DE2750455C3

DE2750455C3 - Ausgießverschluß für metallurgische Gefäße, insbesondere für Schmelz- oder Wannhalteöfen

Info

Publication number: DE2750455C3
Application number: DE2750455A
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) Feldmann; Helmut Jakobi
Original assignee: Mannesmann Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1977-11-11
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE2750455A1; IT7829655A0; IT1100207B; FR2408417A1; NL7811173A; BE871920A; ES474937A1; DE2750455B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausgießverschluß für metallurgische Gefäße, insbesondere für Schmelz- oder Warmhalteöfen, mit mindestens einer Boden- und einer hin- und herbewegbaren Verschlußplatte und erforderlichenfalls mit einer Abschlußplatte, von denen mindestens eine elektrisch beheizt ist, wobei die Ausgießöffnungen sämtlicher Platten in Ausgießstellung miteinander fluchten.

Derlei Ausgießverschlüsse dienen dem Zweck, beim Öffnen einen Ausfließvorgang von geregelter Größe einzuleiten bzw. beim Schließen eine sichere Unterbrechung des Metallstromes zu bewirken. Die Bauweise solcher Ausgießverschlüsse richtet sich weitestgehend nach den Eigenschaften des flüssigen Metalls, das z. B. aus flüssigem Stahl mit einer Temperatur vcn ca. 1480⁰C oder auch aus Nichteisenmetallen, wie z. B. aus flüssigem Aluminium von ca. 720 bis 780° C bestehen

ίο kann.

Die bekannten Ausgießverschlüsse (Fachzeitschrift »Iron and Steel Engineer«, Febr. 1973, Seite 59 bis 66) erfüllen die ihnen zukommende Aufgabe nur dann, wenn das flüssige Metall ohne längere Stillstandszeiten den geöffneten Ausgießverschluß durchströmt und bei nahezu entleertem Behälter gestoppt wird. Für den Fall von Unterbrechungen können Wärmeverluste im Bereich des Ausgießverschlusses zu einer Abkühlung des flüssigen Metalls führen, so daß dieses örtlich in den Temperaturbereich der Erstarrung gelangt, was die ordnungsgemäße Funktion des Ausgießverschlusses je nach Grad der Abkühlung in Beeinträchtigung zieht oder gar völlig aufhebt. Ein derartiger Abkühlungsvorgang kann sich bei Ausgießverschlüssen von Slaws'; werks-Stahlpfannen schon während einer unvorhergesehenen Unterbrechung des Abstichvorganges innerhalb einiger Minuten einstellen.

Bei elektrisch beheizten Öfen bewirkt zwar eine Heizeinrichtung in Form einer den Ofen umgebenden Induktionsspule die kontinuierliche Zufuhr von Wärme, jedoch im wesentlichen wird die Wärme nur im Kernbereich des Gefäßes erzeugt. In äußeren Bereichen des Ofenmantels, in denen der Ausgießverschluß angeordnet ist, fehlt eine Wärmequelle, die das »Einfrieren« des flüssigen Metalls verhindern könnte. Es ist schon vorgeschlagen worden, mittels elektrischer Rührspulen das flüssige Metall in einer Ringströmung ständig in Bewegung zu halten. Die Ringströmung erreicht jedoch nur in seltenen Fällen den Ausgießverschluß, der gewöhnlich am Ende eines trichterförmigen Raumes angeordnet ist, wobei der trichterförmige Raum zum Sammeln des flüssigen Metalls vor dem Ausströmen dient. Auch die den Ofenkörper umgebende Isolationsschicht vermag die Wärmeverluste im Bereich des Ausgießverschlusses nicht zu verhindern. Die Anordnung des Ausgießverschlusses an der Außenwand des Ofens führt im übrigen zu einer natürlichen Kühlung bzw. zu einem Wärmeentzug durch die Umgebungsluft, deren Temperatur stets ein erhebliches Wärmegefälle vom Ofeninneren aus nach außen hin bildet.

