DE2431182A1

DE2431182A1 - Verfahren zum abscheiden von schlacken und anderen verunreinigungen aus metallschmelzen bei stranggussanlagen sowie stranggussanlage zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2431182A1
Application number: DE19742431182
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Mueller; Adolf Dipl Ing Trautwein
Original assignee: HAGENBURGER CHAMOTTE TON; Georg Fischer AG
Current assignee: HAGENBURGER CHAMOTTE TON; Georg Fischer AG
Priority date: 1973-08-07
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1975-02-20
Also published as: BE818534A; FR2240063B1; GB1478639A; JPS5039632A; FR2240063A1; CH558223A; IT1021094B

Description

PATENTANVMLTE

DIETRICH LHW1N5KY 1816/SO 5R |„ni

HBNt-JOACHIM HUBER Z 8, Juni R PRIETSCH

CHEM 2 1 ^+y

SD3TR.81 2431182

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, CH-8201 Schaffhausen und

Chamotte- und Tonwerk Kurt Hagenburger,

D-6719 Hettenleidelheim

Verfahren zum Abscheiden von Schlacken und anderen Verunreinigungen aus Metallschmelzen bei Stranggussanlagen sowie Stranggussanlage zur Druchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Schlacken und anderen Verunreinigungen aus Metallschmelzen bei Stranggussanlagen.

Beim Stranggussverfahren wird allgemein ein hoher Reinheitsgrad der Schmelze gefordert, weil nichtmetallische .Einschlüsse zu ernsthaften Betriebsstörungen, insbesondere Strangdurchbrüchen führen und bei der Weiterverarbeitung des gegossenen Stranges (Walzen, Ziehen) sich sehr nachteilig bemerkbar machen. Zwar wird versucht, etwa · durch metallurgische Massnahmen (Entschwefelung) und geeignete Auswahl der Feuerfest-Materialien den Gehalt an Verunreinigungen gering zu halten, doch zeigt es sich immer wieder, dass solche Vorkehrungen allein nicht ausreichen.

Gemäss der DT-OS 1 758 868 wird versucht, Verunreinigungen aus der Schmelze abzuscheiden, indem ein Giesslcasten

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auf die vertikale Stranggusskokille direkt aufgesetzt ist und von der Schmelze durchlaufen wird. Die Schmelze gelangt dabei im freien Fall aus der höher liegenden Giesspfanne in den Giesskasten. Bei der dabei entstehenden starken Turbulenz und der kurzen Verweilzeit im Giesskasten muss jedoch eine ausreichende Abscheidewirkung dieser Anordnung bezweifelt werden.

Ferner ist bekannt, die Schmelze zwangsläufig durch eine in einer Halterung eingebaute Filterschicht hindurchzuleiten, sei es in Form einer Glasgewebematte (DT-OS 2 OJ58 233) oder einer Schlackenschicht (DT-OS 2 020 7Γ5). Hierbei besteht aber die Gefahr, dass insbesondere in der Anlaufphase lose Teile des Filterelementes selbst mitgerissen werden und ausserdem ist es notwendig, den in die Schmelze eingetauchten Filter von Zeit zu Zeit zu reinigen bzw. auszuwechseln, was Betriebsunterbrüche und zusätzliche Kosten bedingt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Verunreinigungen der Schmelze auf einfache Weise und mit hoher Zuverlässigkeit von der Stranggusskokille fernzuhalten, ohne den Betriebsablauf zu stören.

Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäss Verfahren dadurch gelöst, dass man die zu reinigende Schmelze auf ihrem Weg zur Kokille zu einer rotierenden Wirbelströmung zwingt. Eine erfindungsgemässe Stranggussanlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Wirbelstromkammer enthält.

Mit der Erfindung wird somit die Bewegungsenergie der kontinuierlich strömenden Schmelze vorteilhaft ausgenützt, wobei die Massnahme selbst für schaumfönnige Verunreinigungen und ohne Unterbruch wirksam ist. Eine Wirbelstromkammer - die nach einer bevorzugten Ausführungsform im Zwischengefäss eingebaut, wird - stellt zudem ein

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robustes Element dar, welches der Schmelze nur geringe Angriffsflächen bietet.

Wirbelstromkammern sind zwar für den Einbau in Sandformen zur Herstellung von Pormgussstücken bekannt. Es ist jedoch zu bedenken, dass ^eim Bau und Betrieb von Strangussanlagen völlig andere Ueberlegungen gelten als beim Formsandguss, und dass das Aufnahmevermögen der beim Formguss üblichen Wirbelstromkammern, entsprechend dem dort.begrenzten Giessgewicht, zu gering erscheint, um eine Anwendung beim kontinuierlichen Stranggussprozess erwarten zu lassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist die Draufsicht auf das Zwisehengefäss einer Stranggussanlage mit eingebauter Wirbelstromkammer,

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1 und durch die Giesspfanne,

Fig. 3 zeigt eine WirbelStromkammer schematisch im Vertikalschnitt,

Fig. 4 zeigt im Vertikalschnitt eine andere Möglichkeit des Einbaus einer Wirbelstrom-, kammer im Zwisehengefäss,

Fig. 5 ist die Draufsicht der Anordnung nach Fig. 4,

Fig. 6 zeigt eine weitere Einbauvariante für die Wirbelstromkammer in analoger Darstellung wie Fig. 2 und 4, und

Fig» 7 Veranschaulicht eine zwischen der Stranggusskokille und dem Zwisehengefäss angeordnete Wirbelstromkammer.

