DE202008017991U1

DE202008017991U1 - Verteilervorrichtung für Strangguss

Info

Publication number: DE202008017991U1
Application number: DE202008017991U
Authority: DE
Original assignee: RAADTS MONIKA
Current assignee: RAADTS MONIKA
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2018-03-21
Also published as: WO2009115601A2; DE102008015323A1; WO2009115601A3

Abstract

Verteilervorrichtung für Strangguss mit einem feuerfesten Verteilergefäß (2) zur Aufnahme und Weitergabe von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelze, und mit einer Spülvorrichtung (3) zum Spülen des Verteilergefäßes (2) mit Inertgas vor und während seiner Befüllung mit Stahlschmelze dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (3) mindestens eine Gaszuführung (4) mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung (5) in den Innenraum (6) des Verteilergefäßes (2) hinein aufweist und dass die Gasaustrittsöffnung (5) in der feuerfesten Zustellung (2.1) des Verteilergefäßes (2) und/oder in einem eingebauten feuerfesten Bauteil (13) des Verteilergefäßes (2) integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung für Strangguss mit einem feuerfesten Verteilergefäß zur Aufnahme und Weitergabe von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelze, und mit einer Spülvorrichtung zum Spülen des Verteilergefäßes mit Inertgas vor und während seiner Befüllung mit Stahlschmelze.
Derartige Verteilergefäße sind in der Regel rinnenartig ausgebildet. Sie sind auch unter ihrer englischen Bezeichnung „Tundish” bekannt. Um eine zu starke Abkühlung einer Metallschmelze mit ihrem Abguss in das Verteilergefäß zu vermeiden, wird dieses in der Regel vor seiner Befüllung mit Hilfe von Brennern vorgewärmt, wobei die Vorwärmtemperatur bei Stahlstrangguss etwa 1200°C beträgt, und anschließend zu seinem Einsatzort in der Stranggussanlage hin transportiert. Obwohl das Verteilergefäß zumindest während seines Transportes mit einem Deckel abgedeckt wird, gelangt aus der Umgebungsatmosphäre Sauerstoff in den Innenraum des Verteilergefäßes, da die im Innenraum des Verteilergefäßes erhitze Atmosphäre nach oben entweicht. Der Sauerstoff im Innenraum wird mit Befüllen des Verteilergefäßes mit Stahlschmelze von derselben aufgenommen, so dass beim erfolgten Strangguss der sogenannte Fuß, d. h. die ersten Meter des erkalteten Stranges eine verminderte Qualität aufweisen, welche als sogenannter Fußschrott verworfen werden müssen. Zur Abhilfe ist es üblich, den Innenraum mittels einer Lanze mit Inertgas, in der Regel mit Stickstoff oder, seltener, mit Argon, zu spülen. Hierbei kann es trotz vorhandener großen Erfahrung und Geschicks einer die Lanze führenden Bedienperson zu unbefriedigenden Ergebnissen kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verteilervorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Spülung des Verteilergefäßes ermöglicht.
Aufgabe der Erfindung ist ferner, eine gleichbleibende Spülung zu ermöglichen.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die Spülvorrichtung mindestens eine Gaszuführung mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung in den Innenraum des Verteilergefäßes hinein aufweist und dass die Gasaustrittsöffnung in der feuerfesten Zustellung des Verteilergefäßes und/oder in einem eingebauten feuerfesten Bauteil des Verteilergefäßes integriert ist.
Damit ist das Inertgas mittels der Spülvorrichtung über die feuerfeste Zustellung in den Innenraum des Verteilergefäßes zuleitbar. Durch die stationäre Positionierung der Gasaustrittsöffnungen in der feuerfesten Zustellung des Verteilergefäßes kann der Spülvorgang automatisiert und standardisiert werden und/oder auf unterschiedliche Verteilergefäße und zeitliche Vorgaben angepasst werden. Ferner kann der Spülvorgang bereits beim Vorwärmen des Verteilergefäßes erfolgen und damit verhindert werden, dass Sauerstoff in den Innenraum gelangt.
Die vorgeschlagene Verteilervorrichtung ist nicht auf seine Verwendung für Stahlschmelzen begrenzt, sondern kann bei allen anderen, für Strangguss geeignete Metallschmelzen, insbesondere bei Leicht- und/oder Buntmetallschmelzen, eingesetzt werden.
Es versteht sich, dass zugehörige außerhalb des Verteilergefäßes angeordnete Steuerungs- und/oder Versorgungsleitungen und/oder ein Vorratsspeicher für das Inertgas so ausgebildet sein können, dass sie zusammen mit dem Verteilergefäß transportiert werden können. Zudem ist es möglich, über die Positionierung der Gasaustrittsöffnungen eine lokale Intensität des Spülvorganges in dem Innenraum zu steuern.
Allgemein kann ein Bereich der feuerfesten Zustellung des Verteilergefäßes als Gasaustrittsöffnung ausgebildet sein. Um die Gasaustrittsöffnung im Verhältnis zur Stärke oder Dicke der Zustellung minimieren zu können, kann vorgesehen sein, dass ebenfalls ein an die Gasaustrittsöffnung anschließender Abschnitt der Gaszuführung in der feuerfeste Zustellung des Verteilergefäßes und/oder in dem eingebauten feuerfestem Bauteil des Verteilergefäßes integriert ist. Sinnvollerweise kann die Spülung auch erst mit Positionierung des Verteilergefäßes in seiner Einsatzposition in der Stranggussanlage begonnen werden, in der dann die weiter notwendige Apparatur, wie zugehörige außerhalb des Verteilergefäßes angeordnete Steuerungs- und/oder Versorgungsleitungen und/oder ein Vorratsspeicher für das Inertgas, positioniert sein kann.
