DE1271139B

DE1271139B - Method and device for degassing metal melts, in particular steel and cast iron melts

Info

Publication number: DE1271139B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adolf Sickbert
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority date: 1961-01-24
Filing date: 1961-01-24
Publication date: 1968-06-27

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere Stahl- und Gußeisenschmelzen Es ist bekannt, Stahl oder Metalle zu entgasen, indem die Schmelze in einer Transportpfanne zu einer Entgasungseinrichtung geführt wird, die aus einem Evakuierungsbehälter und einer vakuumdicht darauf aufgesetzten Einfüllpfanne besteht.Method and device for degassing molten metal, in particular Melting steel and cast iron It is known to degas steel or metals by the melt is fed in a transport ladle to a degassing device, that consists of an evacuation container and a filling pan placed on it in a vacuum-tight manner consists.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird Stahl in der Einfüllpfanne elektrisch aufgeheizt, um dann durch den Ausguß dieser Einfüllpfanne in eine im Vakuumbehälter aufgestellte Gießpfanne zu fließen (USA.-Patentschrift 2 253 421). Auch bei Entgasungsverfahren anderer Art mit Hilfe eines Unterdruckes ist es notwendig, solche Temperaturverluste durch eine Zusatzbeheizung zu berücksichtigen. So sieht die USA.-Patentschrift 2 837 790 vor, einen aus einem Vorratsbehälter fließenden Stahl in einem beheizten Trichter zu erhitzen und ihn in ein erstes Vakuum einlaufen zu lassen, worauf der Stahl einer zweiten Erhitzung im trichterförmigen Boden des Vakuumbehälters und einem sich anschließenden Abflußrohr unterzogen wird, ehe er aus dem Rohrende unter Schutzgas in eine Kokille gelangt. Wenn man die elektrische Beheizung weglassen will, so muß Tau durch eine erhebliche überhitzung der Schmelze im Ofen dafür sorgen, daß der während der Entgasungszeit eintretende Temperaturverlust ausgeglichen wird. Der Temperaturverlust ist um so größer, je länger die Schmelze in diesen Gefäßen bis zum endgültigen Gießen in Formen verbleibt. Diese notwendigen und unvermeidlichen übertemperaturen benötigen zusätzliche Ofenzeit, sie bedingen erhöhten Verschleiß der feuerfesten Zustellung und eine Verlängerung der Gesamtdauer des Verfahrens bis zum Gießen.In a known method of this type of steel is electrically heated in the Einfüllpfanne order then to flow through the spout this Einfüllpfanne in an established in the vacuum container ladle (USA. Patent 2,253,421). Even with other types of degassing processes with the aid of a negative pressure, it is necessary to take into account such temperature losses through additional heating. This is how the USA. Patent 2,837,790 prior to heat a current flowing from a reservoir steel in a heated hopper and let it run into a first vacuum, and the steel to a second heating in the funnel-shaped bottom of the vacuum vessel and an adjoining outlet pipe is subjected to before it reaches a mold from the pipe end under protective gas. If the electrical heating is to be omitted, then dew must ensure that the temperature loss occurring during the degassing time is compensated for by considerably overheating the melt in the furnace. The temperature loss is greater, the longer the melt in these vessels to the final pouring in molds remains. These necessary and unavoidable excess temperatures require additional furnace time, they cause increased wear of the refractory lining and an extension of the overall duration of the process up to casting.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die Notwendigkeit einer überhitzung der Schmelze weitgehend beseitigt und trotzdem eine außerordentlich weitgehende Entgasung der Schmelze erzielt.According to the present invention, the need for overheating is eliminated the melt largely eliminated and still an extraordinarily extensive one Degassing of the melt achieved.

Erfindungsgemäß wird zum Entgasen von Metallschmelzen, insbesondere Stahl- und Gußeisenschmelzen, beim Einfallen der Schmelze in eine Pfanne, die zugleich Abstich- und Gießpfanne ist und in einem Unterdruckbehälter eingestellt ist, so verfahren, daß die Schmelze unmittelbar aus der Abstichrinne des Schmelzofens über einen Einfülltrichter des Unterdruckbehälters in die eingestellte Pfanne geleitet wird.According to the invention, to degas metal melts, especially steel and cast iron melts, when the melt falls into a ladle, which is also a tapping and pouring ladle and is set in a vacuum container, the procedure is such that the melt is taken directly from the tapping channel of the melting furnace via a funnel of the vacuum container is fed into the set pan.

