DE69913101T2

DE69913101T2 - Feuerfester ausguss

Info

Publication number: DE69913101T2
Application number: DE69913101T
Authority: DE
Inventors: Stephen David Marton Mills
Original assignee: Mills Stephen David Middlesbrough
Current assignee: Mills Stephen David Middlesbrough
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: AU749053B2; EP1047517A1; JP2002524262A; WO2000013822A1; CA2308469C; DE69913101D1; AU5636999A; CA2308469A1; PT1047517E; JP4402837B2; CN1098132C; ES2212614T3; GB9819191D0; ATE254972T1; EP1047517B1; CN1287513A; US6422436B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuerfeste Düse für den Einsatz mit einem metallurgischen Behälter wie z. B. einer Gespannpfanne oder einem Gießkasten.
In Gießereien werden Geräte wie Gespannpfannen, Gießkästen und dergleichen im großen Ausmaß zum Gießen von Metallschmelze in Formen eingesetzt; diese Geräte, die nachfolgend einfach als Pfannen bezeichnet werden, sind in ihrem Boden mit einer feuerfesten Düse ausgestattet. Der Fluss von Metallschmelze durch die Düse wird mit einem feuerfesten Stopfen im Innern der Pfanne geregelt, wobei der Stopfen in die und aus der Düsenöffnung bewegt wird.
Für jede Form gibt es einen korrekten Düsenauslassdurchmesser und nur einen kleinen Bereich geeigneter Metallfließgeschwindigkeiten in die Form, da eine zu hohe Fließgeschwindigkeit die Form beschädigen kann, während eine zu niedrige Fließgeschwindigkeit zu einem unzufriedenstellenden Gussteil führt. Die maximale Fließgeschwindigkeit des Metalls durch die Düse wird anhand des Auslassdurchmessers der Düse und der Tiefe oder der ferrostatischen Höhe von Metall in der Pfanne bestimmt und verringert sich mit abnehmender Metallhöhe. Somit können Probleme dann entstehen, wenn, wie es üblich ist, eine Reihe verschiedener Formen aus einer einzelnen Pfanne gefüllt werden müssen, da die Fließgeschwindigkeit, wenn sie für die erste Form geeignet ist, für spätere Formen zu gering ist.
Eine gewöhnlich angewendete Lösung dieses Problems besteht darin, eine Düse zu verwenden, die für die ersten Güsse zu groß ist, und den Fluss über den Stopfen zu regeln. Diese Praxis ist nicht völlig zufriedenstellend, da bei Verwendung übergroßer Düsen die Gefahr besteht, dass unzufriedenstellende Gussteile erzeugt werden. Dasselbe gilt für eine zu starke Drosselung des Metallflusses mit dem Stopfen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu mildern oder abzustellen.
Die vorliegende Erfindung besteht in einer feuerfesten Düse, umfassend ein oberes und ein unteres Element, wobei das obere Element einen axialen Kanal mit einer Mündung am oberen Ende, einer konischen Bohrung und einem verbreiterten Abschnitt am unteren Ende hat, und das untere Element einen in den verbreiterten Abschnitt passenden Kopf und eine konische Bohrung hat, deren oberes Ende zum Boden der konischen Bohrung des oberen Elementes passt.
Die vorliegende Erfindung besteht auch in einem metallurgischen Gespannbehälter mit einem Loch im Boden, einer Düse gemäß Definition im vorhergehenden Absatz sowie mit Mitteln zum Befestigen der Düse in ihrer Position im Loch.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine Querschnittsansicht durch den Boden einer Gespannpfanne mit einer feuerfesten Düse gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 und 3 jeweils eine Querschnittsansicht und eine Perspektivansicht eines in der Düse von 1 verwendeten oberen feuerfesten Elementes; und
4 und 5 jeweils eine Querschnittsansicht und eine Perspektivansicht eines in der Düse von 1 verwendeten unteren feuerfesten Elementes.
Gemäß 1 umfasst ein metallurgischer Behälter, in dieser Ausgestaltung eine Gespannpfanne 10, einen äußeren Stahlmantel 12 mit einer Auskleidung 14 aus einem feuerfesten Material. Im Boden der Pfanne veläuft ein Loch 16 durch die Auskleidung 14 und den Mantel 12, dessen Durchmesser von der Innenseite der Auskleidung 14 zur Außenseite des Mantels 12 zunimmt. Das Loch 16 nimmt eine Düse auf, durch die der Inhalt der Pfanne 10 abgegossen werden kann. Mit der Pfanne ist ein feuerfester Stopfen 18 assoziiert. Die Pfanne 10, wie bisher beschrieben, ist im Wesentlichen ein Standardteil.
In dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Abgussdüse ein oberes und ein unteres feuerfestes Element 20 und 22, die jeweils in den 2 und 3 bzw. 4 und 5 dargestellt sind. Das obere feuerfeste Element 20 hat eine axiale Länge, die größer ist als die Länge des Lochs 16, sowie eine Außenfläche 24, deren Durchmesser von oben nach unten im Einklang mit der Oberfläche des Lochs 16 zunimmt. Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, hat das Element 20 einen axialen Kanal mit drei Abschnitten, nämlich einer Mündung 30, einer konischen Bohrung 32 und einem Abschnitt 34 mit gleichbleibendem Durchmesser.
