DE2902096C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abgießen einer Metallschmelze in eine Stranggußkokille nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-AS 10 21 545 bekannt. Diese Vorrichtung weist ein nahezu horizontal an dem Gießgefäß angeordnetes Gießrohr auf. Das gasförmige Medium wird über eine düsenförmige Einrichtung, welche an der Oberseite des Gießrohres angebracht ist, etwa tangential in das Gießrohr eingeleitet. Diese Vorrichtung ist insofern nachteilig, als damit eine Durchflußregelung der Metallschmelze bei senkrecht angeordnetem Gießrohr wegen des hohen hydrostatischen Druckes der Schmelze nur schwer durchführbar ist. Da in solchen Fällen ein überaus hoher Gegendruck des eingeleiteten Inertgases notwendig ist, werden die Grenzen der Wirtschaftlichkeit bei einer derartigen Ausbildung bald überschritten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der oben angegebenen Art zu schaffen, bei der eine Durchflußregelung der Metallschmelze einfach und wirtschaftlich durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dadurch ist es möglich, die Durchflußmenge der Metallschmelze aus der Gießöffnung des Gießgefäßes zum einen mittels des Schieberventils, zum anderen mit Hilfe der Einrichtung zum Einbringen eines gasförmigen Mediums in das Gießrohr zu regeln. Das Schieberventil ermöglicht hauptsächlich eine Art Grobregelung, während die Einrichtung zum Einbringen des gasförmigen Mediums in das Gießrohr hauptsächlich die Feinregelung des Durchflusses der Metallschmelze übernimmt. Dadurch ist eine Entlastung des Schieberventils, ein niedrigerer Verschleiß und eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet. Außerdem ist für das Einbringen des gasförmigen Mediums nur ein geringer Überdruck erforderlich, da damit lediglich der beim Ausströmen der Metallschmelze aus dem Gießgefäß durch das Gießrohr auftretende Unterdruck beeinflußt, nicht jedoch der Strömungsquerschnitt des Gießrohres wesentlich verändert werden soll. Mit einer solchen Ausbildung läßt sich deshalb zusätzlich eine größere Wirtschaftlichkeit erzielen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Metallauf­ nahmegefäßes, welches mit einem Schieberventil und daran befestigtem Gießrohr versehen ist,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und

Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Schnitt durch das Gießrohr und die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohr-Befestigungsplatte.

In den Figuren ist der untere Abschnitt eines Gießgefäßes 10 für eine Metallschmelze, wie z. B. eine Gießpfanne, dar­ gestellt, wobei das Gefäß eine metallische Ummantelung 12 und eine feuerfeste Auskleidung 14 sowie eine Bodenöffnung 16 aufweist. Das Gefäß 10 ist dargestellt, wie es ober­ halb einer Kokille 18 angeordnet ist, welche ein Bestand­ teil einer Stranggußanlage ist. Zwei einander im Abstand gegenüberliegende Abzugsrollen 20 sind unterhalb der Kokille 18 dargestellt und repräsentieren schematisch die Einrichtungen zum gesteuerten Abziehen des Gußstranges oder der erstarrten Gußschale aus der Kokille, wie im Stand der Technik be­ kannt. Die Figuren zeigen ferner ein allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnetes Schieberventil, welches im Rahmen der Erfindung Verwendung finden soll, und mit Einrichtungen zum Befestigen eines Gießrohres 25 versehen ist, welches sich zwischen dem Boden des Ventils und dem Inneren der Kokille 18 erstreckt.

Das Ventil 24 ist mit einem Schieber versehen und entspricht dem in der US-Patentschrift 37 27 805 beschriebenen und dargestellten Ventil.

