[0001] Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung für einen Giessstrahl aus flüssigem
Material nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
[0002] Eine Abschirmvorrichtung dieser Art ist aus der DE-PS 28 34 746 bekannt. Der Balg
ist dabei an seinen beiden Enden mit Ringflanschen versehen und über diese einerseits
mit dem Boden eines Giessgefässes und anderseits mit der Oberseite einer Kokille dichtend
verbindbar.
[0003] Um die Ausgussdüse dieses Giessgefässes und gegebenenfalls die Giessstrecke zugänglich
zu machen, lässt sich der untere Ringflansch mit Hilfe einer Hubvorrichtung bis zum
oberen Ringflansch unter Faltung des Balges rasch anheben.
[0004] In den den Giessstrahl umgebenden Raum wird ein Schutzgas über einen Gasverteilring
eingeführt, der an eine nach aussen führende Versorgungsleitung angeschlossen ist.
Der Aufrechterhaltung einer Schutzgasatmosphäre in dem den Strahl umgebebenden Raum
steht allerdings die Tatsache entgegen, dass der Balg relativ rasch undicht wird.
Tritt diese Undichtheit während eines Abgiessvorganges auf, so muss mittels erhöhter
Schutzgaszufuhr versucht werden, den Zutritt von Luft zum Strahl zur Vermeidung der
Reoxidation zu verhindern. Andernfalls muss der Abgiessvorgang unterbrochen werden,
was unerwünscht ist. Neben den Kosten für hohen Schutzgasverbrauch wirken sich insbesondere
die Kosten für den entsprechenden häufigen Ersatz des Balges ungünstig auf die Betriebskosten
aus.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Abschirmvorrichtung, die bei verbessertem
Wärmeschutz für das Bedienungspersonal eine Verlängerung ih rer Standzeit gewährleistet.
[0006] Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass für die Standzeit eines
luftdichten Balges nicht nur die mechanische Beanspruchung bei der Faltung und die
Belastung durch die Strahlungswärme massgeblich sind, sondern, dass Spritzer auch
im nomralen Giessbetrieb auftreten und zu einer Beschädigung führen können.
[0007] Die Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalen
von Anspruch 1.
[0008] Das Abschirmhemd erfüllt in bezug auf den Schutz des Balges mehrere Funktionen, indem
dieses
- Spritzer abfängt,
- vom Giessstrahl erzeugte Wärmestrahlung blockiert,
- ein thermisch isolierendes Gaspolster begrenzt, und schliesslich
- den Wechsel von Gas im Gaspolster (durch axial und am Umfang verteiltes Abströmen
in den Giessstrahl umgebenden Raum) ermöglicht.
[0009] Dadurch, das erfindungsgemäss der Balg von den Aufgaben des Spritzer- und des Strahlenschutzes
befreit und diese Aufgaben dem Abschirmhemd überbündet werden, vermindert sich die
Wärmebelastung des Balges schon hierdurch erheblich, und dessen Gasundurchlässigkeit
bleibt dauernd erhalten.
[0010] Die Wärmebelastung des Balges wird durch das in der Gasverteilkammer vorhandene Gaspolster
noch weiter vermindert. Von Bedeutung ist dabei, dass das Gas in Bewegung ist, in
der Gasverteilkammer aufgenommene Wärme in den den Giessstrahl umgebenden Raum abführt
und durch frisches kühleres Gas ersetzt wird.
[0011] Der über das Abschirmhemd verteilte Durchschnitt von Gas gewährleistet auch eine
verteilte Ausbereitung desselben an der heissen Seite dieses Abschirmhemdes. Dadurch
kann verhindert werden, dass einzelne Oberflächenbereiche der heissen Seite Temperaturen
erreichen, die zu einer beschleunigten Alterung führen würden. Auch wenn das Gas beim
Durchströmen der Gasverteilkammer eine erhebliche Erwärmung erfährt, ist es noch in
der Lage, beim Durchtritt durch bzw. Austritt aus dem Abschirmhemd eine die Wärme-Dauerbelastung
vermindernde Kühlwirkung auszuüben.
[0012] Zweckmässigerweise wird für das Abschirmhemd ein textiles Gebilde aus Siliziumdioxyd-Filamenten
verwendet, das auch durch Spritzer eines Stahl-Giessstrahles nicht beschädigt wird.
