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Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Strängen aus hochschmelzenden
Metallen Die Erfindung betrifft eine Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Strängen
aus solchen hochschmelzenden cMetallen, die im Verhältnis zur Leistung einer Stranggießeinheit
in der Zeiteinheit in großen Mengen und stoßweise anfallen, wie insbesondere Stahl
und Eisen. Die Verhältnisse sind hier grundsätzlich andere als beim Stranggießen
von Leichtmetallen und Buntmetallen, weil in der Eisen- und Stahlindustrie die Entwicklung
zu bedeutend größeren Ofeneinheiten, als sie dort gebräuchlich sind, geführt hat.
Aus der Tatsache, daß die Stahlwerke mit Einheiten von z. B. 40 t und mehr arbeiten,
diese Schmelzmenge aber zur Vermeidung des Kaltwerdens und Verschlackens in einer
bestimmten Zeit von etwa 6o bis 9o Minuten vergossen sein muß, anderseits es zu
den spezifischen Eigenschaften des Stranggießens gehört, das Gießmetall langsam
und stetig zu verbrauchen sowie zur Ersparung von Walzarbeit kleine Querschnitte
zu gießen, ergibt sich für das Stranggießen von Stahl das Problem, stoßweise anfallende
große Mengen flüssigen Metalls in kurzer Zeit zu bewältigen. Die vorliegende Erfindung
befaßt sich mit der Lösung dieses Problems. Um die Verhältnisse an einem Beispiel
zu erläutern, sei erwähnt, daß nach den heutigen Erfahrungen ein Knüppel mit dem
Querschnitt 130 X :13O mm etwa mit einer stündlichen Gießleistung von 7 t gegossen
werden kann. Ein Ofeninhalt von 40 t müßte demnach in sechs bzw. vier Gießpfannen
umgefüllt und deren Inhalt im Laufe von etwa z bzw. r'/2 Stunden in sechs bzw. vier
Stranggießeinheiten vergossen werden. Eine weitere Schwierigkeit würde dabei die
sein, daß das Umfüllen in die 7-t-Pfannen über eine
4o-t-Pfanne
geschehen müßte, weil es bei ortsfesten Öfen in der Regel nicht möglich ist, den
Metallauslauf nach dem Vollaufen einer kleineren Pfanne bis zum Vorsetzen der nächsten
zu unterbrechen. Auf jeden Fall wären mit dem zweimaligen Umfüllen so starke Wärmeverluste
verbunden, .daß die zum Vergießen noch zur Verfügung stehende Zeit gegenüber der
Gießleistung der Stranggießmaschine zu kurz sein würde.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Weg zur Überwindung dieser
Schwierigkeiten gezeigt, und zwar wird eine Stranggießanlage vorgeschlagen, deren
Eigenart in der folgenden .grundsätzlichen Anordnung besteht: Es ist eine Pfanne
mit regelbarem Ausfluß vorgesehen, deren Inhalt der anfallenden Schmelzmenge, z.
B. also dem Inhalt der zugeordneten Schmelzeinheit oder -einheiter entspricht; mit
dieser Pfanne steht eine Verteilerrinne mit definierten Ausflußquerschnitten in
Verbindung, der wiederum Einzelrinnen mit Durchflußregelung nachgeordnet sind, aus
denen das Gießmetall in die ihrerseits einzeln hinsichtlich der Gießgeschwindigkeit
(t/h) regelbaren Stranggießeinheiten fließt. Dabei ist die Gesamtleistung der Gießeinheiten
auf die vorbestimmte Vergießzeit des Pf anneninhalts abgestimmt. Mit einer
solchen Gießanlage kann das eingangs aufgezeigte Problem der Bewältigung großer,
stoßweise anfallender und schnell zu verarbeitender flüssiger iMetallmengen in quantitativ
und qualitativ befriedigender .Weise gelöst werden. Einerseits werden wesentliche
Wärmeverluste dadurch vermieden, daß die anfallende Metallmenge in derselben Weise
wie beim bisherigen Blockgießen im Gespann nur ein einziges Mal umgefüllt wird,
wobei in der Stahlgießerei auch bisher schon verwendete Pfannen brauchbar sind;
anderseits läßt sich die für einen einwandfreien Strangguß unerläßliche Bedingung
der genauen und momentanen Einhaltung einer vorbestimmten Gießgeschwindigkeit (t/h)
durch die Hintereinanderschaltung feiner werdender Kontrollmittel von der Pfanne
bis zur einzelnen Gießmaschine in durchaus befriedigendem Maß erfüllen.
