DE10202537C1 - Pralltopf - Google Patents
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Abstract
Ein zum Aufsetzen auf bzw. Einsetzen in den Boden eines metallurgischen Gefäßes wie eines Tundishs bestimmter Pralltopf (100) für den Gießstrahl (5) umfaßt einen plattenförmigen, im Betrieb horizontalen Boden (1), der auf mindestens dem wesentlichen Teil seines Umfangs von einer vom Boden (1, 11, 21) aufsteigenden Wandung (2) umgeben ist, die am freien oberen Rand eine zum Innern des Grundrisses hin gerichtete Abbiegung (3) aufweist. An mindestens einer Stelle des Umfangs ist in der Wandung (2, 3) ein sich von dem Rand durchgehend bis auf den Boden (1) erstreckender Schlitz (10) vorgesehen, dessen Breite an der breitesten Stelle weniger als 10% der in der Richtung der Breite vorhandenen Abmessung des Grundrisses beträgt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralltopf nach dem Oberbegriff
der Ansprüche 1 und 2.
Ein gattungsgemäßer Pralltopf ist aus der US-PS 5 358 551 bekannt.
Der aus der die Schmelze beinhaltenden Pfanne durch das Gießrohr in das
metallurgische Gefäß bzw. den Tundish niedergehende Gießstrahl prallt
nicht unmittelbar auf den Boden des Gefäßes, sondern gelangt in den auf
dem Boden des Tundishs angeordneten Pralltopf, der den Boden vor dem
Aufprall des Gießstrahls schützt und die Schmelze bremst und umlenkt, so
daß sie nach oben aus der Öffnung des Pralltopfs herausschießt und sich in
der bereits in dem metallurgischen Gefäß befindlichen Schmelze verteilt, so
bald diese eine gewisse Füllstandshöhe erreicht hat. Ein gemäß der US-PS 5 358 551
wesentliches Merkmal besteht darin, daß die vom Boden des Prall
topfs aufsteigende Wandung rings um den Grundriß desselben herum un
unterbrochen durchgeht. Die Gesamtmenge der in dem Pralltopf eintretenden
Schmelze wird also in demselben umgelenkt und tritt aus der Öffnung
des Pralltopfs außerhalb des einfallenden Gießstrahls aus.
Die US-PS 5 518 153 zeigt einen ähnlichen Pralltopf, wobei dort die
Öffnung des Pralltopfs in Längs- und Querrichtung unterschiedlich groß aus
gebildet sein soll.
Wenn im Folgenden nur von einen Tundish als Anwendungsfall des
erfindungsgemäßen Pralltopfes die Rede ist, so ist dies nur als bevorzugtes
Anwendungsbeispiel zu verstehen und soll andere metallurgische Gefäße
nicht ausschließen.
Ein Tundish hat nicht nur eine Verteilfunktion und eine Pufferfunktion
während des Gießvorgangs, sondern soll auch an der Reinigung der
Schmelze vor deren Abguß in die Kokille mitwirken. Zu diesem Zweck lagert
auf der in dem Tundish befindlichen Schmelze eine Schlackenschicht, deren
Aufgabe außer der Isolation gegen Wärmeverlust die Vermeidung eines
Kontaktes der Schmelze mit der Atmosphäre und insbesondere die Aufnah
me von in der Schmelze befindlichen Partikeln ist (US-PS 3 887 171), die,
wenn sie mitvergossen werden, in dem Gießstrang sehr störende Einschlüs
se bilden. Die in der Schmelze befindlichen Partikel können einerseits me
tallurgisch bedingt sein, also z. B. aus feinverteiltem Al2O3 bei aluminiumbe
ruhigten Stählen bestehen. Andererseits können die Partikel aber auch aus
einer anderen Quelle stammen, nämlich durch Erosion aus der feuerfesten
Auskleidung der Gießpfanne und der anschließenden Schmelzeleitmittel,
insbesondere auch aus dem Pralltopf, herausgelöst sein. Alle diese Partikel
sind mineralischer Natur und insofern mit einer Dichte versehen, die nur etwa
ein Drittel der Dichte der Schmelze ausmacht. Das bedeutet, daß die Partikel
normalerweise in der Schmelze einen Auftrieb erfahren und nach oben stei
gen, bis sie von der Schlackeschicht aufgenommen werden. Nur hat die
Schmelze eine Viskosität, die die Aufstiegsgeschwindigkeit in Grenzen hält.
Es dauert also, auch abhängig von dem Durchmesser der Partikel, eine ge
wisse Zeit, bis ein Partikel aus der Nähe des Bodens des Tundishs bis zur
Schlackenschicht aufgestiegen ist. Genau diese Zeit steht aber in einem
Tundish meist nicht zur Verfügung, insbesondere wenn es sich um metallur
gisch bedingt sehr feine Al2O3-Teilchen aus der Aluminiumberuhigung des
Stahls handelt, und es besteht daher die Gefahr, daß Schmelze, die noch die
in Rede stehenden Partikel enthält, in den Ausguß gelangt und vergossen
wird, bevor die Schlacke ihre Reinigungswirkung entfalten kann.
