SCHIEBEVERSCHLUSS FÜR EIN METALLURGISCHES GEFÄSS, VORZUGSWEISE EIN VERTEILERGEFÄSS FÜR EINE STRANGGIESSANLAGE

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Schiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss, mit zwei Kompensationseinheiten I und II zum Ausgleichen von Überlastungen, die sich aus der thermischen Ausdehnung und aus herstellungsbedingten Streuungen der feuerfesten Verschlussplattendicken und/oder der oberen Innenhülse ergeben können, wobei sich die Innenhülse im Betrieb auch absenken kann. Die Kompensationseinheit I besteht aus einer Federanordnung (23) mit wegschwenkbaren Befestigungsschrauben (15a, 15b) zwischen dem Gehäuse (4) und einem Deckel (11) des Gehäuses. Die Kompensationseinheit II besteht ihrerseits aus einer Federanordnung (30) mit einem gegen die untere Verschlussplatte (6) andrückenden Einsatzrahmen (25), die mit Befestigungsschrauben (26) auf der Unterseite des Gehäuses (4) befestigt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss, vorzugsweise ein Verteilergefäss für eine Stranggiessanlage, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Schiebeverschlüsse dieser Art sind beispielweise aus der Druckschrift EP 0 891 829 vorbekannt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass bei ihnen die Drosselung oder das Schliessen des Ausgusses durch die Längsbewegung der Schieberplatte bewirkt wird. Somit dienen sie insbesondere als Stellglied für ein geregeltes Abgiessen der Schmelzenmenge aus dem metallurgischen Gefäss.

[0003] Für eine störungsfreie Funktion des Schiebeverschlusses ist die Plattenverspannung so eingestellt, dass sie sowohl die freie Verschiebbarkeit der Schieberplatte als auch die nötige Dichtigkeit des Schiebeverschlusses gegen ein Luftansaugen sicherstellt. Die Pfattenverspannung ist aber im Betrieb zusätzlichen Belastungen ausgesetzt, die vornehmlich wegen der thermischen Ausdehnung der feuerfesten Platten resultiert. Hinzu kommen auch Belastungen durch die ebenfalls feuerfeste obere Innenhülse im Gefäss infolge ihrer thermischen Ausdehnung oder Absenkung.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schiebeverschluss der eingangs genannten Art zu schaffen, der den betrieblichen Belastungen der Plattenverspannung infolge der thermischen Ausdehnung der Verschlussplatten und/oder der Ausdehnung bzw. Absenkung der oberen Innenhülse optimal aufnimmt.

[0005] Die Aufgabe ist erfindungsgemäss nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Mit dieser ersten Kompensationseinheit mit Federanordnungen zum Verspannen der Verschlussplatten gegeneinander sowie dieser zweiten Kompensationseinheit mit Federanordnungen zum Verspannen der Verschlussplatten gegen die obere Innenhülse mit einem zusätzlichen im Gehäuse verstellbaren Einsatzrahmen, der gegen die untere Verschlussplatte andrückbar ist, kann eine optimale Aufnahme der Feuerfestausdehnungen erzielt werden.

[0007] Durch das Zusammenwirken der beiden Kompensationseinheiten werden sowohl Überbelastungen durch die thermische Ausdehnung der Feuerfestplatten als auch durch die Ausdehnung bzw. Absenkung der feuerfesten Innenhülse minimiert. Derartige Überbelastungen sind somit, anders als bei dem Schiebeverschluss nach der EP 0 891 829, nicht erst durch die gegebene Steifigkeit der Feuerfestteile und des metallischen Schiebegehäuses limitiert. Das ist für die Funktionsfähigkeit bzw. die Lebensdauer der Feuerfestteile des Schiebeverschlusses vorteilhaft.

[0008] Die Erfindung sieht vor, dass sich die Federanordnung der ersten Kompensationseinheit aus Tellerfedern zusammensetzt, deren Vorspannung vorzugsweise mit Hilfe eines Hubbegrenzungsanschlags der Befestigungsschrauben einstellbar ist. Damit kann die Plattenverspannung einem breiten Ausdehnungsbereich der Feuerfestteile angepasst werden, welcher sich aus thermischen Gründen oder aus herstellungsbedingten Streuungen der feuerfesten Verschlussplattendicken ergibt. Mit dem Hubbegrenzungsanschlag kann auch die Anfangsvorspannung der Federn präzise und wiederholbar eingestellt werden.

