DE3514539A1

DE3514539A1 - Stranggiesszwischengefaess mit reaktorfunktionen der nachlaeuterungsbehandlung

Info

Publication number: DE3514539A1
Application number: DE19853514539
Authority: DE
Inventors: Maurizio Rom/Roma Podrini
Original assignee: Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Current assignee: Centro Sviluppo Materiali SpA
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1985-11-14
Also published as: GB2159741B; FR2564011A1; IT1214396B; ES8606044A1; FR2564011B1; US4739972A; GB2159741A; LU85881A1; SE8502253L; ES542707A0; GB8510223D0; DE3514539C2; NL8501265A; BE902367A; IT8448151A0; JPS60240361A; SE8502253D0; DE8511939U1; US4632368A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Zwischengefäß für das Stranggießen mit Reaktorfunktionen der Nachläuterungsbehandlung. Insbesondere.befaßt sie sich mit einem Zwischengefäß, welches die Energie flüssigen Stahls ausnützt, der von der Gießpfanne ausströmt, um so ein wirksames Durchmischen von Stahl und Additiven, wie beispielsweise legierenden und desoxidierenden und/oder desulphurierenden Mitteln sicherzustellen, um den Ablauf der Reaktionen ohne Verluste in der Gasphase sicherzustellen und hierdurch die Abtrennung der Reaktionsprodukte zu verbessern und eine wirksamere Stahltemperatur und Homogenisier-ungszusammen-Setzungsbedingungen hervorzurufen.

Es ist natürlich bekannt, daß bei der Stahlherstellung technologischer Fortschritt in der Entwicklung von der Behandlung von Stahl außerhalb des Ofens (Nach-Läuterungssysteme) schnell fortgeschritten ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Übertragung solcher Behandlungen an eine Stelle in der Produktionsstraße, die immer näher an der Stelle liegt, wo die Verfestigung eintritt, eine Verminderung in Störungen erlaubt, die durch Reoxidation, beispielsweise als Ergebnis des Kontaktes mit Luft und den hochwarmfesten Materialien,hervorgerufen wird.

Die infrage stehenden Behandlungen bestehen darin, dem flüssigen Stahl verschiedene Mittel zuzusetzen, um die gegebenen metallurgischen Ziele, wie Desoxidation, Desulphurierung und Modifikation von Art und Morphologie der Einschlüsse zu erreichen. Diese Zusätze erfolgen normalerweise in der Pfanne, welche u.a.den Vorteil einer ausreichenden Stahlhöhe bzw. eines ausreichenden Stahldruckes hat, um sicherzustellen, daß die Reaktionen zwischen den Additiven und dem Stahl bis zur Vollständigkeit ablaufen und daß eine zufriedenstellende Ausbeute

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mit den Reagenzien erhalten wird, die sich bei der Temperatur des schmelzflüssigen Stahls und bei normalem Druck verflüssigen oder gasifizieren.

Im Stahlwerk mit Stranggießanordnungen existiert die Möglichkeit, metallurgische Behandlungen im letzten Behälter (Zwischengefäß), der vom flüssigen Stahl, bevor er in der Form sich verfestigt, eingenommen wird, durchzuführen. Um dies zu tun, müssen jedoch am Zwischengefäß gewisse Modifikationen vorgenommen werden, und zwar aufgrund des kurzen Zeitraums, den der Stahl hierin bleibt und der Stahlhöhe, die viel geringer als in der Gießpfanne ist.

Bauliche Veränderungen, die bis heute vorgenommen wurden, um das Mischverfahren zu modifizieren und den Zeitraum zu steigern, währenddessen der Stahl im Zwischengefäß verbleibt, erscheinen nicht als wirklich geeignet, um entweder eine wirksame Mischung oder eine ausreichende Kontaktzeit zwischen den Additiven und dem flüssigen Stahl zu garantieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten durch einen preiswerten und einfachen Umbau der Zwischengefaßstruktur zu erreichen.

