[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den Bodenabstich einer Metallschmelze
aus einem Schmelzofen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
[0002] An Metalle, einschließlich Eisenmetallen, wofür die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorzugsweise bestimmt ist, werden ständig steigende Forderungen bezüglich des Reinheitsgrades
gestellt. Beim Abgießen einer Metallschmelze aus einem Schmelzofen in eine Gießplanne
ist aber der Gießstrahl atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt, so daß die Metallschmelze
über den Gießstrahl mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff angereichert wird.
Diese Elemente oder ihre Verbindungen verschlechtern den Reinheitsgrad der Metallschmelze.
Diese Verschlechterung kann begrenzt werden, indem man die Gießzeiten und die Gießwege
verkürzt. Hierzu ist es bekannt, die Metallschmelze aus dem Schmelzofen am Boden abzustechen.
Diese Arbeitsweise ist als Bodenabstich bekannt.
[0003] Zwar ist es bekannt, den Gießstrahl vor atmosphärischen Einflüssen durch Anordnung
des gesamten Schmelzofens und der Gießpfanne in einem geschlossenen Raum, welcher
evakuiert oder unter Schutzgas gesetzt wird, zu schützen (GB-A 812 216), jedoch ist
diese Verfahrensweise wegen der Durchführbarkeit und Wirtschaftlichkeit nur auf kleine
Einheiten beschränkt.
[0004] Der Schutz des Gießstrahls vor atmosphärischen Einflüssen muß sich deshalb auf die
Verkürzung des Gießstrahls und der Gießzeit durch den Bodenabstich beschränken. Dabei
läßt die Verkürzung der Abgießzeit der Metallschmelze aus dem Schmelzofen auch eine
niedrigere Abstichtemperatur zu, was wiederum eine Verkürzung der Gesamtchargenzeit
zur Folge hat und gleichzeitig Energie einspart. Trotz dieser Vorteile sind die bekannten
Bodenabstichvorrichtungen mit einigen Nachteilen behaftet, weil sie mit Klappen arbeiten,
welche die Bodenabstichöffnung über Pneumatik- oder Hydraulikzylinder öffnen und schließen,
wobei während des Schmelzvorganges und der metallurgischen Arbeiten der gesamte statische
Druck der Metallschmelze auf der Klappe und über das zugehörige Gestänge auf dem pneumatischen
bzw. hydraulischen Antrieb ruht. Deshalb können Unregelmäßigkeiten im pneumatischen
oder hydraulischen System dieser Bodenabstichvorrichtungen während der Chargenzeit
und während des Abstiches zu Störungen und erheblichen Schäden führen. Auch erfordern
sie aufgrund ihrer Arbeitsweise einen bestimmten Abstand zwischen den einzelnen Aggregaten,
was einen längeren Gießstrahl zur Folge hat.
[0005] Bei der erwähnten bekannten Anlage (GB-A 812 216) ist eine Verschlußplatte am Schmelztiegel
des Schmelzofens vorgesehen, womit der Nachteil der Aufnahme des statistischen Druckes
der Metallschmelze durch ein Hydrauliksystem oder Pneumatiksystem vermieden ist. Die
Verschlußplatte hält den statischen Druck der Metallschmelze mechanisch und wird über
eine Schwenkachse und Kegelräder mittels eines Handrades betätigt. Der Nachteil dieser
Verschlußplatte ist, daß sie zur Vermeidung des Abfließens der Metallschmelze sehr
eng an der Mündung der Abstichöffnung im Boden des Schmelztiegels anliegen muß. Dies
läßt sich bei der großen und ständig unterschiedlichen thermischen Belastung der Verschlußplatte
nicht sicher erreichen, weswegen sie nur kurzzeitig zum Verschluß der Bodenabstichöffnung
herangezogen wird. Im allgemeinen wird die Metallschmelze vor der Verschlußplatte
bzw. in der Bodenabstichöffnung eingefroren und erst kurz vor dem Abstich wird dieser
Teil der Schmelze durch elektrische Energie in der Bodenabstich-Öffnung aufgeschmolzen.