Es ist auch bekannt, anstelle der elektromagnetischen Rührspule einen gasdurchlässigen Stopfen in die Abstichöffnung des metallurgischen Gefäßes einzusetzen und während einer Gießunterbrechung inertes Gas, wie z. B. Argon, durch den Stopfen zu leiten und dadurch auf mechanischem Weg eine Rührströmung im Bereich des Ausgießverschlusses zu schaffen. Dabei gelingt es jedoch nicht immer, wärmeres flüssiges Metall aus dem Ofeninneren derart nach außen in den Bereich des Ausgießverschlusses /u fördern, daß dort die gewünschte Schmelztemperatur konstant gehalten wird.

An Stahlgießpfannen sind mit Schieberplatten ausgerüstete Ausgießverschlüsse bekannt, die mit den

M beschriebenen Nachteilen behaftet sind. Andere Nachteile ergeben sich an kippbaren, elektrisch beheizten Schmelzöfen oder Warmhalteöfen, ζ. Β. für Nichteisenmetalle, deren Entleerung durch Kippen erfolgt. Die

Kippbarkeit des Schmelzofens ist zwar aus technischen Gründen zur Erneuerung und Wartung der elektrischen Spulen erforderlich. Das Kippen ist jedoch für das Abgießen des flüssigen Metalls in gleicher Weise nachteilig. Das Kippen erzeugt aber auch in der die Schmelze gegen Oxidation schützenden Schlackenschicht auf dem Schmelzbadspiegel durch Aufreißen entstehende Lücken, die zu metallurgischen Qualitätsnachteilen führen. Es erschwert außerdem das mengenkontrollierte Ausströmen des flüssigen Metalls, weil die Kippgeschwindigkeit im wesentlichen von der Gefäßform abhängt Die Gefäßform selbst bleibt nicht fortdauernd dieselbe, weil Schlackenanhaftungen und auch Auswaschungen an der Keramikwand Formänderungen hervorrufen. Der Nachteil kann durch Regulierung des Kippwinkels nur schwierig kompensiert werden.

Es ist auch gemäß der eingangs bezeichneten Gattung von Ausgießverschlüssen bekannt, eine elektrische Beheizung vorzusehen. So ist es bekannt (DE-AS 19 10 707), innerhalb der Schieberplatten Heizwiderstandsdrähte anzuordnen, die nach außen geführt und an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind. Dabei ist darauf zu achten, daß umliegende Bauteile nicht stromführend sind, was üblicherweise als Ursache für Unfälle, Leistungsverzweigung und dergleichen angesehen wird.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-AS 12 31658), eine Beheizung des Ausgusses mittels elektrischer Lichtbogen vorzunehmen, die zwischen einem den Ausguß umfassenden Graphitring und mehreren Graphitelektroden erzeugt werden. Dieser Vorschlag richtet sich jedoch auf einen Stopfenverschluß und nicht auf einen Schieberverschluß.

Es ist ebenfalls für einen Stopfenverschluß bekannt (CH-PS 3 95 441), Spulenwindungen um den äußeren Schaft eines rohrförmigen Ausflusses zu legen. Dieser Vorschlag ist jedoch ebenfalls nicht auf Schieberplatten anwendbar.

Dem bezeichneten Stand der Technik gegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ausgießverschluß in Form eines Schieberverschlusses zu schaffen, der sowohl an beliebigen metallurgischen Gefäßen angewendet werden kann als auch das Einfrieren des flüssigen Metalls während der Verschließzeiten vermeidet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine der Platten an ihrem einen Ende einen elektrischen Stromanschluß aufweist, daß eine solche Platte selbst einen elektrischen Heizwiderstand bildet und daß der andere, den Gegenpol bildende Stromanschluß jeweils an einer Heizwiderstandsplatte gegenüberliegend oder innerhalb oder außerhalb des flüssigen Metalls angeordnet ist, wobei das Gefäß und/oder das flüssige Metall der Stromzuführung dienen. Der erfindungsgemäße Verschluß eignet sich vorteilhafterweise für Gießpfannen, kippbare Öfen und ortsfeste Öfen, wie diese in der Metallurgie verwendet werden, in gleicher Weise. Das Problem des bei Gießunterbrechungen einfrierenden Metalls im Bereich des Ausgießverschlusses »'^;r^ aufgrund der bisher unberücksichtigten Eigenschaft der Verschlußplalte gelöst. Der elektrisch nicht leitende, wärmedämmende Stoff ist gewöhnlich aus keramischem Grundmaterial und der elektrisch leitende Stoff besteht beispielsweise aus pulverisiertem Graphit, der neben der elektrischen Leitfähigkeit auch bei hoher Temperatur als Schmiermittel dient. Die Eigenschaft der elektrischen Leitfähigkeit wurde bisher jedoch nicht ausgenutzt und führt nunmehr gemäß dem Grundgedanken der Erfindung zur Anwendbarkeit von Schieberverschlüssen auch an metallurgischen Öfen, die bisher nur mittels Stopfenvers Schlüssen geöffnet, verschlossen oder durch Kippei· entleert werden konnten.

