DE2839870A1

DE2839870A1 - Verfahren und vorrichtung zum metallguss

Info

Publication number: DE2839870A1
Application number: DE19782839870
Authority: DE
Inventors: Sebastian Aftalion
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1979-03-22
Also published as: CA1121133A; IT7869111A0; US4291743A; BR7805985A; JPS5488832A; ES473273A1; IT1160646B; SE7809596L; FR2408413A1

Description

Patentanwälte D i ρ I-1 η 3. Curt Wallach

Dipl.-ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

/ 2839870-5- Dipl.-ing. Rainer Feldkamp

D-8000 Mönchen 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 13. September 1978

Unser Zeichen: 16 JJk - Κ/Αρ

Anmelder British Steel Corporation

Grosvenor Place
London., S₀W₀I_oa
England

Bezeichnungs Verfahren und Vorrichtung zum Metallguß

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Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem des Abgießens geschmolzenen Stahls oder anderer Metalle, die für eine atmosphärische Oxydation anfällig sind. Die Erfindung betrifft sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Abgießen von Metall- wobei eine Schutzgasabschirmung benutzt wird, atmosphärischen Sauerstoff oder Stickstoff von dem herabfallenden Metallstrom und der Auftreffzone des Stroms fernzuhalten, unter der ein Metallgefäß oder eine Abgußvorrichtung angeordnet sind.

Die Erfindung ist insbesondere für den Strangguß von Stahl geeignet, um hierbei den Strom zwischen Gießpfanne und Zwischengefäß oder zwischen dem Zwischengefäß und der Form zu schützen, insbesondere wenn ein Absperrschieberventil benutzt wird, um die Stahlströmung zu steuern. Die Erfindung ist jedoch auch für andere Anwendungen überall dort nützlich wo es wichtig ist, die Oxydation beim Abstechen zu vermindern, beispielsweise beim steigenden Guß von Stahl.

Bei einer typischen Stranggußanlage zum Gießen von Stahlbrammen, Schmiedeblöcken oder Strängen wird der Stahl durch eine Düse im Boden einer Gießpfanne in einem Strom in eine Stahlschmelze ausgegoseen, die in einem Zwischengefäß befindlich ist, welches direkt unter der Düse der Gießpfanne angeordnet ist. Der Stahl fließt durch eine oder mehrere Düsen im Boden des Zwischengefäßes in eine gleiche Zahl von am Ende offenen Kupferformen. Die Formen werden gekühlt, um die äußeren Bereiche des Stahls zum Erstarren zu bringen, der in einem kontinuierlichen Strang unter jeder Form abgezogen wird. Dieser Strang wird nach vollständiger Erstarrung in Längen geschnitten, die gehandhabt werden können.

Es ist seit langer Zeit erkannt worden, daß es zweckmäßig ist,

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den Stahl vor einer Oxydation und in gewissen Fällen vor einer Reaktion mit Stickstoff während des Stranggußverfahrens bestimmter Stahlsorten zu schützen* um sowohl die innere Reinheit des Stahles als auch die Oberflächenqualität des gegossenen Stranges zu verbessern.

Beim Stranggußverfahren haben sich rohrförmige Abschirmungen als nützlich erwiesen, wenn die Form relativ groß ist« Diese rohrförmigen Abschirmungen hatten die Gestalt einer langen aus feuerfestem Material bestehenden Düse., die sich von der Gießpfanne nach der Form erstreckte. Das untere Ende der Düse wird dabei unter die Oberfläche des Stahls in der Form eingetaucht. Eine solche rohrförmige Abschirmung muß wenigstens eine halbe Stunde vor Benutzung durchgehend vorerhitzt und isoliert werden. Dabei ist es schwierig, eine solche Abschirmung' zwischen die Gießpfanne und dem Zwischengefäß anzuordnen, weil hier eine größere Länge benötigt wird, denn die Abschirmung würde mit der Sauerstofflanze der Gießpfannendüse zu Beginn des Gusses kollidieren und außerdem bestehen Schwierigkeiten, wenn der Guß abgestellt wird oder ein diskontinuierliches Gießen durchgeführt wird.