[0006] Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung für den Bodenabstich einer Metallschmelze
aus einem Schmelzofen, insbesondere einem elektrischen Lichtbogenschmelzofen, mit
einer unterhalb der im Boden des Schmelzofens vorgesehenen Abstichöffnung verschiebbaren
Verschlußplatte für die Abstichöffnung wird die Verschlußplatte in der Schließstellung
mittels Keilflächen gegen die benachbarte Mündung der Abstichöffnung gedrückt (DE-A
3 041 029).
[0007] Bekannt ist auch eine Vorrichtung für den Bodenabstich einer Stahlschmelze aus einer
Gießpfanne mit einer Abstichöffnung im Boden, wobei der Abstichöffnung einer unterhalb
derselben beweglich angeordnete Verschlußplatte zugeordnet ist und die von letzterer
abgedeckte Abstichöffnung statt des üblichen metallischen Packungsmaterials mit billigen
Schleifspänen gefüllt wird, welche beim Schleifen von Brammen nach deren Walzen anfallen
und reichlich zur Verfügung stehen (JP-A 56/ 30 072).
[0008] Ebenso ist ein Gefäß für metallurgische Schmelzen, insbesondere eine Pfanne zum Vergießen
von Stahlschmelzen, mit einer Abstichöffnung im Boden und einer unterhalb derselben
verschiebbaren oder verschwenkbaren Verschlußplatte für die Abstichöffnung bekannt,
wobei die von der Verschlußplatte verschlossene Abstichöffnung, an deren unterer Mündung
die Verschlußplatte dabei dicht anliegt, mit einem körnigen feuerfesten Material gefüllt,
an der dem Gefäßinnenraum zugewandten Mündung mit einer porösen Platine aus einem
gleichfalls feuerfesten Material abgedeckt und mit einem Behandlungsmedium für die
im Gefäß enthaltene Schmelze beaufschlagt wird (EP-A 0 062 790).
[0009] Schließlich gehört eine Vorrichtung zum elektrisch gesteuerten Vergießen von Metall,
insbesondere von Stahl, aus Behältern, insbesondere Gießpfannen, mit einer Abstichöffnung
im Boden zum Stande der Technik, wobei der Abstichöffnung mindestens eine Wechselstromspule
zugeordnet ist und die Abstichöffnung mittels einer Verschlußplatte verschlossen wird,
welche gegen die untere Mündung der Abstichöffnung gedrückt wird und einen in der
Abstichöffnung aufgenommenen Verschlußstopfen trägt. Um zu verhindern, daß die im
Behälter befindliche Metallschmelze mit dem Verschlußstopfen verschweißt, kann die
Abstichöffnung oberhalb des Verschlußstopfens mit einer kleinen Menge an einem feuerfesten
Werkstoff, wie beispielsweise Kies, Asbest oder dergleichen, gefüllt werden (DE-B
1 049 547).
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für den Bodenabstich einer Metallschmelze
aus einem Schmelzofen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung
zu schaffen, welche auf einfache Weise selbst bei größter mechanischer sowie thermischer
Belastung einen sicheren Betrieb gewährleistet und wartungsfrei ist.
[0011] Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
in den restlichen Patentansprüchen angegeben.
