DE10140019C1 - Casting system used for ingot casting or continuous casting comprises a casting mold and baffles connected to the molds to remove aluminum impurities and arranged in a channel system which leads to the casting mold - Google Patents

Casting system used for ingot casting or continuous casting comprises a casting mold and baffles connected to the molds to remove aluminum impurities and arranged in a channel system which leads to the casting mold

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Abstract

Casting system comprises a casting mold (2, 3) and baffles (6, 7a, 7a asterisk , 7b, 7b asterisk , 8a, 8b) connected to the molds to remove aluminum impurities and arranged in a channel system (5) which leads to the casting mold. The baffles consist of elements which are impinged by the melt. Preferred Features: The baffles are nozzles or barriers.

Description

Eine seit langem bestehende Aufgabe bei der Stahlerzeugung besteht darin, einen Stahl mit einem möglichst hohen Reinheitsgrad zu erzeugen. Das bedeutet unter anderem, dass die bei der Desoxidation der Schmelze mit Aluminium als Verunreinigungen entstehenden Al2O3- Partikel weitestgehend aus der Schmelze abzuscheiden sind. Dafür hat man Filter entwickelt, über die die Schmelze auf ihrem Weg von einem Gießgefäß zu einer Gießkokille geleitet wird. Als Filterwerkstoff für Stahlschmelzen werden verschiedene Oxide, wie Al2O3, ZrO2, MgO, CaO und Mullit vorgeschlagen. Bei solchen Filtern beruht die Filterwirkung zum einen auf der mechanischen Siebwirkung des Filters und zum anderen auf Adsorption, d. h. auf eine molekulare Wechselwirkung zwischen den verwandten Materialien des Filters und der Verunreinigungen. Die Vorschläge für den Einsatz von Filtern basieren auf Versuchen. In die Praxis haben solche Filter wegen der zu vermutenden kurzen Standzeit keinen Eingang gefunden. Wenn nach gar nicht langer Standzeit der Durchfluss durch das Filter wegen der Verunreinigungen abnimmt, kann es sogar zu einem Einfrieren der Schmelze im Filter kommen (ISIJ International, Vol. 32 (1992), No. 1, pp. 150-156 "Filtration Mechanism of Non-metallic Inclusions in Steel by Ceramic Loop Filter"; Stahl und Eisen 108 (1988 Nr. 5, Seiten 211 bis 219) "Kenntnisstand zur Abscheidung von Einschlüssen beim Filtrieren von Stahlschmelzen" von Peter Hammerschmid und Dieter Janke).A long-standing task in steel production has been to produce steel with the highest possible degree of purity. This means, among other things, that the Al 2 O 3 particles which are formed as impurities during the deoxidation of the melt with aluminum have to be separated as much as possible from the melt. Filters have been developed for this purpose, via which the melt is guided on its way from a casting vessel to a casting mold. Various oxides, such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, CaO and mullite, are proposed as the filter material for molten steel. In such filters, the filter effect is based on the mechanical sieving effect of the filter on the one hand and on the other hand on adsorption, ie on a molecular interaction between the related materials of the filter and the impurities. The suggestions for the use of filters are based on tests. In practice, such filters have not been used due to the presumed short service life. If after a short period of inactivity the flow through the filter decreases because of the impurities, the melt in the filter can even freeze (ISIJ International, Vol. 32 ( 1992 ), No. 1, pp. 150-156 "Filtration Mechanism of Non-metallic Inclusions in Steel by Ceramic Loop Filter "; Stahl und Eisen 108 (1988 No. 5, pages 211 to 219)" State of knowledge for separating inclusions when filtering steel melts "by Peter Hammerschmid and Dieter Janke).