Die bei diesem Verfahren zu benutzende Anlage besteht im wesentlichen aus einem die Abstichpfanne aufnehmenden Unterdruckbehälter mit einem vakuumdichten Deckel, einem vorzugsweise abnehmbaren Einfülltrichter und einer Vorrichtung zum Anpassen des Einfülltrichters an den Abstich. Der Unterdruckbehälter ist vorzugsweise mittels Kran oder auf Rädern verfahrbar. Für diesen Fall ist es weiter zweckmäßig, den Anschlußstutzen und/oder die Saugleitung flexibel zu gestalten und sie vorzugsweise aus dreh- oder kugelgelenkartigen Teilen bestehen zu lassen.The equipment to be used in this process essentially consists from a vacuum tank receiving the tapping pan with a vacuum-tight one Lid, a preferably removable funnel and a device for Adaptation of the filling funnel to the tapping. The vacuum container is preferred Can be moved by crane or on wheels. In this case, it is also advisable to to make the connection piece and / or the suction line flexible and preferably to be made of swivel or ball joint-like parts.

Im Bedarfsfall, insbesondere bei der Behandlung von unberuhigtem Stahl, während des Abstichs, werden die Leitungen, die vom Unterdruckbehälter zum Pumpenaggregat führen, zweckmäßig gekühlt, vorzugsweise mittels entlang der Saugleitung geführten Preßluftrohren, deren Austrittsöffnung gegen die Vakuumleitung gerichtet sind.If necessary, especially when treating unkilled steel, During the tapping, the lines from the vacuum tank to the pump unit are removed lead, expediently cooled, preferably by means of guided along the suction line Compressed air pipes, the outlet of which is directed towards the vacuum line.

Es liegt weiterhin im Bereich dieser Erfindung, in den Fällen, in denen sowohl die Behandlung beim Abstich als auch beim späteren Vergießen in Formen, Kokillen oder Stranggießkokillen unter Vakuum geschehen soll, ein und dasselbe Pumpenaggregat für beide Unterdruckbehandlungen zu verwenden. Züi diesem Zweck kann eine weitere Saugleitung vom Pumpenaggregat oder der zur Abstich-Entgasungseinrichtung führenden Leitung abgezweigt werden.It is further within the scope of this invention in the cases in which both the treatment during tapping and later pouring in molds, Chills or continuous casting chills should be done under vacuum, one and the same pump unit to be used for both vacuum treatments. For this purpose there can be another Suction line from the pump unit or that leading to the tapping degassing device Line are branched off.

Diese Leitungen sowie die Anschlußstutzen sind mit Abspetrorganen zu versehen, um auf die verschiedenen Einrichtungen zwecks Erzeugung von Unterdruck umschalten zu können.These lines as well as the connecting pieces are equipped with discharge organs to be provided in order to generate negative pressure on the various devices to be able to switch.

Nach beendetem Abstich kann an der vorgesehenen Stelle in Formen gegossen werden. Die Schmelze kann dabei in Kokillen oder Gießformen oder in Stranggießformen vergossen werden, die an Luft, unter Schutzgas oder in oder unter Vakuum stehen.When the racking is complete, the mold can be poured into the designated place will. The melt can be in permanent molds or molds or in continuous casting molds which are in air, under protective gas or in or under vacuum.

Weiterhin können der Schmelze vor, während oder nach der Entgasung Beruhigungs- und/oder Legierungsmittel zugegeben werden. Im Fall der Behandlung von Stahl kann dieser unberuhigt, teilberuhigt oder beruhigt abgestochen werden. Für die anderen Metalle gilt dies sinngemäß.Furthermore, calming agents and / or alloying agents can be added to the melt before, during or after the degassing. In the case of the treatment of steel , it can be tapped unquieted, partially calmed or calmed. This applies analogously to the other metals.

