DE69001258T2

DE69001258T2 - Einrichtung zur befestigung und kuehlung eines graphitblocks einer graphitkokillenwand.

Info

Publication number: DE69001258T2
Application number: DE9090400101T
Authority: DE
Inventors: Luc Henri Bertin; Michel Francois Courbier; Robert Andre Vatant
Original assignee: Creusot Loire SA; Clecim SAS
Current assignee: Creusot Loire SA; Clecim SAS
Priority date: 1989-01-16
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2010-01-16
Also published as: AU4960890A; JPH04504537A; ATE87851T1; EP0379410A1; KR910700116A; US5154221A; DE69001258D1; WO1990008003A1; FR2642684B1; EP0379410B1; FR2642684A1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung und Kühlung eines Graphitblocks der Graphitwand einer Gußkokille. Insbesondere betrifft sie eine Einrichtung, welche die Kühlung der einzelnen die Wände einer Gußkokille bildenden Gußblöcke aus Graphit durch Einleitung eines gesprühten Strahls einer Kühlflüssigkeit in Zwischenräume ermöglicht, die innerhalb der Blöcke eingebracht sind.
Wände dieser Art werden insbesondere in Druckgußkokillen für die Herstellung von metallurgischen Produkten wie Brammen verwendet. Diese Wände werden vertikal gegenüberliegend angeordnet, um die Flächen großer Abmessung dieser Gußkokillen zu bilden, während die anderen Flächen durch zwischen diesen Wänden angeordnete Abstandstücke gebildet werden.
Kühlvorrichtungen dieser Art werden insbesondere in den Patentschriften FR 1 557 481 und US 3 590 904 beschrieben. In diesen Vorrichtungen weisen die Graphitblöcke vertikale Gewindebohrungen auf, in die Rampen oder Sprühdüsen für das Versprühen der Kühlflüssigkeit eingebracht sind. Ein Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß die an den Wänden der Gewindebohrungen herabrieselnde Flüssigkeit frei in den Schacht oder die Ablaufrinne unter der Gußkokille abfließt und sich mit dem Staub und anderen Abfällen vermischt, die dort aufgefangen werden. Dieses Wasser muß deshalb aufbereitet und gefiltert werden, um entweder entsorgt oder wiederverwendet zu werden.
Ein weiterer Nachteil liegt in dem Halterungssystem für die Graphitblöcke, die auf einem Graphitträgerflansch oder Chassis durch Befestigungsplaketten gehalten werden, die teilweise in die Kühlbohrungen eingeschoben und an dem Chassis verschraubt sind. Soweit man nicht die Befestigungsplaketten vollkommen ausbaut, um die Notwendigkeit einer Aufbereitung direkt wieder zu verwenden. Da außerdem der Sammeltank ebenfalls die Befestigung der Gußkokille auf dem Chassis erlaubt, wird die Konstruktion der Gußkokille entsprechend vereinfacht.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung enthält der Sammeltank an seinem oberen Teil eine parallel zu der Oberfläche der Wand der Gußkokille verlaufende horizontale längliche Nut, welche eine untere Gleitschiene oder Leiste aufnimmt, die mit rohrförmigen Elementen versehen ist, die in die Gewindebohrungen des Graphitblockes an deren unterem Ende eingeschoben ist.
Die rohrförmigen Elemente münden gegenüber Einlaßöffnungen des Sammeltankes. Der Kontakt zwischen der unteren Leiste und dem Sammeltank gewährleistet eine dichte Verbindung, um so den Austritt von Kühlflüssigkeit unter dem Graphitblock zu verhindern.
Die untere Leiste kann in der Nut des Sammeltanks in Längsrichtung verschoben werden, was einerseits die Positionierung des Blockes gegenüber dem Chassis vereinfacht, soweit die fluchtende Ausrichtung zwischen den Gewindebohrungen des Blockes und den Einlaßöffnungen des Sammeltankes keine groBe Genauigkeit erfordert, und andererseits erlaubt, ohne Demontage des Blockes diesen leicht zu verschieben, um zum Beispiel die Schnittstelle zwischen zwei benachbarten Blöcken zu säubern und um insbesondere für den notwendigen Freiraum zu sorgen, um die Verspannung der Blöcke in Längsrichtung oder ihre Dehnung zu gewährleisten.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung, die nachstehend als Beispiel für eine erfindungsgemäße Ausführungsart angegeben wird.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen die:
- Fig. 1 eine teilweise Vorderansicht einer der Graphitwände großer Abmessung einer Druckgußkokille;
- Fig. 2 eine Detailansicht eines Graphitblockes und seiner Mittel für die Befestigung und Kühlung;
