EP0184634A1 - Pfanne zum Aufnehmen und ggf. Nachbehandeln und/oder Transportieren von heissen, flüssigen Metallen - Google Patents
Pfanne zum Aufnehmen und ggf. Nachbehandeln und/oder Transportieren von heissen, flüssigen Metallen Download PDFInfo
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- EP0184634A1 EP0184634A1 EP85113038A EP85113038A EP0184634A1 EP 0184634 A1 EP0184634 A1 EP 0184634A1 EP 85113038 A EP85113038 A EP 85113038A EP 85113038 A EP85113038 A EP 85113038A EP 0184634 A1 EP0184634 A1 EP 0184634A1
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/003—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with impact pads
Definitions
- the invention relates to a pan for receiving and possibly post-treating and / or transporting hot, liquid metals which are poured into the pan from an upstream melting unit, with a lining made of high-temperature-resistant material, such as firebricks or the like, which lie the floor next to one another and cover the side walls of the pan.
- Pans for liquid metals are used not only for transport, but also as reaction vessels for post-treatment of the metals. They are therefore closed with a lid that has only a moderately large opening through which the liquid metal from the melting unit is poured into the pan.
- the pouring jet always hits the bottom of the pan at the same point, which places more stress on this point of impact than the other areas of the floor lining.
- the floor lining at the point of impact of the pouring jet is destroyed earlier and to a greater extent than in the rest of the area.
- the pan In the event of advanced wear and tear at the point of impact of the pouring jet, the pan must therefore be taken out of operation and re-bricked up before the remaining parts of the pan bottom are worn out.
- the object of the invention is to prevent the premature wear at the point of impact of the pouring jet and thereby to increase the service life of the pan with simple and inexpensive means.
- a projection element is inserted into the lining at the point of impact of the pouring jet, which protrudes beyond the surface of the lining with a projection surface that merges into the surface of the adjacent lining without a step and whose diameter is larger than the diameter of the pouring jet.
- This configuration has the advantage that the pouring jet is struck across the hump surface without significant swirling of the liquid metal when it hits the hump element and flows at its edges with essentially laminar flow onto the remaining surface of the adjacent brick lining.
- the hump element is expediently a monolithic hump stone, which takes up about a sixth to a quarter of the surface of the floor lining. As a result, there is no joint in the area of the entire impact point at which the metal flowing down with high energy could attack.
- the hump element can have differently shaped hump surfaces.
- the humped surface can be spherical, pyramid-shaped or in the manner of a cross-vaulted surface. It is particularly expedient if the hump surface has a central, convex part which merges into concave edge parts which connect tangentially to the surrounding surface of the lining. The entire deflection of the direction of movement then takes place in the area of the hump element.
- the hump element can be arranged more in the middle or on the edge of the pan. In the latter case, it is expedient if an edge of the base part of the hump element, which is inserted into the lining, is adapted to the curvature of the side wall lining.
- 10 denotes a pan for the aftertreatment and transportation of liquid metals, for example liquid steel, which consists of a container 11 made of steel or cast steel, which is covered on its top with a lid 12 which has a pouring opening 13.
- the container 11 is provided with a lining 14 made of high-temperature-resistant refractory bricks 15, which are arranged in an association and form the side wall lining 16 and the bottom lining 17 of the pan.
- a hump element 20 is inserted into the floor lining 17, which is designed as a monolithic hump stone and also consists of a high-temperature resistant material.
- the humpstone is significantly larger in plan than the individual firebricks 15 of the floor lining 17, but its base part 21 has the same height h as the firebricks.
- the hump stone has a hump surface 22 which protrudes beyond the surface 23 of the adjacent floor brick 17 and merges into the adjacent wall 17 at the edges 24 of the hump stone 20.
- the hump stone 20 can, depending on the type of lining 14, have different floor plans. It can be circular, square, rectangular or also designed such that one of the edges 24 of the base part 21 is adapted to the curvature of the side wall lining 16. This is useful if the pan 10 has a circular plan and the impact point 18 of the pouring jet 19 is approximately at the point where the floor lining 17 merges into the side wall lining 16.