Nach der weiteren Erfindung kann die verschiebbare Heizwiderstandsplatte zwischen einer Boden- und einer Abschlußplatte liegen, was einer dreiteiligen Ausführung eines Ausgießverschlusses entspricht

Die Heizwirkung der Heizwiderstandsplatte läßt sich ferner dadurch verstärken, daß auch die Boden- und/oder die Abschlußplatte als Heizwiderstandsplatten ausgeführt sind.

Eine erhöhte Heizwirkung ergibt sich ferner dann, wenn bei einer Übereinanderanordnung Boden-/Verschluß-/Abschlußplatte die elektrischen Anschlüsse einesteils an die Boden- und andernteüs an die Abschlußplatte oder an die Verschlußplatte gelegt sind, wobei jeweils beide Plattenkörper elektrisch leitfähig sind.

Für die elektrische Leitfähigkeit im Sinn eines elektrischen Heizwiderstandes ist es lediglich erforderlich, daß die Heizwiderstandsplatte aus keramischem Grundmaterial mit eingelagerten, elektrisch leitenden Stoffen besteht.

In diesem Sinn kann die Heizwiderstandsplatte auch aus elektrisch leitfähigen, hitzebeständigen Gußwerkstoffen bestehen, die einen elektrischen Widerstand bilden.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung läßt sich derart erzielen, indem die Heizwiderstandsplatte aus nichtmetallischen, elektrisch leitfähigen Feuerfeststoffen besteht, wie zum Beispiel Metalloxiden, schwer schmelzbaren synthetischen Schlacken oder dergleichen.

Wärmeverluste an der Heizplatte können dadurch vermieden werden, daß die Bodenplatte und die Abschlußplatte aus wärmedämmenden Werkstoffen bestehen, wobei auch eine zusätzliche Wärmedämmschicht aufgebracht werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Prinzipanordnung von Boden-, Verschluß- und Abschlußplatte eines Ausgießverschlusses für metallurgische Gefäße,

F i g. 2 denselben Schnitt wie F i g. 1 für eine abgeänderte Ausführungsform.

Die Bodenplatte 1 weist eine dem (nicht dargestellten) Gefäßboden oder der Gefäßwand einer Gießpfanne, eines elektrischen Schmelz- oder Warmhalteofens oder eines anderen metallurgischen Gefäßes zugeordnete Ausflußöffnung la auf. Die Abschlußplatte 2 wird in einem weiter nicht dargestellten Blechgehäuse aufgenommen. Zwischen der Bodenplatte 1 und der Abschlußplatte 2 gleitet die Verschlußplatte 3, die von einem (weiter nicht dargestellten) Antrieb bewegt wird, der meist aus einem hydraulischen Kolben mit Zylinder bestehen kann. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Positionen bilden die Verschlußstellungen, d. h. die Ausflußöffnung 3a ist seitlich gegenüber den fluchtenden Ausflußöffnungen Xa und 2a verschoben. In der Veraihließstellung steht flüssiges Metall innerhalb der

b5 Ausflußöffnung la und benetzt die Verschlußplatte 3. Ohne Einwirkung der Erfindung würde das flüssige Metall innerhalb der Verschlußöffnung la nach kurzer Zeit erstarren. Dieser Vorgang wird jedoch durch eine