Das Schieberventil 24 besteht im wesentlichen aus einem an der Gefäßummantelung 12 mit Hilfe einer Befestigungsplatte 28 befestigten Rahmen 26, in welchem drei in vertikaler Richtung im Abstand voneinander angeordnete feuerfeste Platten aufgenommen sind. Bei diesen Platten handelt es sich um eine ortsfeste Platte 30, eine Schieberplatte 32 und um eine Befestigungsplatte für das Gießrohr (ortsfeste Platte 34), wobei die genannten Platten in der genannten Reihenfolge von oben nach unten so angeordnet sind, daß ihre Öffnungen mit der Gefäßöffnung 16 fluchten. Die ortsfeste Platte 30 besitzt eine im allgemeinen rechtwinkelige Gestalt und besteht aus einem Metallgehäuse, in welchem eine feuerfeste Platte auf­ genommen ist. Die Platte 30 ist in einer im Rahmen 26 ausge­ bildeten Ausnehmung 36 aufgenommen und weist eine Gieß­ öffnung 38 auf, die vertikal nach der Gefäßöffnung 16 aus­ gerichtet ist. Die Schieberplatte 32 ist gleichfalls als im allgemeinen rechtwinkelige Platte, bestehend aus einem inneren feuerfesten Kern und einem äußeren Metallgehäuse, ausgebildet, wobei diese Schieberplatte 32 jedoch etwas kleinere Dimensionen besitzt als die ortsfeste Platte 30. Die Schieberplatte 32 weist an ihrer Unterseite eine sich in Umfangsrichtung erstreckende abgestufte Schulter 42 auf, die mit den inneren Enden voneinander im Abstand gegenüber­ liegend angeordneten federbelasteten Hebeln 44 zusammen­ wirkt, die verschwenkbar am Rahmen 26 befestigt sind. Diese Hebel 44 halten die Platte so, daß sie verschieblich ist und belasten die Platte in einem abdichtenden Oberfläche- zu-Oberfläche-Kontakt mit der unteren Fläche der ortsfesten Platte 30.

Bekanntlich vermag sich die Schieberplatte 32 gegenüber der ortsfesten Platte 30 unter der Belastung durch einen in Fig. 1 dargestellten Fluidmotor 46 zu verschieben. Die in Fig. 2 dargestellte Schieberplatte 32 hat, wie darge­ stellt, eine Mittelöffnung 48, die, wenn sie nach der Gieß­ öffnung 38 der Platte 30 ausgerichtet ist, den Durch­ fluß einer Schmelze aus dem Gefäß 10 gestattet. Die Platte 32 kann leicht gegen andere, ähnlich geformte Schieberplatten ausgetauscht werden, die Mittelöffnungen mit größeren oder kleineren Durchmessern besitzen, um den Durchfluß der Metall­ schmelze aus dem Gefäß zu verändern. Eine ungelochte Feuer­ festplatte wird als Schieber verwendet, wenn der Ausfluß von Schmelze aus dem Gefäß verhindert werden soll.

Die ortsfeste Platte 34 für das Gießrohr wird unterhalb der Schieberplatte 32 mit Hilfe von sich einander gegen­ überliegend erstreckenden Teilen 50 eines Traggerüstes ge­ halten, welches ein rasches Auswechseln des montierten Gieß­ rohres 25 und der Platte 34 gestattet. Wie am besten in Fig. 3 dargestellt, besteht die Rohr-Halterungs­ platte (ortsfeste Platte 34) aus einem im wesentlichen rechtwinkeligen Feuer­ festblock 52, welcher eine Durchflußöffnung 54 aufweist, welche nach der in der Schieberplatte 32 ausgebildeten Öffnung 48 ausrichtbar ist. Der Block 52 ist mit Hilfe eines Mörtels 56 od. dgl. innerhalb eines Blechgehäuses 58 gehalten, welches eine hochstehende Metallummantelung 60, einen Boden 62 sowie einen nach unten gerichteten Ansatz 64 aufweist, der in einem einwärts gebogenen Flansch 66 endet, welcher zum Eingreifen in eine ringförmige Ausnehmung 68 dient, die in der Außen­ seite des Gießrohres 25 ausgebildet ist. Stellschrauben können verwendet werden, um das Gießrohr 25 gegen seitliche Verlagerung gegenüber dem Gehäuse 58 zu sichern.