[0013] Das Gaspolster in der Gasverteilkammer hat schliesslich auch die Wirkung, dass das
Abschirmhemd und der Balg voneinander radial distanziert gehalten werden, soweit diese
sich unabhängig voneinander bewegen können.
[0014] Das Zusammenschieben des Balges wird durch das Abschirmhemd, das infolge seiner Flexibilität
ebenfalls zusammenschiebbar ist, nicht behindert.
[0015] Es hat sich gezeigt, dass sich Versteifungsringe, die eine regelmässige Faltung von
Balg und Abschirmhemd beim Zusammenschieben bewirken würden, erübrigen. _
[0016] Hingegen ist es zweckmässig, einen oder mehrere Versteifungsringe für das Abschirmhemd
dort vorzusehen, wo die axiale Erstreckung desselben im Verhältnis zum Durchmesser
grösser als 1 ist. Damit wird verhindert, dass beim Zusammenschieben Falten gebildet
werden, die in gefährliche Nähe des Giessstrahles gelangen könnten.
[0017] Vorzugsweise erweitern sich sowohl das Abschirmhemd als auch der Balg von oben nach
unten und haben die Form von Kegel- oder Pyramiden-Stümpfen. Dank der Erfindung kann
dabei z. B. bei Kegelstümpfen von einem verhältnismässig kleinen oberen Durchmesser
ausgegangen werden, ohne Gefahr, dass infolge der Nähe zum Giessstrahl das Abschirmhemd
beschädigt oder zerstört werden könnte.
[0018] Die Enden von Balg und Abschirmhemd könnenn einzeln an je einem gemeinsamen oberen
und unteren Ringflansch aus Metall lösbar befestigt und über diesen miteinander verbunden
sein. Dabei können beispielsweise in einen der beiden Ringflansche auch die Eintrittsmittel
in Form eines Anschlusses sowie eines mit diesem verbundenen Kanales, der in der Kammer
ausmündet, vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung gestattet es, Balg und Hemd einzeln
auszuwechseln.
[0019] Da aber ein Ersatz weniger häufig notwendig ist bzw. beide Teile ähnlich lange Standzeiten
haben, kann es sich rechtfertigen, Balg und Hemd nicht nur gemeinsam an den Ringflanschen
zu befestigen, sondern deren Enden unmittelbar miteinander zu verbinden. In diesem
Fall können die Eintrittsmittel durch einen im Balg eingesetzten Stutzen gebildet
sein.
[0020] Um die Wärmebelastung des Balges, insbesondere bei extremen Bedingungen, weiter zu
verringern, sind mehrere Möglichkeiten offen. Beispielsweise kann zusätzlich zu oder
anstelle einer mehrlagigen Ausbildung des Hemdes eine weitere, z.B. einlagige Zwischenhülle
- aus gleichem Material wie das Hemd und ebenfalls gasdurchlässig ausgebildet-eine
äussere Gasverteilkammer begrenzen, welche die an das Hemd angrenzende Kammer umgibt
und den Balg gegenüber dieser distanziert und thermisch isoliert. Die Einleitung des
frischen Gases erfolgt dann in die äussere Kammer, aus welcher diese dann verteilt
durch die Zwischenhülle hindurch in die innere Kammer eintritt. Mithin bildet sich
in der äusseren Kammer ein Gaspolster, das als Ganzes eine Temperatur hat, die wesentlich
unter jener des an das Hemd angrenzenden Polsters liegt.
[0021] Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den Gaswechsel im einzigen bzw. in
den Gaspolstern dadurch zu intensivieren, dass erwärmtes Gas abgeführt und gekühlt
wieder zugeführt wird.
[0022] Die erfindungsgemässe Abschirmvorrichtung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles
und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
[0023] Die Zeichnung zeigt im Vertikalschnitt einen Teil einer Stranggiessanlage, z.B. für
Stahl, bestehend aus einer Kokille 1 und einem Verteilergefäss 2. Das Verteilergefäss
2 entlässt durch einen Bodenausguss 3 einen Giessstrahl 4 in die Kokille 1. Um den
Zutritt von Luft zum Giessstrahl 4 und zur Schmelze in der Kokille 1 zu verhindern
und dabei die Belastung des Betriebspersonales insbesondere durch die unmittelbare
Wärmestrahlung des Giessstrahles zu vermindern, erstreckt sich zwischen dem Mantel
6 des Verteilergefässes 2 und der Oberseite 5 der Kokille 1 eine generell mit 10 bezeichnete
Abschirmvorrichtung.
