Hintergrund der Erfindung Derartige Schmelzenbehälter sind nach dem Stande der Technik vor allem als Zwischen- behälter oder Tundishs im Gebrauch. Ein Beispiel zeigt die DE-A-27 07 774 mit einem nach unten konvergierenden Tauchrohr und einem komplementär geformten, von oben auf die obere Mündung des Tauchrohres aufsetzbaren Stopfen. Der Stopfen kann aber auch ein unten nur leicht konisches oder abgerundetes Ende haben, das in einen Stößel größeren Durchmessers übergeht, als dem lichten Querschnitt des Tauchrohres ent- spricht.

Die meisten Behälter dieser Art werden so über ein darunterliegendes Gefäß, beispiels- weise eine Stranggußkokille, gebracht, daß das Tauchrohr während des Stranggießens in die am unteren Ende auslaufende Schmelze taucht. Beim Start des Gießvorganges be- findet sich Luft und/oder Schutzgas sowohl in der noch leeren Kokille als auch im Tauch- rohr unterhalb des Stopfens. Beim üblicherweise langsamen Öffnen des Stopfens tritt Schmelze durch den Spalt zwischen Tauchrohr und Stopfen und fließt entlang dem Stop- fen und/oder der Wandung des Tauchrohres (auf Grund der Adhäsion zwischen Schmel- ze und Wandungen) nach unten.

Der vorliegenden Erfindung liegt in einem ersten Schritt die Frage zugrunde, was denn nun mit der Atmosphäre (Luft oder Schutzgas) innerhalb des Tauchrohres geschieht. Es wurden daher Beobachtungen angestellt, welche zeigten, daß die Atmosphäre dabei nicht vollständig aus dem Tauchrohr verdrängt wird, sondern ein großer Teil des Gases in

Form von Bläschen während des weiteren Gießvorganges im Tauchrohr verbleibt. Das führt zu folgenden Nachteilen : - der Auftrieb der Bläschen verhindert ihr Austreten nach unten, die Strömung im Spalt zwischen Stopfen und Tauchrohr erlaubt hingegen den Bläschen auch nicht nach oben zu entweichen ; - damit drängt zum einen das Gas aufwärts und behindert so das gleichmäßige Auslaufen der Schmelze aus dem Tundish, insbesondere stört es die gleich- mäßige Verteilung der Schmelze, wenn diese z. B. einseitig auf einen nachge- ordneten Schmelzeverteiler trifft ; - dazu kommt es bei diesem Vorgang zu Gaseinwirbelungen, welche naturge- mäß unerwünscht sind ; - der Gaszutritt zur Schmelze bewirkt aber auch die Ausbildung von Reaktions- produkten, wie Oxyden, die unerwünscht sind, weil sie die Qualität des Metalles beeinträchtigen.

Kurzfassung der Erfindung Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, und dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß der Stopfen an der Unterseite des Tauchroh- res vorgesehen ist, und daß die Betätigungseinrichtung eine dem Gewicht der Schmelze oberhalb des Stopfens und dem Stopfengewicht selbst entgegenwirkende Fixiereinrich- tung zum Halten des Stopfens in der Geschlossenstellung aufweist.

Dadurch, daß der Stopfen nun an der Unterseite des Tauchrohres vorgesehen ist, füllt sich das Tauchrohr von Anfang an mit Schmelze, was seinerseits den Luft-oder Gaszu- tritt ins Tauchrohr verhindert. Damit unterbleiben Oxydation und Gasverwirbelung. Ander- seits bringt die Anordnung des Stopfens an der Unterseite auch das Problem mit sich, daß das Gewicht der Schmelze ihn im Sinne eines Öffnens belastet. Deshalb ist erfin- dungsgemäß vorgesehen, daß die Betätigungseinrichtung eine dem Gewicht der Schmel- ze oberhalb des Stopfens und dem Stopfengewicht selbst entgegenwirkende Fixierein- richtung zum Halten des Stopfens in der Geschlossenstellung aufweist. Diese Fixierein- richtung kann eine formschlüssige sein, sie kann aber auch von einer nachgiebigen, z. B. elastischen, Einrichtung gebildet werden.

