WO2003078095A1 - Schmelzbehälter, insbesondere tundish - Google Patents

Schmelzbehälter, insbesondere tundish Download PDF

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WO2003078095A1
WO2003078095A1 PCT/IB2003/000948 IB0300948W WO03078095A1 WO 2003078095 A1 WO2003078095 A1 WO 2003078095A1 IB 0300948 W IB0300948 W IB 0300948W WO 03078095 A1 WO03078095 A1 WO 03078095A1
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WO
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stopper
melt
container according
plug
plunger
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Application number
PCT/IB2003/000948
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Sigmund
Primus Wohlmuth
Original Assignee
Ing. Rauch Fertigungstechnik M.B.H.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ing. Rauch Fertigungstechnik M.B.H. filed Critical Ing. Rauch Fertigungstechnik M.B.H.
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D41/14—Closures

Definitions

  • the invention relates to a melt container, in particular a tundish, with at least one outlet opening in a bottom region to which an immersion tube can be connected or connected, and with a stopper that can be brought from an open position into a closed position by means of an actuating device for closing the outlet opening.
  • melt containers are primarily used as intermediate containers or tundishs.
  • DE-A-27 07774 shows an example with a downwardly converging dip tube and a complementarily shaped stopper which can be placed from above onto the upper mouth of the dip tube.
  • the stopper can also have a slightly conical or rounded end at the bottom, which merges into a plunger with a larger diameter than the clear cross-section of the dip tube.
  • the present invention is based on the question of what happens to the atmosphere (air or protective gas) within the immersion tube. Observations were therefore made which showed that the atmosphere is not completely displaced from the dip tube, but rather a large part of the gas in Form of bubbles remains in the dip tube during the further pouring process. This leads to the following disadvantages:
  • reaction products such as oxides
  • the invention is therefore based on the object of avoiding these disadvantages, and this is achieved according to the invention in that the stopper is provided on the underside of the dip tube and in that the actuating device has a fixing device which counteracts the weight of the melt above the stopper and the stopper weight itself for holding the plug in the closed position.
  • the actuating device has a fixing device which counteracts the weight of the melt above the stopper and the stopper weight itself in order to hold the stopper in the closed position.
  • This fixing device can be a form-fitting one, but it can also be a flexible, e.g. elastic, facility are formed.
  • the actuating device with the fixing device can be designed in a wide variety of ways. It would be conceivable to actuate the stopper from the underside of the immersion tube, but the space available there is too limited, and such a construction would generally also be relatively expensive. It is therefore advantageous, however, if the stopper located on the underside can be actuated by a plunger or such a rod which is passed through the immersion tube. In such a case, it is particularly simple if the plunger is hollow and a temperature control device is provided inside the plunger or plug, which preferably comprises a heating device, such as a heating element (although it may be desirable for some applications, one Cooling device). A temperature control device arranged in this way also does not hinder the melt distribution or the melt flow. Training as a heater prevents the risk of freezing of the metal.
  • the stopper carries a melt distributor.
  • Usual melt distributors on immersion pipes consist of at least two outlet channels oriented in different directions.
  • the stopper can have a valve plate closing the lower edge of the dip tube, on the radial outside of which individual radial channels lead away.
  • the melt distributor is designed as a distributor plate. In this way, a good closure known from valves is achieved on the one hand, while on the other hand this valve plate can be expanded simultaneously and in a simple manner to a distribution plate which distributes the melt diffusely on all sides. However, this also simplifies the construction involved, because conventional melt distributors (see, for example, US Pat. No.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a tundish designed according to the invention above a mold; and Fig. 2 shows a similar melt container with a modified embodiment of the dip tube and plug.
  • a mold 1 which is to be filled with a melt, for example of magnesium or aluminum.
  • the design of this mold 1 is conventional and can be, for example, the mold of a continuous casting device into which the melt S is to be filled up to a predetermined level N.
  • the mold 1, particularly in the case of the above-mentioned sensitive non-ferrous metals, may have a ring line 2 on its upper side, which is connected to a protective gas source in a manner not shown and introduces protective gas into the interior of the mold 1 via nozzle openings 3.
  • the protective gas either has a greater specific weight than air, so that it drops to the level N, and / or a cover is provided on the top of the ring line, leaving only a central opening for an immersion tube 4, not shown here ,
  • the ring line 2 has a flattened top, for example approximately square or rectangular cross section in the manner shown.
