DE2435895A1 - Zwischenbehaelter fuer stranggussanlagen - Google Patents
Zwischenbehaelter fuer stranggussanlagenInfo
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER
5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90
Köln, den 12. Juli 1974 Ha/Fi/138
FOSECO INTERNATIONAL LIMITED, 285 Long Acre, Nechells -,
Birmingham/England
Die Erfindung betrifft einen Zwischenbehälter für Stranggußanlagen
mit einem äußeren Metallmantel und einer an den Mantel angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem
Material.
In der DT-OS 2 259 553.5 wird ein Zwischenbehälter oder Tundish für Stranggußanlagen beschrieben, der aus einem
äußeren Metallmantel, einer angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material sowie einer verlorenen
Auskleidung aus einer Garnitur von Platten eines Materials niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht. Der Auftreffbereich
des Zwischenbehälters ist mit einem äußerst erosionsbeständigen oder verlorenen Material ausgekleidet. In der
vorgenannten Druckschrift wird bemerkt, daß jede größere Lücke zwischen der permanenten und verlorenen Auskleidung
ausgefüllt werden kann, z.B. mit losem feingesiebtem Formsand.
Es wurde gefunden, daß zusätzliche Verbesserungen erzielt
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werden können, wenn der Zwischenbehälter aus einem Dreischichtensystem
besteht, d.h. aus einer permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material, einer Scücht aus einem
im wesentlichen ungebundenen feinteiligen feuerfesten Material und einer verlorenen Auskleidung, die aus einer
Garnitur von Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial besteht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Zwischenbehälter für Stranggußanlagen mit einem äußeren Metallmantel und einer
an den Mantel angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material, der dadurch gekennzeichnet ist, daß
der permanenten Auskleidung eine Schicht aus einem im wesentlichen ungebundenen feinteiligen feuerfesten Material
aufliegt und sich eine verlorene Auskleidung aus einer Garnitur von Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial
anschließt. Der Auftreffbereich des Zwischenbehälters kann
mit einem äußerst erosionsbeständigen oder verlorenen Material ausgekleidet sein, wie es in der vorstehend genannten
Druckschrift beschrieben ist.
Vorzugsweise zeigt das feuerfeste Wärmeisoliermaterial
niedrige Wärmeleitfähigkeit und niedrige Wärmekapazität.
Der erfindungsgemäße Zwischenbehälter gestattet eine größere Flexibilität bei der Anordnung der verschiedenen
Bestandteile. So kann beispielsweise die Dicke und die Art der Schicht in Abhängigkeit von der genauen Lage in
dem Zwischenbehälter variiert werden. So ist es nunmehr möglich, den Wärmestrom vom geschmolzenen Metall zum
Zwischenbehälter zu variieren, um optimale Ergebnisse zu erhalten.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des
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erfindungsgemässen Zwischenbehälters ist das Auskleidungssystem so aufgebaut, daß das geschmolzene Metall beim Einfüllen
im Bereich des Einlasses einen größeren Wärmeverlust als im Bereich des Auslasses .zeigt.
Diese Unterschiede können in der Praxis auf verschiedenen Wegen beeinflußt werden. Wenn eine permanente feuerfeste
Auskleidung vorhanden ist, kann diese im Einlaßbereich dünner als im Auslaßbereich sein oder im Einlaßbereich aus
einem Material größerer Wärmeleitfähigkeit bestehen. Zum anderen kann das im wesentlichen ungebundene feinteilige
feuerfeste Material eine dünnere Schicht bilden oder von anderer Art sein, z.B. in der Nähe der Ausflußdüsen aus
Sand und in der Nähe des Einlaufbereichs aus Graphit, Koks, Stahlkugeln. Zum anderen können auch die Platten aus feuerfestem
Wärmeisoliermaterial zwischen den genannten beiden Bereichen von unterschiedlicher Dicke und/oder Wärmeleitfähigkeit
sein.