Vorzugsweise erfolgt die Gaszuführung für die in einem Seitenwandbereich der feuerfesten Zustellung integrierte Gasaustrittsöffnung in Einsatzlage des Verteilergefäßes von oben her. Der an die Gasaustrittsöffnung anschließende Abschnitt der Gaszuführung kann sich in Einsatzlage des Verteilergefäßes von der zugeordneten Gasaustrittsöffnung bis oberhalb einer vorgesehenen maximalen Badhöhe hin erstrecken. Damit muss die Gasaustrittsöffnung nicht mit Einfüllen der Stahlschmelze dieselbe gegen ihren statischen Druck zurückhalten. Die Metallschmelze kann mit ihrem Abgießen in das Verteilergefäß und mit Absperren der Inertgaszufuhr durch die Gasaustrittsöffnung in den Abschnitt einströmen und in demselben nach dem physikalischen Prinzip kommunizierender Gefäße entsprechend hoch gefahrlos ansteigen. Die Inertgaszufuhr kann in einer Verfahrensvariante auch nach Befüllung und/oder während des Gießvorganges aufrecht erhalten werden, sodass mittels des in die Schmelze einströmenden Inertgases eine Spülbehandlung der Metallschmelze möglich wird. Mittels der Spülbehandlung kann der Reinheitsgrad der Metallschmelze erhöht werden.
In vorteilhafter Weise können mehrere Gasaustrittsöffnungen an einen gemeinsamen Abschnitt der Gaszuführung angeschlossen sein. Hierzu kann der gemeinsame Abschnitt, beispielsweise in Form einer Ringleitung, parallel zu einer maximal vorgesehenen Badhöhe in dem Verteilervorrichtung in der feuerfesten Zustellung und/oder in dem feuerfestem Bauteil angeordnet sein, wobei die Gasaustrittsöffnungen einzeln von diesem Abschnitt bzw. von dieser Ringleitung abgehen können. Es versteht sich, dass hierzu eventuell ein Anschlussstück zum Anschluss der jeweiligen Gasaustrittsöffnung an den gemeinsamen Abschnitt notwendig sein kann. Die Gasaustrittsöffnungen können im Boden und/oder in der Wandung der feuerfesten Zustellung des Verteilergefäßes angeordnet sein.
Die Gasaustrittsöffnung kann mittels eines Teilabschnittes der feuerfesten Zustellung oder eines feuerfesten Blocks jeweils aus poröser, von Gas durchströmbarer Keramik gebildet sein. Aus dieser Keramik kann das Inertgas durch eine Vielzahl von Poren austreten. Diese Keramik ermöglicht auf Grund ihrer Porigkeit einen Gasaustritt, ohne dass die Metallschmelze dieselbe zusetzt oder vollständig zusetzt. Der Block aus poröser Keramik kann an gewünschter Stelle in die feuerfeste Zustellung so eingefügt oder integriert werden, dass er mit einer Oberseite den Innenraum des Verteilergefäßes begrenzt. Somit kann das Inertgas über die Oberseite des Blockes aus poröser Keramik an den Innenraum des Verteilergefäßes abgegeben werden. Wegen eines erhöhten Widerstandes der porösen Keramik gegen ein Eindringen von Metallschmelze auch unter entsprechend hohem statischem Druck durch die Metallschmelze in dem Verteilergefäß kann diese Art von Gasaustrittsöffnung mittels poröser Keramik vorteilhaft im Bodenbereich des Verteilergefäßes eingesetzt werden.
In einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Verteilervorrichtung ist die Gasaustrittsöffnung als Düse ausgebildet. Die optimale Größe der Düsenöffnung hängt unter anderem von der Bauform der Verteilerrinnen mit oder ohne Eingussbereich ab.
Vorzugsweise weist die düsenartige Gasaustrittsöffnung im unteren Bereich einen kreisrunden Öffnungsquerschnitt auf. Hierdurch kann ein möglichst laminares und/oder schräg gerichtetes Ausströmverhalten des Inertgases erzielt werden.
Bei einer Positionierung der Gasaustrittsöffnung oberhalb einer vorgesehenen maximalen Badhöhe in dem Verteilergefäß kann dieselbe eine schlitzartige Form aufweisen, wobei sich ihr Schlitz vorteilhafterweise parallel zum Boden des Verteilergefäßes längserstreckt. Mittels dieser Düsenform kann ein dünner, breiter Inertgasschleier erzeugt werden, der, bei einer vorgesehenen Längserstreckung des Schlitzes parallel zum Boden des Verteilergefäßes, deckelartig den Innenraum des Verteilergefäßes oder Teile desselben nach außen hin abschirmen kann.
Ein besonderer Vorteil wird darin gesehen, den Abschnitt der Gaszuführung und/oder die Gasaustrittsöffnung bzw. die Gasaustrittsöffnungen in einem Verschleißteil der feuerfesten Zustellung zu integrieren. Diese Verschleißteile werden in der Regel nach beendetem Abguss der Metallschmelze, beispielsweise, wenn eine Charge bestimmter Qualität fertig stranggegossen ist, zur Erneuerung der feuerfesten Zustellung aus dem Verteilergefäß entfernt. Bei der Erneuerung bleibt in der Regel darüber hinaus die Grundausmauerung erhalten, die jedoch mit einem neuen flüssig oder teigig aufgebrachten feuerfesten betonartigen überzug zum Innenraum hin neu abgedeckt wird. Wegen der notwendigen Erneuerung der Verschleißteile, auf die im Einzelnen noch eingegangen wird, bietet es sich an, die Gasaustrittsöffnungen nebst Gaszuleitung oder Abschnitte derselben in die Verschleißteile zu integrieren. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Spülung mit Inertgas vor oder während der Befüllung des Verteilergefäßes mit Metallschmelze im gewünschten Maße erfolgen kann und dass nicht bei einer vorherigen Befüllung ein zumindest teilweises Zusetzen oder Verstopfen der Gasaustrittsöffnungen die Inertgasspülung vermindert oder sogar unmöglich gemacht wird.
