DE2218155A1 - Verfahren und vorrichtung zur handhabung einer stahlschmelze in einem giessgefaess - Google Patents

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Handhabung einer Stahlschmelze in einem Gießgefäß¹¹

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handhabung einer Stahlschmelze in einem Gießgefäß.

Beim Stranggießen von Stahl wird die Metallschmelze aus einer Gießpfanne in ein Zwischengießgefäß abgefüllt, beispielsweise ein Entgasungsgefäß, und dann in eine wassergekühlte Form vergossen. Die hitzebeständige Auskleidung des Zwischengießgefässes ist über der Düse gewöhnlich ausgespart bzw. mit einem Absatz versehen, und die Düse wird durch einen hitzebeständigen Verschlußkörper verschlossen, beispielsweise einen Gleitschieber_o Das Metall, das diese Aussparung zuerst erreicht, hat bereits einen großen Teil seiner Wärme an die hitzebeständige Auskleidung des Gefässes abgegeben. Dieses ziemlich beruhigte Metall setzt sich in der Aussparung ab, verliert zusätzliche Wärme an das umgebende, hitzebe-

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axe! Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

ständige Material und beginnt, sich zu verfestigen. Das geschmolzene Metall im Gefäß oberhalb der Aussparung ist nicht so stark überhitzt, daß es das verfestigte Metall wieder aufschmelzen kann. Zum Öffnen der blockierten Aussparung ist bisher eine Sauerstofflanze erforderlich gewesen. Diese Verfahrensweise ist jedoch unerwünscht, da sie die Qualität des Metalls beeinträchtigt und die Wärmeauskleidung des Zwisehengießgefässes beschädigt. Immer dann, wenn das Gießen durch Schließen der Düse unterbrochen wird, kühlt sich die Metallschmelze in der Aussparung über der Düse rascher ab als das Metall darüber, da es mit einer größeren Oberfläche mit der umgebenden hitzebeständigen Auskleidung in Berührung steht, d. h. es weist ein größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen auf. Die Kühlwirkung der hitzebeständigen Auskleidung kann auch zur Bildung von verfestigtem Stahl oder einem sogenannten "Pfannenbär" im Düsenbereich führen und den Schmelzenstrom behindern, wenn die Düse wieder geöffnet wird.

Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren geschaffen, mit dem das Blockieren einer Aussparung entweder vor Gießbeginn oder nach Unterbrechung des Gießens verhindert wird.

Bekanntermaßen können Inertgase in die Metallschmelze zur Durchführung verschiedenartiger Behandlungen eingeleitet werden. So kann beispielsweise Gas durch einen porösen Stopfen in einem Gleitschieber eingeblasen werden, um die Metallschmelze in einem Gefäß aufzurühren. Die bisher angewendeten Arbeitsweisen haben jedoch das Problem, daß Schieber aufgrund der obigen Erscheinung nicht richtig öffnen, nicht zufriedenstellend gelöst.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sichergestellt wird, daß eine Düse eines Zwischengießgefässes, beispielsweises eines Entgasungsgefässes, vollständig öffnet, um dadurch einen

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geeigneten Gießstrom zu erzeugen. Außerdem soll die an dem Zwischengießgefäß befindliche Düse unabhängig davon geöffnet werden können, ob sie vollständig oder teilweise durch verfestigtes Metall blockiert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Querschnittsansicht der Düse eines mit einer Bodenausgußöffnung versehenen Zwischengießgefäßes, das mit einem Gleitschieber ausgestattet ist, der in dem Gasdurchgang unterhalb der Gefäßdüse einen durchlässigen, iitzebeständigen Block aufweist und eine Gaszufuhrvorrichtung besitzt.

