DE4240849A1 - Process for forming a separation gap, especially in metallurgy - Google Patents

Process for forming a separation gap, especially in metallurgy

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Trennspalts zwischen mindestens zwei sich bei Berührung benetzenden, ablagernden oder aneinander haftenden Stoffen, insbesondere in der Metallurgie.The invention relates to a method for forming a Separation gap between at least two when touched wetting, depositing or sticking substances, especially in metallurgy.

In der metallurgischen Technik besteht häufig das Problem, daß Metallschmelze zonal an Bauteilen aus feuerfestem, keramischem Material einfriert, oder sich an dem Bauteil hochtonerdehaltige Ablagerungen bilden, wodurch die Funktion solcher Bauteile beeinträchtigt wird. Solche Bauteile sind beispielsweise Gasspülsteine, Schieberverschlußteile, Hülsen oder Eintauchausgüsse.In metallurgical technology, there is often the problem that molten metal zonally on components made of refractory, ceramic material freezes, or on the component form high-alumina deposits, which causes the function such components is impaired. Such components are for example gas purging stones, slide closure parts, sleeves or immersion spouts.

Beim endabmessungsnahen Gießen von Dünnbändern, beispielsweise im Belt-Roll- oder im Twin-Roll-Verfahren treten ebensolche Probleme auf. Dort kann die Stahlschmelze an notwendigen Begrenzungskörpern einfrieren bzw. hochtonerdehaltige Al₂O₃-Ablagerungen bilden. Dies beeinträchtigt die Qualität des Bandstahls beträchtlich. When casting thin strips close to their final dimensions, for example in the belt roll or twin roll process such problems arise. There the molten steel freeze on necessary limiters or form high-alumina Al₂O₃ deposits. This affects the quality of the steel strip considerably.  

In der Zeitschrift Stahl und Eisen 111 (1991) Nr. 6, S. 37 bis 43 sind derartige Verfahren beschrieben, Lösungen zum genannten Problem jedoch nicht angegeben.In the journal Stahl und Eisen 111 (1991) No. 6, Pp. 37 to 43 describe such processes, solutions but not specified on the problem mentioned.

In der DE 41 41 508 A1 ist vorgeschlagen, seitlich der Stahlschmelze angeordnete Begrenzungskörper als Metallbleche auszubilden, die für ein Magnetfeld eines Induktors durchlässig sind. Das Magnetfeld induziert in der Metallschmelze Ströme, die zu einer zusätzlichen Erwärmung der Metallschmelze führen. Dadurch soll vermieden sein, daß die Metallschmelze an den Begrenzungsplatten einfriert. Die in die Schmelze induzierten Ströme können jedoch zu einer Störung der Struktur im Randbereich des Dünnbandes führen, die mit einer Qualitätsminderung verbunden ist.DE 41 41 508 A1 proposes the side of the Melting steel arranged as metal sheets train that for a magnetic field of an inductor are permeable. The magnetic field induces in the Melting metal streams causing additional heating of the molten metal. This is to avoid that the molten metal freezes on the boundary plates. The Currents induced in the melt can, however, lead to a Disturb the structure in the edge area of the thin strip, which is associated with a reduction in quality.

In der älteren Patentanmeldung P 41 43 049 ist eine Einrichtung beschrieben, bei der an den seitlich der Schmelze angeordneten Begrenzungskörpern poröse, keramische Einsätze angeordnet sind. Diese werden mit einem Fluid beaufschlagt, das einen Film bildet, welcher ein Anfrieren der Schmelze an den Begrenzungskörpern verhindern soll. Zum gleichen Zweck ist in der älteren Patentanmeldung P 42 38 036.7 vorgeschlagen, Begrenzungsplatten aus einem induktiv aufheizbaren, feuerfesten, keramischen Material vorzusehen, das an das elektromagnetische Feld des Induktors ankoppelt.In the earlier patent application P 41 43 049 one Facility described, at the side of the Melt arranged limiting bodies porous, ceramic Inserts are arranged. These are made with a fluid charged that forms a film that freezes the melt on the boundary bodies is to prevent. To the same purpose is in the older patent application P 42 38 036.7 proposed boundary plates from one inductively heatable, refractory, ceramic material to provide that to the electromagnetic field of the inductor couples.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, durch das ein Aneinanderhaften von Stoffen, insbesondere einer Metallschmelze und einem Festkörper, vermieden wird, um eine Relativbewegung der Stoffe zu ermöglichen. The object of the invention is to propose a method through the sticking of substances, in particular a molten metal and a solid is avoided, to enable relative movement of the fabrics.  