- Fig. 3 eine Schnittansicht eines Graphitblockes entlang der Linie III-III der Fig. 2;
- Fig. 4 eine ähnliche Ansicht, die eine Variante der Befestigungsmittel zeigt;
- Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Ansicht einer Variante der Mittel für das Auffangen von Wasser, welche das gelegentliche Einblasen von Druckluft in die Gewindebohrungen der Graphitblöcke ermöglichen.
In Figur 1 ist ein Teil einer vertikal angeordneten Wand einer Gußkokille für das Gießen unter Druck von metallurgischen Produkten, insbesondere von Stahlbrammen, gezeigt. Eine Gußkokille dieser Art enthält zwei gegenüberliegende Wände großer Abmessung, während die anderen Wände aus nicht dargestellten Abstandsstücken hergestellt werden, die zwischen die großen Wände eingeschoben sind, um so ein Volumen mit einer parallelepidedischen Form zu bilden, in die das flüssige Metall unter Druck durch eine Öffnung eingeleitet wird, die zwischen dem unteren Abstandsstück, dem vorausgehenden Abstandsstück und den beiden Seitenwänden eingebracht ist.
Die Wand besteht aus einer Vielzahl von Graphitblöcken (1), die untereinander verbunden sind, um eine ebene Fläche (10) innerhalb der Gußkokille zu bilden.
Die Graphitblöcke enthalten vertikale Gewindebohrungen (2), die in einer vertikalen Ebene parallel zur Oberfläche (10) der Wand angeordnet sind. Diese Gewindebohrungen können eventuell an ihrem oberen und unteren Ende ein Futter aus rostfreiem Stahl enthalten, um das Graphit zu schützen, wobei das obere Futter eine ausreichende Länge aufweist, die so ausgewählt ist, daß die Auswirkungen der direkten Kühlung des Graphits durch Versprühen im oberen Bereich der Blöcke auf ein Mindestmaß reduziert wird.
An ihrem oberen Teil enthalten die Blöcke Mittel (3) für die Versorgung mit einer Kühlflüssigkeit, die im allgemeinen aus Wasser besteht. Das versprühte Wasser rieselt über die Innenwände der Gewindebohrungen und fließt durch Schwerkraft zu deren unterem Ende, wo es in den Sammeltanks (5) aufgefangen wird. Jeder Sammeltank ist mit einem Graphitblock verbunden und enthält eine Auslaßöffnung (53), die in eine Ablaufrinne (6) mündet, die wiederum das Wasser auffängt, das aus den verschiedenen mit jedem Block verbundenen Sammeltanks zuläuft.
Diese verschiedenen Elemente sind im Einzelnen in den Zeichnungen der Figuren 2 und 3 dargestellt. Alle Blöcke einer Wand sind auf einem gemeinsamen Graphitträgerchassis (7) befestigt. Dieses Chassis hat einen C-förmigen Querschnitt, in den die Graphitblöcke teilweise hineinragen, wobei zwischen den oberen Flächen (11) der Blöcke und dem überragenden oberen Teil (7') des Chassis, welcher den oberen Schenkel des C-förmigen Querschnitts bildet, ein Spiel vorgesehen ist.
Der Graphitblock liegt über einen Keil (60) aus wärmeisolierendem Material auf dem unteren überragenden Teil (7") auf, welcher den unteren Schenkel des C-förmigen Querschnittes bildet.
Die Mittel für die Versorgung mit Kühlwasser enthalten einen Zuleitungsschlauch (31), der an einen Verteiler (32) angeschlossen ist, dessen Auslaßöffnungen (32') an die oberen Enden der Gewindebohrungen (2) angeschlossen sind. Der Verteiler (32) besteht aus einem Verteilerkasten (33), der mit Rohren (34) verbunden ist, deren Auslaßenden gegenüber den Gewindebohrungen (2) in hohle zylindrische Elemente (35) münden, mit denen sie in dichtendem Abschluß verbunden sind. Die zylindrischen Elemente (35) haben einen Außendurchmesser, der mit demjenigen der Gewindebohrungen übereinstimmt, und sie sind teilweise in diese mit ihren oberen Enden eingeschoben. An dem unteren Teil dieser zylindrischen Elemente sind ebenfalls in abdichtender Weise Verbindungsrohre (36) befestigt, die Sprühdüsen (37) tragen.
Die hohlen zylindrischen Elemente (35) können ebenfalls durchquerende Entlüftungsrohre (42) aufweisen, die den Abzug der Dämpfe ermöglichen, die durch die Sprühkühlung verursacht werden.
Da diese hohlen zylindrischen Elemente (35) einen Innendurchmesser aufweisen, der deutlich über demjenigen der Verbindungsrohre liegt, bilden sie individuelle Lagertanks oder Puffertanks für das Kühlwasser, mit dem jede einzelne Gewindebohrung gespeist wird. Dies ermöglicht, die Auswirkungen auf den Durchsatz des durch die Düsen versprühten Wassers, sowie eventuelle Veränderungen des Versorgungsdruckes und sich daraus ergebende Schwankungen des Durchsatzes und damit der Kühlung zwischen den verschiedenen Blöcken der Wand und zwischen den Gewindebohrungen eines einzelnen Blockes einzuschränken.