Die Betätigungseinrichtung mit der Fixiereinrichtung kann an sich auf die verschiedenste Art ausgebildet sein. Zwar wäre es denkbar, den Stopfen von der Unterseite des Tauch- rohres her zu betätigen, doch sind eben dort die Platzverhältnisse zu beschränkt, und

eine solche Konstruktion wäre im allgemeinen auch relativ aufwendig. Vorteilhaft ist es daher jedoch, wenn der an der Unterseite gelegene Stopfen durch einen durch das Tauchrohr hindurchgeführten Stößel bzw. eine solche Stange betätigbar ist. Gerade in einem solchen Falle ist es besonders einfach, wenn der Stößel hohl ist, und im Inneren des Stößels bzw. Stopfens eine Temperiereinrichtung vorgesehen ist, die bevorzugt eine Heizeinrichtung, wie einen Heizstab, umfaßt (obwohl es für manche Anwendungen er- wünscht sein kann, eine Kühleinrichtung vorzusehen). Eine so angeordnete Temperier- einrichtung behindert auch die Schmeizeverteilung bzw. den Schmelzefluß nicht. Die Ausbildung als Heizeinrichtung verhindert die Gefahr des Einfrierens des Metalles.

Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, wenn der Stopfen einen Schmeizeverteiler trägt. Übliche Schmelzeverteiler an Tauchrohren bestehen aus mindestens zwei nach unterschiedlichen Richtungen ausgerichteten Auslaufkanälen. Im Prinzip kann der Stop- fen einen den unteren Rand des Tauchrohres verschließenden Ventilteller aufweisen, an dessen radialer Außenseite einzelne Radialkanäle wegführen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Schmeizeverteiler als Verteilteller ausgebildet ist. Denn auf diese Weise wird einerseits ein bei Ventilen bekannter guter Verschluß erzielt, während anderseits dieser Ventilteller gleichzeitig und auf einfache Weise zu einem die Schmelze diffus nach allen Seiten verteilenden Verteilteller erweitert werden kann. Damit vereinfacht sich aber auch die damit verbundene Konstruktion, denn herkömmliche Schmelzeverteiler (vgl. z. B. US- A-4,042, 007) werden erst nach dem Start des Gießvorganges unter die Auslaßöffnung geschwenkt oder auf andere Weise in fluchtende Lage mit der Auslaßöffnung gebracht, um zu verhindern, daß die Schmelze von der Auslaßöffnung aus sofort abwärts sinkt und einen Sumpf bildet, sondern in der Kokille gleichmäßig verteilt wird. Da aber meist beeng- te Platzverhältnisse zwischen Tundish und Kokille herrschen, ist alleine die Unterbringung eines Einschwenkmechanismus oder das Einsetzen des Schmelzeverteilers in die Ausla- ßöffnung schwierig. Sollen die Halterungen für den Schmelzeverteiler aber auch noch Stromleitungen für eine Beheizung und/oder eine Temperaturmessung enthalten, so wird die Sache noch diffiziler.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung von in der Zeichnung in je einem Längsschnitt schematisch darge- stellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Tundish ober- halb einer Kokille ; und

Fig. 2 einen ähnlichen Schmelzebehälter mit einer abgewandelten Ausführungsform von Tauchrohr und Stopfen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Gemäß Fig. 1 ist eine Kokille 1 vorgesehen, welche mit einer Schmelze, beispielsweise von Magnesium oder Aluminium, befüllt werden soll. Die Ausbildung dieser Kokille 1 ist herkömmlicher Art und kann beispielsweise die Kokille einer Stranggießeinrichtung sein, in welche die Schmelze S bis zu einem vorbestimmten Niveau N eingefüllt werden soll.