[0012] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt der Verschluß der Abstichöffnung im
Boden des Schmelzofens mittels einer Verschlußplatte in Verbindung mit einem losen,
trockenen, feuerfesten Granulat, womit die Abstichöffnung oder eine Teillänge der
Abstichöffnung gefüllt ist. Die Platte verhindert das Abfließen des Granulats nach
unten, nimmt den statischen Druck der Metallschmelze auf und ist direkt unter der
unteren Mündung der Abstichöffnung angeordnet. Zum Öffnen und Schließen der Abstichöffnung
wird die Platte einfach in horizontaler Richtung verschoben oder gedreht. Um die erforderliche
Beweglichkeit sicherzustellen, hat die obere Ebene der Platte einen Abstand von 2
bis 15 mm, vorzugsweise 5 bis 8 mm, von der Ebene der unteren Mündung der Abstichöffnung,
wobei der Abstand von der Körnigkeit des Granulats abhängt. Damit sichergestellt ist,
daß kein Granulat bei geschlossener Abstichöffnung abfließt, ist der Durchmesser der
Platte 2 bis 3 mal so groß wie der Durchmesser der Abstichöffnung oder sogar noch
größer. Zusätzlich kann die Platte mit einer Vertiefung versehen und/oder aufgerauht
werden.
[0013] Zum Öffnen der Abstichöffnung wird die Platte einfach von deren Mündung wegbewegt,
so daß das Granulat aus der Abstichöffnung herausfällt bzw. durch den statischen Druck
der Metallschmelze herausgedrückt wird und die Metallschmelze ausfließen kann. Die
Bewegung der Platte erfolgt entweder geradlinig auf Gleitschienen, die fest am Schmelzofen
angebracht sind, oder von einer vertikalen Schwenkachse aus, an der die Platte angebracht
ist, so daß letztere sich beim Drehen der Schwenkachse entlang einer kreisbogenförmigen
Bahn bewegt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine extrem niedrige
Bauhöhe aus.
[0014] Die Bewegung der Platte wird vorzugsweise mittels eines Pneumatikzylinders bewirkt,
welcher aus dem normalen Werksnetz gespeist wird. Dabei kann dafür Vorsorge getroffen
werden, daß bei Ausfall der Druckluft Platte und Schwenkachse mittels eines Handhebels
betätigt werden können, und daß bei Reparaturarbeiten im Bereich der Bodenabstich-Vorrichtung
die Platte mittels Steckbolzen gesichert werden kann.
[0015] Überraschenderweise läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne wirtschaftlichen
Aufwand der Gießstrahl beim Abstich vor atmosphärischen Einflüssen vollkommen schützen.
Dies geschieht in der Weise, daß gleichzeitig mit dem Wegbewegen der Platte von der
Abstichöffnung ein Schutzrohr eingefahren oder eingeschwenkt wird, welches den Gießstrahl
abschirmt und mit der Platte gekoppelt ist, so daß für seine Bewegung eine zusätzliche
Steuerung oder ein zusätzlicher Antrieb nicht erforderlich ist. Es ist lediglich vorzusehen,
daß in der entsprechenden Endstellung des gemeinsamen Bewegungsantriebes für die Platte
und das Schutzrohr die Achse des letzteren mit derjenigen der Abstichöffnung zusammenfällt.
[0016] Statt des Schutzrohres können auch andere Hilfseinrichtungen für metallurgische Zwecke
eingefahren bzw. eingeschwenkt werden, beispielsweise eine Sonde zur Erfassung des
Metallstrahlendes, die aber auch mit dem Schutzrohr kombiniert sein kann, oder ein
Siphon zur vollkommenen Trennung von Metall und Schlacke.
