Schliess- und/oder Regelorgan für ein metallurgisches Gefäss

Abstract

 Ein Schließ- und/oder Regelorgan eines metallurgischen Gefäßes (2) weist ein ortsfestes vertikales Innenrohr (3) mit einer seitliche Öffnung (9) und ein diesem gegenüber verschiebliches Außenrohr (6) mit einer seitlichen Durchbrechung (12) auf.
Um die Ausflußhöhe und damit die Ausfließgeschwindigkeit zu steuern, ist die Erstreckung der Öffnung (9) größer als die der Durchbrechung (12). Am oberen Ende des Arbeitshubes (A) ist die Öffnung (9) in ihrer unteren Zone geschlossen. Am unteren Ende des Arbeitshubes (A) ist die Öffnung (9) in ihrer oberen Zone geschlossen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schließ- und/oder Regelorgan für den Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem vertikalen Innenrohr, das oberhalb des Gefäßbodens eine seitliche Öffnung zum Schmelzendurchtritt aufweist, und mit einem Außenrohr, das eine seitliche Durchbrechung zum Schmelzeneintritt aufweist, wobei das eine Rohr ortsfest ist und das andere Rohr in Längsachsrichtung um eine Arbeitshub, in dessen Hubbereich Schmelze austritt, diesem gegenüber verschieblich ist.

[0002] Ein derartiges Schließ- und/oder Regelorgan ist in der DE- 35 40 202 C1 beschrieben. Die Öffnung des ortsfesten Innenrohrs ist ebenso groß wie die Öffnung des beweglichen Außenrohrs. Die Schmelze tritt während des Arbeitshubes über dem Gefäßboden in das Innenrohr ein. Zur Regelung des Schmelzenaustritts werden die Durchbrechungen des Außenrohrs mehr oder weniger mit den Öffnungen des Innenrohrs zur Deckung gebracht. Mehrere Durchbrechungen können vorgesehen sein, um die Durchbrüche mittels eines kräftigen Schmelzenflusses zu reinigen.

[0003] In der DE- 37 31 600 A1 ist ein Drehschiebeverschluß beschrieben, bei dem das Außenrohr ortsfest ist und das Innenrohr in Längsrichtung verschieblich ist. Für einen schnellen Schmelzendurchfluß ist am ortsfesten Außenrohr zusätzlich eine Öffnung vorgesehen, deren Querschnitt größer als der seiner anderen Öffnung und der Durchbrechung des verschieblichen Innenrohrs ist. Um die Öffnung größeren Querschnitts wirksam zu machen, wird das Innenrohr so weit verschoben, daß seine seitliche Durchbrechung den Schmelzenaustritt nicht mehr beeinflußt.

[0004] Bei den bekannten Schließ- und/oder Regelorganen ist die Ausfließgeschwindigkeit der Schmelze stark von der Höhe des jeweiligen Badspiegels der Schmelze abhängig. Da die Ausflußhöhe durch die Höhenlage der Durchbrechung des festen Innenrohrs festliegt, ergibt sich bei hohem Badspiegel eine größere Ausfließgeschwindigkeit als bei niedrigerem Badspiegel. Dies führt im Endergebnis zu einer Verminderung der Stahlqualität.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schließ- und/oder Regelorgan vorzuschlagen, bei dem die Ausflußhöhe über dem Gefäßboden einstellbar ist.

[0006] Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Schließ- und/oder Regelorgan der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in Längsachsrichtung die Erstreckung der Öffnung des ortsfesten Rohrs größer als die der Durchbrechung des verschieblichen Rohrs ist, daß in Umfangsrichtung die Erstreckung der Durchbrechung des verschieblichen Rohrs im wesentlichen ebenso groß ist wie die der Öffnung des ortsfesten Rohrs in ihrer unteren Zone, daß am oberen Ende des Arbeitshubes die Öffnung des ortsfesten Rohrs in ihrer unteren Zone vom verschieblichen Rohr geschlossen und in ihrer oberen Zone für den Schmelzeneintritt durch die Durchbrechung des verschieblichen Rohrs offen ist und daß am unteren Ende des Arbeitshubes die Öffnung des ortsfesten Rohrs in ihrer oberen Zone vom verschieblichen Rohr geschlossen und in ihrer unteren Zone für den Schmelzeneintritt durch die Durchbrechung des verschieblichen Rohrs offen ist.

