DE7244587U

DE7244587U - Zwischenbehaelter fuer stranggussanlagen

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Publication number: DE7244587U
Application number: DE7244587U
Authority: DE
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1971-12-07
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1976-02-19
Also published as: FR2169807B1; FR2169807A1; JPS4866022A; CH559077A5; AU463455B2; DE2259553A1; GB1364665A; JPS5223323B2; IT975972B; CA963231A; DE2259553B2; NL169695B; AU4968872A; NL7216642A; US4245761A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

8 KULN Sl, OBERLÄNDER UFER 90

Iöln_a den 27.11.1972 Eg/Ax

Foseco International Ltd., 285 Long Acre Nacheile, Birmingham / England

Zwischenbehälter für StrangguBanlagen

Beim Stranggießen muß das geschmolzene Metall mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit in eine bodenlose Kokille gegossen werden« Dies wird in der Praxis erreicht, indem zwischen einer Gießpfanne, die das geschmolzene Metall enthält, und der Kokille selbst ein kleiner Behälter angeordnet wird, der als Gefäß mit gleichbleibendem Druck des geschmolzenen Metalls wirksam ist· Dieser kleine Bebälter wird als Zwischenbehälter oder Tundish bezeichnet« Während das Metall aus dem Zwischenbehälter in die Kokille gegossen wird, wird die Standhöhe des flüssigen Metalls : durch nachfließendes geschmolzenes Metall aus der Gießpfanne konstant gehalten. Unter Verwendung eines Zwischenbehälters ist es auch mb'glich₀ mehr als eine Pfannenraenge an geschmolzenem Metall kontinuierlich zu gießen» da der Zwischenbehälter als Reservoir für geschmolzenes Metall wirksam 1st.

Die Bedingungen, denen die Auskleidung des Zwischenbehälters während des Stranggießens ausgesetzt sind, sind besonders hart und strenger als bei vielen Anwendungen von feuerfesten Materialien, da das geschmolzene Metall kontinuierlich während langer Zeiträume bis zu mehreren Stunden durch den Zwischenbehälter fließt· Es wurde bisher angenommen, daß nur Auskleidungen aus feuerfesten Ziegeln» die -von Natur aus eine hohe Wärmekapazität haben, den bei

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dieser Verwendung auftretenden Bedingungen widerstehen« Es ist allgemein üblich, die Auskleidung des Zwischenbehälter nach jeder Metallcharge auszubessern und den Zwisohenbee? "ECb 5 W* ^k (\\***ναΛΥ\ volletMndi^ neu auszukleiden.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung von Zwischenbehältern beim Stranggießen ißt die Neigung des geschmolzenen Metalle, auf Grund der hohen Wärmekapazität der Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln, beim Eingießen in den Zwischenbehälter zu Beginn d?s Stranggießens abzukühlen· um die Erstarrung des Metalls und damit Verstopfungen im Zwischenbehälter zu vermeiden, ist es allgemein üblich, den Zwischenbehälter und die Ausflußdüsen des Zwischenbehälters vor dem Angießen vorzuwärmen. Die Vorwärmzeit variiert gewöhnlioh zwischen 2 und 10 Stunden, wo-

\5 bei die tatsächliche Zeit von Faktoren wie der Verfügbarkeit von öfen und davon abhängt, ob Metallohargen auf Grund einer außerhalb der festliegenden Spezifikationen liegenden Analyse anderweitig verwendet werden müssen·

Es kann ferner notwendig sein, dem Zwischenbehälter wHhrend des eigentlichen Stranggießens weiterhin Wärme zuzuführen, um eine AbkühLung des geschmolzenen Metalls aus: eine Temperatur, bei der die Ausflußdüse durch erstarrendes Metall verstopft wird, zu verhindern. Sei anderen allgemein angewandten Methoden zur Verhinderung von Wärmeverlusten wird ein Deckel über dem Zwischenbehälter angeordnet und das geschmolzene Metall im Zwischenbehälter mit einer Sohicht einer exothermen und/oder wärmeisolierenden Masse abgedeckt. Beim Stranggießen von Stahl ist es auch möglich, ein exotherm reagierendes Material, z.B. Calciumsilicid, beim Angießen in den Zwischenbehälter zu geben· Durch die !lösungswärme des Calciumsilioids wird dem beim Angießen in den Zwischenbehälter eintretenden Metall zusätzliche Wärme zugeführt.

