DE4201748A1 - Verfahren zur herstellung der feuerfesten zustellung einer giesspfanne - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Ein solches Verfahren gehört in seinen Grundzügen durch einen Vortrag von T. Mafune und M. Chastant auf der Tagung "Journees d′Information Techniques de Mise en Oeuvre des Produkts et Materiaux Refractaires" am 29. und 30.10.1985 in Nancy zum Stand der Technik genannt. Es ist auch in der DE-PS 37 41 073 erläutert. Der Unterschied dieser Art der Zustellung zu der klassischen Ausmauerung mit feuerfesten Steinen besteht darin, daß die Zustellung als monolithischer Block entsteht. Die Herstellung der Zustellung erfolgt in der Weise, daß in die Pfanne eine deren lichte Öffnung be­ stimmende Schablone abgesenkt und der Zwischenraum zwischen Pfanneninnenwandung und Schablone mit einer thixotropen feu­ erfesten Masse ausgefüllt wird, die unter dem Einfluß von Vibratoren gut fließt und kompaktiert wird. Bei einem Ver­ schleiß der Zustellung nach einer Anzahl von Pfannenreisen kann eine Reparatur auf relativ einfache Weise durch erneu­ ertes Aufbringen thixotroper feuerfester Masse mit Hilfe der Schablone nach dem Entfernen der Oberflächenschicht der alten Zustellung erfolgen, wie es in der DE-PS 37 41 073 beschrieben ist.

Die Bestrebungen gehen dahin, die Lebensdauer einer sol­ chen Zustellung ohne den Betriebsablauf unterbrechende Re­ paraturen soweit wie möglich zu verlängern. Die Pfannen und die darin durchzuführenden metallurgischen Verfahren haben nämlich in der modernen Metallurgie eine steigende Bedeu­ tung gewonnen. Insbesondere spielt heute der sogenannte Pfan­ nenofen eine entscheidende Rolle bei der Stahlerzeugung. Die Pfanne ist mit Bodenspülsteinen und einem Deckel mit drei Lichtbogenelektroden zur Aufheizung und Spülung des flüssigen Stahls ausgerüstet. Der Elektrolichtbogenofen und der Sauerstoffaufblaskonverter sind zu reinen Einschmelzaggre­ gaten geworden. Im Pfannenofen jedoch wird der Stahl einge­ stellt, legiert, korrekturlegiert und auf eine exakte Tem­ peratur gebracht, so daß der wichtige kostensparende Sequenz­ guß beim Stranggießen gewährleistet werden kann. Der Pfannen­ ofen ist somit ein entscheidendes Gefäß in der modernen Stahl­ erzeugung und muß absolut zuverlässig und sicher sein. Jede Schmelze übt einen erodierenden Angriff auf die Zustellung aus. Ein besonderes Problem bilden dabei die Loch- und Spül­ steine, d. h. die Steine im Bereich des Abstichlochs und im Bereich der Stellen, durch die Gase von außen in den flüssi­ gen Stahl in der Pfanne eingeblasen werden.

Die bis heute übliche Technik an derartigen Wanddurchläs­ sen der Pfanne besteht darin, die eigentlichen Düsensteine, also buchsenartige Elemente aus besonders hochwertigem feu­ erfesten Material, und Spülsteine, d. h. poröse Steine meist kegeliger Gestalt zum Einblasen von gasförmigen Medien, in besondere Sitzsteine einzusetzen, d. h. Steine, die ihrerseits in der Zustellung sitzen und die Düsensteine oder Spülsteine in einer zentralen Lochung aufnehmen. Mit "Düsen- und/oder Spülsteine" sollen also die eigentlich funktionellen Steine gemeint sein, die mit der auslaufenden Schmelze bzw. dem eingeblasenen Gas in Berührung kommen, mit "Sitzsteine" se­ parate, in die umgebende Auskleidung eingefügte Steine, die die Halterung für die vorgenannten Steine bilden. Für den Düsenstein des Abstichlochs oder Ausgusses ist diese Technik aus der Stahleisen-Schrift, Heft 8 "Das Stranggießen von Stahl" Verlag Stahleisen GmbH (Düsseldorf 1975), Seite 58 ersichtlich, für Spülsteine aus der Gb-A-21 22 532. Die Sitz­ steine waren bei der klassischen Ausmauerung Bestandteil des feuerfesten Mauerwerks und sind bei der Herstellung der Zustellung aus Vibrationsmassen in mittels Schablonen frei­ gehaltene Öffnungen derselben eingesetzt.