Bei Stranggußanlagen können Abschirmungen in Form von Hauben benutzt werden, die von der Oberseite der Gießpfanne nach oben verlaufen, wobei es möglich ist, die Höhe der Gießpfanne einzustellen. Bei solchen Stranggußanlagen kann der Guß mit angehobener Gießpfanne begonnen werden, wobei die Düse für die Sauerstofflanze frei zugänglich ist, und es kann dann die Gießpfanne auf die Oberseite der Haube abgesenkt werden. Vor der Benutzung muß jedoch das Zwischengefäß mit der Haube versehen werden.

Eine "weitere bekannte Abschirmung ist in der US-PS 39 08 734 beschrieben. Sie besteht aus einem Rohr, das während des

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- Sr- -

-S-

Gusses um den Stahlstrom herumgelegt wird. Dabei wird dem Rohr durch einen Einlaß, der sich in der Hälfte befindet, inertes Gas zugeführt. Eine Schwierigkeit bei der Benutzung dieser Abschirmung zwischen Gießpfanne und Zwischengefäß besteht darin, daß bei Benutzung einer Gießpfanne mit Schieberventil der Stahlstrom im allgemeinen nicht sehr glatt verläuft, so daß man sich nicht darauf verlassen kann, daß kein Stahl auf das Rohr auftrifft und schwerwiegende Risse verursacht. Diese Art der Abschirmung ist besser geeignet für kürzere Entfernungen zwischen dem Zwischengefäß und der Form.

Es sind auch Flüssiggas-Abschirmungen benutzt worden, um den Strom über kürzere Entfernungen zwischen Gießpfanne und Form zu schützen. Eine solche Abschirmung wird von Flüssiggasstrahlen erhalten, die innerhalb eines ringförmigen Zuführungsrohres fixiert sind, das den Auslaß des Zwischengefäßes umgibt. Dabei werden ziemlich große Mengen verflüssigten Gases benutzt. Ein solches System ist jedoch sehr empfindlich im Hinblick auf ein Spritzen des Stahles wegen der begrenzten Zahl von Strahlöffnungen.

Es sind weitere Versuche unternommen worden das Problem zu lösen, wobei man auch ein kreisrundes Rohr benutzt hat, um den Strom zu umgeben, wobei zwei Schlitze und eine große Zahl kleiner öffnunge vorgesehen wurden, derart, daß ein inertes Gas, welches in das Rohr gepumpt wurde, sowohl oben als auch unten längs des Metallstroms ausgeblasen wurde.

Es ist außerdem in jüngerer Zeit vorgeschlagen worden, den Gasstrom zwischen Zwischengefäß und der Form mit einem inerten Gas zu schützen, das in einer laminaren Strömung aus einem porösen Keramikverteilungsorgan austritt. Dieses Verfahren ist jedoch wiederum sehr empfindlich im Hinblick auf ein Spritzen von einem seitlich bewegten scharfen Stahl, der bei Verwendung

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eines Schieberventils an der Gießpfanne leicht auftreten kann ο

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde;, ein Abschirmsystem zu schaffen, welches vielseitig genug ist um in Verbindung mit Düsen benutzt zu werden* die durch Stopfenstangen oder Gleitschieberventile gesteuert werden, bei denen ein • seitlich ausbrechender Strom mit sich ändernder Form erzeugt werden kann«, Die Abschirmung soll benutzbar sein zwischen Gießpfanne und Zwischengefäß oder zwischen dem Zwischengefäß und einer großen oder kleinen Form* wobei die Abschirmung zwischen Gießpfanne und Zwischengefäß angeordnet werden kann., ohne daß es notwendig wäre, die Höhe der Gießpfanne einzu= stellen,, Weiter soll nur eine kurze Vorbereitungszeit vor der Benutzung erforderlich sein und darüber hinaus soll das System ökonomisch im Einbauen der Wartung und im Betrieb sein ο

