DE68927834T2

DE68927834T2 - Plattenförmiger stein oder verteilerstein zum einblasen von gas für geschmolzenes metall

Info

Publication number: DE68927834T2
Application number: DE68927834T
Authority: DE
Inventors: Mototsugu Osada; Takashi Otsuka; Tado Taniguchi; Kenji Yamamoto; Okayama-Ken Yoshifumi; Shigeta Yoshifumi
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1989-06-01
Filing date: 1989-06-01
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2009-06-02
Also published as: AU3746889A; KR960005885B1; EP0563376A4; WO1990014908A1; EP0563376B1; DE68927834D1; EP0563376A1; BR8907894A; AU652916B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein zur Verwendung in einer Absperrschiebervorrichtung für geschmolzenes Metall, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist.

Einschlägiger Stand der Technik

In einer Stranggußanlage wird das in einer Gießpfanne aufgenommene geschmolzene Metall durch ein Zwischengießgefäß, einen sogenannten Tundish, in eine Form gegossen. Dabei wird eine bestimmte Menge geschmolzenen Metalls in dem Zwischengießgefäß aufgenommen, bevor zu Beginn des Gießvorgangs mit dem Eingießen des geschmolzenen Metalls in die Form begonnen wird, wobei nach dem Hochsteigen von Verunreinigungen eine Düse geöffnet wird, um mit dem Gießvorgang zu beginnen. Diesen Vorgang bezeichnet man als geschlossenen Start, wobei diese Technik in diesen Tagen nunmehr eingeführt worden ist.
Beim geschlossenen Starten von Strangguß-Zwischengießgefäßen sind verschiedene Systeme für die Injektion von Inertgas vorgeschlagen worden, um ein Erstarren des geschmolzenen Metalls innerhalb der Düse zu verhindern, während das geschmolzene Metall in dem Zwischengießgefäß aufgenommen wird, indem die Düsenöffnung einer schieberartigen, porösen hitzebeständigen Einrichtung geschlossen ist. Es ist ein System vorgeschlagen worden (in Fig. 8 gezeigt - Japanisches Patent Kokai Nr. 177952/85), bei dem ein Gasinjektionsring vorgesehen ist, wobei der Ring eine Vielzahl kleiner radialer Öffnungen aufweist, die in Richtung auf die Schieberseite ausgehend von einer Rinne, die entlang des Außenumfangs innerhalb der Öffnung eines Bodenplattensteins ausgebildet ist, in Richtung auf die Mitte der Öffnung vorgesehen sind.
Das Dokument JP-A-53-123 336 offenbart einen Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein zur Verwendung in einer Absperrschiebervorrichtung für geschmolzenes Metall, insbesondere für ein geschlossenes Gießstartsystem, wobei eine Menge von geschmolzenem Metall in einem Zwischengießgefäß aufgenommen wird, bevor das geschmolzene Metall bei Gießbeginn in eine Form gegossen wird, wobei der Absperrschieber mit einem Rohr für die Gasinjektion versehen ist. Die Absperrschiebervorrichtung ist mit einer Inertgasinjektionsplatte versehen, wobei eine Platte mit einem Rohr für die Injektion von Gas versehen ist. Zu diesem Zweck ist der die Platte bildende Stein mit einer entsprechenden Bohrung zur Aufnahme des Rohres versehen.
Das Dokument JP-A-61-195 734 offenbart eine Düse zur Herstellung von Verbundstoffen, wobei eine Vielzahl von Rohren zum Einblasen eines Inertgases in einer Metallschmelze-Düse aus einem hitzebeständigen Material eingebettet sowie in dieser angeordnet ist. Diese Rohre können mit einer Gaskammer verbunden werden, die entlang des Umfangs der Außenwandung der Düse vorgesehen ist und mit einer Gasvorratsquelle verbunden ist. Die Rohre sind wiederum in Bohrungen eingeführt, die in der Düse vorgesehen sind.
Die bekannten Systeme besitzen die folgenden Nachteile:
a) Das Gasführungsrohr (aus Kupfer oder Stahl hergestellt) ist mit den Gaszuführöffnungen (hergestellt aus Steinmaterial mit eingebohrten kleinen Öffnungen) mittels Dichtungsmaterial, Mörtel oder durch Verlöten in abdichtender Weise verbunden, wobei bei den hohen Temperaturen ausgesetzten Bedingungen das Gas manchmal aus den Verbindungsstellen herausleckt (in Fig. 8 mit x-Zeichen dargestellt), so daß es nicht ordnungsgemäß in die Düsenöffnung injiziert wird.
In der Praxis wird die in die Düsenöffnung injizierte Gasmenge somit unregelmäßig, so daß der Gießvorgang häufig nicht in gleichmäßiger Weise erfolgt, so daß dadurch die Produkte sowie deren Qualität ungleichmäßig werden.
b) Der Herstellungsvorgang macht zusätzliche Arbeiten erforderlich, wie zum Beispiel eine Schneidbearbeitung des Steins, eine Bohrungsbearbeitung des Steins und eine Verbindungsbearbeitung des Gasführungsrohrs und des Gasinjektionssteins, so daß dadurch hohe Kosten verursacht werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensive Studien und Untersuchungen unternommen, um die verschiedenen, den bekannten Systemen anhaftenden Probleme zu lösen, und als Ergebnis davon ist es ihnen gelungen, einen neuartigen Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein zur Verwendung in einer Absperrschiebervorrichtung für geschmolzenes Metall zu entwickeln, wobei der Stein von seinem Grundgedanken her von den bekannten Systemen recht verschieden ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung eines Inertgasinjektions-Plattensteins oder -Einsatzdüsensteins zur Verwendung in einer Absperrschiebervorrichtung für geschmolzenes Metall, der sich in einem einfachen Verfahren herstellen läßt und im Betrieb zum Zuführen von Gas ein hohes Maß an Zuverlässigkeit bietet.