Auch wenn die vorstehend beschriebenen Vorsichtsmaßnahmen angewandt werden, kann es dennoch geschehen, daß während

des Abgießens einer Charge ein übe /näßig hoher Temperaturverlust eintritt und aus diesem Grunde die AusflußdUse durch erstarrendes Metall verschlossen wird. In diesem Fall

zurUckgegossen oder für einen anderen Zweck verwendet werden.

Nach dem Abguß einer Charge muß restliches erstarrtes Metall oder der Bär aus dem Zwischenbehälter entfernt wer» deu. t«vor die Auskleidung ausgebessert uM die Ausflußdüsen des Zwischenbehälters ausgewechselt werden. Die Entfernung des restlichen erstarrten Metalls erfolgt vorzugsweise mit der Lanze, wobei ein Sauerstoffstrahl auf dieses restliche heiße Metall geblasen wird, um es in eine fließfähige Schlacke umzuwandeln, die sich leicht entfernen läßt. Diese Arbeitsweise führt zu starker Rauchentwicklung. Sie ist zeitraubend und d%her teuer in Bezug auf Lohnkoaten. Ferner kann sis zu einer starken Schädigung der aus feuerfesten Ziegeln bestehenr¹ Auskleidung des zwiechenbehälters führen und deren lebensdauer verkürzen.

Nach einer anderen Methode zur Entfernung des restlichen erstarrten Metalls werden Stahlstäbe in den teilweise flüssigen Bären eingesetzt. Wenn der Bär erstarrt ist, dienen die Stäbe zum Herausziehen des Bären mit einem Kran oder einer ähnlichen Hebevorrichtung.

Gegenstand der Erfindung 1st ein Zwischenbehälter oder Tundish, der aus einem äußeren Metallmantel, einer an den Mantel angrenzenden bleibenden oder permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material und einer verlorenen Auskleidung aus einer Garnitur von Platten aus feuerfestem WärnieisolIeriEäterial besteht, während der Aufprallbereich JO des Zwischenbehälters mit einem äußerst erosionsbeständigen oder verlorenen Material ausgekleidet 1st. Die Platten können mit feuerfestem Zemer.t gefugt sein.

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Torzugewelse 1st der Bereich um die Ausflußdüse odsr um jede Ausflußdüse des Zwischenbehälters mit einer Menge eines exotherm reagierenden Gemisches versehen. Dieses Gt- ~i.5C^ Ir?«?» "iltipiinotbermieeh sein oder beispielsweise auf Ϊ 5 Oaloiumeiliold basieren.

Die permanente Auskleidung ist vorzugsweise zusätzlich mit

einem feuerfesten Putz bedeckt« Zwischen der permanenten Auskleidung und der verlorenen Auskleidung können mehrere Metallstreifen, z.B. Stahlbänder oder Stahldrähte, für die Entfernung des restlichen erstarrten Metalls und der ! > ausgebrannten Auskleidung nach Beendigung des Abgusses

einer Charge angeordnet sein. Vorzugsweise wird jede Ausfldßdüse im Boden des Zwischenbehälters aus einem hochfeuerfesten keramischen Düsenring gebildet, der mit einer Dichtungsmasse, die während des Betriebs des Zwischenbehälters nioht erhärtet und hierbei den Ring fest mit dem Boden des Zwischen oehfiii era verbindet, in eine üuergroßs öffnung eingesetzt ist.

