DE2754520C3 - Gefäß zur Aufnahme von Metallschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gefäße zur Handhabung von Metallschmelze. Die Erfindung ist von besonderem Wert bei dem Aufbau und im Betrieb von Zwischengefäßen oder Tundishen, wie sie beim Strangguß verwendet werden und wird besonders mit Bezug auf diese Verwendung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch von Wert bei anderen Gefäßen zur Handhabung von Metallschmelze, wie Gießpfannen und Gießrinnen.

Gefäße zur Aufnahme von Metallschmelze bestehen gewöhnlich aus einem Metallgehäuse, das mit einer oder mehreren inneren Schichten aus feuerfesten Steinen oder einer oder mehrerer Schichten aus feuerfestem b Beton ausgekleidet ist Die Auskleidung solcher Metallgehäuse zur Erzeugung von Gefäßen, in denen Metallschmelzen gehalten oder durch welche Metallschmelzen geführt werden können, ist zeitraubend und teuer und erfordert außerdem erfahrene Maurerarbeit, wenn sie erfolgreich ausgeführt werden soll. Eine Beschädigung solcher Auskleidungen kann während des Gebrauchs vorkommen, und wenn dies stattfindet, müssen die Gefäße aus dem Betrieb oder Dienst genommen werden, und es müssen wenigstens die beschädigten Flächen wieder ausgekleidet werden. Die Wiederauskleidung ist ein schwierig auszuführender Arbeitsvorgang, selbst wenn nur kleine Flächen der Auskleidung repariert zu werden brauchen.

Es sind demgemäß in den vergangenen Jahren Versuche gemacht worden, um die Wiederauskleidung und die Wiederausmauerung auf ein Minimum herabzusetzen, und eine der erfolgreichsten Entwicklungen ist die Verwendung von verbrauchbaren oder verschleißbaren inneren Auskleidungen gewesen. Solche verbrauchbaren Auskleidungen werden aus einem Material gebildet, das genügend feuerfest und mechanisch widerstandsfähig ist, um dem Gebrauch wehrend einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer z. B. einem Stranggußzyklus im Fall eines Zwischengefäßes oder Tundish, Widerstand zu leisten. An dem Ende einer solchen Zeit wird das Gefäß geleert. Danach wird die verbrauchbare Auskleidung entfernt und zusammen mit irgendwelchen Rückständen von zurückgelassenem geschmolzenem Metall, sog. »Bären« verworfen. Die verbrauchbare Auskleidung oder Verschleißauskleidung dient dazu, die darunterliegende Auskleidung aus feuerfesten Steinen oder feuerfeste Betonauskleidung zu schützen, und demzufolge hat diese verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung eine viel längere Lebensdauer. Die Verschleißauskleidungen, die im allgemeinen aus einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Platten oder Steinen aus feuerfesten wärmeisolierendem Material hergestellt werden, sind direkt einzubauen und erfordern beträchtlich weniger Zeit zum Einbauen als sie erforderlich sein würde, wenn das Gefäß durch Wiedervermauern oder teilweises oder vollständiges Wiederauskleiden mit feuerfestem Beton repariert werden müßte.

In der GB-PS 13 64 665 ist ein Zwischengefäß beschrieben, das aus einem Metallgehäuse mit einer verhältnismäßig dauerhaften feuerfesten Auskleidung und einer inneren verbrauchbaren Auskleidung besteht, die am Ende jeder Gießfolge weggeworfen wird. Die GB-PS 14 69 513 beschreibt ein Zwischengefäß, bei dem in gleicher Weise eine verbrauchbare Auskleidung zur Anwendung gelangt, wobei zwischen die Platten, welche die verbrauchbare Auskleidung bilden und die verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung eine Schicht aus einer losen Füllung aus feuerfestem Material, z. B. Sand, zwischengeschaltet ist. Eine solche Füllung aus feuerfestem Material hilft, die innere verbrauchbare Auskleidung gleichmäßig zu unterstützen und zusätzlich die Verbindungsstellen oder Stöße zwischen den einzelnen Auskleidungsplatten abzudichten, und verhindert das Durchdringen von Metallschmelze zu der dauerhaften \uskleidung. Eine solche lose Füllung aus feuerfestem Material kann jedoch Schwierigkeiten verursachen, wenn sie in der Metallschmelze eingeschlossen wird, die

vergossen wird. Vorschläge, die gemacht worden sind und die benutzt worden sind, um die Gefahr eines Sandeindringens in den Hohlraum des Zwischengefäßes auf ein Minimum herabzusetzen, besteht darin, die Verbindungskanten der Platten sägezahnardg auszubilden, so daß, wenn sie verriegelt sind, die lose Füllung aus teilchenförmigen!, feuerfestem Material nicht in den mittleren Hohlraum fallen kann. Ein solches System ist in der DE-OS 26 51 295 beschrieben. Ein abgeänderter Vorschlag ist die Schaffung einer Blattdichtung an der Kante einer der Platten an jeder Verbindungsstelle oder Fuge zwischen zwei Platten.