Gelöst wird diese Aufgabe in zufriedenstellender Weise durch einen Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein des eingangs genannten Typs, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Plattenstein oder der Einsatzdüsenstein horizontal in mindestens zwei Teile geteilt ist, die zwischeneinander geteilte Oberflächen bilden, daß eine Vielzahl von Rohren mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, die in den jeweiligen geteilten Oberflächen abdichtend angeordnet und befestigt sind, und daß die Rohre mit kleinem Durchmesser mit einem externen Verbindungsanschluß zu einer Gasquelle in Verbindung stehen und ihre Injektionsöffnungen sich in ein Schmelzedurchgangsloch öffnen.
Gemäß einer Weiterbildung des Inertgasinjektions-Plattensteins oder -Einsatzdüsensteins gemäß der Erfindung sind die Rohre mit kleinem Durchmesser in einer Gruppe oder einer Vielzahl von Gruppen gebündelt, die mit dem Verbindungsanschluß einer Gasquelle und dem Schmelzedurchgangsloch in Verbindung stehen.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Inertgasinjektions- Plattensteins oder -Einsatzdüsensteins der Erfindung sind die Rohre mit kleinem Durchmesser entlang von Linien angeordnet, die, von oben betrachtet, senkrecht oder unter einem Winkel zu dem Schmelzedurchgangsloch verlaufen, wobei die Rohre mit kleinem Durchmesser in Ebenen vorgesehen sind, die senkrecht oder geneigt zu dem Schmelzedurchgangsloch verlaufen, so daß sie sich horizontal und/oder schräg nach oben und/oder nach unten in das Schmelzedurchgangsloch öffnen.
Bei einer speziellen Ausführungsform des Inertgasinjektions- Plattensteins oder -Einsatzdüsensteins der Erfindung bestehen die Rohre mit kleinem Durchmesser aus Metall oder Keramik.
Gemäß noch einer weiteren Weiterbildung des Inertgasinjektions-Plattensteins oder -Einsatzdüsensteins der Erfindung ist der Stein mit mindestens einem Durchgangsloch versehen, von denen jedes mit Rohren mit kleinem Durchmesser zur Injektion von Gas versehen ist.
Bei noch einer weiteren Weiterbildung des Inergasinjektions- Plattensteins oder -Einsatzdüsensteins der Erfindung ist das eine der Teile mit Rinnen versehen, welche die Vielzahl von Rohren mit kleinem Durchmesser aufnehmen, und das andere der Teile, das ihm gegenüberliegt, ist ohne Rinnen ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung ist technisch derart ausgebildet, daß ein Plattenstein oder Einsatzdüsenstein zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Abgeben von geschmolzenem Metall in horizontaler Richtung in mindestens zwei Teile geteilt ist, wobei die geteilten Oberflächen mit einer Anzahl von Rohren (2) mit kleinem Durchmesser in einem abgedichteten Zustand versehen sind, die Rohre an der geteilten Oberfläche befestigt sind und die Rohre mit kleinem Durchmesser mit einem Gasdurchgangsbereich in Verbindung stehen. Aufgrund einer derartigen technischen Ausbildung ist es möglich, die nachstehend genannten Funktionen und Wirkungen zu erzielen.
a) Der Gasführungsweg, auf dem die Wahrscheinlichkeit einer Gasleckage sowie eines Ansteigens der Temperatur in der Nähe der Düsenöffnung besteht, ist in Form eines einzigen Körpers ohne Verbindungsstellen ausgebildet, so daß das Gas nicht nach außen leckt, und auf diese Weise wird das gesamte zugeführte Gas in die Düsenöffnung injiziert.
b) Nach der Herstellung des Plattensteins oder des Einsatzdüsensteins durch einen Preßvorgang sind die zusätzlichen Bearbeitungsvorgänge, wie zum Beispiel eine Schneidbearbeitung oder eine Bohrungsbearbeitung, nicht mehr notwendig, so daß die Kosten sinken.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gasführungsrohre senkrecht zu sowie schräg nach unten zu der Düsenöffnung des Plattensteins verlaufend integriert sind, wobei Fig. 1a eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht zeigt und Fig. 1b eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 1a zeigt;
Fig. 2a und Fig. 2b zeigen ebenfalls eine Draufsicht und eine vertikale Schnittansicht ähnlich der Fig. 1, in denen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, bei dem die Gasführungsöffnungen senkrecht zu sowie schräg nach unten zu der Düsenöffnung des Plattensteins verlaufend integriert sind;
Fig. 3a und Fig. 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel der Gasführungsrohre (im vorliegenden Fall von einer Vielzahl derselben), die in den Stein integriert sind, wobei Fig. 3b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 3a zeigt;
Fig. 4a und Fig. 4b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gasführungsrohre in einem Einsatzdüsenstein integriert sind, wobei Fig. 4a eine vertikale Schnittansicht zeigt, während Fig. 4b eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 4a zeigt;
Fig. 5 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht, in der die jeweiligen Elemente des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 dargestellt sind;
Fig. 6a und Fig. 6b zeigen der Fig. 4 ähnliche Ansichten eines Beispiels eines dreigeteilten Typs, bei dem die vorliegende Erfindung bei dem Einsatzdüsenstein zur Anwendung kommt;
Fig. 7 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines dreigeteilten Typs, bei dem die Erfindung bei dem Plattenstein zur Anwendung kommt; und
Fig. 8 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Bodenplattensteins zur Injektion von Inertgas bei einem bekannten System.

