DE69329151T2

DE69329151T2 - Feuerfester block für das stranggiessen

Info

Publication number: DE69329151T2
Application number: DE69329151T
Authority: DE
Inventors: Junichi Inoue; Yukinobu Kurashina; Masaru Terao; Noburu Tsukamoto; Hiroyasu Uiji; Kenji Yamamoto
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2013-03-23
Also published as: AU687345B2; EP0646430A4; AU3766993A; WO1993025333A1; AU4689897A; DE69329151D1; US5928556A; ATE195086T1; CA2137922A1; EP0646430A1; EP0646430B1; AU693063B2; US5614121A

Description

INDUSTRIELLES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Feuerfestblöcke für ein Schieberventil, das zum Steuern des Flusses geschmolzenen Stahls in der Ausrüstung für kontinuierliches Gießen des geschmolzenen Stahls benutzt wird.

HINTERGRUND

Vom jüngsten Gesichtspunkt der Arbeitsersparnis her ist es erforderlich, den Arbeitsgang des Einsetzens eines Ziegels in ein Schieberventil zu vereinfachen und zu beschleunigen, und somit macht man es so, daß eine Schieberplatte und eine Auslaufdüse insgesamt eingerichtet werden. Herkömmlicherweise ist es bei einem solchen integrierenden Verfahren allgemein so gemacht worden, daß die Schieberplatte und die Auslaufdüse eingerichtet wurden, indem ein Füllmittel, so wie Mörtel oder Gießzement, in einem einstückigen Metalgehäuse benutzt wurden, das gebildet ist, um die Seitenfläche und Bodenfläche der Schieberplatte und die Seitenfläche der Auslaufdüse einzuhüllen.
Ein solches System hat jedoch Nachteile dahingehend, daß Parallelität zwischen der Gleitfläche und der Bodenfläche des Metallgehäuses wegen der Fluidität des Füllmittels kaum gehalten werden kann, und eine lange Zeitdauer ist für das vollständige Aushärten des Füllmittels erforderlich.
Um solche Nachteile zu beseitigen, hat der Anmelder der vorliegenden Anmeldung zuvor vorgeschlagen, "eine Unterbringungsstruktur aus Feuerfestmaterial für ein Schieberventil" zu benutzen (Gebrauchsmusterveröffentlichung No. 2-35405).
Indem eine solche Unterbringungsstruktur benutzt wird, ist es leicht geworden, die Parallelität der Schieberplatte einzurichten, das Verkleben zu beschleunigen und den Feuerfestblock für das Schieberventil leicht durch übliches Schneiden, Schweißen oder dergleichen des Stahlmaterials herzustellen. Jedoch hat bei einer solchen Unterbringungsstruktur die Stahl platte, die an der Bodenfläche des Schieberventils befestigt ist, keine ausreichende Festigkeit, und es ist bekannt, daß wegen der thermischen Ausdehnung des Metallgehäuses wahrscheinlich ein Spiel zwischen der Schieberplatte oder der Dichtplatte und der mit Mörtel verklebten Düse oder der Tauchdüse auftritt, wobei gelegentlich Schwierigkeiten aufgrund des Metalleinsatzes oder dergleichen auftreten, und eine vollständige Integration ist nicht möglich.
Herkömmlich sind ein Plattenziegel und eine zurückgesetzte Düse vom Typ, der geteilt ist. Die US 4,541,553 offenbart eine ineinander verriegelte Sammeldüsenanordnung zum Gießen geschmolzenen Metalls, mit einem oberen Düsenabschnitt, einem unteren Düsenabschnitt, einer Platte mit Gleitfläche und metallischen Gehäusen, die die obengenannten Elemente abdecken. Das obere und das untere Düsenteil sind durch eine Verriegelungsverbindung aneinander gesichert und verzementiert. Weder ist ist Düsenanordnung an der Platte mit Gleitfläche befestigt, noch sind die metallischen Gehäuse miteinander verbunden oder aneinander gesichert.
Das Dokument 3,877,675 offenbart einen Düsenblock oder ein Schiebegatter für Behälter mit Gießloch im Boden. Als Befestigung wird eine spezielle Versiegelung, die Mörtel aufweist, verwendet, um die Verbindung einer Feuerfestplatte zu der Düsenanordnung herzustellen.