Die Gasaustrittsöffnung kann so ausgerichtet sein, dass da ihr entströmende Inertgas zumindest mit einer Komponente senkrecht zur der diese Gasaustrittsöffnung aufweisende Außenwand der feuerfesten Zustellung und/oder der Verschleißteile ausströmt.
Das Verteilergefäß kann in üblicher Bauweise einen Zulaufbereich und mindestens einen Ablaufbereich aufweisen, wobei die beiden Bereiche durch eine Trennwand aus feuerfestem Werkstoff als zusätzlich in das Verteilergefäß eingebautes Bauteil mit mindestens einer Durchgangsöffnung für die Stahlschmelze voneinander getrennt sind, wobei die Trennwand eine maximal vorgesehene Badhöhe überragt.
Die Trennwand wird üblicherweise als Verschleißteil nach einem Gießvorgang ausgetauscht. Daher ist vorgesehen, in diese die Gasaustrittsöffnung und/oder den an die Gasaustrittsöffnung anschließenden Abschnitt der Gaszuführung in der Trennwand zu integrieren. Wie oben beschrieben, kann die Gaszuführung in Einsatzlage des Verteilergefäßes von oben, d. h. von einer Seite oder Stelle der Trennwand her, erfolgen, die die maximal vorgesehene Badhöhe überragt und zu der sich der Abschnitt der Gaszuführung in der feuerfesten Zustellung von der Gasaustrittsöffnung erstreckt. Daher kann die Gasaustrittsöffnung als einfache Loch- oder Schlitzdüse ausgebildet sein, die zusammen mit dem anschließenden Abschnitt der Gaszuführung mit Einfüllen der Metallschmelze nach dem physikalischen Prinzip miteinander kommunizierender Gefäße gefahrlos mit Metallschmelze auf Badhöhe volllaufen kann, nachdem zuvor bestimmungsgemäß vor dem Einfüllen über die Gasaustrittsöffnungen eine Inertgasspülung des leeren bzw. des sich füllenden Verteilergefäßes stattfinden konnte.
In der Trennwand kann mindestens eine erste Reihe von Gasaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die vorzugsweise an einem gemeinsamen Abschnitt der Gaszuführung angeschlossen sind. Die erste Reihe kann sich zumindest mit einer Komponente senkrecht zum Boden erstrecken. Sie kann sich von Bodenhöhe oder von etwa Bodenhöhe bis unterhalb oder bis zu einer vorgesehenen maximalen Badhöhe hin oder über die vorgesehene maximale Badhöhe hinaus erstrecken. Die Trennwand kann zur Anpassung an das Verteilergefäß und zum leichteren passgenauen Einsetzen in dasselbe von unten nach oben konisch zulaufen. Entsprechend können die ersten Reihen nach oben hin aufeinander zulaufend angeordnet sein.
Es können in der Trennwand zwei erste Reihen von Gasaustrittsöffnungen integriert sein, die günstigerweise senkrecht zum Boden des Verteilergefäßes und parallel beabstandet zueinander sowie vorzugsweise jeweils in einem seitlichen Bereich in der Trennwand angeordnet sein können. Dadurch kann eine über die Höhe des Verteilergefäßes gleichmäßige Spülung mit Inertgas erfolgen. In der Regel sind zudem die Durchgangsöffnungen für die Stahlschmelze mittig der Trennwand angeordnet, so dass sich allein aus diesem Grunde eine vorgeschlagene seitliche Anordnung der Gasaustrittsöffnungen bzw. der ersten Reihe oder ersten Reihen von Gasaustrittsöffnungen anbietet.
In der Trennwand kann eine zweite Reihe von Gasaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die parallel zum Boden des Verteilergefäßes verläuft und die oberhalb einer vorgesehenen oberen Badhöhe angeordnet ist. Diese Gasaustrittsöffnungen können, wie bereits oben beschrieben, zur Erzeugung des Inertgasschleiers schlitzartig ausgeführt sein, wobei sich deren Schlitze parallel zum Boden erstrecken können.
In gleicher Weise können in der feuerfeste Zustellung des Verteilergefäßes eine oder mehrere düsenartige Gasaustrittsöffnungen vorgesehen sein, die vorzugsweise oberhalb der vorgesehenen maximalen Badhöhe angeordnet sind und die vorzugsweise von oben her über Gaszuführungen versorgt werden. Mittels dieser Gasaustrittsöffnungen kann ebenfalls eine „Abdeckung” der Metallschmelze im Verteilergefäß mit Inertgas, der Inertgasschleier, erzeugt werden. Die Gasaustrittsöffnungen können hierzu ebenfalls schlitzartig ausgeführt und parallel zum Boden ausgerichtet sein. Ferner können die Gasaustrittsöffnungen in Form der zweiten Reihe vorzugsweise an einer Ringleitung angeschlossenen und gleichmäßig über den Umfang des Verteilergefäßes verteilt angeordnet in einem oder mehreren Abschnitten des Verteilergefäßes angeordnet sein.
