DE3628066C2

DE3628066C2 - Tauchausguß und Verfahren zur Herstellung eines Tauchausgusses

Info

Publication number: DE3628066C2
Application number: DE3628066A
Authority: DE
Inventors: Haruyoshi Kimura; Yoshitaka Hiraiwa; Hiroyuki Shiokawa; Hiroshi Nagata; Yukio Inoue
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Current assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2006-08-20
Also published as: BE905338A; US4867932A; JPH07227B2; DE3628066A1; KR870001886A; JPS6250071A; US4779775A; KR900007115B1; BR8603975A

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchausguß und hat auch ein Ver fahren zur Herstellung eines Tauchausgusses, beispielsweise einer Tauchdüse oder Abschirmung mit Ausblasöffnungen zum Gegen stand, die ein Verstopfen mit nicht-metallischen Verunrei nigungen verhindern.

Beim Stranggießen von schmelzflüssigem Metall (wie schmelz flüssigem Stahl) ist in letzter Zeit der Tauchausguß, der so ausgelegt ist, daß er ein Inertgas während des Gießens in das schmelzflüssige Metall durch den zylindri schen Teil des Auslasses bläst, mehr und mehr in Gebrauch gekommen. Man bläst ein Inertgas, um das Verstopfen des Auslasses mit nicht- metallischen Verunreinigungen wie Aluminiumoxid zu verhindern, das an der Wandung des Gießloches anbäckt.

Ein Beispiel für einen Tauchausguß ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 56-102 357 beschrieben. Deren Aufbau ist derart, daß eine hohle Kammer mit einem Ringquerschnitt in Axialrichtung des Ausgusses gebildet wird. Ein Gas wird durch diese hohle Kammer in das durch den Ausguß fließende schmelzflüssige Metall ausgeblasen. Die Gasströmung verhindert, daß nicht-metallische Verunreinigungen wie Aluminium oxid an der Innenwandung des Tauchausgusses kleben bleiben.

Bei dieser Art von Düse ist jedoch die Wirkung, die das Gas blasen zum Verhindern eines Verklebens hat, nicht zufrieden stellend. Solch ein Klebenbleiben nicht-metallischer Ver unreinigungen am Auslaß der Düse führt zu einer Begrenzung in der Nutzung der Gießdüse bei wiederholten Anwendungen für das Stranggießen.

Ein weiteres Beispiel für einen Tauchausguß ist in dem Patent AT-E 36 479 B beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tauchausguß derartiger Auslegung anzugeben, daß das Klebenbleiben nicht- metallischer Verunreinigungen am Auslaß des Ausgusses durch Aus blasen eines Gases verhindert wird.

Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren, um in einfacher Weise eine Tauchausgußblaskonstruktion herzustellen.

Der Tauchausguß nach der Erfindung umfaßt eine Düse, eine hohle Ringkammer für das Gasblasen geformt in axialer Richtung der Düse und ringförmig angeordnete netzartige kleine Löcher zum Gasblasen, die mit der hohlen Ringkammer in Verbindung stehen, wobei diese kleinen Löcher am Auslaß des Ausgusses offen sind.

Nach dem Verfahren der Erfindung werden die kleinen Netz löcher bzw. netzartig angelegten Löcher gebildet, wenn organische Fäden, die rund um einen Teil der Innenwandung der Düse gewickelt sind, karbonisieren, sich verflüchtigen oder bei Erwärmung schrumpfen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines er findungsgemäßen Tauchausgusses;

die Fig. 2 bis 5 sind schematische Darstellungen, die das Verfahren zum Herstellen der Tauchausgusse unterschiedlicher Art nach der Erfindung erläutern;

Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Tauchausgusses nach der Erfindung.

Der Tauchausguß nach der Erfindung hat beispielsweise den in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Der Tauchausguß verfügt über eine hohle Kammer 3, zwischen der die Gießöffnung A bildenden Innenwand 1 und der die Düse bildenden Außen wand 2. Der obere Teil der Innenwand 1 besteht aus gas permeablem Material 1a; der untere Teil der Innenwand 1 aus gasimpermeablem Material 1b. Im Umfang des Teil eines gasimpermeablen Materials 1b sind kleine netzförmig angelegte Löcher oder Netzlöcher 4 gebildet, die mit der hohlen Kammer 3 in Verbindung stehen. Die kleinen "Netz"löcher 4 sind am Auslaß 5 offen, der am unteren Teil des Tauchausgusses gebildet ist. Die äußere Wand 2 verfügt über eine Öffnung, die mit der unteren Kammer 3 in Verbindung steht; die Büchse 6 ist in das Loch eingepaßt, um das Einführen von Blasgas zu erleichtern. Um zu verhindern, daß der Tauchausguß durch Schlacke korrodiert, wird die Schutzschicht 7 auf der Außenwandung 2 an der dem Schlackenniveau SL entsprechenden Wand 2 gebildet.

