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Kennwort: Pulverimpfanlage Verfahren zum Zuführen von Eisenpulver
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Eisenpulver zum Gießstrahl
während des Stranggießens sowie eine Vorrichtung zur Durchftihrung dieses Verf ahrens.
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Bei der Herstellung von Branmen, KnUppeln und insbesondere auch bei
der Erzeugung von Vieleck- oder Rundstrangguß beim kontinuierlichen Stranggießen,
besteht immer wieder die Gefahr, daß die Kernzone des Gießstranges porös ist, d.h.
i.m Zentrum des GieQstr2r.ges finden sich Lunkerstellen oder es bilden sich Quer-und
Längsrisse. Dieser fehlerhafte Kern macht sich dann bei der Weiterverarbeitung des
Gießstranges, z,B. durch Walzen, störend bemerkbar, da diese Fehlstellen nicht beseitigt
werden können und somit oft das Walzerzeugnis nicht dem weiteren Verarbe itungsprozess
zugeführt werden kann.
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde bereits vorgeschlagen (russ.
Zeitschrift "Nachrichten höchster Lehranstalten", 1970, "Schwarze Metallurgie")
dem flüssigen Metall über einen Trichter Pulver zuzuführen. Bei diesem bekannten
Verfahren wird der mit dem Pulver angereicherte Gießstrahl von einer rohrförmigen
Führung bis unter die Oberfläche des in der Kokille sich ansammelnden flüssigen
Metalles geleitet. HierDei besteht jedoch die Gefahr, daß aufgrund der Anordnung
des Eisenpulver-Trichters in Bezug auf den Gießstrahl die Zuführung des Pulvers
schon weit oberhalb
der Kokille erfolgt, und das Pulver bereits
verbrennt noch ehe der Gießstrahl in die Kokille gelangt ist.
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Mit diesem bekannten Verfahren ist es somit nicht möglich, die beim
Stranggießen entstehenden Fehler im Kern des Gießstromes zu vermeiden.
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Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen (DAS 1 252 854) einem Gießstrang
Zusatzstoffe über eine Leitung in Form von Aluminiumdraht zuzufXlren. Von Nachteil.
bei dieser Vorrichtung ist jedoch, daß der Aluminiumdraht von Kühlgas ummantelt
werden muß, um zu verhindern, daß er bereits beim Erreichen des Gießstrahlmantels
durch die intensive Wärme weich wird und sich in Gießstrahlrichtung biegt und dabei
vom Gießstrahl auf die Metalloberfläche mitgerissen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand
der Technik, ein Verfahren zum Zuführen von Eisenpulver zum Gießstrahl während des
Stranggießens vorzuschlagen, bei dem gewährleistet ist, däß das Eisenpulver auch
in das Zentrum des Gießstranges gelangt und dadurch sichergestellt ist, daß keine
Fehler mehr in diesem vorhanden sind.
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Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß
das Eisenpulver in einem prozentualen Gewichtsanteil von 1-5 % bezogen auf die zu
vergleßende, flUssige Metallmenge und in einem Winkel zwischen 150 - 250, gemessen
zur Gießstrahlrichtung, mit einem Druck von o,ol - o,1 atü sowie in einem Abstand
von o - 50 mm oberhalb der Metall oberfläche dem Gießstrahl zugeführt wird.
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Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Maßnahmen ist gewShrleistet, daß
durch das dem Gießstrahl zugeführte Eisenpulver ein einwandfreier, in seinem Kern
verdichteter Gießstrang erhalten und somit eine ordnungsgemäße Weiterbearbeitung
ermöglicht wird.
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Der Eisenpulverstrahl wird, wie erwähn6, in einem Winkel von 150 -
25° dem Gießstrahl zugeführt. Bei kleinerem oder
größerem Winkel
besteht die Gefahr, daß der Eisenpulverstrahl vom Gießstrahl abprailt und das Pulver
nutzlos auf die Metallbadoberfläche in der Kokille fällt. Innerhalb dieses Winkelbereiches
hat sich a besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Eisenpulver in einem Winkel
von 20dem Gießstrahl zugeführt wid.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Eisenpulver
mit einem Druck von o>o3 - o,o5 atil dem Gießstrahl zugeftihrt wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin gtlnstig, wenn
als Druckmittel ein Inertgas, insbesondere Argon, verwendet wird.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung
vorgesehen, die in vorteilhafter Weise aus einem Hauptvorratsbehälter, dem ein Zwischenbehälter
nachgeordnet ist sowie aus eine vom Zwischenbehälter in den Bereich des Gießstrahles
fUhrenden Leitung.besteht.