  • the dip tube 4 can have a collar 4 ′ closing it for the central opening mentioned.
  • the dip tube 4 is welded to the bottom area of the container 5.
  • the dip tube 4 is used in a known manner to introduce the melt s from an intermediate container or tundish 5 (shown very schematically in FIG. 1) below the level N into the mold 1, in order to avoid entraining gas into the melt S.
  • tundish 5 is also filled with a quantity of melt S 'with a predetermined level N'.
  • the outflow of the melt quantum S 'from the tundish 5 via the dip tube 4 is regulated by a stopper 6 which, according to the invention, is provided on the underside of the dip tube 4, preferably with an end widening downward from a smaller diameter d to a larger diameter D. is.
  • a stopper 6 which, according to the invention, is provided on the underside of the dip tube 4, preferably with an end widening downward from a smaller diameter d to a larger diameter D. is.
  • the space above the immersion tube 4, starting from an outlet opening 7 of the tundish 5 can be filled with part of the melt quantum S 'and thus prevent the entry of air or protective gas.
  • the widening of the clear cross section of the immersion tube 4 or the preferably at least approximately complementary reduction of the plug cross section from bottom to top brings about a particularly tight closure of the Dip tube 4.
  • the tundish 5 is preferably closed for oxidation-sensitive metals (ie has a closable inlet, not shown) and has a connection 5
  • the plug 6, in its section 6 ′ projecting into the end of the immersion tube 4, has a larger diameter at its lower end than at its upper end.
  • the plug 6 widens in the manner of a valve plate, which closes the lower edge of the dip tube.
  • the valve plate at the lower end of the section 6 'of the stopper 6 not only serves for the tight closure of the immersion tube 4, but can, as shown in FIG. 1, expand to a melt distribution plate 6 ".
  • this latter design is not preferred, rather it is more favorable to design the melt distributor in the manner shown as a plate 6 "of larger or smaller diameter.
  • the plug 6 is preferably connected to a rod 8 or such a plunger which penetrates the dip tube 4 and by means of which the plug 6 is actuated.
  • an actuating cylinder unit 9 (with piston 10 etc.), but possibly also a mechanical or electromagnetic actuating device, can be provided on the top of the tundish 5, the plunger 8 passing through the immersion tube not only serves to actuate the plug 6, but also as a guide for the Plug 6 in its upward or downward movement.
  • the cylinder unit 9 can be controlled in such a way that the level N in the mold 1 is maintained.
  • a sensor 23 indicated by a triangle can be provided, the output signal of which is used to control the unit 9, for example via the valve 11.
  • the valve 11 is for this purpose as can be seen, designed as an electromagnetic valve.
  • the sensor 23 can be designed in a wide variety of ways, preferably as a non-contact sensor, such as using a laser (eg laser cutting method), a radar or sonar device or by inductive or capacitive measurement.
  • the fixing device can simply consist in that the cylinder assembly 9 for actuating the piston 10 indicated in dashed lines therein is actuated by a valve 11 which has three positions, namely a position 11 'in which a pressure medium source 12 with an input line 13 of the cylinder assembly 9 is connected, a position 11 ", in which the line 13 is connected to the environment (in the case of a pneumatic pressure medium) or to a hydraulic supply, and the illustrated blocking position 11 '", in which each movement of the piston 10 and thus its piston rod 14 is prevented.
  • the fixing device can - in particular in the case of a different control of the piston or in addition to it (for example to compensate for leakage losses which enable the piston 10 to sink despite the locking position 11 '") also a spring arrangement 15, for example a compression spring (possibly also a tension spring)
  • This spring 15 expediently engages a collar 16 which is provided in the region of the coupling 17 of the piston rod 14 to the plunger 8, which is only indicated schematically, whereas its lower end is supported on a further collar 18 on the slide bearing 19 for the plunger 8 ,
  • the plug 6 and / or the plunger 8 are connected to a temperature control device.
  • a temperature control device can include the supply of cooling water or another coolant, for example if the metal filled into the mold is to be close to the limit for the formation of an alloy suspension.
  • the temperature control device is formed by a heating device, because this prevents the solidification or "freezing" of metal in this area and a good melt flow is achieved.
  • a heater for example a heating coil
  • a heating rod 20 is accommodated in the interior of the plunger 8, the upper side, advantageously in the area of the coupling 17, being connected to electrical connections 21. is bound.
  • the heating element 20 also passes through the plug section 6 'and ends in a plate 22 made of a particularly good heat-conducting material, such as copper.