[0007] Hierbei läßt sich durch Heben oder Senken des verschieblichen Rohrs im Bereich des Arbeitshubes die Ausflußhöhe der Schmelze einstellen. Damit kann die Ausfließgeschwindigkeit der jeweiligen Höhe des Badspiegels angepaßt werden. Um bei unterschiedlichen Badspiegeln eine gleiche Ausflußgeschwindigkeit zu erreichen, wird die Ausflußhöhe so eingestellt, daß der Höhenunterscheid zwischen der Ausflußhöhe und dem Badspiegel gleich groß ist. Ist die Ausflußgeschwindigkeit der Schmelze zu hoch, dann wird das verschiebliche Rohre nach oben verschoben, wodurch sich die Ausflußgeschwindigkeit verringert. Ist umgekehrt die Ausflußgeschwindigkeit zu gering, dann wird das verschiebliche Rohr nach unten verschoben, wodurch die Ausflußhöhe tiefer gelegt wird und sich die Ausflußgeschwindigkeit erhöht.

[0008] Durch diese Einstellbarkeit der Ausflußgeschwindigkeit und damit der Strömungsgeschwindigkeit in der Schmelze läßt sich erreichen, daß die in der Schmelze enthaltenen Verunreinigungen hinreichend Zeit haben, sich am Badspiegel abzuscheiden, ohne daß sie durch das Schließ- und/oder Regelorgan abfließen. Außerdem läßt sich auch vermeiden, daß dem Gefäßboden nahe Strömungen direkt in das Schließ- und/oder Regelorgan eintreten. Insgesamt ist durch die beschriebene Regelungsmöglichkeit der Ausflußhöhe bzw. der Ausflußgeschwindigkeit die Qualität des aus der abfließenden Schmelze gewonnenen Stahls verbessert.

[0009] Vorteilhaft ist bei der Erfindung auch, daß zusätzlich zu der an sich bekannten Steuerung des Durchflußquerschnitts des Schließ- und/oder Regelorgans auch die Ausflußhöhe einstellbar ist.

[0010] Besonders vorteilhaft ist, daß die Schmelze bei jeder eingestellten Höhe immer in die Durchbrechung des verschieblichen Rohrs eintritt, dessen Querschnitt kleiner ist als der Gesamtquerschnitt der Öffnung des ortsfesten Rohrs. Denn dadurch wird eine exakte und gleichbleibende Einströmung der Schmelze in das Schließ- und/oder Regelorgan erreicht.

[0011] Die Erfindung ist auch vorteilhaft, wenn der Badspiegel in üblicher Weise geregelt wird, da gegen Ende einer Gießsequenz der Badspiegel immer absinkt und zu Beginn der nächstfolgenden Gießsequenz der Badspiegel ansteigt.

[0012] In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Öffnung des ortsfesten Rohrs aus wenigstens zwei Einzelöffnungen, die in unterschiedlichen Abständen über den Gefäßboden vorgesehen sind. Der Querschnitt der Durchbrechung des verschieblichen Rohrs ist dann vorzugsweise ebenso groß und gleich gestaltet ist wie der Querschnitt einer der Einzelöffnungen. Es ist dann eine stufenweise Einstellung der Ausflußhöhen möglich.

[0013] Die Einzelöffnungen können gleiche Querschnitte aufweisen. Sie können jedoch auch verschiedene Querschnitte haben, wobei der Querschnitt der Durchbrechung des verschieblichen Rohrs dann dem Querschnitt der größeren Einzelöffnung entsprechend ausgelegt ist. Die Einzelöffnung mit dem größeren Querschnitt kann je nach dem Einsatzfall über oder unter der Einzelöffnung mit dem kleineren Querschnitt liegen.

[0014] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Öffnung des ortsfesten Rohrs aus einem Schlitz, der sich in Längsachsrichtung erstreckt. Dieser Schlitz kann in seiner oberen Zone in Umfangsrichtung ebenso breit sein wie in seiner unteren Zone. Er kann jedoch auch in einer der genannten Zone weniger breit sein als in der anderen Zone. Die Durchbrechung des verschieblichen Rohrs ist in Umfangsrichtung ebenso breit wie der Schlitz in seiner breiten Zone.

