Anlage zum kontinuierlichen Giessen von hochschmelzenden Metallen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum kontinuierlichen Giessen von hochschmelzenden Metallen, insbesondere von Eisen und Eisenlegierungen.
Obgleich die ersten in der Literatur bekannten Vorschläge sich auf das kontinuierliche Giessen von Stahl richteten und ihnen später zahlreiche weitere Beschreibungen gefolgt sind, die sich mit dem Bau von Stranggiessmaschinenin allen Einzel heiten befassten, wurden die entscheidende Be deutung, -aber auch die Schwierigkeiten der kontinuierlichen Zufuhr hochschmelzenden Giessgutes nicht erkannt.
Das mag auch damit zusammenhängen, dass es bis heute nicht gelungen ist, beim Stranggiessen von Stahl über ein Versuchsstadium hinauszukommen und man somit fortlaufend grösserer Mengen geschmolzenen Stahles überhaupt nicht be durfte.
Anderseits konnte das seit mehr als einem Jahrzehnt in grösserem Umfange ein geführte Stranggiessen von Nicht-Eisen- metallen insoweit keine Anregung geben, weil Bereithaltung und Zuleitung der vergossenen, vergleichsweise niedrigsch'melzenden Metalle keine Schwierigkeiten bereitet.
Die erfindungsgemässe Anlage zum konti nuierlichen Giessen von hochschmelzenden Metallen ist gekennzeichnet durch wenigstens zwei Giessgefässe zum Befördern des Giessgutes vom Zubereitungsort zum Giessort und zum Giessen, die mit einem Wärmeschutz versehen sind, durch Mittel zum Regeln des Metall ausflusses aus den Giessgefässen, durch eine Rinne zwischen dem zu entleerenden Giess gefäss und der Giessform, wenigstens eine zweite gleichartige Rinne und durch Mittel zum Auswechseln der ersten Rinne gegen eine zweite Rinne, ohne den Metallausfluss aus dem Giessgefäss unterbrechen zu müssen.
Nachstehend werden Ausführungsbei spiele der Anlage und ihrer Teile erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Schema einer Anlage zum kontinuierlichen Giessen, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Kipp- gerüstes mit einem Giessgefäss, eitler Giessrinne und einer wassergekühlten Giessform; Fig. 3 ist die Draufsicht zu Fig. 2;_ Fig. 4-6 zeigen ein Giessgefäss in Seiten ansicht, in Vorderansicht und in Draufsicht;
Fig. 7 zeigt die Giessform nach Fig. 4-6 von der Seite gesehen im Schnitt; Fig. 8 zeigt die Giesspfanne nach Fig. 4-7 von oben, bei abgenommenem Deckel; Fig. 9 zeigt von der Seite gesehen eine verbesserte Vorrichtung zum Kippen der Giesspfannen; ' Fig. 10 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 9 von oben gesehen, jedoch ohne die Giesspfanne und ihr Einhängegerüst ;
Fig. 11 zeigt das Schema einer Giessanlage mit zwei auf einer einzigen Kokille arbeiten den Giessgefässen und mit einer auf einem Rinnenwagen fahrbaren Giessrinne; Fig. 12 zeigt einen Rinnenwagen gemäss Fig. 11 für sich allein in Seitenansicht;
Fig. 13 und 14 zeigen den Rinnenwagen nach Fig. 12 von oben und von einer Stirn seite her, teilweise geschnitten nach der Linie I-II in Fig. <B>13;</B> Fig. 15 zeigt eine Giessrinne von der Seite, der Länge nach geschnitten; Fig. 16 zeigt die Giessrinne nach Fig. 15 in der Draufsicht;
Fig. 17 zeigt eine andere Ausführungsart einer Giessrinne von der Seite, der Länge nach geschnitten; Fig. 18 zeigt die Giessrinne nach Fig. 17 in der Draufsicht; Fig. 19 zeigt eine Einzelheit an der Mün dung der Giessrinne nach den Fig. 17 und 18. Am Ort A wird das Giessgut in der Besse- mer-Birne B zubereitet; am Ort C wird das Giessgut in die wassergekühlte Kokille D ge gossen und erstarrt dort zu dem Strang E.
Zum Befördern des Giessgutes dienen Pfannen 1, die eine starkwandige Isolierung 2 und eine gegen Angriff durch die Schmelze widerstandsfähige Ausfütterung 3 besitzen. Ein ebenfalls wärmeisolierter Deckel 4 dient zum Abdecken der Pfanne, so dass gerade noch die Spitze der Giessschnauze 5 frei bleibt.
Der Wärmeschutz des Gefässes 1 ist so bemessen, dass das Giessgut während der Be förderungsdauer, der Wartezeit und der Giess dauer - letztere kann beispielsweise bei einem Pfanneninhalt von 2 t etwa 30 Minuten betragen - auf der vorbestimmten Warm halte- bzw. Giesstemperatur gehalten wird.
Die Transportgefässe 1 werden, nachdem sie aus der Bessemer-Birne A (Fig. 1) mit flüssigem Stahl gefüllt sind, in ein Kipp- gerüst 6 eingehängt, mit dessen Hilfe das Gefäss langsam oder schnell um die Spitze der Schnauze 5 gekippt werden kann.