Auch ein anderer schon seit längerem bekannter Vorschlag, bei dem in einer unmittelbar unterhalb der Kokille angeordneten, geschlossenen Kammer eine mehrfache 180°- Umlenkung der Stahlströmung vorgesehen ist, hat bis heute keinen Eingang in die Praxis gefunden (Fortschr.-Ber. VDI Reihe 3 Nr. 345. Düsseldorf: VDI-Verlag 1993, "Grundlegende Untersuchungen zur Optimierung der Filtration von Stahlschmelzen" von Raiber, Klaus). Vor den in dichter Folge hintereinander angeordneten 180°- Umlenkmitteln kommt es zu einem nicht unbeachtlichen Staudruck, so dass es in Verbindung mit sich absetzenden Verunreinigungen zu einem Einfrieren der Stahlschmelze kommen kann. Ein weiterer Nachteil der unmittelbar unter der Kokille angeordneten Kammer besteht darin, dass sie zu ihrer Befestigung spezielle Halterungen, wie Gespannplatten benötigt.Another proposal, which has been known for some time and in which a multiple 180 ° deflection of the steel flow is provided in a closed chamber located immediately below the mold, has so far not found its way into practice (Progress report VDI series 3 No. 345. Düsseldorf: VDI-Verlag 1993 , "Basic investigations for the optimization of the filtration of steel melts" by Raiber, Klaus). There is a not inconsiderable back pressure in front of the 180 ° deflecting means arranged one behind the other, so that the melted steel can freeze in connection with settling impurities. Another disadvantage of the chamber located directly under the mold is that it requires special brackets, such as clamping plates, to secure it.

Die Erfindung betrifft somit ein Gießsystem für Block- oder Strangguss mit einer Gießkokille sowie der Gießkokille vorgeordneten Mitteln zur Abscheidung von Aluminiumoxidverunreinigungen.The invention thus relates to a casting system for block or continuous casting with a casting mold and the Pouring mold upstream means for the separation of Aluminum impurities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gießsystem der vorgenannten Art zu schaffen, das bei einfachem Aufbau eine wirksame Abscheidung von aus Aluminiumoxid bestehenden Verunreinigungen in einer Stahlschmelze über eine lange Standzeit gewährleistet. The invention has for its object a casting system to create the aforementioned type, the simple Build up an effective deposition of alumina existing impurities in a molten steel ensures a long service life.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mittel zur Abscheidung von Aluminiumoxidverunreinigungen in einem zur Gießkokille führenden Kanalsystem angeordnet und als strömungsbeeinflussende Schikanen ausgebildet sind, die selbst und/oder von diesen mit der Strömung der Schmelze beaufschlagte Elemente aus hochreinem Aluminiumoxid als die Mittel zur Abscheidung von Aluminiumoxidverunreinigungen bestehen.This object is achieved in that the means for the separation of Aluminum oxide impurities in one to the casting mold leading channel system arranged and as flow-influencing baffles are formed, the itself and / or of these with the flow of the melt acted upon elements made of high-purity aluminum oxide as the means for the separation of There are aluminum oxide impurities.

Bei dem erfindungsgemäßen Gießsystem sorgen die aus hochreinem Aluminiumoxid bestehenden Schikanen und/oder die von der Schmelze intensiv beaufschlagten Elemente in Verbindung mit der besonderen, zu Turbulenzen führenden Strömungsführung der Schmelze in dem Kanalsystem dafür, dass sich die Verunreinigungen aufgrund von Adsorption an den Schikanen und/oder Elementen aus hochreinem Aluminiumoxid abscheiden. Da im Unterschied zu Filtern, die sich siebartig über den gesamten Strömungsquerschnitt erstrecken und auf deren eingangsseitiger Oberfläche sich deshalb die Verunreinigungen absetzen und so den freien Durchfluss mehr und mehr zusetzen, oder die 180°- Umlenkmittel in der dem Eingang der Gießkokille unmittelbar vorgeordneten Kammer, die einen Staudruck in der Schmelzenströmung verursachen, die Schikanen und/oder Elemente eine völlig andersartige geometrische Gestaltung haben, insbesondere keine 180°-Umlenkung und das in dichter Folge mehrfach bewirken, können die sich daran anlagernden Verunreinigungen den großen freien Strömungsquerschnitt auch nicht annähernd stark einengen. Die Schmelzendurchflussrate bleibt deshalb auch auf Dauer hoch. In the casting system according to the invention, they provide high-purity aluminum baffles and / or the elements intensively impacted by the melt in Connection with the special, leading to turbulence Flow guidance of the melt in the channel system for that the contaminants accumulate due to adsorption the baffles and / or high-purity elements Separate alumina. Unlike filters, which are sieve-like over the entire flow cross-section extend and on their input side surface therefore settle the contaminants and so the free More and more flow, or the 180 ° - Deflection means in the entrance of the casting mold immediately upstream chamber that a back pressure in of the melt flow, the baffles and / or Elements have a completely different geometric design have, in particular no 180 ° deflection and that in effect multiple times, they can do it accumulating impurities the large free Do not narrow the flow cross-section to any great extent. The melt flow rate therefore remains permanent high.  

