DE60303386T2

DE60303386T2 - Vorrichtung zum entleeren von metallschmelze aus einem behälter

Info

Publication number: DE60303386T2
Application number: DE60303386T
Authority: DE
Inventors: W. Brian Retford BOTHAM; Gianni Zomero; Andrea De Luca
Original assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Current assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: AU2003250896A1; US20050279782A1; ITMI20021507A1; EP1521655A1; CN1665621A; WO2004007123A1; CN1302878C; US7316338B2; EP1521655B1; ITMI20021507A0; DE60303386D1; ATE316433T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Entleerungsvorrichtung für eine Metallschmelze von einem Behälter in einen anderen, z. B. von einer Pfanne in eine Gießwanne oder von einer Gießwanne in eine untere Gießwanne zur Beschickung einer Stranggusslinie.
Hintergrund und Stand der Technik
Normalerweise durchläuft in einer Stranggießanlage die Metallschmelze, die z. B. von einem Elektroofen oder einem Konverter erzeugt wurde, eine Reihe von Gießkanälen zwischen Behältern, bevor sie in die Kokille gegossen wird, um Blöcke, Brammen, Barren, Bänder und dergleichen zu formen.
Ein typisches Beispiel ist die Anwendung der Technik des Stranggießens, bei der Stahl, der aus dem Produktionsofen kommt, in einer Pfanne gesammelt wird, aus der er in eine oder mehrere Gießwanne/n abgeladen wird, von denen jede eine oder mehrere Schmelzen über zwei gekühlten, in entgegengesetzte Richtungen drehende Walzen, die die Kokille bilden, in der das Metall fest wird und diese in der Form eines fertigen Produkts z. B. eines Bandes, eines Barrens oder dergleichen, verlässt, beschickt. Zwischen der Gießwanne und der Kokille kann auch eine untere Gießwanne oder eine andere Entleerungsvorrichtung vorgesehen sein, aus der das flüssige Metall in die Kokille dosiert wird.
Es ist bekannt, dass die Qualität des Endprodukts und auch die Ausführung des Prozesses selbst durch den Kontakt von Luft mit der Metall schmelze beeinträchtigt werden kann. Beispielsweise kann sich der Sauerstoff in der Luft mit in dem Stahl gelösten Elementen verbinden und Einschlüsse bilden, die die Qualität des Stahls verschlechtern, wie es auch mit gelöstem Sauerstoff selbst der Fall ist. In dem Fall, dass der Stahl beim Stranggießen verwendet wird, wie z. B. in einer Doppelwalzenanlage, kann der mit dem Eisen kombinierte Sauerstoff einen Zunder erzeugen, der sich auf den Walzen ablagert, und unter anderem lokal den Wärmeaustausch ändern, mit schwerwiegenden Folgen für das Endprodukt. Stickstoff kann auch die Bildung von Niederschlägen bewirken, die die Qualität des Produkts beeinträchtigen.
In den Behältern, in die die Metallschmelze gelangt, wird im Allgemeinen eine Schutzatmosphäre, allgemein durch Zufuhr eines Inertgases wie z. B. Argon, aufrechterhalten.
Die verschiedenen Durchgänge des Metalls von einem Behälter zu einem anderen sind kritisch in Bezug auf das Problem einer möglichen Verunreinigung mit Luft, wobei auch zu berücksichtigen ist, dass die verschiedenen Behälter zwischendurch sowohl für die normale Bewegung während des Metallerzeugungsbetriebes wie z. B. im Fall der Gießwannen als auch um den Austausch der Teile des feuerfesten Materials wie z. B. die Auslassmanschetten oder -rohre, durch die die Metallschmelze fließt und die einem schnellen Verschleiß und einer schnellen Korrosion unterworfen sind, zu erlauben, entleert werden müssen.
Entleerungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik sind nicht einfach zu bedienen und erfordern eine feinfühlige Bedienung, um ein Annähern von zwei Behältern für einen Zusammenschluss zuzulassen. Manchmal beschädigen die während der Kopplung erzeugten Stöße die Teile der Entleerungsvorrichtung. Daher besteht ein Bedarf an Entleerungsvorrichtun gen, die zwischen den verschiedenen Behältern, in die die Metallschmelze gelangt, angeordnet sind, wobei ein Kontakt zwischen der Luft und dem Metall vermieden wird, und eine schnelle und präzise Kopplung zwischen den Behältern zusätzlich zu einer ebenso schnellen Entkopplung zulassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden, indem eine Vorrichtung zum Entleeren einer Metallschmelze aus einem Behälter vorgesehen ist, die ein schnelles und präzises Koppeln des Behälters mit einem weiteren Behälter zulässt, um einen Kanal für den Durchgang der Metallschmelze zu bilden, der einen Kontakt des Metalls mit der Luft vermeidet.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Entleerungsvorrichtung auszuführen, die eine schnelle, zuverlässige und dauerhafte Kopplung von zwei Behältern in der Gegenwart einer Metallschmelze mit hoher Temperatur zulässt und die darüber hinaus nicht anfällig für die Stöße ist, die während des Kopplungsvorgangs der Behälter auftreten können.
Die obigen Probleme wurden gemäß dem übergeordneten Anspruch mit Hilfe einer Entleerungsvorrichtung für eine Metallschmelze zwischen einem ersten oberen Behälter und einem zweiten unter dem ersten angeordneten Behälter gelöst, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Schiebeventildüse mit einer oberen und einer unteren Düse, die in Bezug auf die obere beweglich ist, eine zylindrische Klinge, die an der Basis der Schiebeventildüse um eine Entleerungsöffnung für Metallschmelze herum befestigt ist, wobei die untere Düse derart in die Öffnung eingesetzt ist, dass das untere Ende aus dieser vorsteht, und einen zylindrischen Mantel, der eine vertikale Achse definiert und der an seinem oberen Ende mit einem Gasabdichtungsmittel ausgestattet ist, das mit der zylindrischen Klinge gekoppelt ist und im Betrieb das untere Ende der unteren Düse umgibt, wobei der zylindrische Mantel derart ausgebildet ist, dass er über dem zweiten Behälter befestigt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die zuvor angeführten Probleme gelöst durch ein Kopplungsverfahren mittels einer Vorrichtung wie oben beschrieben, mit einem ersten Behälter, an dem die Schiebeventildüse befestigt ist und der auf einer höheren Höhe mit einer Metallschmelze gefüllt ist, wobei ein zweiter Behälter auf einer niedrigeren Höhe als der erste angeordnet ist, umfassend, dass:

a) der zweite Behälter in eine Betriebsstellung gebracht wird, um Metallschmelze aus dem ersten Behälter aufzunehmen;
b) der erste Behälter in einer vorbestimmten Stellung auf dem zweiten Behälter mittels einer Bewegung gekoppelt wird, die eine absteigende Komponente umfasst, um die zylindrische Klinge in dem Gasabdichtungsmittel zu versenken.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform einer Entleerungsvorrichtung, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben ist, ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
1 die schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts einer Fertigungsanlage für Stahlbänder und -barren durch Stranggießen;
2 einen vergrößerten Schnitt der Entleerungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
3 schematisch eine Vorderansicht teilweise im Schnitt des oberen Teils der Vorrichtung von 2;
4 schematisch eine Ansicht von oben eines Details des oberen Teils der Vorrichtung von 3;
5, 6, 7 verschiedene Stufen einer bevorzugten Montageabfolge der Vorrichtung von 2.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt schematisch ein Beispiel einer Fertigungsanlage für Stahlbänder und -barren mit einem Schmelzprozess durch Stranggießen.
Die Stahlschmelze oder ein anderes Bad aus flüssigem Metall wird aus der Pfanne 1 durch eine erste Kastenvorrichtung 2 und eine erste Entleerungsvorrichtung 4, auch als „Schüttkasten" bezeichnet, in die Gießwanne 3 gegossen.