Die Mündung 30 dient als Sitzbereich für den Stopfen 18 und ist so gestaltet, dass ein glatter Übergang von der quer verlaufenden oberen Endfläche 36 des Elementes 20 zur konischen Bohrung 32 entsteht. Der Durchmesser des Abschnitts 34 ist größer als der des unteren Endes der Bohrung 32, und der Übergang zwischen den beiden ist eine ringförmige Fläche 38. Am Boden des Elementes 20 befindet sich eine ringförmige Endfläche 39.
Das untere feuerfeste Element 22 hat eine gestufte Außenfläche in zwei Abschnitten, einem oberen Abschnitt 40 mit gleichbleibendem Durchmesser und, am Boden, einem kleinen Abschnitt 42 mit einem geringeren Durchmesser, und auch hier ist der Übergang zwischen den beiden Abschnitten ein e) ringförmige r) Fläche oder Ansatz 44. Das Element 22 hat eine konische Bohrung 46, eine obere ringförmige Endfläche 48 und eine untere ringförmige Endfläche 50.
Wie in 1 ersichtlich ist, passen die beiden feuerfesten Elemente 20 und 22 in dem Loch 16 zusammen, wobei die Außenfläche 24 des oberen Elementes an der Oberfläche des Lochs 16 angreift und das untere Element 22 in den Abschnitt 34 mit konstantem Durchmesser des oberen Elementes passt. Eine Dichtung 52 befindet sich zwischen der oberen Endfläche 48 des unteren Elementes 22 und der ringförmigen Fläche 38 des oberen Elementes 20. Die konischen Bohrungen in den beiden Elementen sind dann ohne jeden Absatz, der den glatten Fluss von Metall stören könnte, aufeinander ausgerichtet.
Am Boden der Pfanne 10 befinden sich drei Säulen 56 in einer Dreieckskonfiguration, wobei jede der Säulen 56 einen rechteckigen Querschnitt und einen durch sie verlaufenden Schlitz 58 aufweist, wobei die Schlitze in vertikaler Richtung länglich sind. In dieser Ausgestaltung ist die Oberfläche 60 am Boden jedes Schlitzes 56 über den Schlitz geneigt, so dass eine Rampenfläche entsteht.
Eine Halteplatte 66 verläuft über den Boden der Pfanne und hat drei Löcher, so dass die drei Säulen 56 durch die Platte 66 passieren können. Die Platte 66 hat auch ein mittleres Loch 68, dessen Durchmesser zwischen dem der Außenflächen der Elemente 22 und 24 liegt, so dass das Element 24 frei durch das Loch 68 passieren kann, während der ringförmige Bereich um die Peripherie des Lochs 68 eine Auflagefläche für die obere Endfläche 39 des oberen Elementes 20 bildet.
Mit der Halteplatte sind Keile (nicht dargestellt) assoziiert, die in die Schlitze 58 an der Unterseite der Halteplatte 66 passieren und mit den Rampenflächen 60 zusammenwirken, um das obere Element 20 in seiner Position im Loch 16 festzuklemmen.
Die Halteplatte 66 ist ferner an ihrer Unterseite mit einer Anzahl, in dieser Ausgestaltung zwei, von Naben 78 mit Innengewinde versehen, in die Schraubbolzen 80 eingreifen. Zwischen dem Boden jeder Nabe 78 und dem Kopf des zugehörigen Schraubbolzens 80 befindet sich eine Feder 82, die von einer Abschirmung 84 umgeben ist, deren Aufgabe es ist, das Gewinde des Schraubbolzens vor Spritzern zu schützen.
Eine Bodenplatte 86 hat zwei Senklöcher, durch die jeweils der Schaft eines Schraubbolzens, aber nicht die Feder 82, die Abschirmung 84 oder der Kopf des Schraubbolzens passieren kann. Die Köpfe der Schraubbolzen drücken die Federn gegen die Unterseite der Platte 86, um die Platte festzuhalten. Ein mittleres Loch 90 in der Platte 86 hat einen Durchmesser zwischen den Durchmessern der Abschnitte 40 und 42 des unteren Elementes 22, so dass die Endfläche 50 des Elementes 42 auf einer das Loch 90 umgebenden ringförmigen Fläche aufliegt.
Beim Gebrauch wird die Dichtung 90, wenn die Schraubbolzen 80 festgezogen sind, zwischen dem unteren und dem oberen Element zusammengedrückt, um den Übergang dazwischen abzudichten. Die Dichtung gewährleistet auch, dass die Elemente nicht aneinander kleben.
Diese Anordnung lässt es zu, dass das untere Element 22 gegen ein anderes Element 22 mit einer größeren oder kleineren Austrittsöffnung ausgetauscht wird, um eine andere Fließgeschwindigkeit zu erzielen. Es ist zu verstehen, dass die Konizität der Bohrung des unteren Elementes immer dieselbe ist wie die Konizität der Bohrung des oberen Elementes, wobei verschiedene Austrittsöffnungen durch Variieren der Länge des unteren Elementes erzielt werden. Da das untere Element 22 in das obere Element 20 passt, werden Spielprobleme wie bei statischen Formen weitgehend vermieden.
Es wurde gefunden, dass bei einer konischen Bohrung durch das obere und das untere Element die Fließgeschwindigkeit weniger durch Veränderungen der ferrostatischen Höhe beeinträchtigt werden und dass die Düsenbohrung selbstreinigend ist. Weitere bedeutende Vorteile der Düse der vorliegenden Erfindung liegen darin, dass das obere und das untere Element aus verschiedenen Materialien hergestellt sein können, die besser zu ihren jeweiligen Betriebsbedingungen passen, und dass das übliche Problem von Ablagerungen auf dem unteren Teil der Düse einfach dadurch vermieden werden kann, dass das untere Element 22 nach Bedarf ausgetauscht wird.
Die Federn 82 kompensieren Wärmeausdehnungen der Schraubbolzen, und die Abschirmungen 84 schützen die Schraubbolzengewinde vor Verschmutzung.