Das Kippgerüst 6 ist für die Aufnahme von zwei Gefässen 1 eingerichtet (Fig. 2 und 3) und weist zwei Winden 7 und 8 auf. Um nach dem Entleeren der einen Pfanne die zweite (volle) rasch vor die Giessform D bringen zu können, ist das Kippgerät 6 auf Rollen 9 und Schienen 10 fahrbar.
Zwischen dem Giessgerät 1_und der Giess form D ist die Giessrinne 11 angeordnet und auf dem Transporttisch 15 sind drei weitere Rinnen 12, 13 und 14 in Vorrat gehalten.
Der Transporttisch 15 läuft mit Rollen paaren 16 und 17 auf Schienen 18 und kann mittels Handrades 19, Kettenrades 20 und Kette 21 bewegt werden. So kann z. B. an Stelle der Giessrinne 11, wenn sie verschlackt ist, die Rinne 14 augenblicklich vor die Giess form D und das Gefäss 1 gebracht werden, ohne dass es notwendig ist, das Giessen zu unterbrechen; dass eine geringe Menge Stahl schmelze überfliesst, ist belanglos.
Der Transporttisch 15 ist, um die Rinne in die genaue Lage zum Gefäss 1 und insbe sondere das Auslaufende der Rinne zur Giess form D zu bringen, auch quer zu seiner Fahrrichtung auf die Giessform zu bzw. von ihr weg verschiebbar. Dazu dienen die mit den feststehenden Gewindemuttern 24 und 31 zusammenwirkenden Gewindespindeln 23 und 30, von denen 23 mittels des Handrades 22 und die Spindel 30 über das Getriebe 25, 26, 27, 28, 29 angetrieben wird. Die Gewinde- muttern 24 und 31 sind fest auf dem Gestell 32 angeordnet.
Die Giessrinne 11 steht mit ihrem Einguss- teil ohne weitere Halterung auf dem ebenen Tisch 15, zum Zweck, kleinere Korrekturen an ihrer Einstellung zur Giessform durch Ver rücken der Rinne auf dem Tisch bewirken zu können.
Die in Betrieb befindliche Giessrinne 11 wird möglichst von allen Seiten mittels einer Batterie von Gasbrennern 33 beheizt. Den Metallspiegel in der Rinne deckt, soweit er nicht offen bleiben muss, um das flüssige Me tall eingiessen zu können, ein Deckel 34 ab. In diesen Deckel ist ein elektrischer Heiz körper 35 so eingebaut, dass er dicht über den Kanal der Rinne und das Auslaufende zu liegen kommt. Ein solcher Deckel mit Heizung (34') kann schon auf die zunächst zur Verwendung kommende Rinne aufgelegt werden, um diese möglichst stark vorzu wärmen; die Rinne 13 gelte im Beispielsfalle für bereits verbraucht.
Ehe die Rinnen 11-14 auf den Transporttisch 15 kommen, werden sie (z. B. 11', 12') in einem Ofen 36 (Fug. 1) vorgewärmt.
Noch während das Gefäss 1 entleert wird, kommt ein zweites gleiches Gefäss 1', das auf der Anlage 37 vorgewärmt ist, zur Birne B, wird gefüllt, mit dem Deckel 4 versehen und in die zweite Einhängestelle im Kippgerüst 6 eingehängt, um sofort bereit zu sein, wenn die erste Pfanne 1 entleert ist.
Die Rinnen 11 sind so gebaut, dass der in der Rinnensohle angebrachte Binnen auslauf 11b nur mit einem vom Giessstrahl höchstens zur Hälfte gefüllten Querschnitt betrieben werden kann. Der Auslauf 11 b dient somit nicht als ein den Durchfluss begren zendes Mittel und die Rinne ist an ihrem Vorderende nur deshalb geschlossen, um bei plötzlich übermässiger Metallzufuhr vom Giess gefäss das Überschiessen. des Giessstrahles und die Gefährdung des Bedienungspersonales zu vermeiden.
Der höchstens halb gefüllte Auslauf 11 b der Rinne ermöglicht es nun, zur Oxydations verhütung am Giessstrahl und in der Rinne dadurch beizutragen, dass man auf den Giess spiegel E' so viel von einem oxydations verhütenden Mittel gibt, dass dieses dem Giessstrahl entlang hochgetrieben und durch den freien Teil des Auslaufquerschnittes bis in die Rinne hineingetrieben wird. Beispiels weise beim genügenden Aufgeben von<B>01</B> auf den Giessspiegel schlägt die Flamme am Giess strahl entlang in die Rinne hinein und schützt dabei wirksam den flüssigen Stahl.
Für die Winden. 7 und 8 im Kippgerüst 6 und für dessen Fahrbewegung sind (nicht gezeichnete) elektrische Antriebs- und Steuer mittel vorgesehen und zusammen mit den Betätigungsorganen für die Rinnen-Wechsel- vorrichtung in solcher Lage in der Nähe der Giessform D angeordnet, dass der das Giessen überwachende Bedienungsmann alle Ein richtungen von seinem Standort aus bedienen kann.
Eine im Rahmen der vorbeschriebenen Anlage besonders zweckmässige Bauart einer Cxiesspfanne ist in den Fig. 4-8 dargestellt; sie besteht aus der Pfanne<B>101</B> und dem Deckel 102. Die Pfanne 101 ist aus einem Mantel<B>103,</B> einer Isoliersteinschicht 104 und der feuerfesten Ausmauerung 105 aufgebaut, der Deckel 102 gleichermassen aus der eisernen Mantelplatte 106, der Isolierschicht 107 und der feuerfesten Schicht 108. Pfanne und Deckel werden (nicht gezeichnet) für den Gebrauch fest miteinander verbunden und der Deckel wird nur abgenommen, wenn die Pfanne neu zugerichtet werden muss.