Gemäß der Erfindung ist zur Lösung der gestellten Aufgabe eine Vorrichtung zum Schutz eines Metallstromes gegenüber der Ufasgebungsatmosphäre vorgesehen, wenn der Metallstrom von einer Düse in ein Gefäß ausgegossen wirdo Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß eine Quelle inerten Gases auf, die eine Zone inerten Gases mit niedriger Turbulenz schafft, die den Düsenaustritt umgibt* wobei der Innendurchmesser der Zone an der Gasquelle wenigstens ein Drittel der Länge des ausgegossenen Metallstroms zwischen Düse und Aufnahmegefäß beträgt. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser etwa die Hälfte der Länge des Stromes_o Die Gasquelle ist zweckmäßigerweise so angeordnet₄ daß sie die Zone niedriger Turbulenz nicht nur um den Düsen·= austritt herum bildet, sondern die Zone soll sich auch nach unten um den Metallstrom und im Idealfall über die gesamte Läsge des Stromes sowie über das Aufnahmegefäß erstrecken,,

Im Gegensatz zu bekannten Mordnungen, bei denen eine inerte

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Gasabschirmung durch eine Barriere verflüssigten Gases erzeugt wurde, oder eine Zone turbulenten Gases, die von der Atmosphäre durch eine feste Abschirmung getrennt ist, wird nach der Erfindung eine breite Gaszone mit niedriger Turbulenz benutzt. Auf diese Weise kann das Eindringen atmosphärischen Sauerstoffs oder Stickstoffs nach der flüssigen Metalloberfläche wirksam verzögert werden. Der Ausdruck "niedrige Turbulenz" soll GasStrömungsbereiche kennzeichnen, die eine Reynold'sehe Zahl zwischen 5000 und 50 000 besitzen. Es umfaßt nicht Gasströmungen, die laminar in der Masse der Gasströmung sind und Reynold'sehe Zahlen unter etwa 2000 besitzen.

Die Quelle inerten Gases liegt vorzugsweise symmetrisch um die Düse herum und kann sich zweckmäßigerweise kontinuierlich um die gesamte Düse herum erstrecken. Als Gasspender ist eine perforierte Metalloberfläche geeignet, und die Gestalt der Oberfläche kann zweckmäßigerweise flach, zylindrisch, kegelstumpf förmig oder Teil eines Torus sein.

Die Gasquelle weist zweckmäßigerweise einen ringförmigen Gaskanal auf, der den Düsenaustritt umgibt und vorzugsweise koaxial hierzu liegt. Der Kanal kann rechteckig, trapezförmig, rund oder von anderem Querschnitt sein. Vorzugsweise sind allein die nach innen und unten welsenden Wände des Kanals perforiert, damit ein Gas innerhalb des Kanales strömen kann.

Wenn die Gasquelle ein Gas sowohl nach innen nach dem Metallstrom und nach unten längs des Stromes richtet, dann ist es zweckmäßig, daß die Breite der nach unten gerichteten Gaszone 1 1/2 bis J5 mal so breit ist wie die Zone des nach innen gerichteten Gases. Zweckmäßigerweise ist"die Breite etwa gleich der Länge des Metallstroms.

Geeignet perforierte Metalloberflächen können von perforiertem

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Metallblech, gestrecktem Metallblech, einem Drahtgeflecht, Schirmmaterial aus parallelen Streifen oder Kombinationen dieser Materialien gebildet sein. Das Metall ist dabei zweckmäßigerweise Stahl.

Die einzelnen Löcher in der Metalloberfläche sind zweckmäßigerweise wenigstens JO mal bis 100 mal kleiner in der Breite als die Breite des den Düsenaustritt umgebenden Gasstroms„ · Die Gaszone kann im typischen Pail zwischen 600 und 1000 mm Breite bei einer Stranggußanlage liegen, die Stahlblöcke erzeugt. Je größer die Hauptöffnungen in der Oberfläche desto zweckmäßiger ist es, sie durch eine sehr viel feiner gelochte Oberfläche abzudecken, z_oB. aus feuerfestem Paserpapier und/ oder Filz, um die erforderliche Gaszone niedriger Turbulenz zu schaffen. Das feuerfeste Papier oder der Pilz kann in verschiedenen Lagen vorhanden sein_o Die Zahl und Dicke der verschiedenen Schichten wird so gewählt, daß eine geeignete Gasströmungsrate von der Oberfläche erhalten wird, und zwar unter Berücksichtigung des Druckes der Gasquelle«