Ist der Tauchausguß in Betrieb, so wird ein Inertgas in den Auslaß geblasen. Ein Teil des Inertgases passiert das gas permeable Material 1a, welches die Innenwand der Hohlkammer 3 bildet und tritt in die Gießöffnung A ein. Hierdurch wird ver hindert, daß nicht-metallische Verunreinigungen wie Aluminium oxid an der Innenseite der Gießöffnung A kleben. Weiterhin passiert der andere Teil des Inertgasblasens in den Ausguß durch die netzartigen kleinen Löcher 4, die mit der Hohl kammer in Verbindung stehen und werden dann aus den Öffnungen der kleinen Löcher ausgeblasen, die auf dem Umfang der Innen seite des Auslasses 5 verteilt sind. Hierdurch wird verhindert, daß nicht-metallische Verunreinigungen am Auslaß 5 kleben bleiben.

Die netzförmigen kleinen Löcher oder Netzlöcher, die über den Umfang der Innenseite des Auslasses 5 verteilt sind, ermög lichen es dem Gas, in Form feiner Bläschen aus dem Umfang der Innenseite des Auslasses 5 ausgeblasen zu werden. Das geblasene Gas strömt und wäscht die Innenseite oder den Auslaß längs des schmelzflüssigen Metalls. Auf diese Weise wird der Aus laß gegen ein Kleben oder Anbacken nicht-metallischer Ver unreinigungen geschützt. Der Auslaß 5 ist so ausgebildet, daß die netzartigen kleinen Löcher auf deren Innenseite offen sind oder sich öffnen. Die kleinen Netzlöcher können in mehr fachen Schichten angeordnet sein, so daß die Öffnungen der kleinen Netzlöcher in Mehrfachreihen auf der Innenseite des Auslasses 5 angeordnet sind. Diese Anordnungen ermöglichen es dem Gas, gleichförmig in Form feiner Blasen ausgeblasen zu werden; hierdurch wird wirksam ein Verstopfen des Aus lasses 5 verhindert.

In der Zwischenzeit, wenn es möglich ist, das Kleben auf der Innenseite des Gießloches A durch andere Verfahren wie das Blasen eines Gases aus der oberen Düse zu verhindern, ist es auch möglich, das Klebenbleiben von Aluminiumoxid an der Wand des Auslasses allein dadurch zu verhindern, daß die kleinen Löcher für das Gasblasen vorgesehen werden, die im Ringabschnitt angeordnet und miteinander in Netzform verbunden sind. In diesem Fall können die kleinen Löcher für das Gasblasen entweder aus einem gaspermeablen Material oder einem gasimpermeablen Material, welches die Düse bildet, ausgebildet sein. Alternativ ist auch möglich, einen porösen Körper am Ende der kleinen Netzlöcher an der Wand des Auslasses zu befestigen, so daß das Gas in das Innere des Auslasses durch diesen porösen Körper geblasen wird.

Beispiel 1

Ein Tauchausguß nach der Erfindung wurde entsprechend den in Fig. 2 erläuterten Verfahrensschritten hergestellt.

Zunächst wurde ein vorgeformter zylindrischer gaspermeabler Körper 1a hergestellt (Fig. 2a). Die Außenfläche, die die halbe Länge des zylindrischen gaspermeablen Körpers 1a überdeckte, wurde mit einem netzartigen Material 4a um wickelt, das eine Öffnung 5 mm aus organischen Fasern von 0,2 mm Durchmesser (Fig. 2b) aufwies.