[0009] Es ist dabei zweckmässig, wenn die Tellerfedern den Federhub über Schwenkbolzen übertragen, deren Führungen mit Einlagen versehen sind. Dadurch wird der Verschleiss dieser Teile minimiert.

[0010] Die Erfindung sieht ferner vor, dass der Einsatzrahmen der zweiten Kompensationseinheit auf der Unterseite des Gehäuses mittels beidseitig des Ausgusses paarweise angeordneten Befestigungsschrauben mit zwischen ihrem Schraubenkopf und dem Einsatzrahmen eingelegten Tellerfedern, welche die Federanordnung der zweiten Kompensationseinheit bilden, befestigt ist. Auf diese Weise kann eine gleichmässige Beanspruchung des Einsatzrahmens und somit der unteren Verschlussplatte mit konstruktiv einfachen Mitteln erzielt werden.

[0011] Um sicherzustellen, dass die untere Verschlussplatte einwandfrei dichtend auf dem Einsatzrahmen aufliegt, ist es zweckmässig, zwischen dieser und dem Gehäuse ein den Ausguss umfassendes Dichtelement vorzusehen, das vorzugsweise in einer Nut im Gehäuse und/oder im Einsatzrahmen eingelegt ist.

[0012] Der Schiebeverschluss ist vorteilhaft mit einem auswechselbaren Giessrohr versehen, das mit federbelasteten Anpresselementen gegen die untere Verschlussplatte angedrückt ist. Die Anpresselemente sind zweckmässigerweise so angeordnet, dass sie unabhängig von den beiden Kompensationseinheiten des Schiebeverschlusses wirksam sind. Somit bleiben diese sowohl mit als auch ohne Giessrohr in allen Betriebsphasen funktionsfähig.

[0013] Der Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen teilweisen Längsschnitt eines erfindungsgemässen Schiebeverschlusses,

Fig. 2

eine perspektivische Draufsicht des Schiebeverschlusses nach Fig. 1 auf seine an das Gefäss befestigbaren Oberseite,

Fig. 3

einen Schnitt einer Federanordnung mit einer wegschwenkbaren Spannschraube des Schiebeverschlusses,

Fig. 4

eine Teilansicht des Schiebeverschlusses mit einem Einsatzrahmen,

Fig. 5

ein Federorgan des Schiebeverschlusses, im Schnitt dargestellt,

Fig. 6

ein Prinzipschema der Kompensationseinheiten im Schiebeverschluss nach Fig. 1 mit einem Schnitt der Verschlussplatten und teilweise der Innenhülse bzw. des Giessrohrs, und

Fig. 7

eine perspektivische Draufsicht auf eine Klemmvorrichtung für das Festklemmen einer Verschlussplatte in einem Metallrahmen des Schiebeverschlusses nach Fig. 1.

[0014] Der Schiebeverschluss nach Fig. 1 ist am Ausguss eines metallurgischen Gefässes montierbar. Das Gefäss ist vorzugsweise als Verteilergefäss einer Stranggiessanlage ausgebildet, wobei der Schiebeverschluss dazu dient, die beim Giessvorgang in die Stranggiesskokille zugeführte Schmelzenmenge zu regulieren. Ein an der Unterseite des Schiebeverschluss angeordnetes Giessrohr 3 ermöglicht ein verdecktes Giessen der Metallschmelze in die Kokille. Dieser Schiebeverschluss könnte aber auch an einer Pfanne, einem Abstich eines Konverters oder dergleichen verwendet werden.