Die Quelle inerten Gases wird in der Nähe des fallenden Metallstroms angeordnet und unter gewissen Umständen,beispielsweise im Falle eines Ausgießens von Stahl in ein Zwischengefäß durch eine Düse, die durch ein Schieberventil gesteuert wird, dann kann ein beträchtliches Ausbeulen des Metallstromes als Folge der Absetzung erstarrten Materials über der Gasquelle erwartet werden. Nach einer gewissen Zeitdauer beeinträchtigt dies die Fähigkeit der Gasquelle, eine Gaszone niedriger Turbulenz um den Düsenaustritt herum zu erzeugen₀ Wenn demgemäß eine perforierte Metalloberfläche in dem Gasspender benutzt wird, dann kann die äußerste Oberfläche abnehmbar und ausdehnbar sein, um durch eine ähnliche aber saubere Oberfläche ersetzt zu werden, nachdem sie eine gewisse Zeit im Betrieb befindlich war. Der abnehmbare Teil kann nur die äußerste Oberfläche

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oder mehrere Oberflächen bilden, und es sind eine innere Oberfläche oder innere Oberflächen vorgesehen, die permanente Bestandteile der Gasquelle bilden.

Die Gasquelle selbst stellt einen Teil der erfindungsgemäßen Anordnung dar und sie ist in Form eines ringförmigen Gaskanals angeordnet, der den Düsenaustritt umgibt und eine Zone inerten Gases mit niedriger Turbulenz liefert, das den Düsenaustritt umgibt und mit einer Ihertgasquelle in Verbindung steht.

Die Gasquelle kann an einem Träger befestigt sein, der sowohl vertikal als auch seitlich beweglich ist um die Möglichkeit zu schaffen, diese um den Düsenaustritt unter einer Gießpfanne einem Zwischengefäß oder einem anderen Behälter für geschmolzenes Metall anbringen zu können. So kann die Gasquelle an einem Trägerarm befestigt sein, der auf einer vertikalen Säule verschieblich und um diese drehbar ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Stranggußanlage, bei der Stahl von einer Gießpfanne nach einem Zwischengefäß und dann in eine oder mehrere Gußformen abgezogen wird, wobei eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art Anwendung findet, um einen oder mehrere der Stahlströme zu schützen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schutz eines Metallstromes von der Umgebungsatmosphäre beim Abziehen des Stroms von einer Düse nach einem Aufnahmebehälter. Das Verfahren besteht darin, eine Zone inerten Gases mit niedriger Turbulenz um den Düsenaustritt herum anzuordnen, wobei der Anfangsdurchmesser der Zone wenigstens ein Drittel der Länge des ausgegossenen Metallstroms zwischen Düse und Aufnahmebehälter beträgt. Diese Zone kann durch die oben beschriebene Vorrichtung geschaffen werden.

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Ein inertes Gas, welches vermutlich für alle Anwendungen geeignet ist, stellt Argon dar„ Ein anderes Gas, welches oft geeignet sein kann, ist Stickstoff. Es ist jedoch bekannt, daß dieses Gas reagieren kann und unerwünschte Einschlüsse bei gewissen Stahlsorten bildet. Allgemein umfaßt der Ausdruck "inertes Gas" jedes Gas oder jede Mischung von Gasen, die nicht in schädlicher Weise mit dem Metall reagieren, ' oder die weniger schädliche Reaktionen zeigen als die umgebende Atmosphäre, die normalerweise von Luft gebildet ist«

Es ist eine geringe Gasgeschwindigkeit erwünscht, und zwar sowohl bei dem Gas, welches sich in die Zone geringer Turbulenz bewegt und für die Gaswolken, die die Zone selbst bilden« Es ist daher x-iesentlich, frisches inertes Gas mit einer Ersatzrate zur Verfügung zu stellen, aber vorzugsweise wird außerdem eine Strömung inerten Gases um die Gesamtlänge des Metallstromes herum vorgesehen«, Es ist daher zweckmäßig, daß die Lineargeschwindigkeit des Gasstromes gemessen parallel zum Metallstrom in der Nähe der Düse geringer als etwa 1 m/sec ist. Ein geeigneter Zuführungsdruck liegt bei 2 bis 4 bar, aber die Gasquelle sollte zweckmäßigerweise sowohl hinsichtlich Druck als auch hinsichtlich Strömungsrate einstellbar sein»

