DE4022117A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen zugabe von giesshilfsmitteln auf den spiegel einer schmelze in einer stranggiesskokille - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen zugabe von giesshilfsmitteln auf den spiegel einer schmelze in einer stranggiesskokilleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung der den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 3
entsprechenden Art.
Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist die
Zugabe von Stranggießpulver auf den Badspiegel einer Strang
gießkokille. Diese Stranggießpulver bilden eine einige Zen
timeter dicke Schicht auf dem Badspiegel. Sie schmelzen
in ihrem mit dem Badspiegel in Berührung stehenden Bereich
teilweise auf und bilden eine Schlacke, die sich zwischen
die Kokillenwand und den erstarrenden Strang setzt. Der
noch lockere obere Anteil der Gießpulverschicht wirkt wär
meisolierend und verhindert einen zu starken Wärmeverlust
des oberen Strangendes.
Durch die Mitnahme der geschmolzenen Gießpulverschlacke
tritt ein fortlaufender Verbrauch des Gießpulvers ein. Die
ser Verbrauch liegt im Bereich von etwa 0,3 kg bzw.0,8 kg
pro Tonne Stahl. Diese Menge muß also fortlaufend nachgelie
fert werden, wobei die Einhaltung einer gleichmäßigen Schicht
dicke für die Qualität der Strangoberfläche wesentlich ist.
Die Gleichmäßigkeit muß sowohl in vertikaler als auch in
horizontaler Richtung angestrebt werden. Die Gleichmäßigkeit
in vertikaler Richtung bedeutet die Einhaltung einer bestimm
ten Schichtdicke während der ganzen Gießdauer, um stets
die Verfügbarkeit einer ausreichenden Menge an Schlacke
zu gewährleisten. Die Gleichmäßigkeit in horizontaler Rich
tung bedeutet die Gleichmäßigkeit dieser Schichtdicke über
den Strangquerschnitt, um eine gleichmäßige Isolierwirkung
an jeder Stelle zu erzielen.
Der Ausgangspunkt der Entwicklung war die manuelle Zu
gabe des Stranggießpulvers. Die Gleichmäßigkeit ist hierbei
nicht immer gewährleistet. Auch erfordert diese Methode
die Anwesenheit und ständige Aufmerksamkeit einer Bedienungs
person über die gesamte mehrstündige Gießsequenz.
Es wurde schon bald versucht, die Zugabe von Gießhilfs
mitteln beim Stranggießen zu automatisieren. Dafür sind
zwei unterschiedliche Verfahrensweisen bekannt, nämlich
pneumatisch-mechanisch oder rein mechanisch mit Förderern
arbeitende Einrichtungen auf der einen Seite und auf der
anderen Seite Einrichtungen, die unter Ausnutzung der Schwer
kraft arbeiten.
Bei einem bekannten Gerät der ersten Gruppe reicht ein
am unteren Ende eines Vorratsbehälters angesetzter flacher
Förderkanal von der Seite her bis über die Stranggießkokille.
Unterhalb des Vorratsbehälters befindet sich ein Gasvertei
lungsraum, in den Luft eingeblasen werden kann, die das
in dem Kanal befindliche Gießpulver fluidisiert und transport
fähig macht. Wenn Luft eingeblasen wird, erfolgt also eine
Förderung aus dem Vorratsbehälter durch den Kanal auf den
Badspiegel in der Stranggießkokille. Wenn die Luft abge
stellt wird, hört auch die Förderung auf. Die Steuerung
erfolgt über Temperaturmeßfühler, die oberhalb der Kokille
angeordnet sind. Wenn die Gießpulverschicht auf dem Bad
spiegel dünner wird und die Isolierwirkung des Pulvers nach
läßt, steigt die Temperatur an und wird die Zugabe des Pul
vers ausgelöst. Diese erfolgt also nicht kontinuierlich,
sondern intermittierend, ähnlich wie bei der Handaufgabe.
Daher ist bei der geschilderten automatischen Pulverzugabe
eine Verbesserung der Strangoberfläche gegenüber der manu
ellen Pulverzugabe nicht zu erwarten. Dies hat sich auch
in der Praxis bestätigt. Pneumatisch-mechanisch dosierende
Einrichtungen haben sich nicht bewährt und keinen Eingang
in die Praxis gefunden.