Beste Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Bodenplattenstein zur Anwendung kommt. Wie gezeigt ist, ist der Plattenstein in Steine 3 und 4 geteilt, wobei eine Anzahl von Rohren 2 mit kleinem Durchmesser, von denen jedes einen Verbindungsanschluß 1 zu der Gasquelle aufweist, in den Verbindungsflächen der geteilten Steine 3 und 4 vorgesehen und angeordnet ist, wobei Gasinjektionsöffnungen 5 der Rohre 2 mit kleinem Durchmesser als Gruppe mit dem Schmelzedurchgangsloch kommunizieren.
Fig. 2 ist in seiner Konstruktion der Fig. 1 ähnlich, wobei es sich um eine Ausführungsform handelt, bei der die Gasinjektionsrichtung des Rohres 2 mit kleinem Durchmesser nahe bei der senkrechten Richtung des Außenumfangs des Schmelzedurchgangslochs angeordnet ist. Hinsichtlich der übrigen Ausbildung ist Fig. 2 der Fig. 1 ähnlich.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Montageart der Gruppe von Rohren 2 mit kleinem Durchmesser, und
Fig. 3b zeigt eine Schnittansicht der Gruppe von Rohren 2 mit kleinem Durchmesser im gebündelten Zustand.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Einsatzdüsenstein zur Anwendung kommt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Einsatzdüsenstein in Steine 3 und 4 geteilt, eine Gruppe der Rohre 2 mit kleinem Durchmesser ist vorgesehen und ähnlich wie bei der bereits beschriebenen Ausführungsform in den geteilten Oberflächen angeordnet, und Gasinjektionsöffnungen 5 kommunizieren mit dem Schmelzedurchgangsloch.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht, in der die jeweiligen Teile des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 voneinander getrennt dargestellt sind, um ihre anordnungsmäßige Beziehung zueinander zu erläutern.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Einsatzdüsenstein in drei Teile (3, 3' und 4) geteilt ist und die Gasinjektionsöffnungen 5 in zwei Reihen in nach oben gehender und horizontaler Richtung in dem Schmelzedurchgangsloch angeordnet sind.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem in ähnlicher Weise der Einsatzdüsenstein in drei Teile (3, 3' und 4) geteilt ist und die Injektionsöffnungen 5 ebenfalls in zwei Reihen weiter nach oben und weiter nach unten gehend angeordnet sind.

