DE4214539C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für eine Metallstranggießanlage mit einem Verteilergefäß, an dessen Aufgußöffnung eine Stranggießkokille angeordnet ist und in das ein mit Gleichstrom betriebener Brenner hineinragt, dem eine mit dem Schmelzgut kontaktierende Gegenelektrode zugeordnet ist.

Stranggießanlagen weisen üblicherweise ein Verteilergefäß auf, in das aus einer Pfanne abfließendes Material eingefüllt wird und aus dem beispielsweise bei einer Horizontalstranggießanlage über eine in der Nähe des Bodens angeordnete und bei einer Vertikalstranggießanlage im Boden angeordnete Ausgußöffnung das schmelzflüssige Material einer Kokilie zugeführt wird. So ist aus den "Berg- und Hüttenmännischen Monatsheften", 128. Jahrgang, Heft 3, März 1983, eine Stranggießeinrichtung für Stahl beschrieben, wobei schematisch ein Verteiler mit der Ausgußöffnung, dem dort angeordneten Düsenstein, ein Abreißring und eine Horizontalstranggießkokille aufgezeigt sind. Weiterhin sind aus dieser Schrift verschiedene Möglichkeiten der Kühlung der Kokille aufgezeigt.

Eine Beheizung des Verteilergefäßes ist nicht vorgesehen.

Beim Einsatz einer mit Gleichstrom betriebenen Heizvorrichtung ist am Verteilergefäß eine Gegenelektrode erforderlich. Aus STEEL TIMES, Juli 1988, Seite 381, ist eine solche Heizeinrichtung bekannt, auch aus der US-PS 46 86 687; die Anode ist dabei im Bereich der Ausgußöffnung angeordnet.

Im Detail zeigt die DE-PS 33 39 514 die Anordnung einer solchen Elektrode in warmgängigen Gefäßen, insbesondere bei Öfen oder Rinnen, bei der eine stiftförmige Elektrode im Feuerfestmaterial angeordnet ist. Die Elektrode weist Kanäle zur Durchleitung eines Kühlmediums auf. Der elektrische Kontakt zum schmelzflüssigen Material wird von der aus Kupfer ausgeführten Elektrode über am Kopf der Elektrode anbackendes Metall hergestellt.

Gegenelektroden dieser und ähnlicher Bauart bedeuten jeweils eine Schwachstelle im Gefäßboden. Diese Konstruktion ist aufwendig und ihre wärmetechnische Abstimmung mit dem Feuerfestmaterial schwierig. Darüber hinaus tritt eine Behinderung des Stromübergangs von der metallischen Elektrode zum schmelzflüssigen Material auf.

Aus der DE-OS 34 43 740 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen einer in einem Aufnahmegefäß sich befindenden Metallschmelze über Plasmabrenner Energie zugeführt wird. Hier kommen aber zwei Wechselstrombrenner zum Einsatz, bei denen der Strompfad durch die Plasmabrenner geführt wird, so daß keine Bodenelektrode erforderlich ist.

Ziel der Erfindung ist es, eine Heizvorrichtung für eine Metallstranggießanlage zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine betriebssichere, verlustarme Energiezufuhr bei feinfühlig einstellbarer Temperaturführung des Schmelzgutes gewährleistet ist.

Erreicht wird dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch, daß die Gegenelektrode des mit einem Gleichstrombrenner beheizten Verteilergefäßes als Rohrsegment ausgebildet ist, welches den aus dem Verteilergefäß austretenden Strang berührend umgreift und an der Ausgußöffnung des Verteilergefäßes angeordnet ist, stellt die Gegenelektrode keinen Schwachpunkt des Verteilergefäßes, insbesondere des Gefäßbodens dar.

Durch die Ausbildung als Rohrsegment ist ein großflächiger Kontakt mit dem Schmelzgut und damit ein sicherer Stromübergang gewährleistet.

Das Schmelzgut ist an der vorgesehenen Stelle an der Ausgußöffnung des Verteilergefäßes im Bereich des Stromkontaktes entweder noch flüssig oder gerade teigig, so daß das Schmelzgut jeweils die Innenwandung des als Gegenelektrode ausgebildeten Rohrsegmentes innig berührt.

Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

So weist die Gegenelektrode Kühlkanäle auf, durch die ein Kühlmedium hindurchgeführt werden kann. Durch das exakte Einstellen der Temperatur des Kühlmediums läßt sich der Verschleiß der Gegenelektrode mindern und darüber hinaus die Wärmeabfuhr aus dem Schmelzgut einstellen.

Durch die Anwendung eines bezüglich der Wärmeführung einfachen Kühlmediums, in der Regel Wasser, ist es möglich, die Gegenelektrode aus Kupfer herzustellen und die Außenwand des Kupfers unmittelbar mit dem Schmelzgut kontaktieren zu lassen. Darüber hinaus wird durch die Fließbewegung des Metalls, insbesondere bei dem Vergießen von Stahl, sichergestellt, daß die Qualität des Kontaktes nicht durch Anbackungen gemindert wird.

Beim Einsatz der Gegenelektrode am Ausgangsstutzen in Materialfließrichtung vor der Kokille wird die Wärmeabfuhr in der Weise eingestellt, daß die Gegenelektrode nur minimal verschleißt, daß aber möglichst wenig Wärme abgeführt wird und das Gießmaterial weitestgehend flüssig bleibt.

Beim Einsatz der Gegenelektrode im Bereich der Kokille in einer Horizontalstranggießanlage ist bei der Verwendung einer zweigeteilten Kokille das in Kupfer ausgeführte Rohrsegment bei nahezu unverändertem Aufbau nur noch mit Stromanschlüssen zu versehen. Das Schmelzgut ist im Bereich in Strömungsrichtung hinter dem Abreißring entweder noch flüssig oder gerade teigig mit der Folge, daß die dünne Strangschale sich eng an die Innenfläche des aus Kupfer bestehenden Rohrsegmentes anlehnt.

Die Innenbohrung der Kokille ist dabei entsprechend der Abkühlung und der Durchmesserminderung des Stranges konisch ausgeführt. Hierdurch wird die Stromzufuhr zum Strang sichergestellt, da der Kontakt zwischen dem Schmelzgut und dem Innenmantel der Kokille, der bei einer zweigeteilten Kokille aus Kupfer und aus Graphit bestehen kann, über die gesamte Länge gewährleistet ist.

Als Brenner finden Plasmabrenner Verwendung.

Durch die Anordnung der Gegenelektrode im Bereich des Ausgusses des Verteilergefäßes wird ein besserer Heizdurchgriff erreicht. Bei einer Horizontal- wie auch bei einer Vertikalstranggießanlage wird durch die in der Kokille verlaufenden Stromfäden sowohl die Durchmischung als auch die Temperaturführung sowie der Wärmetransport positiv beeinflußt.

Ein Beispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen aufgeführt. Dabei zeigt:

Fig. 1 Stranggießanlage mit Heizvorrichtung,

Fig. 2 Horizontalstranggießkokille,

Fig. 3 Vertikalstranggießkokille.

Die Fig. 1 zeigt eine Heizvorrichtung 30 mit einem in ein Verteilergefäß 10 hineinragenden Brenner 31 und einer im Bereich des Ausgußstutzens 12 angeordneten Gegenelektrode 32. Oberhalb des Verteilergefäßes 10 ist eine Pfanne 50 positionierbar, aus der Schmelze 61 durch die mittels eines Absperrschiebers 52 absperrbare Ausflußöffnung 51 dem Verteilergefäß 10 zugeführt wird.

Das Verteilergefäß 10 weist eine metallische Gefäßwand 11 auf, die mit einer Feuerfestauskleidung 13 belegt ist. An der Mündung eines Ausgußstutzens 12 ist die Gegenelektrode 32 angeordnet.

In der Fig. 1 ist skizzenhaft eine Horizontalstranggießkokille 20 dargestellt, aus der ein Strang 62 austritt.

Die Fig. 2 zeigt den Bereich des Ausgußstutzens 12 sowie die Kokille einer Horizontalstranggießanlage. Der mit einer Feuerfestauskleidung 13 versehene Ausgußstutzen 12 des Verteilergefäßes 10 ist horizontal angeordnet.

