Feuerfester Kanal mit Aussenisolierung und Verfahren zur Fugenabdichtung

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen feuerfesten Kanal 2, welcher als Durchlauf für flüssiges Metall in ein wärmeisolierendes Außenfutter 10 einsetzbar und mit dem Außenfutter 10 mittels einer feuerfesten Mörtelschicht 9 verbindbar ist. Um ein Eindringen von flüssigem Metall in Mörtelschicht 9 zu verhindern, auch wenn diese schwindet, überdeckt das Außenfutter 10 die metall-einlaufseitige Stirnfläche 4 des Kanals 2.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen feuerfesten Kanal, insbesondere feuerfeste Düse, als Durchlauf für flüssige Metalle, insbesondere flüssigen Stahl, wobei der Kanal in ein wärmeisolierendes Außenfutter einsetzbar ist und der Kanal und das Außenfutter gegebenenfalls mit einer feuerfesten Mörtelschicht verbindbar sind.

[0002] Weiterhin betrifft die Erfindung ein verfahren zum Abdichten von Fugen zwischen zwei ineinander angeordneten feuerfesten Teilen, insbesondere rotationssymmetrischen Teilen, die mit einem feuerfesten Mörtel oder Kitt verbunden werden können, gegen das Eindringen von flüssigem Metall, insbesondere flüssigem Stahl.

[0003] In der DE 196 51 534 A1 ist eine derartige Einrichtung beschrieben. Eine feuerfeste Ausgußhülse ist als verschleißteil in eine isolierende Zwischenhülse eingeschoben. In der zwischen den Hülsen bestehenden Fuge ist eine Kittschicht vorgesehen. Die Ausgußhülse wird induktiv auf Gießtemperatur beheizt. Dadurch kommt auch die Kittschicht fast auf Gießtemperatur. Sie kann dadurch schwinden, was zur Folge hat, daß nach einem gewissen Verschleiß flüssiges Metall zwischen die Hülsen eintreten kann. Dies ist unerwünscht. Insbesondere bei induktiver Beheizung der Ausgußhülse koppelt dann das in die Fuge eingetretene flüssige Metall selbst an das elektromagnetische Feld des Induktors an, wodurch es zusätzlich erhitzt und verflüssigt wird, so daß die Gefahr besteht, daß die Kittfuge stark korrosiv beansprucht wird, voreilend verschleißt und damit sich ergebend weiteres flüssiges Metall in die Fuge eintreten kann. Weiterhin besteht die Gefahr eines Durchbruchs von flüssigem Metall am anderen Ende der Fuge. Im übrigen schirmt das in die Fuge eingetretene flüssige Metall die Ausgußhülse gegenüber dem elektromagnetischen Feld des Induktors zumindest teilweise ab, so daß deren gewünschte Beheizung beeinträchtigt ist.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kanal und eine Fugenabdichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, wobei vermieden sein soll, daß flüssiges Metall in die Fuge eintritt.

[0005] Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß das wärmeisolierende Außenfutter die metall-einlaufseitige Stirnfläche des röhrförmigen Kanals überdeckt. Das Außenfutter überragt die Stirnfläche des rohrförmigen Kanals in axialer und radialer Richtung, so daß die Stirnfläche einerseits geschützt ist und andererseits die zwischen dem Kanal und dem Außenfutter bestehende Fuge, die mit einem feuerfesten Mörtel verfüllt sein kann, in der axialen Haupt-Strömungsrichtung des flüssigen Metalls nicht zugänglich ist, so daß auch dann keine wesentlichen Mengen des flüssigen Metalls in die Fuge eintreten können.

[0006] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die zwischen dem Kanal und dem Außenfutter bestehende Fuge im Bereich der Stirnfläche des Kanals mindestens einfach in angenähert radialer und angenähert axialer Richtung des Kanals labyrinthartig abgewinkelt. Dies verlängert die Fuge und erschwert das Eintreten von flüssigem Metall, insbesondere, wenn sie mit Mörtel oder Kitt ausgefüllt ist, weil das flüssige Metall entgegen der Haupt-Strömungsrichtung in die Fuge eintreten müßte, was nicht zu erwarten ist.

[0007] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal mit einer feuerfesten Schnur und/oder einem feuerfesten Gewebeband umwickelt. Entsprechend dem Volumen der Schnur und/oder des Gewebebands wird das Mörtelvolumen in der Fuge kleiner, so daß sich eine Schwindung des Mörtels weniger stark auswirkt. Für die Schnur und/oder das Gewebeband läßt sich ein Material verwenden, das wesentlich weniger schwindet als der Mörtel und nicht wie der Mörtel durch Versinterung hart und spröde wird, sondern durch Vercracken eine gewisse Elastizität behält. Vorzugsweise bestehen die Schnur und/oder das Gewebeband im wesentlichen aus Kohlenstoff.