Die genannte Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die dem bzw. den Stoffen aufgeprägten Vibrationen verhindern, daß sich die Stoffe aneinander festsetzen. Vorzugsweise sind die Schwingungen Ultraschallschwingungen.The stated object is characterized by the features of claim 1 solved. The vibrations imprinted on the fabric or fabrics prevent the fabrics from sticking to each other. The vibrations are preferably ultrasonic vibrations.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei Ausführungsbeispiele aus dem Bereich der Metallurgie gezeigt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern auch auf anderen Gebieten einsetzbar.Embodiments of the invention result from the Subclaims and the description of Embodiments, with embodiments from the Area of metallurgy are shown. The invention is however, not limited to this, but also to others Areas.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 einen Eintauchausguß an einem metallurgischen Gefäß schematisch, Fig. 1 shows a submerged nozzle of a metallurgical vessel schematically

Fig. 2 eine Einrichtung für das Twin-Roll-Verfahren, Fig. 2 shows a device for the twin-roll process,

Fig. 3 eine Einrichtung für das Belt-Roll-Verfahren, und Fig. 3 shows a device for the belt roll process, and

Fig. 4 eine weitere Einrichtung für das endabmessungsnahe Gießen schematisch. Fig. 4 schematically shows another device for near-net-shape casting.

Ein Eintauchausguß 1 aus feuerfestem, keramischem Material ist an den Boden eines metallurgischen Gefäßes 2 angesetzt. Ein Kanal 3 des Eintauchausgusses 1 dient der Durchleitung von Stahlschmelze. An den Eintauchausguß 1 ist ein Ultraschall-Generator 4 angesetzt. Dieser prägt dem Eintauchausguß 1 als Festkörper mechanische Schwingungen mit einer Frequenz größer als 20 kHz auf. Die Schwingungen pflanzen sich im Eintauchausguß 1 auf die Wandung 5 des Kanals 3 fort. Dadurch bildet sich zwischen der den Kanal 3 durchströmenden Schmelze und der Wandung 5 ein Trennspalt, weil die hochfrequenten Schwingungen verhindern, daß die Schmelze in einer dauerhaften Berührung mit der Wandung 5 bleibt. Durch diesen Trennspalt ist vermieden, daß sich an der Wandung 5 feste Stoffe, insbesondere Al₂O₃-Partikel festsetzen können. Wachsende Anbackungen, die dazu führen könnten, daß sich der freie Querschnitt des Kanals 3 verringert, sind dadurch vermieden. Durch den Trennspalt ist auch das Abflußverhalten der Schmelze insgesamt verbessert, da der Trennspalt die Reibung zwischen der Wandung 5 und der Schmelze herabsetzt. Die Breite des Trennspaltes liegt in der Größenordnung von Bruchteilen eines mm, beispielsweise in der Größenordnung von einigen µm.An immersion spout 1 made of refractory, ceramic material is attached to the bottom of a metallurgical vessel 2 . A channel 3 of the immersion spout 1 is used for the passage of molten steel. An ultrasonic generator 4 is attached to the immersion nozzle 1 . This imprints the immersion nozzle 1 as a solid mechanical vibrations with a frequency greater than 20 kHz. The vibrations propagate in the immersion nozzle 1 on the wall 5 of the channel 3 . As a result, a separation gap is formed between the melt flowing through the channel 3 and the wall 5 because the high-frequency vibrations prevent the melt from remaining in permanent contact with the wall 5 . This separation gap prevents 5 solid substances, in particular Al₂O₃ particles, from adhering to the wall. This avoids growing caking, which could lead to the free cross section of the channel 3 being reduced. The discharge behavior of the melt is also improved overall by the separation gap, since the separation gap reduces the friction between the wall 5 and the melt. The width of the separation gap is of the order of fractions of a mm, for example of the order of a few µm.

In Fig. 1 (links) ist ein Ultraschall-Generator 4 außen an dem Eintauchausguß 1 dargestellt. Im Bedarfsfall können mehrere solcher Generatoren 4 am Außenumfang des Eintauchausgusses 1 verteilt angeordnet sein. Der Generator 4 kann auch den Außenumfang des Eintauchausgusses 1 ringförmig umschließen.In Fig. 1 (left) an ultrasonic generator 4 is shown on the outside of the immersion spout 1 . If necessary, several such generators 4 can be arranged distributed on the outer circumference of the immersion spout 1 . The generator 4 can also surround the outer circumference of the immersion spout 1 in a ring.