Wird der Stahl unberuhigt abgestochen, so ist die Entgasung besonders wirksam. Bisher war es im Stahlwerk mit erheblichen Gefahren verbunden, völlig unberuhigten Stahl in der Abstichpfanne zu transportieren wegen der Möglichkeit, daß der Stahl in der Pfanne aufwallt. Völlig unberuhigt abgestochener Stahl kann dagegen nach der erfindungsgemäßen Behandlung völlig gefahrlos transportiert werden.If the steel is tapped off without being calmed, the degassing is particularly effective. Up to now it has been associated with considerable dangers in the steelworks to transport completely unkilled steel in the tapping ladle because of the possibility of the steel billowing up in the ladle. In contrast, completely unquenched steel tapped off can be transported completely safely after the treatment according to the invention.

Der durch die Unterdruckbehandlung zu entgasende Stahl wird in üblicher Weise, z. B. in einem Elektroofen, S.M.-Ofen, Konverter usw. erschmolzen. Der Stahl kann beruhigt, halb beruhigt oder unberuhigt aus dem Ofen fließen, wobei die Beruhigungsmittel durch eine Zugabevorrichtung (vakuumdichte Schleuse) zugegeben werden können. Gegebenenfalls können auch Legierungen eingetragen werden, wie z. B. Titan, Niob, Bor, Aluminium usw. Wird der Stahl unberuhigt abgestochen, ist die Entgasung besonders wirksam, weil ein großer Teil der Desoxydation während des Einlaufens ins Vakuum über die desoxydierende Gasphase CO des Kohlenstoffes verläuft. Diese Reaktion wird, wie an sich bekannt besonders begünstigt durch das Aufteilen des einfließenden Strahles in Tröpfchen, die eine große Reaktionsoberfläche haben. Die Zugabe der Desoxydations- und/oder Legierungsmittel kann z. B. vor und während der Vakuumbehandlung erfolgen. Auch beim Abgießen in Formen oder Kokillen und danach können Desoxydations- und/oder Legierungsmittel in das schmelzflüssige Metall eingeführt werden.The steel to be degassed by the vacuum treatment is in the usual manner, for. B. melted in an electric furnace, SM furnace, converter, etc. The steel can flow out of the furnace calmly, semi-calmly or unsteadily, whereby the calming agents can be added through an adding device (vacuum-tight lock). If necessary, alloys can also be entered, such as B. titanium, niobium, boron, aluminum, etc. If the steel is tapped unquiet, the degassing is particularly effective because a large part of the deoxidation takes place during the entry into the vacuum via the deoxidizing gas phase CO of the carbon. As is known per se, this reaction is particularly favored by the division of the incoming jet into droplets which have a large reaction surface. The addition of the deoxidizing and / or alloying agents can, for. B. take place before and during the vacuum treatment. Deoxidizing and / or alloying agents can also be introduced into the molten metal during casting in molds or chill molds and afterwards.

In dem Fall, daß eine Verbindungsrinne zwischen dem Abstich des Ofens und dem oberen Rand des Eingießgefäßes benutzt wird, besitzt diese Eingießrinne eine Aufhängung, die es gestattet, die Verbindungsrinne mit fortschreitendem Absenken der Abstichrinne mit zu senken. Der dem Eingießgefäß zugewandte Teil der Verbindungsrinne ruht zweckmäßig auf einer reibungsarmen Führungseinrichtung, die am Eingießgefäß oder in dessen Nähe angeordnet ist.In the event that a connecting channel between the tapping of the furnace and the upper edge of the pouring vessel is used, this pouring channel has a suspension that allows the connecting channel to be lowered as it descends to lower the tapping chute. The part of the connecting channel facing the pouring vessel expediently rests on a low-friction guide device on the pouring vessel or is arranged in its vicinity.

Für den Fall, daß keine Verbindungsrinne benutzt wird, wird das Anpassen der Entfernung zwischen Abstich und Einfällgefäß während des Abstechens zweckmäßig dadurch bewirkt, daß das Evakuierungsgefäß an einem Kran hängend oder auf Rädern fahrbar entsprechend bewegt wird.In the event that no connecting gutter is used, the adjustment is made the distance between the tapping and the incinerator during tapping is expedient this causes the evacuation vessel to be suspended from a crane or on wheels mobile is moved accordingly.