[0024] Die Abschirmvorrichtung 10 umfasst einen Balg 11 der im Querschnitt kreisförmig ist
und den Giessstrahl 4 koaxial umgibt. Seine Querschnittform erhält der Balg 11, der
aus einem gasdichten Material besteht, durch die Einspannung mittels Spannringen 8
zwischen zwei Ringflanschen 12 und 13.
[0025] Der Ringflansch 12 ist dabei an der Oberseite 5 der Kokille 1 durch nicht dargestellte
Befestigungsmittel, z. B. Stehbolzen und Spannkeile gehalen. Anderseis ist der Ringflansch
13 am Ausleger 14 eines Hubmechanismus in Form einer Zylinder-Kolbeneinheit 15 befestigt.
[0026] In der dargestellten Anordnung ist der Zylinder 16 der Einheit 15 an der Kokille
1 z.B. starr befestigt, während die mit dem Kolben 17 verbundene Kolbenstange 18 den
Ausleger 14 trägt. Über den Ausleger 14 presst die Einheit den Ringflansch 13 an den
Mantel 6 des Verteilgefässes 2 an. Zwischen den Ringflanschen 12 und 13 und der Oberseite
5 bzw. dem Mantel 6 sind Dichtungsringe 19 und 20 vorgesehen, um einen gasdichten
Anschluss des Balges an die Kokille bzw. das Verteilgefäss zu erreichen. Innerhalb
des Ringflansches 13 ist am Mantel 6 eine Zentrierring 7 vorgesehen.
[0027] Erfindungsgemäss ist bei der dargestellten Abschirmvorrichtung 10 innerhalb des Balges
11 eine ringförmige Gasverteilkammer 21 vorgesehen, die den vom Giessstrahl 4 durchsetzten
Raum 22 umgibt und gegenüber diesem durch ein Abschirmhemd 23 begrenzt ist. In die
Gasverteilkammer 21 führt ein, in den Balg 11 eingesetzter Eintrittsstutzen 24, der
in nicht dargestellter Weise an eine Quelle von Schutzgas angeschlossen ist. Im Unterschied
zum gasdichten Material des Balges 11 ist das Hemd 23 aus einem Material gebildet,
dass gasdurchlässig und feuerfest ist. Hierbei kann es sich um ein textiles Gebilde,
z.B. ein Gewebe aus Siliziumdioxyd-Filamenten handeln. Gleich wie der Balg 11, dessen
Material ein plastifiziertes Gewebe, z. B. ein mit Silikon beschichtetes Glasfasergewebe
sein kann, ist auch das Abschirmhemd 23 flexibel. Dessen Enden sind dabei an den Ringflanschen
12 bzw. 13 ebenfalls durch Spannringe 8 befestigt, jedoch auf kleineren Durchmessern
als die entsprechenden Enden des Balges 11.
[0028] Balg 11 und Abschirmhemd 23 haben die Form von Kegelstümpfen mit gleichen Kegelwinkeln,
die aufrecht angeordnet sind, jedoch unterschiedliche Basisdurchmesser besitzen. An
der Aussenseite des Abschirmhemdes 23 ist ein Versteifungsring 25 horizontal etwas
oberhalb der halben Höhe angeordnet und über den ganzen Umfang, z. B. durch am Hemd
angebrachte Schlaufen, mit diesem verbunden. Wird der obere Ringflansch 13 durch Betätigung
der Einheit 15 abgesenkt, wobei sich Balg 11 und Hemd 23 falten, so begrenzt der Versteifungsring
25 die Faltenbreite und verhindert, dass Faltenteile in die Nachbarschaft der Achse
des Giessstrahles 4 gelangen könnten. In der abgesenkten Stellung des Ringes 13 ermöglicht
die Kegelstumpfform von Balg und Hemd eine Verteilung der Falten über einen grösseren
Durchmesserbereich und damit eine verminderte Materialbeanspruchung im zusammengeschobenen
Zustand.