Die Erfindung umfaßt ferner ein Stranggußverfahren, bei dem ein Strom durch Düsen von einer Gießpfanne nach einem Zwischengefäß und dann nach einer oder mehreren Stranggußformen abgezogen wird, wobei einer oder mehrere Stahlströme von der Umgebungsatmosphäre durch das vorstehend beschriebene Verfahren geschützt werden,,

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben,, In der Zeichnung zeigen;

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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Stahl-Stranggußanlage mit Gießpfanne und einem Teil des Trägeraufbaus, mit einer Inertgasquelle (teilweise geschnitten) und mit Zwischengefäß und Form, letztere in Schnittansicht;

Fig. 2 eine Grundrißansicht, wobei die Gießpfanne nach der Linie H-II gemäß Fig. 1 geschnitten ist;

Fig. 3 im größeren Maßstab die Inertgasquelle im Grundriß;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 3 in größerem Maßstab.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Gießpfanne 11 zur Aufnahme einer Stahlschmelze, die von zwei Armen eines Drehturmes 12 getragen wird. Die Gießpfanne ist mit einer Abzugsdüse 14 versehen, die durch ein Schieberventil steuerbar ist. Direkt unter der Düse befindet sich ein Zwischengefäß 15, welches teilweise durch einen Deckel 16 geschlossen ist. Unter dem Zwischengefäß befindet sich die Stranggußform IJ. Der Stahlstrom zwischen dem Zwischengefäß 15 und der Form IJ wird in diesem Falle durch ein eintauchendes Gießrohr 18 geschützt, das von dem Zwischengefäß nach unten vorsteht.

Der Stahlstrahl 19» der aus der Düse 14 der Gießpfanne nach dem Zwischengefäß 15 verläuft, wird durch Argongas geschützt, welches von einer Gasquelle In Form eines Gasverteilerringes 21 geliefert wird. Dieser Ring wird von einem mit Ausgleichsgewicht versehenen Arm 22 getragen, der auch als Argon-Zuführungsrohr wirkt. Der Arm 22 wird von einer Vertikalwelle 2j5

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getragen, die sich in einer Lagerhülse 24 drehen kann, die an einer Seite des Turmarmes 12 befestigt ist, so daß der Arm 22 zwischen seiner Arbeitsstellung unter der Gießpfannendüse und einer Ruhestellung drehen kann, die in Fig, 2 bei 25 dargestellt ist. Der Arm kann außerdem durch Anheben oder Absenken der Welle 23 mittels eines Hebezeuges 26 abgesenkt bzw. angehoben werden.

Das Lagersystem für den G-asverteilerring 21 schafft die Möglichkeit, diesen horizontal aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung unter der Gießpfanne einzuschwenken und in dieser Stellung kann der Ring dann angehoben werden, bis er die Düse 14 umschließt. Der Ring kann weggezogen werden, indem er abgesenkt wird bis er unter der Düse liegt, und indem er dann zurück in die Ruhestellung verschwenkt wird.

Der Ver teilerring 21 ist im einzelnen in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Er ist am Ende des Armes 22 montiert, durch den das Argongas zugeführt wird. Der Ring besteht aus zwei leicht voneinander trennbaren Teilen, nämlich einem Hauptkörperabschnitt 34 und einem Spritzschutz.

Der Hauptkörperabschnitt 34 besteht aus einem Ring etwa rechteckigen Querschnitts. Er ist geschweißt und besteht aus verschiedenen Stahlblechen und einem Stahlring 36 an der Verbindung zwischen unteren und inneren Wänden. Die untere Wand wird von Doppelblechen 37* 38 gebildet und die innere Wand besteht aus einem einzigen Blech 39. Sämtliche Bleche sind mit einer großen Zahl von Perforationslöchern versehen. Das obere Blech 4O und das äußere Blech 41 sind massiv und sie weisen nur eine einzige große Gaseinlaßöffnung 42 auf, die mit dem Inneren des vom Arm 22 gebildeten Gaszuführungsrohrs in Verbindung stehen.