Der Rest der Außenfläche des zylindrischen gaspermeablen Körpers 1a wurde mit Wachs 8 vorbestimmter Dicke überzogen, wobei das Wachs und das Netz teilweise einander überlappten (Fig. 2c). Der zylindrische gaspermeable Körper 1a wurde auf das Kernmetall, welches das Gießloch bildet, mit dem netzartigen Material 4a nach oben befestigt. Eine Gummiform zur Bildung der Düse wurde aufgeschoben. Die Räume zwischen der Gummiform und dem gaspermeablen Material 1a und zwischen der Gummiform und dem Kern wurden mit einem Aluminiumoxid-Graphitkörper zur Bildung der Düse sowie einem Zirkoniumoxid-Graphitkörper zur Bil dung der Schutzschicht gefüllt. Die Form wurde mit einem Deckel abgedichtet; ein (Preß)druckformen wurde mittels einer Gummipresse zur Bildung der Düse vorge nommen. Die (preß)geformte Düse wurde in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt und ergab den Düsenaus gangskörper (Fig. 2d). Umfang und Gesamtlänge des Düsen ausgangskörpers wurden auf die gewünschten Abmessungen fertig bearbeitet; die Auslässe 5 wurden an dem Teil, wo die kleinen Netzlöcher (Fig. 2e) gebildet wurden, hergestellt. Das Loch 9 wurde hergestellt, welches mit der hohlen Kammer 3 in Verbindung steht, und zwar durch die Anwendung eines Wachses (Fig. 2f). In das Loch 9 wurde die Buchse 6 eingepaßt, durch welche ein Gas eingeblasen wurde. So wurde der Tauchausguß erhalten.

Der Tauchausguß wurde im Industriebetrieb für das Strang gießen von Stahl eingesetzt. Er ermöglichte ein Gießen von 675 t Stahl ohne irgend welche Störungen. Bei Untersuchung nach der Benutzung stellte sich heraus, daß die am Auslaß oder der Düse klebende Menge an Verunreinigungen etwa ein Drittel derjenigen im Falle eines üblichen Tauchausgusses ausmachte. Zum Vergleich: ein üblicher Tauchausguß wurde un brauchbar nach dem Gießen von 540 t Stahl aufgrund des Verstopfens des Auslasses.

Beispiel 2

Ein Tauchausguß nach der Erfindung wurde nach den in Fig. 3 gezeigten Schritten hergestellt.

Ein Netz 4a mit einer Öffnung von 7 mm aus natürlichen Fasern von 0,3 mm Durchmesser wurde auf den Führungszylinder 10 aufgebracht, um das Netz zylindrisch zu halten (Fig. 3a). Der Führungszylinder 10 wurde auf die Kernstange 11 aufge bracht, wodurch das Gießloch gebildet wurde, und zwar mit Hilfe eines nicht dargestellten Trägers, um die Konzentrizität beizubehalten. Die Kernstange wurde vorher mit der Gummiform 12 zur Bildung der Düse versehen. Der Raum innerhalb der Gummiform wurde mit dem Aluminiumoxid-Graphit körper 13 sowie dem Zirkoniumoxid-Graphitkörper 14 (Fig. 3b) gefüllt. Der Träger für den Führungszylinder wurde entfernt; der Raum zwischen der Kernstange 11 und dem Führungszylinder 10 wurde mit dem Aluminiumoxid-Graphitkörper gefüllt. Während das zylindrische Netz 4a an seinem Ort belassen wurde, wurde der Führungszylinder 10 entfernt. Der Deckel wurde unter Abdichtung aufgelegt; das (Preß)druckformen wurde unter Ver wendung einer Gummipresse (Fig. 3c) durchgeführt.

Das resultierende geformte Produkt wurde in reduzierender Atmosphäre gebrannt. Umfang und Gesamtlänge wurden auf die gewünschten Abmessungen (Fig. 3d) fertig bearbeitet. Das die netzartigen kleinen Löcher erreichende Loch 9 wurde unter dem Flansch des Tauchausgusses vorgesehen. In dieses Loch wurde die Metallbüchse, durch welche ein Gas geblasen wurde, eingepaßt. Der Auslaß 5 wurde an der vorbestimmten Stelle über den netzförmig angelegten kleinen Löchern (Fig. 3e) gebohrt.

Der Tauchausguß wurde im normalen Gießbetrieb getestet, während ein Inertgas durch das obere Loch geblasen wurde. Er er möglichte das Gießen von 1050 t schmelzflüssigen Stahls ohne Störungen, während der übliche Tauchausguß nach dem Vergießen von 900 t aufgrund eines Verstopfens des Auslasses unbrauch bar wurde.