Der Pfannenausguss 101a beginnt un mittelbar über dem Pfannenboden 101b und lädt weit aus bis zur Giessschnauze 101c. Der Auslauf ist rinnenförmig schmal gehalten und verengt sich nicht nur zur Schnauze<B>10l e</B> hin, sondern auch in der Tiefe, indem die Seitenwandungen 101d und 101 e (Fug. 8) ein gezogen sind, zum Zwecke, das Giessmetall in jeder Kipplage der Pfanne zusammenzuhal ten, damit die Badoberfläche stets möglichst klein bleibt.
Der Deckel 102 ist über dem letzten Stück des Pfannenauslaufes 101a und über der Schnauze 101c mit einem Schlitz 102u ver sehen, um den Ausfluss beobachten und ge gebenenfalls sich ansetzende Schlacken mit einer Kratze beseitigen zu können.
Im Deckel 102 ist, dem Schlitz 102 a gegen über, die Einfüllöffnung 102b angebracht; sie ist so bemessen, dass die Pfanne bequem z. B. aus der Birne B gefüllt und anschliessend die Schlacke abgezogen werden kann. Mit 109 ist ein Verschlussstück bezeichnet, das nach dem Entschlacken eingesetzt wird, insbesondere um zu vermeiden, dass beim Giessen Zugluft von der Giessschnauze her über das Bad durch die Einfüllöffnung streicht.
Der unterhalb der Einfüllöffnung 102 b liegende Rand der Pfanne 101 ist bei 101f zu einem kurzen Auslauf geformt, um das Abfliessen der Schlacke zu erleichtern.
Seitlich am Mantel 113 der Pfanne 101 sind zwei Arme 110 und 111 befestigt; an ihnen sind die Tragzapfen 112 und 113 für den Transport der Pfanne angeordnet. Die Arme 110 und<B>111</B> reichen mit ihren freien Enden 110a und 111 rz bis zur Spitze<B>10l e</B> der Giessschnauze und tragen dort die Kipp- zapfen 114, 115, mit denen die Pfanne in das Kippgerüst 6 am Giessort eingehängt wird.
Die Pfanne 1 hängt mit dem Zapfen 39 in dem Kipplager 202 am Ständer 201 (Fug. 9, 10).5 deutet die Schnauze der Pfanne an; darunter befindet sich (Fug. 2) die zur Giess form führende Rinne.
Zum Antrieb der Pfanne 1 dient die auf Vor- und Rücklauf umsteuerbare Winde 203 mit Seilen 204/205, Rollen<B>2206/207</B> und Ständer 208. Das Windenvorgelege ist mit 209, 210 bezeichnet, eine Schneckenwelle mit 211, 212 und<B>213</B> sind Elektromotoren, davon gehört Motor 212 zum Langsam antrieb, 213 zum Schnellantrieb. Motor 212 treibt über den Riemen 214 und die Scheibe 215 auf die Eingangswelle 216 des stufenlos regelbaren Untersetzungsgetriebes 217. Die Ausgangswelle 218 dieses Getriebes fluchtet mit der Schneckenwelle 211 und beide Wellen sind durch die Magnetkupplung 219 ver bunden.
Auf der Schneckenwelle 211 sitzt die Riemenscheibe 220, auf die über den Rie men 221 der Motor 213 treibt.
Die Wirkungsweise des Aggregates ist folgende Während des stetigen Giessbetriebes, d. h. wenn Giessmetall in vorbestimmter ge nügender Menge an der Schnauze 5 der Pfanne 1 ausläuft, treibt der Langsam-An- triebsmotor 212 über Riemen 214, Scheibe<B>215,</B> Welle 216, Getriebe 217, Welle 218, Kupp lung 219, Schneckenwelle 211, Vorgelege 210, 209 die Winde 203 an und diese kippt mit gleichmässiger Geschwindigkeit die Pfanne 1. Währenddessen läuft der Schnellantriebs- motor 213 leer mit.
Tritt plötzlich der Fall ein, dass die Giess form rascher bzw. langsamer mit Giessmetall gespeist werden muss, dann wird der Schnell- Antriebsmotor 213 eingeschaltet; da er bereits leer mutgetrieben worden ist, kommt er im Sinne eines momentanen Regelimpulses rasch auf Touren. Gleichzeitig mit der Einschaltung des Betriebsstromkreises des Schnellantriebs- motors wird die Magnetkupplung 219 aus gerückt.
Da der Schnellantrieb immer nur für Bruchteile von Minuten zum Einsatz kommt, lässt man den Langsam-Antriebs- motor währenddessen weiterlaufen, um so mehr, als er beim Wiedereinrücken der Kupp lung den vom Schnellantrieb herrührenden Schwung abbremst.
Die Fig. 11-l4 zeigen eine kreisbogenför mige Anordnung der beiden Giesspfannen. Die Achse der Stranggiesskokille D ist mit Dl (Fug. 11) bezeichnet. Auf die Stranggiess- kokille arbeiten die beiden Pfannen 1 und 1'. Zwischen der Kokille D und den Pfannen 1 und 1' ist der Schienenweg 301/302;303 ver legt, wobei mit 301/302 die beiden Fahr schienen und mit 303 eine Spurschiene, auf die unten näher einzugehen ist, bezeichnet sind.
