DE4438900C1 - Verfahren zum Entfernen von Trassablagerungen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von
Trassablagerungen auf der Innenseite keramisch zugestellter
Induktorkanäle metallurgischer Gefäße.
Um Nichteisenlegierungen, wie beispielsweise Al-Zn-Si, im flüssigen Zustand zu
halten, ist es allgemein bekannt, mit keramisch zugestellten Induktoren ausgestat
tete metallurgische Gefäße einzusetzen. Das flüssige Metall wird dabei durch ein
mittels Induktorspulen aufgebautes Magnetfeld durch Rinnen bzw. Kanäle in
Umlauf und auf Temperatur gehalten. Die Strömung des flüssigen Metalls aus dem
Gefäß verläuft durch seitliche Kanäle in den Induktor und durch einen mittleren
Kanal aus dem Induktor in das Gefäß zurück.
Die flüssige Metallegierung dient beispielsweise zur sogenannten Heißtauchlegie
rung von Stahlbändern. Dabei wird ein auf eine bestimmte Temperatur vorgewärm
tes Stahlband von einem Glühofen aus in das die flüssige Metallegierung enthalten
de Gefäß über Umlenkrollen hinein- und herausgeleitet. Bei diesem Eintauchvor
gang findet eine chemische Reaktion zwischen dem Stahlband und der schmelz
flüssigen Nichteisenlegierung statt. Diese Reaktion bewirkt einerseits, daß eine
Schicht der Legierung auf dem Metallband haftet und andererseits in der Nichtei
senlegierung nicht lösliche intermetallische Legierungsbestandteile entstehen, die
allgemein als Trass bezeichnet werden.
Da der Trass ein höheres spezifisches Gewicht als die Nichteisenlegierung hat,
setzt er sich sowohl am Boden des Gefäßes als auch in den Induktorkanälen ab.
Damit sich diese Kanäle nicht zunehmend mit Trass zusetzen, wodurch die Lei
stung der Induktoren beeinträchtigt wird und die Wirkung der Induktoren schließ
lich gänzlich ausfällt, ist der Trass zu entfernen.
Die zur Trassentfernung allgemein bekannten Verfahren sind nur mühsam und
zeitaufwendig durchzuführen, da die Induktorkanäle schwer zugänglich sind und
nach einem gelungenen Ablösen des Trasses das Ausbringen der Trasspartikel
einen zusätzlichen schwierigen Arbeitsvorgang darstellt, zumal die Kanäle gegen
die allein mögliche Austragsrichtung zum Behälterinneren hin ansteigend ausgerich
tet sind.
Zum gründlichen Entfernen der Trassablagerungen wird es daher häufig vorgezo
gen, die Induktoren gänzlich auszubauen und eventuell sogar gegen neue Induktoren
auszutauschen, was in jedem Falle zu erheblichen Betriebsunterbrechungen
führt und sehr kostenintensiv ist.
Allerdings ist aus der DD 22 43 397 A1 auch bereits ein Verfahren zum Entfernen
von Ablagerungen aus dem Ein- und Ausgußsiphon und der Schmelzrinne des
Induktors von Induktionsschmelzöfen und Warmhalteöfen bekannt. Dabei wird
während des Betriebes mit einer Injektionslanze in die Kanäle gefahren, durch die
Lanze Kohlenstoff eingeblasen und durch Reaktion des Kohlenstoffs mit dem SiO₂
der Beschichtung die Kruste gelöst und abgebröckelt.
Weiterhin sind aus der DE-OS 21 21 746 und der DE 36 37 848 A1 Werkzeuge
bekannt, mit denen Anbackungen in Induktionsmaschinen entfernt werden können,
wobei ein durch Gase gekühltes Schabewerkzeug bzw. ein Hammer eingesetzt
wird.
Schließlich ist es auch aus der CH-PS 506 037 bereits bekannt, die Reinigung der
Induktorkanäle mittels entsprechender Werkzeuge, wie Schlag-Steinbohrer, durch
zuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, durch das
sich sowohl das Ablösen des Trasses von den Innenseiten keramisch zugestellter
Induktorkanäle als auch das Ausbringen abgelagerter Trasspartikel gegenüber
bekannten Verfahren wesentlich erleichtern läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Verfahrensschritte gelöst.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst in das entleerte Gefäß
eingefüllte Schmelze unterscheidet sich von der Nichteisenlegierung, die der
Stahlbandbeschichtung dient, durch ein wesentlich höheres spezifisches Gewicht,
das jedenfalls deutlich größer ist als das spezifische Trassgewicht. Die von der
Innenseite der Induktorkanäle abgelösten Trasspartikel schwimmen daher unter
stützt durch die zum Gefäßinneren hin ansteigend ausgerichteten Kanäle zur
Oberfläche der Schmelze, deren Niveau höher liegt als die oberen Kanalendberei
che. Somit gelangen die Trasspartikel an die Oberfläche der Schmelze im Gefäß
und lassen sich von dort in einfacher Weise abschöpfen, bevor im Gefäß erneut die
Nichteisenlegierung für die Stahlbandbeschichtung hergestellt wird.