Die Gasaustrittsöffnung bez. die Gasaustrittsöffnungen in der Trennwand können zum Zulaufbereich und/oder zum Auslaufbereich hin geöffnet sein. Dadurch kann die Spülung einer der Bereiche oder beider Bereiche durchgeführt werden. Es können bei der Öffnung zu beiden Bereichen hin jeweils zwei Gasaustrittsöffnungen in einer Höhe positioniert sein, wobei die eine zu dem Zulaufbereich und die andere zu dem Auslaufbereich des Verteilergefäßes hin geöffnet ist und beide über die Dicke der Trennwand durch ein Verbindungsabschnitt der Zuleitung miteinander verbunden sein können. Von diesem Verbindungsabschnitt kann T-förmig ein weiterer Abschnitt der Gaszuführung abgehen, der ebenfalls in der Trennwand integriert und in dieser nach oben geführt ist. Dieser Abschnitt kann als gemeinsamer Abschnitt an weitere Verbindungsabschnitte angeschlossen sein, indem dieser vorzugsweise die Verbindungsabschnitte mittig kreuzt. Im Zulauf- sowie im Ablaufbereich unterschiedlich mit Inertgas beaufschlagen zu können, können separate Gaszuführungen für den Zulaufbereich sowie für den Ablaufbereich installiert sein.
Je nach Anforderung vor Ort können die Verteilergefäße für Strangguss eine reine Rinnenform aufweisen, bei der in einem Endabschnitt oder in einem mittleren Abschnitt der Rinne der Zulaufbereich angeordnet ist, wobei bei Anordnung im mittleren Rinnenbereich beidseitig des Zulaufbereiches jeweils ein Ablaufbereich vorgesehen sein kann. Damit können zwei den Zulaufbereich begrenzende Trennwände zu den beiden Ablaufbereichen hin vorgesehen sein. Eine andere übliche Ausführungsform des Verteilergefäßes weist eine T-Form mit einer Rinne als Abflussbereich und einem seitlich der Rinne zugeordneten Zulaufbereich auf, wobei der Zulaufbereich häufig an einem mittigen Bereich des rinnenförmigen Ablaufbereiches über eine Trennwand angrenzt. In beiden Ausführungsformen des Verteilergefäßes können, wie oben beschrieben, in den Trennwänden die Gasaustrittsöffnungen, vorzugsweise nebst Zuleitungsabschnitten und/oder Verbindungsabschnitten, integriert sein, wobei die Zuleitungsabschnitte, einzeln oder zusammengefasst, in Einsatzlage des Verteilergefäßes zumindest bis oberhalb der vorgesehenen maximalen Badhöhe geführt sind.
Das Verteilergefäß kann mindestens einen Ablauf mit einem Lochstein ausweisen, wobei in dem Lochstein mindestens eine Gasaustrittsöffnung, insbesondere nebst Abschnitt der Gaszuführung, integriert sein kann. Hierbei kann die Gasaustrittsöffnung ein blockartiger, aus der porösen Keramik gebildeter Teil des Lochsteines sein.
Bei einer üblichen Ausführungsform des Verteilergefäßes kann mindestens ein Damm aus feuerfestem Werkstoff zur Beruhigung der Stahlschmelze vorgesehen sein, der quer zu einer Fließrichtung der Stahlschmelze in dem Verteilergefäß zum Abflussbereich bzw. zum Ablauf hin angeordnet ist. Hierbei kann in dem Damm mindestens eine Gasaustrittsöffnung, vorteilhaft nebst Abschnitt der Gaszuführung, integriert sein. Die mindestens eine Gasaustrittsöffnung kann vom Boden des Verteilergefäßes weg weisen. Vorteilhafterweise kann die Gasaustrittsöffnung ebenfalls als Block aus der bereits genannten porösen Keramik gebildet sein.
Vorteilhafterweise ist die Spülvorrichtung manuell und/oder automatisch steuerbar oder regelbar. Hierzu kann die Spülvorrichtung eine Messwerterfassung mit mindestens einer Sonde zur Erfassung einer für den Spülprozess spezifischen Messgröße aufweisen, wobei die erfasste Messgröße als Steuerungswert oder Regelgröße für die Spülvorrichtung dienen kann. Diese Messgröße kann beispielsweise Art und Anteil zumindest einer Gaskomponente der Atmosphäre im Innenraum des Verteilergefäßes sowie/oder die Temperatur und/oder Temperaturverteilung betreffen.
Als besonders vorteilhaft wird die Erfassung eines Sauerstoffwertes in der Atmosphäre im Innenraum des Verteilergefäßes angesehen. Hierzu kann die Sonde als Sauerstoffsonde ausgelegt sein, die zur Messwerterfassung vorzugsweise in dem leeren Verteilergefäß oder oberhalb einer aktuellen Badhöhe in dem Verteilergefäß positionierbar ist. Mit der Sauerstoffwerterfassung kann festgestellt werden, ob die Spülung im gewünschten Maße erfolgreich ist und ein Befüllen des Zulaufbereiches mit Stahlschmelze erfolgen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in beiden Bereichen, in dem Zulaufbereich und in dem Ablaufbereich, jeweils mindestens eine Sonde, insbesondere mindestens eine Sauerstoffsonde, vorgesehen ist.
Es kann vorgesehen sein, dass einzelne Gasaustrittsöffnungen und/oder zu Gruppen zusammengefasste Gasaustrittsöffnungen, wie dies beispielsweise in der Anordnung der Gasaustrittsöffnungen zu ersten und zu zweiten Reihen der Fall ist, mittels der Spülvorrichtung getrennt ansteuerbar, d. h. mit Inertgas versorgbar sind. So können zum Beispiel die Gasaustrittsöffnungen in den Locksteinen und/oder in dem oder den Dämmen verstärkt in der Spülung des leeren Verteilergefäßes mit Inertgas versorgt werden. Mit Befüllen können diese von der Inertgaszufuhr abgeschnitten werden.