[0015] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 ein Schließ- und/oder Regelorgan an einem metallurgischen Gefäß im Schnitt schematisch, wobei das Innenrohr ortsfest und das Außenrohr verschieblich ist,

Figur 2 eine weitere Ausführung des Schließ- und/oder Regelorgans in Seitenansicht schematisch, wobei das Innenrohr ortsfest und das Außenrohr verschieblich ist,

Figur 3 eine Weiterbildung des Schließ- und/oder Regelorgans nach Figur 2 in Seitenansicht,

Figur 4 ein Schließ- und/oder Regelorgan an einem metallurgischen Gefäß entsprechend Figur 2, wobei das Außenrohr ortsfest und das Innenrohr verschieblich ist, und

Figur 5 eine Weiterbildung des Schließ- und/oder Regelorgans nach Figur 4.

[0016] Am Boden 1 eines metallurgischen Gefäßes 2 ist ein Innenrohr 3 schmelzendicht befestigt. Die Längsachsrichtung L des Innenrohrs 3 steht vertikal zum Boden 1. Das Innenrohr 3 bildet einen außerhalb des Bodens 1 unten offenen Schmelzenaustrittskanal 4. Das Innenrohr 3 ist an seinem oberen Ende 5 geschlossen. Das obere Ende 5 könnte jedoch auch offen sein.

[0017] Auf das Innenrohr 3 ist innerhalb des Gefäßes 2 ein Außenrohr 6 aufgeschoben. Dieses ist gegenüber dem Innenrohr 3 in Längsachsrichtung L verschieblich und um die Längsachse L verdrehbar. Zur Verschiebung und Verdrehung gegenüber dem Innenrohr 3 ist das Außenrohr 6 an einer nicht näher dargestellten Bedieneinrichtung oberhalb des Badspiegels 7 der im Gefäß 2 befindlichen Schmelze 8 gehalten.

[0018] Das Innenrohr 3 weist oberhalb des Bodens 1 eine seitliche Öffnung 9 auf. Diese Öffnung 9 ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 von wenigstens einer höher über dem Boden 1 liegenden Einzelöffnung 10 und einer näher dem Boden 1 liegenden Einzelöffnung 11 gebildet. In Figur 1 sind jeweils zwei Einzelöffnungen 10 bzw. 11 gezeigt. Es würde genügen, jeweils eine Einzelöffnung 10, 11 vorzusehen. Es könnten auch am Umfang des Innenrohrs 3 verteilt mehr Einzelöffnungen 10 bzw. 11 vorgesehen sein.

[0019] Die Figur 1 zeigt Einzelöffnungen 10, 11 in zwei unterschiedlichen Höhenlagen über dem Boden 1 bzw. in Längsachsrichtung L. Es könnten auch in mehr als zwei Höhenlagen Einzelöffnungen vorgesehen sein.

[0020] Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Querschnitte der Einzelöffnungen 10, 11 gleich groß. Das Außenrohr 6 weist in Längsachsrichtung L gesehen eine Durchbrechung 12 auf. Entsprechend der Verteilung der Einzelöffnungen 10 bzw. 11 am Umfang des Innenrohrs 3 ist am Umfang des Außenrohrs 6 eine entsprechende Anzahl der Durchbrechungen 12 vorgesehen. Dabei liegen alle Durchbrechungen 12 in Längsachsrichtung L in der gleichen Höhenlage am Außenrohr 6. Dementsprechend sind in Figur 1 zwei Durchbrechungen 12 des Außenrohrs 6 gezeigt.

[0021] Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 ist etwa folgende:

[0022] Befindet sich der Badspiegel 7 auf dem Sollwert seiner geregelten Höhe, dann decken sich die Durchbrechungen 12 mit den Einzelöffnungen 10, so daß in einer oberen Abflußhöhe H1 die Schmelze durch die Durchbrechungen 12 und die Einzelöffnungen 10 in den Austrittskanal 4 eintritt. Die austretende Schmelzenmenge läßt sich durch geringfügiges Verdrehen und/oder Verschieben in Längsachsrichtung L des Außenrohrs 6 gegenüber dem Innenrohr 3 feineinstellen. Dadurch wird der wirksame Schmelzendurchtrittsquerschnitt verändert, ohne daß dies auf die Abflußhöhe einen besonderen Einfluß hat.