Erreicht wird dies dadurch, daß in einem solchen Stranggießzwischengefäß die Energie des flüssigen von der Gießpfanne oder Gießwanne ausströmenden Stahls ausgenutzt wird, um eine wirksame Mischung von Legierungs- und/oder Läuterungsmittelzusätzen sicherzustellen,' wodurch der Ablauf der Reaktionen vereinfacht wird und die Trennung der Reaktionsprodukte verbessert wird, wodurch wirksamere Homogenisierungsbedingungen der Stahltemperaturen und Zusammensetzung hervorgerufen werden.

Erfindungsgemäß ist hierzu das Zwischengefäß mit einem horizontalen Scheideblech ausgestattet, welches zwei übereinander lagernde Zonen in zwei unterteilt, von denen die

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untere vorzugsweise mit einem kleineren Querschnitt als die obere ausgestattet ist. Das Scheideblech ist wenigstens an einer der langen Vertikalwandungen des Zwischengefässes befestigt und läßt sich aber auch an einer der kurzen Wandungen befestigen. Das Scheide- oder Umlenkblech verfügt auch über Vorsprünge oder Rippen, die von den freien Rändern nach unten reichen sowie über eine Leitung an der Stelle, wo der flüssige Stahl aus der Pfanne in das Zwischengefäß läuft; diese Leitung verfügt über einen größeren Querschnitt als den des flüssigen Stahlstroms und reicht in die untere Zone des Zwischengefäßes.

Im Falle des Stranggießens von Brammen ist es möglich, ein oder höchstens zwei Stränge für jedes Zwischengefaß zu haben. Sind zwei Stränge vorgesehen und verfügt das Zwischengefäß also über zwei Gießlöcher, so wird das horizontale Scheideblech vorzugsweise an beiden langen Wandungen des Zwischengefäßes befestigt - die genannte Leitung ist mittig angeordnet - und endet gegen die Enden des Zwischengefäßes vor jedem der Gießlöcher.

Ist nur ein Strang gegeben, so läßt sich das Scheideblech an den beiden langen Wandungen des Zwischengefäßes und an der kurzen Wandung befestigen, die vom Gießloch am weitesten entfernt liegt; in diesem Fall ist die Leitung nahe der kurzen Seite des Zwischengefäßes, die am weitesten vom Gießloch entfernt ist, positioniert.

Alternativ läßt sich das horizontale Scheideblech an gerade einer der langen Wandungen des Zwischengefäßes befestigen und endet gegen die andere lange Wandung und in Richtung des Gießloches mit einer vertikalen Verlängerung, die am Boden des Zwischengefäßes-befestigt ist, so daß ein Kanal begrenzt wird, der nur am Ende des Zwischengefäßes offen ist, das vom Gießloch am weitesten entfernt sich befindet. In diesem Fall ist die Leitung im horizontalen Scheideblech nahe dem Gießloch angeordnet, vom dem sie mittels der vertikalen Verlängerung getrennt ist. Auf diese Weise wird

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ein völlig freier Durchlaß längs des geschlossenen Kanals erzeugt; dieser freie Durchlaß erstreckt sich über die gesamte Länge des Zwischengefäßes und wird benötigt, damit das Zwischengefäß, wenn der Gießvorgang beendet ist, völlig entleert werden kann.

Im Falle des Stranggießens von Rohlingen oder Strängen, dient das Zwischengefäß wenigstens vier Strängen; daher wird das horizontale Scheideblech nur an einer der langen vertikalen Wandungen befestigt und endet in Richtung auf die andere lange Wandung gegen eine-weitere vertikale Wandung, die in Längsrichtung innerhalb des Zwischengefäßes eingesetzt ist und sich vom Boden des Zwischengefäßes nach oben bis hinter das horizontale Scheideblech erstreckt, um so über das Ruhezustandsniveau des flüssigen Stahls auf zutauchen.

Diese weitere vertikale Wandung begrenzt also einen Kanal, der oben durch das horizontale Umlenk- oder Scheideblech geschlossen ist sowie einen oben offenen Kanal, der am Boden über die Gießlöcher verfügt. Mit dieser Anordnung ist die Leitung im horizontalen Scheideblech mittig angeordnet.

