfindung geeignet ist,
sind im Allgemeinen von einem Typ, der als Eintauchausguß (nachfolgend
SEN genannt) bezeichnet wird, und die Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf derartige, bekannte Vorrichtungen beschrieben.
Kurz gesagt besteht deren Aufgabe darin, eine Metallschmelze auf
dem Weg von einem Stadium des Gießverfahrens zu einem anderen,
das heißt von
einem Behälter
zu einem anderen oder von einem Behälter zu einer Kokille, gegen
Luft abzudecken.
-
Bei normalem Betrieb umhüllen sie
den Metallstrom und dringen unterhalb der Metalloberfläche in den
unteren Behälter
bzw. die untere Kokille ein, so dass es dem Metall ermöglicht wird,
ohne Kontakt mit der äußeren Umgebung
zu strömen.
-
In Verbindung mit einer glasartigen
geschmolzenen Kokillenabdeckung auf der oberen Oberfläche des
Metalls in der Kokille stellen sie ein hervorragendes Mittel zur
Eliminierung des Risikos einer Rückoxidation
irgendwelcher reaktiver Bestandteile des Metalls aufgrund eines
Kontakts mit Luft dar.
-
Der Strom der Metallschmelze vom
SEN muß Metall
gleichmäßig in der
Kokille verteilen und turbulente Strömungseffekte und Oberflächenwellen, die
die Qualität
der Gußerzeugnisse
negativ beeinflußen
können,
auf ein Mindestmaß beschränken.
-
Es wurden große Anstrengungen unternommen,
die optimalen Bohrungs- und Auslaßöffnungskonfigurationen zu wählen, um
die korrekte Strömungscharakteristik
für Kokillengeometrie
und Gußleistung
zu finden.
-
Da in den meisten Gußanlagen
ein breites Spektrum Stähle
unterschiedlicher Güte
und Abmessungen mit unterschiedlichen Gußleistungen gegossen werden
muß, die
jeweils eine bestimmte optimale Strömung verlangen, beruht die
Wahl der Bohrungs- und Auslaßöffnungskonfiguration
unvermeidlich auf einem Kompromiß, insbesondere in Anlagen,
in denen Änderungen
der Bestellungen kurz vor Gießbeginn
und deutlich nachdem der SEN eingestellt und die anderen Vorbereitungsarbeiten
an den Behältern vorgenommen
worden sind, zu einer Änderung
der bevorzugten Kriterien führen
können.
-
Dieser Kompromiß führt zwar zu einem technisch
annehmbaren Betrieb, bietet jedoch nicht das höchste technische Niveau bei
allen Gießkombination.
-
Bei einem Versuch die Flexibilität zu erhöhen wurden
Zwei-Komponenten-Eintauchgießsysteme entwickelt,
bei denen das obere Teil wie üblich
in einem Behälter
eingesetzt ist, während
das untere eingetauchte Teil zu einem späteren Zeitpunkt, sobald die
erforderlichen Gießbedingungen
festgelegt sind, gegen den Ausguß des oberen Teils angesetzt
werden kann. Zwischen den beiden Teilen sind verschiedene Verbindungskonfigurationen
möglich,
die jedoch alle das Risiko einer Luftansaugung durch diese Verbindung
bergen, sobald der Gießvorgang
beginnt, was das Risiko einer Rück oxidation
erhöht,
welche die Stahlgüte
herabsetzt. FR-A-2 767 082 und US-A-5 733 469 offenbaren Ausgüsse der
gattungsgemäßen Art
aus zwei Teilen, die aufeinander geschraubt sind.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Erhaltung der Flexibilität
beim Einstellen der Strömungscharakteristik,
die mit einer Austauschausgußanordnung
so spät
wie möglich
im Verfahrensablauf nach der Festlegung der genauen Gießparameter ohne
Erhöhung
des Risikos eines Lufteintritts wie bei einer herkömmlichen
Ein-Komponenten-SEN-Vorrichtung
erhalten wird, und die Bereitstellung einer Alternative zu dem genannten
Stand der Technik.
-
Erfindungsgemäß wird somit eine feuerfeste Ausgußvorrichtung
gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
-
Die feuerfeste Eintauchgießvorrichtung
kann als Bausatz mit einer Mehrzahl von austauschbaren Eintauchendausgußsegmenten
mit unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern und unterschiedlichen Auslaßöffnungskonfigurationen,
wie Auslaßwinkel und
unterschiedliche Zusammensetzungen, wie beispielsweise die Verwendung
von Verbundmaterialkombinationen, bereitgestellt werden.