  • a plate 22 made of a particularly good heat-conducting material, such as copper.
  • other good heat conductors such as certain steels, can of course also be used. In this way, freezing of metal on the distributor plate 6 "is prevented and a good lateral flow of the melt coming from above is ensured.
  • the stopper 6 it is also possible to design the stopper 6 according to the invention as a float so as to automatically close the immersion tube 4 when the level N in the mold 1 is reached. In such a case, you may choose a different, more flexible type of activity.
  • the stopper 6 this float function, it is advantageous if the stopper, or the melt distributor 6 ′′ connected to it, has a cavity. This can be, at least partially, unfilled, as is shown with the aid of a cavity section 6a. but it can also (instead of the good heat conductor), the material of the plate 22 be made of specifically particularly light material.
  • FIG. 2 shows a simplified embodiment of a melt container 5a according to the invention, which is open at the top.
  • this embodiment also differs in that the inside diameter of the dip tube 4a is the same from top to bottom.
  • the plug 106 is here only provided with a relatively small valve plate 106 ".
  • the heating element 20 preferably extends into the upper section 106 'of the plug, which projects into the mouth of the immersion tube 4a, from where the heat conduction into the reduced plate 106" is relatively easy. All other parts can be designed in the same manner as described above with reference to FIG. 1.
  • the plug 6 or 106 can have a wide variety of shapes, for example a spherical shape. It is also possible to place a temperature probe in the interior of the plunger 8 or the plug 6 instead of the heating rod 20 (or in addition thereto) in order to monitor the temperature of the melt, for example. It is also advantageous to insert the plate 22 into a cavity of the distributor plate 6 "so that its material is protected against the melt material, but the entire plug or distributor plate could also be made of heat-conducting material for heat conduction, especially if a steel such as molybdenum steel is used for this. A tundish with only one outlet opening was described using the examples above.

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Abstract

Ein Schmelzenbehälter, insbesondere ein Tundish (5; 5a), weist mindestens eine Auslaßöffnung (7) in einem Bodenbereich auf, an die ein Tauchrohr (4; 4a) angeschlossen bzw. anschließbar ist. Mittels einer Betätigungseinrichtung (8-15) ist ein Stopfen (6; 106) zum Verschließen der Auslaßöffnung (7) aus einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung bringbar. Der Stopfen (6; 106) ist an der Unterseite des Tauchrohres (4; 4a) vorgesehen. Die Betätigungseinrichtung (8-15) weist eine dem Gewicht der Schmelze (S') oberhalb des Stopfens (6) und dem Stopfengewicht selbst entgegenwirkende Fixiereinrichtung (11''', 15) zum Halten des Stopfens (6; 106) in der Geschlossenstellung auf.

Description

SCHMELZENBEHÄLTER, INSBESONDERE TUNDISH
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmelzenbehälter, insbesondere einen Tundish, mit mindestens einer Auslaßöffnung in einem Bodenbereich, an die ein Tauchrohr angeschlossen bzw. anschließbar ist, sowie mit einem mittels einer Betätigungseinrichtung aus einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung bringbaren Stopfen zum Verschließen der Auslaßöffnung.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Schmelzenbehälter sind nach dem Stande der Technik vor allem als Zwischenbehälter oder Tundishs im Gebrauch. Ein Beispiel zeigt die DE-A-27 07774 mit einem nach unten konvergierenden Tauchrohr und einem komplementär geformten, von oben auf die obere Mündung des Tauchrohres aufsetzbaren Stopfen. Der Stopfen kann aber auch ein unten nur leicht konisches oder abgerundetes Ende haben, das in einen Stößel größeren Durchmessers übergeht, als dem lichten Querschnitt des Tauchrohres entspricht.
Die meisten Behälter dieser Art werden so über ein darunterliegendes Gefäß, beispiels- weise eine Stranggußkokille, gebracht, daß das Tauchrohr während des Stranggießens in die am unteren Ende auslaufende Schmelze taucht. Beim Start des Gießvorganges befindet sich Luft und/oder Schutzgas sowohl in der noch leeren Kokille als auch im Tauchrohr unterhalb des Stopfens. Beim üblicherweise langsamen Öffnen des Stopfens tritt Schmelze durch den Spalt zwischen Tauchrohr und Stopfen und fließt entlang dem Stop- fen und/oder der Wandung des Tauchrohres (auf Grund der Adhäsion zwischen Schmelze und Wandungen) nach unten.