Bei der Erfindung ist der intensive Kontakt der Stahlschmelze mit den Schikanen und/oder Elementen aus hochreinem Aluminiumoxid wesentlich. Dafür besonders geeignete Schikanen sind Düsen, Abrisskanten, Barrieren oder Siphons. Bei einem Gießsystem für Blockguss kommt dafür der Königstein oder Steigerstein im Kanalsystem besonders in Frage. Bei einem Gießsystem für Strangguss ist das Kanalsystem im Verteiler angeordnet und weist einen Einlauftrichter, einen Verteilerstein und einen Steigerstein aus hochreinem Aluminium auf, die aufgrund ihrer Anordnung und Ablenkung der Strömung (keine Richtungsumkehr!) besonders intensiv mit der Schmelze in Kontakt kommen, insbesondere eine laminare Strömung in eine turbulente Strömung umwandeln.In the invention, the intensive contact is the Melting steel with the baffles and / or elements high purity alumina essential. Especially for that suitable baffles are nozzles, tear-off edges, barriers or siphons. With a casting system for block casting comes instead the Königstein or Steigerstein in the canal system especially in question. In a casting system for continuous casting the duct system is arranged in the distributor and points an inlet funnel, a distributor block and one Steiger stone made of high-purity aluminum due to their arrangement and deflection of the flow (none Reversal of direction!) Particularly intensively with the melt in Come in contact, especially a laminar flow convert a turbulent flow.

Die Erfindung erstreckt sich weiter auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Gießsystems zur Verbesserung des Reinheitsgrades einer Stahlschmelze.The invention extends to use of the casting system according to the invention to improve the Purity levels of a molten steel.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The invention is based on two Exemplary embodiments schematically illustrating drawing explained in more detail. In detail show:

Fig. 1 ein Gießsystem für Blockguss im Vertikalschnitt, Fig. 1 shows a casting system for ingot casting in vertical section,

Fig. 2 ein Gießsystem für Strangguss in Aufsicht und Fig. 2 is a casting system for continuous casting in supervision and

Fig. 3 das Gießsystem gemäß Fig. 2 im Vertikalschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2. Fig. 3 shows the molding system of Fig. 2 in vertical section along line II of FIG. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Gießsystem 1 für Blockguss umfasst zwei Gießkokillen 2, 3 sowie ein zwischen einem Gießtrichter 4 und den Gießkokillen 2, 3 angeordnetes Kanalsystem 5. Dieses besteht aus zwei Verteilerkanälen 5a, 5b, die von dem Gießtrichter 4 ausgehen und zu den beiden Gießkokillen 2, 3 führen. In den Gießtrichter 4 kann schmelzflüssige Stahlschmelze mittels eines nicht gezeigten Gießgefäßes eingefüllt werden.The casting system 1 for block casting shown in FIG. 1 comprises two casting molds 2 , 3 and a channel system 5 arranged between a casting funnel 4 and the casting molds 2 , 3 . This consists of two distribution channels 5 a, 5 b, which start from the pouring funnel 4 and lead to the two casting molds 2 , 3 . Molten steel melt can be poured into the casting funnel 4 by means of a casting vessel, not shown.

Unterhalb des Gießtrichters 4 befindet sich ein Königstein 6, der die aus dem Gießtrichter 4 kommende Schmelzenströmung in die beiden Verteilerkanäle 5a, 5b umlenkt. Dadurch kommt er mit der Schmelze intensivst in Kontakt. Die umgelenkten Teilströme der Schmelze werden dann über jeweils eine in den Verteilerkanälen 5a, 5b angeordnete Düse 7a, 7b geleitet, die am strömungsabgewandten Ende eine Abrisskante 7a*, 7b* aufweist. Auch an dieser Stelle kommt die Schmelze mit der Düse 7a, 7b intensiv in Kontakt.Below the pouring funnel 4 there is a Königstein 6 , which deflects the melt flow coming from the pouring funnel 4 into the two distribution channels 5 a, 5 b. As a result, it comes into intensive contact with the melt. The deflected partial flows of the melt are then passed through a nozzle 7 a, 7 b arranged in the distribution channels 5 a, 5 b, which has a tear-off edge 7 a *, 7 b * at the end facing away from the flow. At this point too, the melt comes into intensive contact with the nozzle 7 a, 7 b.