[0023] Sinkt der Badspiegel 7 etwa um den Arbeitshub A, dann wird das Außenrohr 6 um den Arbeitshub A nach unten verschoben. Es decken sich dann seine Durchbrechungen 12 mit den in der niedrigeren Abflußhöhe H2 liegenden Einzelöffnungen 11. Die ferrostatische Höhe des Badspiegels 7 über den jetzt wirksamen Einzelöffnungen 11 entspricht damit dem vorher genannten Fall. Die Geschwindigkeit der durch die Durchbrechungen 12 und die Einzelöffnungen 11 in den Austrittskanal 4 austretenden Schmelze gleicht somit dem vorher genannten Fall. Eine Feinregelung kann wie oben beschrieben erfolgen. Es ist vermieden, daß Schlacke des Badspiegels 7 in den Schmelzenaustrittskanal 4 gelangt und Schmelze direkt vom Boden 1 abgesaugt wird.

[0024] Solange die Durchbrechungen 12 des Außenrohrs 6 in der Höhe der Einzelöffnungen 10 stehen, ist gewährleistet, daß die tiefer liegenden Einzelöffnungen 11 von dem Außenrohr 6 abgedeckt sind. Wenn die Durchbrechungen 12 in der Höhe der tiefer liegenden Einzelöffnungen 11 stehen, ist gewährleistet, daß das Außenrohr 6 die oberen Einzelöffnungen 10 des Innenrohrs 3 abdeckt.

[0025] Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Öffnung 3 von wenigstens einem Schlitz 13 gebildet, der sich in Längsachsrichtung L erstreckt. Der Schlitz 13 weist hier durchgehend in Umfangsrichtung des Innenrohrs 3 gleiche Breite B auf. Die Breite der Durchbrechung 12 des Außenrohrs 6 ist gleich der Breite B des Schlitzes 13. Bei sinkendem Badspiegel 7 wird das Außenrohr 6 entsprechend kontinuierlich nach unten verschoben. Dadurch ändert sich die Abflußhöhe im Bereich des Arbeitshubes A kontinuierlich, wobei die ferrostatische Höhe zwischen der Höhenlage des jeweiligen Badspiegels 7 und der den Schmelzenabfluß bestimmenden Höhenlage der Durchbrechung 12 etwa gleich bleibt, so daß die Schmelzenaustrittsgeschwindigkeit innerhalb des Arbeitshubes A konstant bzw. auf dem für eine gute Stahlqualität günstigsten Wert gehalten werden kann.

[0026] Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 weist der Schlitz 13 des Innenrohrs 3 eine von oben nach unten zunehmende Breite B auf. Die Durchbrechung 12 des Außenrohrs 6 ist etwa ebenso breit wie der Schlitz 13 in seiner untersten Zone. Dementsprechend ist die Durchbrechung 12 breiter als der Schlitz 13 in seiner oberen Zone. Bei einem Verschieben des Außenrohrs 6 nach unten, infolge eines sinkenden Badspiegels 7, wird beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 nicht nur die Abflußhöhe H1 bis H2 verändert, sondern gleichzeitig auch der wirksame Schmelzendurchtrittsquerschnitt.

[0027] In allen Fällen ist gewährleistet, daß der Querschnitt der Durchbrechung 12 des Außenrohrs 6 allein den Schmelzeneintritt in das Schließ- und/oder Regelorgan gestaltet. Zum Abschließen des Schmelzenaustrittkanals 4 können die Durchbrechungen 12 des Außenrohrs 6 so gegenüber den Einzelöffnungen 10, 11 bzw. Schlitzen 13 verstellt werden, daß kein Schmelzenaustritt erfolgt.

[0028] Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 und 5 ist im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 das Außenrohr 6 ortsfest am Boden 1 des Gefäßes 2 befestigt. Dementsprechend ist hier das Innenrohr 3 in Längsachsrichtung L verschieblich und gegebenenfalls um die Längsachse L drehbar. Der die Öffnung 9 bildende Schlitz 13 ist an dem Außenrohr 6 vorgesehen. Das Innenrohr 3 weist die Durchbrechung 12 auf. Zur Bemessung und Funktion des Schlitzes 13 und der Durchbrechung 12 wird auf obige Ausführungen verwiesen.