Der Gießstrahl aus der Pfanne unterliegt einer nicht unerheblichen fer
rostatischen Höhe von mehreren Metern und schießt daher mit bedeutender
Wucht nach unten. Zwar wird die Wucht durch Pralltöpfe der beschriebenen
Art gebrochen, insofern der einfallende Gießstrahl nicht horizontal über den
Boden des Tundishs seitlich davonschießen kann, sondern nach oben um
gelenkt wird. Nach der Angießphase wird im übrigen durch die dann schon in
dem Tundish stehende Schmelze der Gießstrahl erheblich abgebremst. Hin
zukommt das Zusammenwirken des fallenden Gießstrahls mit der außen
herum hochschießenden umgelenkten Schmelzemenge, was eine zusätzli
che Geschwindigkeitsreduktion zur Folge hat.
Die Energie des einfallenden Gießstrahls kann jedoch von Pralltöpfen
der vorgenannten Art nicht einfach zum Verschwinden gebracht werden,
sondern findet sich in einer immer noch nicht unerheblichen Intensität einer
aufwärtsgerichteten Strömung rund um den einfallenden Gießstrahl herum
wieder. Besonders bei niedrigen Füllstandshöhen können diese aufwärts
schießenden Schmelzemengen bis an die Schlackeschicht gelangen und
diese aufrühren, so daß die Schlackeschicht ihre Abdichtfunktion gegen die
Atmosphäre nicht mehr ausüben kann und außerdem Schlacketeilchen in die
Schmelze hineingezogen werden. Die 100%ige Umlenkung des Gießstrahls
in den ringsum geschlossenen Pralltöpfen führt zwar zu einer wirksamen Re
duzierung der Ausbreitgeschwindigkeit, birgt aber das geschilderte Risiko der
Störung der Schlackenschicht.
Aus der US-PS 5 169 591 sind Prallelemente bekannt, die an zwei
einander gegenüberliegenden Seiten, die zur Längsrichtung des Tundishs
parallel sind, mit hinterschnittenen Wandungen versehen, an mindestens ei
ner dazu senkrechten Seite aber über den ganzen Querschnitt offen sind.
Die Schmelze wird durch die hinterschnittenen Wandungen zwar davon ab
gehalten gegen die dortigen nahen Wandungen des Tundishs anzuströmen
und dort erodierend zu wirken, doch schießt der Schmelzestrahl aus der of
fenen Seite parallel zum Tundishboden mit großer Energie davon und würde
rasch in die Nähe des Ausgusses gelangen, wenn nicht in seinem Weg Bar
rieren in Gestalt feuerfester gelochter Platten vorgesehen wären, die indes
sen einen erheblichen zusätzlichen Aufwand bedeuten und selbst der Erosi
on unterliegen, so daß die strömende Schmelze eher an mitgerissenen Parti
keln angereichert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion eines Prall
topfes der gattungsgemäßen Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch die in Anspruch 1
wiedergegebene Erfindung, in einem weiteren Aspekt durch die in Anspruch
2 wiedergegebene Erfindung gelöst.
Der Schlitz bedeutet eine Abkehr von der Vorstellung des rund um
den Grundriß herum mit einer geschlossen durchgehenden Wandung verse
henen Pralltopfes. Durch den Schlitz kann ein Teil der in den Pralltopf gelan
genden Schmelze zur Seite hin abströmen, ohne nach oben aus dem Prall
topf in enger Nachbarschaft mit dem eintretenden Gießstrahl austreten zu
müssen. Der Druck in dem Pralltopf ist vermindert. Zwar bleibt immer noch
ein Anteil der in den Pralltopf eintretenden Schmelze nach der Umlenkung im
Pralltopf nach oben gerichtet, doch sind die Geschwindigkeit und die Wucht
dieser Schmelzemenge verringert, so daß sie nicht so leicht eine Störung der
Schlackenschicht in der Umgebung des einfallenden Gießstrahls herbeifüh
ren kann oder gar den Pralltopf bereits beim Angießen zum Bersten zu brin
gen und damit seine Wirkung zu beenden. In der Angießphase steht in dem
Tundish noch keine Schmelze, die einen Druck von außen auf dem Pralltopf
100 ausüben könnte, der dem Innendruck durch die einströmende Schmelze
entgegenwirken könnte. Der Pralltopf muß also den Innendruck allein abfan
gen, Die Verhältnisse verschlechtern sich noch dadurch, daß der Pralltopf in
der ersten Phase nicht die Temperatur der einströmenden Schmelze hat und
durch die thermische Ausdehnung der Innenseite des Pralltopfes die Außen
seite einer starken Zugbeanspruchung in Umfangsrichtung unterliegt, der
sich die Zugbelastung durch den Innendruck überlagert. Hohen Zugbela
stungen sind jedoch keramische bzw. feuerfeste Materialien nicht besonders
gut gewachsen, was zur Folge hatte, daß viele der bisherigen, ringsum geschlossenen
Pralltöpfe beim Angießen geborsten sind. Die durch den Schlitz
bewirkte Druckverminderung setzt auch diese Berstneigung herab.
