Feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss im Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Behälters

Abstract

 Der Verschluss (20) hat einen rohrförmigen Stator (21) und einen von diesem innerhalb des Behälters geführten Rotor (22) als Ein­heit, die mindestens eine quere und von dieser ausgehend eine aus dem Behälter führende Oeffnung (27,24,25,23) aufweist. Der Rotor (21) seinerseits ist mit zwei konzentrisch zueinander an­geordneten, mit queren Oeffnungen (27,28) versehenen Rohrstücken (25,26) ausgebildet, welche den Stator (21) innen und aussen ab­dichtend umgeben. Die vorteilhaft gleichgrossen queren Oeffnun­gen (24,28) des Stators und des inneren Rohrstückes (25) dienen zum regulierten Abgiessen der Schmelzemenge, während das äussere Rohrstück (26) mit seiner grösseren Oeffnung (27) gegenüber den anderen als Sicherheits-Schliessorgan ausgebildet ist. Mit die­sem Verschlussystem lässt sich die Betriebssicherheit erheblich steigern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss im Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Behälters, bestehend aus einem in der Behälterwandung befestig­ten rohrförmigen Stator und aus einem von diesem innerhalb des Behälters geführten Rotor, die Einheit mindestens eine quere und von dieser ausgehend eine aus dem Behälter führende Oeffnung aufweist, durch Verdrehen und/oder Längsverschieben des Rotors die Oeffnungen mehr oder weniger in Deckung bringbar sind und ein Oeffnen oder Schliessen des Verschlusses bewirken.

[0002] Ein solcher Verschluss eignet sich vorzugsweise für Behälter bei Stranggiessanlagen, von denen aus Metallschmelze in eine Kokille geregelt abgegossen wird. Ueber einen Regelvorgang wird der Ver­schluss so angesteuert, dass eine den Kokillen-Füllstand konstant haltende Schmelzemenge aus dem Behälter in die Kokille fliesst. An den als Stellglied dienenden Verschluss sind dabei hohe Anforderungen für ein genau dosiertes Abgiessen gestellt.

[0003] Bei einem Verschluss der eingangs beschriebenen Gattung (DE-OS 37 31 600) ist unter anderem ein in der Gefässwandung befestig­ter Stator und ein in diesem innerhalb des Gefässes geführten Rotor gezeigt, wobei der Rotor sowohl drehbar wie auch längsver­schiebbar durch einen über dem Gefäss angeordneten Antrieb ge­halten ist. Quere Einlauföffnungen in den Wandungen des Stators bzw. Rotors und eine davon ausgehende Längsöffnung im Stator er­möglichen in überdeckter Position der Oeffnungen dieser rohrför­migen Verschlussteile ein Abgiessen der Metallschmelze. Auf den aus keramischem Material bestehenden Rotor bzw. Stator wirken im normalen Betriebszustand relativ kleine Torsions-, Zug- oder an­dere Kräfte. Wenn jedoch beispielsweise zwischen den beiden Ver­schlussteilen infiltrierende und sodann einfrierende Schmelze ein Verklemmen des Rotors in dem Stator bewirkt, kann der Ver­schluss möglicherweise nicht mehr geschlossen und damit der Schmelzabfluss nicht mehr unterbrochen werden.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine feuerfeste Stator/Rotor-Einheit nach der eingangs beschrie­benen Gattung derart weiterzubilden, dass mit ihr eine erhöhte Betriebssicherheit auf einfache Art und Weise erzielt wird.

[0005] Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Rotor mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten, mit queren Oeff­nungen versehenen Rohrstücken ausgebildet ist, welche den Stator innen und aussen abdichtend umgeben. Bei einem möglichen Ver­klemmen des einen Rohrstückes erlaubt das andere noch funktio­nierende einen problemlosen Abbruch des Abgiessens oder sogar ein bedingtes Weitergiessen. Zudem ist dieser auf Biegekräfte empfindliche Rotor durch die Doppelwandung verstärkt und daher weniger bruchgefährdet.