Der Ultraschall-Generator 4 bzw. mit ihm verbundene Verlängerungen kann auch in die Wandung des Eintauchausgusses 1 eingebaut sein (vgl. Fig. 1, rechts). Er versetzt dann die Schmelze als flüssigen Stoff in Schwingungen. Vorzugsweise ist der Generator 4 in der Höhe des Eintauchausgusses 1 angeordnet, in der erfahrungsgemäß die Tendenz zur Bildung von Al₂O₃-Anbackungen besteht. Durch die Ultraschallschwingungen ist vermieden, daß sich an der Wandung 5 Kristallisationskerne für wachsende Anlagerungen festsetzen können. The ultrasound generator 4 or extensions connected to it can also be built into the wall of the immersion spout 1 (cf. FIG. 1, right). It then vibrates the melt as a liquid. The generator 4 is preferably arranged at the level of the immersion spout 1 , in which experience has shown that there is a tendency to form Al₂O₃ caking. The ultrasonic vibrations prevent 5 crystallization nuclei from growing on the wall for growing deposits.

In Fig. 2 sind die gegensinnig gedrehten Rollen 6, 7 einer Einrichtung zur Durchführung des Twin-Roll-Verfahrens gezeigt, mit dem das endabmessungsnahe Gießen eines Stahl-Dünnbandes dient. Die Stahlschmelze wird auf die Rollen 6, 7 aufgebracht und im zwischen den Rollen 6, 7 bestehenden Abstand nach unten gefördert. Um ein seitliches Ausweichen der Stahlschmelze zu verhindern, sind Begrenzungsplatten 8, 9 als Festkörper neben den Rollen 6, 7 angeordnet. An den aus Stahl oder feuerfester Keramik bestehenden Begrenzungsplatten 8, 9 sind Ultraschall- Generatoren 4 befestigt. Diese versetzen die Begrenzungsplatten 8, 9 in Schwingungen. Diese verhindern, daß die Schmelze an ihnen einfriert bzw. Anbackungen bildet, wie dies oben beschrieben ist.In Fig. 2, the oppositely rotated rollers 6, 7 of a device for carrying out the twin-roll process are shown, with which the near-dimensional casting of a thin steel strip is used. The molten steel is applied to the rollers 6, 7 and conveyed downwards at a distance between the rollers 6, 7 . In order to prevent a lateral escape of the molten steel, boundary plates 8, 9 are arranged as solid bodies next to the rollers 6, 7 . Ultrasonic generators 4 are attached to the boundary plates 8, 9 made of steel or refractory ceramic. These set the boundary plates 8, 9 in vibration. These prevent the melt from freezing or caking on them, as described above.

Bei der in Fig. 3 für das Belt-Roll-Verfahren gezeigten Einrichtung sind zwei Antriebsrollen 10, 11 für ein Transportband 12 vorgesehen. Auf das Transportband 12 wird in einem Bereich 13 die Schmelze als dünnes Band aufgegeben. Die Stahlschmelze kühlt auf dem Transportband 12 bis zur Erstarrung ab und wird von diesem abgezogen.In the device shown in FIG. 3 for the belt roll method, two drive rollers 10, 11 are provided for a conveyor belt 12 . In a region 13, the melt is applied to the conveyor belt 12 as a thin belt. The molten steel cools down on the conveyor belt 12 until it solidifies and is drawn off from it.

