BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Zwischengefäss für eine Stranggiessanlage, insbesondere für eine Stahlstranggiessanlage, wobei das Zwischengefäss mit mindestens einer Bodenausgussöffnung versehen ist und entfernt von dieser ein Metallzufluss mündet.
Zwischengefässe sind bei Stranggiessanlagen zwischen der Pfanne, in welcher die zu vergiessende Metallschmelze angeliefert wird, und einer oder mehreren Stranggiesskokillen angeordnet. Sie erfüllen verschiedene Aufgaben. Neben der Verteilung der Metallschmelze in mehrere Kokillen sorgt das Zwischengefäss für einen gleichmässigen Zufluss der Schmelze in die Kokillen. Beim Sequenzgiessen wirken sie als Puffer während des Unterbruches des Stahlzuflusses aus der Pfanne.
Es wird angestrebt, im Zwischengefäss auch einen optimalen metallurgischen Effekt, wie Temperaturausgleich, Abscheidung von Metall- und Nichtmetalloxyden etc., zu erreichen. Für die Ausscheidung bzw. das Aufsteigen von Schlakkenteilchen und Oxyden verbleibt im Zwischengefäss einerseits wenig Zeit und anderseits wirken sich die Strömungen und Wirbel zwischen dem Metallzufluss und den Bodenausgussöffnungen negativ aus.
Aus DE-OS 2312 137 ist es bekannt, die Strömung im Zwischengefäss durch Wehrsteine zu steuern, insbesondere soll die Schlackenabscheidung durch eine nach oben gerichtete Strömung verbessert werden. Im weiteren haben solche Wehrsteine die Aufgabe, die durch den Metallzufluss verursachten Strömungswirbel im Bereich der Bodenausgüsse zu vermindern bzw. zu verhindern und hydraulische Kurzschlüsse zwischen Einguss und Bodenausgüssen zu vermeiden. Durch solche Lösungen kann zwar die Fliessströmung im Zwischengefäss wesentlich gesteuert werden, eine Oxydund Schlackenabscheidung kann aber wegen der verbleibenden hohen Strömungsgeschwindigkeit nur unwesentlich verbessert werden.
Um Einschlüsse aus der Schmelze zu beseitigen, ist aus DE-OS 3 241 923 weiter bekannt, inertes Gas durch poröse feuerfeste Steine an verschiedenen Stellen im Zwischengefäss einzublasen. Es können dabei Blasenvorhänge erzeugt werden, die beispielsweise quer zur Fliessrichtung des Giessmetalles im Zwischengefäss vorgesehen sind. Zur Erzeugung eines grossflächigen Blasenvorhanges sind aufwendige Einrichtungen für Gaszuführungen und grossflächige poröse Steine erforderlich. Der Gasverbrauch ist dabei relativ hoch und eine entsprechende Kühlwirkung auf da Metall ist zu erwarten. Grössere koagulierte Schlacken- und Oxydteilchen lassen sich mit dieser Vorrichtung vorteilhaft abscheiden, wobei kleinste Oxyde im bodennahen Bereich des Zwischengefässes in der Schmelze verbleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Abscheidung von Einschlüssen im Giessmetall sicherstellt, um dadurch die Strangqualität weiter zu verbessern. Auch weitere, das Stranggiessen störende Einflüsse von Einschlüssen, wie ein Zuschmieren von Bodenausgussdüsen im Zwischengefäss, durch Schlackenteilchen verursachte Durchbrüche etc., sollen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Der erfindungsgemässe Einsatz von Filterplatten in Zwischengefässen, insbesondere beim Stahlstranggiessen, führt einerseits zu einer Verringerung von Einschlüssen, anderseits wird die durch den einfliessenden Stahlstrahl erzeugte Strömungs- und Wirbelbildung ganz wesentlich beruhigt. Durch die vielfache Teilung des Metallstromes im Filter wird die Koagulation und ein gezieltes Auffangen von Einschlüssen gefördert, so dass nicht nur eine verbesserte Strangqualität erreicht, sondern auch zusätzlich das Zuschmieren von offenen Bodenausgussdüsen durch Agglomeration feiner Metalloxyde, insbesondere Tonerde, ganz wesentlich vermindert werden kann.