Heizung verhindert, die aus den folgenden Baugruppen besteht: Die Verschlußplatte 3 besitzt Stromanschlüsse 4 und 5 für deich- oder Wechselstrom, die mittels des Schalters 6 und der Leitungen 7 und 8 an das elektrische Netz 9 und damit an die elektrische Spannung »U« angelegt werden können. Bei Betätigung des Schalters 6 fließt ein Heizstrom durch die Verschlußplatte 3 zwischen den Stromanschlüssen 4 und 5, so daß die Verschlußplatte damit als Heizplatte arbeitet (Fig. 1) und dem flüssigen Metall Wärme zuführt, so daß das Erstarren des Metalls verhindert wird.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform gemäß F i g. 2 liegt nur der elektrische Stromanschluß 4 an der Verschlußplatte 3, währenddem der andere Stromanschluß 5 sich an der Bodenplatte 1 befindet, so daß die Bodenplatte 1 und die Verschlußplatte 3 als Heizplatte dienen und dem flüssigen Metall in der Ausflußöffnung la Wärme zuführen, um das erwähnte Erstarren zu verhindern.

Die Erfindung eignet sich nicht nur dazu, an Nichteisenmetall-Schmelz- bzw. Warmhalteöfen angewendet zu werden, sondern auch für Stahlgießpfannen, Stahlwerkskonverter, Elektroöfen, Elektro-Induktionsöfen und dergleichen. In den jeweiligen Einzelfällen ist es auch möglich, eine Regulierung der Wärme in der Heizplatte durch eine an der dem Flüssigmetall abgewandten Seite angeordneten Kühleinrichtung, die beispielsweise durch ein Kühlwassersystem gebildet sein kann, vorzunehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ausgießverschluß für metallurgische Gefäße, insbesondere für Schmelz- oder Warmhalteöfen, mit mindestens einer Boden- und einer hin- und herbewegbaren Verschlußplatte und erforderlichenfalls mit einer Abschlußplatte, von denen mindestens eine elektrisch beheizt ist, wobei die Ausgießöffnungen sämtlicher Platten in Ausgießstellung miteinander fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Platten (1, 2, 3) an ihrem einen Ende einen elektrischen Stromanschluß (4) aufweist, daß eine solche Platte selbst einen elektrischen Heizwiderstand bildet und daß der andere, den Gegenpol bildende Stromanschluß (5) jeweils an einer Heizwiderstandsplatte gegenüberliegend oder innerhalb {\a) oder auüerhaJb des flüssigen Metalls angeordnet ist, wobei das Gefäß und/oder das flüssige Metall der Stromzuführung dienen.

2. Ausgießverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Heizwiderstandsplatte (3) zwischen einer Boden- (1) und einer Abschlußplatte (2) liegt.

3. Ausgießverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Boden- (1) und/oder die Abschlußplatte (2) als Heizwiderstandsplatten ausgeführt sind.

4. Ausgießverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Übereinanderanordnung Boden-/Verschluß-/Abschlußplatte (1, 3, 2) die elektrischen Anschlüsse (4, 5) einesteils an die Boden- (1) und andernteils an die Abschlußplatte (2) oder an die Verschlußplatte (3) gelegt sind, wobei jeweils beide Plattenkörper elektrisch leitfähig sind.

5. Ausgießverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstandsplatte (3) aus keramischem Grundmaterial mit eingelagerten, elektrisch leitenden Stoffen besteht.

6. Ausgießverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstandsplatte (3) aus elektrisch leitfähigen, hitzebesländigen Gußwerkstoffen besieht, die einen elektrischen Widerstand bilden.

7. Ausgießverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstandsplatte (3) aus nichtmetallischen, elektrisch leitfähigen Feuerfeststoffen besteht, wie zum Beispiel Metalloxiden, schwer schmelzbarer synthetischer Schlacke oder dergleichen.

8. Ausgießverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) und die Abschlußplatte (2) aus wärmedämmenden Werkstoffen bestehen und/oder daß eine zusätzliche Wärmedämmschicht aufgebracht ist.