Während des Beharrungszustandes strömt der flüssige Stahl aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß durch ein feuerfestes Rohr, den sog. "Snorkel", der teilweise in den Stahl in dem Zwischengefäß taucht und endet auf der Mittellinie der Leitung des horizontalen Scheideblechs und nicht weit von dieser. Die notwendigen Additive, wie Kalziummetall, werden nahe dieser Leitung über Einrichtungen eingeführt, die bereits bekannt sind, so daß sie hier nicht beschrieben werden.

Erfindungsgemäß wirkt die oben genannte Anordnung (Endteil des Snorkels - Leitung durch das horizontale Scheideblech) als ein Ejektor, so daß der Strom flüssigen Stahls aus dem Snorkel zur Leitung in dem horizontalen Scheide-

blech, flüssigen Stahl durch die Leitung von den oberen Teilen zu den unteren Teilen des Zwischengefäßes saugt. Diese Saugwirkung stellt sicher, daß die nahe der Leitung eingeführten Additive in die untere Zone gesaugt werden, wo sie leicht nach oben gehen, da sie im allgemeinen weniger dicht als der flüssige Stahl sind; ihr Aufsteigen wird jedoch durch die Unterseite des horizontalen Scheideblechs unterbunden, wo sie durch die Rippen aufgehalten werden, die sich von den freien Rändern des Scheideblechs nach XO unten erstrecken.

Die gegenseitige Bemessung der oberen und unteren -Zonen des Zwischengefäßes zusammen mit der Kraft des von der Gießwanne fließenden Stroms und das Vorhandensein horizontaler Scheidebleche sind derart, daß sichergestellt wird, daß die Stahlströmung sehr turbulent nur in der unteren Zone wird, wodurch ein gutes Mischen des flüssigen Stahls und seiner Additive sichergestellt wird.

Iⁿ der oberen Zone dagegen ist die Strömung des Stahls langsamer als in der unteren Zone und ist laminar: hierdurch können die Verunreinigungspartikel, welche durch die Reaktion zwischen Additiv und schmelzflüssigem Stahl geformt wurden, leicht an die Oberfläche aufsteigen, wo sie in der Schlackenschicht eingeschlossen werden.

Weiterhin ist die gegenseitige Bemessung der oberen und unteren Zone der Gießlöcher derart, daß statistisch der von der Gießpfanne abgestochene Stahl wenigstens zwei- oder dreimal zwischen den oberen und unteren Zonen zirkuliert, bevor er in die Form vergossen wird. Dies stellt die richtigen Reaktionszeiten zwischen Metall und Additiv sicher und schafft auch geeignete Flotationszeiten, um zu garantieren, daß die Verunreinigungspartikel entfernt werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zwischengefäß nach der Erfindung in der Ausführung für das Stranggießen von Brammen in zwei Strängen;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein Zwischengefäß bei einer Ausführungsform für das Stranggießen von

Brammen oder Strängen längs nur einer Gießbahn; Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch ein Zwischengefäß nach einer anderen Ausführungsform des Stranggießens von Brammen längs nur einer Gießbahn; Fig. 4 ist ein Querschnitt längs einer durch die Achse

der Leitung 7 gehenden Ebene in Fig. 3; Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein Zwischengefä.ß für

das Stranggießen von Brammen mit sieben Leitungen; Fig. 6 ist ein Querschnitt längs B-B¹ der Fig. 5; und IQ Fig. 7 ist ein Längsschnitt längs C-C der Fig. 5.

Nach Fig. 1 fließt der flüssige in der Pfanne 1 enthaltene Stahl durch eine Düse 2 und den "Snorkel" 3 in das Zwischengefäß 4. Im Beharrungszustand führt der flüssige durch den Endteil des "Snorkels" 3 über die Leitung 7 strömende flüssige Stahl eine ganze Reihe sehr wichtiger Funktionen aufgrund der besonderen Wechselwirkung von Snorkel 3, Leitung 7 und horizontalem Umlenkblech 5 (baffle) durch, das an beiden langen Wandungen des Zwischengefäßes 4 befestigt ist. Offensichtlich wird durch diese besondere Anordnung ein Ejektor gebildet, der die Energie des Stahls ausnutzt, der aus der Gießpfanne in das Zwischengefäß fließt, um eine sehr turbulente Strömung des Stahls in der unteren durch das Umlenkblech 5 begrenzten Zone 6 zu erzeugen. Die Turbulenz nimmt