Die permanente feuerfeste Auskleidung Kann aus feuerfesten
Ziegeln oder aus einem gegossenen monolithischen Stück bestehen. Wenn die permanente Auskleidung aus feuerfesten
Ziegeln besteht, ist es erstrebenswert, die Fugen zwischen den Ziegeln abzudichten, um das Eindringen des ungebundenen
feinteiligen Materials zu verhindern. Wenn Quarzsand als ungebundenes feinteiliges Material verwendet wird und ein
Eindringen in die Fugen auftritt, kann die durch das Aufheizen hervorgerufene Expansion des Siliciumdioxyds eine
Beschädigung der permanenten Auskleidung verursachen. Die Zusammensetzung der Ziegel oder die des Auskleidungsmaterials
kann schwanken, um den vorstehend genannten unterschiedlichen Wärmestrom zu beschleunigen.
Die Schicht aus im wesentlichen ungebundenem feinteiligem
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feuerfestem Material kann aus einer Vielfalt bekannter Materialien aufgebaut werden. Aus wirtschaftlichen Gründen
wählt man billiges Material, da keine wesentlich besseren Ergebnisse durch Verwendung teueren feinteiligen feuerfesten
Materials erzielt werden. Quarzsand, Olivinsand, Chromitsand,
gebrochene^ Schamotte, Ziegelmehl, gebrochener Steingutton
und gebrochenesb*fc*iβeh£* feuerfestes Material, wie
Magnesit, sind überall verfügbar und im Rahmen der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend verwendbar. Von diesen
Materialien wird Siliciumdioxyd wegen seines hohen Expansionsgrades
am wenigsten bevorzugt, der als Ergebnis der Überführung vondC-Quarz Info -Quarz auftritt, wenn Siliciumdioxyd
auf 5oo bis 6000C erhitzt wird.
Die verlorene Auskleidung kann aus Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial bestehen, beispielsweise aus feuerfesten
Fasern, wie Asbest, Calciumcilikat-Fasern, Aluminiumsilikat-Fasern, feuerfestem Füllstoff,wie Siliciumdioxyd,
Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, feuerfeste Silikate, und Bindemittel, wie kolloidales Kieselsol, Natriumsilikat, Stärke,
Phenol-Formaldehyd-Harz, Harnstoff-Formaldehyd-Harz. Um die Wärmeleitfähigkeit der Auskleidungsplatten in dem Bereich zu
erhöhen, in dem das Metall in den Zwischenbehälter einströmt, können Bestandteile, wie Siliciumcarbid, als Teil des FÜ11-materials
in die Masse der Platten eingebracht sein. Die die verlorene Auskleidung bildenden Platten sind vorzugsweise
von niedriger Wärmeleitfähigkeit und niedriger Wärmekapazität, um beim ersten Eindringen des geschmolzenen Metalls
in den Zwischenbehälter den Effekt des Abschreckens auf ein Minimum zurückzuführen.
Die Zusammenstellung des erfindungsgemäßen Zwischenbehälters ist unkompliziert. Zuerst wird die permanente Auskleidung
in dem Metallmantel installiert. Anschließend werden die
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Platten der verlorenen Auskleidung in Position gebracht und der Raum hinter der verlorenen Auskleidung darauf mit dem
ungebundenen feuerfesten Material ausgefüllt, was beispielsweise manuell oder mit geeigneten Vorrichtungen geschehen
kann, wie z.B. mit einer Kernblasmaschine, die die in einem Strom komprimierter Luft suspendierten feinteiligen feuerfesten
Materialien einleiten kann.
Es ist erstrebenswert, Vorrichtungen zur Trennung der permanenten Auskleidung von der verlorenen Auskleidung anzubringen,
um die Einbringung der Schicht aus feinteiligem feuerfestem Material zu erleichtern. Die angestrebten Trennungselemente
können vielfältig ausgebildet sein: Wenn die permanente Auskleidung aus feuerfesten Ziegeln besteht,
können Ausstülpungen an gewissen Bereichen der Oberfläche der Auskleidung während des Anordnens der Ziegeln gesehaffen
werden. Wenn die permanente Auskleidung von gegossener oder gestampfter monolithischer Struktur ist, können ähnliche
Ausstülpungen während des Stampfens oder Gießens ausgebildet werden. Auch können Distanzelemente in Form von Stücken aus
feuerfestem Wärmeisoliermaterial, wie feuerfeste Ziegel, zwischen der permanenten Auskleidung und der verlorenen Auskleidung
während des Aufbaus der letzteren oder zwischen der verlorenen Auskleidung und dem Metallmantel angeordnet sein.