-
Ein Vorteil dieser Vorrichtung besteht
in der Tatsache, daß durch
die Möglichkeit
eines Austauschs der Auslaßsegmente
als Reaktion auf die exakten erforderlichen Verfahrensparameter
Verarbeitungsflexibilität
geschaffen wird, ohne dabei die Integrität des Gießverfahrens aufgrund einer
Verunreinigung durch Lufteintritt zu gefährden, da sich die Verbindung
zwischen Mantel und Auslaßbestandteil
unterhalb der Schlackeoberfläche
befindet und selbst in die Schmelze eingetaucht ist.
-
Für
das Zusammensetzen des feuerfesten Erzeugnisses für den Betrieb
stehen zahlreiche Möglichkeiten
zur Verfügung.
Die Teile können
so ausgebildet sein, daß sie
mit Anschlußstücken mit
genau passenden Oberflächen
ausgestattet sind, wie mit einem Vorsprung an einem Teil und einer
Aussparung im benachbarten Teil zur Bereitstellung von korrespondierenden
Oberflächen
mit guter Passung.
-
Das feuerfeste Erzeugnis eignet sich
besonders zur Verwendung in Verbindung mit einem Eintauchausguß.
-
Bis unterhalb der Eintauchoberfläche ist
die Ausführung
des SEN unverändert.
Die geometrischen Veränderungen
werden durch den Austausch von Segmenten erreicht, die in den unteren
eingetauchten Bereich passen und mehrere Möglichkeiten hinsichtlich Bohrungsdurchmesser,
Austrittswinkel und Materialzusammensetzungen bieten, die in die speziell
angepaßte
Form des unteren SEN-Körpers eingeführt werden
können.
Auf diese Weise kann eine bevorzugte Auslaßströmung festgelegt werden, und
da sich die Verbindungen zwischen den beiden Bestandteilen unterhalb
der Metalloberfläche
in der Kokille befinden, besteht kein Risiko eines Lufteintritts,
der eine Rückoxidation
verursacht.
-
Das austauschbare Segment des Ausgußes wird
am Körper
des Ausgußes
mittels einer Steckverbindung gehalten.
-
Das austauschbare (ersetzbare) Segment des
Ausgußes
ist vorteilhafterweise mit einem Vorsprung ausgebildet, passend
zu einer korrespondierenden Aussparung im Körper des Ausgußes.
-
Alternativ wird das austauschbare
(ersetzbare) Segment des Ausgußes
auf dem Körper
des Ausgußes
durch keramische Rückhaltemittel
gehalten, die sich durch korrespondierende Öffnungen im Körper und
das austauschbare Segment des Ausgußes erstrecken.
-
Das austauschbare Segment des Ausgusses
kann mit einem Sumpf zur Veränderung
des Metallschmelze-Stromes aus dem Ausguß versehen sein.
-
In einer anderen Ausführungsform
kann die gewünschte
Strömungscharakteristik
durch das Einsetzen mehrerer Segmente in die Bohrung des Ausgußes erhalten
werden.
-
Erfindungsgemäße Ausführungsformen sind nachfolgend
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
-
1 eine
Querschnittsansicht eines üblichen
SEN;
-
2 eine
Querschnittsansicht einer weiteren bekannten Eintauchgießvorrichtung;
-
3 eine
Querschnittsansicht einer feuerfesten Vorrichtung gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine
Querschnittsansicht um 90° im Verhältnis zu 3 gedreht;
-
5 eine
Querschnittsansicht einer feuerfesten Vorrichtung gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und
-
6 eine
Querschnittsansicht um 90° im Verhältnis zu 5 gedreht.
-
In 1 umfaßt der SEN
einen keramischen Körper 1 mit
einer Innenbohrung 2, die selektiv mit dem Inneren 3 eines
oberen Behälters 4 in
Verbindung steht, um den Strom einer Metallschmelze aus dem oberen
Behälter
in einen unteren Behälter
oder eine untere Kokille 6' während eines
Metallgieß-
oder -gußverfahrens
zu ermöglichen.
An der Außenoberfläche des
Körpers
des Ausgußes
ist ein Ring 5 aus verschleißfestem Material vorgesehen.
Der Ring ist in dem Bereich des Körpers des Ausgußes vorgesehen,
der in Berührung
mit Schlacke 6 auf der Oberfläche der Metallschmelze 6' in dem unteren
Gefäß bzw. der
unteren Kokille ist. Die unteren Auslaßöffnungen 12 bestimmen
die Art und Weise, auf die die Metallschmelze von der Hauptbohrung 2 in
das untere Gefäß bzw. die
untere Kokille 6' strömt.
-
In 2 umfaßt die Eintauchgießanordnung zwei
Teile. Im oberen Behälter 4 befindet
sich ein oberer Ausguß 1'. Ein Eintauchgießmantel 1 greift
in den Zapfen des oberen Ausgußes 1' ein.