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Die Verfahrensweise und eine geeignete Anordnung bei einer Vertikal-Stranggussanlage für das kontinuierliche Vergiessen von z.B. Stahl sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Aus der Transportpfanne 1 mit Stopfenverschluss wird das flüssige Metall über einen Einlauftrichter 2 und ein Verbindungsrohr j5 tangential in die Wirbelstromkammer 4 eingespeist. Dadurch wird unter Ausnützung des Gefälles das flüssige Metall zu einer rotierenden Wirbelströmung in der Kammer 4 gezwungen. Durch die mit der Rotation verbundenen Fliehkräfte kommt es zu einer beschleunigten, hochwirksamen Trennung zwischen der Schmelze und den spezifisch leichteren Verunreinigungen, die sich in der Mitte des Rotationswirbels ansammeln und nach oben steigen. Die Verunreinigungen können sich in der oben offenen Kammer ungehindert ansammeln und gegebenenfalls über den Ueberlauf 6, 7 abfliessen bzw. entfernt werden.

Das nach diesem Verfahrensprinzip gereinigte Metall verlässt die Wirbelstromkammer 4 unten über den Austritt 5 in radialer Richtung und gelangt in das Zwischengefäss (Tundish) 8 der Stranggussanlage, aus welchem dann in üblicher Weise über die aus Stopfen 10 und Ausguss 11 bestehende Verschlusseinrichtung die (nicht dargestellte) Stranggusskokille mit flüssigem Metall versorgt wird.

Figur 3 verdeutlicht im Schnitt (vereinfacht in einer Ebene dargestellt) einen geeigneten Aufbau einer Wirbelstromkammer mit Einlauftrichter 2, Verbindungsrohr 3, der eigentlichen Wirbelstromkammer 4 und dem Austritt 5 aus vorgeformten Fertigbauteilen, die sich leicht an geeigneter Stelle im Zwischengefäss oder ausserhalb desselben einbauen lassen.

Der dargesteil\ß Einbau der WirbelStromkammer im Zwischen gefäss 8 bringt noch weitere Vorteile: Durch den Einlauf-

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trichter 2 wird der Giessstrahl von der Pfanne 1 aufgefangen, worauf in der Wirbelstromkammer 4 ausser Verunreinigungen auch mitgerissene Luft aus der Schmelze abgeschieden werden. Die Schmelze wird also ohne Störung der Schlackendecke in das Zwischengefäss 8 geleitet. Das durch den Austritt 5 in Bodennähe aus der Kammer H- austretende gereinigte Metall füllt dann das Zwischengefäss 8 ohne Turbulenzerscheinungen, ' so dass keine Gefahr des Mitreissens von Schlackenteilen aus der Schlackendecke und keine erhöhte Erosion des Feuerfest-Materials der Auskleidung gegeben ist. Es ist jedoch zu erwähnen, dass die Wirbelstromkammer ausser im Zwischengefäss auch an anderer Stelle des Schmelzen-Durchlaufs angeordnet sein kann.

Der Einbau der WirbelStromkammer im Zwischengefäss kann abweichend von Fig. 1, 2 an verschiedenen Stellen erfolgen, wie die Einbaubeispiele nach Figuren 4, 5 und 6 zeigen. Zur Erzielung eines höchsten Heinheitsgrades wird man die in Fig. 6 gezeigte Einbauweise unmittelbar vor dem Auslauf bevorzugen, da hier auch die sich möglicherweise noch im Zwischengefäss bildenden Schmelzverunreinigungen direkt vor dem Eintritt in die Stranggusskokille abgeschieden werden. Bei dieser Ausführungsweise geht der Austritt in Form eines geschlossenen Rohrbogens 5' direkt in den Auslauf 11 (Giessrohr) über, der dann mit einem Bodenverschluss 12 (Schieberverschluss), ausgerüstet ist»

Bei der Variante nach Fig. 4 und 5 ist die Wirbelstrornkammer zwischen dem Einlauf und dem Auslauf des Zwischengefässes in einen durchgehenden Damm 18 eingebaut, welcher das Zwischengefäss 8 in zwei Becken 14, 15 unterteilt. Der Uebertritt von Verunreinigungen bzw. Schlacke vom Becken 14 zum Becken 15 wird dabei wirksam verhindert. Die Kammer 4 ist hierbei mit dem einlaufseitigen Becken lA über einen Einschnitt 9 oben im Dammr^erbunden. Dieser Einschnitt reicht etwas tiefer als das Niveau der Schmelze im Becken 14, wodurch das "Einfrieren", d.h. das Entstehen einer erstarrten Decke in der Wirbelstrom-

