DE19651533C2

DE19651533C2 - Process for the prevention of deposits in metallurgical vessels

Info

Publication number: DE19651533C2
Application number: DE19651533A
Authority: DE
Inventors: Raimund Brueckner; Daniel Grimm
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: KR20000057523A; AU5747598A; DE19651533A1; JP2001505488A; WO1998025719A1; DE19781391D2; EP0944449A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung oder Verringerung von metallischen und/oder nichtmetallischen Ansätzen, insbesondere hochtonerdehaltigen Ansätzen (Clogging), im Ausguß und/oder an dessen Ein- und/oder Auslauf von metallurgischen Gefäßen beim Vergießen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere Stahl.The invention relates to a method for preventing or reducing metallic and / or non-metallic approaches, in particular approaches containing high alumina (clogging), in the spout and / or at its inlet and / or discharge of metallurgical vessels when pouring molten metals, especially steel.

In der DE 44 28 297 A1 ist angegeben, daß Anlagerungen in einem metallurgischen Ausguß im Gießbetrieb durch induktives Beheizen einer Ausgußdüse verhindert oder beseitigt werden können. Es hat sich gezeigt, daß dieses zur Verhinderung oder Verringerung von Ansätzen (Clogging) im Ausguß ungenügend ist.DE 44 28 297 A1 states that deposits in a metallurgical Pouring in the casting operation prevented by inductive heating of a pouring nozzle or can be eliminated. It has been shown that this for prevention or Reduction of approaches (clogging) in the spout is insufficient.

In dem Fachbuch "Metallurgie des Stranggießens", Herausgeber: K. Schwerdtfeger, Stahl-Eisen, Düsseldorf 1992, S. 449 ff. ist das elektromagnetische Rühren beim Stranggießen beschrieben. Durch das Rühren soll insbesondere der Erstarrungsvorgang der Schmelze in einer Kokille oder der aus einer Kokille austretenden Schmelze beeinflußt werden. Es sind induktive Drehfeldrührer, Linearrührer und Helicoidalrührer sowie konduktive Rührer beschrieben.In the specialist book "Metallurgy of continuous casting", publisher: K. Schwerdtfeger, Stahl-Eisen, Düsseldorf 1992, p. 449 ff. Is the electromagnetic stirring at Continuous casting described. By stirring in particular Solidification process of the melt in a mold or from a mold emerging melt are affected. They are inductive rotary field stirrers, Linear stirrers and helicoidal stirrers as well as conductive stirrers are described.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim Vergießen von schmelzflüssigen Metallen metallische und/oder nichtmetallische Ansätze im oder am Ausguß wirkungsvoll zu verhindern oder zu verringern. The object of the invention is to cast molten metals metallic and / or non-metallic approaches in or on the spout effectively prevent or reduce.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das schmelzflüssige Metall, insbesondere Stahl, im Ausguß elektromagnetisch gerührt wird und der Ausguß zusätzlich induktiv beheizt wird. Durch das Rühren des schmelzflüssigen Metalls im Ausguß wird dem den Ausguß durchströmenden schmelzflüssigen Metall eine zusätzliche Bewegungskomponente aufgeprägt, die dem Anlagern von Bestandteilen des schmelzflüssigen Metalls an der Innenwandung des Ausgusses entgegenwirkt. An der Innenwand des Ausgusses können sich also kaum Ansätze bilden und etwa entstandene Ansätze werden abgerieben. Der Durchlaufquerschnitt des Ausgusses wird somit im Gießbetrieb nicht durch Ansätze, insbesondere Tonerdeablagerungen (Clogging) wesentlich verengt. Hinzu kommt, daß die Wirkung des Rührers sich über die räumliche Ausdehnung des Rührers hinaus erstreckt, weil dem Stahl eine Zwangsströmung aufgeprägt werden kann ("Metallurgie des Stranggießens", Herausgeber: K. Schwerdtfeger, Stahl-Eisen, Düsseldorf 1992, S. 449 ff.).According to the invention the above object is in a method of the aforementioned Art solved in that the molten metal, especially steel, in Spout is stirred electromagnetically and the spout is additionally heated inductively. By stirring the molten metal in the spout is the flowing through the spout molten metal imprinted an additional movement component that the accumulation of components of the molten metal on the inner wall counteracts the spout. So on the inner wall of the spout hardly any approaches and any approaches that have arisen are rubbed off. The The flow cross-section of the spout is therefore not in particular, alumina deposits (clogging) significantly narrowed. Come in addition, that the effect of the stirrer extends over the spatial extent of the stirrer extends because a forced flow can be impressed on the steel ("Metallurgy of continuous casting", editor: K. Schwerdtfeger, steel-iron, Düsseldorf 1992, p. 449 ff.).

