Giesspfanne für flüssigen Stahl
Maximale Leistung und Qualität durch eine gut ausgelegte Gießpfanne für flüssigen Stahl
Eine Gießpfanne für flüssigen Stahl ist eine essentielle Komponente im Stahlherstellungsprozess. Sie dient dazu, den flüssigen Stahl aus dem Stahlerzeugungsprozess aufzufangen und in eine gewünschte Form zu gießen, wie beispielsweise Brammen, Blöcke oder Strangguss.
Die Gießpfanne besteht in der Regel aus hochhitzebeständigem Material, das den extremen Temperaturen des flüssigen Stahls standhalten kann. Typischerweise werden feuerfeste Materialien wie feuerfester Ziegel oder spezielle Stahlsorten mit hoher Hitzebeständigkeit verwendet. Diese Materialien gewährleisten, dass die Gießpfanne den thermischen und mechanischen Belastungen des Gießprozesses standhalten kann.
Die Gießpfanne wird strategisch in Position gebracht, um den flüssigen Stahl aus dem Konverter oder dem Elektroofen aufzufangen und in den Gießstrang zu leiten. Oft wird sie durch spezielle Vorrichtungen wie Stopfen oder Schieber gesteuert, um den Fluss des flüssigen Stahls zu regulieren und die Gießgeschwindigkeit zu kontrollieren.
Während des Gießvorgangs spielt die Gießpfanne eine wichtige Rolle bei der Reduzierung von Verunreinigungen im flüssigen Stahl. Durch verschiedene Schutzmaßnahmen wie das Einbringen von Flussmitteln oder den Einsatz von Filtern werden unerwünschte Verunreinigungen abgeschieden, um die Qualität des Endprodukts zu verbessern.
Kippeinheit mit Giesspfanne
Die Gestaltung und Ausführung einer Gießpfanne für flüssigen Stahl erfordert eine sorgfältige Planung und Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie die Stahlgüte, die Gießgeschwindigkeit, die gewünschte Form des Endprodukts und die Produktionsanforderungen. Eine optimale Auslegung der Gießpfanne trägt zur Verbesserung der Gießqualität, der Produktivität und der Gesamteffizienz des Stahlherstellungsprozesses bei.
Insgesamt spielt die Gießpfanne eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung von flüssigem Stahl in hochwertige Stahlerzeugnisse. Durch ihre Konstruktion und Funktion ermöglicht sie einen kontrollierten Gießprozess, reduziert Verunreinigungen und trägt zur Herstellung von Stahlprodukten mit präzisen Abmessungen und erstklassiger Qualität bei.
Entwicklung für Steeltec
Für die von Moos AG, heute Swiss Steel in Emmenbrücke entwickelten wir die jüngste Generation ihrer Stahlgiesspfannen.
Die Pfanne kann am Boden geöffnet werden, um ein gleichmässiges Ausfliessen des Stahls zu ermöglichen.
Die ebenfalls von Niederberger-Engineering AG entwickelte Kippvorrichtung zum geregelten Vorwärmen der Giesspfannen finden Sie weiter unten in diesem Artikel.
Hohe Sicherheitsanforderungen | Konstruktion | Umsetzung
Der Behälter wird mit einer Menge von 80 Tonnen flüssigem Stahl befüllt. Aufgrund der extrem hohen Temperatur von über 1500°C und des enormen Gewichts ist die Handhabung des flüssigen Stahls in der Gießpfanne äußerst anspruchsvoll. Die Gießpfannen werden mithilfe von Kranen innerhalb des Stahlwerks bewegt. Es ist von größter Bedeutung, dass kein Auslaufen oder Verschütten des flüssigen Stahls erfolgt, da dies für die Mitarbeiter in unmittelbarer Nähe verheerende Folgen haben könnte.
Daher wurden an die Konstruktion und die Berechnungen der Gießpfanne besonders hohe Sicherheitsanforderungen gestellt. Die Niederberger-Engineering AG war verantwortlich für die Erstellung der Konstruktionszeichnungen und Festigkeitsberechnungen der Gießpfanne.
Berechnung und Simulation | FEM
FEM Berechnung Giesspfanne Steeltec
Angesichts des hohen Sicherheitsstandards der Anlage war es von großer Bedeutung, besonderen Wert auf die Sicherheit zu legen. Die starken und teilweise unklaren Temperaturausdehnungen stellten eine erhebliche Herausforderung für die Berechnungen dar.