Die rein nach dem Schwerkraftprinzip arbeitenden Geräte
sind zunächst ebenfalls für die Verwendung von pulverförmi
gem Gießhilfsmittel konzipiert worden. Von einem Vorrats
behälter führt ein geneigtes Zugaberohr bis über den Bad
spiegel. Die abgegebene Menge bildet auf dem Badspiegel
einen Schüttkegel, der bis zum unteren Ende des Zugabe
rohrs hochsteigt. Es rutscht dann kein Pulver mehr nach.
Erst wenn der Schüttkegel durch den Verbrauch sich von dem
unteren Ende des Rohres wieder entfernt, rieselt neues Pul
ver nach. Diese Art der selbsttätigen Regulierung wird auch
"Chicken feeding"-Prinzip genannt, weil es bei Fütterungs
automaten verbreitet ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß
mit dieser Methode pulverförmige Gießhilfsmittel nicht zu
verlässig aufbringbar sind, da es selbst bei steiler ange
ordneten Zugaberohren (Winkel <30°) zu Verstopfungen kommt.
Es war daher erforderlich, das Gießhilfsmittel zu gra
nulieren, um der Verstopfungsneigung entgegenzuwirken. Mit
einem Granulat ließ sich die Zugabe unter reiner Schwere
wirkung funktionssicherer gestalten. Bei exakter Gießspie
gelregelung war die Dicke der Granulatschicht stets gleich
und somit ständig eine gleichmäßige Isolierung und eine
der spezifischen Schlackenbildungsaktivität des Granulats
entsprechende konstante Verfügbarkeit an Schlacke gewähr
leistet.
Die Anforderungen an die Qualität des Granulats sind
aber hoch. Es zeigte sich, daß Granulate, deren Kornband
weniger gleichmäßig war, wie reine Pulver zu Verstopfungen
im Zugaberohr führten. Die Verwendung eines klassierten
Granulats mit einem engen Kornband bedeutet eine erhebliche
wirtschaftliche Belastung des Verfahrens.
Wenn die kontinuierliche Zugabe von Gießpulvergranula
ten einen wirtschaftlichen Sinn haben soll, ist außerdem Voraus
setzung, daß das Granulat pneumatisch gefördert werden kann
und das Granulat auf der Gießbühne nicht in Säcken oder Big
Bags mit Flurförderzeugen oder Hubfahrzeugen zur Beschickung des
Vorratsbehälters der Zugabevorrichtung transportiert werden
muß. Nur wenn die pneumatische Förderung möglich ist, kann
das Granulat in einem Silofahrzeug angeliefert, in einen auf
dem Hüttenflur stehenden Silo mit erheblichem Nutzvolumen
eingeblasen und von dort aus zu dem Vorratsbehälter pneuma
tisch gefördert werden, um auf diese Weise eine kontinuier
liche Bereitstellung des Gießpulvers ohne Transportmanipula
tionen auf der Gießbühne zu gewährleisten, die zusätzliche
Arbeitskräfte erfordern. Die pneumatische Förderung ist also
- vor allem beim Sequenzguß - Grundbedingung für die Kontinu
ität des gesamten Gießablaufes und der Personaleinsparung.
Die Granulate aus Gießhilfsmitteln, insbesondere aus
Stranggießpulver, die an sich eine funktionierende Zugabe
nur unter Schwerkraftwirkung erlauben, sind jedoch, vor allem
wenn sie als Hohlkugel vorliegen, in ihrer Abriebfestigkeit
so gering, daß sie bei einer pneumatischen Förderung zerstört
werden und teilweise als Pulver oder Bruchstücke in den Vor
ratsbehälter der Zugabevorrichtung gelangen. Dann aber tritt
der bereits erwähnte Effekt der Verstopfung in dem Zugabe
rohr auf. Das Granulat ist also außer aus wirtschaftlichen
Gründen auch aus technischen Gründen für eine praktikable
Dosierung von Stranggießpulver nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur automatischen Zugabe von Gießhilfs
mitteln auf den Badspiegel von Stranggießkokillen anzugeben,
bei welchen mit pulverförmigem Gießhilfsmittel gearbeitet
werden kann und dennoch eine betriebssichere dosierte Zugabe
möglich ist.
Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt
durch die in Anspruch 1, in ihrem vorrichtungsmäßigen Aspekt
durch die in Anspruch 3 wiedergegebene Erfindung gelöst.
Versuche haben gezeigt, daß die zirkulierende Förderung
des pulverförmigen Gießhilfsmittels mit fortlaufender Ent
nahme des jeweils benötigten Anteils oberhalb des Badspie
gels eine zuverlässige, von Verstopfungen freie Betriebsweise
ermöglicht. Es treten hierbei keine lokalen Druckerhöhungen
auf, die zu einer Kompaktierung des pulverförmigen Gießhilfs
mittels und zu Verstopfungen Anlaß sein könnten.
Wenn die Förderung des Gießhilfsmittels an mindestens
einer Stelle des Förderweges durch eine Fluidisierung unter
stützt wird (Anspruch 2), ergibt sich eine Lockerung des
Förderguts, die seiner Beweglichkeit zugute kommt.
Die Fördervorrichtung kann gemäß Anspruch 4 als Schnec
kenförderer ausgebildet sein.
Diese Bauweise ist raumsparend einfach und robust und
führt zu einer erwünschten Zwangsförderung des pulverförmigen
Gießhilfsmittels.
Da sich der Schneckenförderer quer über den Badspiegel
erstreckt, empfiehlt sich gemäß Anspruch 5 eine Kühlung,
vorzugsweise mit Luft. Der Badspiegel selbst ist zwar durch
das pulverförmige Gießhilfsmittel abgedeckt, doch erstreckt
sich in unmittelbarer Nähe des Schneckenförderers das Tauch
rohr aus dem Tundish in das obere Ende des Strangs. Dieses
Tauchrohr hat Temperaturen in der Größenordnung von 1000°C.
Die selbstregulierenden Entnahmestellen können gemäß
Anspruch 6 durch Entnahmeschächte gebildet sein, die unten
an dem Schneckenförderer angebracht sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist Gegenstand des An
spruchs 7. Die Entnahmestutzen können beispielsweise aus
Aluminium bestehen. Sie bilden mit ihrem unteren Rand die
Begrenzung der Entnahmestelle, bis zu der der Schüttkegel
jeweils aufsteigt. Bei Verschleiß werden die Entnahmestutzen
einfach ausgewechselt, ebenso wenn auf eine andere Schüttke
gelhöhe übergegangen werden soll, ohne daß der ganze Schnecken
förderer in seiner Höhe über der Stranggießkokille verändert
werden muß.
Die Bemessung der Förderleistung nach Anspruch 8 gewähr
leistet unter den gegebenen Betriebsbedingungen eine weit
gehend gleichmäßige Füllung des Schneckenförderers und somit
gleichmäßige Verhältnisse an den einzelnen Entnahmestutzen,
so daß gleichmäßige Mengen austreten.
Die Fluidisierung gemäß Anspruch 9 lockert die Menge
an pulverförmigem Gießhilfsmittel in dem Vorratsbehälter
auf und macht sie quasi fließfähig, so daß sie leicht aus
dem Vorratsbehälter in die Förderschnecke übergeht.
Für die praktische Abwicklung längerer Gießsequenzen
empfiehlt es sich, ein Großsilo zur pneumatischen Nachfül
lung des Vorratsbehälters vorzusehen, so daß dieser nicht
ständig von Hand nachgefüllt werden muß (Anspruch 10).
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er
findung schematisch illustriert.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Zugabe
vorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer einzelnen Entnahme
stelle oberhalb des Badspiegels.