Das Gießgefäß 10 weist zur Aufnahme von Metallschmelze eine hitzebeständige Auskleidung 11 auf. Die Bodenwand des Gefäßes hat eine Senke oder Aussparung 12 sowie eine Austrittsöffnung 13 und trägt eine hitzebeständige Düsenplatte 14, die an ihrer Unterseite mit der Öffnung fluchtend befestigt ist. Unter der Düsenplatte ist ein Gleitschieberverschlußkörper 15 gelagert. Der Schieber kann auf beliebige Weise getragen und bedient werden, deshalb sind hier die Trag- und Bedienungsmechanismen nicht dargestellt. Der Schieber weist einen massiven,

hitzebeständigen Block l6, ferner einen den Block umgebenden Stahlmantel 17 und einen gasdurchlässigen hitzebeständigen Stopfen 18, der in dem oberen Teil des Blockes l6 mittig angeordnet ist. Eine Rohrleitung 19 ist am oberen Ende des Mantels 17 befestigt und bildet zusammen mit dem Stopfen 18 eine zylindrische Gasverteilungskammer 20. Die Rohrleitung 19 steht mit Vorratsbehältern 21 und 22 für Inertgas und sauerstoffangereichertes Gas in Verbindung, wobei jedes dieser Gase über ein Drei-Wege-Ventil 23 der Leitung zuführbar ist. Wenn der Mantel 17 aus mehr als einem Stück gefertigt

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ist, muß er dicht verschweißt werden, um jeglichen Gasaustritt entweder durch den Mantel selbst oder zwischen dem Mantel und der Rohrleitung 19 zu verhindern.

Beim kontinuierlichen Gießen von Stahl, insbesondere bei einem Vielstrangbetrieb, vergehen etwa 16 see von dem Zeitpunkt, da sich der Gießbehälter zu füllen beginnt, bis mit dem Abgießen wenigstens eines Stranges begonnen wird. Während sich der Behälter füllt, wird durch den porösen Stopfen 18 Inertgas (gewöhnlich Argon) eingeleitet, um die Metallschmelze im Düsensenkenbereich aufzurühren,, Zwischen 5 und 15 see bevor die Anlage zum Gießen eines Stranges fertigt ist, win das Ventil betätigt, um den Inertgasstrom durch den porösen Stopfen auf sauerstoffangereichertes Gas umzuschalten, vorzugsweise Sauerstoff handelsüblicher Reinheit. Die Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit liegt zwischen 140 und 420 l/min. Der Stahl in der Senke wird für jede 28 1 Sauerstoff, der in den Stahl eingeblasen wird, um 1,1 G überhitzt. Der Sauerstoff reagiert mit der Metallschmelze exoterm, wobei alles verfestigte Material in der Düsensenke entfernt wird,, Unmittelbar nach dem Sauerstoffeinblasen wird der Schieber 15 gegen einen Schieber 24 ausgetauscht, der eine Gießöffnung 25 aufweist, und der Gießvorgang beginnt«,

Vorzugsweise wird eine Sauerstoffströmungsmenge zwischen und 280 l/min über eine Zeitspanne von 7-10 see verwendet. Bei einem speziellen Beispiel, bei dem das hier beschriebene Verfahren bei einer 4-Strang-Gießpfanne benutzt wurde, wurde Argon, das für den Stahl ein Kühlmittel ist, in die Düsensenke

4 Minuten lang eingeblasen, woraufhin für gerade 10 see handelsüblicher, reiner Sauerstoff eingeleitet wurde, und zwar

mit einer Geschwindigkeit von 2Ö4 l/min. Es ergab sich ein frei fließender Strom mit guten Strömungseigenschaften.

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Die obigen Bedingungen sind für den Erfolg des hier beschriebenen Verfahrens wesentliche Eine Strömungsgeschwindigkeit von Sauerstoff, die unter 140 l/min liegt oder weniger als 5 see anhält, stellt nicht sicher, daß sich eine Düse öffnet. Umgekehrt wird durch eine Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs von über 420 l/min oder bei einer Ausströmzeit von über 15 see der Stahl überhitzt, so daß beim Vergießen der Metallschmelze in die Gießform der Stahl die Kühlzapfen im Formuntersatz schmelzen kann, wenn er sie berührt. Wenn somit die Abwärtsbewegung der Anfahrstange beginnt, dann trennt sich der Gießformuntersatz von dem Gußkörper, und die ganze Wärme kann verlorengehen. Ferner bewirkt eine zu starke Sauerstoffzufuhr die Oxydierung des im Stahl vorhandenen Kohlenstoffs zu Kohlendioxyd, das den Stahl als Gas verläßt«, Wenn Elemente, die in dem Stahl Oxyde bilden, verlorengehen, so verringert sich die Verfestigungsgeschwindigkeit, und Ausbrüche unterhalb der Gießform sind nicht nur möglich, sondern fast sicher zu erwarten.