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Zur Sicherstellung einer störungsfreien Zufuhr des Pulvers aus dem
Zwischenbehälter zum Gießstrahl ist es günstig, wenn die Leitung gegenüber der Horizontalen
um ca. 2 0 geneigt ist.
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Von Vorteil ist es schließlich noch, wenn am vorderen Ende der Leitung
eine Düse vorgesehen ist, deren Längsachse um 150 - 250, vorzugsweise um 20°, gegenüber
der Vertikalen geneigt ist.
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Die nachstehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient
im Zusammenhang mit der bei liegenden Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Fig, 2 Schnittansichten eines Stranggusses ohne und 3 Eisenpulver
Fig.
4 den Eindringbereich von Eisenpulver und Gießstrahl in das Metallband der Kokille
und Fig. 5 eine Schnittansicht eines gemäß der Erfindung mit Eisenpulver angereicherten
Stranggusses Tn Fig. 1 ist ehe erfindungsgemäße Einrichtung 1o dargestellt, mit
welcher das Eisenpulver beim Stranggießen zugeführt wird.
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Ein Hauptvorratsbehälter p dient zur Aufnahme einer größeren Menge
Eisenpulver. Dieser Hauptvorratsbehälter ist über eine Leitung 14, in wischer ein
Absperrventil 16 angeordnet ist, mit einem Zwischenbehälter 18 verbunden. Das Pulver
wird aus dem Hauptvorratsbehälter mit einem Druck von ca. 3,5, atü in den Zwischenbehälter
18 gefördert.
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Am unteren Ende des Zwischenbehälters 18 ist eine weitere Leitung
20 angeordnet, welche - wie Fig. 1 zeigt - in einem Winkel von 20° gegenüber der
Horizontalen in Strömungsrichtung des Pulvers nach unten geneigt ist. Am vorderen
Ende der Leitung 20 ist eine DUse 22 vorgesehen. Die DUse 22 ist in Be zug auf die
Leitung 20 schräg angeordnet. Die Längsachse der Düse 22 liegt dabei in einem Winkelbereich
von 150 - 250 zur Achse des in vertikaler Richtung nach unten strömenden Gießstrahles
24. Gemäß Fig. 1 ist der Düsenneigungswinkel zum Gießstrahl 200.
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Der Gießstrahl 24 gelangt aus einer Pfanne 26 in die darunter angeordnete
Kokille 28, in welcher das flüssige Metall allmählich erstarrt und dann in Form
einee kontinuierlichen Stranges dessen Inneres jedoch noch über einen gewissen Zeitraum
flüssig ist, aus der Kokille abgezogen und der weiteren Verarbeitung zugeführt wird.
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Durch die zuvor beschriebene Vorrichtung wird erfindungsgemäß in den
Gießstrahl 24 Eisenpulver eingebracht. Wie bereits eingangs erwähnt, bilden sich
oft bei der Herstellung des Stranggusses in dessen Innern TuSnkerstellen, Quer-
und Längsrisse 30, Dies ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, in welchen ein Teilabschnitt
32 eines Stzanggusses gezeigt ist, der ohne Pulverzusatz hergeslt wurde.
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Diese Fehlerstellen verhindern eine optimale Weiterverarbeitung des
Stranggusees.
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Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Eisenpulver
dem Gießstrahl 24 in einem Winkel von 150 -250 zugeführt, und zwar in einem Abstand
von o-50 mm oberhalb des Einaringbereches 4o (Metallbadoberfläche 29) des Gießstrahles
24 in die flüssige Metallschmelze 38 in der Kokille 28 (Fig. 4).
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Bedingt durch den niedrigen Druck (o,ol - o,1 ast5), welcher im Zwischenbehälter
18 herrscht, wird das Eisenpulver kontinuierlich durch die geneigte Leitung 20 und
die Düse 22 gefördert. Als Druckmittel wirkt ein Inertgas z.B.