[0015] Der Schiebeverschluss nach Fig. 1 und Fig. 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit an seiner oberen Stirnfläche rundum angeordneten Dichtung 4', damit es im montierten Zustand am Gefäss auf seiner Oberseite umschliessend abgedichtet ist. Im Gehäuse 4 sind feststehende feuerfeste Verschlussplatten 5, 6 sowie eine zwischen ihnen von einem Antrieb 7 hin- und her bewegbaren Schieberplatte 8 einsetzbar, mit deren Längsbewegung ein Öffnen, Drosseln oder Schliessen des Ausgusses 9 bewirkt wird. Die obere Verschlussplatte 5 ist in einem um eine Achse 10 schwenkbar gelagerten Deckel 11 des Gehäuses 4 angeordnet, während die untere Verschlussplatte 6 in einem Einsatzrahmen 25 des Gehäuses 4 fixiert ist und die bewegbare Verschlussplatte 8 in einem mit dem Antrieb 7 gekoppelten Metallrahmen 12 eingespannt ist. Das Giessrohr 3 ist gegen die untere Verschlussplatte 6 mit federbelasteten Kipphebeln 33 angedrückt. Das Gehäuse 4 weist auf der Oberseite vorstehende Auflagen 13 auf, die im Betriebszustand gegen den äusseren Stahlmantel des Verteilergefässes 2 angelegt sind.

[0016] Wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, weist eine Federanordnung 23 einen im Gehäuse 4 geführten Unterteil 16 mit einem Schraubenkopf 17 und einem Querbolzen 18 auf, um den ein mit Gewinde 19 versehener Schwenkbolzen 20 schwenkbar ist, wobei letzterer in einer Aussparung 21 des Deckels 11 geführt und in einer Mutter 22 oberhalb des Deckels eingeschraubt ist. Um den Zugang zu den Verschlussplatten 5, 6 und 8 zu ermöglichen, können die Muttern 22 gelöst und die Schwenkbolzen 20 aus den Aussparungen 21 des Deckels ausgeschwenkt werden. Die Schwenkbolzen 20 sind mit einem Hubbegrenzungsanschlag 20a versehen, mit dem die Anfangsvorspannung der auf Zug wirkenden Tellerfedern 23 präzise und wiederholbar einstellbar ist. Den Muttern 22 der Befestigungsschrauben sind Einlagen 24 im Deckel 11 zugeordnet, die den Verschleiss infolge der im Betrieb häufigen Montage- und Demontagen der Schraubenverbindungen minimieren.

[0017] Im Betriebszustand sind die Muttern 22 soweit auf den Schwenkbolzen 20 aufgeschraubt, dass die zwischen dem Einsatzrahmen 25 und dem Deckel 11 liegenden Verschlussplatten des Schiebeverschlusses gegeneinander mit der jeweils vorgesehenen Anpresskraft verspannt sind. Diese Anpresskraft ist so bemessen, dass sie im Betrieb die störungsfreie Verschiebbarkeit der Schieberplatte 8 bei voller Metall- bzw. Gasdichtigkeit des Schiebeverschlusses nach aussen sicherstellt.

[0018] Die feuerfesten Verschlussplatten 5, 6, 8 erfahren im Betrieb durch die Erwärmung bzw. durch ihre Herstellungstoleranzen eine streuende mechanische Ausdehnung von bis zu 3 Millimetern, wodurch die Plattenverspannung einer zusätzlichen Belastung ausgesetzt ist. Diese wird erfindungsgemäss mit einer ersten Kompensationseinheit I ausgeglichen, indem die Tellerfedern 23' der Federanordnung 23 infolge der Zusatzbelastung mehr oder weniger nachgeben. Durch die paarweise Anordnung der Befestigungsschrauben 15a bis 15d beidseitig des Ausgusses 1 ist die Belastungskompensation sehr gleichmässig auf die Verschlussplatten wirksam verteilt.

[0019] Gemäss Fig. 4 und Fig. 5 ist auf der Unterseite des Gehäuses 4 ein Einsatzrahmen 25 mit einer Federanordnung 30 zum Verspannen der Verschlussplatten 5, 6, 8 gegen die obere Innenhülse 1 des Ausgusses angeordnet. Dieser zusätzliche Einsatzrahmen 25 ist am Gehäuse 4 mit beidseitig des Ausgusses paarweise angeordneten Befestigungsschrauben 26 befestigt.

[0020] Die Federanordnung 30 besteht ihrerseits aus Tellerfedern 30, die zwischen dem Schraubenkopf 28 der Befestigungsschrauben 26 und dem Einsatzrahmen 25 eingelegt sind und die Funktion aufweisen, den Einsatzrahmen gegen die auf ihr aufliegende untere Verschlussplatte 6 anzudrücken und damit die drei Verschlussplatten 5, 6, 8 gemeinsam gegen die obere Innenhülse 1 des Ausgusses zu verspannen.