Beispiel 3

Ein Tauchausguß nach der Erfindung wurde entsprechend den in Fig. 4 gezeigten Schritten hergestellt. Der innere Zylinder 1 wurde zunächst aus Aluminiumoxid-Graphit hergestellt. Ein Teil des inneren Zylinders 1 wurde mit dem Zylindernetz 4a mit einer Öffnung von 6 mm aus Polyäthylenfäden von 0,3 mm Durchmesser hergestellt. Das Wachs 8a wurde in schmaler Band form (30 mm breit und 1 mm dick) aufgebracht, wobei ein Ende mit dem Netz 4a überlappte, das andere Ende erstreckte sich bis zum unteren Teil des Flansches. Auf diese Weise wurde der Durchlaß 15 gebildet, durch welchen ein Gas in das Netz 4a (Fig. 4b) eingeführt wurde. Der zylindrische Körper wurde am Kern zur Bildung des Gießloches angebracht. Der zylindrische Körper wurde mit einer Gummiform zur Bildung der Düse bedeckt. Der Raum wurde mit einem Aluminiumoxid-Graphit körper zur Bildung der Düse sowie einem Zirkonium oxid-Graphitkörper zur Bildung der Schutzschicht gefüllt. Die Form wurde mit einem Deckel abgedichtet; (Preß)druck formen wurde mittels einer Gummipresse zur Bildung der Düse durchgeführt.

Die geformte Düse wurde unter Reduktion in Koks gebrannt und der Umfang und die Gesamtlänge der Düse wurde auf die gewünschten Abmessungen (Fig. 4b) fertig bearbeitet. Die Auslässe 5 wurden hergestellt, indem durch die netzartigen kleinen Löcher gebohrt wurde; das kleine Loch 9 wurde her gestellt, welches mit dem Gaskanal 15, das durch das Wachs (Fig. 4c) gebildet wurde, in Verbindung steht. In das Loch 9 wurde die Metallbüchse 6 zur Verbindung mit einem Gasblas rohr eingepaßt. So wurde der Tauchausguß erhalten. Der Tauch ausguß ermöglichte das Stranggießen von Strängen bis zu 180 t ohne Störungen, wogegen üblicherweise nach dem Gießen von 120 t ein Verstopfen des Auslasses eintrat.

Beispiel 4

Obwohl die Tauchausgüsse nach den oben genannten Beispielen 1 und 3 den Auslaß in Richtung senkrecht zur Achse des Tauchausgusses (geformt) haben, kann der Auslaß nach einem Beispiel der Er findung gebildet werden, indem, wie Fig. 5 zeigt, die Gieß öffnung bzw. das Gießloch verlängert wurde. Diese zylindri sche Tauchausguß besteht aus der das Gießloch bildenden Innen wand 1, den kleinen Netzlöchern 4 sowie der Außenwand 2, die übereinander angeordnet sind, wobei das Ende 16 so ge schnitten ist, daß der Auslaß 5 gebildet wird, der durch die kleinen Netzlöcher 4 umgeben wird.

Erfindungsgemäß werden die kleinen Netzlöcher erzeugt, indem netzartiges Material verwendet wird, welches karboni siert, verdampft oder unter Bildung von Hohlräumen schrumpft, wenn die Düse gebrannt wird. Beispiele des netzartigen Materials umfassen natürliche Fasern, organische Fasern und Fäden aus Polyäthylen, PVA, Polyvinylchlorid, Phenylharz und Furanharz. Das netzartige Material wird gebildet, indem die Fasern oder Fäden gewebt oder ge strickt werden. Das netzartige Material kann in Form multipler Schichten Verwendung finden.

Die hohle Kammer in dem Tauchausguß kann unter Verwendung organischer Fasern wie Pappe, Tuch oder Japanpapier in Form eines Zylinders oder einer Platte oder organischer Substanz wie Wachs, Gummi, Acrylharz, Polyäthylen, Polyvinylchlorid und Styrol in Form von Zylinder oder Platte gebildet werden. Die organische Faser oder die organische Substanz kann auf gebracht oder gewickelt werden um einen vorher geformten Zylinder aus einer gaspermeablen Substanz oder einem Tauchausguß bildenden Material. Es kann auch möglich sein, einen Schlitz entsprechend der hohlen Kammer zu bilden, indem die Behand lung wie das Brennen und das Erwärmen für die die kleinen Löcher bildenden Materialien, die die Innenwand überdecken, aus geführt wird.