-
Der Eintauchgießmantel 1 hat dieselben Merkmale
wie der SEN in 1 und
umfaßt
eine Durchbohrung 2, einen verschleißfesten Schlackestartring 5 und Öffnungen 12,
durch die die Metallschmelze in den unteren Behälter 6' strömt, wobei die Verwendung des
oberen Ausgußes
und der Eintauchmantelvorrichtung die Verwendung verschiedener SES-Bohrungs- und Öffnungskonfigurationen
zuläßt, um den
jeweils erforderlichen Verfahrensparametern Rechnung zu tragen.
An der Verbindung zwischen den beiden Bestandteilen besteht jedoch
das Risiko, daß Luft
eingesaugt wird, was zu einer Qualitätsminderung der Gußerzeugnisse
führt.
-
3 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer feuerfesten Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung.
-
Der obere SEN-Auslauf, der Hauptkörper 1 und
der 5chlackering 5 entsprechen an sich dem vorstehend beschriebenen
Stand der Technik. Das untere Segment 11 des SEN, das die
untere Bohrung 2' und
die unteren Auslaßöffnungen 12 umfaßt, wird mittels
einer Steckverbindung aus einem inneren Vorsprung 7 am
oberen Ende des unteren Segments 11, das in eine Aussparung 8 korrespondierender Größe im oberen SEN-Körper 1 eingreift,
im Hauptkörper
gehalten. Alternativ kann der Vorsprung auch am Körper ausgebildet
sein und die Aussparung am Kopf. Ein keramisches Rückhaltemittel 9 wird
dann durch korrespondierende Öffnungen 10 am
Ende des Körpers 1 und
durch den Vorsprung 7 des unteren Segmentes 11 geführt.
-
Das untere Segment des Ausgußes, das
in 3 dargestellt ist,
hat zwei Auslaßöffnungen 12 zum
Ablenken des Metallschmelze-Stromes, der durch die untere Bohrung 2' fließt. Die
Geometrie der Auslaßöffnungen 12 kann
zur Änderung
der Strömungscharakteristiken
der Metallschmelze in dem unteren Behälter bzw. der unteren Kokille 6' verändert werden.
-
5 und 6 zeigen eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform,
in der ein Segment 11 innerhalb der unteren Bohrung 2 des
Ausgußkörpers 1 angesetzt
ist, welcher das Profil der unteren Oberflächen der Auslaßöffnungen 12 festlegt
und einen Sumpf 13 umfaßt, mit dem die Strömungscharakteristiken
der Metallschmelze, die aus den Öffnungen 12 fließt, weiter
beeinflußt
wird, um eine im Allgemeinen waagerechte Auslaßströmung zu schaffen, die sich
besser für
breitere Kokillenformen eignet.
-
Das Segment 11 in 5 und 6 ist mittels einer Sperrvorrichtung
mit dem Hauptkörper 1 verbunden.
Die Sperrvorrichtung umfaßt
ein oder mehrere keramische Rückhaltemittel 9,
die durch korrespondierende Öffnungen 10 im
Hauptkörper
und dem Kopf des Ausgußes
geführt
werden.
-
Sobald die genauen Gießanforderungen
bekannt sind, kann das geeignetste untere Segment gewählt und
in der Eintauchgießvorrichtung
montiert werden, wobei zum einen mittels der geometrischen Ausbildung
des Kopfes die erforderliche Stahlströmungscharakteristik und zum
anderen das dem jeweiligen Gußrisiko
entsprechende optimale Material bereitgestellt ist, beispielsweise
hohe Korrosionsbeständigkeit
für mit
großen
Mengen O2 bzw. Ca behandelte
Stähle
oder kohlenstofffreies Anti-Clogging bei aluminiumberuhigten Stählen.
-
In den beiden beschriebenen Ausführungsformen
entspricht die Ausgestaltung der eingetauchten Gießvorrichtung
bis unter die Eintauchoberfläche bekannten
Ausführungen.
Die geometrischen Veränderungen
werden durch den Austausch von Segmenten erreicht, die in den unteren
eingetauchten Bereich passen und mehrere Möglichkeiten hinsichtlich Bohrungsdurchmesser,
Austrittswinkel und Materialzusammensetzungen bieten, die in die
speziell angepaßte
Form des unteren SEN-Körpers
eingeführt
werden können.
-
Auf diese Weise kann eine bevorzugte
Auslaßströmung festgelegt
werden, und da sich die Verbindungen zwischen den beiden Bestandteilen
unterhalb der Metalloberfläche
in der Kokille befinden, besteht kein Risiko eines Lufteintritts,
der eine Rückoxidation
verursacht.