[0017] Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung anhand
von Zeichnungen näher erläutert: Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt eines Elektrolichtbogenofens mit geöffneter Bodenabstichöffnung;
Fig. 2 einen Schnitt eines Elektrolichtbogenofens mit geöffneter Bodenabstichöffnung,
wobei ein Schutzrohr für den Gießstrahl vorgesehen ist;
Fig. 3 eine Ansicht von unten einer Vorrichtung mit einer als Drehverschluß ausgebildeten
Platte zum Abdecken der Bodenabstichöffnung gemäß Fig. 1 oder 2 in geschlossener Stellung;
Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 3;
Fig. 5 die Ansicht entsprechend derjenigen gemäß Fig. 3 einer Vorrichtung mit der
Platte nach Fig. 3 und dem Schutzrohr gemäß Fig. 2, wobei die Platte sich in geschlossener
Stellung befindet;
Fig. 6 die Ansicht gemäß Fig. 5, wobei die Platte sich in geöffneter Stellung befindet;
Fig. 7 den Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 6;
Fig. 8 die Ansicht entsprechend derjenigen gemäß Fig. 3 einer Vorrichtung mit einer
als Schiebeverschluß ausgebildeten Platte zum Abdecken der Bodenabstichöffnung gemäß
Fig. 1 oder 2 in geschlossener Stellung;
Fig. 9 den Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 8;
Fig. 10 die Ansicht entsprechend derjenigen gemäß Fig. 8 einer Vorrichtung mit der
Platte nach Fig. 8 und dem Schutzrohr gemäß Fig. 2, wobei die Platte sich in geöffneter
Stellung befindet; und
Fig. 11 den Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 10.
[0018] Gemäß Fig. 1 und 2 fließt die in einem Elektrolichtbogenofen 1 befindliche Metallschmelze
2 in einem Gießstrahl 3 in eine Gießpfanne 4, und zwar durch eine geöffnete Abstichöffnung
5 im Boden des Elektrolichtbogenofens 1 hindurch. Zum Abdecken der Abstichöffnung
5 ist gemäß Fig. 1 eine Verschlußplatte 6 vorgesehen. Beim Elektrolichtbogenofen 1
nach Fig. 2 ist zusätzlich ein Schutzrohr 9 für den aus der Abstichöffnung 5 austretenden
Gießstrahl 3 vorhanden.
[0019] Gemäß Fig. 3 und 4 wird die Platte 6 zum Verschließen der Abstichöffnung 5 über eine
Schwenkachse 10 mit Hilfe eines doppeltwirkenden pneumatischen Zylinders 11 mit der
Abstichöffnung 5 in Deckung gebracht, so daß sich ein Spalt 7 zwischen der Platte
6 und der Abstichöffnung 5 ergibt. Danach wird die Abstichöffnung 5 mit einer Füllung
8 versehen, indem ein Granulat mit einer bestimmten Körnung mittels eines Trichters
von oben in die Abstichöffnung 5 eingebracht wird. Anschließend kann ein Einschmelzvorgang
in gewohnter Weise im Elektrolichtbogenofen 1 durchgeführt werden.
[0020] Wenn die Metallschmelze 2 abgestochen werden soll, wird einfach über ein Ventil der
Zylinder 11 betätigt, der die Platte 6 über die Schwenkachse 10 aus dem Bereich der
Abstichöffnung 5 herausschwenkt. Sobald die Platte 6 diesen Bereich verlassen hat,
fällt das Granulat der Füllung 8 aus der Abstichöffnung 5 bzw. wird es vom statischen
Druck der Metallschmelze 2 aus derselben herausgedrückt, so daß die Metallschmelze
2 in die Gießpfanne 4 abfließen kann. Die Platte 6 kann bei etwaigem Ausfall der Druckluft
von Hand über einen Handhebel 13 geschlossen und geöffnet werden.
[0021] Nach dem Abfließen der Metallschmelze 2 wiederholt sich der oben geschilderte Vorgang.
Die Platte 6 wird in die Abdeckstellung gebracht und Granulat wird in die Abstichöffnung
5 eingefüllt, so daß sich die Füllung 8 ergibt. Danach kann ein neuer Einschmelzvorgang
beginnen.