Der Schlitz hat eine im Verhältnis zu der Wandungsseite des Prall
topfs, in der er angebracht ist, nur geringe Beite, so daß in der Nachbarschaft
des Schlitzes Bereiche vorhanden sind, in denen die Wandung erhalten ist
und die durch ihre Innengestalt angestrebte Wirkung ausüben kann. Diese
Wirkung wird aber durch den Schlitz in der beschriebenen Weise modifiziert
und verbessert, so daß der Pralltopf in der Praxis gebrauchstüchtiger ist.
Eine gewisse Schmelzemenge tritt aus dem Schlitz zur Seite hin aus.
Da der Schlitz aber eine wesentlich geringere Breite als der gesamte Prall
topf hat, übt er eine Drosselwirkung aus und ist der seitlich austretende
Strahl wesentlich schwächer als bei einem in seinem ganzen Querschnitt of
fenen Pralltopf und bedarf es keiner besonderen Mittel, um diesen schwä
cheren Strahl zu bremsen. Dies geschieht durch die umgebende Schmelze.
Es besteht nicht die Gefahr, daß eine rasche Strömung großen Querschnitts
sich direkt mit voller Geschwindigkeit von dem Pralltopf bis zum Ausguß er
streckt, was Anlaß zur einem Mitreißen von unerwünschten Partikeln in grö
ßerem Umfang sein könnte. Die Partikel haben vielmehr Gelegenheit, in der
Schmelze bis zur Unterseite der Schlackenschicht aufzusteigen.
Die Erfindung besteht in einem Kompromiß und vereinigt die Vorteile
des rundum geschlossenen Pralltopfes mit denen des einseitig offenen
Pralltopfes. Sowohl das Aufrühren der Schlackeschicht als auch das unge
hemmte Dahinschießen der umgelenkten Schmelze bis zum Ausguß sind
wesentlich gemindert.
Die Wirkung des Schlitzes hängt entscheidend von seinem Quer
schnitt ab. Dieser Querschnitt ist in Anspruch 1 unmittelbar geometrisch
durch das Verhältnis seiner Breite zu den Abmessungen des Pralltopfes ge
kennzeichnet, die ihrerseits vom Fachmann in Abhängigkeit von der durch
zusetzenden Schmelzmenge bestimmt wird. In Anspruch 2 steht der letztere
Aspekt im Vordergrund und wird der Querschnitt des Gießstrahls so in Be
ziehung gesetzt, daß sichergestellt ist, daß stets ein Teil der einfallenden
Schmelze nach oben aus dem Pralltopf entweicht und die aus dem Schlitz
oder den Schlitzen austretende Menge nur einen Teil der Gesamtmenge bil
det.
Der Grundriß des Innenraums des Pralltopfes ist an sich beliebig. Er
kann insbesondere quadratisch, rechteckig, kreisrund, oval oder elliptisch
sein. Der Ausdruck "größenordnungsmäßig gleiche Abmessungen" soll be
deuten, daß sich diese Abmessungen höchstens um den Faktor drei unter
scheiden sollen (Anspruch 3). Im allgemeinen jedoch werden die besagten
Abmessungen ziemlich ähnlich sein, so daß quadratische oder kreisrunde
Pralltöpfe vorwiegen.
Die Mittelebene des Schlitzes kann durch die Mitte des Grundrisses
des Innenraums oder schräg daran vorbei verlaufen (Ansprüche 4, 5).
Gemäß Anspruch 6 kann der Pralltopf Bestandteil eines größeren
Formkörpers sein, der eine verbesserte Sicherheit gegen Verrutschen auf
dem Boden des Tundishs aufweist.
Gemäß Anspruch 7 kann ein solcher Formkörper insbesondere einen
länglich rechteckigen Grundriß aufweisen und der eigentliche Pralltopf an ei
nem in Richtung der längeren Seite gelegenen Ende des Formkörpers ange
ordnet sein, wobei die Erstreckung der längeren Seite des Formkörpers der
Breite des Tundishbodens entspricht, so daß der Formkörper quer in den
Tundish einsetzbar ist und sich mit seinen in Richtung der längeren Grund
rißseiten gelegenen Enden an den Längswandungen des Tundishs abstüt
zen kann.
Der Gegenstand des Anspruchs 8 dient der Schonung der diesem
Pralltopfende des Formköpers benachbarten Wandung des Tundishs.