Der poröse Stopfen 18 im Gleitschieber 15 muß einen Durchmesser haben, der kleiner ist als der Öffnungsdurchmesser in der Düsenplatte 14, und die Achse des Stopfens 18 sollte mit der Achse der Düsenplattenöffnung zusammenfallen. Die in der Platte 14 befindliche Düse besteht vorzugsweise aus Zirkonoxyd, das nur bis zu einer Temperatur von 1649° C standhält, darüber

jedoch abgetragen wird«, Der Sauerstoffstrom durch die Metallschmelze in diesem Bereich brennt den Zirkonoxydeinsatz aus, wenn der oberste Durchmesser des porösen Stopfens gleich oder größer ist als die Öffnung des Zirkonoxydeinsatzes®

Bisher mußte die Düsensenke auf etwa 131b G vorgeheizt werden, um in der Senke eine ausreichende Wärme sicherzustellen und dadurch eine Verfestigung des Stahls zu Beginn der Einleitung des Stahls in das Zwischengießgefäß zu vermeiden_e Für den Fachmann überraschend haben nun das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung das Vorheizen der Düsen-

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senke vollständig erübrigt.

Obgleich in der Zeichnung ein mit einem porösen Stopfen versehener Schieber an einem mit einer einzigen Düse ausgerüsteten Zwischengießgefäß verwendet wird, hat sich ein solcher Schieber an einem mit vielen Düsen versehenen Gießgefäß sogar noch vorteilhafter erwiesen.

Aus dem obigen ergibt sich, daß mit dem hier beschriebenen Verfahren jederzeit die Düse an einem Zwischengießgefäß geöffnet werden kann, und zwar unabhängig davon, ob eine solche Düse durch verfestigtes Metall blockiert wird oder nicht.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Behandlung von flüssigem Stahl in einem Gießgefäß vor dem Abgießen des Stahls in eine Stranggießform, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des Gießgefäßes mit einem Gleitschieher verschlossen wird, der einen porösen Stopfen hat, welcher mit der Austrittsöffnung fluchtet, daß dann der flüssige Stahl in das Gießgefäß eingefüllt wird, daß in den in dem Gießgefäß befindlichen Stahl bis kurz vor Beginn des Abgießens durch den Sto fen hindurch Inertgas in den Stahl eingeblasen wird, um ihn während des Einblasens aufzurühren, daß das Einblasen des Inertgases innerhalb etwa 15 see vor der Zeit beendet wird, zu der das Abgießen beginnen soll, daß sauerstoffreiches Gas mit einer Ge schwindle it von etwa 420 l/min in den in dem Gießgefäß befindlichen Stahl durch den Stopfen etwa 15 see lang eingeblasen wird, und zwar unmittelbar nach Beendigung des Inertgaseinblasens, um den Stahl im Bereich der Austrittsöffnung zu überhitzen und alles verfestigte Material, das sich gebildet hat, zu entfernen, und daß sofort nach Beendigung des Einblasens des sauerstoffreichen Gases der Schieber geöffnet und der Stahl aus dem Gießgefäß abgegossen wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstoffreiches Gas Sauerstoff handelsüblicher Reinheit verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff durch den Stopfen mit einer Geschwindigkeit von 140 - 420 l/min über 5-15 see eingeblasen wird.

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   k. Verfahren nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit zwischen 224 280 l/min eingeblasen wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff 7-10 min lang durch den Stopfen eingeblasen wird.

   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5» gekennzeichnet durch einen Gleitschieber (15), in dem sich unterhalb der Ausgußöffnung (13) ein poröser Stopfen (l8) befindet, der die Ausgußöffnung verschließt, einen Vorrat an sauerstoffreichem Gas (22), einen Vorrat an Inertgas (21), eine Einrichtung, die die Gasvorräte (21, 22) mit dem porösen Stopfen (l8) verbindet, und durch ein Ventil (23) in der Verbindungsvorrichtung (l9)> mit dem nur eines der beiden Gase wahlweise durch den Stopfen einblasbar ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Düsenplatte (l4t), die zwischen der Ausgußöffnung (13) und dem Gleitschieber (15) angeordnet ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (lh) einen Düseneinsatz aus Zirkonoxyd hat.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkonoxydeinsatz einen Öffnungsdurchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser des porösen Stopfens (l8).

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