DE1231856B - Giesspfanne mit Stopfenverschluss und elektrisch beheiztem Ausguss - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B22d

Deutsche KL: 31 b2-41/08

Nummer: 1231856

Aktenzeichen: C 21150 VI a/31 b2

Anmeldetag: 7. April 1960

Auslegetag: 5. Januar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießpfanne zum Gießen von Metallen, insbesondere von Stahl, mit einem Stopfenverschluß und elektrisch beheiztem Ausguß am Gefäßboden.

Solche Gießpfannen werden zum Füllen von Kokillen, namentlich in Stahlwerken, oder als Zwischenbehälter zwischen einer Transportpfanne und einer Kokille für Strangguß verwendet. In diesem letzten Fall kann der Zwischenbehälter mehrere steuerbare Ausgüsse aufweisen, die jede einen Gießstrahl in die verschiedenen Kokillen gießen. Der Ausguß oder die Ausgüsse können durch Stopfen verschlossen werden.

Vor dem Einbringen des Metalls in eine solche Pfanne ist es notwendig, deren Inneres ebenso wie den Ausguß oder die Ausgüsse auf eine Temperatur vorzuwärmen, die dem Schmelzpunkt des einzubringenden Metalls naheliegt. Ist indessen die Übertemperatur des Metalls oberhalb seines Schmelzpunktes gering und ist auch der Ausgußdurchmesser klein, wobei nur ein schwacher Ausfluß erreicht wird, ergeben sich oft ernste Schwierigkeiten beim Gießen. Diese sind auf den Umstand zurückzuführen, daß der untere Teil des Ausgusses im allgemeinen weniger gut erwärmt wird als der übrige Teil und daß er sich nach der Vorwärmung schnell abkühlt. Metalltropfen und gegebenenfalls Metallzapfen erstarren dann am Ausgußhals; dies hat die Wirkung, den Metallstrahl abzulenken und den Ausguß zu verlegen.

Es ist bereits eine Einrichtung zur elektrischen Steuerung des Vergießens von Stahl. durch lange Ausgüsse bekannt, bei der eine Stahlsäule von etwa 2 m Länge entsteht. Durch eine am Auslauf angeordnete Wechselstromspule soll ein von unten nach oben fortschreitendes Wanderfeld und in der Stahlsäule eine nach aufwärts gerichtete Kraftkomponente erzeugt werden, die je nach der Stromstärke die Abwärtsbewegung des flüssigen Stahls bremsen oder aufheben kann. Es handelt sich dabei in erster Linie um eine elektrodynamische Wirkung. Zu Beginn des Gießens kann die lange erstarrte Metallsäule durch das Feld der Wechselstromspule induktiv geschmolzen werden, wobei geeignete Zusatzbeheizungen vorgesehen sein können.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Schmelzen und Gießen von Metallen unter Schutzgas oder Vakuum wird das Metall, welches durch einen langgestreckten Ausguß ausfließen soll, durch Induktionsheizung geschmolzen, wobei das Metall zum Unterbrechen des Gießens gekühlt und zum Erstarren gebracht wird. Beim Wiederbeginn des Gießens

Gießpfanne mit Stopfenverschluß und elektrisch beheiztem Ausguß

Anmelder:

Centre National de Recherches Metallurgiques, Association sans but lucrativ, Charleroi (Belgien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Stehmann, Patentanwalt, Nürnberg 2, Essenweinstr. 4-6

Als Erfinder benannt:
Etienne Jadot, Leuze (Belgien)

.· Beanspruchte Priorität:

Belgien vom 8. April 1959 (577 511)

wird die erstarrte Metallsäule elektrisch beheizt und schmilzt. Die Verwendung normaler Ausgußtüllen ist bei diesem Verfahren nicht möglich.

Bei üblichen, durch Stopfen gesteuertem Ausguß mit relativ kurzem Ausgußkanal muß jedoch dieser letztere dauernd von erstarrten Metallteilen freigehalten werden, um die Steuerung des Gießstrahles von Störungen freizuhalten, d. h., jedes Erstarren — und sei es auch in kleinsten Bereichen — der Metallsäule muß sicher verhindert werden, so daß der Ausguß m keinem Fall verlegt wird. Andererseits ist zu bemerken, daß zum Freimachen eines verlegten Ausgusses bestimmte bekannte Verfahren, bei denen auf ihn ein Sauerstoffstrahl gerichtet wird, den schweren Nachteil haben, das Metall zu oxydieren; dieses Oxyd greift den Ausguß an, verändert den Querschnitt seines unteren Teiles und folglich den Ausfluß des nachher zu gießenden Metalls.