- hump stones according to the invention are shown, which can be made for example from chamotte or from a high temperature resistant hard rock.
- the hump stone shown in FIGS. 3 and 4 has a curved hump surface 22, which has an approximately spherical shape in the middle, but changes to straight edges after the edges 24, so that there is no shoulder in the middle of the edges 24 either.
- the hump surface 22 is formed by a flat, four-sided pyramid which rises above the base part 21.
- the hump surface 22 has the shape of a cross-arch surface, the four arch surfaces 22a, 22b, 22c and 22d of which meet in a tip 25.
- the hump surface 22 has a central, convex part 22e which merges into concave edge parts 22f, 22g, 22h and 22i.
- the base part 21 has the same height h at every point of the stone, which corresponds to the thickness of the lining. All edges 24 of the hump stone are therefore in the same plane as the surface 23 of the floor lining 17, regardless of the manner in which the hump surface 22 is designed, whether it is spherical, pyramid-shaped or convex-concave curved or designed as a cross-vaulted surface.
- the monolithic hump stone takes up about a sixth to a quarter of the surface of the floor lining.
- the size of the hump stone depends on the height of the pouring jet and the amount of steel per unit of time that is poured into the pan.
- the hump stone 20 can also be arranged on the lower edge of the pan and pulled up with its hump surface on the edge of the pan be when the point of impact lies on the inner edge between the floor lining 17 and the side wall lining 14.
- Other configurations of the hump surface are also possible. It is essential, however, that the hump surface rises above the surface of the adjacent brick lining and that there is a continuous transition into the surface of the brick lining on all sides, so that the pouring stream does not find any steps or projections.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Pfanne zum Aufnehmen und ggf. Nachbehandeln und/oder Transportieren von heißen, flüssigen Metallen, die aus einem vorgeschalteten Schmelzaggregat in die Pfanne eingegossen werden, mit einer Ausmauerung aus hochtemperaturbeständigem Material, wie Schamottesteinen od.dgl., die nebeneinanderliegend den Boden und die Seitenwände der Pfanne bedecken.
- Pfannen für flüssige Metalle, insbesondere Stahlgießpfannen, werden nicht nur zum Transport, sondern auch als Reaktionsgefäße zum Nachbehandeln der Metalle benutzt. Sie werden deshalb mit einem Deckel verschlossen, der nur eine mäßig große Öffnung aufweist, durch die das flüssige Metall aus dem Schmelzaggregat in die Pfanne eingegossen wird. Der Gießstrahl trifft hierdurch immer an der gleichen Stelle auf den Pfannenboden auf, wodurch diese Auftreffstelle stärker beansprucht wird als die übrigen Bereiche der Bodenausmauerung. Ausgehend von den Fugen zwischen den nebeneinander im Verband gemauerten Schamottesteinen, wird die Bodenausmauerung an der Auftreffstelle des Gießstrahles früher und in höherem Maße zerstört als im übrigen Bereich. Die Pfanne muß deshalb bei fortgeschrittenem Verschleiß an der Auftreffstelle des Gießstrahles schon aus dem Betrieb genommen und neu ausgemauert werden, bevor die übrigen Teile des Pfannenbodens verschlissen sind.
- Aufgabe der Erfindung ist es, den voreilenden Verschleiß an der Auftreffstelle des Gießstrahles zu verhindern und hierdurch die Gebrauchsdauer der Pfanne mit einfachen und preiswerten Mitteln zu erhöhen.
- Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß an der Auftreffstelle des Gießstrahles ein Buckelelement in die Ausmauerung eingefügt ist, das über die Oberfläche der Ausmauerung mit einer Buckelfläche herausragt, die ohne Absatz in die Oberfläche der benachbarten Ausmauerung übergeht und deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Gießstrahles.
- Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Gießstrahl beim Auftreffen auf das Buckelelement ohne nennenswerte Verwirbelung des flüssigen Metalles über die Buckelfläche ausgebreitet wird und an dessen Rändern mit im wesentlichen laminarer Strömung auf die übrige Oberfläche der benachbarten Ausmauerung fließt.
