DE4022117C2 - - Google Patents

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 (Aufsatz von Schrewe, Pleschiotschnigg und Hölter "Gießpulverzugabeautomat für Stranggießanlagen System "Mannesmann-Wiegard" in "Fachberichte Hüttenpraxis" Coburg, 18 (1980), Heft 7) oder rein mechanisch mit Förderern arbeitende Einrichtungen (DE 26 53 306 A1), 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.