DE3307589C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ablage einer Pulverschicht auf der Oberfläche einer Schmelze in einer Stranggießkokille - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ablage einer Pulverschicht auf der Oberfläche einer Schmelze in einer StranggießkokilleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft das Stranggießen von Metallen, bei
spielsweise von Stahl. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Zuführung und Steuerung der Ab
lage einer gleichmäßig verteilten Schicht eines pulver- oder
granulatförmigen Materials auf der Oberfläche einer Schmelze
in einer Stranggießkokille, nach dem Oberbegriff des Anspru
ches 1, sowie eine Vorrichtung zur Zuführung und Steuerung
der Ablage einer gleichmäßig verteilten Schicht eines pul
ver- oder granulatförmigen Materials auf der Oberfläche ei
ner Schmelze in einer Stranggießkokille, nach dem Oberbe
griff des Anspruches 2.
Während des Stranggießens wird die Oberfläche des Stahls in
der Stranggießkokille ständig mit einer Schicht eines pul
verförmigen oder granulatförmigen Materials bedeckt, das im
folgenden als Pulver bezeichnet wird. Das Pulver hat die
Aufgaben, die Schmelze wärmezudämmen, eine Oxydation des Me
talls zu verhindern, den Einschluß von schwimmenden
Schlackenteilen zu verhindern, und schließlich die Wände der
Stranggießkokille zu schmieren. In seinem Berührungsbereich
mit dem flüssigen Metall wird das Pulver zu Schlacke ge
schmolzen und die Wände der Stranggießkokille bedecken sich
bei ihrer auf- und abgehenden Bewegung in Richtung auf den
oberen Bereich der Stranggießkokille mit Schlacke. Jede hin-
und hergehende Bewegung ergibt daher eine Verminderung der
Menge der Schlacke auf der Oberfläche der Schmelze und aus
gehend davon der Dicke der Pulverschicht. Die Zuführung des
Pulvers zum Ausgleich seines Verbrauches ändert sich in Ab
hängigkeit der Eigenschaften des Pulvers, derjenigen der
Stranggießanlage, derjenigen der Betriebsbedingungen der An
lage ebenso wie in Abhängigkeit von den Eigenschaften des
vergossenen Metalls.
Eine Optimierung der vier Abhängigkeiten des Pulvers wird in
der Praxis dadurch erreicht, daß man die Dicke der Schicht
oberhalb der Metalloberfläche konstant hält. Die Steuerung
dieser Dicke der Schicht kann von Hand oder automatisch
durchgeführt werden. Eine automatische Methode ermöglicht
eine größere Sicherheit der Ausnutzung, eine Verbesserung
der Arbeitsbedingungen, eine verbesserte Qualität der gegos
senen Produkte und eine Verminderung der Personalkosten.
Aus den FR-PSen 2 231 456 und 2 432 353 sind automatische
Einrichtungen zur Verteilung des Pulvers und zur Steuerung
der Schichtdicke bekannt, bei denen die Zuführung von Pulver
zum Ausgleich des Verbrauches durch die Erfassung von Werten
erreicht wird, die ein Nichtvorhandensein von Pulver oder
eine Verminderung der Schichtdicke anzeigen. Zur Ausführung
dessen werden Meßfühler und an diese angeschlossene elektri
sche und elektronische Einrichtungen verwendet, die die Si
gnale der Meßfühler verarbeiten und auf verschiedene Weise
mechanisierte Dosiervorrichtungen und Zuführvorrichtungen
steuern, um die der Vorschrift entsprechende Pulverdicke
wiederherzustellen. Automatische Einrichtungen dieser Art
weisen den Nachteil auf, daß ein Konstanthalten der Dicke
der Pulverschicht nicht möglich ist. Die dosierten und stoß
weisen Ausgleichsvorgänge führen tatsächlich zu Mehrverbräu
chen oder wiederholtem Mangel an Pulver. Die Betriebssi
cherheit ist zufällig aufgrund der Multiplikation der Gefah
ren von Fehlern der relativ hochgezüchteten Materialien, die
verwendet werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist der er
höhte Anschaffungspreis und die erhöhten Betriebskosten.