[0029] Im Betrieb der Abschirmvorrichtung 10 herrscht im Raum 22 ein Überdruck, der ausreicht,
um einen Zutritt von Luft zur Schmelze mit Sicherheit zu vermeiden. Druckverluste
im Raum 22 werden dadurch ausgeglichen, dass durch das luftdurchlässige Abschirmhemd
23 Schutzgas aus der Gasverteilkammer 21 nachströmt. Hierzu wird der Gasverteilkammer
21 ständig Schutzgas unter Druck durch den Stutzen 24 zugeführt. In der Gasverteilkammer
bildet sich ein Gaspolster mit einem gegenüber dem Druck im Raum 22 höheren Druck.
[0030] Davon abgesehen, dass das Abschirmhemd 23 eine wirksame Abschirmung des Balges 11
gegenüber dem Giessstrahl darstellt und sowohl Spritzer wie auch die Wärmestrahlung
zurückhält, wirkt das Hemd 23 trotz seiner Porosität auch als Isolation in bezug auf
die im Raum 22 vorhandene Wärme. Dies ist deshalb der Fall, weil das Abschirmhemd
von aussen nach innen von Schutzgas aus dem isolierenden Gaspolster durchströmt wird.
Die Strömungsrichtung des Schutzgases ist dabei dem Temperaturgefälle entgegengesetzt,
wobei die Temperatur im Gaspolster infolge-der ständigen Erneuerung schon erheblich
unter jener an der Aussenseite des Hemdes 23 liegt. Mithin wird bei Durchströmen und
der Gasverteilung an dessen Innenseite am Hemd 23 zumindest tendenziell eher Wärme
entzogen.
[0031] Statt die entsprechenden Enden des Balges 11 bzw. des Hemdes 23 getrennt und auf
unterschiedlichen Durchmessern an den Ringflansch 12 bzw. 13 zu befestigen, können
diese unter Anpassung der Durchmesser gemeinsam durch je einen einzigen Spannring
befestigt sein. Weiterhin ist es dabei auch möglich, die Enden von Balg und Abschirmhemd
unmittelbar miteinander zu verbinden, um eine von den Ringflanschen 12 und 13 unabhängige
Einheit für den Transport und die Lagerung zu bilden und die Montage an den Ringflanschen
zu erleichtern. Auf jeden Fall bildet sich zwischen Balg und Hemd im Betrieb unter
dem herrschenden Überdruck ein Gaspolster, das den Balg mit Ausnahme seiner Enden
vom Hemd distanziert hält.
[0032] Es versteht sich von selbst, dass die Abschirmvorrichtung in ihrem Querschnitt und
insbesondere in bezug auf die Querschnittsform dem abzugiessenden Format bzw.- der
Grösse und Form einer allfälligen Gafässöffnung, in welche der Giessstrahl eintritt,
angepasst ist. So ist es beim Giessen von Brammen zweckmässig, die Abschirmvorrichtung
als Pyramidenstumpf mit einem entsprechenden Seitenverhältnis auszubilden.
1. Abschirmvorrichtung für einen Giessstrahl aus flüssigem Metall, insbesondere zur
Anordnung zwischen einem Giessgefäss (2) für metallische Schmelzen und einer Kokille
(1) mit einem zusammenschiebbaren, gasdichten Balg (11) sowie Eintrittsmitteln (24)
für ein Schutzgas, das bestimmt ist, in den den Giesstrahl (4) umgebenden Raum (22)
eingeblasen zu werden, gekennzeichnet durch mindestens eine innerhalb des Balges (11)
vorgesehene ringförmige Gasverteilkammer (21), die mit den Eintrittsmitteln (24) in
Verbindung steht und nach innen durch ein flexibles Abschirmhemd (23) aus gasdurchlässigem,
hitzebeständigem Material begrenzt ist, wobei Abschirmhemd (23) und Balg (11) an ihren
entsprechenden Enden miteinander gasdicht verbunden sind.
2. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverteilkammer
(21) nach aussen durch den Balg (11) begrenzt ist.
3. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsmittel
in Form eines Stutzens (24) am Balg (11) vorgesehen sind.
4. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Balg (11) und
Abschirmhemd (23) einen von oben nach unten zunehmenden Querschnittt begrenzen.
5. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Balg (11) und
Abschirmhemd (23) die Form von Kegelstümpfen mit vorzugsweise gleichem Kegelwinkel
aufweisen.
6. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser
an den Enden von Balg (11) und Abschirmhemd (23) annähernd gleich sind.
7. Abschirmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass Balg (11) und Abschirmhemd (23) eine Montage- und Transporteinheit bilden.
8. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Balg (11) und
Abschirmhemd (23) an ihren Enden gemeinsam mit je einem Ring verbunden sind.
9. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe als
Ringflansche ausgebildet sind.
10. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmhemd
(23) an seiner Aussenseite mit einem Versteifungsring (25) verbunden ist.
1. Screening device for a pouring stream of molten metal, in particular for arrangement
between a pouring vessel (2) for metallic melts and a mould (1) with collapsible,
gastight bellows (11), and also inlet means (24) for a protective gas, which is intended
to be blown into the space (22) surrounding the pouring stream (4), characterized
by at least one annular gas distribution chamber (21), provided within the bellows
(11), which gas distribution chamber is in connection with the inlet means (24) and
limited inwards by a flexible screening skirt (23) of gas-permeable heat-resistant
material, screening skirt (23) and bellows (11) being connected gastight to each other
at their corresponding ends.
2. Screening device according to claim 1, characterized in that the gas distribution
chamber (21) is limited outwards by the bellows (11).
3. Screening device according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet means
are provided in the form of a connecting piece (24) on the bellows (11).
4. Screening device according to claim 2, characterized in that bellows (11) and screening
skirt (23) delimit a corss-section increasing from to bottom.
5. Screening device according to claim 4, characterized in that bellows (11) and screening
skirt (23) have the shape of truncated cones with preferably the same cone angle.
6. Creening device according to claim 5, characterized in that the diameters at the
ends of bellows (11) and screening skirt (23) are approximately the same.
7. Screening device according to one of the preceding claims, characterized in that
bellows (11) and screening skirt (23) form one assembly and transportation unit.
8. Screening device according to claim 7, characterized in that bellows (11) and screening
skirt (23) are connected at their ends jointly by one ring in each case.
9. Screening device according to claim 8, characterized in that the rings are designed
as annular flanges.
10. Screening device according to claim 2, characterized in that the screening skirt
(23) is connected on its outside to a reinforcing ring (25).
1. Dispositif de protection pour un jet de coulée en métal liquide, destiné en particulier
à être monté entre une poche de coulée (2) pour matières métalliques fondues et une
coquille (1) et comprenant un soufflet compressible (11) étanche aux gaz ainsi que
des moyens d'entrée (24) pour un gaz protecteur, lequel est destiné à être insufflé
dans l'espace (22) entourant le jet de coulée (4), caractérisé par au moins une chambre
annulaire (21) distributrice de gaz qui, prévue à l'intérieur du soufflet (11), est
en communication avec les moyens d'entrée (24) et est limitée vers l'intérieur par
une chemise protectrice flexible (23) en matière réfractaire et perméable aux gaz,
la chemise protectrice (23) et le soufflet (11) étant, au niveau de leurs extrémités
correspondantes, reliés entre eux de manière étanche aux gaz.
2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre
(21) distributrice de gaz est limitée vers l'extérieur par le soufflet (11).
3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les
moyens d'entrée sont prévus sur le soufflet (11) sous la forme d'une tubulure (24).
4. Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le soufflet
(11) et la chemise protectrice (23) limitent une section qui va en augmentant de haut
en bas.
5. Dispositif de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le soufflet
(11) et la chemise protectrice (23) affectent la forme de cônes tronqués présentant
de préférence un même angle de cône.
6. Dispositif de protection selon la revendication 5, caractérisé en ce que les diamètres
aux extrémités du soufflet (11) et de la chemise protectrice (23) sont approximativement
égaux.
7. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le soufflet (11) et la chemise protectrice (23) forment un seul
ensemble à des fins de montage et de transport.
8. Dispositif de protection selon la renvendica- tion 7, caractérisé en ce que le
soufflet (11) et la chemise protectrice (23) sont, au niveau de chacune de leurs extrémités,
reliés ensemble à une bague.
9. Dispositif de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bagues
sont réalisées en tant que brides annulaires.
10. Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chemise
protectrice (23) est reliée du côté extérieur à une bague ren- forçatrice (25).