Jedoch ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einteilige Tauchdüse zur Verfügung zu stellen, die für das mehrfach kontinuierliche Gießen in einer solchen Weise verwendbar ist, daß der Plattenziegel und die zurückgesetzte Düse einstückig gebildet sind, der einstückige Körper von einem Metallgehäuse bedeckt ist, so daß er in Kombination eine ausreichende mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Splitterfestigkeit und dergleichen hat, so daß im Verbindungsabschnitt kein Spiel erzeugt wird, und ein Blockieren der Düse, hervorgerufen durch das Metalleinsatz oder Luftansaugen verhindert wird, so daß die Qualität des Stahls verbessert wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Um die obengenannten zahlreichen Nachteile des bekannten Systems auszuschalten, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive unterschiedliche Studien und Tests durchgeführt, und als ein Ergebnis sind sie erfolgreich beim Entwickeln der einteiligen Tauchdüse für das kontinuierliche Gießen der vorliegenden Erfindung gewesen. Der technische Aufbau der Erfindung ist derart, daß die Außenumfangsfläche der einteiligen Anordnung aus Plattenziegel und zurückgesetzte Düse direkt von einem einteiligen metallischen Gehäuse eingeschlossen ist, daß der Plattenziegel, der in dem metallischen Gehäuse untergebracht ist, durch Mörtel oder Füllmittel mit dem Paßabschnitt der zurückgesetzten Düse verbunden ist, die in einem weiteren zylindrischen metallischen Gehäuse untergebracht ist, und die beiden metallischen Gehäuse einstückig zusammengeschweißt werden, daß der Plattenziegel und die zurückgesetzte Düse als einteiliger Feuerfestblock gebildet sind, dieser Block von dem einteiligen metallischen Gehäuse eingeschlossen ist, wodurch der einteilige Feuerfestblock und das einteilige metallische Gehäuse durch ein gießbares Feuerfestmaterial zueinander ausgerichtet werden können, daß der einteilige Feuerfestblock mit einem nichthomogenen Feuerfestmaterial kombiniert werden kann oder daß ein poröser Ziegel zwischen den Plattenziegel und der zurückgesetzten Düse enthalten ist, um somit in einem einteiligen metallischen Gehäuse untergebracht zu werden, wobei der poröse Ziegel mit einem Zufuhr- und Auslaßrohr versehen werden kann, das durch das metallische Gehäuse sticht.
Weiter ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlhülse eine solche Form hat, die über eine Anordnung aus Plattenziegel und zurückgesetzter Düse paßt und darauf angeordnet werden kann, bei einer Schieberventilvorrichtung für das kontinuierliche Gießen, wobei die Stahlhülse eine Schulter im oberen Teil der Seite der zurückgesetzten Düse hat, und die zurückgesetzte Düse und der Plattenziegel durch einen eine Druckkraft aufgebenden Ring aneinandergepaßt und montiert werden, der einen gewünschten thermischen Ausdehnungskoeffizienten an der inneren Umfangsfläche der Schulter hat. Weiterhin ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlhülse, die an einem Plattenziegel für das kontinuierliche Gießen angebracht ist, und der die Druckkraft aufgebende Ring innen in der Schulter vorgesehen sind, und die Stahlhülse, die mit der zurückgesetzten Düse verbunden ist, wird aufgesetzt und damit verschweißt. Als Alternative kann die Schulter der Stahlhülse die Achse der zurückgesetzten Düse schneiden oder zu ihr geneigt sein, oder ein Lufikühlmantel kann am Außenumfang der Stahlhülse vorgesehen sein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine grundlegende Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der ein metallisches Gehäuse verschweißt ist;
Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform, die aus einem einteiligen Feuerfestblock und einem einteiligen metallischen Gehäuse besteht;
Fig. 4 ist eine Vertikalschnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform, bei der der Feuerfestblock aus einem nichthomogenen Material besteht;
Fig. 5 ist eine Vertikalschnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform, die ein poröses Feuerfestmaterial aufweist;
Fig. 6 ist eine vertikale Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die mit einem eine Druckkraft aufgebenden Ring versehen ist;
Fig. 7 ist eine Vertikalschnittansicht ähnlich der Fig. 6, bei der eine Stahlhülse vom geteilten Typ benutzt wird; und
Fig. 8 und Fig. 9 sind Vertikalschnittansichten weiterer Ausführungsformen, bei denen ein Lufikühlmantel am Außenumfang der Stahlhülse vorgesehen ist.