Der vorliegenden Erfindung liegt in einem ersten Schritt die Frage zugrunde, was denn nun mit der Atmosphäre (Luft oder Schutzgas) innerhalb des Tauchrohres geschieht. Es wurden daher Beobachtungen angestellt, welche zeigten, daß die Atmosphäre dabei nicht vollständig aus dem Tauchrohr verdrängt wird, sondern ein großer Teil des Gases in Form von Bläschen während des weiteren Gießvorganges im Tauchrohr verbleibt. Das führt zu folgenden Nachteilen:
- der Auftrieb der Bläschen verhindert ihr Austreten nach unten, die Strömung im Spalt zwischen Stopfen und Tauchrohr erlaubt hingegen den Bläschen auch nicht nach oben zu entweichen;
- damit drängt zum einen das Gas aufwärts und behindert so das gleichmäßige Auslaufen der Schmelze aus dem Tundish, insbesondere stört es die gleichmäßige Verteilung der Schmelze, wenn diese z.B. einseitig auf einen nachge- ordneten Schmelzeverteiler trifft;
- dazu kommt es bei diesem Vorgang zu Gaseinwirbelungen, welche naturgemäß unerwünscht sind;
- der Gaszutritt zur Schmelze bewirkt aber auch die Ausbildung von Reaktionsprodukten, wie Oxyden, die unerwünscht sind, weil sie die Qualität des Metalles beeinträchtigen.
Kurzfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, und dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß der Stopfen an der Unterseite des Tauchroh- res vorgesehen ist, und daß die Betätigungseinrichtung eine dem Gewicht der Schmelze oberhalb des Stopfens und dem Stopfengewicht selbst entgegenwirkende Fixiereinrichtung zum Halten des Stopfens in der Geschlossenstellung aufweist.
Dadurch, daß der Stopfen nun an der Unterseite des Tauchrohres vorgesehen ist, füllt sich das Tauchrohr von Anfang an mit Schmelze, was seinerseits den Luft- oder Gaszutritt ins Tauchrohr verhindert. Damit unterbleiben Oxydation und Gasverwirbelung. Anderseits bringt die Anordnung des Stopfens an der Unterseite auch das Problem mit sich, daß das Gewicht der Schmelze ihn im Sinne eines Öffnens belastet. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Betätigungseinrichtung eine dem Gewicht der Schmel- ze oberhalb des Stopfens und dem Stopfengewicht selbst entgegenwirkende Fixiereinrichtung zum Halten des Stopfens in der Geschlossenstellung aufweist. Diese Fixiereinrichtung kann eine formschlüssige sein, sie kann aber auch von einer nachgiebigen, z.B. elastischen, Einrichtung gebildet werden.
Die Betätigungseinrichtung mit der Fixiereinrichtung kann an sich auf die verschiedenste Art ausgebildet sein. Zwar wäre es denkbar, den Stopfen von der Unterseite des Tauchrohres her zu betätigen, doch sind eben dort die Platzverhältnisse zu beschränkt, und eine solche Konstruktion wäre im allgemeinen auch relativ aufwendig. Vorteilhaft ist es daher jedoch, wenn der an der Unterseite gelegene Stopfen durch einen durch das Tauchrohr hindurchgeführten Stößel bzw. eine solche Stange betätigbar ist. Gerade in einem solchen Falle ist es besonders einfach, wenn der Stößel hohl ist, und im Inneren des Stößels bzw. Stopfens eine Temperiereinrichtung vorgesehen ist, die bevorzugt eine Heizeinrichtung, wie einen Heizstab, umfaßt (obwohl es für manche Anwendungen erwünscht sein kann, eine Kühleinrichtung vorzusehen). Eine so angeordnete Temperiereinrichtung behindert auch die Schmelzeverteilung bzw. den Schmelzefluß nicht. Die Ausbildung als Heizeinrichtung verhindert die Gefahr des Einfrierens des Metalles.
Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, wenn der Stopfen einen Schmelzeverteiler trägt. Übliche Schmelzeverteiler an Tauchrohren bestehen aus mindestens zwei nach unterschiedlichen Richtungen ausgerichteten Auslauf kanälen. Im Prinzip kann der Stopfen einen den unteren Rand des Tauchrohres verschließenden Ventilteller aufweisen, an dessen radialer Außenseite einzelne Radialkanäle wegführen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Schmelzeverteiler als Verteilteller ausgebildet ist. Denn auf diese Weise wird einerseits ein bei Ventilen bekannter guter Verschluß erzielt, während anderseits dieser Ventilteller gleichzeitig und auf einfache Weise zu einem die Schmelze diffus nach allen Seiten verteilenden Verteilteller erweitert werden kann. Damit vereinfacht sich aber auch die damit verbundene Konstruktion, denn herkömmliche Schmelzeverteiler (vgl. z.B. US- A-4,042,007) werden erst nach dem Start des Gießvorganges unter die Auslaßöffnung geschwenkt oder auf andere Weise in fluchtende Lage mit der Auslaßöffnung gebracht, um zu verhindern, daß die Schmelze von der Auslaßöffnung aus sofort abwärts sinkt und einen Sumpf bildet, sondern in der Kokille gleichmäßig verteilt wird. Da aber meist beeng- te Platzverhältnisse zwischen Tundish und Kokille herrschen, ist alleine die Unterbringung eines Einschwenkmechanismus oder das Einsetzen des Schmelzeverteilers in die Auslaßöffnung schwierig. Sollen die Halterungen für den Schmelzeverteiler aber auch noch Stromleitungen für eine Beheizung und/oder eine Temperaturmessung enthalten, so wird die Sache noch diffiziler.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung in je einem Längsschnitt schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Tundish oberhalb einer Kokille; und Fig. 2 einen ähnlichen Schmelzebehälter mit einer abgewandelten Ausführungsform von Tauchrohr und Stopfen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß Fig. 1 ist eine Kokille 1 vorgesehen, welche mit einer Schmelze, beispielsweise von Magnesium oder Aluminium, befüllt werden soll. Die Ausbildung dieser Kokille 1 ist herkömmlicher Art und kann beispielsweise die Kokille einer Stranggießeinrichtung sein, in welche die Schmelze S bis zu einem vorbestimmten Niveau N eingefüllt werden soll. Die Kokille 1 kann, besonders bei den erwähnten empfindlichen NE-Metallen an ihrer O- berseite eine Ringleitung 2 aufweisen, die in nicht dargestellter Weise an eine Schutzgasquelle angeschlossen ist und über Düsenöffnungen 3 Schutzgas in das Innere der Kokille 1 einbringt. Dabei hat das Schutzgas entweder ein größeres spezifisches Gewicht als Luft, so daß es auf das Niveau N absinkt, und/oder es ist an der Oberseite der Ring- leitung eine lediglich eine mittige Öffnung für ein Tauchrohr 4 freilassende, hier nicht gezeigte, Abdeckung vorgesehen. Zu letzterem Zwecke ist es vorteilhaft, wenn die Ringleitung 2 einen oben abgeflachten, beispielsweise in der gezeigten Weise etwa quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzt. Das Tauchrohr 4 kann für die genannte mittige Öffnung einen sie verschließenden Kragen 4' aufweisen. Im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel ist das Tauchrohr 4 mit dem Bodenbereich des Behälters 5 verschweißt. Es ist aber auch möglich, das Tauchrohr 4 auswechselbar mit dem Tundish 5 zu verbinden.
Das Tauchrohr 4 dient in bekannter Weise dazu, die Schmelze s aus einem Zwischenbehälter oder Tundish 5 (in Fig. 1 sehr schematisch dargestellt) unterhalb des Niveaus N in die Kokille 1 einzubringen, um das Mitreißen von Gas in die Schmelze S zu vermeiden. Für einen gleichmäßigen Schmelzefluß ist es dabei vorteilhaft, wenn auch der Tundish 5 mit einem vorbestimmten Niveau N' mit einem Schmeizenquantum S' befüllt ist.
Der Abfluß des Schmelzenquantums S' aus dem Tundish 5 über das Tauchrohr 4 wird durch einen Stopfen 6 reguliert, der erfindungsgemäß an der Unterseite des Tauchrohres 4, vorzugsweise mit einem sich nach unten von einem kleineren Durchmesser d zu einem größeren Durchmesser D aufweitenden Ende, vorgesehen ist. Dadurch kann sich der darüber gelegene Raum des Tauchrohres 4 ausgehend von einer Auslaßöffnung 7 des Tundish 5 mit einem Teil des Schmelzequantums S' füllen und damit den Zutritt von Luft oder Schutzgas verhindern. Die Aufweitung des lichten Querschnittes des Tauchrohres 4 bzw. die vorzugsweise mindestens in etwa komplementäre Verringerung des Stopfenquerschnittes von unten nach oben bewirkt einen besonders dichten Verschluß des Tauchrohres 4. Der Tundish 5 ist für oxydationsempfindliche Metalle vorzugsweise geschlossen (besitzt also einen verschließbaren, nicht dargestellten Zulauf) und besitzt einen Anschluß 5' für ein Schutzgas.