Beim Gegenstand der DE-OS 26 53 306 wird das Gießpulver in
die Kokille einer Stranggießanlage für Metalle dadurch einge
bracht, daß zunächst von einem großvolumigen Vorhaltsbehäl
ter das Gießpulver pneumatisch in einen kleineren Behälter
gefördert wird, der in unmittelbarer Nachbarschaft eines
Zwischenbehälters für das Metall angeordnet ist. Im Zuge der
Beschickung der Kokille aus dem Zwischenbehälter mit flüssi
gem Metall wird über eine mechanische Fördereinrichtung aus
dem kleinen Behälter Gießpulver auf den Badspiegel in der
Kokille gefördert. Hierdurch sollen die Platzverhältnisse um
die Kokille herum verbessert werden und weiterhin sollen
Probleme vermieden werden, welche bei einer rein mechani
schen Förderung des Gießpulvers über längere und insbeson
dere gekrümmte Strecken auftreten.
Wie bereits erwähnt, ist es wünschenswert, die Dicke der
Schicht oberhalb der Metalloberfläche oder des Schmelzenpe
gels konstant zu halten. Da im Bereich der Schmelzenoberflä
che des flüssigen Metalls ein stetiger Verbrauch des aufge
brachten Gießpulvers erfolgt, da in dem Berührungsbereich
mit dem flüssigen Metall das Pulver zu Schlacke geschmolzen
und zusammen mit dem Stranggußaustrag aus der Kokille geför
dert wird, reduziert sich auch die Dicke der auf die Schmel
zenoberfläche auf gebrachten Pulverschicht ständig. Es muß
somit kontinuierlich Gießpulver nachgefördert werden, um die
Dicke der Gießpulverschicht im wesentlichen konstant zu hal
ten. Diese Zufuhrraten des Pulvers zum Ausgleich seines Ver
brauches ändern sich jedoch abhängig von den jeweiligen Pul
vereigenschaften, denjenigen der Stranggießanlage, den Be
triebsbedingungen der Anlage, sowie abhängig von den Eigen
schaften des gerade vergossenen Metalls. Mit anderen Worten,
eine einmal konstant eingestellte Fördermenge für eine be
stimmte Art von Gießpulver bei einem bestimmten Metall mag
zwar in einem bestimmten Anwendungsfall eine weitestgehend
konstante Schichtdicke des Gießpulvers auf der Schmelzen
oberfläche erzeugen, bei Verwendung eines anderen Gießpul
vers und/oder beim Aufschmelzen eines anderen Metalls
und/oder bei anderen Betriebsparametern der Stranggießanlage
ist jedoch durch einen kontinuierlichen Förderstrom des
Gießpulvers eine konstante oder im wesentlichen konstante
Schichtdicke des Gießpulvers auf der Schmelzenoberfläche
nicht mehr sicherzustellen. Es muß von daher dafür Sorge ge
tragen werden, entweder von Hand oder automatisch die zuge
führte Menge an Gießpulver abhängig von den jeweiligen Be
triebsbedingungen so zu steuern und zu optimieren, daß die ange
strebte weitestgehend konstante Schichtdicke des Gießpulvers
auf der Schmelzenoberfläche erhalten werden kann.
Ausgehend von dieser Problematik hat es sich die vorliegende
Erfindung zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren bzw. eine Vor
richtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2 zu
schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, kontinuier
lich und sofort auf den momentanen Verbrauch des Gießpulvers
zu reagieren und durch Nachförderung einer entsprechenden
Gießpulvermenge eine im wesentlichen konstante Dicke der
Pulverschicht zu erhalten, wobei die hierzu verwendete Vor
richtung einfach im Aufbau und damit zuverlässig im Betrieb
sein soll.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruches 1 bzw. 2.
Im Gegensatz zur DE-OS 26 53 306, bei der das Gießpulver mit
einer zwar jeweils einstellbaren, dann jedoch konstanten
Rate durch einen mechanischen Schneckenförderer oder der
gleichen auf die Oberfläche der Schmelze aufgebracht wird,
wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Gießpul
ver unter Schwerkrafteinfluß auf die Schmelzenoberfläche
aufgebracht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines
Querschnitts durch eine Stranggießkokille, die
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen
ist, und
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende, vergrößerte Darstel
lung eines in Fig. 1 dargestellten Bereichs, wo
das Zuführen von Pulver und das Unterbrechen der
Zuführung von Pulver erfolgt.