Diese Anordnung erlaubt es außerdem, in einfacher Weise die Eindringtiefe der Sprühdüsen. in den Gewindebohrungen zu verändern, indem man nur das Verbindungsrohr (36) zwischen dem zylindrischen Element (35) und der Düse (37) verändert, was insbesondere erlaubt, bevorzugte Kühlbereiche mit einer Höhe zu definieren, die je nach der Höhe der gegossenen Bramme gewählt wird.
Die oberen Teile der zylindrischen Elemente (35), die über die Oberfläche des Blockes hinausragen, sind an einer oberen Leiste (38) befestigt, die sie in relativer Position hält. Eine oder mehrere Klemmplatten (39) stützen sich an der Leiste (38) ab und sind an dem Chassis (7) verschraubt, um diese Leiste und damit den Block (1) an seinem oberen Ende zu halten. Um zu verhindern, daß sich der Block (1) gegen das Chassis verschiebt, und zwar insbesondere unter der Auswirkung dem während dem Gießvorgang auftretenden ferrostatischen Druckes, sind zwischen der Rückseite (13) des Blockes und dem Chassis Keile (14) eingeschoben. Die Dicke der Keile wird je nach dem Abstand gewählt, der die Rückseite (13) des Blockes von den Gewindebohrungen (2) trennt.
Zwischen den überstehenden Teilen (40) der Klemmplatte (39) und den Wasserleitungen (34) ist ein Spiel in Längsrichtung vorgesehen, um eine leichte Verschiebung der Mittel für die Versorgung mit Wasser (3) und damit des mit ihnen verbundenen Blockes gegenüber der Klemmplatte (39) zu ermöglichen, die gegenüber dem Chassis in feststehender Position angeordnet ist.
Der Sammeltank (5) ist mittels Schrauben an dem Chassis (7) befestigt. Er ist mit Einlaßöffnungen (5l) versehen, die in eine innere Kammer (52) des Sammteltanks münden, deren unterer Teil eine Auslaßöffnung (53) aufweist, die in die Auffangrinne (6) mündet, die unter dem Graphitträgerchassis (7) angeordnet ist.
An seinem oberen Teil ist der Sammeltank mit einer Nut (54) versehen, die parallel zur Innenfläche (10) der Wand der Gußkokille eine untere Leiste (55) aufnimmt, die in dieser Nut in Längsrichtung verschoben werden kann. Die untere Leiste (55) ist mit rohrförmigen Elementen (56) versehen, die in die Gewindebohrungen (2) des Blockes (1) an deren unterem Ende gegenüber den Einlaßöffnungen (51) des Sammeltankes eingeschoben sind.
Der Sammeltank (5) ist in dichter Verbindung unter der unteren Leiste (55) befestigt.
Mit Hilfe der Nut (54), in der die untere Leiste (55) gleitend verschoben werden kann, ist es möglich, den Block (1) in Längsrichtuing gegenüber dem Sammeltank (5) und damit gegenüber dem Graphitträgerchassis (7) zu bewegen.
Wie man bereits erkannt hat, ermöglicht also die erfindungsgemäße Einrichtung für die Befestigung eines Graphitblockes an einem Chassis für die Bildung der Wände großer Abmessung einer Gußkokille einen gewissen Spielraum in der Positionierung in Längsrichtung der Blöcke, der sich aus dem leichten Versatz ergibt, der einerseits zwischen dem Graphitblock und dem Sammeltank zulässig ist, der als Abstützung für die untere Befestigung des Blockes dient, und andererseits zwischen dem Block und den Mitteln für die Versorgung mit Wasser, an die er angeschlossen ist, und der feststehenden Klemmplatte, welche für die obere Befestigung des Blockes dient. Der Versatz an den oberen Befestigungen wird außerdem durch die elastische Verbindung ermöglicht, die durch den Versorgungsschlauch (31) gebildet wird. Selbstverständlich muß der Versatz des Blockes klein genug sein, damit die Einlaßöffnungen des Sammeltanks mindestens zum größten Teil gegenüber den Gewindebohrungen des Blockes angeordnet bleiben.
Außerdem ist es möglich, durch einfache Lockerung der Verschraubung der Sammeltanks (5) und der Klemmplatten (39) die Graphitblöcke gegeneinander zu verschieben, um, wie bereits gesagt, den Freiraum zwischen zwei Blöcken zu reinigen, ohne diese Blöcke demontieren zu müssen.