In Fig. 1 ist ein Vorratsbehälter 1 wiedergegeben, der
aus einem nur angedeuteten Großsilo 29 über eine pneumati
sche Förderleitung 2 gefüllt gehalten wird. In dem konischen
unteren Teil 3 des Vorratsbehälters 1 sind Innen Fluidisie
rungsböden 4 angebracht, die über Zuleitungen 5 mit Luft
beschickt werden und das in dem Vorratsbehälter 1 befind
liche Stranggießpulver 6 fluidisieren, d. h. in einen ver
wirbelten Zustand zersetzen, in welchem es leicht beweglich
ist. Das fluidisierte Stranggußpulver 6 strömt aus dem Aus
laß 7 am unteren Ende des konischen Teils 3 des Vorratsbe
hälters 1 über die Leitung 8 in den Einlaß 9 eines horizon
talen Schneckenförderers 10, der von einem Antriebsmotor 11
angetrieben ist. Der Schneckenförderer 10 erstreckt sich
dicht oberhalb des oberen Endes der Stranggießkokille 12.
Er hat nur einen Außendurchmesser von etwa 50 mm und paßt
daher noch gut in den engen Zwischenraum zwischen der Ober
kante 13 der Stranggießkokille 12 und der Unterseite 14
des oberhalb der Stranggießkokille 12 angeordneten Tundishs
15, der flüssigen Stahl 16 enthält, der über ein Tauchrohr
17 in dem Boden des Tundishs 15 in die Stranggießkokille 12
übergeht. Das Tauchrohr 17 reicht in die in der Stranggieß
kokille 12 befindliche Schmelze hinein, d. h. erstreckt sich
bis unterhalb des Badspiegels 18, der durch geeignete Maß
nahmen auf gleichbleibender Höhe gehalten wird.
An der Unterseite des Schneckenförderers 10 sind Ent
nahmestellen 19 in Gestalt von einander parallelen Ent
nahmeschächten 20 vorgesehen, deren untere Begrenzung 21
sich in einem vorbestimmten Abstand oberhalb des Badspiegels
18 befindet, der im allgemeinen bei allen Entnahmeschächten
gleich ist.
Der Schneckenförderer 10 umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse
22, in welchem eine Transportschnecke 23 drehbar angeordnet
ist. An den Entnahmestellen 19 besitzt das Gehäuse 22 öff
nungen 24, an denen die Entnahmeschächte 20 angeschweißt
sind. Das von der Transportschnecke 23 an der Öffnung 24
vorbeigeförderte Gut tritt durch die Öffnung 24 nach unten
aus und bildet, da es fließfähig ist, einen Schüttkegel
25 aus pulverförmigem Gießhilfsmittel. Wenn der Schüttkegel
25 bis an die untere Begrenzung 21 des Entnahmeschachtes
20 hochgestiegen ist, fließt kein pulverförmiges Gießhilfs
mittel 6 mehr nach. Dies tritt aber wieder ein, sobald der
Schüttkegel 25 infolge des Aufschmelzens des pulverförmigen
Gießhilfsmittels 6 absinkt. Diese Art der Selbstregulierung
ist als "Chicken Feeding"-Prinzip bekannt. Es stellt sich
ein Gleichgewichtszustand ein, in welchem das Stranggieß
pulver langsam nach Maßgabe des Verbrauchs nachfließt.
Auf dem Badspiegel 18 der Schmelze 16 in der Strang
gießkokille 12 bildet sich eine gleichmäßige Schicht 26
von geschmolzenem Gießhilfsmittel, d. h. eine Schlacke, aus,
die über den Meniskus des Badspiegels 18 von dem Strang
zwischen seiner Außenseite und dem Innenumfang der Strang
gießkokille 12 mitgenommen wird. Dadurch tritt ein Ver
brauch ein, der zu dem Absinken des Schüttkegels 25 Anlaß
ist. Es muß dafür gesorgt werden, daß eine gewisse Mindest
schütthöhe 27 an pulverförmigem Gießhilfsmittel erhalten
bleibt, damit die Wärmeisolationswirkung aufrechterhalten
wird.
In dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel
ist die untere Begrenzung der Entnahmestelle 19 nicht an
dem Entnahmeschacht 20 selbst ausgebildet, sondern an einem
darübergeschobenen Entnahmestutzen 28 beispielsweise aus
Aluminium, der ausgewechselt werden kann, wenn sein unte
res Ende angeschmolzen ist oder wenn eine andere Höhe des
Schüttkegels 25 erwünscht ist.