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Weitere Merkmale der Erfindung .befassen sich mit der Anordnung gewisser
Sicherheitseinrichtungen sowie der Ausbildung der Verteilervorrichtung und der Durchflußkontrollmittel.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. i eine Stranggießanlage mit vier Gießeinheiten
in Vorderansicht, teilweise geschnitten, nach der Linie IJ in Fig. 3, Fig. 2 eine
Seitenansicht zu Fig. i, Fig. 3 die Draufsicht zu Fig. i.
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Mit i ist eine Pfanne beispielsweise mit einem Fassungsvermögen von
40 t bezeichnet. Die Pfanne ist mit einem Bodenauslauf e versehen, der mittels eines
Stopfens 3 reguliert, gegebenenfalls gänzlich abgeschlossen werden kann. Anordnung
und Ausbildung der. Vorrichtung zur Bewegung des Stopfens. 3 sind von üblicher Konstruktion
und daher in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Querschnitt des Pfannenauslaufes
2 ist so bemessen, daß er bei weniger als ein Drittel, z. B. bei noch zu ein Fünftel
gefüllter Pfanne ungefähr die Menge durchläßt, die erforderlich ist, um alle Stranggießeinheiten
mit der ihrer mittleren Gießleistung nach erforderlichen Metallmenge zu speisen.
Solange die Pfanne zu mehr als ein Fünftel gefüllt ist, muß demnach der Ausfluß
mittels des Stopfens '3 geregelt werden; diese im Vergleich zu den nachgeordneten
Regelstufen grobe Regelung kann als Vorregelung bezeichnet werden.
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Die Pfanne i ist über der Verteilerrinne 4 angeordnet, die in vier
Abzweigungen 4a ausläuft. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist in der Verteilerrinne nur
ein kleiner Hohlraum 4b zum Auffangen des aus der Pfanne i ausfließenden Metalls
angebracht, und die Kanäle sind kurz und schmal und, soweit sie in gleicher Richtung
fließen, zusammengefaßt, das zum Zweck, in .der Vorrinne jeglichen überflüssigen
Staubraum zu vermeiden und einen glatten Metalldurchfluß bei kleinstem Rinneninhalt
zu gewährleisten.
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In die Ausläufe 4a der Verteilerrinne 4 sind auswechselbar die Ausflußringe
5 aus hochhitzebeständigem Stoff, z. B. Graphit, eingesetzt. An diesen Ringen 5
findet die Hauptregulierung statt; dafür weisen sie einen Durchlaufquerschnitt auf,
der sich aus der mittleren Gießleistung der einzelnen Stranggießeinheit und aus
der vorgegebenen hI-etallstandhöhe in der Rinne, z. B. 30 cm, ergibt. Eine
gewisse Metallstandhöhe ist aus zwei Gründen notwendig; einmal weil die Verteilerrinne
zugleich die Aufgabe hat, etwa zugeflossene Schlacke abzufangen, was dadurch möglich
ist, daß die Ausflußringe 5 im Rinnenboden angebracht sind; der zweite Grund für
eine bestimmteMetallstandshöhe ist der, daß.sie die Voraussetzung dafür ist, daß
das flüssige Metall in der vorbestimmten gleichbleibenden Menge in der Zeiteinheit
durch die Ausflußringe, durchströmt, d. h. diese ihre Regelfunktion ausüben. Die
Metallstandshöhe hängt somit auch ab vom Strömungswiderstand der Ausflußringe in
Hinsicht auf die Strömungsdaten des Gießgutes. Wird darauf keine Rücksicht genommen,
verstopfen sich die Ringe früher oder später. Die Gießleistungen der Stranggießeinheiten
können untereinander gleich oder verschieden sein. Die Verteilerrinne 4 ruht abhebbar
auf einem (nicht gezeichneten) Auflager und wird nach Entleerung der Pfanne ,i ausgewechselt
und ausgebessert. Zur Sicherheit ist an der Verteilerrinne ein Überlauf 4.c vorgesehen,
über den z. B. bei Beschädigung des Stopfens 3 an der Pfanne i überschüssiges Metall
in eine bereitstehende Pfanne, Blockkokille oder Masselformen geleitet werden kann.