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kammer 4 verhindert wird. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind der Einlauf j5 und der Einschnitt 9 mit Vorteil entgegengesetzte tangential zur Kammer 4 gerichtet; es besteht dann die Tendenz, dass bei dem durch die Richtung des Einlaufs ^ bedingten Drehsinn des Wirbels (Pfeil in Fig. 5) die sich oben in der Kammer 4 ansammelnde Schlacke über den Einschnitt 9 gegen die Oberfläche der Schmelze im Becken l4 abziehen kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Wirbelstromkammer 4 nicht im Zwischengefäss 8, sondern zwischen diesem und der Stranggusskokille 17 angeordnet. Dies ermöglicht u.a. eine grössere Bauhöhe der Kammer 4 und eine gute Ausnützung des Gefälles für die Wirbelbildung. Ausserdem erfolgt die Reinigung der Schmelze unmittelbar vor dem Eintritt in die Kokille 17, so dass praktisch keine neuen Verunreinigungen mehr in der Schmelze selbst entstehen können. Vorzugsweise ist, wie dargestellt, die Wirbelstromkammer 4 aussen am Zwischengefäss 8 befestigt, dessen Auslauf durch den Einlauf j5 zur Kammer 4 gebildet ist und einen Schieberverschluss 12 aufweist. Der Austritt 5" der Kammer 4 geht direkt in das Giessrohr 16 über, welches in die Kokille 17 eintaucht. Die aus der Schmelze abgeschiedenen, sich oben in der Kammer 4 · ansammelnden Verunreinigungen können, wie erwähnt, bei den verschiedenen Einbaubeispielen ungehindert selbsttätig überlaufen oder auch von Zeit zu Zeit abgeschöpft werden. Dabei tritt keinerlei Unterbrechung im kontinuierlichen Giessablauf oder Beeinträchtigung der Abscheidewirkung ein. Es ist auch denkbar, auf dem Strömungsweg der Schmelze zur Kokille mehrere Wirbelstromkammern hintereinander oder parallel zueinander vorzusehen.

Für den betriebstechnischen Ablauf hat es sich als vorteil-"haft erwiesen, die Wirbelstromkammer als Fertigbauteil her-

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zustellen, so dass ein leichter und schneller Einbau jeweils bei der Neuzustellung des Zwischengefasses möglich ist. Um eine hohe Verschleissfestigkeit z.B. gegenüber Stahlschmelzen zu erzielen, ist für die Herstellung der Wirbelstromkammer ein Material von hoher Feuerfestigkeit zu verwenden.. Als Rohmaterial wird bevorzugt Korund eingesetzt.

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Claims

Pat ent ans prüche

1. Verfahren zum Abscheiden von Schlacken und anderen Verunreinigungen aus Metallschmelzen bei Stranggussanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu reinigende Schmelze auf ihrem Weg zur Kokille zu einer rotierenden Wirbelströmung zwingt.

2. Stranggussanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Wirbelstromkammer (4) enthält.

3. Stranggussanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die V/irbelstromkammer (4) im Zwischengefäss (8) eingebaut ist.

4. Stranggussanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromkammer (4) an der dem Auslauf (11) des Zwischengefässes (8) entgegengesetzten Seite eingebaut ist.

5. Stranggussanlage nach Anspruch J>_t dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromkammer (4) unmittelbar vor dem Auslauf (11) des Zwischengefässes (8) eingebaut ist.

6. Stranggussanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die V/irbelstromkammer (4) in einem Damm (l8) zwischen Einlauf und Auslauf des Zwischengefässes eingebaut ist, welcher das Zwischengefäss in zwei Becken (14,15) unterteilt.

7. Stranggussanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Damm (18) einen Einschnitt (9) aufweist, welcher den oberen Bereich der Wirbelstromkammer (4) mit dem einlaufsei tigen Becken (14) verbindet.

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8. Stranggussanlage nach Anspruch 5.» dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt (5) der V/irbelstromkammer (4) geschlossen in den Auslauf (11) des Zwischengefässes (8) übergeht.

9. Stranggussanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf (11) einen Bodenverschluss (12) aufweist.

10. Stranggussanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromkammer (4) zwischen dem Zwischengefäss (8) und der Kokille (17) angeordnet ist.

11. Stranggussanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die WirbelStromkammer (4) am Zwischengefäss (8) auslaufseitig befestigt ist und dass der Einlauf (3) zur Kammer (4) durch den Auslauf des Zwischengefässes (8) gebildet ist und ein Verschlussorgan (12) aufweist.

12. Stranggussanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt (5") der Wirbelstromkammer (4) direkt in das Giessrohr (l6) übergeht.

13. Stranggussanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromkammer (4) als Fertigbauteil eingebaut ist.

■21.6.1974
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