Die Flanken des Schlitzes können einander parallel (Anspruch 9) sein
oder nach oben V-förmig auseinanderstreben (Anspruch 10).
Außer ebenen Flanken der Schlitze kommen gemäß Anspruch 11
auch gewölbte Flanken in Betracht, insbesondere solche, die dem Schlitz ei
nen düsenartigen Horizontalquerschnitt geben.
Um der Erosion an von der Schmelze umströmten Kanten entgegen
zuwirken, empfiehlt es sich gemäß Anspruch 12, daß in einer zum Boden pa
rallelen Ebene die Kanten an den Schlitzrändern abgerundet sind.
Eine wichtige Ausgestaltung ist Gegenstand des Anspruchs 13. Wenn
der Grund des Schlitzes eine Art Rampe bildet, wird die rasch darüberströ
mende Schmelze nach oben umgelenkt und gelangt im wesentlichen tan
gential oder unter einem geringen Winkel näher an die Unterseite der
Schlackeschicht heran, wodurch Gelegenheit besteht, sich eingeschlossener
Partikel zu entledigen ohne die Schlackenschicht aufzubrechen. Das direkte
Abströmen in den Ausguß wird weiter hintangehalten.
Um den Rampeneffekt besonders zur Geltung zu bringen, kann ge
mäß Anspruch 14 die Gestaltung des Bodens in Strömungsrichtung der
Schmelze vor dem Schlitz in die Ausbildung der Rampe einbezogen sein,
z. B. indem der Boden eine Vertiefung aufweist, die nach außen in die Rampe
übergeht.
Um die Betriebsdauer des Pralltopfes zu verlängern, kann in der Mitte
des Bodens im Aufprallbereich des Gießstrahls eine kuppelartige Erhebung
aus feuerfestem Material vorgesehen sein (Anspruch 15).
Dieses Merkmal ist für sich genommen an einer Gießpfanne aus der
DE-OS 34 43 281 und bei einem auf der Schmelze in einer Kokille schwim
menden Pralltopf aus der GB-PS 1 126 922 bekannt.
Gemäß Anspruch 16 kann auf der kuppelartigen Erhebung im direkten
Auftreffbereich des Gießstrahls eine zweite kuppelartige Erhebung geringe
ren Durchmessers vorgesehen sein, die die unmittelbare Auftreffwirkung des
Gießstrahls abfängt, während die erste kuppelartige Erhebung einen Schutz
des Bodens des Pralltopfs für die in der Nähe des unmittelbaren Auftreffbe
reichs mit großer Geschwindigkeit abströmende Schmelze bietet.
Die zweite kuppelartige Erhebung kann als Einsatz oder Aufsatz aus
besonders feuerfestem Material bestehen (Anspruch 17).
Der Austrittsbereich des Schlitzes kann gegen die Erosionswirkung
der Schmelze stabilisiert werden, indem an der Außenseite der Wandung ei
ne sich über die Höhe des Schlitzes erstreckende Verdickung vorgesehen ist
(Anspruch 18).
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
wobei es sich versteht, daß an einem Ausführungsbeispiel geschilderte
Merkmale auch an den anderen Ausführungsbeispielen sein und dortige
Merkmale ersetzen können.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt nach der
Linie I-I in Fig. 2;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 1 von oben;
Fig. 3 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 2 von links;
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem Schnitt nach
der Linie IV-IV in Fig. 5;
Fig. 5 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 4 von oben;
Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5;
Fig. 7 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 5 von links;
Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt der Linie
VIII-VIII in Fig. 9;
Fig. 9 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 8 von oben;
Fig. 10 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 9 von links;
Fig. 11 zeigt eine Ansicht von oben in einen Tundish mit einem vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebene Pralltopf 100 besteht aus ei
nem hochwertigen feuerfesten Material und umfaßt einen quadratischen,
plattenförmigen Boden 1 von etwa 500 mm Seitenlänge und 50 mm Dicke.
Der Pralltopf 100 wird mit dem Boden 1 auf den Boden eines Tundishs ge
setzt oder in eine Vertiefung derselben eingesetzt und ist im Betrieb dement
sprechend horizontal ausgerichtet. Vom Rand des Bodens steigt eine diesen
fast auf dem ganzen Umfang umgebende Wandung 2 auf, die in dem in Re
de stehenden Ausführungsbeispiel leicht nach außen geneigt ist. Am freien
oberen Rand weist die Wandung 2 eine zum Innern des Grundrisses gerich
tete Abwinklung oder Abbiegung 3 auf, die eine Öffnung 4 oberhalb des Bo
dens 1 umschließt und eine Hinterschneidung der Wandung 2 an deren obe
rem Rand bildet.