[0022] Die erweiterte Vorrichtung nach Fig. 5 bis 7 unterscheidet sich von derjenigen gemäß
Fig. 3 und 4 im wesentlichen nur dadurch, daß zusätzlich zur Platte 6 das Schutzrohr
9 gemäß Fig. 2 vorgesehen und der Bewegungsmechanismus für die Platte 6 auch dem Schutzrohr
9 für den Gießstrahl 3 (Fig. 2) zugeordnet ist, so daß die Platte 6 und das Schutzrohr
9 gleichzeitig verschwenkt werden, um wechselweise unter die Abstichöffnung 5 zu gelangen,
wie in Fig. 5 bzw. 6, 7 dargestellt.
[0023] Die Vorrichtung nach Fig. 8 und 9 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig.
3 und 4, abgesehen davon, daß die Platte 6 in Gleitschienen 12 verschiebbar ist.
[0024] Die erweiterte Vorrichtung nach Fig. 10 und 11 unterscheidet sich von derjenigen
gemäß Fig. 8 und 9 im wesentlichen nur dadurch, daß analog der Ausführungsform gemäß
Fig. 5 bis 7 zusätzlich zur Platte 6 das Schutzrohr 9 nach Fig. 2 vorgesehen und der
Bewegungsmechanismus gemäß Fig. 8 und 9 so ausgebildet ist, daß die Platte 6 und das
Schutzrohr 9 für den Gießstrahl 3 (Fig. 2) bezüglich der Abstichöffnung 5 analog dem
anhand von Fig. 5 bis 7 geschilderten Verschwenken in den Gleitschienen 12 verschoben
werden.
[0025] Das Schutzrohr 9 kann auch durch andere, nicht dargestellte metallurgische Einrichtungen
ersetzt sein.
1. Vorrichtung für den Bodenabstich einer Metallschmelze (2) aus einem Schmelzofen
(1) mit einer Abstichöffnung (5) im Boden, wobei
a) eine Verschlußplatte (6) unterhalb der Abstichöffnung (5) angeordnet ist, welche
in einer zum Boden des Schmelzofens (1) parallelen Ebene zwischen einer Schließ- und
einer Öffnungsstellung für die Abstichöffnung (5) schwenkbar oder verschiebbar ist,
und
b) eine Füllung (8) aus einem feuerfesten Granulat in der von der Verschlußplatte
(6) abgedeckten Abstichöffnung (5) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) die Verschlußplatte (6) in einem Abstand von 2 bis 15 mm von der benachbarten Mündung
der Abstichöffnung (5) angeordnet ist und eine Breite aufweist, welche mindestens
dem Zweifachen des lichten Durchmessers der Abstichöffnung (5) entspricht, und
d) der so gebildete Spalt (7) zwischen der Verschlußplatte (6) und der benachbarten
Mündung der Abstichöffnung (5) ebenfalls mit dem feuerfesten Granulat gefüllt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (6)
in einem Abstand von 5 bis 8 mm von der benachbarten Mündung der Abstichöffnung (5)
angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte
(6) auf der der Abstichöffnung (5) zugewandten Seite mit einer Vertiefung versehen
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte
(6) auf der der Abstichöffnung (5) zugewandten Seite aufgerauht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte
(6) mittels eines Antriebs (11) bis in eine ffnungsstellung für die Abstichöffnung
(5) schwenk- bzw. verschiebbar ist, in welcher die Abstichöffnung (5) vollkommen freigegeben
ist, und daß ein keramisches Rohr (9) vorgesehen ist, welches die Abstichöffnung (5)
in der Öffnungsstellung der Verschlußplatte (6) zum Schutz des aus der Abstichöffnung
(5) austretenden Gießstrahles (3) verlängert und mittels des Antriebs (11) der Verschlußplatte
(6) bewegbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (9) mit
einer Schlackenmeldesonde versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr
(9) durch einen Siphon zur Trennung von Stahl und Schlacke ersetzt ist.