Die permantene feuerfeste Auskleidung kann aus feuerfesten Ziegeln besteben oder ein gegossenes monolithisches Futter sein.

Der Aufprallbereich, d.h. der Bereich im Innern des Zwischenbehälter^, wo der in den Zwischenbehälter eintretende Strom des geschmolzenen Metalles die größte Eruz^nnTwirkung ausübt, kann mit einem erosionsbeständigen feuerfesten Material, z.B. tonerdereichen feuerfesten Ziegeln, Magnesitziegeln oder Siliciumcarbid,ausgekleidet sein. Eo ist auch möglich, diesen Bereich mit einem verlorenen Werkstoff, z.B. einem Stahlblech oder einer Stahlplatte, auszukleiden.

Die verlorene Auskleidung hat vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 100 mm, insbesondere von 12 bis 50 mm. Eine dickere Schicht ist mit geringer werdender Dicke der bleibenden Auskleidung vorzuziehen.

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Die Erfindung umfaßt ferner ein Stranggußverfahren, insbesondere zum Gießen von geschmolzenen Stahl« das durch Verwendung eines Zwischenbehälters der vorstehend beschriebenen Art gekennzeichnet ist.

Der für die verlorene Auskleidung im Zwischenbehälter

gewählte Werkstoff muß nicht nur die erforderlichen Isoliereigenschaften aufweisen, sondern da-f durch das geschmolzene Metall nicht leicht benetzt werden. Er muß ferner zerbrechbar sein, damit er bei Beendigung des Airgusses einer Charge leicht entfernt werden kann. Es wird angenommen, daß beim Stranggießen von Stahl das feuerfeste Wärmeisollermaterial als Folge der Verkohlung oder Carbonisierung von organischen Bestandteilen und der Sinterung der anorganischen Bestandteile unbenetzbar ward. Diese Eigenschaften erleichtern die Entfernung des restlichen erstarrten Netalls bei Beendigung des Abgusses der Charge und machen diese Entfernung mit der Sauerstofflanze Überflüssig. Die Reinigung des zwischenbehäiters nach dem Gebrauch ist somit leichter, da die Auskleidung einfach herausgezogen und ausgewechselt werden kann. Um dieses Herausziehen zu erleichtern, können Metallbänder zwischen der verlorenen Auskleidung und der permanenten feuerfesten Auskleidung angeordnet werden.

Es 1st zwar nicht notwendig, das restliche erstarrte Metall durch Schneiden mit der Sauerstofflanze zu entfernen,

Jedoch kann mit der Sauerstofflanze gearbeitet werden, um die Düsen zu entfernen und die Bereiche der Offnungen, in die die DUsen eingesetzt werden, zu reinigen. Als andere Möglichkeit kennen Winden an der Außenseite der DUsen j50 angesetzt werden., die die DUsen und das restliche Metall im Zwischenbehälter in den Boden des Zwischenbehälters pressen, ohne die primäre Ziegelauskleidung zu beschädigen.

Es hat sich gezeigt, daß es bei Verwendung von Zwischenbehältern des vorstehend beschriebenen Typs in keinem Fall notwendig ist, mehr als den Bereich der AusflußdUse des

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Zwischenbehälter vorzuwärmen, βο daß wesentliche Einsparungen an Brennstoff und andere Einsparungen erzielt werden.

Die verlorene Auskleidung des feuerfesten Xsollennaterials von geringer Wärmeleitfähigkeit besteht aus mehreren Platten» Ein feuerfester Zement wird In die Fugen zwischen den Platten oder Pl&ttenabschnltten eingebracht, um das Eindringen von Metall bis zur permanenten Auskleidung weltgehend auszuschalten. Im allgemeinen sind feuerfeste Wärmeisolierplatten mit geringer Wärmeleitfähigkeit für dit verlorene Auskleidung geeignet. Diese Platten bestehen aus feuerfesten Pasern (z.B. Asbest-, Calciurasillcat- und Aluminiumsilicatfasern), feuerfesten Füllstoffen (z.B. 3iliciumdioxyd, Tonerde, Magnesiumoxyd und feuerfesten Silicaten) und ainem Bindemittel (z.B. kolloidalem Kieselsol, Natriums! Heat, Stärke, Phenolformaldehydharz und Harnstoff-Formaldehydharz.