Auf ihrem weiteren Weg gelangen die Teilströme der Schmelze zu einem unterhalb der Gießkokille 2, 3 angeordneten Steigerstein 8a, 8b, von dem die Teilströme aus ihrer horizontalen Strömungsrichtung um 90° nach oben umgelenkt werden. Auch hier findet ein intensiver Kontakt der Schmelze mit den Steigersteinen 8a, 8b statt.On their way, the partial flows of the melt reach a riser stone 8 a, 8 b arranged below the casting mold 2 , 3 , from which the partial flows are deflected upwards by 90 ° from their horizontal flow direction. Here, too, there is intensive contact of the melt with the riser stones 8 a, 8 b.

Bei diesem Gießsystem bestehen die besonders intensiv mit der Schmelze in Kontakt kommenden Elemente im Kanalsystem 5, und zwar der Königstein 6, die Düsen 7a, 7b mit ihren Abrisskanten 7a*, 7b* und der Steigerste 5a, 8b aus hochreinem Aluminiumoxid. Deshalb wirken sie als Mittel zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Al2O3. Diese Mittel sollten einen Reinheitsgrad von mindestens 60% haben, vorzugsweise 90%. In this casting system, the elements in the channel system 5 that come into particular contact with the melt, namely the Königstein 6 , the nozzles 7 a, 7 b with their tear-off edges 7 a *, 7 b * and the riser 5 a, 8 b high-purity aluminum oxide. Therefore, they act as a means of separating contaminants from Al 2 O 3 . These agents should have a degree of purity of at least 60%, preferably 90%.

Es versteht sich, dass das beschriebene System nicht auf ein solches mit zwei Gießkokillen beschränkt ist, sondern auch für mehr als zwei oder auch nur für eine gilt.It is understood that the system described is not based on one with two casting molds is limited, but also applies to more than two or only one.

Bei dem Gießsystem für Strangguss gemäß den Fig. 2 und 3 werden ebenfalls zwei Gießkokillen mit Stahlschmelze beschickt. In diesem Fall sind die Gießkokillen nicht dargestellt. Auch in diesem Fall ist das System nicht nur bei zwei Gießkokillen zu verwirklichen.In the casting system for continuous casting according to FIGS. 2 and 3, two casting molds are also charged with molten steel. In this case, the casting molds are not shown. In this case too, the system cannot only be implemented with two casting molds.

In einem wannenförmigen Verteiler 11 mit durch Stopfen verschließbaren Bodenausläufen 12, 13 ist ein erfindungsgemäßes Kanalsystem angeordnet. Das Kanalsystem umfasst einen vertikalen Einlauftrichter 14 mit einem zu einem Verteilerstein 15 führenden, horizontalen Verbindungskanal 16 und zwei horizontal verlaufende Verteilerkanäle 17a, 17b, die in vertikalen Auslaufsteinen 15a, 18b münden. In beiden Verteilerkanälen 17a, 17b sind Düsen 19a, 19b mit Abrisskanten 19a*, 19b* angeordnet. Der Verteilerstein 15, die Düsen 19a, 19b mit ihren Abrisskanten 19a*, 19b* und die Auslaufsteine 18a, 18b beeinflussen die Schmelzenströmung aufgrund ihrer Anordnung und Ausbildung im Kanalsystem und sind als Mittel zur Abscheidung von Al2O3-Verunreinigungen aus hochreinem Aluminiumoxid gefertigt.A channel system according to the invention is arranged in a trough-shaped distributor 11 with bottom outlets 12 , 13 which can be closed by plugs. The channel system comprises a vertical inlet funnel 14 with a horizontal connecting channel 16 leading to a distributor block 15 and two horizontally running distributor channels 17 a, 17 b, which open into vertical outlet stones 15 a, 18 b. Nozzles 19 a, 19 b with tear-off edges 19 a *, 19 b * are arranged in both distribution channels 17 a, 17 b. The distributor block 15 , the nozzles 19 a, 19 b with their tear-off edges 19 a *, 19 b * and the outlet stones 18 a, 18 b influence the melt flow due to their arrangement and design in the channel system and are used as a means of separating Al 2 O 3 - Impurities made from high purity alumina.