In der Zeichnung ist eine Anlage für die Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt. In F i g. 1 besitzt der Unterdruckbehälter 1 einen väkuumdichten Deckel 2 mit Anschlußstutzen 3 für die Saugleitung. Der Deckel 2 ist in diesem Fall an dem Unterdruckbehälter 1 bei 4 angelenkt, so daß er beim Öffnen des Unterdruckbehälters aufgeklappt werden kann. Im Deckel ist weiterhin eine Eingießöffnung 5 mit dem Spritzschutz 6 vorhanden. Das kleine Einfüllgefäß 7 ist auf dem Deckel bei 8 vakuumdicht aufgesetzt. An dem Einfüllgefäß 7 ist ferner ein Tragarm 8 mit einer Führung 9 für die Verbindungsrinne 10 angeordnet. Diese Verbindungsrinne ist mit der Abstiehrinne 11 gelenkig verbunden mittels der Gelenke 12, so daß sie im Verlauf des Abstichs aus der aus-ezogen gezeichneten Stellung in die strichpunktiert gezeichnete Stellung äbgesenkt werden kann, entsprechend der fortschreitenden Absenkung der Abstichrinne 11. Unter dem Ausguß 13 des Einfüllgefäßes 7 befindet sich eine Abdichtung 14, die beim Angießen beseitigt werden kann.In the drawing, a system for carrying out the method is shown schematically. In Fig. 1 , the vacuum container 1 has a vacuum-tight cover 2 with a connecting piece 3 for the suction line. In this case, the lid 2 is hinged to the vacuum container 1 at 4 so that it can be opened when the vacuum container is opened. A pouring opening 5 with the splash guard 6 is also present in the cover. The small filling vessel 7 is placed on the lid at 8 in a vacuum-tight manner. A support arm 8 with a guide 9 for the connecting channel 10 is also arranged on the filling vessel 7. This connecting channel is articulated to the drainage channel 11 by means of the joints 12, so that it can be lowered in the course of the tapping from the fully drawn position to the position shown in dash-dotted lines, corresponding to the progressive lowering of the tapping channel 11. Below the spout 13 of the Filling vessel 7 is a seal 14 that can be removed when casting.

In F i g. 2 ist eine an den Anschlußstutzen 3 anschließende flexible Leitung dargestellt, die aus kugelgelenkartigen bzw. drehgelenkartigen Teilen 15 besteht.In Fig. 2 shows a flexible line adjoining the connecting piece 3 , which line consists of ball-joint-like or swivel-joint-like parts 15 .

In F i g. 2 a ist eine Draufsicht auf die in F i g. 2 in Ansicht dargestellte Leitung gezeigt, wobei auf beiden Seiten der Teile 15 je eine Preßluftleitung angeordnet ist, deren Austrittsöffnungen auf die Saugleitung gerichtet sind. Mit der Vorrichtung wird so gearbeitet, daß bei Beginn des Abstichs der Stopfen des EinfüRgefäßes 7 geschlossen gehalten wird, bis sich im Einfüllgefäß eine genügende Menge des schmelzflüssigen abgestochenen Metalls gesammelt hat. Sodann wird der Stopfen des Einfüllgefäßes angehoben und die Abdichtung 14 beseitigt. Während des Abstichs wird das Metall im Gießstrahl, der in den Unterdruckbehälter 1 und dort in die Pfanne 16 einfällt, entgast. Nach Beendigung des Abstichs kann sodann die Pfanne 16 nach Aufklappen oder Anheben des Deckels 2 herausgefahren und als Gießpfanne benutzt werden, insbesondere beim Gießen in Formen, Kokillen oder Stranggießkokillen, die sich im Vakuum befinden und in die das Metall in ähnlicher Weise wie bei dem Evakuierungsgefäß 1 eingeschleust wird.In Fig. FIG. 2a is a top plan view of the FIG. 2 shown in view of the line shown, with a compressed air line is arranged on both sides of the parts 15 , the outlet openings of which are directed towards the suction line. The device is operated in such a way that at the start of tapping, the stopper of the insertion vessel 7 is kept closed until a sufficient amount of the molten, tapped metal has collected in the filling vessel. The stopper of the filling vessel is then lifted and the seal 14 removed. During tapping, the metal is degassed in the pouring stream that falls into the vacuum container 1 and there into the ladle 16 . After completion of the tapping, the pan 16 can then be moved out after opening or lifting the lid 2 and used as a pouring ladle, especially when casting in molds, chills or continuous casting chills that are in a vacuum and into which the metal is in a similar manner to the evacuation vessel 1 is introduced.