Der Boden des nicht dargestellten Tundishs ist im allgemeinen ein
längliches Rechteck, in welchem ein oder mehrere Ausgüsse vorgesehen
sind. Der Pralltopf 100 wird so in den Tundish eingesetzt, daß der in Fig. 1
angedeutete Gießstrahl etwa in der Mitte des Bodens 1 in den Pralltopf 100
trifft. An der Auftreffstelle 13 ist der Erosionsangriff durch den aus der nicht
dargestellten Gießpfanne mit Wucht niedergehenden Gießstrahl 5 und die
mit hoher Geschwindigkeit seitlich abströmende Schmelze besonders groß.
Damit sich in dem Boden 1 keine Vertiefung bildet, in der nach dem Vergie
ßen der Schmelze Anteile derselben stehenbleiben können, ist der Boden 1
in der Mitte mit einer Verdickung in Gestalt einer kuppelartigen Erhebung 6
versehen, die in dem Ausführungsbeispiel die Gestalt einer Kugelkalotte
aufweist, die sich fast bis an den Rand des Bodens 1 erstreckt und in dem
Ausführungsbeispiel etwa anderthalb mal so dick ist wie der Boden selbst.
Die kuppelartige Erhebung 6 stellt eine Verschleißreserve dar, die die Le
bensdauer des Pralltopfes 100 wesentlich verlängert.
Der Boden 1 ist, wie gesagt, ringsum von einer Wandung 2 umgeben,
die den Grundriß des Bodens 1 fast ganz umschließt. Nur an einer in den
Fig. 1 und 2 auf der linken Seite gelegenen Stelle ist in der Wandung ein zum
Boden 1 senkrechter Schlitz 10 mit einander parallelen Flanken 10, 10' gebil
det, der über die gesamte Höhe der Wandung 2 über dem Boden 1 bis ein
schließlich der Abbiegung 3 durchgeht. Der Abstand der Flanken 10, 10', d. h.
die Breite des Schlitzes 10 übersteigt nicht 10% der Seitenlänge des Bodens
1 und beträgt in dem Ausführungsbeispiel etwa 40 mm. Der Schlitz 10 ist in
der Mitte der gemäß den Fig. 1 bis 3 linken Seite der Wandung 2 gelegen
und seine Mittelebene E geht durch die Mitte M des Grundrisses.
Im Betrieb trifft der aus der Gießpfanne niedergehende Gießstrahl 5
durch die Öffnung 4 des Pralltopfes auf den Gipfel der kuppelartigen Erhe
bung 6 und schießt seitlich über diese nach allen Richtungen hinweg. Die
hinwegschießende Schmelze prallt auf die Wandung 2 und wird von dieser
nach oben und an der Abbiegung 3 innen umgelenkt. Ein großer Teil der
Schmelze tritt in dem den Gießstrahl 5 umgebenden Ringbereich nach oben
aus der Öffnung 4 heraus und gelangt in den Tundish bzw. verteilt sich in der
nach kurzer Angießzeit schon in dem Tundish stehenden Schmelze.
Ein je nach der Breite des Schlitzes 10 größerer oder kleinerer Teil der
von der kuppelartigen Erhebung 6 abströmenden Schmelze verläßt den In
nenraum 7 des Pralltopfes 100 durch den Schlitz 10. Hierdurch wird der
Druck in dem Innenraum 7 verringert, so daß die Intensität der Aufwärtsbewegung
der Schmelze nach der Umlenkung in dem Pralltopf 100 und damit
die Gefahr einer Störung der auf der Schmelze ruhenden Schlackeschicht in
dem Tundish verringert werden. Dies gilt auch für die Gefahr des Berstens
beim Angießen.
Da der Schlitz 10 so angeordnet ist, daß seine Mittelebene E durch
den Mittelpunkt M des Grundrisses des Bodens 1 verläuft, wie es besonders
in Fig. 2 erkennbar ist, finden sich wegen der gegenüber der Ausdehnung
des Bodens 1 geringen Breite 8 des Schlitzes 10 zu beiden Seiten desselben
Bereiche 9, in denen die Wandung 2 und die Abbiegung 3 so vorhanden
sind, wie es aus Fig. 1 zu ersehen ist und ihre Umlenk- und Bremsfunktion in
der entsprechenden Weise ausüben. Durch die für die Schmelze eröffnete
Abströmmöglichkeit durch den Schlitz 10 ist aber der Druck in dem Innen
raum 7 des Pralltopfes 100 gerade soweit erniedrigt, daß die aus dem Prall
topf nach der Umlenkung fontänenartig emporschießende Schmelze die
Schlackeschicht jedenfalls im kontinuierlichen Betrieb, wenn also der Tun
dish bis zu einer bestimmten Höhe mit Schmelze gefüllt ist, nicht mehr ent
scheidend stören kann.