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Die äußere Hälfte des oberen Teils des Hauptkörpers 34,mit dem die öffnung 42 in Verbindung steht, ist von der Hauptkammer innerhalb des Hauptkörpers durch ein massives Bodenblech 45 und ein perforiertes Innenwandblech 46 geteilt, um eine Primäreinlaßkarnmer 47 für das Argongas zu schaffen. Diese Kammer enthält eine massive Ablenkplatte 48, die schräg über die Einlaßöffnung 42 verläuft.

Die perforierten Bleche 37 und 39* die den Boden bzw. die Innenwand der Hauptkammer des Körpers 34 bilden, sind auf der Innenseite mit mehreren Schichten aus keramischen Faserpapier 51 und 52 ausgekleidet.

Der Spritzschutz 35 besteht aus einem weiteren perforierten Stahlblech 55, das mit feuerfestem Faserfilz 56 ausgekleidet ist. Dieses Blech bedeckt die inneren und unteren Oberflächen des Hauptkörpers des Verteilerrings, die von den perforierten Blechen 39 und 38 gebildet sind. Dieser Spritzschutz wird durch einen geschlitzten Ring 57 gehalten, der am äußeren Rand angeschweißt ist und mit einem Bajonettverschluß an Stiften 58 der äußeren Stahlplatte 41 des Körpers 34 lösbar zu befestigen ist.

Wenn Argongas längs des Armes 22 zugeführt wird, dann wird dieses durch die Platte 48 abgelenkt und fließt um die Primäreinlaßkammer 47 mit relativ hoher Geschwindigkeit. Das Gas strömt durch die perforierte Platte 46 in die Hauptkammer. Von dort strömt es mit einer Rate, die durch die Porösität und die Zahl von Keramikfaserpapierschichten 21 und 52 bestimmt wird, durch die perforierten Platten 37* 38 und 39* und dann durch den Spritzschutz 35· Das Gas bildet dann einen Strömungsring,der gut verteilt ist und eine geringe Turbulenz besitzt, und der Gasstrom fließt um den Stahlstrahl, der aus der Düse 14 der Gießpfanne abgezogen wird. Das perforierte

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Metallblech 55 und die feuerfeste Faserfilzauskleidung 56, die den Spritzschutz bilden, schützen den Hauptkörper des Verteilerrings von Stahltropfen* die aus einer Zone herrühren können,, an der der Stahlstrahl die Stahlschmelze innerhalb des Zwischengefäßes trifft,. Der Spritzschutz kann ersetzt werden,, sobald dies notwendig wird und bevor eine übermäßig große Zahl von Löchern in dem perforierten Blech zugesetzt ist.

Die Abmessungen des Verteilerrings 21 und der Abstand von der Gießpfannendüse bis zur Oberfläche der Metallschmelze in. dem Zwischenbehälter 15 ist derart gewählt,, daß der innere Durchmesser des Verteilerringes etwa halb so groß ist wie die Länge des Stahlstrahles 19a während der Außendruchmesser des Verteilerringes gleich der Länge des Stahlstrahles ist»

Bei diesem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die visuelle Inspektion, und die Zugänglichkeit zur Düse 14 nicht schwerwiegend beeinträchtigt» Das normalerweise er= forderliche Einspritzen von Sauerstoff mittels einer Lanze zur Einleitung des Stahlflusses am Beginn des Gießvorganges kann leicht bewerkstelligt werden,, Erstarrte Stahlstalaktiten, die gelegentlich die Düse bilden und eine Ausbreitung des Gießstrahles zur Folge haben,, können leicht festgestellt und entfernt werden«, Es ist möglieh-, einen Zx^ischenraum zwischen dem ßasverteilerring und der Düse vorzusehen,, um die Wahrscheinlichkeit zufälliger Beschädigung infolge Berührung mit der Sauerstofflanze zu vermindern,, und der Spritzschutz 35 ist in der Lage., beträchtliche Stöße zu absorbieren, ohne dabei wesentlich beschädigt zu werden.