Verfahrenstechnisch kann auch vorgesehen sein, dass in einer ersten Spülungsphase verstärkt oder allein der Einlaufbereich mit dem Inertgas gespült wird. Beispielsweise kann nach oder mit Erreichen eines bestimmten Sauerstoffwertes im Innenraum des Einlaufbereiches eine verstärkte Spülung des Auslaufbereiches mit Inertgas erfolgen. Hierbei kann jeweils vor Erreichen eines bestimmten Sauerstoffwertes in dem Einlaufbereich und/oder in dem Auslaufbereich eine Erzeugung eines Inertgasschleiers mittels der schlitzartigen Düsen vorzugsweise oberhalb der vorgesehenen maximalen Badhöhe in dem Einlaufbereich und/oder in dem Auslaufbereich unterbleiben, um einen möglich raschen Austausch der Atmosphäre im Innenraum des Verteilungsgefäßes zu erzielen. Mit Erreichen eines unteren Sauerstoffwertes in dem Einlaufbereich und/oder in dem Auslaufbereich kann die Erzeugung des Inertgasschleiers in dem Einlaufbereich und/oder in dem Auslaufbereich einsetzen, wobei zugleich die Inertgaszufuhr zu den Gasaustrittsöffnungen unterhalb der vorgesehenen maximalen Badhöhe gedrosselt werden kann.
Mit Einfüllen der Schmelze in den Einlaufbereich und deren Weiterfluss in den Auslaufbereich werden die Gasaustrittsöffnungen beispielsweise der senkrecht angeordneten ersten Reihe in der Trennwand sukzessiv von unten nach oben von dem ansteigenden Schmelzbad verdeckt oder gefüllt, so dass ein Staudruck, der dem aus den Gasaustrittsöffnungen ausströmenden Inertgas entgegenwirkt, an den Gasaustrittsöffnungen im Einzelnen und/oder insgesamt zunehmen kann. Dadurch kann eine Zunahme des Staudruckes zugleich als Messgröße für eine aktuelle Badhöhe und somit ein Regulativ für das Abgießen der Schmelze aus einer Pfanne in das Verteilergefäß dienen. Über eine Messung des Staudruckes, vorzugsweise an jeder Zuleitung zu einer Gasaustrittsöffnung oder zu einer Gruppe von vorzugsweise miteinander verbundenen Gasaustrittsöffnungen, können ferner bestimmte Zeitpunkte im Verfahrensablauf ermittelt werden, an denen zum Beispiel eine oder mehrere Gaszuführungen abgeschaltet, zugeschaltet oder gedrosselt werden können oder müssen.
Vorzugsweise können ein bestimmter Druck, mit dem das Inertgas zum Einströmen in den Innenraum beaufschlagt wird, und/oder einen bestimmten Volumenstrom und/oder Mengenfluss an Inertgas erzeugt werden. Vorzugsweise als geregelte Prozesse, können ferner eine Druckführung und/oder eine bestimmte Volumenstrom- und/oder Mengenflussführung des Inertgases vorgesehen sein. Zur Regelung des Mengenflusses kann in üblicher Weise entweder ein binär gesteuerter Ventilblock mit einem Controller für Staudruck unabhängige Regelung vorgesehen sein. Bei diesem Ventilblock können nach dem Additionsprinzip parallel zueinander angeordnete unterschiedliche Ventile in eine gemeinsame Druckleitung hinein öffnen. Alternativ kann eine Regelung mittels eines sogenannten Mass Flow Controllers erfolgen, über den direkt eine bestimmte Durchflussmenge bzw. ein bestimmter Volumenstrom von Inertgas eingestellt werden kann.
Mittels der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung kann weiterhin auch während des Gießvorganges Inertgas in das Verteilergefäß und in das Bad eingebracht werden, um beispielsweise durch Spülen den Reinheitsgrad der Metallschmelze zu verbessern.
Vorzugsweise kann das Inertgas vor Einleitung in das Verteilergefäß vorgewärmt werden.
Die Aufgabe kann zudem durch Bereitstellung der fest in das Verteilergefäß einbaubaren feuerfesten Trennwand gelöst werden, die Gasaustrittsöffnungen mit zugehörigen Abschnitten der Gaszuführungen aufweist, wobei diese in dem feuerfesten Werkstoff integriert sind. Ferner kann die Trennwand die oben beschriebenen Merkmale aufweisen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine erste Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Verteilervorrichtung mit Trennwand und Lochstein,
2 eine zweite Längsschnittansicht der ersten Ausführungsform der Verteilervorrichtung gemäß 1,
3a eine Seitenansicht der Trennwand gemäß 1,
3b eine Schnittansicht der Trennwand gemäß 3a,
3c eine isometrische Darstellung einer modifizierten Trennwand, jedoch ähnlich der in 3a
4a eine Schnittansicht des Lochsteines gemäß 1,
4b eine Draufsicht auf den Lochstein gemäß 4a,
5 eine erste Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Verteilervorrichtung mit zusätzlichen Dämmen und
6 eine zweite Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Verteilervorrichtung mit mittigem Einlaufbereich und zwei Trennwänden,
In den 1 bis 6 werden in verschiedenen Ansichten und Teilansichten insgesamt drei Ausführungsformen einer Verteilervorrichtung 1 für Strangguss mit einem feuerfesten Verteilergefäß 2 zur Aufnahme und Weitergabe von hier nicht dargestellten Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelze, und mit einer Spülvorrichtung 3 zum Spülen des Verteilergefäßes 2 mit hier nicht explizit gezeigtem Inertgas vor und während seiner Befüllung mit Stahlschmelze gezeigt. Die Spülvorrichtung 3 weist eine Gaszuführung 4 mit hier einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 5 auf, die in den Innenraum 6 des Verteilergefäßes 2 hinein führen. In den Figuren ist zudem exemplarisch die Strömungsrichtung g des Inertgases in der Gaszuführung 4 angegeben. Zu berücksichtigen bei der Zeichnung insgesamt ist, dass hier starke Vereinfachungen und Schematisierungen vorgenommen wurden, um den Erfindungsgegenstand deutlicher darstellen zu können.