Demzufolge hat die Erfindung eine zum Gießen von Metallen und insbesondere von Stahl dienende Gießpfanne mit normalem, durch Stopfen gesteuertem Ausguß mit verhältnismäßig kurzem Ausgußkanal zum Gegenstand, die diese Nachteile nicht aufweist.

609 750/345

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Gießpfanne ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß durch elektrische Lichtbogen geheizt wird, die zwischen einem die Tülle umgebenden Graphitring einerseits und mehreren an die Stromquelle angeschlossenen Graphitelektroden erzeugt werden.

Je nachdem, ob man Emphasen- oder Dreiphasenstrom verwendet, wird eine verschiedene Elektrodenanzahl benutzt. Bei Einphasenstrom ist die Elektrodenanzahl gerade, bei Dreiphasenstrom ein Vielfaches von drei.

Die Elektroden sind mit einer Regelvorrichtung ausgerüstet, die ihr Entfernen oder Annähern gestattet, um die durch jeden Lichtbogen aufgenommene Leistung und infolgedessen die von den Lichtbogen gelieferte Wärme einzuregeln.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden diese Elektroden vor Luftzutritt geschützt, um ihre Verbrennung durch den Sauerstoff zu verhindern.

Gemäß der Erfindung wird der Ausguß auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb des Liquiduspunktes des zu gießenden Metalls liegt, so daß im Ausguß kein Metall erstarren kann.

Um die Wirksamkeit der Beheizung des Ausgusses zu steigern und dessen Abkühlung zu verringern, wurde es als besonders vorteilhaft gefunden, die untere Stirnfläche des Ausgusses gegenüber der unteren Stirnfläche des Behälters zurückzusetzen. Auf diese Weise wird der Wärmeverlust am unteren Ausgußende kleiner, und das durch den Ausguß fließende Metall läuft nicht Gefahr, zu erstarren.

Der Ausguß ist vorteilhaft aus einem Material hergestellt, das gegen plötzliche Temperaturänderungen, Korrosion und Erosion sehr widerstandsfähig ist, so daß er eine möglichst lange Lebensdauer hat und im Lauf der Verwendung den gleichen Querschnitt bewahrt. Um die Erhitzung zu erleichtern und möglichst viel Strom zu sparen, ist es vorteilhaft, wenn der Ausguß auch ein hohes Wärmeleitvermögen aufweist. Die Materialien, die diese Eigenschaften am besten zeigen, sind Zirkoniumoxyd oder -silikat, Magnesia oder Tonerde.

Die erfindungsgemäße Heizung der Ausgußöffnung mittels elektrischer Lichtbogen weist gegenüber bekannten Vorrichtungen den besonderen Vorteil auf, daß die Regelung der Temperatur in der Ausgußöffnung sehr einfach und leicht durchführbar ist und hierfür keine umständlichen und teuren Einrichtungen notwendig sind, wie dies insbesondere bei Induktionsheizungen der Fall ist. Außerdem weist die erfindungsgemäße Heizung eine vernachlässigbare Wärmeträgheit auf, und die Verteilung der Wärme in der Ausgußöffnung ist unabhängig vom elektrischen Widerstand des Materials, aus dem der Ausguß hergestellt ist; das Temperaturgefälle in der Ausgußwand ist sehr klein und konstant, so daß die Lebensdauer der Ausgußöffnung wesentlich erhöht wird. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Heizung des Ausgusses sehr schnelles Aufheizen der Ausgußöifnung während sehr kurzer Zeit, so daß schnelles Anfahren eines Gießvorganges bzw. leichtes Auflösen eventuell auftretender Stopfen im Gießloch durch Schmelzen möglich ist.

Die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung werden die Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung verständlicher machen.

F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt und einen Horizontalschnitt nach der Linie A-A durch eine Gießpfanne zum kontinuierlichen Gießen von Stahl;

Fig. 2 und 3 sind Vertikalschnitte, die mögliche Abwandlungen der aus F i g. 1 entnommenen Anordnung darstellen.

In diesen verschiedenen Figuren bedeuten dieselben Bezugszeichen übereinstimmende Elemente.