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Argon, welches wie ein Druckpolster auf dem Eisenpulver im Zwischenbehälter
18 ruht und dieses zum Gießstrahl fördert. Eine Vermischung von Eisenpulver mit
dem Inertgas findet dabei nicht statt. Sollte jedoch trotzdem, wenn auch nur Im
geringen Maße, eine Vermischung erfolgen, dann ist die Verwendung von Argon dahingehend
von Vorteil, daß durch das Inertgas eine Verminderung der Schlackenbildung auf der
Metallbadoberfläche 29 erzielt wird.
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Der Pulverstrahl 34 berührt gemäß dem Ausführungsbeispiel den Gießstrahl
24. Da der Gießstrahl im Gegensatz zum Eisenpulverstrahl eine größere spezifische
Dichte aufweist, bleibt letzterer an der Mantelläche des Gießstrahles und umgibt
diese - wie beispielsweise die Schnittdarstellung V - V in Fig. 4 zeigt - etwa zur'Hälfte.
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Beim Eindringen des zähflüssigen Gießstrahles 24 in die von der Kokille
28 aufgenommenen Metallschmelze 38 entsteht im Einströmbereich 40 ein Trichter,
da die in diesem Bereich vorhandenen, flüssigen Metallteilchen durch die Strömungsenergie
des Gießstrahles mit nach unten gerissen werden (vgl. Pfeile P in Fig. 4). Dabei
wird gleichzeitig das den Gießstrahl 24 etwa halbseitig ummantelnde Eisenpulver
34 beim Erreichen des Einströmbereiches 4o mit nach unten (weiter in die Kokille
hinein) transportiert. Dadurch entsteht
eine Verdichtung im Zentrum
des von der Metallschmelze in der Kokille 28 gebildeten Stranges. Während der kontinuierlichen
Längsbewegung des Stranges in der Kokille, wobei die im oberen Kokillenbereiqh noch
flüssige Metallschmelze 38 stets nach unten bewegt wird und dabei allmählich, von
außen beginnend, in ihrer Randzone erstarrt, wird durch dieses von außen beginnende
Er, starren verhindert, daß das vom Gießstrang 24 eingebrachte Eisenpulver 34 in
der Metallschmelze 38 nach außen zur Kokilienwandung wandert. Das Eisenpulver bleibt
somit in vorteilhafter Weise im Zentrum des sich dann bildenden Stranggusses und
kam auch später nicht mehr in die Randzonen wandern, da diese - wie erwähnt - durch
die kühlende Kokillenwandung zuerst erstarren, wogegen der das Eisenpulver aufweIsende
Kern erst später erstarrt. Das Eisenpulver verbleibt demnach im Zentrum des Gußstranges
und bewirkt in vorteilhafter Weise, eine Verdichtung des Stranginnern, sodaß dort
aufgrund der nunmehr vorhandenen größeren Dichte keine porösen, die Lunker- und
Rissbildung begUnstigenden Stellen vorhanden sind und dadurch eine störungsfreie
Weiterverarbeitung gewährleistet ist. Eine derart "geimpfter" Strang ist im Schnitt
in Fig. 5 dargestellt, wobei hier zur besseren Veranschaulichung das verdichtete
Strangzentrum 33 gepunktet gezeichnet ist.
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Durch die optimale Anordnung der Düse 22, welche beispielsweise nur
3o - 4o mm vom Gießstrahl 24 entfernt ist, ist weiterhin sichergestllt, daß das
dem Strahl 24 zugeführte Eisenpulver nicht sofort verbrennt, sondern im wesentlichen
sofort in das Zentrum der Metallschmelze 38 eingeführt wird.
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Wie zuvor erwähnt, trifft das Eisenpulver in einem Abstand von o -
50 mm oberhalb der Metallbadoberfläche 29 auf den Gießstrahl.Der Abstand 50 mm ist
hierbei als äußerste, obere Grenze zu betrachten, da bei einem größeren Abstand
die Gefahr besteht, daß das Eisenpulver bereits "auf dem Wege" zur Kokille am Gießstrahl
verbrennt. Als optimal ist her bei die untere Grenze (o mm) anzusehen, bei der das
Eisepulver direkt dem trichterförmigen Einströmbereich 40, d.h. zwischen Gießstrahl
und Metallschmelze 38 zugeleitet wird.