Der durch den Schlitz 10 nach außen austretende Schmelzanteil wird
in dem Schlitz 10 durch Drosselwirkung gebremst und schießt nicht etwa
parallel zum Boden des Tundishs bis zu dessen Ausguß davon. Vielmehr
vermischt sich dieser relativ langsam abströmende Schmelzeanteil mit der
umgebenden Schmelze, so daß die Zeit bis zur Erreichung des Ausgusses
und die Chance für eingeschlossene Partikel, nach oben bis zur Schlacken
schicht aufzusteigen, vergrößert werden.
Wie bei 14 erkennbar, sind die von der Schmelze umströmten Kanten
des Schlitzes 10 in einer horizontalen Ebene abgerundet, um der Erosion
möglichst wenig Angriffsmöglichkeit zu bieten.
Der Pralltopf 100 stellt die einfachste Ausführungsform dar, bei der nur
ein Schlitz 10 vorhanden ist, bei der der Boden 10" des Schlitzes 10 hori
zontal in die Oberseite des Bodens 1 des Pralltopfs 100 übergeht und bei der
die Flanken 10' des Schlitzes 10 durch einander parallel gegenüberliegende
Ebenen gebildet sind.
In den Fig. 4 bis 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Pralltopfes 200
dargestellt, bei welchem der Boden 11 nicht quadratisch, sondern rechteckig
mit einem Verhältnis der Seitenlängen von 1 : 1,5 ist. Die den Grundriß des
Bodens 11 umgebende Wandung 2 mit der nach innen gerichteten Abbie
gung 3 stimmt in ihrer Funktion mit dem Pralltopf 100 überein. Die durch eine
Kugelkalotte gebildete, kuppelartige Erhebung 6 erstreckt sich bis kurz vor
die Wandung 2 an den beiden Längsseiten des Bodens 11 und ist zum Mit
telpunkt M konzentrisch angeordnet.
Zum Unterschied gegenüber dem Pralltopf 100 sind bei dem Pralltopf
200 zwei Schlitze 20, 20 in der Mitte der kürzeren Seiten des Grundrißrecht
ecks angeordnet, die nicht durch parallele ebene Flanken, sondern durch V-
förmig angeordnete Flanken 20', 20' begrenzt sind, die nach oben auseinan
derstreben und in dem Ausführungsbeispiel einen Öffnungswinkel von 12°
einschließen.
Die Schlitze 20, 20 sind nicht nur in einer horizontalen Ebene profiliert,
sondern auch in der vertikalen Ebene. Der Boden 20" der Schlitze 20 ist
nämlich nicht horizontal, sondern steigt nach außen hin nach Art einer Ram
pe an, so daß die laminar hinwegströmende Schmelze eine Komponente
nach oben bekommt, die sie in die Nähe der Unterseite der Schlacke beför
dert und jedenfalls den Zeitraum verlängert, bis diese Schmelze den Ausguß
erreicht.
Der ansonsten ebene Boden 11 des Pralltopfes 200 rund um die kup
pelartige Erhebung 6 herum ist in die Ausbildung der Rampe einbezogen, in
sofern darin Vertiefungen 12 gebildet sind, die nach außen hin stetig in den
rampenartigen Boden 20" des jeweiligen Schlitzes 20 übergehen, so daß die
Umlenkung der von der kuppelartigen Erhebung 6 herabschießenden
Schmelze im Sinne des rampenartigen Bodens 20" schon vorbereitet ist.
Die von der Schmelze umströmten Kanten 14 im Bereich der Schlitze
20 sind auch hier abgerundet, um einer bevorzugten Erosion des Kanten
materials vorzubeugen.
In den Fig. 8 bis 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Pralltop
fes 300 wiedergegeben, bei welchem der Boden 21 einen kreisrunden Quer
schnitt hat. Auch elliptische oder ähnliche Querschnitte sind nicht ausgeschlossen.
Auch in diesem Fall ist der Grundriß des Bodens 21 durch eine
aufrechte Wandung mit einer nach innen gerichteten Abbiegung 3 umgeben
und ist in der Mitte des Innenraums des Pralltopfs 300 eine kuppelartige Er
hebung 6 vorgesehen, die den Boden 21 verstärkt. Es ist aber bei dem
Pralltopf 300 auf die kuppelartige Erhebung 6 noch eine kleinere, einen ge
ringeren Radius aufweisende kuppelartige Erhebung 26 aufgesetzt, die aus
einem besonders feuer- und erosionsfesten Material wie z. B. Mg-Al-Spinell
gebildet sein kann, was in Fig. 8 durch die dichtere Punktierung angedeutet
sein soll. Die kuppelartige Erhebung 26 ist zweckmäßig als separates Form
teil ausgebildet, welches in die kuppelartige Erhebung 6 eingesetzt ist, wie es
durch die gestrichelte Linie in Fig. 8 angedeutet ist.