Wesentlich ist, daß sich an dem in Fig. 1 links gelege
nen Ende des Schneckenförderers 10 kein Stau bildet, sondern
daß die an den Entnahmestellen 19 nicht entnommene Menge
an pulverförmigem Gießhilfsmittel über eine Rückleitung
30 in den Vorratsbehälter 1 zurückgeführt wird. Das Gieß
hilfsmittel 6 zirkuliert also dauernd aus dem Vorratsbe
hälter 1 über die Leitung 8, den Schneckenförderer 10 und
die Rückleitung 30. Nur die an den selbstregulierenden Ent
nahmestellen 19 jeweils benötigten Mengen werden aus dem
zirkulierenden Strom fortlaufend entnommen. Zwar kommt es
wegen der Selbstregulierung nach dem "Chicken-Feeding"-
Prinzip nicht darauf an, daß der Schneckenförderer 10 von
sich aus an allen Entnahmestellen exakt gleich dosiert;
diese Dosierung erfolgt an den unteren Begrenzungen 21 der
Entnahmeschächte 20, wenn sie von den Schüttkegeln 25 er
reicht werden. Der Druck im Innern des Schneckenförderers 10
spielt aber auch eine gewisse Rolle für die Austrittsmengen
und sollte daher möglichst konstant sein, was bedeutet,
daß der Pulverfüllgrad im Schneckenförderer 10 über dessen
gesamte Länge möglichst konstant sein sollte. Erst dadurch
ist gewährleistet, daß auch vom Druck her überall weitgehend
gleiche Verhältnisse vorliegen, was dazu beiträgt, daß an
allen Entnahmestellen 19, unabhängig von ihrer Lage, auch
wirklich gleiche Mengen an Pulver ausfließen. Die Konstanz
des Pulverfüllgrades ist umso besser, je größer die Förder
leistung des Schneckenförderers 10 im Verhältnis zu den
entnommenen Mengen ist. Für die Praxis müßte die Förderlei
stung mindestens das Doppelte dieser Mengen betragen.
Claims (10)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Zugabe von Gießhilfs
mittel auf den Badspiegel einer Schmelze in einer Strang
gießkokille, bei welchem das Gießhilfsmittel in Pulverform
aus einem Vorratsbehälter durch eine Leitung an selbstregu
lierenden Entnahmestellen vorbeigefördert und die nicht
entnommene Restmenge zirkulierend in den Vorratsbehälter
zurückgefördert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderung an mindestens einer Stelle des Zirkula
tionsweges durch eine Fluidisierung des Pulvers unterstützt
wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2 mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme
des Gießhilfsmittels und mit einer von dem Vorratsbehälter
zu dem Bereich oberhalb des Badspiegels in der Stranggieß
kokille führenden Fördervorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fördervorrichtung (10) zwischen Unterseite (14)
Tundish (15) und Oberseite (13) Stranggießkokille (12) hin
durchgeführt ist und oberhalb des Badspiegels (18) die selbst
regulierenden Entnahmestellen (19) aufweist, und daß eine
vom Ende der Fördervorrichtung (10) in den Vorratsbehälter
(1) zurückführende Rückleitung (30) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fördervorrichtung (10) als Schneckenförderer aus
gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schneckenförderer gekühlt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem rohrförmigen Gehäuse (22) des Schnecken
förderers (10) oberhalb des Badspiegels (18) in der Strang
gießkokille (12) nach unten weisende, mit dem Innern des
rohrförmigen Gehäuses (22) in Verbindung stehende Entnahme
schächte (20) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Entnahmeschächte (20) auswechselbare Entnahme
stutzen (28) aus einem niedriger als das Metall der Schmelze
schmelzenden Metall aufgesetzt sind, die in einem vorbe
stimmten Abstand oberhalb des Badspiegels (18) enden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Förderleistung des Schneckenförde
rers mindestens das Doppelte der Entnahme an den Entnahme
stutzen (20) beträgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (1) ein Wirbelbett
(4, 4) zur Fluidisierung des pulverförmigen Gießhilfsmittels
(6) aufweist und die Fördervorrichtung (10) an den Bereich
des Vorratsbehälters (1) angeschlossen ist, in welchem das
Gießhilfsmittel (6) in fluidisiertem Zustand vorliegt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Großsilo (29) zur pneumatischen
Nachfüllung des Vorratsbehälters (1) vorgesehen ist.
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