Im unteren Teil der Skizze ist an der Mündung des Ausgußstutzens 12 ein Rohrsegment 14 vorgesehen, das aus dem Strom gut leitenden Materials, beispielsweise Kupfer, gefertigt ist. Das Rohrsegment 14 wird umhüllt von einem Kühlelement 15, das Öffnungen für die Medienzufuhr 16 bzw. Medienabfuhr 17 aufweist.

In Strömungsrichtung hinter dem Ausgußstutzen 12 ist ein Düsenstein 21 angeordnet, dem wiederum ein Abreißring 22 folgt, der mit der Horizontalstranggießkokille 20 in Verbindung steht. Im unteren Teil ist eine einteilige Kokille dargestellt, die einen Kokilleninnenmantel 25 sowie einen Kokillenaußenmantel 23 aufweist. Am Kokillenaußenmantel 23 sind Öffnungen für die Medienzufuhr 26 sowie die Medienabfuhr 27 vorgesehen.

Im oberen Teil des Bildes ist eine zweigeteilte Kokille dargestellt, deren Kokilleninnenmantel 25 in dem dem Verteilergefäß 10 zugewandten Teil als Rohrsegment 24 ausgebildet ist. Der Werkstoff des übrigen Teils des Kokilleninnenmantels 25 kann dabei Graphit sein. Am Kokillenaußenmantel 23 sind wiederum Öffnungen für die Kühlmittelzufuhr 26 bzw. -abfuhr 27 vorgesehen.

Dargestellt ist die Schmelze 61, und angedeutet wird die Erstarrungsfront des Stranges 62.

Der Bereich des Ausgusses 12 in der Fig. 3 entspricht - nur in vertikaler Lage - dem bereits in Fig. 2 dargestellten. Ergänzend hierzu ist die Ausgußöffnung durch einen Absperrschieber 18 verschließbar. Weiterhin ist kein unmittelbarer Kontakt der einzelnen Bauteile des Verteilergefäßes 10 mit der vertikalen Stranggießkokille 40 vorgesehen.

Im linken Bereich der Fig. 3 ist die Gegenelektrode am Verteilergefäß 10 angeordnet, und es kommt eine normale Vertikalstranggießkokille zum Einsatz mit dem Kokillenaußenmantel 43 und einem Kokilleninnenmantel 45 sowie Öffnungen zur Medienzufuhr 46 und Mediumabfuhr 47.

Auf der rechten Seite der Fig. 3 ist ein üblicher Ausgußstutzen 12 vorgesehen, die Stranggießkokille weist beim Kokilleninnenmantei 45 im dem Verteilergefäß zugewandten Bereich ein als Gegenelektrode 32 ausgebildetes Rohrsegment 44 auf.

Die Stromverbindung zwischen dem kathodischen Brenner und dem anodischen Rohrsegment 44 erfolgt über die Schmelze 61 bei geöffnetem Schieber 18. Nach einer möglichen Unterbrechung des Kokillenfüllvorgangs müßte die Heizvorrichtung erneut gestartet werden.

Claims (6)

1. Heizvorrichtung für eine Metallstranggießanlage mit einem Verteilergefäß, an deren Ausgußöffnung eine Stranggießkokille angeordnete ist und in das ein mit Gleichstrom betriebener Brenner hineinragt, dem eine mit dem Schmelzgut im Bereich der Ausgußöffnung kontaktierende Gegenelektrode zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (32) ein aus einem den Strom leitenden Werkstoff bestehendes Rohrsegment (14, 24, 44) ist, welches das aus dem Verteilergefäß (10) austretende Metall (61) berührend umgreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Strom leitende Werkstoff des Rohrsegmentes (14) Kupfer ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Rohrsegmentes (14, 24, 44) Kanäle (19, 29, 49) zum Durchströmen eines Kühlmediums vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruche 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kühlmedium umströmte Rohrsegment (14) die Mündung des Ausgangsstutzens (12) des Verteilergefäßes (10) bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kühlmedium umströmte Rohrsegment (24, 44) einen Teil der Stranggießkokille (20, 40) bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsegment (24) die Gegenelektrode (32) der Heizvorrichtung (30) einer Horizontalstranggießanlage mit einem Verteilergefäß (10) und einer radial geteilten Horizontalstranggießkokille (20) ist, wobei der Werkstoff der Innenwandung des dem Verteilergefäß (10) zugewandten Teils Kupfer und des abgewandten Teils Graphit ist.