Gemäß der Erfindung wird die Zuführung des Pulvers oder der
Granulate zum Ausgleich deren Verbrauches und zum Auf
rechterhalten einer konstanten Dicke der Pulverschicht di
rekt durch das Bestreben der Pul
verschicht bewirkt in unmittelbarer Nachbarschaft der Förderöffnung
des Endbereiches der Förderleitung von einem höheren Niveau abzusinken, wo
bei die Förderleitung ständig beschickt wird. Ein Stoppen
des Zuführens erfolgt dann, wenn das obere Niveau der Pul
verschicht die Höhe der Förderöffnung erreicht.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Förderöff
nung 1 eines Endabschnittes 2a einer Förderleitung 2 ober
halb einer Höhe 3 der Fläche eines Metalles in einer Höhe
4 angeordnet, die gleich oder leicht oberhalb einer vorbe
stimmten oder einer einem Maß e entsprechenden Vorschrift
oder einer Höhe 4′ einer Schicht 5 eines festen Pulvers 5a
und eines geschmolzenen Pulvers 5b liegt, wobei die Höhe
3 als Bezugsgröße verwendet wird, da sie für ein gutes
Funktionieren des Stranggießens so gleich wie möglich gehal
ten wird. Die Förderöffnung 1 wird vorzugsweise im gleichen
Abstand von Längswänden 6 der Stranggießform und in einem
passend gewählten Abstand zu den nicht näher dargestellten
Querwänden der Stranggießform angeordnet. Das mit 7 bezeich
nete Abfließen des geschmolzenen Pulvers 5b, das im folgen
den als Schlacke bezeichnet wird, bewirkt durch Erzeugung
eines Schmierfilmes auf den Wänden 6 der Stranggießform
eine Verschiebung der Schlackeschicht in Richtung auf die
Wände 6 der Stranggießform in Richtung der eingezeichneten
Pfeile. Die dadurch und durch die nicht näher dargestellten
Schmelzzuflüsse des Zwischenbehälters erzeugten Turbulenzen des Me
talls bewirken gleichermaßen diese Verschiebung der
Schlacke in der eingezeichneten Richtung.
Während die Schlacke in der angezeigten Richtung fließt,
nimmt sie den oberen Teil der noch nicht verflüssigten
Pulverschicht mit. Diese Lageänderung des Pulvers, wie auch
das fortwährende Schmelzen des Pulvers aufgrund des Ver
brauches des Teiles, der bereits geschmolzen ist, senken
das obere Niveau der Pulverschicht unter die Ebene der Förderöffnung
1 ab, wodurch ein Raum unter der Förderöffnung 1 freige
geben wird. Gemäß der Erfindung wird der auf diese Weise
freigegebene Raum sofort durch eine aufgrund der Schwerkraft
nachrutschende Menge Pulver ausgefüllt, die einen Hügel 8
bildet, der das Nachrutschen des Pulvers beendet, wenn der
Gipfel des Hügels 8 die Förderöffnung 1 erreicht. Dieser
Hügel 8, der fortschreitend auseinanderfällt, gibt von
neuem einen Raum unterhalb der Förderöffnung 1 frei. Die
ser Raum bewirkt ein erneutes Nachrutschen von Pulver, das
sich von neuem unter Bildung eines Hügels verteilt.
Theoretisch verläuft die Förderung von Pulver ohne das
Vorhandensein von Reibung ständig und das in Fig. 2 dar
bestellte Niveau 4 der Förderöffnung läge auf dem Niveau
4′ der Oberfläche der Schicht des Pulvers 5, und es gäbe
genau genommen keinen Hügel.
In Wirklichkeit ist die Höhe 4 der Förderöffnung 1 im Ver
gleich zur Höhe 4′ um einen Wert Δ erhöht. Dieser sehr ge
ringe Wert Δ, der die Höhe des Hügels 8 bildet, ist ge
mäß den Fließeigenschaften des verwendeten Pulvers unter
schiedlich.