Das Verteilergefäß 1 weist in seinem Innenraum 6 einen Zulaufbereich 7 und einen Ablaufbereich 8 auf, wobei die beiden Bereiche 7, 8 durch mindestens eine fest eingebaute Trennwand 9 aus feuerfestem Werkstoff mit hier drei mittig angeordneten Durchgangsöffnungen 10 für die Stahlschmelze voneinander getrennt sind. Ferner sind in dem Ablaufbereich 8 mehrere Lochsteine 11 als Ablauf vorgesehen.
Die Gasaustrittsöffnungen 5 sowie an diese anschließende Abschnitte 12 der Gaszuführung 4 sind in der feuerfesten Zustellung 2.1 des Verteilergefäßes 2 und in eingebauten feuerfesten Bauteilen 13, d. h. in der Trennwand 9, der Lochsteine 11 und, hier in der zweiten Ausführung der Verteilervorrichtung 1 gemäß 5, in dort vorgesehene Dämme 14, integriert.
In den in 1 bis 5 dargestellten beiden Ausführungsform der Verteilervorrichtung 1 weist das Verteilergefäß 2 eine T-Form mit einem rinnenartigen Ablaufbereich 8 und einem mittig und seitlich angebauten Zulaufbereich 7 auf. Zwischen Zulaufbereich 7 und Ablaufbereich 8 ist die Trennwand 9 eingebaut. In der Trennwand 9 sind zwei unterschiedliche Reihenformen von Austrittsöffnungen 5, eine erste Reihe 15 und eine zweite Reihe 16, vorgesehen. Die erste Reihe 15 ist jeweils in einem Seitenbereich der Trennwand 9 angeordnet und erstreckt sich senkrecht zu einem Boden 17 des Verteilergefäßes 2. Die zweite Reihe 16 erstreckt sich in einem oberen Bereich der Trennwand 9 und in diesem parallel zum Boden 17. Bei beiden Reihen 15, 16 sind die Gasaustrittsöffnungen 5 als Düsen ausgebildet, wobei die der ersten Reihe 15 kreisförmig und die der zweiten Reihe 16 schlitzförmig sind. Sämtliche Gasaustrittsöffnungen 5 werden in der hier gezeigten Einsatzlage des Verteilergefäßes 2 von oben her durch die Gaszuführung 4 mit Inertgas versorgt, wobei steuerungstechnisch vorgesehen ist, dass den ersten Reihen 15 unabhängig von der zweiten Reihe 16 Inertgas zugeführt werden kann.
Vor und während der Befüllung des Verteilergefäßes 2 mit der hier nicht dargestellten Metallschmelze wird der Innenraum 6 des Verteilergefäßes 2 erfindungsgemäß über die Gasaustrittsöffnungen 5 mit Inertgas gespült, um insbesondere vorhandenen Sauerstoff in den Innenraum 6 auszuspülen oder zumindest zu verdünnen, da sich dieser, wie zuvor beschrieben, negativ auf die Werkstoffeigenschaften des Stranggusswerkstoffes auswirkt. Die Metallschmelze wird bis auf eine hier eingezeichnete vorgesehene maximale Badhöhe hm eingefüllt. Vor der Befüllung des Verteilergefäßes 2 wird der Innenraum 6 insbesondere über die Gasaustrittsöffnungen 5 der beiden ersten Reihen 15 über seine gesamte Höhe gleichmäßig mit Inertgas gespült. Durch die schlitzförmigen Gasaustrittsöffnungen 5 der zweiten Reihe 16 strömt das Inertgas entsprechend horizontal bzw. parallel zum Boden 17 aus und legt hierdurch einen „Inertgas-Schleier” deckelartig über den Zulaufbereich 7 des Verteilergefäßes 2. Hierbei kann zuerst ein Ausströmen des Inertgases durch die Gasaustrittsöffnungen 5 der ersten Reihe 15 und dann zusätzlich ein Ausströmen des Inertgases durch die Gasaustrittsöffnungen 5 der zweiten Reihe 16 erfolgen. Mit Ansteigen der Metallschmelze in dem Verteilergefäß 2 werden, entsprechend ihrer Anordnung bezüglich der Höhe im Verteilergefäß 2 mit Metallschmelze geflutet, wobei die Metallschmelze gemäß dem physikalischen Prinzip der kommunizierenden Gefäße in der Gaszuführung entsprechend ansteigt. Die schlitzartigen Gasaustrittsöffnungen 5 der zweiten Reihe 16 sind oberhalb der maximalen Badhöhe hm angeordnet, sodass durch dieselbe weiterhin Inertgas zum Erhalt des Inertgas-Schleiers ausströmen kann, während die Inertgaszufuhr für die ersten Reihen 15 mit Erreichen der maximalen Badhöhe hm abgeschaltet werden kann.
Die Trennwand 9 ist, wie auch üblicherweise bei Trennwänden in herkömmlichen Verteilergefäßen, als zusätzliches Bauteil 13 und als solches als Verschleißteil konzipiert. Die Trennwand 9 wird mit der Regeneration der feuerfesten Zustellung 2.1 des Verteilergefäßes 2 nach Beendigung einer Stranggusscharge ausgetauscht, sodass ein Zulaufen der Gaszuführung 4 und den daran angeschlossenen Gasaustrittsöffnungen 5 in der Trennwand 9 unschädlich ist.