Die geometrische Anordnung von Filterplatten im Zwischengefäss kann auf verschiedenste Weise erfolgen Es wird empfohlen, die Filterplatten so einzubauen, dass sie etwa quer zur Fliessrichtung des Metalles angeordnet sind und sich über die ganze Zwischengefässbreite erstrecken.
Die Höhe der Filterplatte im Verhältnis zur Sollbadspiegelhöhe kann beliebig gewählt werden. Sie sind in Funktion des Durchlassvermögens der Filterplatte und der Giessleistung so zu wählen, dass mindestens im bodennahen Bereich gefilterte Schmelze dem Bodenausguss zufliesst und im schlackennahen Bereich eine Aufwärtsströmung erzeugt wird. Bei hoher Giessleistung wird deshalb vorgeschlagen, die Höhe der Filterplatte zwischen 5080% der Sollbadspiegelhöhe im Zwischengefäss zu wählen. Bei genügender spezifischer Durchlässigkeit kann sich die Filterplatte bis zur Sollbadspiegelhöhe und darüber erstrecken.
Die durchlässige Filterfläche kann erhöht werden, wenn im wesentlichen konzentrisch um den Metallzufluss eine gebogene, kurvenförmige oder treppenförmig abgesetzte etc.
Filterplatte angeordnet wird.
Filterplatten können gleichzeitig die Funktion von Wehrsteinen zur Erzeugung von bestimmten Strömungen ausüben. Nach einem zusätzlichen Vorschlag können im Zwischengefäss Wehrsteinrahmen vorgesehen werden, in welche die Platten einleg- bzw. von oben einschiebbar sind.
Bei langen Sequenzgüssen ist es im weiteren angezeigt, Filterplatten im Zwischengefäss auswechselbar zu gestalten.
Mittels entsprechender Vorrichtungen sind alte Filterplatten aus Vertikalführungen herausziehbar und neue Filterplatten in die gleichen oder in benachbarte Führungen einschiebbar.
Sowohl beim Angiessen wie beim Auswechseln kann es erwünscht sein, dass die Filterplatte während eines kurzen Zeitabschnittes von wenigen Sekunden bis etwa eine Minute durch eine thermisch zerstörbare Schutzschicht abgedeckt ist, um eine vorzeitige Verschmutzung durch Schlacke etc. zu verhindern.
Im Sinne eines zusätzlichen Verfahrens wird empfohlen, mit mindestens einer Schutzschicht versehene Platten in das Zwischengefäss einzubauen und diese Schutzschicht durch einfliessenden Stahl in einer vorgegebenen Zeit verbrennen, verkohlen oder ganz allgemein durch den flüssigen Stahl thermisch zerstören zu lassen. Als Schutzschichten eignen sich beispielsweise schwer brennbare Kartonsorten.
Die Filterplatten selbst können aus verschiedenen Feuerfestmaterialien bestehen, beispielsweise aus Metalloxyden.
Die Entwicklung ist in diesem Fachgebiet, insbesondere für das Filtrieren von Stahl, noch nicht abgeschlossen.
Neben einem erforderlichen relativ hohen Schluckvermögen sind auch entsprechend lange Standzeiten notwendig, um solche Filterplatten auch für Massenstähle und nicht nur für Spezialstähle einsetzen zu können.
Anhand von Zeichnungen sollen einige Beispiele der Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch zwei Zwischengefässhälften nach der Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein Einbaubeispiel einer Filterplatte, und
Fig. 4 eine Draufsicht durch ein weiteres Einbaubeispiel einer Filterplatte.
In Fig. 1 und 2 ist mit 2, 2' je eine Zwischengefässhälfte flir eine Stahlstranggiessanlage dargestellt, die je eine Bodenausgussdüse 3, 3' und einen Metallzufluss 4 aufweist. Zwi- schen dem Auftreffbereich 6 des Metallzuflusses 4 und den Bodenausgussöffnungen 3, 3' sind Filterplatten 7, 7' angeordnet. Im Zwischengefäss 2 auf der linken Bildhälfte von Fig. 1 überragt die Filterplatte 7 die mit Pfeil 8 dargestellte Sollbadspiegelhöhe 9. In der rechten Bildhälfte von Fig. 1 weist die Filterplatte eine Höhe 11 auf, die zwischen 5080% der Sollbadspiegelhöhe 9 beträgt.