Mit 304 ist ein Rinnenwagen bezeichnet; man sieht in Fig. 11 den Rinnenwagen mit der Giessrinne 11 in Betriebsstellung vor der Pfanne 1; zugleich ist in strichpunktierten Linien die Lage des Rinnenwagens vor der Pfanne 1' und weiterhin der vom Giessort C weggefahrene Rinnenwagen eingezeichnet. Krümmungsmittelpunkt des Schienenweges im Bereich der Kokille D ist die Achse Dl der Kokille und die Ausgüsse der Pfannen 1 und 1' stehen radial zur Achse Dl.
Der Rinnenwagen 304 ist wie folgt auf gebaut (Fug. 12-l4) In einem Rahmen 306 sind die Achsen 307 und 308 befestigt; sie sind schräg zueinander gestellt, zum Zwecke, beim Durchfahren des um den Giessort herumführenden gekrümmten Teiles des Schienenweges 301-303 möglichst keine Schubkräfte in den Lagern der Fahr rollen 309-312 zu haben, damit der Rinnen wagen an dieser Stelle leicht bewegt und genau eingestellt werden kann.
Am Boden 306 a (Fug. 14) des Rahmens 306 sind zwei Winkel 313/314 befestigt und auf diesen mit senkrecht stehenden Achsen zwei Spurr ollen 315/316 (Fug. 11 und 14) ; (in Fig. 12 und 13 sind die Winkel 313/314 und die Spurrollen 3151316 der besseren Übersicht, halber weggelassen). Die Spurrollen greifen in das nach unten offene U-Profil der Spur schiene 303 ein.
Im Rahmen 306 ist, ihn der Länge nach durchsetzend, die Sperrwelle 317 gelagert; auf ihren beiden freien Enden sind die Sperr hebel 318 und 319 befestigt. In ihrer Längs mitte trägt die Sperrwelle 317 einen Sperr nocken 320, der in Sperrschlitze 303a an der gegenüberliegenden Oberkante der Spur schiene 303 eingeschwenkt werden kann; diese Sperrschlitze sind an vorbestimmten Stellen des Schienenweges 301-303 ange bracht, um den Rinnenwagen dort, z. B. vor jeder Pfanne 1, 1', arretieren zu können.
Im Rahmen 306 ist quer zur Fahrrichtung verschiebbar der Zwischenrahmen 321 ge lagert; er ruht mit Schienen 322J323 auf Rollen 324, 325, 326, 327, die im Rahmen 306 gelagert sind, auf. Der Zwischenrahmen 321 ist seinerseits Träger der Plattform 328. Die Plattform ist um das am Zwischenrahmen 321 mit senkrecht stehender Achse befestigte Schwenklager 329 (Fig. 13) in seiner Ebene schwenkbar; der Schwenkzapfen ist mit 330 bezeichnet. Zur Abstützung der Plattform 328 sind im Zwischenrahmen 321 Stützrollen 331, 332, 333, 334, 335 gelagert.
Zur Verschiebung des Zwischenrah mens 321 quer zur Fahrrichtung ist im Fahr gestellrahmen 306, diesen der Länge nach durchsetzend, die Schaltwelle 336 gelagert; sie trägt an ihren beiderends des Wagens vor stehenden freien Enden die Schalthebel 337 und 338 und ferner in ihrer Längsmitte Arme 339, 340, die parallel zur Welle 336 einen Bolzen 341 haltern, der in eine Ku lisse 321a im Zwischenrahmen <B>321</B> eingreift.
An der Plattform 328 sind keine beson deren Griffe zum Schwenken angebracht, weil das Einstellen des Tisches zweckmässig über die Giessrinne 11 erfolgt, die genügend schwer ist, um die Plattform, wenn sie selbst bewegt wird, mitzunehmen.
Zu einer Stranggiessanlage, wie in Fig. 11 dargestellt, gehören zwei Rinnenwagen, um beim Ausfall einer Rinne diese mit ihrem Wagen sofort wegfahren und einen zweiten Wagen mit einer dauernd vorgewärmten Rinne heranführen zu können.
Die in Fig. 15 und 16 gezeigte Giessrinne besteht aus einem geschweissten Blechman tel 401, der ein Auffanggefäss 402 und den eigentlichen Rinnenteil 403 tunfasst. Der Mantel ist an allen vom flüssigen Metall be- rührten Stellen mit feuerfestem Material 404 ausgekleidet.
Die Sohle 402a des Auffanggefässes 402 liegt etwas tiefer als die Sohle 403a der eigentlichen Rinne 403. In der Nähe des Überganges in diese ist im Auffanggefäss das Wehr 405 angeordnet, dessen Aufgabe es ist, die Schlacke zurückzuhalten, die auf der dahinter befindlichen Schmelze schwimmt.
Die Rinne 403 ist an ihrem Vorderende bei 403b geschlossen und der Auslauf 406 befindet sich in der Rinnensohle. In diese. ist ein Ring 407 aus feuerfestem Material ein gesetzt und die Rinnensohle führt aus dem etwa waagrechten Teil in einer der gewollten glatten Strömung entsprechenden Xrüm- mung 403e in den Auslauf über.