[0006] Bei starkem Verschleiss und damit möglicher Undichtheit des ei­gentlichen Regelorganes, das vorzugsweise durch den Stator und durch das innere Rohrstück gebildet ist, ist das Verschliessen mit dem anderen - geschonten - Rohrstück gesichert. Letzteres hat dabei vorteilhaft eine grössere Oeffnung als die des Regel­organes und dient primär als Sicherheits-Schliessorgan. Die Oeffnung ist vorzugsweise in Verschieberichtung gesehen min­destens dreimal so lang wie die des Stators resp. des inneren Rohrstückes. Die Oeffnungen der Rohrstücke liegen dabei radial gesehen annähernd auf einer Achse, können aber derart versetzt zueinander sein, dass beim Verschliessen das äussere Rohrstück vor dem inneren in Schliessstellung gelangt. Dadurch wird ver­hindert, dass Restschmelze in der queren Oeffnung des Stators verbleibt, die einfrieren und die Oeffnung verstopfen würde. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten von Anordnungen der Oeffnungen sind in der nachstehenden Beschreibung erläutert.

[0007] Der Rotor kann oben aus dem Behälter geführt sein und von einer dort angreifenden Antriebsstange verschiebbar sein oder er kann auch durch den Stator geführt und von unterhalb des Behälters dreh- und/oder längsverschiebbar angetrieben sein.

[0008] Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig.1 einen Längsschnitt eines Verschlusses mit einer erfin­dungsgemässen Stator/Rotor-Einheit,

Fig.2 eine Seitenansicht der Stator/Rotor-Einheit nach Fig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt der Einheit nach Fig.1 entlang den Linien III-III,

Fig.4 und Fig.5 Varianten von Einheiten jeweils im Teilschnitt und

Fig.6 einen Längschnitt eines Verschlusses mit einem unterhalb des Behälters angetriebenen Rotor.

[0009] Fig.1 zeigt einen Verschluss 20 in einem teilweise dargestellten Behälter 10, der einen Stahlmantel 12 sowie eine feuerfeste Aus­kleidung 14 hat, in der im Behälterausguss ein feuerfester rohr­förmiger Stator 21 des Verschlusses 20 eingebettet ist. An sei­nem oberen Ende ist er ringförmig ausgebildet und steht an sei­ner inneren respektive äusseren Zylinderfläche erfindungsgemäss mit je einer zylindrischen Fläche eines Rohrstückes 25, 26 eines feuerfesten Rotors 22 in abdichtender Berührung. In der gezeig­ten Offenstellung des Verschlusses 20 überdecken sich die queren Oeffnungen 27, 24, 28 der Rohrstücke 26, 25 bzw. des Stators 21 und ermöglichen zusammen mit der zentrischen Oeffnung 23 im Rotor 22 und Stator 21 ein Abfliessen der Schmelze aus dem Be­hälter 10 in eine Stranggiesskokille oder dergleichen.

[0010] Der Rotor 22 liegt gemäss Fig.2 an einem ringförmigen Absatz 29 des Stators 21 auf. Er ist mit einer in seinem unteren Teil an­greifenden Antriebsstange 18 drehbar verbunden und schützt diese im Bereich der Schmelze durch seinen feuerfesten rohrförmigen Teil. In der Bildebene gesehen ist die Stange 18 an ihrem Mit­nehmerbolzen 19 zum Rotor 22 gelenkig gelagert und sie ist an ihrem oberen Ende über eine Gelenkverbindung 17 und einen am Behälter 10 befestigten Antriebsmechanismus 16 von einem Schwenk- oder Drehmotor 15 angetrieben.

[0011] Das Regulieren der abzugiessenden Schmelzemenge erfolgt über die Oeffnungen 26, 24 des inneren Rohrstückes 25 und des Stators 21, die von derselben Grösse sind, während die als Ausnehmungen aus­ gebildeten Oeffnungen 27 des äusseren Rohrstückes 26 grösser sind. Dieses Rohrstück 26 dient dabei als reines Sicherheits-­Schliessorgan, das insbesondere dann zum Einsatz kommt und für ein sicheres Schliessen sorgt, wenn das innere Rohrstück im Stator verklemmt und abbricht oder wenn Undichtheiten zwischen diesen beiden auftreten. Die als Ausnehmung ausgebildeten Oeff­nungen 27 sind in Drehrichtung 51 gesehen vorzugsweise dreimal so gross wie die Oeffnung 24 des Stators 21. Dadurch ist ge­sichert, dass der Durchflussquerschnitt von der vollen Offen- bis zur Schliessstellung nur durch die beiden Oeffnungen 24 bzw. 28 gebildet ist und sich dabei durch die länglichen Oeffnungen stets linear ändert, was auch aus der Fig.3 ersicht­lich ist. Die Oeffnungen 27, 24, 28 der Stator/Rotor-Einheit könnten selbstverständlich alle auch von gleicher Grösse sein, oder aber die des inneren Rohrstückes könnte in umgekehrtem Sinne gegenüber den beiden andern grösser sein.