Die Endleitung 2 ist an einem nicht näher dargestellten
Vorratsbehälter angeschlossen. Dieser Vorratsbehälter, der
oberhalb der Gießebene angeordnet ist, fördert mittels
Schwerkraft Pulver 9 in die Förderleitung 2. Im Falle, in
dem der Platzbedarf der Gießebene um die Kokille herum
eine Anordnung des Vorratsbehälters in der Nachbarschaft
der Kokille nicht ermöglicht und in dem die Förderleitung 2
derart geneigt ist, daß das Fließen des Pulvers 9 in der
Förderleitung 2 nicht ausreichend gut durch Schwerkraft
zum Herausfließen aus dem Vorratsbehälter erfolgen kann,
kann man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, mit
tels mechanischer oder pneumatischer Transporteinrichtun
gen derart Pulver fördern, daß der Endabschnitt 2a der
Förderleitung 2 knapp oberhalb der Förderöffnung 1 stän
dig mit Pulver versorgt wird, damit das Nachrutschen auf
grund von Schwerkraft der Menge an erforderlichem Pulver
erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwen
dung von einer Förderöffnung 1 beschränkt. Man könnte viel
mehr so viele Förderöffnungen 1 vorsehen, wie sie für ein
in geeigneter Weise durchzuführendes Bedecken der gesamten
Oberfläche des Stahles mit einer gewünschten Pulverdicke
erforderlich sind. Man könnte beispielsweise eine einzige
Förderöffnung 1 für eine Kokille zur Herstellung von Knüp
peln oder kleineren Brammen vorsehen und z. B. zwei Förder
öffnungen 1 für eine Kokille zum Herstellen von größeren
Brammen und Blöcken. Im letzteren Falle werden die Förder
öffnungen 1 vorteilhafterweise in der Nachbarschaft und
zu beiden Seiten des Schmelzenzuflusses des Tundishes
angeordnet, wobei die Ausschüttung des Pulvers vorteilhaf
terweise in Längsrichtung der Stranggießkokille vorgenom
men wird.
Claims (7)
1. Verfahren zur Zuführung und Steuerung der Ablage einer
gleichmäßig verteilten Schicht eines pulver- oder gra
nulatförmigen Materials auf der Oberfläche einer
Schmelze in einer Stranggießkokille unter Verwendung
einer Förderleitung, deren Endabschnitt mit einer För
deröffnung versehen ist, die oberhalb der Oberfläche
der Schmelze angeordnet wird,
gekennzeichnet durch:
- a) Anordnen der Förderöffnung (1) in einer Höhe oberhalb der Oberfläche der Schmelze, welche gleich oder etwas größer ist als ein vorbestimmter Sollwert (e) der Schichtdicke des Materials (5a, 5b);
- b) ständiges Offenhalten der Förderöffnung (1) der Förderleitung (2) für eine mögliche Materialströ mung;
- c) Schwerkraftförderung des Materials (9) im Endabschnitt (2a) der Förderleitung (2); und
- d) Zusammenwirkenlassen des unter der Förderöff nung (1) liegenden Materials mit der Förderöffnung (1) zwecks Regelung der auf die Schmelzenoberfläche aufzu bringenden Materialmenge derart, daß der durch Materi alverbrauch unter der Förderöffnung (1) frei werdende Raum durch eine entsprechende, aufgrund der Schwerkraft aus der Förderöffnung (1) austretenden Materialmenge sofort wieder aufgefüllt wird.
2. Vorrichtung zur Zuführung und Steuerung der Ablage ei
ner gleichmäßig verteilten Schicht eines pulver- oder
granulatförmigen Materials auf der Oberfläche einer
Schmelze in einer Stranggießkokille, mit einer Förder
leitung, deren Endabschnitt mit einer Förderöffnung
versehen ist, die oberhalb der Oberfläche der Schmelze
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Förderöffnung (1) in einer Höhe oberhalb der Oberfläche der Schmelze (3) angeordnet ist, die gleich oder etwas größer ist als ein vorbestimmter Sollwert (e) der Schichtdicke des auf die Schmelze auf gebrachten Materials (5a, 5b);
- b) die Förderöffnung (1) zur Ermöglichung einer Materialströmung ständig geöffnet ist; und
- c) der Endabschnitt (2a) der Förderleitung (2) zur Schwerkraftförderung ausgelegt ist, all dies derart, daß
- d) das unterhalb der Förderöffnung (1) liegende Material bei Erreichen der Höhe der Förderöffnung (1) zur Unterbrechung des unter Einwirkung der Schwerkraft aus der Förderöffnung (1) austretenden Materialflusses dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderöffnung (1) zu den Längswänden (6) der
Stranggießkokille gleiche Abstände hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem der Förderöffnung (1) abgewandten
Ende der Förderleitung (2) ein Vorratsbehälter für das
Material vorgesehen ist, der mittels Schwerkraftförde
rung die Förderleitung (2) beschickt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem der Förderöffnung (1) abgewandten
Ende der Förderleitung (2) ein Vorratsbehälter für das
Material vorgesehen ist, der mittels mechanischer oder
pneumatischer Fördereinrichtungen die Förderleitung (2)
beschickt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Förderöffnungen
(1) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderöffnungen (1) in der Nachbarschaft und in
Längsrichtung zu beiden Seiten des Schmelzenzuflusses
des Zwischenbehälters angeordnet sind, der die Stranggießko
kille mit Metall beschickt.
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