Ausstülpungen können an der Oberfläche der Hinterseite von einigen Platten ausgebildet sein, aus denen die verlorene
Auskleidung aufgebaut ist.
Es ist erstrebenswert, die Kontaktfläche zwischen den Trennelementen und der Auskleidung auf ein Minimum zu reduzieren
oder sie so zu ummanteln, daß die Querschnittsfläche der Enden der Trennelemente bzw. der Enden der Ausstülpungen
auf der permanenten oder verlorenen Auskleidung so klein wie möglich ist. Die gesamte Anzahl der Trennelemente oder
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Ausstülpungen sollte auf ein Minimum reduziert werden, das gerade notwendig ist, um die erforderliche Trennung der permanenten
und der verlorenen Auskleidung zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Trennelemente lediglich während
des Aufbaues des Zwischenbehälters sowie vor der Einbringung des feinteiligen feuerfesten Materials wirksam sein
müssen. Die anschließende Belastung während des Gebrauchs wird durch die Schicht aus feinteiligem feuerfestem Material
aufgenommen.
Die Stärke der drei vorstehend beschriebenen Schichten wird gewöhnlich wie folgt gewählt. Die permanente Auskleidung ist
1 bis Io cm, vorzugsweise 2 bis 6 cm, die Schicht aus feinteiligem
feuerfestem Material 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2 bis 4 cm und die verlorene Auskleidung o,5 bis Io cm, vorzugsweise
1,2 bis 5 cm,stark.
Die Verwendung einer Schicht aus feinteiligem feuerfestem Material zwischen der permanenten und der verlorenen Auskleidung
hat eine Reihe von Vorteilen:
1.) Wenn geschmolzenes Metall durch die verlorene Auskleidung tritt, findet eine Erstarrung in der Schicht aus feinteiligem
Material statt, so daß ein Anhaften und damit eine Beschädigung der permanenten Auskleidung oder des Mantels
verhindert wird.
2.) Am Ende des Gießzyklus werden Metallbär und ausgebrannte
verlorene Auskleidung mit größerer Leichtigkeit aus dem Zwischenbehälter entfernt. Das feinteilige feuerfeste
Material verhindert, daß die permanente und die verlorene Auskleidung miteinander verbunden bleiben. Das Ablösen
der verlorenen Auskleidung kann durch einfaches Umkippen des Zwischenbehälters erreicht werden, so daß das
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feinteilige feuerfeste Material herausfallen kann. Zum anderen können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Stahlbänder so im Zwischenbehälter rundum-laufen, daß sie einen Teil des Platzes
einnehmen, der sonst von dem ungebundenen feuerfesten Material ausgefüllt wird. Bei Abschluß des Gießzyklus
können diese Stahlbänder mittels eines Krans hochgezogen
und somit die Gesamtheit des Bars unidie verlorene
Auskleidung schnell und leicht entfernt werden.
3.) Das feinteilige feuerfeste Material ist für die Isolierwirkung
des gesamten Auskleidungssystems verantwortlich und gestattet eine Reduzierung der Stärke der permanenten
Auskleidung, wenn sie benutzt wird.
Es ist von Vorteil, die verlorene Auskleidung so anzuordnen, daß sie etwas über den höchsten Rand des gewöhnlich horizontal
angeordneten oberen Flansches des Metallmantels hinausragt. Damit ist es möglich, den Raum zwischen den Platten
der verlorenen Auskleidung und dem Rand mit dem lockeren ungebundenen feuerfesten Material auszufüllen. Die so gebildete
flache Schicht aus feuerfestem Material sorgt dafür, daß der obere Flansch des Metallmantels gegen Beschädigung geschützt
ist, z.B. gegen Spritzer von flüssigem Metall.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht
und wird nachfolgend im einzelnen anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen
Zwischenbehälter entlang der Linie I/I aus Figur 2,
Figur 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Zwischenbehälter
entlang der Linie II/II der Figur 1,
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Figur 3 eine Draufsicht auf eine Ecke eines erfindungsgemäßen Zwischenbehälters.