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Unter den Ausläufen 4a der Verteilerrinne 4 befinden sich die Einzelrinnen
5; sie können um Zapfen 7 (Fig. i) in ihren Lagerböcken 8 gekippt werden. Die Ausläufe
9 der Einzelrinnen, in die ebenfalls Graphitringe eingesetzt sind, denen aber keine
Regulieraufgabe zukommt, befinden sich über den Kokillen i o, der in der Zeichnung
nicht weiter dargestellten Gießmaschinen bekannter Konstruktion.
An
ihren den Ausläufen 9 entgegengesetzten Enden weisen die Rinnen 6 Überläufe i i
auf, unter die Tiegel 12 gestellt werden. Der Zweck dieser Ausbildung ist ein doppelter,
nämlich einmal der, durch leichtes Kippen der Einzelrinne kurzzeitige Feinregelungen
vornehmen zu können, indem die in der Rinne enthaltene Metallmenge vorübergehend
durch Hochkippen des Auslaufendes 9 etwas gestaut bzw. durch Senken schneller entleert
wird, zum anderen kann durch., entsprechend starkes Hochkippen des Auslaufendes
9 bei Betriebsstörungen z. B. an der Gießeinheit io jegliche Metallzufuhr unterbrochen
werden. Die aus der Verteilerrinne 4a zuströmende Schmelze läuft dann am Überlauf
m in denTiegel 12, wobei die Rinne durch den ständigen Metalldurchlauf auf Betriebstemperatur
gehalten wird. Würde man den Metallzufluß am Auslauf 4a der Verteilerrinne abstellen,
so müßte die nachgeordnete Einzelrinne einfrieren und, wenn die Gießmaschine wieder
betriebsfähig wird, ausgewechselt werden. Auch für die Einzelrinnen gilt, wie für
die Verteilerrinne, daß der Rinnenkanal unter Verzicht auf einen Auffangraum mit
Schlackenabscheider, wie er sonst vom Erfinder angewendet wird, so kurz und gedrängt
wie möglich gehalten ist. Es ist mit ein wesentlicher Vorteil der Anlage, daß etwa
aus der Pfanne i kommende Schlacke von der Verteilerrinne abgefangen wird und, da
sich die Ausläufe 5 im Rinnenboden befinden, nicht in die Einzelrinnen 6 und in
die Kokillen io gelangen kann.
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Um jede unzulässige Abkühlung des durch die Verteilerrinne 4. und
die Einzelrinnen 6 strömenden Metalls zu verhindern, sind über den Rinnen beheizte
Abdeckungen 17 bzw.,i8 angebracht, und es können ferner (nicht gezeichnet) Heizungen
für die Rinnen selbst vorgesehen sein.
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Die vorheschriebene Anlage wird wie folgt betrieben: In die Pfanne
i wird beispielsweise der Inhalt eines Martinofens umgefüllt und die Pfanne, ohne
daß zuvor abgeschlackt würde, auf die Verteilerrinne 2 aufgesetzt. Alsdann wird
der Stopfen 3 angehoben und, nachdem die Verteilerrinne 4 sich bis zur vorgesehenen
Metallstandshöhe gefüllt hat, die im Beispielsfall etwa 30 cm betragen soll,
auf einen gleichmäßigen Metallzufluß eingeregelt, der sich aus der stündlichen Gießleistung,
hier auch als Gießgeschwindigkeit bezeichnet, aller Gießeinheiten ergibt. Der Ausfluß
aus der Verteilerrinne 4 ergibt sich bei vorgegebenem Metallstand und bekannten
Strömungsdaten der betreffenden Metallschmelze aus den Ouerschnitten der Ausflußrinne
5; sie werden vorzugsweise empirisch ermittelt. Aus der Verteilerrinne 4 strömt
das Gießmetall in die Einzelrinnen 6 und von diesen durch die Ausläufe 9 in die
Kokillen der Stranggießmaschinen.io. An den Einzelrinnen 6 kann eine Feinregulierung
durch leichtes Heben oder Senken des Auslaufendes 9 bewirkt werden, aber auch zur
Sicherheit ein völliges Unterbrechen des Metallzulaufes in .die Kokille, indem die
Rinne so stark hochgekippt wird, daß das gesamte zuströmende Gießmetall am Überlauf
i i in den bereitgestellten Tiegel 12 abläuft. Eine solche Unterbrechung kann notwendig
werden, wenn eine Gießmaschine ausfällt. Die einzelnen Gießmaschinen io sind von
bekannter .Konstruktion, und es kann, wie allgemein üblich, durch Verändern der
Drehzahl der Transportwalzen der Absenkvorrichtung 13 der Metallstand in der Kokille
ständig gleichgehalten werden. Um der Bedienung diese Regelmöglichkeit offenzuhalten,
sind die Mittel zur Durchflußregelung an der Pfanne, der Verteilerrinne und den
Einzelrinnen so einzustellen, daß sie diejenige Menge Gießmetall durchlassen, die
der mittleren Gießleistung der betreffenden Gießeinheit i o entspricht, so daß also
durch Verändern der Fördergeschwindigkeit an der Gießmaschine sowohl nach oben wie
nach unten geregelt werden kann.