Die Kokille 1 kann, besonders bei den erwähnten empfindlichen NE-Metallen an ihrer O- berseite eine Ringleitung 2 aufweisen, die in nicht dargestellter Weise an eine Schutz- gasquelle angeschlossen ist und über Düsenöffnungen 3 Schutzgas in das Innere der Kokille 1 einbringt. Dabei hat das Schutzgas entweder ein größeres spezifisches Gewicht als Luft, so daß es auf das Niveau N absinkt, und/oder es ist an der Oberseite der Ring- leitung eine lediglich eine mittige Öffnung für ein Tauchrohr 4 freilassende, hier nicht ge- zeigte, Abdeckung vorgesehen. Zu letzterem Zwecke ist es vorteilhaft, wenn die Ringlei- tung 2 einen oben abgeflachten, beispielsweise in der gezeigten Weise etwa quadrati- schen oder rechteckigen Querschnitt besitzt. Das Tauchrohr 4 kann für die genannte mit- tige Öffnung einen sie verschließenden Kragen 4'aufweisen. Im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel ist das Tauchrohr 4 mit dem Bodenbereich des Behälters 5 verschweißt. Es ist aber auch möglich, das Tauchrohr 4 auswechselbar mit dem Tundish 5 zu verbinden.

Das Tauchrohr 4 dient in bekannter Weise dazu, die Schmelze s aus einem Zwischenbe- hälter oder Tundish 5 (in Fig. 1 sehr schematisch dargestellt) unterhalb des Niveaus N in die Kokille 1 einzubringen, um das Mitreißen von Gas in die Schmelze S zu vermeiden.

Für einen gleichmäßigen Schmelzefluß ist es dabei vorteilhaft, wenn auch der Tundish 5 mit einem vorbestimmten Niveau N'mit einem Schmeizenquantum S'befüllt ist.

Der Abfluß des Schmeizenquantums S'aus dem Tundish 5 über das Tauchrohr 4 wird durch einen Stopfen 6 reguliert, der erfindungsgemäß an der Unterseite des Tauchrohres 4, vorzugsweise mit einem sich nach unten von einem kleineren Durchmesser d zu einem größeren Durchmesser D aufweitenden Ende, vorgesehen ist. Dadurch kann sich der darüber gelegene Raum des Tauchrohres 4 ausgehend von einer Auslaßöffnung 7 des Tundish 5 mit einem Teil des Schmeizequantums S'füllen und damit den Zutritt von Luft oder Schutzgas verhindern. Die Aufweitung des lichten Querschnittes des Tauchrohres 4 bzw. die vorzugsweise mindestens in etwa komplementäre Verringerung des Stopfen- querschnittes von unten nach oben bewirkt einen besonders dichten Verschluß des

Tauchrohres 4. Der Tundish 5 ist für oxydationsempfindliche Metalle vorzugsweise ge- schlossen (besitzt also einen verschließbaren, nicht dargestellten Zulauf) und besitzt ei- nen Anschluß 5'für ein Schutzgas.

Der Stopfen 6 weist in seinem in das Ende des Tauchrohres 4 hineinragenden Abschnitt 6', wie ersichtlich, an seinem unteren Ende einen größeren Durchmesser auf als an sei- nem oberen Ende. Unterhalb dieses etwa kegelstumpfförmigen (gegebenenfalls aber auch pyramidenstumpfförmigen) Abschnittes 6'weitet sich der Stopfen 6 nach Art eines Ventiltellers auf, der den unteren Rand des Tauchrohres verschließt. Somit wird durch diese Ausbildung des Stopfens mit dem oberen Abschnitt 6'und dem anschließenden tellerartigen Abschnitt ein besonders dichter Abschluß des Tauchrohres erzielt, wenn sich der Stopfen 6 in der in Fig. 1 gezeigten Geschlossenstellung befindet.

Der Ventilteller am unteren Ende des Abschnittes 6'des Stopfens 6 dient nicht nur dem dichten Verschluß des Tauchrohres 4 sondern kann sich, wie in Fig. 1 dargestellt, zu ei- nem Schmelzeverteilteller 6"erweitern. Damit wird erreicht, daß die bei in Offenstellung befindlichem, also abwärts bewegtem, Stopfen 6 aus dem unteren Ende des Tauchrohres 4 herabströmende Schmelze sich nicht am Grunde der Kokille 1 ansammelt, sondern nach der Seite hin verteilt wird. Es versteht sich aber, daß diese Verteilfunktion auf ver- schiedene Weise erreicht werden kann, beispielsweise durch einen schräg abwärts ge- neigten Teller 6"oder einen Teller, in dem anschließend an die untere Mündung des Tauchrohres 4 radial nach außen führende Kanäle eingearbeitet sind. Diese letztere Aus- bildung ist jedoch nicht bevorzugt, vielmehr ist es günstiger, den Schmelzeverteiler in der dargestellten Weise als Teller 6"größeren oder kleineren Durchmessers auszubilden.