Die Filterplatten 7, 7' erstrecken sich über die ganze Zwischengefässbreite, damit sie eine möglichst grosse Durch flussfläche und damit ein hohes Schluckvermögen aufweisen.
Die Filterplatte 7 ist gebogen und etwa konzentrisch um den Metallzufluss 4 angeordnet. Die Oberfläche der Filterplatte 7 ist somit grösser als diejenige von 7'.
In Fig. 3 ist in einem feuerfesten Rahmen 13 eine Filterplatte 14 auf Anschlagflächen 12 festgehalten. Schmelze 15 bewegt sich in Pfeilrichtung 16 durch den Filter 14. Auf der linken Seite der Filterplatte 14 ist mit 17 ein Bodenausguss bezeichnet. Auf der Schmelze 15 schwimmt im Bereich des Rahmens 13 eine Schlackenschicht 18. Diese Rahmenkonstruktion erlaubt mit wenig Aufwand einen Filterplattenwechsel am kalten Zwischengefäss 19.
In Fig. 4 ist eine Filterplatte 21 von oben in Führungen 22, 22' eines Zwischengefässes 23 eingeschoben. In Pfeilrichtung 25 kann Stahl von der Metallzuflussseite auf die Seite der nicht dargestellten Bodenausgussdüse fliessen. Die Filterplatte 21 ist auf der Metallzuflussseite mit einer thermisch zerstörbaren Schutzschicht 27 abgedeckt. Ein Vorteil dieser Plattenhalterung ist darin zu sehen, dass die Filterplatte beispielsweise erst nach dem Angiessen von oben eingeschoben werden kann und leicht auswechselbar ist. Bei entsprechender Gestaltung ist auch ein Auswechseln während eines laufenden Gusses denkbar.
DESCRIPTION
The invention relates to an intermediate vessel for a continuous casting installation, in particular for a steel continuous casting installation, the intermediate vessel being provided with at least one bottom pouring opening and a metal inflow opening away therefrom.
In continuous casting plants, intermediate vessels are arranged between the pan in which the molten metal to be cast is delivered and one or more continuous casting molds. They perform various tasks. In addition to distributing the molten metal into several molds, the intermediate vessel ensures that the melt flows evenly into the molds. In sequence casting, they act as a buffer during the interruption of the steel flow from the pan.
The aim is to achieve an optimal metallurgical effect, such as temperature compensation, deposition of metal and non-metal oxides, etc., in the intermediate vessel. On the one hand, little time remains in the intermediate vessel for the excretion or rise of slag particles and oxides, and on the other hand, the currents and eddies between the metal inflow and the bottom pouring openings have a negative effect.
From DE-OS 2312 137 it is known to control the flow in the tundish by weir stones, in particular the slag separation is to be improved by an upward flow. Such weir stones also have the task of reducing or preventing the flow vortices caused by the metal inflow in the area of the floor outlets and to avoid hydraulic short circuits between the inlet and floor outlets. With such solutions, the flow in the tundish can be essentially controlled, but oxide and slag separation can only be improved insignificantly due to the remaining high flow rate.
In order to remove inclusions from the melt, it is further known from DE-OS 3 241 923 to blow inert gas through porous refractory stones at various points in the intermediate vessel. Bubble curtains can be generated, which are provided, for example, in the intermediate vessel transversely to the direction of flow of the casting metal. In order to produce a large-area bubble curtain, complex devices for gas feeds and large-area porous stones are required. The gas consumption is relatively high and a corresponding cooling effect on the metal is to be expected. Larger coagulated slag and oxide particles can advantageously be separated with this device, the smallest oxides remaining in the melt in the region of the intermediate vessel near the bottom.
The invention has for its object to provide a device which ensures an improved deposition of inclusions in the cast metal, thereby further improving the strand quality. Other influences of inclusions that disrupt continuous casting, such as smearing of floor pouring nozzles in the intermediate vessel, breakthroughs caused by slag particles etc. should also be avoided.