Diese Sitzsteine verschleißen unter der erodierenden Wir­ kung der Schmelze meist voreilend. Die Pfanne mußte in einem solchen Fall bisher abgekühlt werden, damit die Steine aus­ gebrochen und durch neue ersetzt werden konnten. Störende Betriebsunterbrechungen waren die Folge.

Die Technik, die eigentlichen Düsen- und/oder Spülsteine in separate Sitzsteine einzusetzen, ist stets beibehalten worden, trotz der damit verbundenen Mißhelligkeiten durch den Verschleiß der Sitzsteine. Dies gilt auch für die Zeit nach dem Aufkommen der monolithischen Zustellungen. Die Steine waren unverändert vorhanden, sogar in rechteckiger Form, was ein Relikt aus der Periode der gemauerten Auskleidungen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dauerhaftig­ keit und Sicherheit der Zustellung von Stahlgießpfannen zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Es ist hierdurch erreicht, daß die mit den Sitzsteinen verbundenen Probleme in Gestalt des vorzeitigen Verschlei­ ßes behoben sind. Es werden also nicht nur die Sitzsteine eingespart, sondern auch noch erhebliche Gewinne durch Ver­ meidung von Betriebsunterbrechungen erzielt.

An die Stelle der Sitzsteine, die am Ausguß auch Loch­ steine oder Ausgußsteine genannt werden, werden erfindungs­ gemäß bei der thixotropen Vibrationszustellung der Pfanne nur kleine Schablonen für die funktionellen Steine selbst gesetzt, d. h. für die Ausgußdüse und den Spülkegel. Der Boden der Zustellung der Pfanne wird vergossen und vibriert, und es werden anschließend die Schablonen gezogen. Nach dem Trock­ nen der Zustellung werden nur die buchsenartige Ausgußdüse bzw. der Spülkegel in die belassenen Öffnungen eingesetzt und die Fuge mit feuerfestem Mörtel geschlossen (Anspruch 2). Dieser Vorgang war auch beim Einsetzen der Düsen- oder Spül­ steine in die Sitzsteine erforderlich. Diese Steine selbst und ihre Verbindung mit der umgebenden Zustellung durch Mör­ tel sind aber nunmehr überflüssig. Durch die Verminderung der Fugen, die eine schlechte Erosionsbeständigkeit aufwei­ sen, und der entsprechenden Steine ist das Durchbruchsrisiko verringert. Natürlich ergibt sich auch eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis, und es nimmt die Lebensdauer der Pfan­ nenzustellung deutlich zu. Bei Versuchen wurden mit erfin­ dungsgemäßen Pfannen schon Lebensdauern von mehr als 150 Pfannenreisen erzielt, bevor eine Erneuerung der Zustellung notwendig war.

Am Ende der Lebensdauer wird die Oberfläche der Zustel­ lung am Boden und an der Wandung aufgerauht und reliefgetreu in einer dünnen Schicht abgetragen, worauf in die Pfanne eine Schablone eingesetzt wird, die der lichten Öffnung der Pfanne entspricht. Der Zwischenraum zwischen der "alten Ober­ fläche" und der Schablone wird mit thixotroper feuerfester Masse ausgefüllt. Nach der Vibration und dem Trocknen liegt eine neuwertige Pfanne mit einer monolithischen Zustellung vor, wie es in der DE-PS 37 41 073 beschrieben ist. Durch den Wegfall der Fugen und der zusätzlichen Steine ist die neue Zustellung im Bereich der Düsensteine deutlich ero­ sionsfester und haltbarer als bei der bisherigen Technik.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Achse einer Gieß­ pfanne zum Vergießen von Stahl;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht von oben in die Pfanne in ver­ größertem Maßstab;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Boden der Pfanne nach der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 und 5 zeigen zum Vergleich den Fig. 2 und 3 ent­ sprechende Ansichten einer Pfanne mit der bisherigen Tech­ nik.