[0021] Mit dieser erfindungsgemäss gebildeten zweiten Kompensationseinheit II wird bei einer Ausdehnung bzw. Absenkung der Innenhülse 1 die damit verursachte Zusatzbelastung kompensiert, indem infolge dieser Belastung die Tellerfedern 30 mehr oder weniger nachgeben. Es ist vorteilhaft, wenn diese Tellerfedern 30 derart hergestellt sind, dass sie mit einer steilen Kennlinie in Bezug auf ihren Hubweg im Verhältnis zur Federkraft versehen sind, damit sie mit wenig Hub eine relativ hohe Kraftänderung bewirken. Dies ist auf die entsprechenden Kennlinien der Tellerfedern 23' der Kompensationseinheit I abgestimmt, damit stets eine optimale Verspannung gegeben ist. Es soll dabei vermieden werden, dass je nach Position der verschiebbaren Verschlussplatte 8 ein Abkippen der Verschlussplatten erfolgen könnte, wobei dies aufgrund einer externen Krafteinwirkung primär durch das Giessrohr auftreten könnte.

[0022] Ferner ist zur Verbesserung der Auflage zwischen dem Gehäuse 4 und dem Einsatzrahmen 25 ein letzteren umfassendes Dichtelement 31 in einer Nut 32 etwa hälftig im Gehäuse 4 und etwa hälftig im Einsatzrahmen 25. Damit wird ein Labyrintheffekt erzielt, welcher die Dichtigkeit zusätzlich verbessert.Die Nut könnte auch nur im Gehäuse oder im Einsatzrahmen ausgebildet sein.

[0023] Fig. 6 zeigt schematisch die Anordnung der beiden Kompensationseinheiten I und II in dem Schiebeverschluss. Die erste Kompensationseinheit I ist durch die auf Zug wirkenden Federanordnungen 23 zwischen dem Deckel 11 und dem Gehäuse 4 zur nachgiebigen Verspannung der Verschlussplatten 5, 6, 8 gebildet, indes die zweite Kompensationseinheit II durch die auf Druck wirkenden Federanordnungen 30 zwischen dem Einsatzrahmen 25 und dem Gehäuse 4 zur Verspannung der Verschlussplatten 5, 6, 8 gegen die Innenhülse 1 wirksam ist.

[0024] Diese Kompensationseinheiten sind dabei unabhängig voneinander einstellbar und auch unabhängig voneinander wirksam, so dass sie ihre Funktion sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander ausüben können. Im Ergebnis schützen sie die Feuerfestteile des Schiebeverschlusses vor Überbeanspruchungen, die sich aus der thermischen Ausdehnung und aus herstellungsbedingten Streuungen der feuerfesten Verschlussplattendicken und/oder der oberen Innenhülse ergeben können, wobei sich die Innenhülse im Betrieb auch absenken kann.

[0025] Auch für die Fixierung der mittleren Schieberplatte 8 in ihrem Metallrahmen 12 mit einer Klemmvorrichtung 34 ist so gewählt, dass deren Anordnung im Gehäuse 4 die Funktion der Kompensationseinheiten I und II nicht beeinträchtigt ist.

[0026] Die Klemmvorrichtung 34 gemäss Fig. 7 setzt sich aus einer im Metallrahmen 12 gegen die Verschlussplatte 8 verstellbaren Klemmbacke 38, zwei beidseitig zur Mittelachse M der Schieberplatte 8 angeordneten Anstellelementen 35, 36 sowie einer die letzteren lagernden Gewindespindel 37 zusammen. Die Gewindespindel 37 ist dabei quer zur Mittelachse M im Metallrahmen 12 drehbar gelagert und mit gegenläufigen Gewindeabschnitten versehen. Durch manuelle Drehung dieser Gewindespindel 37 werden die Anstellelemente 35, 36 symmetrisch zueinander nach aussen oder nach innen verstellt und durch korrespondierende Keilflächen 35', 36' bei den Anstellelementen 35, 36 bzw. der Klemmbacke 38 wird letztere gegen die Verschlussplatte 8 angedrückt, so dass eine selbsthemmende Verkeilung entsteht, damit sich diese im Betriebszustand nicht lösen.

