DD245139B1 - Vorrichtung zum verdraengen des luftsauerstoffs beim vergiessen von stahl - Google Patents

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdrängung des Luftsauerstoffs aus der Umgebungsatmosphäre eines Gießstrahles beim Vergießen von Stahl. Die Vorrichtung eignet sich zum Vergießen von Stählen, welche mit hochsauerstoffaffinen Elementen legiert werden und die bei der Berührung mit Luftsauerstoff stark zur Sekundäroxydation neigen. Die Vorrichtung ist beim Stranggießen von Stahl im Bereich Pfanne-Gießverteiler oder im Bereich Gießverteiler-Stranggießkokille anwendbar. Weiterhin kann die Vorrichtung zum Vergießen von Stahl zu Blöcken verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Vergießen von Stahl kommt es zur Reoxydation von sich im Stahl befindlichen hochsauerstoffaffinen Mikrolegierungs- und Legierungselementen bei der Berührung mit Sauerstoff, welcher sich beim freien Gießen in der Umgebungsatmosphäre des Gießstrahles befindet. Die im Stahl befindlichen Legierungselemente werden oxidiert und teilweise abgeschieden oder verbleiben als sogenannte nichtmetallische Einschlüsse im Stahl. Diese nichtmetallischen Einschlüsse verringern den Verwendungszweck der zu erzeugenden Stahlmarke. Weiterhin wird durch die Bildung nichtmetallischer Einschlüsse die Vergießbarkeit des Stahles verschlechtert.

International werden daher beim Vergießen von Stählen, welche mit hochsauerstoffaffinen Elementen legiert wurden, im Bereich Pfanne-Verteiler feuerfeste Schattenrohre und im Bereich Verteiler-Stranggußkokille bei größeren Querschnitten feuerfeste Tauchausgüsse verwendet.

Für das Vergießen besonders von Knüppelquerschnitten finden international häufig Verfahren, bei denen eine inerte Schutzgasatmosphäre um den Gießstrahl herum aufgebaut wird, Anwendung. Folgende Lösungswege sind daher bekannt:

1. Die Abschirmung des Gießstrahles durch sogenannte „Faltenbälge", indem um den Gießstrahl herum ein Faltenbalg aus feuerfestem Gewebe angebracht wird. Der Innenraum dieses Faltenbalges wird entweder vakuumiert oder mit einem inerten Schutzgas gefüllt. Der Gießstrahl selbst ist dabei weder sichtbar noch ohne den Einsatz spezieller Hilfskonstruktionen zugänglich, (z.B. SU 161479; JP 53/3726; DE 3227132)

2. Die Abschirmung durch den Gießstrahl umhüllende sogenannte „Mantelrohre". Diese Mantelrohre sind entweder schwenkbar angeordnet oder werden mittels anderer konstruktiver Lösungen in die Gießstrahlachse gebracht. Die Zugänglichkeit des Verteilerdüsenaustrittes des Gießstrahles oder des Kokillenmeniskusses ist nur in beschränktem Umfang möglich. Die Schutzwirkung der bisher bekannten Lösungen ist sehr gering. (z.B. DE 2946183; DE 3207675)

3. Die Abschirmung des Gießstrahles durch das Verdampfen von Flüssigstickstoff am Verteilerdüsenaustritt, indem um diesen herum ein Gasverteiler angebracht wird, aus dem während des Gießens Flüssigstickstoff austritt.

4. Die Abschirmung des Gießstrahles durch einen freien Schutzgasschleier aus gasförmigem Stickstoff, der den Gießstrahl in seiner gesamten Länge umhüllt, indem der Gasverteiler am Boden des Gießgefäßes angebracht ist. (z.B. DE 2611831; DD 204053)

5. Die Abschirmung des Gießstrahles durch einen von oben nach unten gerichteten Schutzgasschleier, indem an der Gießpfanne den Gießstrahl umschließende Ringrohre angeordnet sind. Diese Ringrohre sind mit Düsen ausgerüstet, aus denen das Schutzgas gegen und parallel nach unten um den Gießstrahl austritt und ihn somit einhüllt, (z. B. DE-GM 7214530) Es sind auch solche den Gießstrahl umhüllende Ringkammern bekannt, aus denen über schräg nach unten gerichtete Düsen ein Inertgas gegen den Gießstrahl geblasen wird. (z.B. US-PS 4066117)

Wesentliche Nachteile dieser Verfahren sind:

— Arbeiten mit der Notrinne bei Havarien sind nur schwer möglich.

— Das Einspulen von z. B. Al-Draht in den Gießstrahl oder das Abschöpfen von sich auf dem Gießspiegel befindlicher Schlacke ist nur in eingeschränktem Maße möglich.