[0008] Ein Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, daß auf den Außendurchmesser eines in ein erstes feuerfestes Teil (Außenfutter) einschiebbaren zweiten feuerfesten Teils (Kanal) eine umlaufende feuerfeste Schnur oder ein umlaufendes feuerfestes Gewebeband aufgebracht wird und daß anschließend die beiden Teile in einem gegebenenfalls zwischen ihnen eingebrachten Mörtel- und/oder Kittbett übereinandergeschoben werden, derart, daß das erste feuerfeste Teil als wärmeisolierendes Außenfutter metall-einlaufseitig die Stirnfläche des zweiten feuerfesten Teils (Kanal) überdeckt.

[0009] Damit ist ein einfaches Verfahren geschaffen, mit dem die Fuge derart abgedichtet ist, daß auch beim Schwinden des Mörtels oder Kitts in diese flüssiges Metall praktisch nicht eintritt.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

[0011] Die Figur zeigt ein an eine Kokille angefahrenes Schmelzengefäß im Teilschnitt.

[0012] Eine Kokille 1 trägt als rohrförmigen, rotationssymmetrischen, feuerfesten Kanal 2 eine Düse aus induktiv ankoppelbarem Material. Der Kanal 2 weist eine konische Außenfläche 3 und einlaufseitig eine Stirnfläche 4 auf.

[0013] In eine Wandung 5 eines metallurgischen Schmelzengefäßes 6 (Tundish) ist ein Induktor 7 eingebaut, der in einem Lochstein 8 gelagert ist. In dem Lochstein 8 ist mittels einer Mörtelschicht 9 ein von einem rotationssymmetrischen, feuerfesten Formteil gebildetes Außenfutter 10 befestigt. Außenfutter ist dieses bezogen auf den Kanal 2. Die Außenfläche 3 des Kanals 2 und das Außenfutter 10 sind konisch gestaltet, um ein Ineinanderstecken zu erleichtern. Innenseitig ist das Schmelzengefäß 6 mit einer Verschleißlage 11 ausgekleidet, die auch das Außenfutter 10 einlaufseitig bedeckt.

[0014] Zwischen dem Außenfutter 10 und dem Kanal 2 besteht eine Fuge 12. Das Außenfutter 10 bildet einen Bereich 13, der die Außenfläche 3 des Kanals 2 umschließt, und einen Bereich 14, der die Stirnfläche 4 des Kanals 2 überdeckt. Dementsprechend bildet die Fuge 12 eine Zone 15 zwischen dem Bereich 13 und der Außenfläche 3 und eine Zone 16 zwischen dem Bereich 14 und der Stirnfläche 4. Die Zone 16 ist somit in angenähert radialer und angenähert axialer Richtung abgewinkelt und damit labyrinthartig. Die Zone ist aus dem Haupt- Wirkungsbereich des Induktors 7 gerückt.

[0015] Im die Stirnfläche 4 überdeckenden Bereich 14 des Außenfutters 10 besteht ein ringförmiger Vorsprung 17, der in HauptStrömungsrichtung A der Schmelze gerichtet ist. An der Stirnfläche 4 des Kanals 2 besteht ein ringförmiger Vorsprung 18, der entgegen der Haupt-Strömungsrichtung A gerichtet ist, wobei der Vorsprung 18 bezogen auf den Durchlaßquerschnitt außerhalb des Vorsprungs 17 liegt. Dadurch ist die Fuge 12 in der Zone 16 labyrinthartig abgewinkelt, wobei ein dem Durchflußguerschnitt naheliegender Labyrinthgang 16' der Haupt-Strömungsrichtung A entgegengerichtet ist.

[0016] Das flüssige Metall fließt im Betrieb in der Haupt-Strömungsrichtung A aus dem Schmelzengefäß 6 in die Kokille 1. Der Durchflußquerschnitt D1 für die Metallschmelze im Bereich 14 des Außenfutters 10 ist etwa ebenso groß wie der in HauptStrömungsrichtung A anschließende Durchflußquerschnitt D2 des Kanals 2 nahe bei der Stirnfläche 4. In der Figur ist der Durchflußquerschnitt D1 geringfügig größer als der Durchflußquerschnitt D2. Der Durchflußquerschnitt D2 des Kanals 2 kann sich zur Kokille 1 hin erweitern.

[0017] In der Fuge 12 kann eine Mörtel- und/oder Kittschicht vorgesehen sein, die zusätzlich der Abdichtung der Fuge 12 dient. Vorzugsweise ist in der Fuge 12 nicht nur Mörtel oder Kitt vorgesehen, sondern zusätzlich ist in der Fuge 12 eine feuerfeste Schnur und/oder ein feuerfestes Gewebeband, vorzugsweise im wesentlichen aus Kohlenstoff, angeordnet, was in der Figur nicht dargestellt ist.