In der in Figur 4 gezeigten Ausführungsart sind nur einige Elemente der Befestigungsmittel des Blockes (1) auf dem Chassis (7) abgeändert worden. In dieser Ausführungsart wurde die Leiste (38) durch eine obere Auflageplatte (58) ersetzt, die eine größere Breite hat, als die rechtwinklig zur Fläche (10) von Block (1) verlaufende Leiste (38), die sich zu der Rückseite (13) des Blockes erstreckt, um unter den oberen überstehenden Teil (7') des Chassis einzugreifen. Diese obere Auflageplatte wird mit Spiel zwischen der oberen Fläche (11) des Blockes und der unteren Fläche des überstehenden Teils (7') eingeschoben. In gleicher Weise, wie in der ersten Ausführungsart, wird die Platte durch die Klemmplatte (39) gehalten.
Am unteren Teil des Blockes wird die untere Leiste (55) durch eine untere Auflageplatte (59) ersetzt, die gleich der oberen Auflageplatte (58) ist, und die zwischen der unteren Fläche (12) des Blockes und der oberen Fläche des unteren überstehenden Teils (7") des Chassis (7) eingeschoben wird. Die in der in Figur 3 dargestellten ersten Ausführungsart enthaltene Nut (54) des Sammeltanks (5) entfällt hier und der Sammeltank enthält eine längliche Fugenleiste (54'), die an der Kante (59') der unteren Auflageplatte (59) anliegt, die am weitesten von dem Chassis (7) entfernt ist, um den an dem Chassis befestigten unteren Teil von Block (1) zu halten. Auf diese Weise gewährleistet der Sammeltank (5) die gleiche Funktion der Halterung von Block (1) an seinem unteren Teil, wie die Klemmplatte (39) an seinem oberen Teil.
Eine Folie aus wärmeisolierendem Material (60') wird zwischen der unteren Auflageplatte (59) und der Oberseite des unteren überstehenden Teils (7") des Chassis angeordnet, um eine Aufheizung durch Wärmeleitung des Chassis des Graphitblockes und der unteren Auflagefläche (59) zu verhindern.
In dieser Ausführungsart ist die Einspannung in das Graphit der hohlen zylindrischen Elemente (35) und der mit den Platten (58, 59) verbundenen rohrförmigen Elemente (56) insofern besser gewährleistet, als an dem oberen Teil die Platte (58) breiter und horizontal gehalten ist, und insbesondere weil, an dem unteren Teil, die Platte (59) durch das Gewicht des Graphitblockes in fester Stellung gehalten wird. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Beschädigung des Graphits an der Berührungsfläche zwischen den Platten (58, 59) und dem Graphitblock (1) weitgehend verringert.
In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsart sind die unter dem Graphitträgerchassis (7) angeordneten Auffangrinnen (6) über Schläuche (61) mit einer ersten Rohrleitung (62) verbunden, die in eine zweite Rohrleitung (63) mündet, die zwischen zwei Ventilen angeordnet ist, mit denen diese zweite Rohrleitung verschlossen werden kann. Wenn das obere Ventil (64) geschlossen und das untere Ventil geöffnet ist, fließt das durch die Auffangrinnen (6) gesammelte Wasser über die Schläuche (61), die Rohrleitung (62) und das untere Ventil (65) ab, um entweder entsorgt, oder für eine Wiederaufbereitung aufgefangen zu werden.
Wenn man das untere Ventil (65) schließt und das obere Ventil (64) öffnet, kann Luft, die durch eine Einblasvorrichtung, wie zum Beispiel einen Ventilator (66), der mit der zweiten Rohrleitung (63) oberhalb des oberen Ventils (64) verbunden ist, zugeführt wird, in den Prozeßkreis und damit in die Gewindebohrungen (2) der Graphitblöcke eingeblasen werden, wobei diese Luft am oberen Teil der Gewindebohrungen zum Beispiel über ein Entlüftungsrohr (42) wieder austreten kann.
Einer der weiteren Vorteile der Anordnung des soeben beschriebenen dichten Auffangkreises liegt also darin, daß die Gewindebohrungen (2) der Graphitblöcke zeitweilig mit Druckluft beaufschlagt werden können, um so eine Verschmutzung der Versorgungskreise und des Wassers während der Arbeiten zu vermeiden, die vor jedem Gußvorgang für die Reinigung und Oberflächenbehandlung der Graphitblöcke durchgeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Einrichtung beschränkt, die hier als Beispiel beschrieben wurde. Obwohl die erfindungsgemäße Einrichtung besonders vorteilhaft für die Befestigung und Kühlung der die Wände großer Abmessung bildenden Graphitblöcke einer Druckgußkokille ist, kann sie auch ganz allgemein für die gekühlten Wände anderer Gußkokillen eingesetzt werden und die diese Wände bildenden Blöcke können auch aus anderen Werkstoffen als aus Graphit hergestellt werden.