Um ein seitliches Abfließen der Stahlschmelze zu verhindern, sind Begrenzungsleisten 14, 15 vorgesehen. An den Begrenzungsleisten 14, 15 sind Ultraschall-Generatoren 4 angeordnet, die den Begrenzungsleisten 14, 15 Schwingungen aufprägen. Diese führen in der beschriebenen Weise zu Trennspalten zwischen den Begrenzungsleisten 14, 15 als Festkörper und der Stahlschmelze als flüssigen Stoff, so daß die Stahlschmelze an den Begrenzungsleisten 14, 15 nicht einfrieren kann und sich in der Stahlschmelze enthaltene Kristallisationskerne nicht an den Begrenzungsleisten 14, 15 anlagern und somit an diesen auch keine Anbackungen anwachsen können. In order to prevent the steel melt from flowing off laterally, limiting strips 14, 15 are provided. Ultrasonic generators 4 are arranged on the boundary strips 14, 15 which impart the boundary strips 14, 15 oscillations. In the manner described, these lead to separating gaps between the boundary strips 14, 15 as a solid and the steel melt as a liquid, so that the steel melt on the boundary strips 14, 15 cannot freeze and crystallization nuclei contained in the steel melt do not adhere to the boundary strips 14, 15 accumulate and therefore no caking can grow on them.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine hinsichtlich des endabmessungsnahen Gießens eines Dünnbandes der Fig. 3 ähnliche Einrichtung gezeigt. Bei der Einrichtung nach Fig. 4 ist auf das von den Antriebsrollen 10, 11 angetriebene Transportband 12 verzichtet. Statt dessen ist eine Aufnahmeplatte 16 aus Stahl oder feuerfestem, keramischem Material vorgesehen, die an Festlagern 17, 18 angeordnet ist. Seitlich an der Aufnahmeplatte 16 sind die Begrenzungsleisten 14, 15 angeordnet. Diese können einstückig mit der Aufnahmeplatte 17 ausgebildet oder als separate Bauteile an der Aufnahmeplatte 17 befestigt sein.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, a device is shown which is similar with regard to the casting of a thin strip close to the final dimensions of FIG. 3. In the device according to FIG. 4, the conveyor belt 12 driven by the drive rollers 10, 11 is dispensed with. Instead, a receiving plate 16 made of steel or refractory, ceramic material is provided, which is arranged on fixed bearings 17, 18 . The limiting strips 14, 15 are arranged on the side of the mounting plate 16 . These may be integrally formed with the receiving plate 17 or attached as separate components on the receiving board 17th

Unten an der Aufnahmeplatte 17 ist wenigstens ein Ultraschall- Generator 4 angeordnet. Zusätzlich können an den Begrenzungsleisten 15, 16 Ultraschall-Generatoren 4 vorgesehen sein. Diese können entfallen, wenn der an der Aufnahmeplatte 17 angeordnete Ultraschall-Generator 4 auch die Begrenzungsleisten 15, 16 in die gewünschten Ultraschallschwingungen versetzt.At least one ultrasonic generator 4 is arranged at the bottom of the receiving plate 17 . In addition, ultrasound generators 4 can be provided on the boundary strips 15, 16 . These can be omitted if the ultrasound generator 4 arranged on the mounting plate 17 also sets the limiting strips 15, 16 in the desired ultrasound vibrations.

Aus beispielsweise einer Breitschlitzdüse wird im Bereich 13 auf die Aufnahmeplatte 16 die Stahlschmelze aufgegeben. Die Aufnahmeplatte 16 steht in einem Neigungswinkel W zur Horizontalen H, der so bemessen ist, daß die Schmelze auf der Aufnahmeplatte 16 zum Bereich 13 hin schräg nach unten abströmt. Durch die Ultraschallschwingungen der Aufnahmeplatte 16 und der Begrenzungsleisten 14, 15 entsteht zwischen diesen Festkörpern und der Stahlschmelze ein Trennspalt, der ein Einfrieren bzw. Anbacken der Stahlschmelze bzw. Partikeln aus ihr an der Aufnahmeplatte 16 und den Begrenzungsleisten 14, 15 verhindert, also die gewünschte Bewegung der Schmelze gegenüber der Aufnahmeplatte 16 und den Begrenzungsleisten 14, 15 ermöglicht. For example, the molten steel is applied to the mounting plate 16 in the region 13 from a slot die. The receiving plate 16 is at an angle of inclination W to the horizontal H, which is dimensioned such that the melt flows out obliquely downward on the receiving plate 16 to the area 13 . Through the ultrasonic oscillations of the receiving plate 16 and the crosspieces 14, 15 is formed between the solid bodies and the steel melt, a separating gap, which prevents freezing or caking of the molten steel and particles of it to the receiving plate 16 and the crosspieces 14, 15, so the desired Movement of the melt relative to the receiving plate 16 and the limit strips 14, 15 enables.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird das Abziehen der Schmelze durch die Schrägstellung der Aufnahmeplatte 16 im Winkel W erreicht.In the embodiment according to FIG. 4, the melt is drawn off by the inclined position of the receiving plate 16 at an angle W.