BESTE ART DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN

Einige Ausführungsformen der einteiligen Tauchdüsen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ist eine einteilige Tauchdüse für das kontinuierliche Gießen der Erfindung, wobei die Außenseiten eines Plattenziegels 3 und einer zurückgesetzten Düse 1 direkt von einem einteiligen metallischen Gehäuse 6 umschlossen sind. Der Plattenziegel 3 ist so aufgebaut, daß er eine Ausnehmung 4 in der Verbindungsfläche mit der Tauchdüse 1 hat, wobei ein Kragenabschnitt 2 der zurückgesetzten 1 eng in der Ausnehmung 4 und in ihr befestigt ist, so daß eine Einheit gebildet wird, diese Einheit in das einteilige metallische Gehäuse 6 eingepaßt und von diesem eingeschlossen wird und der Kragenabschnitt 2 von einer Schulter 5 des metallischen Gehäuses 6 gehalten wird.
Bei dieser Ausführungsform besteht die zurückgesetzte Düse 1 aus einem üblicherweise benutzten Feuerfestmaterial aus Al&sub2;O&sub3;-C oder geschmolzenem Quarz, und der Kragenabschnitt 2 der zurückgesetzten Düse wirkt mit der Schulter 5 des metallischen Gehäuses 6 zusammen, um die Erzeugung eines Spiels in der Verbindungsfläche mit dem Plattenziegel zu verhindern. Die Ausnehmung 4 hat eine Tiefe von 1/3 bis 1/2 der Dicke des Plattenziegels, zum Beispiel eine Tiefe von 15 bis 20 mm, während die Innenfläche der Ausnehmung so glatt wie möglich gehalten wird, damit die Ausnehmung 4 und der Plattenziegel 3 nahe aneinander liegen. Das metallische Gehäuse 6 wird einteilig durch einen üblichen Prozeß mit einem hitzebeständigen Stahl gebildet, so wie üblichem Stahl oder rostfreiem Stahl, und in dem Fall, daß Mörtel oder ein Füllmittel 7 benutzt werden, wird das metallische Gehäuse mit Mörtel mit hohem Aluminiumoxidgehalt, Aluminiumoxid-Kohlenstoff-Mörtel oder keramischem Füllmittel aufgebaut.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform ist derart, daß ein Plattenziegel 25, der in einem metallischen Gehäuse 24 untergebracht ist, über Mörtel oder ein Fülimittel 26 mit einem Paßabschnitt 23 einer zurückgesetzten Düse 22 verbunden ist, die zuvor in dem zylindrischen metallischen Gehäuse 21 untergebracht worden ist, und die metallischen Gehäuse 21, 24 werden mittels Punktschweißen oder einer Schweißnaht 27 am gesamten Umfang entlang miteinander verbunden.
Bei der Ausführungsform, die in Fig. 3 veranschaulicht ist, sind der Plattenziegel 3 und die zurückgesetzte Düse als einteiliger Feuerfestblock 31 gebildet, dieser Block wird mittels eines gießbaren Feuerfestmittels 33 in ein einteiliges metallisches Gehäuse 32 eingepaßt, und es kann möglich sein, daß der einteilige Feuerfestblock 31 direkt von dem einteiligen metallischen Gehäuse 32 umschlossen wird, ohne daß das gießbare Feuerfestmaterial benutzt wird.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform ist derart, daß ein einteiliger Feuerfestblock 41 aus unterschiedlichen Materialien gebildet ist, beispielsweise Al&sub2;O&sub3;-C-Feuerfestmaterial (wobei der Gehalt an C 5 bis 10 Gew.-% beträgt) im Teil A und Al&sub2;O&sub3;-C-Feuerfestmaterial (wobei der Gehalt an C 25 bis 25 Gew.-% beträgt) im Teil B, und ein einteiliger Feuerfestblock 41, der aus diesen beiden Materialarten gebildet ist, wird in ein einteiliges metallisches Gehäuse 42 eingepaßt und von diesem umschlossen.
Fig. 5 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der bei der einteiligen Tauchdüse ein poröser Ziegel zum Zuführen und Auslassen von Gas vorgesehen ist, und ein einteiliger Feuerfestblock wird in einem einteiligen metallischen Gehäuse 54 angeordnet, wobei der einteilige Feuerfestblock mit einem porösen Ziegel 53 zwischen einem Plattenziegel 51 und einer zurückgesetzten Düse 52 versehen ist (vorzugsweise ist ein optionaler Paßabschnitt vorgesehen), wobei der poröse Ziegel 53 ringförmig ist (mit einer Durchlaßöffnung für geschmolzenes Metall in seiner Mitte). Ein Gassammelbecken 55 ist im Außenumfang des porösen Ziegels 53 vorgesehen, und ein Gaszufuhr- und Auslaßrohr 56 ist mit dem Gassammelbecken 55 verbunden, indem es durch ein metallisches Gehäuse 54 sticht.
Fig. 6 zeigt eine Vertikalschnittansicht der Tauchdüse der Erfindung, die in Anspruch 1 beschrieben ist. Die Bezugsziffer 101 bezeichnet einen Plattenziegel und 102 eine zurückgesetzte Düse. Die Bezugsziffer 110 bezeichnet eine Stahlhülse, diese Stahlhülse hat eine solche Form, daß es die jeweiligen Außenteile sowohl der Seiten- als auch der Bodenfläche des Plattenziegels 101 in seinem oberen Abschnitt einschließt, und daß der mittlere Abschnitt und der untere Abschnitt die Außenflächen der zurückgesetzten Düse 102 einschließen. Das heißt, die Stahlhülse 110 ist üblicherweise zylindrisch, jedoch ist eine Schulter 103 zwischen dem mittleren Abschnitt und dem unteren Abschnitt angeordnet, und der Durchmesser des unteren Abschnittes ist kleiner als der des mittleren Abschnitts. Obwohl die Schulter 103 wie in Fig. 6 veranschaulicht eine geneigte Schulter bildet, kann die Schulter eine solche sein, die gerade zu der Achse der zurückgesetzten Düse 102 verläuft.