Die in Fig. 1 dargestellte Pfanne 10 umfaßt ein topfför­ miges Gehäuse 1 aus starkem Stahlblech, welches eine in­ nere Höhe von einigen Metern hat und bis zu 400 t flüssigen Stahls aufnehmen kann. Das Gehäuse 1 ist auf der Innenseite mit einem in dem Ausführungsbeispiel gemauerten, unter Um­ ständen aber auch gegossenen Dauerfutter 2 aus feuerfestem Material versehen, welches von der Schmelze nicht erreicht wird. Auf der Innenseite ist das Dauerfutter 2 von dem soge­ nannten Verschleißfutter 3 überdeckt, welches die der Schmel­ ze zugewandte Oberfläche bildet. Die Gestalt dieser Oberflä­ che wird durch eine kegelige Schablone 4 gebildet, die in Fig. 1 in schon teilweise aus der Pfanne 10 herausgehobenem Zustand strichpunktiert wiedergegeben ist. Bei der Erstzu­ stellung und bei den folgenden Reparaturzustellungen wird nach dem Abtragen geschädigter Oberflächenschichten des Un­ tergrundes und entsprechendem Aufrauhen die Schablone 4 in die Pfanne 10 abgesenkt und der Zwischenraum zwischen der in der Pfanne 10 verbliebenen Zustellung und der Schablone mit thixotroper Gießmasse aufgefüllt, die durch an der Scha­ blone angebrachte Vibratoren zu einer monolithischen Zu­ stellung kompaktiert wird.

Die in Fig. 1 nur angedeuteten Steine, nämlich der Aus­ gußstein 5 und ein Spülstein 6, sind in Fig. 2 in der An­ sicht von oben erkennbar.

In Fig. 3 sind der Ausgußstein 5 und der Spülstein 6 in einer Seitenansicht wiedergegeben. In dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel sind in dem Verschleißfutter 3 Öffnungen 7,8 vorgesehen, die bei der Herstellung oder Reparatur des Verschleißfutters 3 durch Schablonen ausgespart worden sind. Die Öffnung 7 ist doppelkegelig, entsprechend der Gestalt des Düsensteins 5 für den Ausguß, der aus zwei mit den ver­ jüngten Seiten einander zugewandten Kegeln 5′, 5′′ mit einer zentralen Ausgußöffnung 9 besteht. Die Öffnung 8 ist entspre­ chend der Gestalt des kegeligen Spülsteins 6 einfach konisch und verjüngt sich gegen das Innere der Pfanne hin. Die Steine 5′, 5′′ und 6 sind mit Hilfe von feuerfestem Mörtel 11 in die Öffnungen 7,8 des Verschleißfutters 3 eingekittet. Der Mörtel 11 verbindet also die Steine unmittelbar mit dem umgebenden monolithischen Verschleißfutter 3.

Zum Vergleich ist in den Fig. 4 und 5 der bisherige Stand der Technik angedeutet. Der Düsenstein 105 für den Ausguß, bestehend aus den kegeligen Teilen 105′ und 105′′, und der Spülstein 106 saßen mittels feuerfestem Mörtel 11 eingekittet in separaten Sitzstein en, nämlich dem sogenannten Lochstein 115, der den Düsenstein 105 aufnahm, und dem Sitzstein 116, der den Spülkegel 106 aufnahm. Die Steine 115,116 waren ihrer­ seits mittels feuerfestem Mörtel 121 in der umgebenden mono­ lithischen Zustellung 3 befestigt. Die Steine 115, 116, die mit ihren den feuerfesten Mörtel 121 aufnehmendne Fugen An­ griffsstellen für die Erosion durch die Schmelze boten, kön­ nen bei der Erfindung entfallen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Zustellung einer Wandungsdurchlässe mit Düsen- und/oder Spülsteinen aufnehmenden Pfanne für das Vergießen von Stahl oder eines ähnlichen metallurgischen Gefäßes unter Verwendung thixotro­ per Vibrationszustellmassen für das Verschleißfutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen- und/oder Spülsteine (5, 6) unmittelbar in das Verschleißfutter (3) eingefügt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Verschleißfutters (3) durch Scha­ blonen Öffnungen (7, 8) für die Wandungsdurchlässe freigehal­ ten und die Düsen- und/oder Spülsteine (5, 6) in die freige­ haltenen Öffnungen (7, 8) des Verschleißfutters (3) einge­ setzt und dort eingemörtelt werden.