[0012] In Fig.3 ist ferner als Variante eine versetzte Anordnung der Oeffnung 27 eines äusseren Rohrstückes 26′ zu der Oeffnung 28 des inneren Rohrstückes 25 strichpunktiert gezeigt. Die Oeffnung 27 erreicht die Schliessstellung vor der Oeffnung 28, wodurch die Restschmelze aus der queren Statoröffnung 24 ausläuft.

[0013] In Fig.4 ist der Verschluss 20 in Schliessstellung gezeigt, wo­bei als Variante das innere Rohrstück 25 an seiner zylindrischen Aussenfläche eine Längsnut 37 hat, die von der queren Oeffnung 24 des Stators 21 ausgeht und sich bis zur Stirnseite des Rohr­stückes 25 erstreckt. Mit ihr ist wiederum ein Ausfliessen der Restschmelze aus der Statoröffnung 24 gewährleistet, wodurch diese Oeffnung 24 beim Wiederöffnen des Verschlusses nicht mit eingefrorener Schmelze verstopft ist. Die Längsöffnungen 37 sind ergänzungshalber noch in Fig.3 strichpunktiert dargestellt. Die Stator/Rotor-Einheit 21, 22 gemäss der Fig.4 hat zudem gegenüber der nach Fig.1 den Unterschied, als der Rotor 22 an der Kopfseite 21′ des Stators 21 aufliegt.

[0014] Der Verschluss 30 nach Fig.5 unterscheidet sich von dem Ver­schluss 20 nur insofern, als sein Rotor 32 gegenüber dem fest­stehenden rohrförmigen Stator 31 über eine Stange 18′ in Höhen­richtung längsverschiebbar zum Oeffnen bzw. Schliessen des Ver­schlusses bewegbar ist. Die Stange 18′ hält den Rotor 30 über eine Art Kugellagerung, die es erlaubt, dass Abweichungen des Achsverlaufes vom Rotor zum Stator in Betriebszustand ausge­glichen werden. Das äussere Rohrstück 36 des Rotors 32 hat ge­genüber dem inneren Rohrstück 35 eine solche Länge, dass seine Unterkante 36′ in voller Offenstellung sich über den zum regu­lierten Abgiessen vorgesehenen Oeffnungen 34, 38 des Stators 31 bzw. des inneren Rohrstückes 35 befindet. In Schliessstellung (strichpunktiert gezeigt) sind die Statoröffnungen 34 dann auch vom äusseren Rohrstück 36 von der Schmelze abgedeckt. Erfin­dungsgemäss kann dieser Verschluss 30 auch so konstruiert sein, dass der Rotor 32 nebst der Längsverstellung beispielsweise zum Feinregulieren in Drehrichtung verschiebbar ist. An der Stange 18′ wäre dann zusätzlich eine Drehverbindung zum Rotor 32 vorzu­sehen. Der Stator 31 ist wiederum rohrförmig ausgebildet und kann sich über die Länge der Behälterwandung erstrecken, während unten an diese Statorhülse 31 ein Giessrohr angeschlossen ist.

[0015] Die inneren Rohrstücke 25, 35 der beschriebenen Verschlüsse 20, 30 sind zapfenförmig ausgebildet, was sich günstig auf ihre Festigkeit auswirkt.

[0016] Fig.6 zeigt einen Verschluss 40, der wiederum einen im Behälter­ausguss eingemörtelten rohrförmigen feuerfesten Stator 41 und einen in diesem geführten feuerfesten Rotor 42 aufweist. Der pilzförmige Rotor 42 ist unterhalb des Behälters 10 von einem nicht näher dargestellten Antrieb in Drehrichtung verstellbar.

[0017] Nach der Erfindung besteht der Rotor 42 aus einem inneren und einem äusseren Rohrstück 45, 46, welche den Stator 41 im Bereich des Gefässinnern innen und aussen abdichtend umgeben. Ausgehend vom Inneren des Behälters 10 fliesst die Schmelze in Offenstel­lung des Verschlusses durch die queren Oeffnungen 47, 44, 48 des Rotors bzw. Stators und durch eine zentrale Durchflussöffnung 49 im Rotor 42. Die Oeffnung 47 des äusseren Rohrstückes 46 ist so ausgebildet, dass ihr eine Art Sicherheits-Schliessfunktion zu­kommt, d.h. wenn die eigentliche Abdichtung zwischen dem Stator 41 und dem inneren Rohrstück 45 nicht mehr gegeben ist, kann da­mit der Abgiessvorgang mit dem äusseren Rohrstück 46 weiterge­führt oder unterbrochen werden.