— Der Einsatz von Flüssigstickstoff ist sehr teuer.

— Die Schutzwirkung der unter 2, 4 und 5 genannten Verfahren ist sehr gering.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen ausreichenden Schutz des Gießstrahles vor Sekundäroxydation zu gewährleisten und damit das Vergießen von Stählen mit hochsauerstoffaffinen Elementen wie Al oder Ti zu ermöglichen und die Qualität der zu erzeugenden Stähle zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der es gelingt, den Luftsauerstoff aus der Umgebung des Gießstrahles zu verdrängen, um eine Oxydation von im Stahl befindlichen sauerstoffaffinen Elementen zu vermeiden, indem nach dem Gießbeginn eine Vorrichtung um den Gießstrahl angebracht wird, die es ermöglicht, den Gießstrahl mit einem inerten Gas zu umgeben.

Die Zugabe von z. B. Al-Draht in den Gießstrahl, das Abschöpfen von Schlacke vom Kokillenmeniskus· und die Sichtbarkeit desselben soll während des gesamten Gießverlaufes bei voller Schutzwirkung gewährleistet sein. Bei auftretenden Havarien muß das Einschwenken der Rinne zum Ablaufenlassen des Stahls schnell möglich sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Angießen ein ringförmiger Metallkörper in die Gießachse geschwenkt wird. Der Metallkörper enthält innen in seiner oberen Hälfte einen umlaufenden Hohlraum, aus dem nach oben und nach unten Lochdüsensysteme austreten. Der Hohlraum ist durch eine Öffnung mit einer Gaszuführung verbunden. Bei geöffneter Gaszuführung werden durch die im Hohlraum befindlichen Lochdüsensysteme zur Austrittsöffnung des Verteilers hin ein Gasschleier und zur Kokille hin 2 Gasschleier, die den Sauerstoff aus der Umgebung des Gießstrahles und aus dem Innenraum der Kokille verdrängen, ausgebildet. Die Lochdüsen, die zur Austrittsöffnung des Verteiles gerichtet sind, sind in einem Winkel von 5-45° zur Gießachse geneigt und bilden daher einen schrägen Gasschleier zum Verteiler hin aus. Der Gesamtquerschnitt aller nach oben austretenden Lochdüsen muß mindestens das 1,1fache des Gesamtquerschnittes aller nach unten austretenden Lochdüsen besitzen, um nach oben einen mindestens um das 1,1fache höheren Gasdurchsatz zu gewährleisten, so daß der Injektorwirkung des Gießstrahles entgegengewirkt werden kann. Dadurch wird der Innenraum des Metallkörpers mit inertem Schutzgas gefüllt und durch den Überdruck ein Ansaugen von Falschluft durch die Injektorwirkung des Gießstrahles und der unteren Gasschleier durch die Öffnung zwischen dem Verteilerboden und dem Metallkörper verhindert.

Eine Abdichtung zwischen Verteilerboden und Metallkörper, die sich sehr hinderlich bei auftretenden Havarien auswirkt, ist nicht mehr notwendig.

Der Durchmesser der Lochdüsensysteme, der durch die nach unten austretenden kreisförmig angeordneten Lochdüsen gebildet wird, muß dabei größer als die Diagonale der Kokille sein, um ein Einziehen von Sauerstoff in den Ecken der Kokille zu vermeiden.

Der Metallkörper ist an einem Rohr befestigt, welches als Haltearm dient und auch für die Zuführung des Inertgases verwendet werden kann. Die Innen-, Ober-und Außenseiten des Metallkörpers sind mit einer nichtmetallischen Schutzschicht zum besseren Entfernen von Stahlspritzern versehen.

Zum Schutz des oberen Lochdüsensystems vor Stahlspritzern beim Einschwenken in den Gießstrahl und zur besseren Verwirbelung des oberen Gasschleiers ist an der Oberseite des Metallkörpers ein Ablenkblech angebracht.

Um eine gute Zugänglichkeit zu gewährleisten, sind die den Hohlraum bildenden Blechteile abnehmbar ausgebildet.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Beherrschbarkeit und die Technologie des Vergießens von stark desoxydierten Stählen wesentlich vereinfacht. Die Kosten für die Erzeugung solcher Stähle werden gesenkt und der Aufwand für die Vorbereitung der Gießaggregate läßt sich ebenfalls einfacher durchführen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Vorrichtung in Arbeitsstellung und ihre Funktionsweise Fig. 2: die Vorrichtung in der Schnittdarstellurvg.