Bei den vorgenannten Beispielen wurden die Tauchausgüsse durch Brennen hergestellt. Die Erfindung findet aber auch Anwendung auf die Fälle, wo die Tauchausgüsse nicht gebrannt werden. In diesem Fall werden die organischen Fäden in die Form atmender Löcher durch Wärmebehandlung bei einer niedrigen Temperatur gebracht bzw. es werden die organischen Fäden in die Form von Löchern, die atmen können, durch Wärmebehandlung bei einer niedrigen Temperatur gebracht.

Bei den oben genannten Beispielen haben die Tauchausgüsse lediglich die netzartigen (Unter "netzartig" ist in jedem Fall in dieser Beschreibung auch "netzförmig angelegt" zu verstehen.) kleinen Löcher 4. Der Tauch ausguß kann aber auch ein Mittel zum Steuern der Verteilung des durch die netzartigen kleinen Löcher 4 gehenden Gases haben. Beispielsweise hat der Tauchausguß, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Nut 17 nahe dem oberen Teil des Auslasses 5. Die Nut oder Einkerbung schneidet den Gaskanal ab und ver hindert, daß das Gas aus dem oberen Teil des Auslasses 5 ausgeblasen wird. Um vollständig das Gasblasen vom oberen Teil zu eliminieren, sollte das netzartige Material eine Nut haben, die quer über den Auslaß ausgebildet ist. Auf diese Weise wird es möglich, die Gasausblaslöcher an beliebigen Stellen zu bilden. Der Ort und der Strömungs durchsatz des Gasausblasens können eingestellt werden, indem ein grobes Netzmaterial am oberen Teil des Auslasses 5 angeordnet wird sowie feine netzartige organische Fäden am unteren Teil des Auslasses 5 oder indem dünne organische Fäden am oberen Teil des Auslasses und dicke organische Fäden am unteren Teil des Auslasses vorgesehen werden. Auf diese Weise wird es möglich, daß das Gas gleichförmig aus dem Umfang des Auslasses ausgeblasen wird oder das Gasblasen nach Wunsch gesteuert wird. Dies macht es möglich, einen gewünschten Zustand ohne Schwierigkeiten selbst dann zu erhalten, wenn eine Differenz im Druck des schmelzflüssigen Stahls sich einstellt.

Wie oben erwähnt, verfügt der Tauchausguß nach der Erfindung über einen Auslaß, auf dem Öffnungen der kleinen Löcher vorgesehen sind, die netzartig miteinander verbunden sind und von der hohlen Kammer für das Gasblasen ausgehen. Daher wird der Auslaß nicht mit nicht-metallischen Ver unreinigungen wie Aluminiumoxid verstopft. Die netzartig verbundenen kleinen Löcher werden leicht durch Karbonisierung bzw. Verkokung oder Kohlen, Verdampfen oder Schrumpfen von organischen Fäden am Ende des Erwärmungsvorgangs gebildet.

Claims

1. Tauchausguß mit einer Düse, gekennzeich net durch eine hohle Ringkammer (3) zum Gasblasen, die in Axial richtung der Düse gebildet ist, sowie ringförmig angeord nete netzförmig angelegte kleine Löcher (4) für das Gasblasen, die mit der hohlen Ringkammer (3) in Verbindung stehen, wobei die kleinen Löcher (4) am Auslaß (5) des Ausgusses sich öffnen.

2. Verfahren zum Herstellen eines Tauchausgusses, dadurch ge kennzeichnet, daß ein netzartiges Material oder Netzmaterial (4a) aus organischen Fasern in eine nicht gebrannte Düse derart eingebracht oder derart dieser einverleibt wird, daß das netzartige Material mit einer hohlen Ringkammer (3) zum Gasblasen in Verbindung steht, die in Axialrichtung der Düse ausgebildet wird, daß die Düse erwärmt wird, so daß diese organischen Fäden karbonisieren bzw. verkoken, verdampfen oder schrumpfen, wodurch kleine Netzlöcher oder netzförmig angelegte Löcher gebildet werden, welche Auslässe auf der Düse bilden, wobei die kleinen Netzlöcher (4) am Auslaß offen sind oder sich öffnen.