Der Abnutzung des Ringes durch Aus brennen ist in der Weise Rechnung getragen, dass dessen Wandstärke wenigstens an der vom Metall beaufschlagten Stelle ent sprechend der vorbestimmten Lebensdauer der Rinne gehalten ist. Bei einer Ausführung wurde beispielsweise festgestellt, dass die Abnutzung in einer Stunde rund 8 mm be trägt.
Die eigentliche Rinne 403 ist gegenüber dem Boden des Auffanggefässes 402 etwas nach oben abgesetzt, d. h. es ist Sorge ge tragen, dass der Abstand zwischen der Aus lauf-Unterkante und der Binnensohle.. mög lichst klein und ausserdem die Rinne so. gebaut ist, dass sie möglichst dicht an die Oberkante der Giessform herangebracht werden kann.
Dadurch wird vermieden, dass das flüssige Metall aus zu grosser Höhe in den flüssigen Giesskopf in der Giessform fällt und Luft und Schlacken in diesen hineinreisst. Sollte sich trotz dieser Vorkehrungen gelegentlich. doch ein kleiner Bart am Rinnenauslauf an setzen, dann. kann er durch Aufblasen eines Sauerstoffstrahles leicht entfernt werden.
Das Auffanggefäss 402 ist seinem Fas sungsvermögen wie seiner Form nach so gestaltet, dass strömungstote Winkel ver mieden sind, die einlaufende Schmelze viel- mehr, ohne irgendwo zu stagnieren oder unter Wirbelbildung im Gefäss umzulaufen, glatt durchströmt.
Mit 403 ist das vordere Ende einer Giess- rinne bezeichnet, wie sie in den Fig. 15 und 16 im Ganzen dargestellt ist. Der Metallzufluss in die Rinne wird so eingeregelt, dass die Mün dung 501 niemals voll läuft, d. h. dass sich an dem Knie 403a (Fig. 17) der Metallstrahl ablöst und frei an tieferer Stelle auf die gegenüberliegende Seite der Mündung fällt.
Wie insbesondere aus Fig. 19 hervorgeht, wird die Mündung der Rinne von einem Ein satzring 502 aus feuerfestem Werkstoff ge bildet. Die Durchflussöffnung dieses Ringes wird von zwei Teilen gebildet, nämlich zur einen Hälfte 502a vom Einsatzring 502 selbst, zur andern Hälfte 503a von einem Stab 503 mit rinnenförmigem Profil. Für den Stab 503 ist im Einsatzring 501 ein Schiebekanal 501 b vorgesehen und zu seiner Halterung am Vorderende der Rinne 403 ein Klemm halter 504.
Der Stab ragt nach beiden Seiten durch den Einsatzring 502 hindurch, nach unten um ein kürzeres Stück 503b, nach oben um ein längeres Stück 503c. Aufgabe dea kür zeren Stückes 503 b ist es, den vom Knie 403 a (Fig. 17) in schrägem freiem Fall auf treffenden Metallstrahl aufzufangen und in beruhigter Strömung in den durch die strich punktierte Linie El angedeuteten Giessspiegel der im übrigen nicht dargestellten Kokille D zu leiten.
Das- Stück<I>503b</I> des Stabes 503 ist also der vom flüssigen Metall beaufschlagte Teil der Mündung der Rinne. 403. Der Ab schnitt 502a des Einsatzringes 502 wird in der Regel nicht vom flüssigen Metall berührt, allenfalls am Anfang und am Ende des Giessens, wenn das Metall mit geringer Ge schwindigkeit strömt und der Metallstrahl sich nicht am Knie 403a ablöst.
Die Länge des nach unten aus dem Einsatzring 502 herausragenden Teiles 503 b des Stabes 503 kann an dem Klemmhalter 504 je nach den Strömungsbedingungen und dem gewünsch ten Abstand des Stabendes vom Giessspiegel eingestellt werden. Obgleich der Stab 503 aus hochhitze beständigem Werkstoff besteht, wird er doch mit der Zeit verbraucht.
Da die aus dem Stab vom Giessmetall ausgewaschenen Teile in den Guss übergehen., wählt man für den Stab 503 eine Stoffzusammensetzung, die für den Guss unschädlich ist, möglichst also in die Schlacke übergeht und oben aufschwimmt. Der Stab 503 wird also beim Giessen laufend von oben her nachgeschoben, im gleichen Masse wie er sich verbraucht, damit dem vom Knie 403a her auf das Stück 503b fallenden Metallstrahl eine nach Querschnitt und Länge zur Erfüllung ihrer Aufgabe geeignete Strö- mungsleitfläche zur Verfügung steht.
Plant for the continuous casting of refractory metals. The present invention relates to a plant for the continuous casting of refractory metals, in particular iron and iron alloys.
Although the first proposals known in the literature were directed towards the continuous casting of steel and were later followed by numerous other descriptions that dealt with the construction of continuous casting machines in detail, the decisive importance, but also the difficulties of continuous Infeed of high-melting material not detected.
This may also have something to do with the fact that to date it has not been possible to go beyond a test stage in the continuous casting of steel and consequently larger quantities of molten steel were not required at all.
On the other hand, the continuous casting of non-ferrous metals, which has been carried out on a larger scale for more than a decade, could not provide any stimulus because the provision and supply of the cast, comparatively low-melting metals does not cause any difficulties.