Claims

Feuerfeste Düse, umfassend ein oberes und ein unteres Element, wobei das obere Element einen axialen Kanal mit einer Mündung am oberen Ende, einer konischen Bohrung und einem verbreiterten Abschnitt am unteren Ende hat, und das untere Element einen in den verbreiterten Abschnitt passenden Kopf und eine konische Bohrung hat, deren oberes Ende zum Boden der konischen Bohrung des oberen Elementes passt.
Düse nach Anspruch 1, bei der sich eine Dichtung zwischen der oberen Endfläche des unteren Elementes und dem oberen Element befindet.
Düse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der sich die Außenseite des oberen Elementes von oben nach unten konisch erweitert.
Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das untere Element an seinem unteren Ende einen Außenansatz hat.
Metallurgischer Gespannbehälter mit einem Loch in seinem Boden, einer Düse nach einem der vorherigen Ansprüche und Mitteln zum Festhalten der Düse in dem Loch.
Behälter nach Anspruch 5, wobei das genannte Mittel eine Halteplatte umfasst, die am Boden der Pfanne befestigt ist und in den Boden des oberen Elementes eingreift.
Behälter nach Anspruch 6, wobei das genannte Mittel eine Bodenplatte aufweist, die an der Halteplatte befestigt ist und in das untere Element eingreift; wobei die Distanz zwischen den Platten so verstellbar ist, dass das untere Element in einen Dichtungseingriff mit dem oberen Element gedrängt werden kann.
Behälter nach Anspruch 7, bei dem die Bodenplatte durch abgeschirmte Schraubbolzen an der Halteplatte befestigt wird.
Behälter nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 in Abhängigkeit von Anspruch 4, bei dem die Bodenplatte in den Außenansatz am unteren Element eingreift.