- Das Buckelelement ist zweckmäßig ein monolithischer Buckelstein,der etwa ein Sechstel bis ein Viertel der Oberfläche der Bodenausmauerung einnimmt. Es gibt hierdurch im Bereich der ganzen Auftreffstelle keine Fuge, an der das mit hoher Energie herabströmende Metall angreifen könnte.
- Das Buckelelement kann verschiedenartig gestaltete Buckelflächen haben. So kann die Buckelfläche sphärisch, pyramidenförmig oder nach Art einer Kreuzgewölbefläche gestaltet sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Buckelfläche einen mittleren, konvexen Teil aufweist, der in konkave Randteile übergeht, die sich tangential an die umgebende Oberfläche der Ausmauerung anschließen. Die gesamte Umlenkung der Bewegungsrichtung erfolgt dann im Bereich des Buckelelementes.
- Je nach der Stelle, an der der Gießstrahl auf die Bodenausmauerung auftrifft, kann das Buckelelement mehr in der Mitte oder am Rand der Pfanne angeordnet sein. Im letzteren Falle ist es zweckmäßig, wenn ein Rand des Basisteiles des Buckelelementes, das in die Ausmauerung eingefügt wird, der Krümmung der Seitenwandausmauerung angepaßt ist.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:
- Fig. 1 eine Stahlgießpfanne nach der Erfindung in einem senkrechten Querschnitt,
- Fig. 2 die Stahlgießpfanne nach Fig. 1 in einem Horizontalschnitt nach Linie II-II,
- Fig. 3 eine erste Ausführungsform eines für eine Pfanne nach der Erfindung verwendeten Buckelelementes in einem senkrechten Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 4,
- Fig. 4 das Buckelelement nach Fig. 3 in einer Draufsicht,
- Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines bei einer Pfanne nach der Erfindung verwendeten Buckelelementes in einer seitlichen Ansicht,
- Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 5 in einer Draufsicht,
- Fig. 7 eine dritte Ausführungsform eines Buckelelementes nach der Erfindung in einer seitlichen Ansicht,
- Fig. 8 das Buckelelement nach Fig. 7 in einer Draufsicht,
- Fig. 9 eine vierte Ausführungsform eines Buckelelementes in einem vertikalen Querschnitt der Fig. 10 und
- Fig. 10 das Buckelelement nach Fig. 9 in einer Draufsicht.
- In den Zeichnungen ist mit 10 eine Pfanne zum Nachbehandeln und Transportieren von flüssigen Metallen, beispielsweise flüssigem Stahl, bezeichnet, die aus einem Behälter 11 aus Stahl oder Stahlguß besteht, der an seiner Oberseite mit einem Deckel 12 abgedeckt ist, der eine Eingußöffnung 13 aufweist. Der Behälter 11 ist mit einer Ausmauerung 14 aus hochtemperaturbeständigen Schamottesteinen 15 versehen, die im Verband angeordnet sind und die Seitenwandausmauerung 16 und die Bodenausmauerung 17 der Pfanne bilden.
- Unterhalb der Eingießöffnung 13 im Deckel 12 ist an der Auftreffstelle 18 des Gießstrahles 19 ein Buckelelement 20 in die Bodenausmauerung 17 eingefügt, das als monolithischer Buckelstein ausgebildet ist und ebenfalls aus einem hochtemperaturbeständigen Material besteht. Der Buckelstein ist im Grundriß wesentlich größer als die einzelnen Schamottesteine 15 der Bodenausmauerung 17, sein Basisteil 21 hat jedoch die gleiche Höhe h wie die Schamottesteine.
- Oberhalb des Basisteiles 21 hat der Buckelstein eine Buckelfläche 22, die über die Oberfläche 23 der benachbarten Bodenausmauerung 17 hinausragt und an den Rändern 24 des Buckelsteines 20 in diese benachbarte Ausmauerung 17 übergeht.
- Man erkennt aus Fig. 1, daß der kleinste Durchmesser D des Buckelsteines 20 wesentlich größer ist als der Durchmesser d des Gießstrahles 19.