The system according to the invention for the continuous casting of refractory metals is characterized by at least two casting vessels for conveying the cast material from the preparation site to the casting site and for casting, which are provided with thermal protection, by means for regulating the metal outflow from the casting vessels, through a channel between the casting vessel to be emptied and the casting mold, at least one second similar channel and means for exchanging the first channel for a second channel without having to interrupt the metal outflow from the casting container.
Below are Ausführungsbei games of the system and its parts are explained. 1 shows the scheme of a system for continuous casting, FIG. 2 shows a side view of a tilting frame with a casting vessel, a pouring channel and a water-cooled casting mold; Fig. 3 is the top view of Fig. 2. Fig. 4-6 show a casting vessel in side view, in front view and in plan view;
7 shows the mold according to FIGS. 4-6 seen from the side in section; 8 shows the pouring ladle according to FIGS. 4-7 from above, with the cover removed; 9 shows an improved device for tilting the pouring ladles, viewed from the side; FIG. 10 shows the device according to FIG. 9 seen from above, but without the pouring ladle and its hanging frame;
11 shows the diagram of a casting installation with two casting vessels working on a single mold and with a casting channel that can be moved on a channel carriage; FIG. 12 shows a channel carriage according to FIG. 11 by itself in a side view;
13 and 14 show the channel carriage according to FIG. 12 from above and from one end face, partially sectioned along the line I-II in FIG. 13; FIG. 15 shows a pouring channel from the side , cut lengthways; FIG. 16 shows the pouring channel according to FIG. 15 in plan view;
17 shows another embodiment of a pouring channel from the side, cut lengthwise; 18 shows the pouring channel according to FIG. 17 in plan view; 19 shows a detail at the mouth of the pouring channel according to FIGS. 17 and 18. At location A, the pouring material is prepared in the better pear B; At location C, the cast material is poured into the water-cooled mold D and solidifies there to form the strand E.
Pans 1, which have thick-walled insulation 2 and a lining 3 that is resistant to attack by the melt, are used to convey the cast material. A likewise heat-insulated lid 4 serves to cover the pan so that the tip of the pouring spout 5 just remains free.
The thermal insulation of the vessel 1 is dimensioned so that the casting material is kept at the predetermined warming or casting temperature during the transport time, the waiting time and the casting time - the latter can be about 30 minutes for a pan content of 2 t.
The transport vessels 1, after they have been filled with liquid steel from the Bessemer pear A (FIG. 1), are suspended in a tilting frame 6 with the aid of which the vessel can be tilted slowly or quickly around the tip of the snout 5.
The tilting frame 6 is set up to accommodate two vessels 1 (FIGS. 2 and 3) and has two winches 7 and 8. In order to be able to bring the second (full) pan quickly in front of the casting mold D after one pan has been emptied, the tilting device 6 can be moved on rollers 9 and rails 10.
The casting channel 11 is arranged between the casting device 1_and the casting mold D, and three further channels 12, 13 and 14 are kept in stock on the transport table 15.
The transport table 15 runs with pairs of rollers 16 and 17 on rails 18 and can be moved by means of hand wheel 19, chain wheel 20 and chain 21. So z. B. in place of the pouring channel 11, if it is slagged, the channel 14 can be brought immediately in front of the casting mold D and the vessel 1 without it being necessary to interrupt the pouring; that a small amount of molten steel overflows is irrelevant.
The transport table 15 is in order to bring the channel in the exact position to the vessel 1 and in particular the outlet end of the channel to the casting mold D, also transversely to its direction of travel towards the casting mold or away from it. The threaded spindles 23 and 30 cooperating with the stationary threaded nuts 24 and 31 are used for this purpose, of which 23 is driven by means of the handwheel 22 and the spindle 30 via the gear 25, 26, 27, 28, 29. The threaded nuts 24 and 31 are fixedly arranged on the frame 32.
The pouring channel 11 stands with its pouring part on the flat table 15 without any further holder, for the purpose of being able to effect minor corrections to its setting to the casting mold by moving the channel on the table.
The pouring channel 11 in operation is heated from all sides by means of a battery of gas burners 33, if possible. The metal mirror in the channel covers, as far as it does not have to remain open in order to be able to pour the liquid Me tall, a cover 34 from. In this cover, an electric heating body 35 is installed so that it comes to lie close to the channel of the channel and the outlet end. Such a cover with heater (34 ') can already be placed on the channel that is initially used in order to preheat it as much as possible; the channel 13 applies in the example case to already used.
Before the channels 11-14 come onto the transport table 15, they (for example 11 ', 12') are preheated in an oven 36 (Fug. 1).
While the vessel 1 is still being emptied, a second identical vessel 1 ', which is preheated on the system 37, comes to the pear B, is filled, provided with the lid 4 and hooked into the second hanging point in the tilting frame 6 to be ready immediately when the first pan 1 is empty.
The channels 11 are constructed in such a way that the internal outlet 11b mounted in the channel bottom can only be operated with a cross section that is at most half filled by the pouring stream. The outlet 11b thus does not serve as a means to limit the flow and the channel is closed at its front end only to prevent overshooting in the event of a sudden excessive supply of metal from the casting vessel. of the pouring stream and the danger to the operating personnel.
The at most half-filled outlet 11 b of the channel now makes it possible to contribute to the prevention of oxidation on the pouring stream and in the gutter by adding so much of an anti-oxidant agent to the pouring mirror E 'that it is driven up along the pouring stream and through the free part of the outlet cross-section is driven into the channel. For example, when enough <B> 01 </B> is placed on the pouring level, the flame strikes along the pouring jet into the channel and effectively protects the liquid steel.