In F i g. 1 ist eine Gießpfanne 2 mit einem Stahlmantel 3 zu sehen, die innen mit Schichten von feuerfesten Materialien 4, 5 und 6 ausgekleidet ist. Am Boden der Pfanne ist ein Teil 7 aus feuerfestem Material eingesetzt, der zugleich die Tülle und die Heizeinrichtung enthält und durch den Stopfen 9 verschlossen werden kann. Der Formteil 7 ist gegenüber der Unterfläche 10 des Behälterbodens merklich zurückgesetzt. Er kühlt sich daher viel weniger leicht ab, als wenn er in einer Ebene mit dem Behälterboden abschneiden oder nach außen vorragen würde.

Der Formteil 7 enthält einen so ausgebildeten Hohlraum, daß ein darin untergebrachter Graphitring 8 den Tüllenhals umgeben kann, sowie öffnungen, die im Fall von Einphasen- oder Gleichstrom einander im Durchmesser gegenüberliegen und die Einführung eines oder mehrerer Paare von Graphitelektroden 11 gestatten. Diese Graphitelektroden sind an einem Transformator 12 angeschlossen, der einen dauernden Lichtbogen zwischen den Elektroden 11 und dem Graphitring 8 brennen läßt und dadurch den Formteil 7 erhitzt. Durch Regelung der Lichtbogenleistung kann man die Temperatur der Tüllenmitte auf den gewünschten Betrag oberhalb des Schmelzpunktes des zu gießenden Metalls regeln.

Die unter dem Graphitring liegende untere Zwischenschicht 14 ist notwendig, um einen Luftzutritt zu den Elektroden 11 zu verhindern, der für ihre Lebensdauer ungünstig wäre.

Die Fig. 2 stellt eine mögliche Abänderung der Lichtbogenheizung dar, die im Ersatz des Graphitrings 8 von F i g. 1 durch Graphitkörner 13 besteht.

In Fig. 3 ist der Formteil7 durch eine auswechselbare Tülle 15 ersetzt, die durch einen Sitz in der feuerfesten Masse 16 gehalten wird. Der Graphitring 8 umschließt die Tülle 15 und ragt außerdem unter dieser vor, um die Beheizung zu verstärken, indem die Wärmeabstrahlung der Tülle 15 verringert wird.

Die hauptsächlichen Vorteile der Erfindung sind: Verhinderung der Erstarrung von Metall im Tüllenhals, Vereinfachung der Heizeinrichtung und ihrer Regelung, Ersparnis von Gasbrennern und der für ihren Einbau notwendigen profilierten Kammer und daher eine beträchtliche Verbilligung der Gestehungskosten des Behälters.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gießpfanne zum Gießen von Metallen, vorzugsweise von Stahl, mit einem Stopfungsverschluß und elektrisch beheiztem Ausguß am Gefäßboden, dadurchgekennzeichnet, daß die Beheizung des Ausgusses (7) mittels elektrischer Lichtbögen erfolgt, die zwischen einem den Ausguß umfassenden Graphitring (8) und mehreren Graphitelektroden (11) erzeugt werden.

2. Gießpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) mit einer

Regelvorrichtung zum Einstellen der Lichtbogenlänge versehen sind.

3. Gießpfanne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogen gegen Luftzutritt geschützt sind.

4. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (7) auf eine leicht über dem Liquiduspunkt des zu gießenden Metalls liegende Temperatur erhitzt wird.

5. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnfläche des Ausgusses (7) gegen die untere Stirnfläche der Pfanne (3) zurückgesetzt ist.

6. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (7) aus einem Material hergestellt ist, das gegen plötzliche Temperaturveränderungen, gegen Korrosion und gegen Erosion widerstandsfähig ist, wie Zirkoniumoxyd, Zirkoniumsilikat, Magnesia oder Tonerde.

7. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ausguß (7) umgebende Graphitring (8) durch Graphitkörner (13) ersetzt ist.

8. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle (15) ohne Störung des Heizsystems austauschbar ist.

9. Gießpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitring (8) das untere Tüllenende umgibt und unter diesem hervorragt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1049 547;
Französische Patentschriften Nr. 1168 418,
1008368;
Stahl u. Eisen, 24.9.1953, S. 1261 bis 1264.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 750/345 12.66 © Bundesdruckerei Berlin