Das Abziehen der Schmelze läßt sich bei einer in einem Winkel W zur Horizontalen H angeordneten Aufnahmeplatte 16 verbessern oder bei einer in der Horizontalen H angeordneten Aufnahmeplatte 16 erreichen, wenn die der Aufnahmeplatte 16 aufgeprägten Ultraschallschwingungen so gerichtet sind, daß sie der Schmelze eine von dem Bereich 13 weggerichtete Führungskomponente in Richtung F aufprägen.The removal of the melt can be improved with a receiving plate 16 arranged at an angle W to the horizontal H or can be achieved with a receiving plate 16 arranged in the horizontal H if the ultrasonic vibrations impressed on the receiving plate 16 are directed so that they move the melt away from the region Imprint 13 directional guide component in direction F.

Die beschriebene Anordnung eines Ultraschall-Generators 4 läßt sich auch an anderen Bauteilen, beispielsweise Gasspülsteinen oder Schieberverschlüssen metallurgischer Gefäße, einsetzen, um dort ein Einfrieren von Schmelze bzw. Anbacken hochtonerdehaltiger Verunreinigungen zu vermeiden.The described arrangement of an ultrasound generator 4 can also be used on other components, for example gas purging stones or slide closures of metallurgical vessels, in order to avoid freezing of the melt or caking of impurities containing high alumina.

Der Effekt wird durch die Auswahl feuerfester Materialien, die der Stahl nur gering benetzt, unterstützt.The effect is made by choosing refractory materials, which the steel only slightly wets.

Claims (12)

1. Verfahren zur Bildung eines Trennspalts zwischen mindestens zwei sich bei Berührung benetzenden, ablagernden oder aneinander haftenden Stoffe, insbesondere in der Metallurgie, wofür mindestens einer der Stoffe zu mechanischen Schwingungen angeregt wird.1. Procedure for forming a separation gap between at least two wetting when touched, deposition or sticking substances, especially in metallurgy, for which at least one of the substances is too mechanical Vibrations is excited. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsquelle ein elektroakustischer Schallwandler (Ultraschallgenerator) ist, der Ultraschallwellen emittiert.2. The method according to claim 1, characterized, that the excitation source is an electroacoustic Sound transducer (ultrasound generator) is the Ultrasound waves emitted. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen Ultraschallschwingungen sind.3. The method according to claim 1 and 2, characterized, that the vibrations are ultrasonic vibrations. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stoff ein Festkörper ist, dessen dem anderen Stoff zugewandte Wandung zu den Schwingungen angeregt wird. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized, that one substance is a solid whose other wall facing the vibrations is excited.   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper aus einem feuerfesten, keramischen Material oder aus Stahl besteht.5. The method according to claim 4, characterized, that the solid body from a refractory, ceramic Material or steel. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Stoff eine Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, ist.6. The method according to claim 4 or 5, characterized, that the other substance is a molten metal, in particular Melting steel, is. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stoff ein Festkörper ist und der andere Stoff eine an diesem entlangfließende Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze ist, die und/oder deren in ihr enthaltene Feststoffpartikel zu den Schwingungen angeregt wird bzw. werden.7. The method according to claim 1 to 3, characterized, that one substance is a solid and the other Fabric a molten metal flowing along it, is in particular molten steel, and / or their in their contained solid particles to the vibrations is or will be stimulated. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper ein Bauteil eines metallurgischen Gefäßes, beispielsweise Eintauchausguß, Gasspülstein oder Schieberverschlußplatte, ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the solid is a component of a metallurgical Vessel, for example immersion spout, gas purging plug or slide lock plate. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper eine Seitenbegrenzung einer abfließenden Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, ist. 9. The method according to any one of the preceding claims 1 to 7, characterized, that the solid has a side boundary of a flowing metal melt, in particular Melting steel, is.   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper eine feststehende Aufnahmeplatte bildet, über die Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, zum Abfließen gebracht wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the solid is a fixed receiving plate forms, above the molten metal, in particular Melting steel, is made to drain. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Schrägstellung der Aufnahmeplatte die Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze, zum Abfließen gebracht wird.11. The method according to claim 10, characterized, that by tilting the mounting plate Molten metal, in particular molten steel, for draining off brought. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch mechanische Schwingungen der Aufnahmeplatte die Metallschmelze zum Abfließen gebracht wird.12. The method according to claim 10 or 11, characterized, that due to mechanical vibrations of the mounting plate the molten metal is caused to flow off.
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