For the winches. 7 and 8 in the tipping frame 6 and for its travel movement (not shown) electrical drive and control means are provided and arranged together with the actuators for the channel changing device in such a position near the mold D that the casting monitoring Operator can operate all facilities from his location.
A particularly expedient construction of a Cxiesspfanne within the framework of the above-described system is shown in FIGS. 4-8; it consists of the pan <B> 101 </B> and the lid 102. The pan 101 is made up of a jacket 103, an insulating stone layer 104 and the refractory brick lining 105, and the lid 102 as well iron shell plate 106, the insulating layer 107 and the refractory layer 108. Pan and lid are firmly connected to one another (not shown) for use and the lid is only removed when the pan needs to be re-dressed.
The ladle spout 101a begins directly above the pan base 101b and extends far as far as the pouring spout 101c. The spout is kept narrow in the shape of a channel and narrows not only towards the snout <B> 10l e </B>, but also in depth, in that the side walls 101d and 101e (Fig. 8) are drawn in for the purpose of To hold the casting metal together in every tilted position of the pan so that the bath surface always remains as small as possible.
The lid 102 is seen over the last piece of the pan outlet 101a and over the snout 101c with a slot 102u to observe the outflow and, if necessary, to be able to remove slag with a scratch.
In the cover 102, the slot 102 a opposite, the filler opening 102b is attached; it is dimensioned so that the pan comfortably z. B. filled from the pear B and then the slag can be withdrawn. 109 denotes a closure piece which is used after the purification, in particular in order to avoid drafts from the pouring spout sweeping over the bath through the filling opening during pouring.
The edge of the pan 101 lying below the filling opening 102b is shaped into a short outlet at 101f in order to facilitate the drainage of the slag.
On the side of the jacket 113 of the pan 101, two arms 110 and 111 are attached; on them the support pins 112 and 113 are arranged for the transport of the pan. The arms 110 and 111 extend with their free ends 110a and 111rz up to the tip 10l e of the pouring spout and there carry the tilting pins 114, 115 with which the pan is hung in the tilting frame 6 at the casting site.
The pan 1 hangs with the pin 39 in the tilting bearing 202 on the stand 201 (Fug. 9, 10) .5 indicates the snout of the pan; underneath is (Fug. 2) the channel leading to the casting mold.
The pan 1 is driven by the forward and reverse reversible winch 203 with ropes 204/205, pulleys <B> 2206/207 </B> and stand 208. The winch transmission is designated with 209, 210, a worm shaft with 211, 212 and <B> 213 </B> are electric motors, of which motor 212 belongs to the slow drive, 213 to the fast drive. Motor 212 drives via belt 214 and pulley 215 on input shaft 216 of continuously variable reduction gear 217. Output shaft 218 of this gear is aligned with worm shaft 211 and both shafts are connected by magnetic coupling 219.
The belt pulley 220 sits on the worm shaft 211 and the motor 213 drives on the men 221 via the belt.
The operation of the unit is as follows: During continuous casting operation, i.e. H. When casting metal in a predetermined sufficient amount runs out of the muzzle 5 of the ladle 1, the slow drive motor 212 drives via belt 214, disc 215, shaft 216, gear 217, shaft 218, coupling 219 , Worm shaft 211, countershaft gear 210, 209 the winch 203 and this tilts the ladle 1 at a constant speed. During this time, the high-speed drive motor 213 runs idle.
If suddenly the case occurs that the casting mold has to be fed faster or more slowly with casting metal, then the high-speed drive motor 213 is switched on; since he has already been driven empty-handed, he quickly revs up in the sense of a momentary control impulse. At the same time as the operating circuit of the high-speed drive motor is switched on, the magnetic coupling 219 is disengaged.
Since the high-speed drive is only used for fractions of minutes, the low-speed drive motor is allowed to continue running during this time, especially since it slows down the momentum generated by the high-speed drive when the clutch is re-engaged.
FIGS. 11-14 show a circular arc-shaped arrangement of the two pouring pans. The axis of the continuous casting mold D is denoted by Dl (Fig. 11). The two pans 1 and 1 'work on the continuous casting mold. Between the mold D and the pans 1 and 1 ', the rail route 301/302; 303 is laid, with the two rails with 301/302 and a track rail with 303, which is to be discussed in more detail below.
A channel carriage is designated with 304; one sees in FIG. 11 the channel carriage with the pouring channel 11 in the operating position in front of the ladle 1; at the same time, the position of the channel carriage in front of the ladle 1 'and also the channel carriage moved away from the pouring point C are shown in dash-dotted lines. The center of curvature of the rail path in the area of the mold D is the axis Dl of the mold and the spouts of the pans 1 and 1 'are radial to the axis Dl.
The channel carriage 304 is built as follows (Fug. 12-14) In a frame 306, the axes 307 and 308 are attached; they are inclined to each other, for the purpose of having no shear forces in the bearings of the driving rollers 309-312 when driving through the curved part of the rail route 301-303 leading around the casting site, so that the channels dare to move easily at this point and precisely adjusted can be.
At the bottom 306 a (Fug. 14) of the frame 306 two angles 313/314 are attached and on these with vertical axes two track rollers 315/316 (Fug. 11 and 14); (in Fig. 12 and 13 the angles 313/314 and the track rollers 3151316 are omitted for the sake of clarity). The track rollers engage in the downwardly open U-profile of the track rail 303.