Die Bezugsziffer 104 bezeichnet einen eine Druckkraft aufgebenden Ring, der im Innenumfang des mittleren Abschnitts der Stahlhülse 110 angeordnet ist und der einen gewünschten thermischen Ausdehnungseffizienten hat, und in dem Fall, daß die Stahlhülse 110 aus Stahl für die allgemeine Struktur besteht, ist der die Druckkraft aufgebende Ring 104 als ein Kupferring hergestellt.
Bei der vorliegenden Tauchdüse wie oben aufgebaut, ist der die Druckkraft aufgebende Ring 104 an einer vorbestimmten Position einer Stahlhülse 110 angeordnet, die zurückgesetzte Düse 102 ist in die Hülse 110 eingesetzt und darin angebracht, und dann wird der Plattenziegel 101 mittels Mörtel 105 eingesetzt und angebracht. Sonst wird eine Einheit, bei der die zurückgesetzte Düse 102 und der Plattenziegel 101 vorab einteilig gebildet sind, in die Stahlhülse 110 eingesetzt und dort angebracht.
Daher, wenn in der zurückgesetzten Düse die Temperatur auf ungefähr 700ºC ansteigt, wenn sie für das kontinuierliche Gießen verwendet wird, wird der Ausdehnungskoeffizient des Stahls 0,83% und der des die Druckkraft aufgebenden Ringes (der aus Stahl besteht) 0,15%, so daß der Ausdehnungskoeffizient des die Druckkraft aufgebenden Ringes um 0,32% größer ist. Zu diesem Zeitpunkt wirkt eine Kraft, die zurückgesetzte Düse hinaufzudrücken, was dazu führt, daß das Öffnen der Verbindung zwischen der zurückgesetzten Düse und dem Plattenziegel verhindert werden kann.
Fig. 7 ist eine Vertikalschnittansicht, die noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bezugsziffern, die dieselben wie die der Fig. 6 sind, zeigen die gleichen Elemente.
Bei dieser Ausführungsform ist die Stahlhülse 110 in zwei Teile, einen oberen und einen unteren, aufgeteilt, der Plattenziegel 101 ist in die Hülse 110 eingesetzt und darin angeordnet, der die Druckkraft aufgebende Ring 104 ist in der oberen inneren Umfangsfläche der Schulter 103 in der Stahlhülse 110a mit der Schulter 103 angeordnet, und danach wird die Tauchdüse 102 in die Stahlhülse 110a eingesetzt und darin angebracht. Somit bilden der Plattenziegel 101 und die Tauchdüse 102 über den Mörtel 105 eine Einheit, während die Hülsen 110, 110a durch Schweißen bei 106 am gesamten Umfang einstückig gemacht werden. Zusätzlich, wie gezeigt, werden die Stahlhülsen 110 und 110a ineinandergepaßt, indem die Hülse 110 nach innen geneigt wird, und somit ist der äußere Durchmesser der Hülse 110a ungefähr gleich dem inneren Durchmesser der Hülse 110.
Fig. 8 ist eine Vertikalschnittansicht, die eine Ausführungsform zeigt, bei der der Außenumfang der Stahlhülse 110 mit einem Luftkühlmantel 112 versehen ist, der eine Luftauslaßöffnung 112a hat. Anders als in Fig. 9 braucht der Luftkühlmantel 112 nicht einstückig mit der Stahlhülse 110 zu sein, sondern kann aufgebaut sein, indem ein getrenntes Element bereitgestellt wird. Indem die Ausrüstung durch einen solchen Aufbau gekühlt wird, ist es möglich, die thermische Ausdehung der Stahlhülsen zu steuern, wodurch die Kraft zum Heraufdrücken der Tauchdüse in einem großen Maße wirken kann.
Durch den obigen technischen Aufbau bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile.
(1) Indem der Plattenziegel und die zurückgesetzte Düse durch ein metallisches Gehäuse einstückig gemacht werden, ist es möglich, ein Düsenblockieren zu verhindern, das durch Luft hervorgerufen wird, welche aus dem Verbindungsabschnitt angesaugt wird, so daß die Qualität des Stahls verbessert wird und an ein kontinuierliches Gießen gedacht wird.
(2) Es ist möglich zu verhindern, daß die Düse blockiert, indem die Luft, die gelegentlich in dem geschmolzenen Stahl enthalten ist, angesaugt und abgeführt wird, und, falls notwendig, indem ein Inertgas zugeführt wird.
(3) Der Plattenziegel und die zurückgesetzte Düse werden durch eine Stahlhülse einstückig gemacht, die Tauchdüse wird nach oben gepreßt, indem Vorteil aus der thermischen Ausdehnung des die Druckkraft aufgebenden Ringes gezogen wird, um das Öffnen der Verbindung zwischen dem Ziegel und der Düse zu verhindern, so daß Schwierigkeiten, die durch Luftansaugen hervorgerufen werden, verhindert werden können, um so die Arbeitsleistung beim kontinuierlichen Gießen zu verbessern.