Der Stopfen 6 ist vorzugsweise mit einer das Tauchrohr 4 durchsetzenden Stange 8 bzw. einem solchen Stößel verbunden, über den bzw. die die Betätigung des Stopfens 6 er- folgt. Dazu kann an der Oberseite des Tundish 5 ein Betätigungszylinderaggregat 9 (mit Kolben 10 etc.), gegebenenfalls aber auch eine mechanische oder elektromagnetische Betätigungseinrichtung vorgesehen sein. der das Tauchrohr durchsetzende Stößel 8 dient nicht nur der Betätigung des Stopfens 6, sondern auch als Führung des Stopfens 6 bei seiner Auf-oder Abwärtsbewegung.

Das Zylinderaggregat 9 kann derart gesteuert werden, daß das Niveau N in der Kokille 1 aufrecht erhalten bleibt. Zu diesem Zweck kann ein durch ein Dreieck angedeuteter Sen- sor 23 vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Aggregates 9, bei- spielsweise über das Ventil 11 herangezogen wird. Das Ventil 11 ist zu diesem Zwecke,

wie ersichtlich, als elektromagnetisches Ventil ausgebildet. Der Sensor 23 kann in der unterschiedlichsten Weise ausgebildet sein, vorzugsweise als berührungsloser Sensor, wie unter Benützung eines Lasers (z. B. Laserschnittverfahren), einer Radar-oder Sonar- einrichtung oder durch induktive oder kapazitive Messung.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Stopfens an der Unterseite des Tauchrohres 4 bringt es nun aber mit sich, daß das Gewicht des Schmeizequantums S'samt dem Ei- gengewichts des Stopfens 6 die Tendenz hat, den Stopfen 6 nach unten in die Offenstel- lung zu bewegen. Deshalb ist eine Fixiereinrichtung vorgesehen, welche diesen Kräften entgegenwirkt. Die Fixiereinrichtung kann einfach darin bestehen, daß das Zylinderag- gregat 9 für die Betätigung des darin strichliert angedeuteten Kolbens 10 von einem Ven- til 11 angesteuert wird, das drei Stellungen aufweist, nämlich eine Stellung 11', in der eine Druckmediumquelle 12 mit einer Eingangsleitung 13 des Zylinderaggregates 9 verbunden ist, eine Stellung 11", in welcher die Leitung 13 mit der Umgebung (im Falle eines pneu- matischen Druckmediums) oder mit einem hydraulischen Vorrat verbunden wird, und die dargestellte Sperrstellung 11"', in welcher jede Bewegung des Kolbens 10 und damit sei- ner Kolbenstange 14 unterbunden ist.

Die Fixiereinrichtung kann aber-insbesondere bei einer anderen Steuerung des Kolbens oder zusätzlich dazu (z. B. zum Ausgleich von Leckverlusten, welche ein Absinken des Kolbens 10 trotz Sperrstellung 11"'ermöglichen) auch noch eine Federanordnung 15, z. B. eine Druckfeder (gegebenenfalls auch eine Zugfeder) umfassen. Diese Feder 15 greift zweckmäßig an einem Kragen 16 an, der im Bereich der nur schematisch angedeu- teten Ankopplung 17 der Kolbenstange 14 an den Stößel 8 vorgesehen ist, wogegen sich ihr unteres Ende an einem weiteren Kragen 18 am Gleitlager 19 für den Stößel 8 abstützt.

Für die verschiedensten Zwecke kann es vorteilhaft sein, wenn der Stopfen 6 und/oder der Stößel 8 mit einer Temperiereinrichtung verbunden sind. Eine solche Temperierein- richtung kann den Zulauf von Kühlwasser oder einem anderen Kühlmittel umfassen, etwa wenn das in die Kokille eingefüllte Metall bereits nahe an der Grenze zur Ausbildung einer Legierungssuspension sein soll. Im allgemeinen ist es aber günstig, wenn die Temperier- einrichtung von einer Heizeinrichtung gebildet wird, weil so das Erstarren bzw."Anfrieren" von Metall in diesem Bereich verhindert und ein guter Schmelzefluß erzielt wird.