The locking shaft 317 is mounted in the frame 306, penetrating it lengthways; the locking levers 318 and 319 are attached to both of their free ends. In its longitudinal center, the locking shaft 317 carries a locking cam 320 which can be pivoted into locking slots 303a on the opposite top edge of the track rail 303; these locking slots are placed at predetermined points of the railroad 301-303 to the gutter car there, for. B. in front of each pan 1, 1 'to be able to lock.
In frame 306, the intermediate frame 321 is displaceable transversely to the direction of travel; it rests with rails 322J323 on rollers 324, 325, 326, 327, which are mounted in frame 306. The intermediate frame 321 in turn supports the platform 328. The platform can be pivoted in its plane about the pivot bearing 329 (FIG. 13) attached to the intermediate frame 321 with a vertical axis; the pivot is indicated at 330. To support the platform 328, support rollers 331, 332, 333, 334, 335 are mounted in the intermediate frame 321.
To move the Zwischenrah mens 321 transversely to the direction of travel, the shift shaft 336 is mounted in the driving rack frame 306, penetrating this lengthwise; it carries at both ends of the car standing free ends the shift levers 337 and 338 and further in their longitudinal center arms 339, 340, which hold a bolt 341 parallel to the shaft 336, which is in a Ku lisse 321a in the intermediate frame <B> 321 </ B> intervenes.
On the platform 328 no special handles are attached for pivoting, because the adjustment of the table is expediently done via the pouring chute 11, which is heavy enough to take the platform with you when it is moved itself.
A continuous casting plant, as shown in FIG. 11, has two channel carriages so that if one channel fails, it can be moved away with its car and a second car with a continuously preheated channel can be brought in.
The pouring channel shown in Fig. 15 and 16 consists of a welded Blechman tel 401, which holds a collecting vessel 402 and the actual channel part 403. The jacket is lined with refractory material 404 at all points in contact with the liquid metal.
The bottom 402a of the collecting vessel 402 is slightly lower than the bottom 403a of the actual channel 403. In the vicinity of the transition to this, the weir 405 is arranged in the collecting vessel, the task of which is to hold back the slag that floats on the melt behind it.
The channel 403 is closed at its front end at 403b and the outlet 406 is located in the bottom of the channel. In these. a ring 407 made of refractory material is inserted and the bottom of the channel leads from the approximately horizontal part in a curve 403e corresponding to the desired smooth flow into the outlet.
The wear and tear of the ring by burning out is taken into account in such a way that its wall thickness is kept at least at the point acted upon by the metal in accordance with the predetermined service life of the channel. In one implementation, for example, it was found that wear was around 8 mm in one hour.
The actual channel 403 is set off somewhat upwards with respect to the bottom of the collecting vessel 402, i. H. Care must be taken that the distance between the lower edge of the outlet and the inner sole .. is as small as possible and that the channel is as it is. is built so that it can be brought as close as possible to the upper edge of the mold.
This prevents the liquid metal from falling from too great a height into the liquid pouring head in the casting mold and pulling air and slag into it. Should happen occasionally despite these precautions. but put a little beard on the channel outlet, then. it can be easily removed by blowing a jet of oxygen.
The receptacle 402 is designed in terms of its capacity as well as its shape in such a way that flow blind angles are avoided and the incoming melt flows through smoothly without stagnating anywhere or circulating in the vessel with vortex formation.
The front end of a pouring channel is denoted by 403, as it is shown as a whole in FIGS. 15 and 16. The metal inflow into the channel is regulated so that the mouth 501 never runs full, i.e. H. that at the knee 403a (FIG. 17) the metal beam detaches and falls freely at a lower point on the opposite side of the mouth.
As can be seen in particular from FIG. 19, the mouth of the channel is formed by an insert ring 502 made of refractory material. The throughflow opening of this ring is formed by two parts, namely one half 502a from the insert ring 502 itself and the other half 503a from a rod 503 with a channel-shaped profile. For the rod 503, a sliding channel 501 b is provided in the insert ring 501 and a clamp holder 504 to hold it at the front end of the channel 403.
The rod protrudes on both sides through the insert ring 502, downwards by a shorter piece 503b, upwards by a longer piece 503c. The task of the shorter piece 503 b is to catch the metal beam from the knee 403 a (Fig. 17) in an inclined free fall and in a calm flow into the casting level indicated by the dashed-dotted line El to the mold D, which is otherwise not shown conduct.
The piece <I> 503b </I> of the rod 503 is therefore the part of the mouth of the channel on which the liquid metal acts. 403. The section 502a of the insert ring 502 is usually not touched by the liquid metal, at most at the beginning and at the end of the casting, when the metal flows at low speed and the metal jet does not detach at the knee 403a.
The length of the protruding downward from the insert ring 502 part 503 b of the rod 503 can be adjusted on the clamp holder 504 depending on the flow conditions and the desired distance of the rod end from the pour level. Although the rod 503 is made of a highly heat-resistant material, it will be consumed over time.
Since the parts washed out of the rod by the casting metal pass into the casting, a material composition is selected for the rod 503 that is harmless to the casting, i.e., if possible, passes into the slag and floats up. The rod 503 is continuously pushed in from above during casting, to the same extent as it is used up, so that the metal jet falling from the knee 403a onto the piece 503b has a flow-guiding surface suitable in terms of cross-section and length to fulfill its task.