This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
The use of filter plates in intermediate vessels according to the invention, in particular in the case of continuous steel casting, on the one hand leads to a reduction in inclusions, and on the other hand the flow and eddy formation generated by the inflowing steel jet is calmed down considerably. The multiple division of the metal flow in the filter promotes coagulation and the targeted collection of inclusions, so that not only can the strand quality be improved, but also the smearing of open bottom pouring nozzles can be significantly reduced by agglomeration of fine metal oxides, especially clay.
The geometric arrangement of filter plates in the tundish can be done in a variety of ways. It is recommended to install the filter plates in such a way that they are arranged approximately across the direction of flow of the metal and extend over the entire width of the tundish.
The height of the filter plate in relation to the target bath level can be chosen as desired. They are to be selected in function of the permeability of the filter plate and the pouring capacity so that melt filtered at least in the area near the bottom flows to the floor spout and an upward flow is generated in the area near the slag. If the casting capacity is high, it is therefore proposed to choose the height of the filter plate between 5080% of the target bath level in the intermediate vessel. If there is sufficient specific permeability, the filter plate can extend up to the target bath level and above.
The permeable filter area can be increased if a curved, curved or staircase-shaped offset, etc., is arranged essentially concentrically around the metal inflow.
Filter plate is arranged.
Filter plates can simultaneously act as weir stones for generating certain currents. According to an additional proposal, weir stone frames can be provided in the intermediate vessel, into which the plates can be inserted or inserted from above.
In the case of long sequence castings, it is also indicated to design filter plates in the intermediate vessel so that they can be replaced.
Using appropriate devices, old filter plates can be pulled out of vertical guides and new filter plates can be inserted into the same or into adjacent guides.
Both when pouring and when replacing, it may be desirable for the filter plate to be covered by a thermally destructible protective layer for a short period of time from a few seconds to about a minute in order to prevent premature contamination by slag etc.
In the sense of an additional process, it is recommended to install plates with at least one protective layer in the intermediate vessel and to have this protective layer burned, carbonized or, in general, thermally destroyed by the molten steel by inflowing steel. Hardly flammable cardboard types are suitable as protective layers.
The filter plates themselves can consist of various refractory materials, for example metal oxides.
The development in this field, especially for the filtration of steel, has not yet been completed.
In addition to the required relatively high swallowing capacity, a correspondingly long service life is also necessary in order to be able to use such filter plates for bulk steels and not only for special steels.
Some examples of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.
Show it:
1 is a vertical section through two intermediate vessel halves along the line I-I of FIG. 2,
2 is a plan view of FIG. 1,
Fig. 3 is a vertical section through an installation example of a filter plate, and
Fig. 4 is a plan view through a further installation example of a filter plate.
1 and 2, 2, 2 'each represent an intermediate vessel half for a continuous steel casting installation, each having a bottom pouring nozzle 3, 3' and a metal inflow 4. Filter plates 7, 7 'are arranged between the impact area 6 of the metal inflow 4 and the bottom pouring openings 3, 3'. In the intermediate vessel 2 on the left half of FIG. 1, the filter plate 7 projects above the nominal bath level 9 shown by arrow 8. In the right half of FIG. 1, the filter plate has a height 11 that is between 5080% of the nominal bath height 9.
The filter plates 7, 7 'extend over the entire width of the intermediate vessel, so that they have the largest possible flow area and thus a high swallowing capacity.
The filter plate 7 is bent and arranged approximately concentrically around the metal inflow 4. The surface of the filter plate 7 is thus larger than that of 7 '.
In Fig. 3, a filter plate 14 is held on stop surfaces 12 in a refractory frame 13. Melt 15 moves in the direction of arrow 16 through the filter 14. On the left side of the filter plate 14, 17 is a floor spout. A slag layer 18 floats on the melt 15 in the area of the frame 13. This frame construction allows a filter plate change on the cold intermediate vessel 19 with little effort.
4, a filter plate 21 is inserted from above into guides 22, 22 'of an intermediate vessel 23. In the direction of arrow 25, steel can flow from the metal inflow side to the side of the bottom pouring nozzle, not shown. The filter plate 21 is covered on the metal inflow side with a thermally destructible protective layer 27. An advantage of this plate holder can be seen in the fact that the filter plate can only be pushed in from above, for example, after being cast on, and is easily replaceable. With the appropriate design, it is also conceivable to replace it while the casting is running.