gQ allmählich gegen die rechten und linken Enden dieser unteren Zone ab, wo der Stahl in den Endteileri 11 und II¹ des Zwischengefäßes in die obere Zone 8 aufsteigt. Hier wird aufgrund des Saugeffekts des Ejektors und wegen der Tatsache, daß die Zone 8 einen größeren Querschnitt als die Zone 6 aufweist, die Stahlströmung langsamer und laminar.

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Die Pfeile in Fig. 1 geben die Stroraungsbedingungen des Stahls in den verschiedenen Zonen des Zwischengefäßes an.

Läuterungsmittel und Legierungselemente in Partikelform beispielsweise können in der Ejektorsaugzone nahe dem Endteil des Snorkels 3 über ein Tauchrohr oder andere bekannte Einrichtungen zugesetzt werden. Diese Additive werden dann durch die Leitung 7 in die untere Zone 6 gezogen, wo sie wirksam durch die turbulente Strömung des Stahls gemischt werden. Ist das Additiv leichter als der Stahl, wie dies im Falle von desoxidierenden und/oder desulphurierenden Substanzen wie Ca, Mg etc. der Fall ist, neigt das Material zum Aufsteigen; das meiste hiervon wird jedoch als flüssige oder gasförmige Schicht 15 gegen die Unterseite des UmIenkblechs durch die Rippen 9 eingefangen.

Die Einschlüsse von Oxiden und/oder Sulfiden, die gebildet werden, werden in die obere Zone 8 mitgeschleppt, wo sie dank der unteren laminaren Strömung des Stahls an die Oberfläche aufsteigen können und durch die Schlackenschicht 12 eingefangen werden.

Die untere Zone 6, die obere Zone 8 und die Gießlöcher und 13' sind so bemessen, daß statistisch eine gegebene Stahlmenge, die im Zwischengefäß ankommt, wenigstens zwei- oder dreimal um die unteren und oberen Zonen zirkuliert, bevor sie in die Formen 14 und 14' über die Löcher 13 und 13' vergossen wird.

Es wird so möglich, sicherzustellen, daß das vergossene Produkt bei weitem weniger Einschlüsse hat als es normalerweise mit üblichen bekannten Zwischengefäßen der Fall ist.

Die Ausführungsformen nach den übrigen Figuren arbeiten alle in der gleichen Weise wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.

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Fig. 2 insbesondere zeigt das Stranggießen eines einzigen Strangs; das Umlenkblech 5 ist an einer der kurzen Wandungen - nämlich der vom Gießloch am weitesten entfernten - sowie an den beiden langen Wandungen befestigt. In diesem Fall wird natürlich die Leitung 7 soweit wie möglich vom Gießloch 13 angeordnet.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine andere mögliche Lösung für eine Stranggießeinheit mit einem Strang. Um zu garantieren, daß eine gegebene Menge Stahl wenigstens einmal durch die obere Zone 8 passiert, bevor sie in die Form vergossen wird, wird das horizontale Umlenkblech 5-an einer der langen Wandungen des Zwischengefäßes befestigt und endet gegen die andere lange Wandung und das Gießloch 13 mit vertikalen Verlängerungen 16 in Fig. 4 und 17 in Fig. 3, die auch am Boden 18 des Zwischengefäßes 4 befestigt sind.

In diesem Fall ist die Leitung 7 nahe der Verlängerung 17 angeordnet. Wie Fig. 4 erkennen läßt, führt diese Speziallösung dazu, daß die vorhandene untere Zone 6 die Gestalt eines schmalen Kanals (Fig. 3 und 4) aufweist, der nur an einem seiner Enden offen ist. Die obere Zone 8 liegt über der unteren Zone und verfügt an der Seite über einen Kanalteil 8", der dazu beiträgt, die Strömung schmelzflüssigen Stahls zu verringern und diese laminar zu machen, die dabei auch die Funktion hat, eine totale Entleerung der unteren Zone 6 herbeizuführen, sobald einmal der Gießvorgang beendet ist.

gO Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen eine mögliche Ausführungsform der Erfindung für den Fall eines Stranggießens von Rohlingen bzw. Knüppeln (billets) mit mehreren Strängen: sieben im vorliegenden Fall.