Alle diese Anregungen und Vorschläge erfordern, obwohl sie in gewissem Maße wirksam sind, die Gegenwart von verhältnismäßig großen Mengen von Sand, der die Gefahr von Einschlüssen in das zu vergießende Metall trägt und zusätzlich das Gesamtgewicht des Zwischengefäßes erhöht

Die Erfindung schafft ein Gefäß zur Aufnahme von Metallschmelze mit einem äußeren Metallgelläuse, einer an das Gehäuse angrenzenden verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung aus feuerfestem Material, die an das Gehäuse angrenzt und einer an die verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung angrenzenden inneren verbrauchbaren Auskleidung, die aus einer Mehrzahl von Platten aus feuerfestem, wärmeisolierendem Material hergestellt ist, wobei hinter wenigstens einigen der Verbindungen bzw. Stöße zwischen benachbarten Platten des feuerfesten wärmeisolierenden Materials Kanäle ausgebildet sind, die mit feuerfestem Material gefüllt sind.

Die Kanäle können entweder in der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung selbst oder durch Überfalzen der Kanten der Platten, welche der Verbindung oder Fuge benachbart sind, auf der von der Innenseite des Gefäßes entfernten Seite gebildet sein. Wenn solche übergefalzten Platten zusammengesetzt werden, bilden die beiden Falze einen Kanal hinter der Verbindung zwischen den Platten und zwischen diesen und der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung. Die Kanäle können auch als Kombination von solchen Falzen an den Platten und einem Kanal in der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung gebildet werden. Es ist nicht nötig, daß allen Verbindungen zwischen den Platten, welche die verbrauchbare Auskleidung bilden, ein Kanal zugeordnet ist; beispielsweise können Kanäle vorgesehen werden, die lediglich einigen oder sämtlichen Verbindungen zwischen den Wandplatten benachbart sind und nicht denjenigen zwischen den Bodenplatten benachbart sind, oder sämtliche Verbindungen oder Fugen angeordnet sind.

Wie ausgeführt, werden die Kanäle mit feuerfestem Material gefüllt Eine große Vielzahl von feuerfestem Material kann zur Füllung der Kanäle verwendet werden, und sie können mit solchem Material in gebundener oder nichtgebundener Form gefüllt werden. So können die Kanäle mit einer losen Füllung von teilchenförmigen! feuerfestem Material gefüllt werden oder mit vorgeformten Formstücken, die aus feuerfestem wärmeisolierendem Material gemacht worden sind, oder mit einer Füllung, die aus einem formbaren Material gebildet ist, das, wenn es sich verfestigt hat, feuerfest ist. Das Material der Füllung kann auf der Basis irgendeines teilchenförmigen feuerfesten Materials, das bei der Herstellung von feuerfesten Gegenständen für die Stahlindustrie verwendet wird, bestehen, z. B. Siliciumdioxyd (Silica), Aluminiiimoxyd, Magnesiumoxyd, Zirkoniumoxyd, die verschiedenen feuerfesten Silikate und Materialien, wie gemahlene Schamotte, Mullit Sillimanit Olivin und Zirkon. Das Material kann auch aus einem Anteil von kohlenstoffhaltigem feuerfestem Material, z. B, teilchenförmigen! Graphit bestehen, oder einen solchen Anteil einschließen. So können die Kanäle beispielsweise mit vorgeformten Formstücken wie Streifen, einer feuerfesten Zusammensetzung gefüllt werden, die ein teilchenförmiges feuerfestes Material wie Silica-Sand, Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd oder Schamotte mit einem Bindemittel wie Phenolformaldehydharz oder Harnstofformaldehydharz oder Natriumsilicat gebunden, umfassen. Die Zusammensetzung kann gewünschtenfalls faserige Materialien wie organische Fasern, z. B. Papierabfallbrei oder anorganische Fasern, z. B. Asbest Schlackenwolle oder Aluminiumsilicatfaser einschließen, um deren Festigkeit zu verbessern. Eine typische Zusammensetzung für solche feuerfesten Streifen besteht aus 70 bis 95 Gew.-°/o teilchenförmigen! feuerfestem Material, 3 bis 10 Gew.-% Bindemittel und 0 bis 20 Gew.-o/o Faser.