Claims

1. Einteilige Tauchdüse für das kontinuierliche Gießen, mit einem Plattenziegel und einer Düse mit einem metallischen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Plattenziegel und das Düsenteil einteilig als eine einteilige Tauchdüse (31, A, B) oder als eine nicht lösbare Einheit (1, 3, 22, 25, 51, 52, 53) ausgebildet ist, und

- die metallischen Gehäuse einteilig (6, 32, 42, 54, 103) oder als eine nicht lösbare Abdeckung (21, 24, 110) ausgebildet sind, die die gesamte Außenfläche der Einheit (1, 3, 22, 25, 51, 52, 53) umschließen.

2. Einteilige Tauchdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenziegel (3) eine Ausnehmung (4) hat und die Düse (1) einen Kragenabschnitt (2) hat, der in die Ausnehmung (4) eingepaßt ist.

3. Einteilige Tauchdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plattenziegel (25) durch ein Füllmittel mit einem Paßabschnitt (23) der Düse (22) verbunden ist.

4. Einteilige Tauchdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einteilige Tauchdüse (31, A, B) oder die nicht lösbare Einheit (1, 3, 22, 25, 51, 52, 53) durch ein gießbares Feuerfestmittel (33) in die metallische Abdeckung eingepaßt ist.

5. Einteilige Tauchdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Plattenziegel und/oder der Düsenteil aus einer Kombination unterschiedlicher Feuerfestmaterialien gebildet sind.

6. Einteilige Tauchdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen ringähnlichen porösen Ziegel (53) aufweist, der zwi schen den Plattenziegel (51) und die Düse (52) gesetzt ist, und ein Gaszufuhr- und Auslaßrohr (56), das mit einem Gassammelbecken (55) durch das metallische Gehäuse (54) kommuniziert, wobei das Gassammelbecken (55) in dem Außenumfang des porösen Ziegels (53) vorgesehen ist.

7. Einteilige Tauchdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abdeckung eine solche Form hat, daß sie die Einheit des Plattenziegels einer Schieberventilvorrichtung für das kontinuierliche Gießen und der Düse einschließen und anordnen kann, wobei die metallische Abdeckung eine Schulter (103) im oberen Abschnitt der Düse hat und die Düse und der Plattenziegel durch einen eine Druckkraft aufgebenden Ring (104) aneinandergepaßt sind, der einen gewünschten thermischen Expansionskoeffizienten in der Umfangsfläche innerhalb der Schulter (103) hat.