[0018] Die Erfindung eignet sich insbesondere für senkrecht angeordnete Stator/Rotor-Einheiten, sie liesse sich jedoch vorzugsweise mit dem Verschluss 40 auch für horizontales Abgiessen anwenden.

Ansprüche

1. Feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss im Aus­guss eines Metallschmelze enthaltenden Behälters, bestehend aus einem in der Behälterwandung befestigten rohrförmigen Stator und aus einem von diesem innerhalb des Behälters ge­führten Rotor, die Einheit mindestens eine quere und von dieser ausgehend eine aus dem Behälter führende Oeffnung aufweist, durch Verdrehen und/oder Längsverschieben des Rotors die Oeffnungen mehr oder weniger in Deckung bringbar sind und ein Oeffnen oder Schliessen des Verschlusses bewir­ken, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (22,32,42) mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten, mit queren Oeffnungen (27,28,38,47,48) versehenen Rohr­stücken (25,26,35,36,45,46) ausgebildet ist, welche den Stator (21,31,41) innen und aussen abdichtend umgeben.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, dass das innere oder äussere Rohrstück (25,26,35,36,45,46) sowie der Stator (21,31,41) mindestens je eine annähernd gleichgrosse quere, zum regulierten Abgiessen der Schmelzmenge dienende Oeffnung (28,24,38,34,44,48) aufweisen, während das andere Rohrstück (26,36,46,25,35,45) als Sicherheits-Schliessorgan ausge­bildet ist, dabei eine oder mehrere quere Oeffnungen (27,47) hat, die grösser als die Oeffnung (24,34,44) des Stators (21,31,41) ist.

3. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Oeffnung (27,47) des äusseren Rohrstückes (26,36,46) in Verschieberichtung mindestens die dreifache Länge der Statoröffnung (24,34,44) hat.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentren der Oeffnungen (27,28,47,48) der beiden Rohrstücke (25,26,45,46) radial an­nähernd auf einer Achse verlaufen.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Oeffnung (27,28) des äusseren zu der des inneren Rohrstückes (25,26′) in Ver­schieberichtung des Rotors (22) derart versetzt angeordnet ist, dass beim Verschliessen das äussere Rohrstück (26′,25) vor dem inneren die Schliessstellung erreicht.

6. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohrstück (25) an seiner Aussenseite mindestens eine Längsnut (37) hat, die in Schliessstellung des Verschlusses (20) mit der jeweiligen Statoröffnung (24) in Ueberdeckung ist, um ein Abfliessen verbleibender Restschmelze aus dieser Statoröffnung (24) zu ermöglichen.

7. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oben aus dem Behälter geführte Rotor (22,32) mit einer Antriebsstange (18,18′) dreh- und/oder längsverschiebbar verbunden ist.

8. Einheit nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Rohrstück (36) eines längsverschiebbaren Rotors (32) eine untere Stirnfläche (36′) hat, die oberhalb der queren Oeffnung (38) des inneren Rohrstückes (35) liegt.

9. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Rotor (42) durch den Stator (41) geführt ist und unterhalb des Behälters (10) dreh- und/oder längsverschiebbar antreibbar ist.

10. Feuerfester Rotor für eine Einheit nach einem der vorherge­henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Kopfteil mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten, mit queren Oeffnungen (27,28,38,47,48) versehenen Rohr­stücken (25,26,35,36,45,46) ausgebildet ist.

11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Oeffnung (27,28) des äusseren ge­genüber der des inneren Rohrstückes (26,25) oder umgekehrt grösser ist.

12. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sein inneres Rohrstück (25,35) zapfenförmig ausgebildet ist.

13. Rotor nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Rotor (42) pilzförmig aus­gebildet ist und sein inneres Rohrstück (45) mindestens eine quere und von dieser ausgehend eine unten aus dem Behälter (19) führende Oeffnung (48,49) aufweist.

14. Feuerfester rohrförmiger Stator für eine Einheit nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Kopfteil als zylindrischer Ring mit mindestens einer queren Oeffnung (24,34,44) ausgebildet ist.

Zeichnung