Bei Verwendung von Metallen mit hohem Schmelzpunkt, z.B. Stahl, kann die sit des geschmolzenen Metall in Berührung kommende Oberfläche der verlorenen Auskleidung mit einem feuerfesten Schutzüberzug, z.B. einer Aufschlämmung von zirkon, geschmolzenem Sillciumdloxyd, Tonerde, Magnesit, Chromlt oder Chromoxyd, in einem flüssigen Bindemittel beschichtet werden. Es kann auch vorteilhaft sein, wenigstens den Boden der permanenten Auskleidung mit einer feuerfesten Schutzschicht zu versehen, um die permanente Auskleidung für den Fall zu schlitzen, daß die verlorene Auskleidung im Betrieb ausfällt.

Um eine Beschädigung der Auskleidung durch Spritzer und Erosion beim Beginn des Oleßens zu verhindern, können feuerfeste Ziegel am Auftreffbereich, d.h. an der Stelle, an der das geschmolzene Metall im Zwischenbehälter auftrifft, vorgesehen werden. Als feuerfeste Ziegel eignen eich beispielsweise Ziegel, die 10% Tonerde enthalten. Diese Ziegel können am oberen Ende der verlorenen Ausklei-

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duag des Zwischenbehälters festgekeilt werden.

BIe Erfindung wird waiter in Verbindung mit der Abbildung erläutert, die als Beispiel! einen Zwischenbehälter für das Stranggußverfahreη perspektivisch von oben zeigt.

Der in der Abbildung dargestellte Zwischenbehälter besteht aus einem Metallmantel 1, dessen Boden und Wände mit feuerfesten Ziegeln 2 ausgekleidet sind. Im Boden sind Ausflußdüsen 3 vorhanden. Die Seiten des Zwischenbehälters siüu mit einer inneren Auskleidung aus vorgeformten Platten 5 aus feuerfestem Wärmeieoliermaterial ausgekleidet, das im allgemeinen eine Dichte von 0,75 g/cm , eine Dicke von 25 mm und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,0007 Zentimeter-Gramm-Einheiten hat, jedoch sind die Diohte und die Dicke nioht entscheidend wichtig.

Die Maßnahmen zum Einbau der Auskleidung wurden in der

folgenden Reihenfolge durchgeführt: Das Innere des Zwisohenbehälters wurde sorgfältig so gereinigt, daß dar Boden und die Wände verhältnismäßig glatt und frei von Hindernissen waren. Die Auskleidung mit feuerfesten Ziegeln wurde auf

Schäden geprüft. Wo dies erforderlich war, wurde eine

feuerfeste Plickmaase aufgebracht. Die Oberfläche der Ziegel 2, die den Boden auskleideten, wurde mit einem Putz auf Zirkonbasis überzogen, und Metallbänder 6 wurden gegen die Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln eingelegt. Platten 5 aus feuerfestem Isoliermaterial wurden dann auf den Boden des Zwischenbehälters gestellt, wobei sichergestellt vurde, daß die Platten unmittelbar an die öffnungen für die Düsen angrenzten oder diese leicht Überlappten, so daß kein Teil der Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln frei lag·

^O Die Platten wurden mit einem feuerfesten Zement miteinander verbunden. Die Platten 4 und 5 für die Auskleidung der senkrechten Seiten.und Stirnenden des Zwiachenbehälters wurden eingesetzt und in der gleichen Weise abgebunden. Die Stirnplatten wurden zuletzt in ihrer Lage festgekeilt, worauf die Düsen 3 mit einer feuerfesten Stampfmasse einge-

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setzt wurden« Die Düsen wurden unmittelbar vor den ^Angießen 10 bis 15 Minuten erhitzt« um etwaige Feuchtigkeit zu entfernen. Die Platten wurden an den oberen Enden durch Stücke eines unbrauchbar gewordenen Isolators 7 auaeinandergebalten.