Nach den Figuren 1 und 2 besteht der Zwischenbehälter aus einem äußeren Metallmantel 1. Dieser wird zunächst mit einer
permanenten Auskleidung 2 aus feuerfestem Ziegelmaterial ausgekleidet.
Die nächste Schicht 3 besteht aus ungebundenem Sand. Schließlich folgt eine aus Platten bestehende innere
Auskleidung 4. Nahe des Auftreffbereichs des Zwischenbehälters, zwischen den Platten der inneren Auskleidung 4 und der Auskleidung 2, befinden sich Platten 5 aus wärmeleitfähigem
Material, die z.B. aus einer Mischung von gebundenem Calciumsilikat
und Graphit bestehen. Vier Ausflußdüsen 6 sind im Boden des Zwischenbehälters angeordnet. An verschiedenen Stellen
längs des Zwischenbehälters sind Ketten 7 (in Figur 2 nicht gezeigt) gelagert. Nach dem Gießen werden die freien Enden
der Ketten 7 zusammengebunden. Der sich im Zwischenbehälter
befindende Metallbär kann zusammen mit den Platten der verlorenen Auskleidung 4 herausgehoben werden.
Nach Figur 3 hat ein äußerer Metallmantel 1 eine permanente Auskleidung 2 aus monolithischem feuerfestem Material, die zwei
Höcker an einer Ecke des Zwischenbehälters aufweist. Der permanenten
Auskleidung 2 folgt eine Schicht 3 aus ungebundenem Sand und eine innere Auskleidung 4 aus Platten aus feuerfestem
Wärmeisoliermaterial.
Die folgenden Beispiels dienen dazu, die Erfindung weiter zu
veranschaulichen.
Beipiel 1
Ein Zwischenbehälter aus Stahl wurde mit 114 mm starken feuerfesten
Ziegeln ausgekleidet, wobei feuerfester Zement als
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Dichtungsmaterial verwendet wurde, um einen Hohlraum einer Länge von 6 Metern, einer oberen Weite von 6oo mm, einer Weite
von 4oo mm am Boden und einer Tiefe von 8oo mm zu schaffen.
Der Boden des Zwischenbehälters wurde dann bis zu einer Tiefe von Io mm mit einer Schicht aus lockerem Quarzsand bedeckt.
Eine hochfeuerfeste Platte aus Aluminiumoxyd wurde an dem Punkt auf die Sandschicht gelegt, oberhalb dessen geschmolzenes
Metall dem Zwischenbehälter zufließt. Der Rest des Sandes wurde mit dickeren Platten aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial bedeckt,
das Asbestfasern und totgebrannten Magnesit als Füllstoff enthielt. Die Platten und die stärkeren Platten wurden
mit feuerfestem Mörtel miteinander verbunden. Die Wände des Zwischenbehälters wurden mit Magnesit/Asbest-Platten in ähnlicher
Weise ausgekleidet, so daß ein Spalt schwankender Breite von näherungsweise Io mm zwischen den Platten und der
permanenten Ziegelauskleidung entstand. Dieser Spalt wurde dann vollständig mit lockerem Quarzsand ausgefüllt.
Der Zwischenbehälter wurde zum Stranggießen von tiefgezogenem, Al-beruhigtem Stahl eines niedrigen Kohlenstoffgehalts verwendet.
Die Temperatur des Stahls in dem Zwischenbehälter betrug 1535°C. Drei 18o t Chargen wurden in einer Folge gegossen.
Nach dem Gießen wurde der abgekühlte Zwischenbehälter gewendet. Der in dem Zwischenbehälter zurückgebliebene Metallbär fiel
zusammen mit der verlorenen Auskleidung und dem Quarzsand heraus.
Es wurde keine Beschädigung der permanenten Ziegelauskleidung beobachtet. Der Zwischenbehälter wurde nach erneuter Auskleidung,
wie sie vorstehend beschrieben wird, weiteren Stranggußoperationen zugeführt.
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Io -
Ein Stahlzwischenbehälter wurde mit einem hochfeuerfesten, gießbaren Material aus Aluminiumoxyd ausgekleidet, wobei
eine Holzform verwendet wurde, um die Höcker an den Ecken des Zwischenbehälters (s. Figur 3) und einen Hohlraum folgender
Ausmaße auszubilden: Io95 mm Länge, 352 mm Bodenweite
und 45o mm Tiefe.