Deshalb ist es bevorzugt, wenn im Inneren des Stößels 8 eine Heizung, beispielsweise ein Heizwendel, zweckmäßig jedoch ein Heizstab 20 untergebracht ist, der an seiner O- berseite, vorteilhaft im Bereiche der Ankopplung 17, mit elektrischen Anschlüssen 21 ver-

bunden ist. Beim dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel durchsetzt der Heizstab 20 auch den Stopfenabschnitt 6'und endet in einer Platte 22 aus besonders gut wärme- leitendem Material, wie Kupfer. Alternativ sind natürlich auch andere gute Wärmeleiter, wie gewisse Stähle, einsetzbar. Auf diese Weise wird auch ein Festfrieren von Metall am Verteilerteller 6"verhindert und ein gutes seitliches Abfließen der von oben kommenden Schmelze gesichert.

Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, den erfindungsgemäßen Stopfen 6 als Schwimmer auszubilden, um so das Tauchrohr 4 automatisch zu schließen, wenn in der Kokille 1 das Niveau N erreicht ist. In einem solchen Falle wird man möglicherweise eine andere, flexiblere Art der Betätigung wählen. Um dem Stopfen 6 diese Schwimmer- funktion zu verleihen, ist es vorteilhaft, wenn der Stopfen, bzw. der damit verbundene Schmelzeverteiler 6"einen Hohlraum aufweist. Dieser kann, mindestens teilweise, un- ausgefüllt sein, wie dies an Hand eines Hohlraumabschnittes 6a gezeigt ist, es kann aber auch (an Stelle des guten Wärmeleiters) das Material der Platte 22 aus spezifisch beson- ders leichtem Material gebildet sein.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmelzenbe- hälters 5a, der oben offen ist. Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 unterscheidet sich diese Ausführung aber auch dadurch, daß der lichte Durchmesser des Tauchrohres 4a von oben nach unten jeweils gleich ist. Der Stopfen 106 ist hier nur mit einem relativ kleinen Ventilteller 106"versehen. Der Heizstab 20 aber reicht vorzugsweise bis in den oberen, in die Mündung des Tauchrohres 4a ragenden Abschnitt 106'des Stopfens, von wo aus die Wärmeleitung in den verkleinerten Teller 106"relativ leicht erfolgt. Alle übrigen Teile können auf dieselbe Weise ausgebildet sein, wie oben an Hand der Fig. 1 beschrie- ben wurde.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten denkbar ; beispielsweise kann der Stopfen 6 bzw. 106 die verschiedenste Form aufweisen, etwa eine Kalottenform. Auch ist es möglich, an Stelle des Heizstabes 20 (oder zusätzlich dazu) eine Temperatursonde im Inneren des Stößels 8 bzw. des Stopfens 6 unterzubringen, um so etwa die Temperatur der Schmelze zu überwachen. Auch ist es zwar vorteilhaft, die Platte 22 in einen Hohl- raum des Verteiltellers 6"einzubringen, so daß ihr Material gegen das Schmelzenmaterial geschützt ist, doch ließe sich zur Wärmeleitung auch der ganze Stopfen bzw. der Vertei- lerteller aus wärmeleitendem Material herstellen, insbesondere wenn dazu ein Stahl, wie Molybdänstahl, verwendet wird.

An Hand der obigen Beispiele wurde ein Tundish mit nur einer Auslaßöffnung beschrie- ben. Es wäre aber möglich, entweder zwei oder mehrere Auslaßöffnungen, beispielswei- se zum rascheren Befüllen einer einzigen Kokille, vorzusehen oder mehrere Auslaßöff- nungen zum Befüllen mehrerer, z. B. nebeneinander aufgestellter, Behälter oder Kokillen vorzusehen. In einem solchen Falle, und besonders in ersterem, können mindestens zwei Stopfen von einer gemeinsamen Betätoigungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen werden, doch wird in den meisten Fällen, und insbesondere im zweiten Falle mit mehre- ren Behältern vorzugsweise jedem Stopfen eine gesonderte Betätigungseinrichtung zu- geordnet sein.