Die Unterseite des Feuerfestblockes 52 weist eine zentrale Ausnehmung 68 auf, die konzentrisch zur Durchflußöffnung 54 ausge­ bildet ist. Die Ausnehmung 68 besitzt einen Durchmesser, der so gewählt ist, daß das obere Ende des Gießrohres 25 mühelos aufgenommen werden kann. Konzentrisch im Abstand zwischen der Durchflußöffnung 54 und der Wandung der Ausnehmung 68 ist im Block eine Einrichtung 70 (ringförmiger Kanal) ausgebildet, die mit Hilfe eines länglichen Strömungskanals 74 mit einer Gaszuführung (Anschlußkupplung 72) in Verbindung steht. Die Anschlußkupplung 72 ist an dem Boden 62 des Gehäuses 58 befestigt und so ausgestaltet, daß eine regulierbare, nicht dargestellte, Gasquelle angeschlossen werden kann, wobei als Gas ein Inertgas, wie Argon oder ein reduzierendes Gas, verwendet werden kann.

Eine dünne Beilagsscheibe 76 aus Metall ist zwischen dem oberen Ende des Gießrohres 25 und der dem Rohr zugewandten Oberfläche der Ausnehmung 68 angeordnet. Die Beilagsscheibe 76 weist gemäß Fig. 3 einen Außenumfang auf, der eng an die Wandung der Ausnehmung angepaßt ist, wobei in der Scheibe eine Mittelöffnung 78 ausgebildet ist, welche die Durchflußöffnung 54 und den Innendurchtritt 80 des Gießrohres 25 miteinander verbindet. Die Aufgabe der Scheibe 76 besteht darin, den Gas­ durchfluß durch den Strömungskanal 74 und in den ringförmigen Kanal 70 in der im folgenden noch näher erläuterten Weise drosselnd zu beein­ flussen. Im Betrieb wird das Gießgefäß 10 mit seiner Bodenöffnung 16 oberhalb der Stranggußkokille 16 so angeordnet, daß das am Schieberventil 24 befestigte Gieß­ rohr sich merklich in das Innere der Kokille hinein erstreckt. Die zunächst im Schieberventil 24 enthaltene Schieberplatte 32 ist eine ungelochte Platte, die so lange benutzt wird, wie kein schmelzflüssiges Material aus dem Gießgefäß 10 in die Kokille 18 gelangen soll. Soll das Abgießen begonnen werden, so wird die ungelochte Schieberplatte durch eine mit einer Mittelöffnung 48 versehene Schieberplatte, wie in den Fig. 1; 3 dargestellt, ersetzt. Das Auswechseln der Schieber­ platten 32 erfolgt zweckmäßigerweise entsprechend der im US-Patent 37 27 805 beschriebenen Arbeitsweise.

Mit beginnendem Einströmen der Schmelze in die Kokille 18 steigt der Schmelzenspiegel in der Kokille über das untere Ende des Gießrohres 25 an, wodurch eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Inneren des Rohres und der Atmosphäre hervor­ gerufen wird. Ist ein vorbestimmter Flüssigkeitsspiegel in der Kokille erreicht, wie in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 81 angedeutet, so nehmen die Gußstrang-Abzugsrollen 20 ihre Arbeit auf und ziehen den entstandenen Gußstrang aus der Kokille ab. Dieses Abziehen des Gußstranges erfolgt mit einer solchen Geschwindigkeit, daß ein im wesentlichen konstanter Flüssigkeitsspiegel in der Kokille aufrechterhalten wird. Ist die Abdichtung zwischen dem Schieberventil und dem Gieß­ rohr so gut wie möglich, insbesondere um die Bildung von oxidischen Einschlüssen beim Abgießen aluminiumberuhigter Stähle zu verhindern, so führt der kontinuierliche Durch­ fluß der Metallschmelze durch das Gießrohr dazu, daß die anfänglich im Rohr enthaltene Luft vom schmelzflüssigen Metall mitgerissen und somit aus dem Rohr entfernt wird. In dem Maß, wie die Luft aus dem Rohr entfernt wird, bildet sich in demselben ein Unterdruck, was insbesondere in dem an die Grenzfläche zwischen der Schieberplatte 32 und der ortsfesten Platte 34 für das Rohr erfolgt, wodurch der Flüssig­ keitsspiegel im Gießrohr so weit ansteigt, bis das Gießrohr gänzlich mit Schmelze gefüllt ist. Ist dieser Zustand er­ reicht, so tritt der bereits erwähnte sog. "superspeed effect" auf, so daß der Durchfluß von Schmelze durch das Gießrohr ansteigt. Diese Steigerung des Schmelzendurch­ flusses macht sich durch ein Ansteigen des Schmelzen­ spiegels in der Kokille bemerkbar, weil die Abzugsrollen 20 nicht im Stande sind, die Füllhöhe der Kokille konti­ nuierlich konstant zu halten, wenn der "superspeed effect" auftritt. Erfindungsgemäß wird nun ein gasförmiges Fluid, vorzugsweise ein Inertgas, wie beispielsweise Argon, in abgestimmten Mengen aus einer Gasquelle in den ringförmigen Kanal 70 eingebracht, aus welcher das Gas in das Innere des Gieß­ rohres eintritt, wobei das Gas mittels der im feuerfesten Material, welches den Rohrhalterungsblock 52 bildet, ausge­ bildeten Poren, in erster Linie jedoch durch die zwischen dem Feuerfestblock 52 und der Beilagsscheibe 76 ausgebildeten Fugen in das Innere des Rohres gelangt. Der Gasdurchfluß wird auf einer solchen Höhe gehalten, daß der Schmelzendurch­ fluß durch das Gießrohr so weit verzögert wird, daß die Ab­ zugsrollen 20 im Stande sind, den Schmelzenspiegel in der Kokille 18 im wesentlichen konstant zu halten.