Claims (5)

1. Gießsystem für Block- oder Strangguss mit einer Gießkokille (2, 3) sowie der Gießkokille (2, 3) vorgeordneten Mitteln zur Abscheidung von Aluminiumoxidverunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abscheidung von Aluminiumoxidverunreinigungen in einem zur Gießkokille führenden Kanalsystem (5, 14, 16, 17a, 17b) angeordnet und als strömungsbeeinflussende Schikanen (6, 7a, 7a*, 7b, 7b*, 8a, 8b, 15, 19a, 19a*, 19b, 19b*, 18a, 18b) ausgebildet sind, die selbst und/oder von diesen mit der Strömung der Schmelze beaufschlagte Elemente aus hochreinem Aluminiumoxid als Mittel zur Abscheidung von Aluminiumoxidverunreinigungen bestehen.1. casting system for block or continuous casting with a casting mold ( 2 , 3 ) and the casting mold ( 2 , 3 ) upstream means for the separation of aluminum oxide impurities, characterized in that the means for the separation of aluminum oxide impurities in a channel system leading to the casting mold ( 5 , 14 , 16 , 17 a, 17 b) and arranged as flow-influencing baffles ( 6 , 7 a, 7 a *, 7 b, 7 b *, 8 a, 8 b, 15 , 19 a, 19 a *, 19 b, 19 b *, 18 a, 18 b) are formed, which themselves and / or elements acted upon by them with the flow of the melt consist of high-purity aluminum oxide as a means of separating aluminum oxide impurities. 2. Gießsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen (6, 7a, 7a*, 7b, 7b*, 8a, 8b, 15, 19a, 19a*, 19b, 19b*, 18a, 18b) Düsen (7a, 7b, 19a, 19b), Abrisskanten (7a*, 7b*, 19a*, 19b*), Barrieren oder Siphons sind.2. Casting system according to claim 1, characterized in that the baffles ( 6 , 7 a, 7 a *, 7 b, 7 b *, 8 a, 8 b, 15 , 19 a, 19 a *, 19 b, 19 b *, 18 a, 18 b) nozzles ( 7 a, 7 b, 19 a, 19 b), tear-off edges ( 7 a *, 7 b *, 19 a *, 19 b *), barriers or siphons. 3. Gießsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gießsystem für Blockguß mit einem Königstein (6) und einem Steigerstein (8a, 8b) im Kanalsystem (5) mindestens einer dieser Steine als die aus hochreinem Aluminiumoxid bestehende Schikane ausgebildet ist.3. Casting system according to claim 1 or 2, characterized in that in a casting system for ingot casting with a Königstein ( 6 ) and a riser stone ( 8 a, 8 b) in the channel system ( 5 ) at least one of these stones as the chicane consisting of high-purity aluminum oxide is trained. 4. Gießsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gießsystem für Strangguss das Kanalsystem (14, 16, 19a, 19b) in dem der Gießkokille vorgeordneten Verteiler (11) angeordnet ist und einen Einlauftrichter (14), einen Verteilerstein (15) und/oder einen Steigerstein (18a, 18b) als aus hochreinem Aluminiumoxid bestehende Schikanen aufweist.4. Casting system according to claim 1 or 2, characterized in that in a casting system for continuous casting, the channel system ( 14 , 16 , 19 a, 19 b) in which the casting mold upstream distributor ( 11 ) is arranged and an inlet funnel ( 14 ), one Distribution stone ( 15 ) and / or a riser stone ( 18 a, 18 b) as baffles consisting of high-purity aluminum oxide. 5. Verwendung eines Gießsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Erhöhung des Reinheitsgrades eines Stahls.5. Use of a casting system according to one of the claims 1 to 4, to increase the purity of one Steel.
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