Das in der Zeichnung dargestellte vorbeschriebene Ausführungsbeispiel ist geeignet zur Verwendung in Verbindung mit Schieber= ventilen* bei denen die Lage des Stahlstrahles sich bewegt^

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wenn der Düsenschieber zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegt wird. Es ist für die Erfindung nicht von Bedeutung, daß der Strahl genau in der Mitte des Verteilerringes verläuft.

Der Ring kann in kurzer Zeit an Ort und Stelle gebracht und entfernt werden, ohne daß ein Vorheizen erforderlich wäre. So ist es möglich, die Entscheidung darüber, ob eine Abschirmung bei einer bestimmten Stahlschmelze benutzt werden soll, bis zum letzten Moment zurückzustellen, beispielsweise bis die Stahlanalyse definitiv bekannt ist, und es ist keine spezielle Veränderung der Gießpfanne erforderlich.

Es hat sich gezeigt, daß unter Anwendung der Erfindung bei der Herstellung von Stahlblöcken durch Strangguß als Teil eines Prozessverlaufes bei der Herstellung oberflächenkritischer, feinbearbeiteter, in Aluminium beruhigter, kaltgewalzter Bänder zu einem Ertrag von mehr als 90$ geführt hat. Spezielle Versuche und Berechnungsverfahren haben gezeigt, daß die Zahl relevanter nichtmetallischer Einschlüsse in solchen Stahlblöcken meßbar vermindert ist.

Außerdem wurden ausgedehnte Versuche bei Stahlbändern durchgeführt, welche heißgewalzt waren. Es wurden die Stahlbandrollen untersucht, die aus Stahlblöcken ausgewalzt waren, die von 6 unterschiedlichen Schmelzen herrührten. Bei zwei der Schmelzen wurde die Erfindung in experimenteller Weise wie oben erläutert, benutzt und die übrigen vier Schmelzen dienten Vergleichszecken und hierbei wurde die Erfindung nicht benutzt. In jedem Fall wurden die Bandrollen, die aus den Schmelzen ausgewalzt waren, dadurch untersucht, daß quer zur Walzrichtung ein Schnitt durch das Band geführt wurde, wobei die Ränder im Hinblick auf lineare Diskontinuitäten untersucht wurden,und zu diesem Zweck wurde die Magnetpartikeltechnik angewandt.

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Die Zahl der Einschlüsse über die Breite des Bandes bei jedem Beispiel wurdengezählt und es wurden die Beispiele wie folgt klassifizierts

Beispiele,, die mehr als 10 Anzeigen lieferten,, wurden als "schmutzig" bezeichnet und mit X angegeben« Beispiele, die weniger als 10 Anzeigen lieferten., sind "rein" und mit 0 bezeichnete Beispiele, die vollständig rein waren., sind mit "rein" bezeichnete Die folgenden Tabellen zeigen die Ergebnisse dieser Versuche.

Bei Benutzung einer Argon-Abschirmung

Ergebnis

Schmelze Zahl der untersuchten Bandwickel

Gesamtzahl der
untersuchten

	7 8	Beispiele	Rein	0	X
A B	15	19 14	5 10	14 4	0 0
GESAMT		15	18	0

Schmelze

Ohne Argon-Abschirmung Zahl der unter- Gesamtzahl der

suchten Bandwickel

untersuchten
Beispiele

Ergebnis

Rein

11

13
11
14

0
1
2
2

10

GESAMT

49

28

Aus diesen Versuchen läßt sich die Wirksamkeit der Erfindung ablesen.

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Claims

Patentanwälte Di pi -Ing. Curt Wallach

Dipl.-lng. 6ünther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

2839870 Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 13. September 1978

Unser Zeichen: l6 yjK - Κ/Αρ

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Schutz eines metallischen Schmelzstromes gegenüber der umgebenden Atmosphäre beim Ausgießen des Metallstroms aus einer Düse in einen Behälter,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle (21) inerten Gases vorgesehen ist, um eine Zone niedriger Turbulenz dieses inerten Gases zu schaffen, welches die Ausgußdüse (14) umgibt, wobei der Anfangsdurchmesser der Zone an der Gasquelle wenigstens ein Drittel der Länge des ausgegossenen Metallstroms (I9) zwischen der Düse (14) und dem Abgußgefäß (I5) beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsdurchmesser der Zone an der Gasquelle (21) ungefähr halb so lang ist wie der ausgegossene Metallstrom (I9) zwischen Düse (14) und Aufnehmer (I5),