Der Pralltopf 300 weist wiederum zwei einander diametral gegenüber
liegende Schlitze 30 auf, deren Flanken in diesem Fall nicht eben, sondern in
einem horizontalen Schnitt konvex ausgebildet sind, so daß sich eine Art Dü
senquerschnitt ergibt. An der Stelle des Austritts der Schlitze 30, 30 aus der
Wandung 2 ist diese mit einer über die Höhe der Schlitze 30, 30 durchgehen
den Verdickung 22 versehen, die nach außen übersteht und die zur Verfü
gung stehende Wandstärke in diesem erosionsgefährdeten Bereich erhöht.
Auch bei dem Pralltopf 300 steigt der Boden 30" der Schlitze 30, 30
nach außen an, um der austretenden Schmelze eine Komponente nach oben
zu erteilen.
Die Pralltöpfe 100, 200, 300 werden auf den länglich rechteckigen Bo
den eines Tundishs so angeordnet, daß Mittelebenen E der Schlitze 10, 20, 30
in Längsrichtung des Tundishs gerichtet oder gegebenenfalls auch unter ei
nem geringen Winkel zu dieser an dem jeweiligen Ausguß vorbeigerichtet ist.
In Fig. 11 ist ein Pralltopf 400 dargestellt, der Teil eines Formkörpers
42 ist, der einen länglich rechteckigen Grundriß aufweist, der größer als der
des Pralltopfes 400 ist, nämlich zwar ebenso breit wie dieser aber etwa dop
pelt so lang, so daß der Formkörper 42 gerade in einen Tundish 50 paßt, d. h.
auf dem Boden 51 des Tundishs 50 aufsteht oder in eine Vertiefung dessel
ben eingesetzt ist und sich an den längeren Seitenwandungen 53, 53 des
Tundishs abstützen kann. Der Formkörper 42 ist in dem Ausführungsbeispiel
in der Mitte zwischen den kürzeren Seitenwandungen 54, 54 angeordnet, so
daß die Entfernung zu den Ausläufen 52 nach rechts und links gleich sind.
Der Pralltopf 400 bzw. sein Mittelpunkt M sind hier nicht in der Mitte
des Tundishs 50 gelegen, sondern gegen die in Fig. 11 untere Seitenwan
dung 53 desselben verschoben, weil der Pralltopf 400 an dem dortigen Ende
des länglich rechteckigen Formkörpers 42 angeordnet ist. Der Pralltopf 400
umfaßt zwei einander in Längsrichtung des Tundishs 50, d. h. quer zu dem
Formkörper 42, einander gegenüberliegende Schlitze 40, 40, deren Mittele
benen E' nicht durch den Mittelpunkt M des Pralltopfes 400 gehen, sondern
schräg gerichtet sind, so daß die aus dem jeweiligen Schlitz 40 austretende
Schmelze von der benachbarten unteren Seitenwandung 53 hinweggerichtet
wird, um diese zu schonen.
Claims (18)
1. Zum Aufsetzen auf oder Einsetzen in den Boden eines metallurgi
schen Gefäßes wie eines Tundishs bestimmter Pralltopf (100, 200, 300, 400)
für den Gießstrahl (5),
mit einem plattenförmigen, im Betrieb horizontalen Boden (1, 11, 21), der einen über dem Boden (1, 11, 21) ausgebildeten Innenraum (7) besitzt, der auf mindestens dem wesentlichen Teil seines Umfangs von einer vom Boden (1, 11, 21) aufsteigenden Wandung (2) umgeben ist, die am freien obe ren Rand eine zum Innern des Grundrisses hin gerichtete Abbiegung (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer Stelle des Umfangs in der Wandung (2, 3) ein sich von dem Rand durchgehend bis auf den Boden (1, 11, 21) erstreckender Schlitz (10, 20, 30, 40) vorgesehen ist, dessen Breite an der breitesten Stelle weniger als 10% der in der Richtung der Breite vorhandenen Abmessung des Grundrisses beträgt.
mit einem plattenförmigen, im Betrieb horizontalen Boden (1, 11, 21), der einen über dem Boden (1, 11, 21) ausgebildeten Innenraum (7) besitzt, der auf mindestens dem wesentlichen Teil seines Umfangs von einer vom Boden (1, 11, 21) aufsteigenden Wandung (2) umgeben ist, die am freien obe ren Rand eine zum Innern des Grundrisses hin gerichtete Abbiegung (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer Stelle des Umfangs in der Wandung (2, 3) ein sich von dem Rand durchgehend bis auf den Boden (1, 11, 21) erstreckender Schlitz (10, 20, 30, 40) vorgesehen ist, dessen Breite an der breitesten Stelle weniger als 10% der in der Richtung der Breite vorhandenen Abmessung des Grundrisses beträgt.
