Vorrichtung zum schlackenfreien Angiessen von Stranggiessanlag
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schlackenfreien Angiessen von Stranggiessanlagen mit einem Schieberverschluss an der Ausgussöffnung eines Verteilergefässes (Tundish) und einem beim Auffüllen des Gefässes mit Metallschmelze den Einlauf der Ausgussöffnung absperrenden Startrohr.
Derartige Vorrichtungen haben zum Ziel nur saubere Schmelze mit möglichst hoher Temperatur bzw. ohne allzugrosse Abkühlung verluste in die Ausgussöffnung des Verteilergefässes und damit durch den Schieberverschluss in die Kokille gelangen zu lassen
Aus der DE-OS3701707 ist für ein Schmelzengefäss ein feuerfest Startrohr mit einer ringnutförmigen Sollbruchstelle bekannt, die unter dem Durchbrenneinfluss und/oder dem Auftrieb der Schmelze bricht. Das abgebrochene Rohrstück schwimmt auf und gibt damit der Schmelze den Heg zur Ausgussöffnung des Gefässe über den am Gefässboden stehengebliebenen Rohrrest frei. Der Freigabevorgang ist dabei von der funktionsgerechten Wirksamkeit der Sollbruchstelle zu einem gewünschten Zeitpunkt abhängig. Bricht die Sollbruchstelle nicht rechtzeitig, dann rouss der Bruch durch Handhabung einer Stange von aussen herbei geführt werden, was mühsam und besonders bei mehrsträngigen An lagen zeitraubend und aufwendig ist. Andererseits kann die Sol bruchstelle früher als beabsichtigt funktionieren, so dass auf der Schmelze schwimmende Schlacke in die Ausgussöffnung mitger sen und über dem Kaltstrangkopf in der Kokille abgelagert wird Solche nichtmetallische Nester in der Kokille bedeuten stets e mit dem Durchbruch von Schmelze verbundenes Risiko beim Abzieh beginn des Kaltεtranges.
Deshalb wird in der Praxis meistens darauf verzichtet unmitte nach Entstehen eines Schmelzepegels im Verteilergefäss Abdeck pulver zur Wärmeisolierung und Luftabschirmung der Schmelze aufzubringen. Dies geschieht erst nach dem Freigeben des Schmelzeflusses mittels des Startrohres, so dass ein erheblic Wärmeverlust und Reoxidation der Schmelze in Kauf genommen we muss, was die Ursachen für sich im Schieberverschluss bildend Schmelzeablagerungen bzw. Einfrierungen sein können.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es Startvorrichtungen der besagten Art wirkungsmässig zu verbessern und vor allem automatisch eine zeitgerechte Freigabe von schlackenfreier Schmelze am Startrohr zu ermöglichen.
Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung im wesentlich dadurch gelöst, dass dem Startrohr ein separater, mit steigen Schmelzepe,gel ab einer vorbestimmten Füllεtandshöhe zur Freig des Schmelzeflusses aufschwimmender Startkörper lose zugeordn ist. Auf diese Weise ist die Freigabe des Startkörpers und damit die Freigabe des Schmelzeabflusses allein abhängig vom Auftriebspotential des Startkörpers, das in Auswahl mit der Körperhöhe und der freien Länge des Startrohres bestimmt wird Das bedeutet, dass die Freigabephase frei abläuft, im Gegensa zu einer Vorrichtung, bei der ein lösbarer Teil an einem fest stehenden Teil mittels einer zu zerstörenden Verbindung ange¬ ordnet ist. Im ganzen gesehen, wird das Angiessen von Strang¬ giessanlagen auch bei Mehrstranggiessanlagen zeitgerechter, genauer und sicherer. Darüberhinaus kann der im Verteiler¬ gefäss sich bildende Schmelzepegel frühzeitig mit einem Ab¬ deckpulver belegt werden, das die Schmelze warm hält und dami
Einfrierungen im Schieberverschluss vorbeugt, ohne das ein
Abfliessen von Schlacke, Abdeckpulver zusammen mit der Schmel in die Kokille zu befürchten ist.
Im einzelnen wird gemäss der Erfindung so vorgegangen, dass ein hohlkörperförmiger Startkörper in Verlängerung des Start rohres lose auf dessem Einlaufende aufliegt. Dazu bietet sich vorzugsweise ein hohlzylindrischer Körper an, der her- stellungsmässig günstig ist und sich vor dem Einsatz gemeins mit dem Verteilergefäss wirksam aufheizen lässt. Dabei ist es vorteilhaft dem Startkörper eine entlang der Innen- oder Aussenseite des Startrohres verlaufende und einen Ringspalt zwischen beiden Körpern bildende Führung zu geben, welche den Startkörper plaziert und beim Aufschwimmen des Körpers lose führt. Eine zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung ist ferner darin zu sehen, dass anstelle eines gegebenen¬ falls mit einer Führung ausgerüsteten, auf dem Einlaufende des Startrohres aufliegenden Startkörpers ein das Startrohr überragender, innen- oder aussenseitiger rohrförmiger Start¬ körper mit Ringspalt vorgesehen ist, wobei sich der rohr- förmige Startkörper auf dem Gefässboden oder auf dem Start¬ rohr abstützen kann. Sowohl bei einem auf dem Startrohr auf¬ liegenden mit einer Führung versehenen Startkörper, als auch bei einem rohrförmigen Startkörper lassen sich Startrohr und Startkörper in einander gleichartig konisch ausbilden. Dadur wird der Ringspalt zwischen Startrohr und Startkörper nach Massgabe der Steiggeschwindigkeit des Startkörperε grösser, was einem sanften Ablauf von Schmelze über das Einlaufende des Startrohres entgegenkommt.