In Weiterbildung der Erfindung wird der Ausguß und/oder das schmelzflüssige Metall induktiv beheizt. Dieses Beheizen dient vor allem dazu, der Ansätze begünstigenden Temperaturerniedrigung des Ausgusses entgegenzuwirken. Durch das Beheizen soll diejenige Wärme nachgeführt werden, die das Ausgußsystem, beispielsweise Freilaufdüse, Schieberauslauf, Eintauchausguß, Wechselausguß, Schattenrohr, an die Umgebung abgibt. Das induktive Beheizen kann mittels eines Induktors dadurch erfolgen, daß der Ausguß und/oder das schmelzflüssige Metall induktiv an das elektromagnetische Feld des Induktors ankoppelt. Selbst bei niedrigen Gießtemperaturen werden dadurch auch Ansätze durch ein- bzw. anfrierendes Metall am oder im Auslauf verhindert.In a development of the invention, the spout and / or the molten metal heated inductively. This heating primarily serves to favor the approaches Counteracting the drop in temperature. By heating the heat that the pouring system, for example Freewheel nozzle, slide spout, immersion spout, interchangeable spout, shade tube, on the environment. Inductive heating can thereby be done by means of an inductor take place that the spout and / or the molten metal inductively to the electromagnetic field of the inductor is coupled. Even at low Pouring temperatures also become approaches due to freezing or freezing Metal on or in the outlet prevented.

Das schmelzflüssige Metall wird induktiv und/oder konduktiv gerührt, wie dies in dem eingangs genannten Fachbuch beschrieben ist. Zum Rühren kann ein Drehfeldrührer und/oder Linearrührer und/oder Helicoidalrührer verwendet werden. The molten metal is stirred inductively and / or conductively, as in the the above-mentioned textbook is described. To stir a Rotary field stirrer and / or linear stirrer and / or helicoidal stirrer are used.

Solche Rührer sind ebenfalls in dem genannten Fachbuch beschrieben. Ein Linearrührer hat den Vorteil, daß er sich bildende Ansätze an der Innenwandung des Ausgusses in und/oder gegen die Strömungsrichtung, in der das schmelzflüssige Metall durch den Ausguß strömt, unterbindet. Ein Drehfeldrührer hat den Vorteil, daß er dem den Ausguß durchströmenden schmelzflüssigen Metall eine tangentiale Bewegungskomponente aufprägt, die ebenfalls Anbackungen entgegenwirkt. Ein Helicoidalrührer vereinigt die Vorteile des Drehfeldrührers und des Linearrührers, indem er dem schmelzflüssigen Metall im Ausguß eine wendelförmige Bewegungskomponente aufprägt.Such stirrers are also described in the specialist book mentioned. A Linear stirrer has the advantage that it forms lugs on the inner wall of the Spout in and / or against the flow direction in which the molten Metal flows through the spout, prevents it. A rotary field stirrer has the advantage that he a tangential to the molten metal flowing through the spout Imprints movement component that also counteracts caking. A Helicoidal stirrer combines the advantages of the rotary field stirrer and the linear stirrer, by giving the molten metal a helical shape in the spout Imprints movement component.

Zum Rühren und gegebenenfalls zum Beheizen kann auch ein Mehrfrequenzrührer, wie er in der Literaturstelle ISIJ International, Vol. 36 (1996), No. 5, pp. 487 bis 492 beschrieben ist, verwendet werden.A multi-frequency stirrer can also be used for stirring and optionally for heating. as described in ISIJ International, Vol. 36 (1996), No. 5, pp. 487 to 492 is used.

Zur Durchführung des Verfahrens werden fluidgekühlte, insbesondere luft- und/oder wassergekühlte elektromagnetische Rührer und/oder Induktoren zum Aufheizen bzw. Beheizen verwendet. Der/die Rührer und der/die Induktor/en können in Strömungsrichtung des schmelzflüssigen Metalls hintereinander und/oder radial zur Strömungsrichtung übereinander angeordnet werden.To carry out the method, fluid-cooled, in particular air and / or water-cooled electromagnetic stirrers and / or inductors for heating or heating used. The stirrer and the inductor (s) can be in Flow direction of the molten metal one behind the other and / or radially to be arranged one above the other in the direction of flow.