- Der Buckelstein 20 kann, je nach Art der Ausmauerung 14, unterschiedliche Grundrisse haben. Er kann kreisrund, quadratisch, rechteckig oder auch derart ausgebildet sein, daß einer der Ränder 24 des Basisteiles 21 der Krümmung der Seitenwandausmauerung 16 angepaßt ist. Dies ist dann zweckmäßig, wenn die Pfanne 10 einen kreisrunden Grundriß hat und die Auftreffstelle 18 des Gießstrahles 19 etwa an der Stelle liegt, wo die Bodenausmauerung 17 in die Seitenwandausmauerung 16 übergeht.
- Man erkennt aus Fig. 1, daß der Gießstrahl 19 auf die konvex gekrümmte Buckelfläche 22 des Buckelsteines 20 auftrifft und dort sogleich ohne zu spritzen und ohne wesentliche Turbulenzen ausgebreitet wird und nach allen Seiten über die Buckelfläche 22 in laminarer Strömung auf die Oberfläche 23 der Bodenausmauerung 17 fließt, wie dies in Fig. 1 durch die Pfeile angedeutet ist. Hierdurch kann an der Auftreffstelle in der Bodenausmauerung 17 kein Kolk entstehen und die Bodenausmauerung wird nicht angegriffen, da sich im Bereich der Auftreffstelle 18 keine Fugen befinden und der Gießstrahl in verteilter Form und unter einem sehr flachen Winkel auf die Oberfläche 23 der Bodenausmauerung fließt, die mit Fugen im Verband gemauert ist.
- In den Fig. 3 bis 3t0 sind verschiedene Ausführungsformen von Buckelsteinen nach der Erfindung gezeigt, die beispielsweise aus Schamotte oder auch aus einem hochtemperaturbeständigen Hartgestein hergestellt sein können.
- Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Buckelstein hat eine gewölbte Buckelfläche 22, die in der Mitte etwa sphärische Gestalt hat, nach den Rändern 24 zu jedoch in gradlinige Kanten übergeht, so daß auch in der Mitte der Ränder 24 kein Absatz entsteht.
- Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Buckelstein wird die Buckelfläche 22 von einer flachen, vierseitigen Pyramide gebildet, die sich über den Basisteil 21 erhebt.
- Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 hat die Buckelfläche 22 die Form einer Kreuzgewölbefläche, deren vier Wölbflächen 22a, 22b, 22c und 22d in einer Spitze 25 zusammenstoßen.
- Bei dem Buckelstein nach den Fig. 9 und 10 hat die Buckelfläche 22 einen mittleren, konvexen Teil 22e, der in konkave Randteile 22f, 22g, 22h und 22i übergeht.
- Bei allen Buckelsteinen hat der Basisteil 21 an jeder Stelle des Steines die gleiche Höhe h, die der Dicke der Ausmauerung entspricht. Alle Ränder 24 des Buckelsteines liegen deshalb in der gleichen Ebene wie die Oberfläche 23 der Bodenausmauerung 17, ohne Rücksicht darauf, in welcher Weise die Buckelfläche 22 gestaltet ist, ob sie nun sphärisch, pyramidenförmig oder konvex-konkav gekrümmt oder als Kreuzgewölbefläche ausgebildet ist.
- Praktische Versuche haben gezeigt, daß es günstig ist, wenn der monolithische Buckelstein etwa ein Sechstel bis ein Viertel der Oberfläche der Bodenausmauerung einnimmt. Die Größe des Buckelsteines ist abhängig von der Höhe des Gießstrahles und der Stahlmenge pro Zeiteinheit, die in die Pfanne eingegossen wird.
- Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann der Buckelstein 20 auch am unteren Rand der Pfanne angeordnet und mit seiner Buckelfläche am Pfannenrand hochgezogen sein, wenn die Auftreffstelle an der Innenkante zwischen Bodenausmauerung 17 und Seitenwandausmauerung 14 liegt. Ferner sind andere Ausgestaltungen der Buckelfläche möglich. Wesentlich ist aber, daß die Buckelfläche sich über die Oberfläche der benachbarten Ausmauerung erhebt und nach allen Seiten ein stufenloser Übergang in die Oberfläche der Ausmauerung gegeben ist, damit der Abfließende Gießstrahl keine Stufen oder Vorsprünge findet.
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