Funktionsweise

Ein Plattenstein oder ein Einsatzdüsenstein, der bei einer Absperrschiebervorrichtung für geschmolzenes Metall verwendet wird, ist in zwei oder mehr Teile geteilt, wobei mehrere schlanke Rohre aus nichtrostendem Material oder Kupfer in den geteilten Oberflächen in Richtung auf die Düsenöffnung angeordnet werden und anschließend die geteilten Plattensteine oder Einsatzdüsensteine mittels Mörtel oder dergleichen verbunden werden.
1) Einer der beiden geteilten Steine ist preßgeformt, um Rinnen 10 zum Einbetten der Rohre zu bilden. Bei dem Material für die Steine handelt es sich um eines mit hohem Aluminiumoxidanteil oder um kohlehaltiges Aluminiumoxid, wie es allgemein für Plattensteine oder Einsatzdüsensteine verwendet wird. Im Fall von Rohren, deren Außendurchmesser geringer ist als die Mörtelverbindung, ist es ferner nicht erforderlich, spezielle Rinnen zum Einbetten der Rohre vorzusehen.
2) Der andere der beiden geteilten Steine ist nicht mit Rinnen zum Einbetten der Rohre versehen und besteht aus einem preßgeformten Gegenstand oder einem Gußmaterial. Bei dem Material handelt es sich um das gleiche, wie es unter 1) genannt wurde.
3) Zur Herstellung eines Gasführungsrohrs wird ein Kupferrohr oder ein Rohr aus nichtrostendem Material mit einem Innendurchmesser von ca. 0,2 bis 3,0 mm zuvor einer Biegebearbeitung unterzogen, so daß es die Formgebung der Rinne des Steins aufweist. Im Fall von einer Vielzahl von Rohren werden diese durch Verlöten oder dergleichen zu einer einzigen Rohreinheit miteinander verbunden, und ein Nippel für Verbindungszwecke wird an dem äußeren Ende des verbundenen Rohres befestigt.
4) Bei einer Vielzahl von Rohren werden der Innendurchmesser, die Länge und die Befestigungsposition von jedem der Rohre in Abhängigkeit von dem Druckverlust variiert, der durch die Längenunterschiede der jeweiligen Rohre verursacht wird, so daß das Gas in gleichmäßiger Weise in die Düsenöffnung injiziert werden kann.
5) Zur Verminderung des Druckverlustes der Rohre wird der Innendurchmesser der Rohre mit Ausnahme der Gasinjektionsöffnungsbereiche des Rohres größer ausgebildet. Falls es sich bei den Rohren um zwei oder mehr handelt, werden diese außerdem kombiniert und mit einem einzelnen größeren Rohr verbunden, so daß dadurch der Druckverlust reduziert wird (s. Fig. 3).