2. Zum Aufsetzen auf den Boden eines metallurgischen Gefäßes wie
eines Tundishs bestimmter Pralltopf (100, 200, 300, 400) für den Gießstrahl
(5),
mit einem plattenförmigen, im Betrieb horizontalen Boden (1, 11, 21) der auf mindestens dem wesentlichen Teil seines Umfangs von einer vom Boden (1, 11, 21) aufsteigenden Wandung (2) umgeben ist, die am freien obe ren Rand eine zum Innern des Grundrisses hin gerichtete Abbiegung (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer Stelle des Umfangs in der Wandung (2) ein sich von dem Rand durchgehend bis auf den Boden (1, 11, 21) erstreckender Schlitz (10, 20, 30, 40) vorgesehen ist, dessen Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung der durch den Schlitz (10, 20, 30, 40) austretenden Schmelze über die Höhe der Wandung (2) derart bemessen ist, daß der Ge samtquerschnitt der vorhandenen Schlitze (10, 20, 30, 40) höchstens etwa dem Querschnitt des Gießstrahls (5) entspricht.
mit einem plattenförmigen, im Betrieb horizontalen Boden (1, 11, 21) der auf mindestens dem wesentlichen Teil seines Umfangs von einer vom Boden (1, 11, 21) aufsteigenden Wandung (2) umgeben ist, die am freien obe ren Rand eine zum Innern des Grundrisses hin gerichtete Abbiegung (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer Stelle des Umfangs in der Wandung (2) ein sich von dem Rand durchgehend bis auf den Boden (1, 11, 21) erstreckender Schlitz (10, 20, 30, 40) vorgesehen ist, dessen Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung der durch den Schlitz (10, 20, 30, 40) austretenden Schmelze über die Höhe der Wandung (2) derart bemessen ist, daß der Ge samtquerschnitt der vorhandenen Schlitze (10, 20, 30, 40) höchstens etwa dem Querschnitt des Gießstrahls (5) entspricht.
3. Pralltopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
er in Längs- und Querrichtung seines Grundrisses größenordnungsmäßig
gleiche Abmessungen aufweist.
4. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bist 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittelebene (E) des Schlitzes (10, 20, 30) durch eine etwa
durch die Mitte (M) des Grundrisses verlaufende, zum Boden (1, 11, 21) senk
rechte Achse geht.
5. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittelebene (E') des Schlitzes (40) an der Mitte (M) des
Grundrisses vorbeiläuft.
6. Pralltopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Pralltopf (400) Teil eines größeren, den äußeren Grundriß der Wandungen
des Pralltopfes (400) überragenden Formkörpers (42) ist.
7. Pralltopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Formkörper (42) im Grundriß länglich-rechteckig und der eigentliche Pralltopf
(400) an einem in Richtung der längeren Seiten gelegenen Ende desselben
angeordnet ist, wobei die Erstreckung der längeren Grundrißseiten des
Formkörpers (42) der Breite des Tundishbodens (51) entspricht.
8. Pralltopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittelebene (E') des Schlitzes (40) von dem Ende hinweg
gerichtet ist.
9. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Flanken (10', 10') des Schlitzes (10) eben und einander
parallel sind.
10. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Flanken (20', 20') des Schlitzes (20) eben sind und V-
förmig mit einem Öffnungswinkel von weniger als 45° nach oben auseinan
derstreben.
11. Pralltopf nach einem der Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Flanken (30', 30') des Schlitzes in einer horizontalen Ebene
komplementär zueinander gewölbt sind.
12. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß in einer zum Boden (1, 11, 21) parallelen Ebene die Wandung
(2) an den Schlitzrändern im Sinne der Vermeidung von Erosion und Kavita
tion abgerundet ist.
13. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Grund (20", 30") des Schlitzes (20, 30) nach außen hin an
steigt, um eine Art Rampe zu bilden, die die darüber hinweg strömende
Schmelze nach oben gegen die Unterseite der in dem Gefäß auf der
Schmelze lagernde Schlackeschicht ablenkt.
14. Pralltopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gestaltung des Bodens (11) in Strömungsrichtung der Schmelze vor dem
Schlitz (20) in die Ausbildung der Rampe einbezogen ist.
15. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Mitte des Bodens (1, 11, 21) im Aufprallbereich des
Gießstrahls (5) eine kuppelartige Erhebung (6) aus feuerfestem Material vor
gesehen ist.
16. Pralltopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der kuppelartigen Erhebung (6) im direkten Auftreffbereich des Gießstrahls
(6) eine zweite kuppelartige Erhebung (26) geringeren Durchmessers vorge
sehen ist.
17. Pralltopf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite kuppelartige Erhebung (26) als Einsatz oder Aufsatz der ersten kup
pelartigen Erhebung (6) ausgebildet ist und aus besonders feuerfestem Ma
terial besteht.
18. Pralltopf nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der Außenseite der Wandung (2) im Bereich des Schlitzes
(10, 20, 30) eine sich über dessen Höhe erstreckende Verdickung (22) vorge
sehen ist.
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