[0018] Die feuerfeste Schnur und/oder das feuerfeste Gewebeband können spiral- bzw. wendelförmig auf die Außenfläche 3 und ggf. zusätzlich auf die Stirnfläche 4 des Kanals 2 aufgewikkelt sein. Um die Aufnahme und den Halt der Schnur und/oder des Gewebebands an der Außenfläche 3 oder der Stirnfläche 4 zu verbessern, können an der Außenfläche 3 und/oder an der Stirnfläche 4 vorgefertigte Rillen, die spiralförmig bzw. wendelförmig verlaufen, ausgebildet sein. Statt dessen oder zusätzlich kann die Außenfläche 3 und/oder die Stirnfläche 4 auch aufgerauht sein.

[0019] Um die gewünschte Abdichtung der Fuge 12 auf einfache Weise durchzuführen, wird, bevor das Schmelzengefäß 6 an die Kokille 1 gefahren wird, auf die freiliegende Außenfläche 3 des Kanals 2 und ggf. die Stirnfläche 4 die Schnur und/oder das Gewebeband aufgewickelt. Anschließend wird auf die Außenfläche 3 und/oder in das an dem Schmelzengefäß 6 befestigte Außenfutter 10 ein Mörtel- und/oder Kittbett eingebracht. Danach wird das Schmelzengefäß. 6 mit dem Außenfutter 10 über den Kanal 2 der Kokille 1 geschoben. Der Bereich 14 des Außenfutters 10 überdeckt dann die Stirnfläche 4.

[0020] Es ist jedoch auch möglich, Außenfutter und Kanal direkt miteinander zu verbinden, wenn die beiden feuerfesten Teile aufgrund ihrer Herstellung und bei ihrer Verbindung mit engen Toleranzen zusammengefügt werden können.

[0021] Wenn im folgenden Betrieb die Schmelze aus dem Schmelzengefäß 6 in Haupt-Strömungsrichtung A durch die Durchflußquerschnitte D1 und D2 in die Kokille 1 strömt, wobei der Induktor 7 eingeschaltet ist, treten keine wesentlichen Schmelzenmengen in die Fuge 12, besonders deren Zone 15, ein. Denn ein Eindringen von Schmelze in die Zone 15 ist durch die Überdekkung der Stirnfläche 4 und die dortige Labyrinthgestalt sowie ggf. die Mörtel- oder Kittschicht und die Schnur bzw. das Gewebeband unterbunden.

Ansprüche

1. Rohrförmiger feuerfester Kanal, insbesondere feuerfeste Düse, als Durchlauf für flüssige Metalle, insbesondere flüssigen Stahl, wobei der Kanal in ein wärmeisolierendes Außenfutter einsetzbar ist und der Kanal und das Außenfutter gegebenenfalls mit einer feuerfesten Mörtel- oder Kittschicht verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Außenfutter (10) die metall-einlaufseitige Stirnfläche (4) des röhrförmigen Kanals (2) überdeckt.

2. Rohrförmiger feuerfester Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Kanal(2) und dem Außenfutter (10) bestehende Fuge (12) im Bereich der Stirnfläche (4) des Kanals (2) mindestens einfach in angenähert radialer und angenähert axialer Richtung des Kanals (2) labyrinthartig abgewinkelt ist.

3. Rohrförmiger feuerfester Kanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer feuerfesten Schnur und/oder einem feuerfesten Gewebebandumwickelt ist.

4. Rohrförmiger feuerfester Kanal nach Anspruch 3 mit einer konischen Außenkonfiguration, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Schnur und/oder das feuerfeste Gewebeband spiralförmig aufgewickelt sind.

5. Rohrförmiger feuerfester Kanal nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Schnur und/oder das feuerfeste Gewebeband im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht.

6. Rohrförmiger feuerfester Kanal nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2) der Aufnahme der feuerfesten Schnur und/oder des feuerfesten Gewebebands Rillen, ggf. spiralförmige Rillen, und/oder eine aufgerauhte Oberfläche aufweist.

7. Rohrförmiger feuerfester Kanal nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Schnur und/oder das feuerfeste Gewebeband sich bis über die Stirnfläche (4) des Kanals (2) erstreckt.

8. Verfahren zum Abdichten von Fingen zwischen zwei ineinander angeordneten feuerfesten Teilen, insbesondere rotationssymmetrischen Teilen, die gegebenenfalls mit einem feuerfesten Mörtel oder Kitt verbunden werden, gegen das Eindringen von flüssigem Metall, insbesondere flüssigem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenfläche (3) eines in ein erstes feuerfestes Teil (Außenfutter 10) einschiebbaren zweiten feuerfesten Teils (Kanal 2) eine umlaufende feuerfeste Schnur und/oder ein umlaufendes feuerfestes Gewebeband aufgebracht wird und daß anschließend die beiden Teile, gegebenenfalls in einem zwischen ihnen eingebrachten Mörtel- und/oder Kittbett, übereinandergeschoben werden, derart, daß das erste feuerfeste Teil (Außenfutter 10) als wärmeisolierendes Außenfutter (3) metall-einlaufseitig die Stirnfläche (4) des zweiten feuerfesten Teils (Kanal 2) überdeckt.

Zeichnung