Aus der Gießwanne 3 wird die Schmelze in die untere Gießwanne 6 durch den zweiten Entleerungskasten oder „Schüttkasten" 10 entleert und mit einer Pufferwelle 5 oder mit einer Schiebeventildüse geregelt und von hier in die durch die in entgegengesetzten Richtungen drehenden Gießwalzen 7 gebildete Kokille entleert. Aus der Kokille wird das Band mit einer unbestimmten Länge durch Ausführen des Stranggussprozesses hergestellt. Es ist offensichtlich, dass mittels einer anderen Art von Kokille die Anlage andere metallische Produkte wie z. B. Brammen, Knüppel, Walzblöcke etc. herstellen kann.
2 zeigt ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der der untere Teil, kollektiv durch die Bezugsziffer 20 bezeichnet, der Entleerungsvorrichtung 4 von 1 gezeigt ist.
Der untere Teil 20 umfasst ein Rohr aus feuerfestem Material 21, das von einem Mantel oder einer zylindrischen Stahlschweißkonstruktion 22 umgeben und gestützt und mit einer geeigneten Verrippung 23 verstärkt ist; vorzugsweise ist zwischen dem zylindrischen Mantel 22 und dem feuerfesten Rohr 21 ein Hohlraum 26 vorgesehen, der mit Inertgasen, die unter anderem zur Wärmeisolierung dienen, gefüllt ist.
In 2 ist der untere Teil 20 der Entleerungsvorrichtung 4, hierin nachfolgend auch als untere Vorrichtung 20 bezeichnet, bereits an den Deckel der Gießwanne 3 befestigt dargestellt.
Der obere Teil des zylindrischen Mantels 22 definiert einen ringförmigen Behälter, der mit Sand gefüllt ist, um den unteren Teil einer Sandverbindung 24 zu bilden.
In dem unteren Teil des zylindrischen Mantels 22 ist die Kupplung einer Leitung 25 zum Einlassen von Inertgasen in den Hohlraum 26 eingesetzt.
Die 3 und 4 beziehen sich auf die oberen Teile der Entleerungsvorrichtung 4 mit der Sandverbindung und dem Kasten der Pfanne.
Die in den 2 – 4 veranschaulichte Vorrichtung 4 besitzt zwei Platten, wobei die untere Platte 41 beweglich in Bezug auf die Pfanne 1 ist.
Die Anordnung von 3 umfasst die obere Düse 42 der Schiebeventildüse, die an der feuerfesten Beschichtung der Pfanne 1 befestigt – z. B. anzementiert – ist.
Die obere Düse 42 steht in Kontakt mit der unteren Düse 43, die an der Düse 42 anliegen kann und die untere, auf einer Stahlplatte 44 mit vertikalen Rändern sitzende, feuerfeste Platte 41 zieht. Die untere Düse 43 kann mit einem geeigneten Mittel wie z. B. einem Hydraulikzylinder bewegt werden, um das Lumen mit dem der oberen Düse 42 auszurichten, wodurch ein Durchgang für die Metallschmelze geöffnet wird, oder um die Kanäle durch Hin- und Herbewegen zu verdecken und den Durchgang zu verschließen und somit die Zufuhr zu regeln.
Die untere Düse 43 sitzt auf einem feuerfesten Block 41, der wiederum auf der Platte 44 sitzt, die den Bewegungen der unteren Düse 43 folgt und auf der feststehenden Platte 45, vorzugsweise in einem an die Platte 45 gegossenen präzisen Gehäuse läuft.
An die Unterseite der feststehenden Platte 45 ist eine zylindrische Klinge 46 geschweißt, die das zweite Element der Sandverbindung 24 bildet.