Gewünschtenfalls können die bevorzugten Bauteile und die Platten der inneren Verbrauchbar- oder Verschleißauskleidung aus dem gleichen Material hergestellt werden.

Ein anderes Material, das zur Füllung der Kanäle verwendet werden kann, ist eine gießbare oder stampfbare feuerfeste Mischung, die teilchenförmige feuerfeste Materialien, wie Schamotte oder Silica-Sand, teilchenförmiges kohlenstoffhaltiges Material, wie Graphit, Koks oder Ruß und ein Bindemittel, z. B. wäßriges Natriumsilicat, umfaßt Kohlenstoffhaltige Füllstoffe für die Kanäle werden besonders bevorzugt wegen der nicht benetzenden Eigenschaften von kohlenstoffhaltigen feuerfesten Stoffen. Dies hilft das Eindringen von geschmolzenem Stahl im Gebrauch zu hindern.

Metallschmelze enthaltende Gefäße gemäß der Erfindung können durch irgendein zweckmäßiges Verfahren zusammengebaut werden. Die erste Stufe besteht darin, das Metallgehäuse mit einer geeigneten feuerfesten Auskleidung entweder durch Steinausmauerung oder durch Gießen einer Auskleidung an Ort und Stelle zu versehen. Wenn die Kanäle in der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung vorgesehen werden sollen, kann dies leicht im Fall von gießbaren Auskleidungen dadurch ausgeführt werden, daß eine Anzahl von Vorsprüngen auf dem Modell oder der Schablone vorgesehen wird, die in das Gehäuse eingesetzt wird, um den Gießraum zu definieren. Wenn die Schablone entfernt wird, bleiben Kanäle in der Seite der gegossenen verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung, wo die Vorsprünge auf der Schablone vorhanden waren. Danach können, wenn vorgeformte feuerfeste Streifen dazu benutzt werden können, die Kanäle auszukleiden, diese vor der Anordnung der Platten für die verbrauchbare oder verschleißbare Auskleidung eingesetzt werden. Sonst werden die Platten für die verbrauchbare Auskleidung zunächst angeordnet, und es werden danach die Kanäle, z. B. mit einer losen Füllung oder stampfbarem oder gießbarem feuerfestem Material, gefüllt. Vorgeformte Streifen können auch nach dem Zusammenbau der verbrauchbaren Auskleidung eingesetzt werden.

Wenn sämtliche der Fugen, die zwischen den Platten, welche die verbrauchbare Auskleidung darstellen, mit eine.r. feuerfesten Mörtel verschlossen werden, ist es jedoch in einigen Fällen nötig, die Notwendigkeit dafür zu vermeiden, insbesondere wenn schon von einem der Trockenverbindungssysteme Gebrauch gemacht wird,

die vorstehend beschrieben wurden, ζ. B. sägezahnartige Kanten oder Ecken an den Platten oder Blattdichtungen an der Kante der Platten.

Die Platten, welche die verbrauchbare Auskleidung darstellen, können aus feuerfesten wärmeisolierenden Massen, die für diesen Zweck bekannt sind, hergestellt werden, und di im einzelnen in den eingangs erwähnten Schriften beschrieben sind. Im allgemeinen haben die Platten eine Zusammensetzung, die vorwiegend aus teilchenförmigen) feuerfestem Material besteht, von dem ein Teil kohlenstoffhaltig, ein Fasermaterial gewöhnlich hauptsächlich oder vollständig aus anorganischen Fasern und einem Bindemittel besteht.