Dem sanfteren Ablauf von Schmelze über das Einlaufende des Startrohres vornehmlich bei rohrförmigen Startkörpern dient auch der Vorschlag, dass am Einlaufende des Startrohres vort eilende, im Querschnitt sich in Auftriebsrichtung des Start körpers erweiternde Einflussdurchtritte vorgesehen sind. Zu können zum sanfteren Abfluss von Schmelze im Startrohr nahe Gefässbodens vom rohrförmigen Startkörper abgedeckte, radia Abflussöffnungen angeordnet sein, deren Durchflussguerschni Auftriebsrichtung des Startkörpers stetig grösser wird.
Dementsprechend wird beim Ansteigen des Startkörpers zunächst der Abfluss durch die Abflussöffnungen und folgend der Abflus am Einlaufende des Startrohres frei. Damit zusammenhängend schlägt die Erfindung ferner vor, das der den Abflussöffnunge gegenüberliegende Bereich des Startkσrpers als Dichtung, vor¬ zugsweise als in sich elastische keramische Faserdichtung ausgebildet ist, was zusätzlich zu einem funktionsgerechten Arbeiten der Vorrichtung beiträgt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen in geschnittener Darstellung:
Fig. 1 Das Prinzipschema einer Stranggiessanlage und d Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der Angiessvo richtung, wobei die Fig. 4 und 5 in einem etwas grösseren Massstab gezeichnet si
Gemäss Fig. 1 fliesst aus einem geregelten Ausguss einer nich dargestellten Giesspfanne ein Stahlschmelzestrom A in ein Ver teilergefäss, das einen Blechmantel 2, eine feuerfeste Aus¬ kleidung 3 und eine im Gefässboden 4 angeordnete Ausgussöffnu 5 aufweist. Im Gefäss 1 befindet sich Schmelze 6 auf welcher eine Schlackendecke 7 schwimmt, die aus Verunreinigungen zum Beispiel in Form von Oxiden und einem Abdeckpulver bestehen kann, das aufgegeben wird, um Reoxidationen und Wärmeabstrah- lungen der Schmelze vorzubeugen. Grundsätzlich gilt es, zu verhindern, dass beim Auffüllen des Verteilergefässes 1 mit Schmelze 6," aufliegende nicht metallische Masse bezw. Schlack in die Ausgussöffnung 5 und damit über den Schieberverschluss und das Taüchrohr 9 in die Stranggiesskokille 0 gelangt. Dor angekommene Schlacke 7 würde sich über dem Kaltstrang 11 ab¬ lagern und beim Einschalten der Strangabzugsvorrichtung un¬ weigerlich*zu einem Schmelzedurchbruch führen.
Deshalb ist in der Auffüllphase des Verteilergefässes 1 die Ausgussöffnung 5 mittels eines koaxial über dieser am Gefäs boden 4 angeordneten feuerfesten Startrohres 12 abgesperrt. Absperrung dient ferner ein feuerfester hohlzylindrischer Startkörper 13, der lose auf dem Einlaufende 12a des Start¬ rohres 12 aufliegt und eine geringere Massen-Dichte hat als die zu vergiessende Schmelze 6. Im besonderen stellt de Startkörper 13 eine Verlängerung des Startrohres 12 dar, um zu bewirken, dass im Verteilergefäss 1 ein bestimmter Schme pegel 6a mit einer Füllstandshöhe H erreicht wird, ehe der Abfluss von Schmelze 6 über das Startrohr-Einlaufende 12a durch Aufschwimmen des Startkörpers 13 wie strichpunktiert gezeichnet beginnt. Dementsprechend ist für den Startkörper in Abhängigkeit von seiner Dichte und der Länge des Startro 12, als dessen Verlängerung eine angemessene Körperhöhe 13a des Startkörpers 13 erforderlich. Dieser verliert mit dem Ansteigen des Schmelzepegels 6a ständig an Gewicht, steigt erst dann auf, wenn die Gefahr des Einlaufens von Schlacke zusammen mit Schmelze 6 nicht mehr besteht. Infolge des san Abhebens des Startkörpers 13 beginnt der Abfluss von Schmel über das Einlaufende 12a des Startrohres 12 ruhig und ausge glichen, das heisst ohne Abflussturbulenzen, so dass bei Au triebsbeginn des Startkörpers 13 die Schlackendecke 7 nicht allzu weit vom Einlaufende 12a des Startrohres 12 entfernt zu sein braucht.