Hierzu ist - aus der Vogelperspektive der Fig. 5 beim Zwischengefäß nach der Erfindung die Leitung 7 im Umlenkblech 5 auf der Mittelquerebene des Zwischengefäßes angeordnet und gegen die lange Wandung versetzt, die von

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den Gießlöchern 13 am weitesten entfernt liegt. Das Umlenkblech 5 ist an jener langen Wandung befestigt und endet in Richtung der Gießlöcher 13, jedoch vor diesen in einer verti kalen Verlängerung 19, die vom Boden des Zwischengefäßes 18 bis über das Maximalniveau der Schlackenschicht 12 reicht Diese Verlängerung 19 ist länger als das horizontale Umlenkblech 5 und steht so von diesem gegen die kurzen Wandungen des Zwischengefäßes mit den Vorsprüngen 19" und 19'' vor. Auf diese Weise (siehe auch Fig. 6) werden drei Zonen gebildet, wo der schmelzflüssige Stahl in unterschiedlicher Weise strömt. In den unteren und oberen Zonen jeweils verhält sich der Stahl wie bereits mit Bezug auf Fig.-l diskutiert.

Versuche an Pilotanlagen haben gezeigt, daß es mit den Zwischengefäßen der Erfindung beispielsweise möglich wird, den Schwefelgehalt von 50 bis 80 auf 15 bis 20 ppm zu senken und dabei Kalzium enthaltende Legierungen als Entschwefelungsmittel zu verwenden, während eine große Verbesserung sowohl hinsichtlich der Gestalt der Einschlüsse gegeben ist, die vollständig globularisiert werden und die Verbesserung stellt sich auch hinsichtlich ihrer Anzahl, die auf etwa 60 % reduziert ist, ein. Weiterhin wird eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit in der Stahltemperatur innerhalb der Grenzen der Temperatur Messungsgenauigkeiten mit PtRh6-PtRh30 Thermopaaren (± 5°C) erreicht.

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Claims

PATENTANS PRÜCHE

Zwischengefäß für das Stranggießen, das die Reaktorfunktionen der Nachläuterbehandlung aufweist, gekennzeichnet durch ein horizontales Umlenkblech (5 ...), das an wenigstens einer der langen vertikalen Wandungen des Zwichengefäßes (4) befestigt ist, wobei das Umlenkblech (5) das Innenvolumen des Zwischengefäßes (4) in zwei übereinanderliegende Zonen (6; 8) unterteilt, die mit von den freien Rändern nach unten reichenden Rippen und mit einer Leitung (7) an der Stelle versehen ist, wo der Stahl aus der Pfanne (1) einfließt, wobei die Leitung (7) die oberen und unteren Zonen (6; 8) verbindet und sich innerhalb der unteren Zone (6) erstreckt und über eine nicht-behinderte Querschnittsflache verfügt, die größer als der in das Zwischengefäß eintretende Strom flüssigen Stahls ist.

D-8000 München 2

Isartorplatz 6

POB 26 02 47
D-8000 München 26

Kabel: Telefon Telecopier Infotec 6400 B Telex

Muebopat 089/221483-7 GIIH-III {089)229643 5-24285
2. Zwischengefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das horizontale Umlenkblech (5) an einer der kurzen Wandungen des Zwischengefaßes (4) ebenfalls befestigbar ist.
3. Zwischengefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einem der Ränder des horizontalen Umlenkblechs (5), der nicht an den Wandungen des Zwischengefaßes befestigt ist, eine vertikale am Boden des Zwischengefäßes (4) befestigte Verlängerung vorgesehen ist.
4. Zwischengefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Verlängerung in Längsrichtung im Zwischengefäß eingesetzt ist und nach oben über das Maximalniveau des Stahls im Zwischengefäß selbst verläuft.

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