Vorteilhafterweise ist die feststehende Platte 45 an der Pfanne 1 mit einer Verbindung von sich bewegenden Drehzapfen 47 befestigt. Die zwei unteren Befestigungseinrichtungen 48 sind aus zwei Stahlplatten, die zwei Augen definieren, hergestellt; analoge Augen sind durch die oberen Befestigungseinrichtungen 49 definiert; es ist möglich, die zwei Paare von Augen auszurichten und die Paare von Drehzapfen 50 in diese einzusetzen, um zwei Scharnierverbindungen herzustellen, ein Vorgang, der mit der Hand oder automatisch mit geeigneten Vorrichtungen durchgeführt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ist eine bevorzugte Montageabfolge der Schiebeventildüse der Pfanne 4 beschrieben.
Der obere Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung, d. h., die Schiebeventildüse, wird z. B. durch ein hydraulisches Mittel auf die Hebeplattform 100 gesetzt.
Die Plattform 100 wird gehoben, um den oberen Teil der Vorrichtung mit den an der Basis der Pfanne 1 befestigten oberen Befestigungseinrichtungen 49 zu koppeln (5).
Die Drehzapfen 50 werden nacheinander (6) in die Augen gedrückt, um die Befestigungseinrichtungen 48, 49 auszurichten. Die Hebeplattform 100 wird dann entfernt.
Die Pfanne kann auf die Gießwanne in der Gießstellung gesenkt werden (7), um die zylindrische Klinge 46 zu drücken und in den Sand der Sandverbindung 24 zu versenken, um eine zufrieden stellende Gasabdichtung zu gewährleisten.

Claims

Entleerungsvorrichtung für Metallschmelze zwischen einem ersten oberen Behälter (1) und einem zweiten unteren Behälter (3), wobei die Vorrichtung eine Schiebeventildüse mit einer oberen (42) und einer unteren (43) Düse umfasst, wobei die untere Düse in Bezug auf die obere beweglich ist, eine zylindrische Klinge (46), die an der Basis (45) der Schiebeventildüse um eine Entleerungsöffnung für Metallschmelze herum befestigt ist, wobei die untere Düse derart in die Öffnung eingesetzt ist, dass das untere Ende aus dieser vorsteht, wobei die Entleerungsvorrichtung auch einen zylindrischen Mantel (22) umfasst, der eine vertikale Achse definiert und der an seinem oberen Ende ein Gasabdichtungsmittel (24) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass es mit der zylindrischen Klinge (46) gekoppelt sein kann, und das derart ausgebildet ist, dass es im Betrieb das untere Ende der unteren Düse (43) umgibt, wobei der zylindrische Mantel (22) derart ausgebildet ist, dass er über dem zweiten Behälter befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Rohr (21) aus feuerfestem Material im Inneren des zylindrischen Mantels (22) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schiebeventildüse mit der Basis des ersten Behälters (1) mit Befestigungseinrichtungen (48, 49) gekoppelt sein kann, die mit Augen ausgestattet sind, die Drehzapfen (50) aufnehmen können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Mittel vorgesehen sind, um die untere Düse (43) in Bezug auf die obere Düse (42) derart zu bewegen, dass ein Fluss flüssigen Metalls durch die Schiebeventildüse hindurch geregelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gasabdichtungsmittel einen nach oben offenen toroiden Behälter umfasst, der derart ausgebildet ist, dass er mit Sand gefüllt sein kann, in den die zylindrische Klinge (46) während des Betriebes versenkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Mittel vorgesehen sind, um inerte Gase in den zylindrischen Mantel (22) einzublasen.
Kopplungsverfahren für Behälter mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Behälter (1) vorgesehen ist, der auf einer Höhe über einem zweiten Behälter (3) angeordnet und mit Metallschmelze gefüllt ist, wobei die Schiebeventildüse an dem ersten Behälter (1) befestigt ist, umfassend, dass: a) der zweite Behälter (3) in eine Betriebsstellung gebracht wird, um Metallschmelze aus dem ersten Behälter (1) aufzunehmen; und b) der erste Behälter (1) in einer vorbestimmten Stellung auf dem zweiten Behälter (3) mittels einer Bewegung gekoppelt wird, die eine absteigende Komponente umfasst, um die zylindrische Klinge (46) in dem Gasabdichtungsmittel (24) zu versenken.