1. Apparatus for bottom-tapping a metal melt (2) from a melting furnace (1) with a
tapping orifice (5) in its floor, in which
a) a closure plate (6) is arranged below the tapping orifice (5) and is capable of
being pivoted or slid in a plane parallel to the floor of the furnace (1) between
a closed position and an open position of the tapping orifice (5), and
b) a filling (8) of refractory granular material is provided in the tapping orifice
(5) which is closed off by the closure plate (6),
characterised in that
c) the closure plate (6) is arranged at a spacing of 2 to 15 mm from the adjacent
mouth of the tapping orifice (5) and has a width which corresponds to at least double
the clearance diameter of the tapping orifice (5), and
(d) the gap (7) so formed between the closure plate (6) and the adjacent mouth of
the tapping orifice (5) is likewise filled with refractory granular material.
2. Apparatus according to claim 1 characterised in that the closure plate (6) is arranged
at a spacing of 5 to 8 mm from the adjacent mouth of the tapping orifice (5).
3. Apparatus according to claim 1 or 2 characterised in that the closure plate (6)
is provided with a recess on that face which is towards the tapping orifice (5).
4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 characterised in that the closure plate
(6) is roughened on that face which is towards the tapping orifice (5).
5. Apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4 characterised in that the closure plate
(6) is capable of being pivoted or slid by means of a drive (11) into an open position
of the tapping orifice (5) in which the tapping orifice (5) is completely uncovered,
and that a ceramic tube (9) is provided, forming an extension of the tapping orifice
(5) in the open position of the closure plate (6) for protecting the molten stream
(3) emerging from the tapping orifice (5), and is movable by means of the drive (11)
of the closure plate (6).
6. Apparatus according to claim 5 characterised in that the protective tube (9) is
provided with a slag-indicating probe.
7. Apparatus according to claim 5 or 6 characterised in that the protective tube (9)
is replaced by a siphon for separating steel and slag.
1. Dispositif pour la coulée par le fond d'une masse de métal fondu (2) d'un four
de fusion (1) muni d'un trou de coulée (5) dans son fond, dans lequel
a) une plaque obturatrice (6) est disposée au-dessous du trou de coulée (5) et cette
plaque peut être déplacée, par pivotement ou par translation, dans un plan parallèle
au fond du four de fusion (1), entre des positions de fermeture et d'ouverture du
trou de coulée (5), et
b) un remplissage (8) fait d'un granulé réfractaire est disposé dans le trou de coulée
(5) fermé par la plaque obturatrice (6),
dispositif caractérisé en ce que
c) la plaque obturatrice (6) est disposée à une distance de 2 à 15 mm de l'orifice
adjacent du trou de coulée (5) et présente une largeur qui correspond au moins au
double du diamètre libre du trou de coulée (5), et
d) la fente ainsi formée (7) entre la plaque obturatrice (6) et l'orifice adjacent
du trou de coulée (5) est elle aussi remplie du granulé réfractaire.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque obturatrice
(6) est disposée à une distance de 5 à 8 mm de l'orifice adjacent du trou de coulée
(5).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque obturatrice
(6) est munie d'une zone creusée sur sa face qui est dirigée vers le trou de coulée
(5).
4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la plaque obturatrice
(6) est rendue rugueuse sur sa face dirigée vers le trou de coulée (5).
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la
plaque obturatrice (6) peut être amenée, par pivotement ou par translation, au moyen
d'un dispositif d'entraînement (11), dans une position dans laquelle le trou de coulée
(5) est entièrement dégagé, et en ce qu'il est prévu un tube céramique (9), qui, dans
la position d'ouverture de la plaque obturatrice (6), prolonge le trou de coulée (5)
pour protéger le jet de coulée (3) qui sort du trou de coulée (5), et qui peut être
mis en mouvement au moyen du dispositif d'entraînement (11) de la plaque obturatrice
(6).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube protecteur (9)
est muni d'une sonde d'avertissement de l'arrivée du laitier.
7. Dispositif selon la revéndication 5 ou 6, caractérisé en ce que le tube protecteur
(9) est remplacé par un siphon destiné à séparer l'acier du laitier.