[0027] Die Erfindung ist mit dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ausreichend dargetan. Selbstverständlich könnten noch andere Varianten vorgesehen sein. So könnten anstelle von diesen Tellerfedern 23', 30' auch andere Federn, wie Schraubenfedern oder dergleichen, verwendet werden

Ansprüche

1. Schiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss, vorzugsweise ein Verteilergefäss für eine Stranggiessanlage, mit einem auf der Unterseite des Gefässes befestigbaren Gehäuse (4), einer in einem Deckel (11) des Gehäuses (4) angeordneten oberen Verschlussplatte (5), einer unteren Verschlussplatte (6) und einer zwischen diesen längsverschiebbaren Verschlussplatte (8), wobei diese Verschlussplatten (5, 6, 8) gegeneinander mit zwischen dem Gehäuse (4) und dem Deckel (11) sich erstreckenden Federanordnungen verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schiebeverschluss mit einer ersten Kompensationseinheit I mit Federanordnungen (23) zum Verspannen der Verschlussplatten (5, 6, 8) gegeneinander sowie einer zweiten Kompensationseinheit II mit Federanordnungen (30) zum Andrücken der Verschlussplatten (5, 6, 8) gegen die obere Innenhülse (9) mit einem zusätzlichen im Gehäuse (4) angeordneten Einsatzrahmen (25) versehen ist, der gegen die untere Verschlussplatte (6) andrückbar ist.

2. Schiebeverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweiligen Federanordnung (23) der ersten Kompensationseinheit I eine vom Deckel (11) wegschwenkbare Befestigungsschraube (15a - 15d) zugeordnet ist.

3. Schiebeverschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Federanordnung (23) mehrere Tellerfedern (23') aufweist, deren Vorspannung vorzugsweise mit Hilfe eines Hubbegrenzungsanschlags (20a - 20d) bei der jeweiligen Befestigungsschraube (15a - 15d) einstellbar ist.

4. Schiebeverschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Tellerfedern (23) ihren Federhub über Schwenkbolzen (20) der Befestigungsschrauben (15a - 15d) übertragen, deren Führungen mit Einlagen (24) versehen sind.

5. Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Einsatzrahmen (25) der zweiten Kompensationseinheit II auf der Unterseite des Gehäuses (4) mittels beidseitig des Ausgusses (1) paarweise angeordneten Befestigungsschrauben (26) mit zwischen ihrem Schraubenkopf (28) und dem Einsatzrahmen (25) eingelegten Tellerfedern (30') der Federanordnung (30) befestigt ist.

6. Schiebeverschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Einsatzrahmen (25) und dem Gehäuse (4) ein umfassendes Dichtelement (31) in einer Nut (32) des Gehäuses und/oder des Einsatzrahmes eingelegt ist.

7. Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem auswechselbaren Giessrohr (3), das mit federbelasteten Anpresselementen (33) gegen die untere Verschlussplatte (6) andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anpresselemente (33) so angeordnet sind, dass sie unabhängig von den beiden Kompensationseinheiten I und II des Schiebeverschlusses wirksam sind.

8. Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die mittlere längsverschiebbare Verschlussplatte (8) in einem Metallrahmen (12) mit einer in diesem integrierten Klemmvorrichtung (34) verspannbar ist, welche sich aus einer im Metallrahmen (12) gegen die Verschlussplatte (8) verstellbaren Klemmbacke (38), zwei beidseitig zur Mittelachse (M) der Schieberplatte (8) angeordneten Anstellelemente (35, 36) sowie einer mit letzteren wirkverbundenen Gewindespindel (37) zusammensetzt, wobei durch eine manuelle Drehung dieser Gewindespindel (37) die Anstellelemente (35, 36) symmetrisch zueinander verstellt werden und durch Keilflächen (35', 36') die Klemmbacke (38) gegen die Verschlussplatte (8) selbsthemmend andrückbar ist.

9. Schiebeverschluss nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Gewindespindel (37) quer zur Mittelachse (M) im Metallrahmen (12) drehbar gelagert und mit gegenläufigen Gewindeabschnitten für das eine bzw. für das andere Anstellelement (35, 36) versehen ist.

Zeichnung