Metallbänder 6, die bei&pielsweise eine Breite von 40 bis 60 mm und eine Dicke von 0,5 bis 1 mm haben können, ermöglichen eine leichte Entfernung der Platten 5 nach dem Gebrauch, z.B. durch Verbinden der oberen Enden der Bänder 6 ' unter Bildung von zwei Schlaufen und Abheben mi ', einem Kran» wobei die gebrauchte Auskleidung, das restliche erstarrte Metall und die Schlacke zusammen entfernt werden und die Ziegelauskleidung unbeschädigt zurückbleibt und der Zwischenbehälter für die Aufnahme einer neuen Innenauskleidung bereit ist. Normalerweise wird die Auskleidung durch Bearbeiten der ElnsatzSffnungen der Düsen mit der Sauerstofflanze gelockert, bevor die fiaden der MetallbänUer miteinander verbunden werden.

An einer Seite des Zwischenbehälters ist eine Einflußrinne 8 vorgesehen. Diese Rinne kann ebenfalls mit dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie die Platten 5 ausgekleidet sein. Die Platten 4 und 5 sind mit einem handelsüblichen feuerfesten Zement miteinander verbunden, ^wa vorhandene große Lücken zwischen der permanenten Auskleidung und der verlorenen Auskleidung können beispielsweise mit losem Modellsand ausgefüllt werden.

* Das feuerfeste Wänaeisoliermatcvrial der Platten 5 hat die

folgende Zusammensetzung:

■ Siliöamehl . 76 Gew.-36

Harnstoff-Formaldehydharz 1 " Phenolformaldehydharz 4 "

Asbest 4 "

Calcinierte Kieselgur . 4 " Schlackenwolle 11 "

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Während ues Gießens kann ein exothermer oder isolierender überzug, z.B. ein feuerfestes Pulver, auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalle im Zwischenbehälter aufgebracht ^re?*s~^ Ncrü?sler^«i»β wird dieses isolierende Abdeckmaterial in Abhängigkeit von der Abstichtemperatur des rietalls und der Art des zu erzeugenden Metalls in einer Menge von 450 g bis 3,6 kg pro Tonne des gegossenen Metalls aufgebracht. Die Abdeckung sollte vorzugsweise langsam während der ersten 10 Minuten des Gießens aufgebaut werden. Wehere Zugaben des Abdeckmaterials sind nach Bedarf während des

gesamten Gießens aufzubringen. Eine zu schnelle Zugabe des Abdeckmaterials kann eine Abkühlung des geschmolzenen Ketails zur Folge haben.

Es ist zu bemerken, daß die in der Abbildung dargestellte Art der Konstruktion besonders vorteilhaft ist. Die Flatten 4 und 5 werden in Baukastenweise zusammengestellt, d.h. nur wenige Größen der Platten 4 und 5 öinä £ur Auskleidung von Zwischenbehältern in einem weiten Größenbereich notwendig. Ferner ist zu bemerken, daß die Platten 4 und 5 verschiedene Dicken haben. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Kanten der Platten 4 gefalzt und so ausgebildet werden können, daß sie über die Kanten der Platter greifen, wobei es in gewissen Fällen nicht notwendig ist, die Fuge zwischen ihnen mit einer Abdichtmasse auszufüllen. Diese Art der Zusammenstellung nach der Baukastenweise

erleichtert sehr das Auswechseln der verlorenen Auskxeidung.