Ab der Füllstandshöhe H steigt der Schmelzepegel 6a unter Abfluss von Schmelze 6 durch die Ausgussöffnung 5 in die Kokille weiter an, bis der aus der Zeichnung nicht ersichtl Sollfüllstand des Verteilergefässes 1 erreicht ist. Danach wird der erreichte Sollfüllstand regeltechnisch gehalten, i Abstimmung mit dem den Zufluss zur Kokille 10 steuernden Schieberverschluss 8 am Ausguss 5 des Verteilergefässes 1.
Im Laufe des meist über mehrere Stunden anhaltenden Giess- prozeases, löst sich das aus einem von Schmelze aufzehrbaren Material bestehende Startrohr 12 üblicherweise auf, so dass am Ende des Giessprozesses das Verteilergefäss 1 vollständig ge¬ leert werden kann.
Unterschiedlich zu Fig. 1 ist der aus Fig. 2 ersichtliche Startkörper 15 kappenartig ausgebildet. Er hat eine äussere Führung 15a, die das Einlaufende 16a des Startrohres 16 umgibt und so ein ungewolltes Abrutschen verhindert. Ausserdero wird der Einlauf von Schmelze 6 in das Startrohr 16 im Ringspalt 17 zwischen der Führung 15a und dem Startrohr 16 vergleichmässigt Aehnlich verhält es sich mit dem Startkörper 18 nach Fig. 3, der auf einem sich zur Ausgussöffnung 5 hin konisch verjüngend Startrohr 19 aufliegt und dabei mit einer inneren konischen Führung 18a in das Einlaufende 19a hineingreift. Dies wiederu unter Freilassen eines beim Aufschwimmen des Startkörpers 18 sich stetig vergrössernden Ringspaltes 20, in dem eine ebenso stetig grösser werdende Schmelzenmenge fliesst.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das Startrohr 21 am Einlaufende 21a mit voreilenden, sägeartigen Einfluss- durchtritten 21c und nahe des Gefässbodens 4 mit radialen Abflussöffnungen 21b versehen. Ein rohrförmiger Startkörper 22 umgibt vermittels eines Ringspaltes 23 das Startrohr 21 zentrisch. Dabei sind die Abflussöffnungen 21b von einer am Startkörper 22 angeordneten, den Spalt 23 überbrückenden Dichtung 22a verschlossen, die beispielsweise aus aufgeklebte keramischem, elastisch nachgiebigem Fasermaterial besteht. Der Startkörper 22 beginnt nach Erreichen der Füllstandshöhe aufzutreiben und gibt dabei allmählich zuerst die Abfluss¬ öffnungen 21b zum Abfluss von Schmelze 6 in die Ausgussöffnun frei. Im weiteren Anstieg des Startkörpers 22 erfolgt dann eine ebenso allmähliche Freigabe von Schmelze 6 am Einlaufend 21a des Startrohres 21 über die sich in Höhenrichtung erweit¬ ernden Einflussdurchtritte 21c.
Zweckentsprechend den Einflussdurchtritten 21c können die Ab¬ flussöffnungen 21b als Langlöcher 24 oder als Ringreihen kleinerer Abflussöffnungen 25 ausgebildet sein.
Schliesslich findet beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ein zur Ausgussöffnung 5 hin konisch erweitertes Startrohr 26 An¬ wendung, dessen in Gefässboden nähe 4 angeordnete Abfluss¬ öffnungen 26b von einem aufgestülpten gleichartig konischen Startkörper 27 unter Nutzung seines Eigengewichtes abgedeckt sind. Hierzu hat der Startkörper 27 innenseitig eine ebenfall einen Ringspalt 28 überbrückende Dichtfläche 27a, die beim Au schwimmen des Startkörpers 27 nach erreichtem Schmelzefüllsta die Abflussöffnungen 26b sanft öffnet. Gleichzeitig erweitert sich genau so sanft der Ringspalt 28 zum Abfluss von Schmelze über das Einlaufende 26a des Startrohres 26.
Es liegt im Rahmen der Erfindung vorstehend aufgezeigte Eleme der Vorrichtungen auszutauschen, beispielsweise lässt sich de Bereich der Abflussö fnungen 21b des zylindrischen Startkörpe 21 nach Fig. 4 konisch ausbilden, um so eine Setzbasis für ei ebenfalls konisch ausgebildete Dichtung 22a zu schaffen. Eben vermag die Vorrichtung nach Fig. 4 ohne Abflussöffnungen 21b und Dichtungen 22a zu arbeiten. Des weiteren kann das Startro 26 nach Fig. 5 umgekehrt konisch sein und der Startkörper 27 mit seiner Dichtfläche 27a im Innern des Startrohres 26 wirke
Die neue Startvorrichtung lässt sich in der beschriebenen Aus führung auch an Stranggiessanlagen verwenden, die allein mit Düsen besetztem Ausguss 5 am Tundish 1 arbeiten.