Der Stopfen 6 weist in seinem in das Ende des Tauchrohres 4 hineinragenden Abschnitt 6', wie ersichtlich, an seinem unteren Ende einen größeren Durchmesser auf als an seinem oberen Ende. Unterhalb dieses etwa kegelstumpfförmigen (gegebenenfalls aber auch pyramidenstumpfförmigen) Abschnittes 6' weitet sich der Stopfen 6 nach Art eines Ventiltellers auf, der den unteren Rand des Tauchrohres verschließt. Somit wird durch diese Ausbildung des Stopfens mit dem oberen Abschnitt 6' und dem anschließenden tellerartigen Abschnitt ein besonders dichter Abschluß des Tauchrohres erzielt, wenn sich der Stopfen 6 in der in Fig. 1 gezeigten Geschlossenstellung befindet.
Der Ventilteller am unteren Ende des Abschnittes 6' des Stopfens 6 dient nicht nur dem dichten Verschluß des Tauchrohres 4 sondern kann sich, wie in Fig. 1 dargestellt, zu einem Schmelzeverteilteller 6" erweitern. Damit wird erreicht, daß die bei in Offenstellung befindlichem, also abwärts bewegtem, Stopfen 6 aus dem unteren Ende des Tauchrohres 4 herabströmende Schmelze sich nicht am Grunde der Kokille 1 ansammelt, sondern nach der Seite hin verteilt wird. Es versteht sich aber, daß diese Verteilfunktion auf ver- schiedene Weise erreicht werden kann, beispielsweise durch einen schräg abwärts geneigten Teller 6" oder einen Teller, in dem anschließend an die untere Mündung des Tauchrohres 4 radial nach außen führende Kanäle eingearbeitet sind. Diese letztere Ausbildung ist jedoch nicht bevorzugt, vielmehr ist es günstiger, den Schmelzeverteiler in der dargestellten Weise als Teller 6" größeren oder kleineren Durchmessers auszubilden.
Der Stopfen 6 ist vorzugsweise mit einer das Tauchrohr 4 durchsetzenden Stange 8 bzw. einem solchen Stößel verbunden, über den bzw. die die Betätigung des Stopfens 6 erfolgt. Dazu kann an der Oberseite des Tundish 5 ein Betätigungszylinderaggregat 9 (mit Kolben 10 etc.), gegebenenfalls aber auch eine mechanische oder elektromagnetische Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, der das Tauchrohr durchsetzende Stößel 8 dient nicht nur der Betätigung des Stopfens 6, sondern auch als Führung des Stopfens 6 bei seiner Auf- oder Abwärtsbewegung.
Das Zylinderaggregat 9 kann derart gesteuert werden, daß das Niveau N in der Kokille 1 aufrecht erhalten bleibt. Zu diesem Zweck kann ein durch ein Dreieck angedeuteter Sensor 23 vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Aggregates 9, beispielsweise über das Ventil 11 herangezogen wird. Das Ventil 11 ist zu diesem Zwecke, wie ersichtlich, als elektromagnetisches Ventil ausgebildet. Der Sensor 23 kann in der unterschiedlichsten Weise ausgebildet sein, vorzugsweise als berührungsloser Sensor, wie unter Benützung eines Lasers (z.B. Laserschnittverfahren), einer Radar- oder Sonar- einrichtung oder durch induktive oder kapazitive Messung.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Stopfens an der Unterseite des Tauchrohres 4 bringt es nun aber mit sich, daß das Gewicht des Schmelzequantums S' samt dem Eigengewichts des Stopfens 6 die Tendenz hat, den Stopfen 6 nach unten in die Offenstellung zu bewegen. Deshalb ist eine Fixiereinrichtung vorgesehen, welche diesen Kräften entgegenwirkt. Die Fixiereinrichtung kann einfach darin bestehen, daß das Zylinderaggregat 9 für die Betätigung des darin strichliert angedeuteten Kolbens 10 von einem Ventil 11 angesteuert wird, das drei Stellungen aufweist, nämlich eine Stellung 11', in der eine Druckmediumquelle 12 mit einer Eingangsleitung 13 des Zylinderaggregates 9 verbunden ist, eine Stellung 11", in welcher die Leitung 13 mit der Umgebung (im Falle eines pneu- matischen Druckmediums) oder mit einem hydraulischen Vorrat verbunden wird, und die dargestellte Sperrstellung 11'", in welcher jede Bewegung des Kolbens 10 und damit seiner Kolbenstange 14 unterbunden ist.