Vor dem Beginn des Gießens wird der Haltearm 1 mit der Gaszuführung des Metallkörpers in die Hebe- und Senkvorrichtung 2 eingesetzt und der Metallkörper 3 zur Kokille 4 und zur Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 justiert. Nach dem Justieren und Arretieren des Metallkörpers 3 in der Gießstrahlachse wird dieser wieder aus der Gießachse geschwenkt, um anschließend die Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 vorzuwärmen. Nachdem die Pfanne angegossen wurde und der Verteiler 6 voll ist, wird die Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 aufgebrannt und es beginnt das Gießen in die Kokille 4. Ist der Strang sauber angelaufen, wird die Gaszufuhrfür den jeweiligen Strang geöffnet und der Metallkörper 3 durch den Gießstrahl 7 geschwenkt. Anschließend wird der Metallkörper 3 mittels Hebe- und Senkvorrichtung 2 bis dicht unter die Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 angehoben, um den offenen Bereich zwischen Verteiler 6 und Metallkörper 3 so gering wie möglich zu halten. Durch das aus dem Hohlraum 8 ausströmende Gas wird durch die oberen Lochdüsen 9 in Richtung zur Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 ein oberer GasschleieriO im Winkel von 5°-45° zur Gießstrahlachse ausgebildet. Durch das Ablenkblech 11, welches wie die Innen- und Außenseiten des

Metallkörpers 3 mit einer nichtmetallischen Schutzschicht 12 versehen ist und das die oberen Lochdüsen 9 beim Ein-und Ausschwenken vor Stahlspritzer schützen soll, wird der obere Gasschleier 10 teilweise abgelenkt und somit der Bereich zwischen Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 und dem Metallkörper 3 vor dem Ansaugen von Luft geschützt. Durch die an der Unterseite des Hohlraumes 8 befindlichen unteren Lochdüsensysteme 13 werden zwei untere Gasschleier 14zur KoIiIIe 4 hin ausgebildet. Der Durchmesser der ausgebildeten Gasschleier ist größer als die Diagonalen der Kokille und verhindern ein Einziehen von Luft in den Ecken der Kokille 4.

Bei eingeschwenktem Metallkörper 3 ist es über den gesamten Gießverlauf möglich Al-Draht in den Gießstrahl 7 ohne Unterbrechung der Schutzwirkung einzuführen. Der Kokillenmeniskus 15 ist über den gesamten Gießverlauf sichtbar und uneingeschränkt zum Abschöpfen von Schlacke zugänglich. Bei eventuell auftretenden Störungen kann durch schnelles Absenken der Hebe- und Senkvorrichtung 2 und anschließendem Ausschwenken des Metallkörpers 3 eine Schwenkrinne zum Ablaufenlassen des Stahl unter den Gießstrahl 7 gebracht werden. Nach Gießende wird der Metallkörper 3 ausgeschwenkt und die Austrittsöffnung 5 des Verteilers 6 ist zum Verschließen des Ausgusses zugänglich.

Ähnlich wie bei der Arbeitsweise im Bereich zwischen Verteiler 6 und Kokille 4 kann der Metallkörper 3 bei Veränderung der Möglichkeiten der Befestigung im Bereich Pfanne-Gießverteiler bzw. beim Blockguß zwischen Pfannenausguß und Blockgußkokille verwendet werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Verdrängen des Luftsauerstoffs beim Vergießen von Stahl unter Einsatz eines Schutzgases und unter Verwendung einer Hebe- und Schwenkeinrichtung und eines Metallrohres mit als Hohlkörper ausgebildeter umlaufender Gasverteilung, die mit Austrittsöffnungen nach oben und unten versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung zum Verdrängen des Luftsauerstoffs an seiner Außen-, Ober- und Innenseite mit einer nichtmetallischen Schutzschicht (12) versehen ist und daß im Inneren des ringförmigen Metallkörper (3), in seiner oberen Hälfte, die als umlaufender Hohlraum (8) bezeichnete Gasverteilung eingebracht ist aus der nach oben im Winkel von 5° bis 45° und senkrecht nach unten kreisförmig angeordnete Lochdüsen (9; 13) austreten wobei der Gesamtquerschnitt aller nach oben austretenden Lochdüsen (9) mindestens um das 1,1fache größer als der Gesamtquerschnitt aller nach unten austretenden Lochdüsen (13) ist und daß die Durchmesser der durch die unteren Lochdüsen (13) gebildeten kreisförmigen Lochdüsensysteme mindestens so groß wie die Diagonale der Kokille (4) sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an der Oberseite des Meta 11 körpers (3) ein Ablenkblech (11) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Blechteile über und unter dem umlaufenden Hohlraum (8) abnehmbar angebracht sind.