Bei der Verwendung der die Metallschmelze enthaltenden Gefäße gemäß der Erfindung werden sämtliche Vorteile der Verwendung einer verbrauchbaren Auskleidung oder Verschleißauskleidung, wie dies in den oben angegebenen Schriften auseinandergesetzt ist, gehalten. Außerdem ist sogar noch weniger Neigung zu einer dauernden Schädigung der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung als zuvor, da die schwachen Stellen in der verbrauchbaren Auskleidung, d. h. die Verbindung oder Fugen zwischen den Platten, welche die verbrauchbare Auskleidung darstellen, durch die mit feuerfestem Material gefüllten Kanäle hinterlegt sind. So kann die Schwierigkeit hinsichtlich der Eindringung von Metallschmelze zwischen der Verbindungsstellen oder Fugen der Platten der verbrauchbaren Auskleidung, die in Zwischengefäßen während langer kontinuierlicher Gießfolgen angetroffen werden kann, im wesentlichen oder vollständig dadurch vermieden werden, daß man ein Zwischengefäß verwendet, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist Selbst wenn die Verbindungsstellen durchdrungen werden, wird ein Eindringen von Stahl und Schlacke gewöhnlich auf den Bereich des Kanals beschränkt Das feuerfeste Material in dem Kanal wird entfernt, wenn die verbrauchbare Auskleidung entfernt wird, z. B. am Ende des Stranggießzyklus.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf ein Zwischengefäß;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch das Zwischengefäß längs der Linie AA 'in F i g. 1;

F i g. 3 ist ein Querschnitt durch das Zwischengefäß längs der Linie BB'm F i g. 1 und

F i g. 4 ein Querschnitt längs der Linie CCin F i g. 1.

Gemäß der Zeichnung besteht das Zwischengefäß aus einem äußeren Metallgehäuse 1 das mit einer verhältnismäßig dauerhaften feuerfesten Auskleidung 2 ausgekleidet ist Auf der Innenseite der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung ist eine verbrauchbare Auskleidung eingesetzt, die aus einem Satz von Platten 3 aus feuerfestem wärmeisolierendem Material hergestellt ist Den Verbindungen 4 zwischen den Platten 3 sind jeweils Kanäle 5 zugeordnet, die in der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung des Zwischengefäßes ausgebildet sind. Die Kanäle 5 sind mit feuerfestem Material 6 irgendeiner der oben angegebenen Art gefüllt Zwei Gießausgüsse oder Düsen 7 sind in dem Unterteil des Zwischengefäßes in bekannter Weise eingesetzt In dem dargestellten Zwischengefäß ist ein Kanal 5 jeder Verbindung oder Fuge 4 zwischen den Auskleidungsplatten des Zwischengefäßes zugeordnet Es ist jedoch ersichtlich, daß keine Notwendigkeit besteht, einen Kanal 5 jeder solchen Verbindung zuzuordnen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert

Beispiel 1

Es wurde ein Zwischengefäß, im wesentlichen wie in der Zeichnung dargestellt, dadurch hergestellt, daß man ein Metallgehäuse mit einer verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung aus feuerfestem Beton auskleidete, indem feuerfester Beton rund um ein Modell oder eine Schablone, die in das Metallgehäuse eingesetzt worden war, gegossen wurde. Das Modell hatte Vorsprünge

lu entsprechend den Kanälen 5, und nach Entfernung des Kerns waren die in der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung zurückgelassenen Kanäle jeweils 20 mm tief und 120 mm breit. Jeder Teil des winkligen Kanals an der Ecke des Zwischengefäßes war 120 mm breit.

Die so gebildeten Kanäle wurden dann an einer Seite und an zwei Ecken des Zwischengefäßes mit vorgeformten gebundenen Graphitformstücken gefüllt und an der anderen Seite des Zwischengefäßes und an den anderen beiden Ecken mit einer stampfbaren feuerfesten Mischung aus einer Zusammensetzung, die teilchenförmiges feuerfestes Material, Graphitpulver und Natriumsilikat umfaßte, gefüllt Diese Mischung konnte mit der Kelle an Ort und Stelle zur Füllung der Kanäle benutzt werden. Es wurde dann eine verbrauchbare Auskleidung angeordnet, wobei jede Auskleidungsplatte 30 mm dick war und aus 92 Gew.-% Silica-Sand, 4 Gew.-% feuerfester Faser, 3 Gew.-% organischem Bindemittel und 1% anorganischem Bindemittel zusammengesetzt war.

Das so hergestellte Zwischengefäß hatte ein Fassungsvermögen von 4 t und wurde zum Gießen von ungeliertem Stahl (Kohlenstoffgehalt 0,1%) aus 5 aufeinanderfolgenden 40-t-Pfannen verwendet. Das Gießen dauerte etwa 7 Std. Vor dem Gießen wurden nur die beiden Ausgüsse 7 während 20 min unter Verwendung von Gasbrennern von der Außenseite vorerhitzt.