Wenngleich der Primäreffekt der Regulierung des Gasdurch­ flusses darin liegt, daß der Durchfluß an schmelzflüssigem Metall durch das Gießrohr gesteuert wird, kann es ggf. noch vorteilhafter sein, die Regulierung der Gasströmung in Ab­ hängigkeit von einer leichter zu bestimmenen Variablen, wie der Abzugsgeschwindigkeit des Gußstranges aus der Kokille oder dem Schmelzenspiegel in der Kokille, zu steuern.

Werden die Schieberplatten 32 oder die ortsfesten Platten 34 mit daran befestigten Gießrohren 25 verändert, so kann fest­ gelegt werden, daß der Durchfluß von Schmelze durch das Gießrohr verringert wird, worauf die Menge von dem System zugeführtem Gas vermindert werden kann, um den veränderten Systembedingungen angepaßt zu sein.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Abgießen einer Metallschmelze in eine Stranggußkokille, mit einem Gefäß zur Aufnahme der Me­ tallschmelze, einem mit dem Gefäß verbundenen Gießrohr zum Fördern der Metallschmelze aus dem Gefäß in das Innere der Kokille und mit einer Einrichtung zum Ein­ bringen eines gasförmigen Mediums in das Gießrohr, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer im Gefäß­ boden angeordneten Gießöffnung (38) ein Schieberventil (24) mit wenigstens einer eine Durchflußöffnung aufwei­ senden, ortsfesten Platte (34) vorgesehen ist, und daß die Einrichtung (70) zwischen dem unteren Ende der Platte (34) und der Anschlußstelle des Gießrohres (25) an diese Platte mündend angeordnet ist, so daß das gasförmige Medium von einer äußeren Gasquelle in das obere Ende des Gießrohres (25) einbringbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einbringen des gasförmigen Mediums einen ringförmigen Kanal (70), der konzentrisch zu der in der Platte (34) ausgebildeten Durchflußöffnung (54) angeordnet ist, eine außerhalb der Platte (34) be­ festigte Anschlußkupplung (72) sowie einen Strömungs­ kanal (74) aufweist, der sich von der Anschlußkupplung zu dem ringförmigen Kanal erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Gießrohr (25) und der Platte (34) eine aus Metall bestehende Beilagsscheibe (76) vor­ gesehen ist, die den Bodenabschluß des ringförmigen Strömungskanals (70) bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in der unteren Oberfläche der Platte (34) eine Ausnehmung (68) ausgebildet ist, welche das obere Ende des Gießrohres (25) aufnimmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (34) in einer Metallum­ mantelung (60) aufgenommen ist, welche alle Außenflächen der Platte mit Ausnahme derjenigen Flächen abdeckt, die mit einer beweglichen Schieberplatte (32) des Schieber­ ventils (24) zusammenwirken.