Wie in 3b ersichtlich, sind die Gasaustrittsöffnungen 5 der ersten Reihe 15 zu beiden Seiten hin, d. h. zum Zulaufbereich 7 und Ablaufbereich 8 hin, geöffnet, sodass eine Spülung beider Bereiche 7, 8 über die Höhe des Verteilergefäßes 2 dieser Gasaustrittsöffnungen 5 gleichzeitig erfolgen kann. Die spitzförmigen Gasaustrittsöffnungen 5 der zweiten Reihe 16 sind in diesen Ausführungsbeispielen lediglich zum Zulaufbereich 7 hin geöffnet, sodass dort durch dieselben der Inertgas-Schleier erzeugt werden kann. Zwei Gasaustrittsöffnungen 5 in gleicher Höhe der ersten Reihe 15 sind in der Trennwand 9 durch Verbindungsabschnitte 18 der Gaszuführung 4 miteinander verbunden, wobei diese wiederum zusammen an einem gemeinsamen Abschnitt 12 angeschlossen sind, der nach oben aus der Trennwand 9 herausgeführt ist. Die Verbindungsabschnitte 18 verlaufen in den hier gezeigten Ausführungsformen der Verteilervorrichtung 1 senkrecht zur Außenseite der Trennwand. Sie können auch schräg zur Außenseite der Trennwand verlaufen, um das Inertgas in einer bestimmten, nicht zu Außenwand senkrechten Richtung in den Innenraum 6 des Verteilergefäßes 2 einzuleiten.
Nicht dargestellt in den Figuren sind zum Beispiel weitere außerhalb des Verteilergefäßes 2 anzuordnende Bauteile und Vorrichtungen, wie Steuerungs- und/oder Versorgungsleitungen und/oder Vorratsspeicher für das Inertgas. Abweichend hierzu ist in 5 ein bestimmter, noch zu beschreibender Messbereich einer Steuerung 19 dargestellt.
Zusätzlich als Teil der Spülvorrichtung 3 ist in den hier vorgeführten Ausführungsformen der Verteilervorrichtung 1 in jedem Lochstein 11 eine weitere Gasaustrittsöffnung 5 mit einem entsprechend anschließenden Abschnitt 12 vorgesehen, wobei auch hier Gasaustrittsöffnung 5 und Abschnitt 12 in den feuerfesten Werkstoff des Lochsteins 11 integriert sind. Die Gasaustrittsöffnung 5 ist hier als nach oben hin konisch zulaufender Block 20 aus einer porösen, gasdurchlässigen Keramik ausgebildet (4a) und in einer Ecke des Lochsteins 11 (4b) positioniert. Die poröse Keramik verhindert auch bei einer maximalen Badhöhe hm ein Eindringen von Metallschmelze in den anschließenden Abschnitt 12. Der Lochstein 11 gehört hier, wie auch allgemein üblich zu den Verschleißteilen, die mit der Erneuerung der feuerfesten Zustellung 2.1 des Verteilergefäßes 2 ausgetauscht werden.
In 5 wird eine zweite Ausführungsform der Verteilervorrichtung 1 wiedergegeben. Diese unterscheidet sich von der ersten Verteilervorrichtung 1 gemäß 1 insbesondere dadurch, dass zwei zusätzliche Dämme 14 zur Beruhigung der Metallschmelze vorgesehen sind. Diese Dämme 14 sind hier deutlich kleiner als die halbe maximale Badhöhe hm. In den Dämmen 14 ist, wie in den Lochsteinen 11, eine gleiche Art von Gasaustrittsöffnungen 5 mit blockartig angeordneter poröser Keramik vorgesehen, wobei hier die Dämme 14 jeweils eine Reihe von Gasaustrittsöffnungen 5 aufweisen, die senkrecht zu der Bildebene in 5 verlaufen.
In der dritten Ausführungsform gemäß 6 ist der Zulaufbereich 7 mittig in dem rinnenförmigen Verteilergefäß 2 angeordnet und jeweils durch eine Trennwand 9 von dem jeweils angrenzenden Ablaufbereich 8 mit den vorgesehenen Lochsteinen 11 abgegrenzt. Wie anhand der die Strömungsrichtung g des Inertgases wiedergebenden Strömungspfeile ersichtlich, sind auch hier die schlitzförmigen Gasaustrittsöffnungen 5 der hier vollständig geschnittenen zweiten Reihe 16 nur zum Zulaufbereich 7 hin geöffnet, sodass hier von beiden Seiten her im Zulaufbereich 7 ein zuvor beschriebener Inertgas-Schleier erzeugt werden kann. Die auch hier kreisförmigen Austrittsöffnungen 5 der ersten Reihe 15 sind jeweils zu beiden Bereichen 7, 8 hin geöffnet, sodass hierüber eine entsprechende Spülung des Verteilergefäßes 2 über die Höhe seines Innenraumes 6 erfolgen kann.
Exemplarisch ist in der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform der Verteilervorrichtung 1 ein Teil der vorgesehenen Steuerung 19 rein schematisch eingezeichnet. Hierbei weist die Steuerung 19 eine Messwerterfassung mit einer Sauerstoffsonde 21 auf, die den Sauerstoffgehalt in dem Innenraum 6 des Verteilergefäßes 2 misst. Über die Messung des Sauerstoffgehaltes wird die Spülung des Innenraumes 6 mit Inertgas geregelt, wobei der mittels der Sauerstoffsonde 21 erfasste Messwert als Regelgröße in den Regelprozess eingeht. Vorgesehen ist, wie durch die Antenne 22 symbolisch dargestellt, dass die Steuerung 19 den Messwert drahtlos an die nicht dargestellte weitere Teile der Steuerung 19 der Spülvorrichtung 3 weitergibt.