Claims

1. Eine Einrichtung für die Befestigung und Kühlung eines Graphitblockes (1) einer Graphitkokillenwand, die untere und obere Mittel für die Befestigung des Blockes an einem Chassis (7) und Mittel (3) für die Einspeisung einer Kühlflüssigket in vertikale Gewindebohrungen (2) aufweist, die in den Block eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Befestigungsmittel einen Sammeltank (5) für die in die Gewindebohrungen eingespeiste Kühlflüssigkeit bilden.

2. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammeltank (5) Einlaßöffnungen (51), die gegenüber den Gewindebohrungen (2) angeordnet und mit diesen abdichtend verbunden sind, sowie eine Auslaßöffnung (53) aufweist.

3. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammeltank (5) an seinem unteren Teil eine längliche horizontale Nut (54) aufweist, die eine untere Leiste (55) aufnimmt, die mit rohrförmigen Elementen (56) versehen ist, die in die Gewindebohrungen (2) des Graphitblockes eingeschoben sind.

4. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Zufuhr und Einspeisung der Kühlflüssigkeit oberhalb des Blockes (1) einen Verteiler (32) für Kühlflüssigkeit aufweisen, dessen Auslaßöffnungen (32') mit den oberen Enden der Gewindebohrungen (2) des Blockes verbunden sind.

5. Eine Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler an seinem unteren Ende eine obere Leiste (38) aufweist, die mit hohlen zylindrischen Elementen versehen ist, die in die Gewindebohrungen des Blockes ragen.

6. Eine Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Befestigungsmittel Klemmplatten (39) aufweisen, die sich an der oberen Leiste (38) abstützen und an dem Chassis (7) verschraubt sind, wobei zwischen den Klemmplatten und dem Verteiler ein in Längsrichtung verlaufendes Spiel vorgesehen ist.

7. Eine Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen zylindrischen Elemente (35) der oberen Leiste an ihren unteren Enden Verbindungsrohre (36) aufweisen, die mit Sprühdüsen (37) ausgestattet sind.

8. Eine Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen zylindrischen Elemente (35) durchquerende Entlüftungsrohre (42) aufweisen.

9. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel für das Einblasen von Luft (66) in die Gewindebohrungen (2) aufweist, wobei diese Mittel abdichtend mit dem Sammeltank (5) verbunden sind.