[0029] Das ortsfeste Außenrohr 6 ist an seinem in der Schmelze des Gefäßes 2 liegenden oberen Ende 14 geschlossen. Auch das Innenrohr 3 ist an seinem oberen Ende 15 geschlossen. Es kann dort jedoch auch offen sein oder Öffnungen aufweisen.

[0030] Zur Anpassung der durch die Durchbrechung 12 bestimmten Ausflußhöhe über dem Gefäßboden an den Badspiegel 7 in dem Gefäß 2 wird das Innenrohr 3 in Längsachsrichtung L entsprechend verschoben. Die zugehörige Bedieneinrichtung ist hier unterhalb des Gefäßes 2 angeordnet. Die Schmelze fließt durch das bewegliche Innenrohr 3 nach unten aus.

[0031] Die ortsfeste Anordnung des Außenrohrs 6 und die bewegliche Anordnung des Innenrohrs 3 nach den Figuren 4 und 5 kann auch dann vorgesehen sein, wenn anstelle des Schlitzes 13 am Außenrohr 6 Einzelöffnungen 10, 11 entsprechend Figur 1 vorgesehen sind.

Ansprüche

1. Schließ- und/oder Regelorgan für den Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem vertikalen Innenrohr, das oberhalb des Gefäßbodens eine seitliche Öffnung zum Schmelzendurchtritt aufweist, und mit einem Außenrohr, das eine seitliche Durchbrechung zum Schmelzeneintritt aufweist, wobei das eine Rohr ortsfest ist und das andere Rohr in Längsachsrichtung um eine Arbeitshub, in dessen Hubbereich Schmelze austritt, diesem gegenüber verschieblich ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Längsachsrichtung (L) die Erstreckung der Öffnung (9; 10, 11, 13) des ortsfesten Rohrs (3; 6) größer als die der Durchbrechung (12) des verschieblichen Rohrs (6; 3) ist, daß in Umfangsrichtung (B) die Erstreckung der Durchbrechung (12) des verschieblichen Rohrs (6) im wesentlichen ebenso groß ist wie die der Öffnung (9; 10, 11, 13) des ortsfesten Rohrs (3; 6) in ihrer unteren Zone, daß am oberen Ende des Arbeitshubs (A) die Öffnung (9; 10, 11, 13) des ortsfesten Rohrs (3; 6) in ihrer unteren Zone vom verschieblichen Rohr (6; 3) geschlossen und in ihrer oberen Zone für den Schmelzeneintritt durch die Durchbrechung (12) des verschieblichen Rohrs (6; 3) offen ist und daß am unteren Ende des Arbeitshubes (A) die Öffnung (9; 10, 11, 13) des ortsfesten Rohrs (3; 6) in ihrer oberen Zone vom verschieblichen Rohr (6; 3) geschlossen und in ihrer unteren Zone für den Schmelzeneintritt durch die Durchbrechung (12) des verschieblichen Rohrs (6; 3) offen ist.

2. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (9) des ortsfesten Rohrs (3; 6) aus wenigstens zwei Einzelöffnungen (10, 11) besteht, die in unterschiedlichen Abständen (H1, H2) über den Gefäßboden (1) vorgesehen sind.

3. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelöffnungen (10, 11) gleichen Querschnitt aufweisen.

4. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Durchbrechung (12) des verschieblichen Rohrs (6; 3) ebenso groß und gleich gestaltet ist wie der Querschnitt einer der Einzelöffnungen (10, 11).

5. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (9) des ortsfesten Rohrs (3; 6) aus einem Schlitz (13) besteht, der sich in Längsachsrichtung (L) erstreckt.

6. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlitz (13) in seiner oberen Zone in Umfangsrichtung ebenso breit ist wie in seiner unteren Zone (Figur 2).

7. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchbrechung (12) in Umfangsrichtung des verschieblichen Rohrs (6; 3) ebenso breit ist wie der Schlitz (13).

8. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlitz (13) in seiner oberen Zone weniger breit ist als in seiner unteren Zone und die Durchbrechung (12) des verschieblichen Rohres (6; 3) in Umfangsrichtung etwa ebenso breit ist wie der Schlitz (13) in seiner unteren Zone (Figur 3; 5).

Zeichnung