Es ist noch zu erwähnen, daß bei einem Verfahren, bei dem aus einem Ofen ausfließender Stahl besonders gut entschlackt werden soll, auch der Wunsch zum Ausdruck gebracht worden ist, die Schlacke gleichzeitig zu entgasen (USA.-Patentschrift 1554368). Darin ist vorgesehen, für die Stahlherstellung eine Anlage zu benutzen, die aus einem mit dem Abstich des Ofens dicht verbundenen Einlaufrohr und einer daran anschließenden schneckenhausförmigen Entschlackungsvorrichtung besteht, die außerdem als Deckel für eine den aus der Entschlackung auslaufenden Stahl aufnehmende Pfanne benutzt wird. Die Entschlackungsvorrichtung ist mit Schikanen und Schiebern ausgestattet, welche eine Trennung von Stahl und Schlacke durch Abstreifen ermöglichen. Außerdem soll in der Entschlackungsvorrichtung ein Unterdruck erzeugt werden, um im Stahl gelöste Gase zu entfernen. Die Erzeugung eines für eine wirksame Stahlentgasung erforderlichen Unterdrucks ist aber nicht möglich, weil an den für den Schlackenabfluß geöffneten Schiebern kein vakuumdichter Abschluß vorhanden ist. Dazu wäre eine Abdichtung durch eine genügend hohe Säule der Schlacke notwendig, die mehr als 4 bis 5 m betragen müßte. In der Entschlackungsvorrichtung ist daher eine Entgasung des Stahles unmöglich. Selbst nach dem beendeten Abstich und nach Schließung aller Schieber in der Entschlackungsvorrichtung ist eine Stahlentgasung in der Pfanne kaum durchführbar, weil eine für die Vakuumerzeugung erforderliche Dichtheit bei keramischen Schiebern bei Pfannestopfen und bei lediglich mit Ton verschmierten Dichtungsflächen nicht gegeben ist.It should also be mentioned that in a process in which steel flowing out of a furnace is to be deslagged particularly well, the desire has also been expressed to degas the slag at the same time (US Pat. No. 1554368). It provides for the use of a system for steel production, which consists of an inlet pipe that is tightly connected to the tapping of the furnace and an adjoining snail-shaped deslagging device, which is also used as a lid for a pan that receives the steel leaking from the deslagging. The purification device is equipped with baffles and slides, which enable the steel and slag to be separated by scraping. In addition, a negative pressure should be generated in the deslagging device in order to remove gases dissolved in the steel. However, it is not possible to generate the negative pressure required for effective steel degassing because there is no vacuum-tight seal on the slides that are open for the slag drainage. This would require a seal by a sufficiently high column of slag, which would have to be more than 4 to 5 m. Degassing of the steel is therefore impossible in the deslagging device. Even after tapping has been completed and all slides in the deslagging device have been closed, degassing of the steel in the ladle is hardly feasible because ceramic slides with ladle stoppers and sealing surfaces that are merely smeared with clay do not have the required tightness to generate a vacuum.

Das Verfahren mit dieser Vorrichtung ist auch deswegen praktisch nicht durchführbar, weil keine Möglichkeit ersichtlich ist, wie man bei an das Abstichloch dicht angeschlossenem Einflußrohr das Abstichloch öffnen könnte.The method with this device is therefore not practical feasible because there is no obvious way of getting to the tapping hole tightly connected inlet pipe could open the tap hole.

Claims

Claims: 1. A method for degassing metal melts, in particular steel and cast iron melts, when the melt falls into a pan, which is at the same time a tapping and pouring ladle and is set in a vacuum container, d a - characterized in that the melt directly from the Drainage channel of the melting furnace is introduced into the set pan via a funnel of the vacuum container.

2. The method according to claim 1, characterized in that calming and / or alloying agents are added to the pan before, during or after the degassing. 3. Plant for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of a vacuum vessel (1) receiving the tapping pan (16 ) with a vacuum-tight lid (2), a preferably removable hopper (7) and a device for adapting of the funnel to the tap. 4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the vacuum container (1) can be moved by means of a crane or on wheels. 5. Device according to claims 3 and 4, characterized in that the connecting piece (3) and / or the suction line (17) are preferably designed to be flexible by rotating or ball-and-socket-like parts (18). 6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that a splash guard (6) is arranged under the inlet opening to protect the stopper device of the tapping pan (16). Documents considered: French Patent No. 1138 114; USA. Patent Nos. 1,554,368, 2,253,421, 2,837,790th