Der Boden des Zwischenbehälters wurde mit einer Schicht aus Olivinsand einer Tiefe von näherungsweise Io mm bedeckt und
dann mit einer Aluminiumoxydplatte und einer Platte, aus feuerfestem
Wärmeisoliermaterial ausgekleidet, wie es in Beispiel 1 beschrieben wird.
Jede Wand des Zwischenbehälters wurde mit einer einzigen Platte aus feuerfestem Wärmeisoliermaterial ausgekleidet, wobei Höcker
in den Ecken verwendet wurden, um die Platten örtlich festzulegen und einen Spalt von etwa 15 mm zwischen den Platten und
der monolithischen Auskleidung zu schaffen. Die Fugen zwischen den Platten wurden mit einem feuerfesten Dichtungsmaterial ausgefüllt.
Der Spalt wurde dann vollständig mit Olivinsand aufgefüllt.
Der Zwischenbehälter wurde zum Gießen von 4o t niedrig,legierten
Stahls, der zur Herstellung von nahtlosen Rohren eingesetzt wurde und 1,3 % Mangan, ο,33 % Silicium und ο,25 % Kohlenstoff
enthielt. Der Stahl hatte im Zwischenbehälter eine Temperatur von 159o°C. Nach dem Gießen wurde der Zwischenbehälter abkühlen
gelassen und dann gewendet, um den zurückbleibenden Me tallbär, die verlorene Auskleidung und den Olivinsand zu entfernen.
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Claims (13)
1. Zwischenbehälter für Stranggußanlagen mit einem äußeren
Metallmantel und einer an den Mantel angrenzenden permanenten Auskleidung aus feuerfestem Material, dadurch gekennzeichnet,
daß der permanenten Auskleidung (2) eine Schicht (3) aus einem im wesentlichen ungebundenen feinteiligen
feuerfesten Material aufliegt und sich eine verlorene Auskleidung (4) aus einer Garnitur von Platten aus
feuerfestem Wärmeisoliermaterial anschließt.
2. Zwischenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die permanente Auskleidung (2) Hocker (8) aufweist, um
Platten der verlorenen Auskleidung (4) und der permanenten Auskleidung (2) im Abstand zu halten.
3. Zwischenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten der verlorenen Auskleidung (4) Vorsprünge aufweisen, die an die permanente Auskleidung (2) anstoßen.
4. Zwischenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzstücke zwischen der verlorenen Auskleidung (4)
und der permanenten Auskleidung (2) angeordnet sind.
5. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 4f dadurch gekennzeichnet,
daß die permanente Auskleidung (2) aus feuerfesten Ziegeln besteht.
6. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die permanente Auskleidung (2) aus einem gegossenen monolithischen Formteil besteht.
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7. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die permanente Auskleidung (2) 1 bis Io cm stark ist,
8. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das ungebundene feinteilige feuerfeste Material aus Quarzsand, Olivinsand, Chromitsand, gebrochener Schamotte,
Ziegelmehl, gebrochenem Steingutton oder gebrochenen basischen feuerfesten Materialien besteht.
9. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die im -wesentlichen ungebundene Schicht (3) eine Stärke von 1 bis 5 cm aufweist.
10. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten (2/4) aus feuerfestem wärmeisolierendem Material aus feuerfesten Fasern, feuerfestem Füllstoff und
Bindemittel geformt sind.
11. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten der verlorenen Auskleidung (4) o,5 bis Io cm stark sind.
12. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallmantel (1) einen oberen sich horizontal nach außen erstreckenden Flansch aufweist, die Platten der
verlorenen Auskleidung (4) sich über die Höhe des Flansches hinaus erstrecken und der Flansch von einer Schicht (3)
aus einem im wesentlichen ungebundenen feinteiligen feuerfesten Material bedeckt ist.
13. Zwischenbehälter nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet
f daß die gesamte Auskleidung so aufgebaut ist, daß das geschmolzene Metall beim Einfüllen in dem Bereich des Einlasses
einen größeren Wärmeverlust als im Bereich des Auslasses zeigt.
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