J5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (21) eine Zone inerten Gases mit niedriger Turbulenz erzeugt, die sich von der Abzugsdüse (14) nach unten um den Metallstrom (I9) über die ganze Länge des Stroms und um den Aufnehmer (I5) herum erstreckt.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (21) inerten Gases symmetrisch um die Düse (14) herum angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (21) inerten Gases kontinuierlich um die Düse (14) herum angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (21) aus einem ringförmigen Gaskanal (j54) besteht, der den Düsenaustritt (14) koaxial umgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen und unten weisenden Wände (37, 38, 39* 55) nur des Kanals (34) durchlässig für Gas sind, welches in dem Kanal befindlich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen und unten weisenden Wände (37, 38, 39, 55) so ausgebildet und angeordnet sind, daß die Breite der Zone des Gases, welches aus den nach unten weisenden Wänden (37,38,55) austritt, etwa 1 1/2 bis 3 mal so breit ist wie die Zone des Gases, welches aus den nach innen weisenden Wänden (39,55) austritt.

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9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle (21) eine perforierte Metalloberfläche (37,38,39,55) aufweist und als Gasspender ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9*
dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in der perforierten Metalloberfläche wenigstens 30 bis 100 mal kleiner sind als die Breite der Gaszone, die den Düsenaustritt umgibt.

11« Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in der perforierten Metalloberfläche mit feuerfesten Paserpapier und/oder Pilz in einer oder mehreren Lagen ausgekleidet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Oberfläche (55) der Quelle inerten Gases abnehmbar und ausdehnbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (34) inerten Gases mit einer zusätzlichen abnehmbaren äußeren Schutzoberfläche (55) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch I3,
dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche äußerste Oberfläche (55) aus perforiertem Metall besteht.

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15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche-, dadurch gekennzeichnet* daß die Gasquelle (21) von einem Trägerarm (22) getragen ist, der an einer Vertikalwelle (2j5) sitzt* um die der Arm in einem horizontalen Bogen gedreht werden kann und an der der Arm angehoben und abgesenkt werden kann.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerarm (22) ein Rohr ist, welches das inerte Gas an die Gasquelle (21) lieferte

17. Quelle inerten Gases für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ringförmigen Gaskanal (21) aufweist, der geeignet ist den Austritt der Düse (14) zu umschließen, aus der ein Metallstrom (I9) in einem Aufnehmer (15) gegossen wird, wodurch eine Zone inerten Gases mit niedriger Turbulenz geschaffen wird, die den Düsenaustritt umgibt, wenn die Gasquelle mit einem geeigneten inerten Gas gespeist wird.

18. Anlage zum kontinuierlichen Gießen von Stahl,mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Metall vom Schmelztiegel in eine Gießwanne und dann im Stranggußverfahren abgezogen xiird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstrom durch das inerte Gas umschlossen wird.

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19· Verfahren zum Schützen eines Metallstromes gegenüber der Umgebungsatmosphäre beim Ausgießen des Metallstroms aus der Düse in einen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone inerten Gases mit niedriger Turbulenz die Austrittsdüse umgibt, wobei der Anfangsdurchmesser der Zone wenigstens ein Drittel der Länge des ausgegossenen Metallstroms (19) zwischen der Düse (14) und dem Aufnahmegefäß (15) beträgt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone inerten Gases vom Düsenaustritt nach unten um den Metallstrom (19) über die gesamte Länge des Metallstroms und um den Aufnahmebehälter (15) herum verläuft.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineargeschwindigkeit des Gases gemessen zum Metallstrom (19) in der Nähe der Düse (14) kleiner ist als etwa 1 m/sec.

22. Verfahren zum Stranggießen, wobei das Metall in Gießsträngen durch Düsen aus der Gießwanne in ein Zwischengefäß überführt und dann nach einer oder mehreren Stranggußformen geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlströme gegenüber der Umgebungsatmosphäre durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21 geschützt werden.

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