Die Verwendung eines Zwischenbehälters gemäß der Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen:

1) Obwohl die Vorwärmung überflüssig oder die Vorwärmzeit stark verkürzt ist, ist der Temperaturabfall des geschmolzenen Metalls beim Eintritt in den Zwischenbehälter gering.

2) Wens für die permanente Auskleidung feuerfeste Ziegel verwendet werden, kann die Dicke der Ziegel erheblich verringert werden.

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3) Di* Notwendigkeit zur Ausbesserung der permanenten Auskleidung 1st geringer und ihre lebensdauer ist länger·

4) Die Verwendung einer gießfähigen feuerfesten Masse oder •vis« auuviTv AjT· «iiic« feuerfestes übcrzu^ass sls Schütz— cchloht für die permanente Auskleidung kann entfallen.

5) Die Gießtemperatur läßt eich leichter regeln, und auf Grund der ausgezeichneten Isoliereigenschaften der Auskleidung können kühlere Chargen erfolgreich gegossen werden, wobei eine Verstopfung der AusflußdUsen durch vorzeitige Erstarrung in geringerem Maße auftritt» Es ist möglich, eine vollständige Charge in einem Strang oder in einer verringerten Zahl von Strängen abzugießen, wenn eine oder mehrere Aueflußdüsen verstopft werden. Die Zahl der Fälle, in einer gegebenen Zeit, in der die

Rückführung des Metalls in den Ofsn notwendig wird,

6) Die Neigung zur Bildung von restlichem erstarrtem Material selbst nach langem Gießen 1st geringer und damit die Ausbeute an gegossenem Metall höher·

7) Wenn erneute Auskleidung des Zwischenbehälters notwendig iat, kann dies durch Verwendung von vorfabrizierten Formteilen undl ihre leichte Entfernung schnell erfolgen. Die Zwischenbehälter können daher schneller wiederverwendet werden, so daß die Gesamtzahl an erforderlichen

Zwischenbehältern geringer ist.

8) Der Metallmantel des Zwischenbehälter hat eine längere Lebendaauer·

9) Durch Wahl geeigneter Auskleidungsmassen ist es möglich, eine Vielzahl von Chargen nacheinander abzugießen, ohne den Zwischenbehälter neu auszukleiden.

IQ) Der Betrieb and die Handhabung des Zwischenbehälters

8owie die Arbeltsbedingungen in der Nähe des Zwischenbehälters sind insgesamt verbessert·

Claims

ta · I I · · : ι ■ • · - 11 - Schutzansprüche

1. Zwischenbehälter oder Tundish für Stranggußanlagen mit einem äußeren Metallmantel und einer an den Mantel angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material, gekennzeichnet durch eine verlorene Auskleidung, die aus einer Garnitur von Platten (4/5) aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial besteht-, und eine Auskleidung des Auftreffbereichs des Swischenbehälters mit einem äusserst erosionsbeständigen oder verlorenen Material.

2. Zwischenbehälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verfugung der Platten '4/5) mit feuerfestem Zement.

3. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die permanente Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln (2) besteht.

4. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Auskleidung des Auftreffbereiches des Zwischenbehälters mit tonerdereichen Ziegeln, Magnesitziegeln oder Ziegeln aus Siliciumcarbid.

5. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Menge an exotherm reaktionsfähiger Masse im Bereich der Ausf lussctfise (3) oder jeder Ausflussdüse.

6. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch mehrere Metallbänder (7) zwischen der verlorenen Auskleidung (4/5) und der permanenten Auskleidung (2).

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7. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Ausfluasdüsen (3) mit einem in den Boden des Zwischenbehälters mit einer während dss Betriebs des Zwischenbehälters nicht erhärteten Dichtungsmasse eingesetzten hochfeuerfesten Düsenring.

ti. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine wenigstens teilweise Bekleidung wenigsten^ einer der Auskleidungen (2, 4/5) mit einer feuerfesten Schutzschicht.