Das Gießen wurde zufriedenstellend während der ganzen 7-Std-Periode ohne Neigung zu einer Blockierung des Ausgusses oder der Düse ausgeführt. Am Ende des Gießens wurden die verbrauchbare Auskleidung und der »Bär« leicht entfernt, und das feuerfeste Material in den Hohlraum 5 wurde gleichzeitig entfernt. Die verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung des Zwischengefäßes war unbeschädigt.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde mit einem identischen Zwischengefäßgehäuse mit den folgenden Änderungen wiederholt

Die verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung wurde mit Kanälen von 100 mm Breite und 30 mm Tiefe anstelle von 120 mm Breite und 20 mm Tiefe gegossen und die Abmessungen der Kanäle an den Ecken des Zwischengefäßes wurden in gleicher Weise geändert Die Platten für die verbrauchbare Auskleidung wurden eingesetzt bevor die Kanäle 5 gefüllt und die Verbindung oder Fugen zwischen ihnen mit 0,6 mm dicke Stahlstreifen bedeckt wurden, wobei diese Streifen an die Auskleidungsplatten 3 genagelt wurden. Die Kanäle wurden danach mit losem Silikasand (Quarzsand) gefüllt Es wurden ähnliche ausgezeichnete Ergebnisse wie in Beispiel 1 ebenfalls erhalten.

Beispiel 3

Eine verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung wurde in ein MetaUgießgefäßgehäuse mit Vorsprüngen auf der in das Gehäuse eingesetzten Schablone gegossen, so

daß nach Entfernung der Schablone die verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung Kanäle 5 einer Breite von 120 mm und einer Tiefe von 30 mm längs der Seiten des Zwischengefäßes und von 100 mm Breite und 30 mm Tiefe in jedem Teil des L-förmigen Kanals an der Ecke der Hohlräume hatte.

Es wurden darauf vorgeformte Streifen einer Zusammensetzung, die 95 Gew.-% Silikasand, 1% Papierbrei, 4% phenolisches Harz umfaßte, in jeden der Kanäle eingesetzt.

Es wurde dann eine verbrauchbare Auskleidung aus

einem Satz von 30 mm dicken Platten der gleichen Zusammensetzung wie derjenigen, die in Beispiel 1 verwendet wurde, eingesetzt.

Das so hergestellte Zwischengefäß hatte ein Fassungsvermögen von 4 t und wurde im Strangguß unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind, verwendet. Es wurden ähnliche sehr zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, und es wurde keine Beschädigung der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung beobachtet, nachdem die verbrauchbare Auskleidung entfernt worden war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gefäß zur Aufnahme von Metallschmelze mit einem äußeren Metallgehäuse, einer an das Gehäuse angrenzenden, verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung aus feuerfestem Material und einer angrenzend an die verhältnismäßig dauerhafte Auskleidung angrenzenden inneren verbrauchbaren Auskleidung, die aus einer Mehrzahl von Platten aus feuerfestem, wärmeisolierendem Material hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß hinter wenigstens einigen der Verbindungen (4) zwischen benachbarten Platten (3) des feuerfesten, wärmeisolierenden Materials Kanäle (5) ausgebildet sind, die mit feuerfestem Material (6) gefüllt sind.

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) in der verhältnismäßig dauerhaften Auskleidung (2) ausgebildet sind.

3. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) durch Überfalzen der Kanten der Platten (3), welche der Verbindung oder Fuge (4) benachbart sind, auf der von der Innenseite des Gefäßes entfernten Seite ausgebildet sind.

4. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) mit einer losen Füllung aus teilchenförmigen!, feuerfestem Material (6) gefüllt sind.

5. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) mit einer gegossenen oder gestampften feuerfesten Masse gefüllt sind.

6. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) mit vorgeformten Formstücken aus gebundenem feuerfestem Material gefüllt sind.

7. Gefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Formstücke und die Platten (3) aus dem gleichen Material hergestellt sind.

8. Gefäß nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material einen Anteil an kohlenstoffhaltigem feuerfestem Material umfaßt.

9. Gefäß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige, teilchenförmige, feuerfeste Material aus Graphit besteht.

10. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (4) zwischen den Platten (3) der verbrauchbaren Auskleidung zusätzlich mit einem Dichtstreifen bedeckt sind.