Aus diesen Gründen wurden umfangreiche Festigkeitsberechnungen manuell durchgeführt, während parallel dazu eine FEM-Analyse (Finite-Elemente-Methode) am Computer erstellt wurde. Die FEM-Analyse erforderte die Erstellung eines virtuellen Netzwerks, um Verformungen simulieren zu können.
Die Gießpfanne wurde anschließend hinsichtlich Festigkeit und Verformung analysiert. Die am stärksten verformten Stellen sind in blauer Farbe dargestellt. Insbesondere der Pfannenboden wies eine deutliche Ausbeulung auf, was zu dieser erheblichen Verformung führte.
Um dem Ausbeulen entgegenzuwirken, wurde der Boden mit zwei Stegen verstärkt. Es wurden auch Maßnahmen ergriffen, um kerbvermindernde Effekte am Rand des Bodens zu erzielen. Die am stärksten beanspruchten Bereiche sind rot markiert, während die blauen Bereiche praktisch unbelastet sind. Die größten Belastungen treten an den Stegen, am Pfannenboden und am Übergang zwischen Boden und Wand auf.
Kippvorrichtung
Steeltec bestellte bei der Niederberger-Engineering AG nicht nur die Konstruktion einer Gießpfanne, sondern auch eine maßgeschneiderte Kippvorrichtung, die speziell für das Handling der leeren Stahlpfanne entwickelt wurde.
Die Kippvorrichtung spielt eine entscheidende Rolle im gesamten Prozess. Der 60 Tonnen schwere Behälter (mit Inhalt 140 Tonnen) muss sicher und präzise gekippt werden, um ihn mit dem Flammenerhitzer korrekt vorzuwärmen. Diese Vorwärmung ist unerlässlich, um die Stabilität der Gießpfanne zu gewährleisten. Ein abruptes Gießen von flüssigem Stahl bei einer Temperatur von 1500°C in eine kalte Pfanne würde zu Spannungen und möglicherweise zum Zerbrechen der Pfanne führen.
Die Niederberger-Engineering AG übernahm die Verantwortung für die Konstruktion der Kippvorrichtung und erstellte detaillierte Konstruktionspläne sowie umfangreiche Berechnungen, um sicherzustellen, dass die Vorrichtung das gesamte Gewicht der leeren Gießpfanne tragen kann. Besonderes Augenmerk wurde auf die Stabilität und die Sicherheit gelegt, um potenzielle Risiken während des Kippvorgangs zu minimieren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Konstruktion der Kippvorrichtung war der Umgang mit den hohen Temperaturen. Während die Gießpfanne erhitzt wird, können auch die Komponenten der Kippvorrichtung Hitze ausgesetzt sein. Die Ingenieure der Niederberger-Engineering AG berücksichtigten diesen Faktor sorgfältig und wählten hitzebeständige Materialien sowie entsprechende Wärmeisolationsmaßnahmen, um sicherzustellen, dass die Vorrichtung den thermischen Belastungen standhält und ihre Funktionstüchtigkeit beibehält.
Besondere Vorsicht war auch während des Vorwärmprozesses geboten, bei dem unglaublich heiße Flammenwerfer zum Einsatz kamen. Jeder Schritt musste sorgfältig überwacht werden, um sicherzustellen, dass der Hitzestrahl nicht versehentlich auf die Kippvorrichtung trifft und diese erhitzt, was potenziell zu Schäden oder Störungen führen könnte.
Auf dem beigefügten Bild ist die spezifische Position während des Vorwärmprozesses zu sehen, bei dem der Hitzeerzeuger von links in die Pfanne eingeführt wird. Diese Positionierung wurde sorgfältig geplant, um eine optimale Wärmeverteilung und einen sicheren Vorwärmvorgang zu gewährleisten.
Dank der präzisen Konstruktion und Berechnungen der Niederberger-Engineering AG konnte Steeltec eine zuverlässige und sichere Kippvorrichtung nutzen, die einen reibungslosen Ablauf des Vorwärmprozesses und letztendlich eine qualitativ hochwertige Stahlproduktion ermöglichte.