Wirkungen der Erfindung

(1) Da das in die Rohre eingeleitete Inertgas durch eine verbindungslose Rohreinrichtung hindurchgeführt wird, um in die Düsenöffnung injiziert zu werden, kann das Gas nicht lecken, und es ist möglich, das Gas in einer bestimmten Menge zuzuführen.
Bei bekannten Techniken wurde zum Beispiel ein zylindrischer Stein mit darin eingebrachten feinen Öffnungen auf einen Plattenstein gesetzt, und ein Metallrohr wurde mit dem dazwischen vorhandenen Gasreservoir verbunden. Eine Gasleckage konnte jedoch durch den Einfluß der beim Gießvorgang durch das geschmolzene Metall entstehenden Wärme nicht verhindert werden.
(2) Da der Plattenstein an sich nicht Bestandteil des Gasführungsweges ist, ist es nicht erforderlich, den Stein zerspanend oder maschinell zu bearbeiten, um dort eine Gaspassage zu bilden. Aufgrund dieser Tatsache kann der Stein in seinem preßgeformten Zustand, so wie er ist, verwendet werden, so daß sich der Herstellungsvorgang vereinfachen läßt. Dies führt zu einer Kostensenkung.
(3) Durch Variieren der Größe, der Anzahl, der Position sowie des Winkels der Rohre ist es in einfacher Weise möglich, Steine mit einer solchen Konstruktion herzustellen, die für einen geschlossenen Start bzw. zur Blockierverhinderung geeignet sind.

Claims

1. Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein (3, 4) zur Verwendung in einer Absperrschiebervorrichtung für geschmolzenes Metall, insbesondere für ein geschlossenes Gießstartsystem, wobei eine Menge von geschmolzenem Metall in einem Zwischengießgefäß aufgenommen ist, bevor das geschmolzene Metall bei Gießbeginn in eine Form gegossen wird, wobei der Absperrschieber mit einem Rohr für die Gasinjektion versehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Plattenstein oder der Einsatzdüsenstein (3, 4) horizontal in mindestens zwei Teile (3, 3' bzw. 4) geteilt ist, die zwischeneinander geteilte Oberflächen bilden, daß eine Vielzahl von Rohren (2) mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, die in den jeweiligen geteilten Oberflächen abdichtend angeordnet und befestigt sind,

und daß die Rohre (2) mit kleinem Durchmesser mit einem externen Verbindungsanschluß (1) zu einer Gasquelle in Verbindung stehen und ihre Injektionsöffnungen (5) sich in ein Schmelzedurchgangsloch öffnen.

2. Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein (3, 4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) mit kleinem Durchmesser in einer Gruppe oder einer Vielzahl von Gruppen gebündelt sind, die mit dem Verbindungsanschluß (1) einer Gasquelle und dem Schmelzedurchgangsloch in Verbindung stehen.

3. Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein (3, 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rohre (2) mit kleinem Durchmesser entlang von Linien angeordnet sind, die, von oben betrachtet, senkrecht oder unter einem Winkel zu dem Schmelzedurchgangsloch verlaufen,

wobei die Rohre (2) mit kleinem Durchmesser in Ebenen vorgesehen sind, die senkrecht oder geneigt zu dem Schmelzedurchgangsloch verlaufen, so daß sie sich horizontal und/oder schräg nach oben und/oder nach unten in das Schmelzedurchgangsloch öffnen.

4. Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) mit kleinem Durchmesser aus Metall oder Keramik bestehen.

5. Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein (3, 4) mit mindestens einem Durchgangsloch versehen ist, von denen jedes mit Rohren (2) mit kleinem Durchmesser zur Injektion von Gas versehen ist.

6. Inertgasinjektions-Plattenstein oder -Einsatzdüsenstein (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (4) der Teile (3, 4) mit Rinnen (10) versehen ist, welche die Vielzahl von Rohren mit kleinem Durchmesser aufnehmen, und das andere (3) der Teile (3, 4), das ihm gegenüberliegt, ohne Rinnen ausgebildet ist.