Zur Durchführung des Verfahrens können induktiv ankoppelbare feuerfeste Ausgüsse verwendet werden, die gegebenenfalls mit einer nicht induktiv ankoppelbaren Innen- oder Außenschicht versehen sind.To carry out the method, inductively connectable refractories Spouts are used, if necessary with a non-inductive connectable inner or outer layer are provided.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Wandung oder in einem Boden eines metallurgischen Gefäßes ein Ausguß, beispielsweise Ausgußdüse, angeordnet (vgl. beispielsweise die Fig. 1 der DE 196 51 534 A1) oder am Boden des metallurgischen Gefäßes ist als Ausguß ein an sich bekannter Schieber mit oder ohne Eintauchausguß angeordnet. Der Ausguß ist im Bereich der Einlaufhülse des Schiebers von einem elektromagnetischen Rührer umgeben, der aus einer oder mehreren elektromagnetischen Spulen besteht, die von einem Frequenzumrichter oder Umformer gespeist sind und die elektromagnetischen Felder an das schmelzflüssige Metall, insbesondere Stahl, derart ankoppeln, daß in diesem eine zur Strömungsrichtung zusätzliche Bewegungskomponente (Rühren) entsteht. Diese Bewegungskomponente verhindert oder verringert Ansätze von Bestandteilen des schmelzflüssigen Metalls an der an das schmelzflüssige Metall angrenzenden Innenseite des Ausgusses und insbesondere im Bereich seines Einlaufes oder an dessen Auslauf, an dem das schmelzflüssige Metall diesen verläßt. Der Rührer ist im Ausguß derart angeordnet, daß sich bei dem für Ansätze und insbesondere Clogging kritischen Bereichen die Rührbewegung günstig auswirkt.In one embodiment of the invention, a spout, for example a spout nozzle, is arranged in a wall or in a base of a metallurgical vessel (see, for example, FIG. 1 of DE 196 51 534 A1) or on the bottom of the metallurgical vessel is a spout as such known slide with or without immersion spout arranged. The spout is surrounded in the area of the inlet sleeve of the slide by an electromagnetic stirrer, which consists of one or more electromagnetic coils, which are fed by a frequency converter or converter and couple the electromagnetic fields to the molten metal, in particular steel, in such a way that in this a movement component (stirring) that is additional to the direction of flow arises. This movement component prevents or reduces the build-up of constituents of the molten metal on the inside of the spout adjacent to the molten metal and in particular in the area of its inlet or on its outlet where the molten metal leaves it. The stirrer is arranged in the spout in such a way that the stirring movement has a favorable effect in the areas critical for approaches and in particular clogging.

Zusätzlich ist der Ausguß von wenigstens einem Induktor umgeben, dessen elektromagnetisches Feld an das feuerfeste keramische Material des Ausgusses und/oder an das schmelzflüssige Metall ankoppelt und damit zu einem Beheizen führt. Das rührende Feld und das heizende Feld können sich überlagern. Der Ausguß kann eine induktiv nicht ankoppelbare Innenschicht als Verschleißschutzschicht und/oder eine induktiv nicht ankoppelbare Außenschicht zur thermischen Isolierung tragen.In addition, the spout is surrounded by at least one inductor, the electromagnetic field on the refractory ceramic material of the spout and / or coupled to the molten metal and thus to one Heating leads. The moving field and the heating field can overlap. The spout can be an inductively non-coupled inner layer Wear protection layer and / or an inductively non-connectable outer layer for wear thermal insulation.

Der Rührer und der Induktor sind in Strömungsrichtung des schmelzflüssigen Metalls hintereinander angeordnet. Sie können auch radial zur Strömungsrichtung gesehen übereinander angeordnet sein. Die elektrischen Leistungen und Frequenzen des Rührers und des Induktors sind derart eingestellt, daß die gewünschten Funktionen, nämlich Rühren einerseits und Beheizen andererseits, erreicht werden. Der Induktor kann auch zusätzlich dazu dienen, vor und für das Angießen den Ausguß aufzuheizen.The stirrer and the inductor are in the flow direction of the molten metal arranged one behind the other. You can also see radial to the direction of flow be arranged one above the other. The electrical powers and frequencies of the The stirrer and the inductor are set so that the desired functions, namely stirring on the one hand and heating on the other. The inductor can also serve in addition, before and for pouring the spout to heat up.

Der Rührer und der Induktor sind mittels eines Fluids gekühlt, um ihre Überhitzung zu vermeiden. Zur Kühlung kann z. B. Druckluft oder Wasser verwendet werden.The stirrer and inductor are cooled by a fluid to prevent them from overheating to avoid. For cooling z. B. compressed air or water can be used.

Claims

1. A method for preventing or reducing metallic and / or non-metallic approaches, in particular high-alumina approaches (clogging), in a spout and / or at its inlet and / or outlet of metallurgical vessels when pouring molten metal, in particular steel, characterized that the molten metal, in particular steel, is electromagnetically stirred in the spout and the spout is additionally heated inductively.

2. The method according to claim 1, characterized, that the molten metal is stirred inductively and / or conductively.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the molten metal by means of a rotating field stirrer and / or Linear stirrer and / or helicoidal stirrer is stirred.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the molten metal is stirred by means of a multi-frequency stirrer with the frequencies overlapping.

5. The method according to claim 4, characterized, that by means of the multi-frequency stirrer the spout and / or that molten metal is also heated inductively.

6. Use of at least one fluid-cooled, in particular air-cooled and / or water-cooled stirrers for electromagnetic stirring and at least one at least partially air-cooled inductor for inductive heating and possibly heating the spout and / or of the liquid metal in the spout, to carry out the process any of the preceding claims.

7. Use according to claim 6, characterized, that the stirrer (s) and / or the inductor (s) one after the other and / or are arranged one above the other.

8. Use of inductively connectable, refractory ceramic Spouts, in particular free-running nozzles, immersion spouts, Interchangeable spouts, shadow pipes, slide spouts, for implementation of the method according to one of the preceding claims.

9. Use according to claim 8 for performing the method according to a of the preceding claims, wherein the spout with a non-inductive connectable, fireproof ceramic inner or outer layer is.