Die Fixiereinrichtung kann aber - insbesondere bei einer anderen Steuerung des Kolbens oder zusätzlich dazu (z.B. zum Ausgleich von Leckverlusten, welche ein Absinken des Kolbens 10 trotz Sperrstellung 11'" ermöglichen) auch noch eine Federanordnung 15, z.B. eine Druckfeder (gegebenenfalls auch eine Zugfeder) umfassen. Diese Feder 15 greift zweckmäßig an einem Kragen 16 an, der im Bereich der nur schematisch angedeuteten Ankopplung 17 der Kolbenstange 14 an den Stößel 8 vorgesehen ist, wogegen sich ihr unteres Ende an einem weiteren Kragen 18 am Gleitlager 19 für den Stößel 8 abstützt.
Für die verschiedensten Zwecke kann es vorteilhaft sein, wenn der Stopfen 6 und/oder der Stößel 8 mit einer Temperiereinrichtung verbunden sind. Eine solche Temperiereinrichtung kann den Zulauf von Kühlwasser oder einem anderen Kühlmittel umfassen, etwa wenn das in die Kokille eingefüllte Metall bereits nahe an der Grenze zur Ausbildung einer Legierungssuspension sein soll. Im allgemeinen ist es aber günstig, wenn die Temperiereinrichtung von einer Heizeinrichtung gebildet wird, weil so das Erstarren bzw. „Anfrieren" von Metall in diesem Bereich verhindert und ein guter Schmelzefluß erzielt wird.
Deshalb ist es bevorzugt, wenn im Inneren des Stößels 8 eine Heizung, beispielsweise ein Heizwendel, zweckmäßig jedoch ein Heizstab 20 untergebracht ist, der an seiner O- berseite, vorteilhaft im Bereiche der Ankopplung 17, mit elektrischen Anschlüssen 21 ver- bunden ist. Beim dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel durchsetzt der Heizstab 20 auch den Stopfenabschnitt 6' und endet in einer Platte 22 aus besonders gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer. Alternativ sind natürlich auch andere gute Wärmeleiter, wie gewisse Stähle, einsetzbar. Auf diese Weise wird auch ein Festfrieren von Metall am Verteilerteller 6" verhindert und ein gutes seitliches Abfließen der von oben kommenden Schmelze gesichert.
Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, den erfindungsgemäßen Stopfen 6 als Schwimmer auszubilden, um so das Tauchrohr 4 automatisch zu schließen, wenn in der Kokille 1 das Niveau N erreicht ist. In einem solchen Falle wird man möglicherweise eine andere, flexiblere Art der Betätigung wählen. Um dem Stopfen 6 diese Schwimmerfunktion zu verleihen, ist es vorteilhaft, wenn der Stopfen, bzw. der damit verbundene Schmelzeverteiler 6" einen Hohlraum aufweist. Dieser kann, mindestens teilweise, un- ausgefüllt sein, wie dies an Hand eines Hohlraumabschnittes 6a gezeigt ist, es kann aber auch (an Stelle des guten Wärmeleiters) das Material der Platte 22 aus spezifisch besonders leichtem Material gebildet sein.
Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmelzenbehälters 5a, der oben offen ist. Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 unterscheidet sich diese Ausführung aber auch dadurch, daß der lichte Durchmesser des Tauchrohres 4a von oben nach unten jeweils gleich ist. Der Stopfen 106 ist hier nur mit einem relativ kleinen Ventilteller 106" versehen. Der Heizstab 20 aber reicht vorzugsweise bis in den oberen, in die Mündung des Tauchrohres 4a ragenden Abschnitt 106' des Stopfens, von wo aus die Wärmeleitung in den verkleinerten Teller 106" relativ leicht erfolgt. Alle übrigen Teile können auf dieselbe Weise ausgebildet sein, wie oben an Hand der Fig. 1 beschrieben wurde.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten denkbar; beispielsweise kann der Stopfen 6 bzw. 106 die verschiedenste Form aufweisen, etwa eine Kalottenform. Auch ist es möglich, an Stelle des Heizstabes 20 (oder zusätzlich dazu) eine Temperatursonde im Inneren des Stößels 8 bzw. des Stopfens 6 unterzubringen, um so etwa die Temperatur der Schmelze zu überwachen. Auch ist es zwar vorteilhaft, die Platte 22 in einen Hohlraum des Verteiltellers 6" einzubringen, so daß ihr Material gegen das Schmelzenmaterial geschützt ist, doch ließe sich zur Wärmeleitung auch der ganze Stopfen bzw. der Vertei- lerteller aus wärmeleitendem Material herstellen, insbesondere wenn dazu ein Stahl, wie Molybdänstahl, verwendet wird. An Hand der obigen Beispiele wurde ein Tundish mit nur einer Auslaßöffnung beschrieben. Es wäre aber möglich, entweder zwei oder mehrere Auslaßöffnungen, beispielsweise zum rascheren Befüllen einer einzigen Kokille, vorzusehen oder mehrere Auslaßöffnungen zum Befüllen mehrerer, z.B. nebeneinander aufgestellter, Behälter oder Kokillen vorzusehen. In einem solchen Falle, und besonders in ersterem, können mindestens zwei Stopfen von einer gemeinsamen Betätoigungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen werden, doch wird in den meisten Fällen, und insbesondere im zweiten Falle mit mehreren Behältern vorzugsweise jedem Stopfen eine gesonderte Betätigungseinrichtung zugeordnet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schmelzenbehälter, insbesondere Tundish (5; 5a), mit mindestens einer Auslaßöffnung (7) in einem Bodenbereich, an die ein Tauchrohr (4; 4a) angeschlossen bzw. anschließbar ist, sowie mit einem mittels einer Betätigungseinrichtung (8-15) aus einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung bringbaren Stopfen (6; 106) zum Verschließen der Auslaßöffnung (7), dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (6; 106) an der Unterseite des Tauchrohres (4; 4a) vorgesehen ist, und daß die Betätigungseinrichtung (8-15) eine dem Gewicht der Schmelze (S') oberhalb des Stopfens (6) und dem Stopfengewicht selbst entgegenwirkende Fixiereinrichtung (11'", 15) zum Halten des Stopfens (6; 106) in der Geschlossenstellung aufweist.
2. Behälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (6; 106) einen den unteren Rand des Tauchrohres (4; 4a) verschließenden Ventilteller (6"; 106") aufweist.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (6; 106) am unteren Ende einen größeren Durchmesser aufweist als an seinem oberen Ende.
4. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der lichte Querschnitt (d, D) des Tauchrohres (4) wenigstens im unteren, mit dem Stopfen (6) zusammenwirkenden Bereich erweitert.
5. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (8-15) einen durch das Tauchrohr (4; 4a) hindurchgeführten Stößel (8) bzw. eine solche Stange umfaßt, der bzw. die mit dem Stopfen (6; 106) verbunden ist.
6. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (8-15) einen mit dem Stopfen (6; 106) verbundenen, vorzugsweise nach oben ragenden, Stößel (8) aufweist, daß der Stößel (8) hohl ist, und daß im Inneren des Stößels bzw. Stopfens eine Temperiereinrichtung (20) oder ein Temperaturmeßelement vorgesehen ist.
7. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (8-15) von einem Niveausensor (23) im Bereiche einer Kokille (1), bzw. einem zu befüllenden Behälter im Sinne einer Konstanthaltung des Niveaus (N) geregelt ist.
8. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (6; 106) einen Hohlraum aufweist, in welchem gegebenenfalls eine Temperiereinrichtung (20, 22) untergebracht ist, der jedoch bevorzugt mindestens zum Teil zur Ausbildung des Stopfens (6) als Schwimmer dient.
9. Behälter nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (20) eine Heizeinrichtung, wie einen Heizstab, umfaßt.
10. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (6; 106) einen Schmelzeverteiler (6"; 106") trägt, daß vorzugsweise der Schmelzeverteiler (6"; 106") als Verteilteller und/oder der Schmelzeverteiler (6"; 106") beheizbar ausgebildet ist, bzw. daß gegebenenfalls die Beheizung von der Heizeinrichtung (20) des Stopfens (6; 106) mittels Wärmeleitung zum Schmelzeverteiler (6"; 106") leitbar ist.
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