Bezugszeichenliste

1: Verteilervorrichtung
2: Verteilergefäß
2.1: feuerfeste Zustellung
3: Spülvorrichtung
4: Gaszuführung
5: Gasaustrittsöffnung
6: Innenraum
7: Zulaufbereich
8: Ablaufbereich
9: Trennwand
10: Durchgangsöffnung
11: Lochstein
12: Abschnitt
13: Bauteil
14: Damm
15: erste Reihe
16: zweite Reihe
17: Boden
18: Verbindungsabschnitt
19: Steuerung
20: Block
21: Sauerstoffsonde
22: Antenne
hm: maximale Badhöhe
g: Strömungsrichtung

Claims

Verteilervorrichtung für Strangguss mit einem feuerfesten Verteilergefäß (2) zur Aufnahme und Weitergabe von Metallschmelzen, insbesondere von Stahlschmelze, und mit einer Spülvorrichtung (3) zum Spülen des Verteilergefäßes (2) mit Inertgas vor und während seiner Befüllung mit Stahlschmelze dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (3) mindestens eine Gaszuführung (4) mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung (5) in den Innenraum (6) des Verteilergefäßes (2) hinein aufweist und dass die Gasaustrittsöffnung (5) in der feuerfesten Zustellung (2.1) des Verteilergefäßes (2) und/oder in einem eingebauten feuerfesten Bauteil (13) des Verteilergefäßes (2) integriert ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein an die Gasaustrittsöffnung (5) anschließender Abschnitt (12) der Gaszuführung (4) in der feuerfeste Zustellung (2.1) des Verteilergefäßes (2) und/oder in dem eingebauten feuerfesten Bauteil (13) des Verteilergefäßes (2) integriert ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der an die Gasaustrittsöffnung (5) anschließende Abschnitt (12) der Gaszuführung (4) in Einsatzlage des Verteilergefäßes (2) von der zugeordneten Gasaustrittsöffnung (5) bis oberhalb einer vorgesehenen maximalen Badhöhe (hm) hin erstreckt.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gasaustrittsöffnungen (5) an einem gemeinsamen Abschnitt (12) der Gaszuführung (4) angeschlossen sind.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsöffnung (5) mittels eines Abschnittes (12) der feuerfeste Zustellung (2.1) oder Blocks (20) aus poröser, von Gas durchströmbarer Keramik gebildet wird.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsöffnung (5) als Düse ausgebildet ist.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Positionierung der Gasaustrittsöffnung (5) oberhalb einer vorgesehenen maximalen Badhöhe (hm) in dem Verteilergefäß (2) dieselbe eine schlitzartige Form aufweist, wobei sich ihr Schlitz parallel zum Boden (17) des Verteilergefäßes (2) längserstreckt.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (12) der Gaszuführung (4) und/oder die Gasaustrittsöffnung (5) in einem Verschleißteil der feuerfesten Zustellung (2.1) integriert ist.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergefäß (2) einen Zulaufbereich (7) und einen Ablaufbereich (8) aufweist, wobei die beiden Bereiche durch eine Trennwand (9) aus feuerfestem Werkstoff mit mindestens einer Durchgangsöffnung (10) für die Stahlschmelze voneinander getrennt sind, und die Gasaustrittsöffnung (5) mit dem Abschnitt (12) der Gaszuführung (4) in der Trennwand (9) integriert ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennwand (9) mindestens eine erste Reihe (15) von Gasaustrittsöffnungen (5) vorgesehen ist, die an einen gemeinsamen Abschnitt (12) der Gaszuführung (4) angeschlossen sind.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Reihe (15) von Bodenhöhe bis zumindest einer vorgesehenen maximalen Badhöhe (hm) hin erstreckt.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennwand (9) zwei erste Reihen (15) von Gasaustrittsöffnungen (5) vorgesehen sind, die zumindest mit einer Komponente senkrecht zum Boden (17) des Verteilergefäßes (2) in der Trennwand (9) angeordnet sind.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennwand (9) eine zweite Reihe (16) von Gasaustrittsöffnungen (5) vorgesehen ist, die parallel zum Boden (17) des Verteilergefäßes (2) verläuft und oberhalb einer vorgesehenen maximalen Badhöhe (hm) angeordnet ist.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsöffnungen (5) zum Zulaufbereich (7) und/oder zum Auslaufbereich hin geöffnet sind.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergefäß (2) mindestens einen Ablauf mit einem Lochstein (11) aufweist und dass in dem Lochstein (11) mindestens eine Gasaustrittsöffnung (5) nebst an derselben anschließenden Abschnitts (12) der Gaszuführung (4) integriert ist.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilergefäß (2) mindestens einen Damm (14) zur Beruhigung der Stahlschmelze aufweist, der quer zu einer Fließrichtung der Stahlschmelze angeordnet ist und den Boden (17) des Verteilergefäßes (2) um weniger eine halbe maximale Badhöhe (hm) überragt, und dass in dem Damm (14) mindestens eine Gasaustrittsöffnung (5) nebst an derselben anschließenden Abschnitts (12) der Gaszuführung (4) integriert ist.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (3) manuell und/oder automatisch steuerbar oder regelbar ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (3) eine Messwerterfassung mit mindestens einer Sonde zur Erfassung einer Messgröße, wie Art und/oder Volumenanteil zumindest einer Gaskomponente der Atmosphäre sowie/oder Temperatur und/oder Temperaturverteilung jeweils in dem Innenraum (6) des Verteilergefäßes (2) aufweist, wobei eine erfasste Messgröße als Steuerungswert oder Regelgröße für die Steuerung (19) bzw. Regelung der Spülvorrichtung (3) dient.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde als Sauerstoffsonde (21) ausgelegt ist, die in dem leeren Verteilergefäß (2) oder oberhalb einer aktuellen Badhöhe in dem Verteilergefäß (2) positionierbar ist.
Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerterfassung eine Messung einer aktuellen Badhöhe in dem Verteilergefäß (2) über eine Messung eines Gegendruckes umfasst, der dem aus den Gasaustrittsöffnungen (5) ausströmenden Inertgas entgegenwirkt.