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Wie oben bemerkt, ist der Auslaufquerschnitt z an der Pfanne i so
bemessen, daß er bei ein Fünftel Pfannenfüllung die der mittleren Gießleistung aller
Stranggießeinheiten entsprechende Metallmenge durchläßt, ohne daß es noch einer
Regelung mittels des Stopfens 3 bedarf; dieser ist also ganz angehoben.
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Um den Ausfluß aus der Verteilerrinne 4 zu regeln, können (vgl. Fig.
i) über Gestänge 14, 15 einstellbare Kegelstopfen 1,6 vorgesehen werden. Wegen der
Gefahr des Einfrierens wird man aber diese Vorrichtungen nur in Ausnahmefällen zur
Regelung benutzen und sonst für den Fall bereithalten, daß einmal der Auslauf an
einer Verteilerrinne 4a völlig abgesperrt werden muß, was dann vorkommen kann, wenn
ein Auslaufring 5 beschädigt ist und seine Regelfunktion nicht mehr erfüllt oder
aber infolge einer Störung an der Kokille das Gießen unterbrochen werden muß.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine auf
die Verteilerrinne aufzusetzende Pfanne mit Bodenauslauf vorgesehen; die Erfindung
beschränkt sich jedoch nicht auf eine derartige Ausführung der Pfanne, richtet sich
vielmehr auch auf kippbare Pfannen. Es muß bei der Konstruktion einer Anlage gemäß
der Erfindung von Fall zu Fall entschieden werden, welche Pfannenart vorteilhafter
ist. Die Pfanne mit Bodenauslauf hat den Vorteil, daß die Schlacke ziemlich zuverlässig
in der Pfanne zurückbleibt; auch sind keine besonders umfangreichen und teuren Vorkehrungen
zum Aufsetzen der Pfanne über der Verteilerrinne notwendig, weil sie während des
Gießens ständig im Kran hängenbleiben kann. Das hat auch den Vorteil, daß bei irgendwelchen
Störungen an der Pfanne oder der Stopfenvorrichtung die Pfanne sofort von der Gießmaschine
abgefahren werden kann. Nachteilig bei der Stopf enpfanne ist, daß durch ihre Anordnung
die Bauhöhe der Anlage beträchtlich vergrößert wird und es ferner notwendig ist,
die Pfanne mit dem Kran auf etwa 25 m Höhe über Flur zu bringen. Demgegenüber würde
eine Kipppfanne den Vorteil haben, daß der Gießstrahl mit erheblich geringerer Fallhöhe
in die Verteilerrinne fließt und die Vorregelung einfacher und genauer durchgeführt
werden kann als mittels der Stopfenregelung an der Pfanne, wobei überdies die laufenden
Kosten für den Ersatz der Stopfen 3 und Mündungsteile
2 an der
Pfanne; eingespart würden. @Mit der geringeren Fallhöhe beim Einleiten des Gießgutes
in die Verteilerrinne ist der Vorteil verbunden, daß die Rinne eine geringere Bauhöhe
erhalten kann, weil das flüssige Metall weniger stark umherspritzt. Ferner kann
bei Verwendung einer Kipppfanne die Verteilerrinne besser beobachtet und etwaige
Störungen beseitigt werden als bei Anordnung einer Stopfenpfanne, die die Verteilerrinne
nahezu vollständig überdeckt. Die Kipppfanne hat allerdings den Nachteil, daß sie
ein Kippgestell und einen mechanischen Antrieb zum Kippen erfordert. Der an sich
bei der Kipppfanneweiterhin bestehende Nachteil, daß aufschwimmende Schlacke in
die Verteilerrinne gelangen kann, läßt sich dadurch beheben, daß Kipppfannen mit
in Bodennähe abzweigendem Auslauf und Schlackenwehr verwendet werden. Derartige
Pfannen sind in der Gießereitechnik bekannt.