Vorzugsweise wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Entfernung der Trasspartikel eine Schmelze mit einem Gehalt von mindestens 50
Gew.-% Zn verwendet. Eine solche Schmelze verfügt nicht nur über ein hinrei
chend großes spezifisches Gewicht, sondern bewirkt überraschenderweise zudem
ein Erweichen der aus einer Al-Zn-Si-Legierung anfallenden Trassablagerungen, so
daß sich diese leichter ablösen lassen. Deshalb sollte mit der Trassablösung erst
nach einer gewissen Einwirkungsdauer der Schmelze begonnen werden.
Als eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen,
daß zum Abschlagen der Trasspartikel eine mit Inertgas beaufschlagbare Lanze,
deren distaler Endbereich mindestens eine Austrittsöffnung für das Inertgas
aufweist und mit radial vorstehenden Räumflügeln bestückt ist, über das metallur
gische Gefäß und durch die darin befindliche Schmelze in die Induktorkanäle
eingeführt wird.
Während der Inertgasaustritt an der Lanzenspitze eine intensive Injektorwirkung auf
die Schmelze ausübt, so daß diese den jeweiligen Induktorkanal wirksam durch
spült, greifen die Räumflügel die Trassablagerungen an und bauen diese Stück für
Stück ab.
Damit die Räumflügel der Lanze einen leichteren Eingang in einen bereits erheblich
mit Trassablagerungen verengten Kanal finden und nicht durch die Trassablagerun
gen blockiert werden, sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens vor, daß axial ausgerichtete Räumflügel mit einer
spitzwinklig zur Achse der Lanze verlaufenden Stirnfläche verwendet werden.
Eine solche Ausbildung der Räumflügel ermöglicht den Einsatz der Lanze nach Art
eines Bohrers oder einer Fräse mit kegelförmiger Spitze und erleichtert einen
kontinuierlichen Fortschritt der Räumarbeit und setzt die Lanzenspitze einer nur
allmählich zunehmenden Beanspruchung aus.
Um die Räumflügel nicht allein durch manuelle Stoß- und Drehbewegungen der
Lanze in Aktion setzen zu müssen, sieht eine weitere Ausgestaltung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens schließlich noch vor, daß eine Lanze mit einem
Schlag- und/oder Bohrantrieb verwendet wird, so daß sich die Räumflügel nach Art
des Meißels eines konventionellen Preßlufthammers bzw. des Bohrers einer kon
ventionellen Schlagbohrmaschine in axialer und radialer Richtung betätigen lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von beispielhaften
Vorrichtungen zu seiner Durchführung, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Ein metallurgisches Gefäß in einem Grundriß;
Fig. 2 einen Induktor im Schnitt mit Kanälen;
Fig. 3 eine Lanze in einer Seitenansicht;
Fig. 4 eine Lanzenspitze in einer Stirnansicht;
Fig. 5 die Lanzenspitze gemäß Fig. 4 in einer Seitenansicht;
Fig. 6 eine abgewandelte Lanzenspitze in einer Stirnansicht;
Fig. 7 die Lanzenspitze gemäß Fig. 6 in einer Seitenansicht;
Fig. 8 ein Lanzenhandstück in einem Längsschnitt.
Wie Fig. 1 veranschaulicht, ist ein konventionelles quaderförmiges metallurgischen
Gefäß 1 außenseitig mit vier Induktoren 2 versehen. Diese sind so verteilt angeord
net, daß jede Gefäßseite in bekannter Weise in Bodennähe mit einem Induktor 2
ausgestattet ist.
Jeder Induktor 2 schließt, wie Fig. 2 erkennen läßt, keramisch zugestellte
Induktorkanäle 3 ein, von denen zwei Ableitkanäle 3′ an einen Verbindungskanal
3′′ angeschlossen sind, an den mittig ein Zuleitkanal 3′′′ angeschlossen ist, der in
das Innere des Gefäßes 1 mündet. Induktorspulen 4 sind paarweise so angeordnet,
daß jede Induktorspule 4 U-förmig von den Kanälen 3 eingefaßt ist.
Zum Entfernen von Trassablagerungen in den Kanälen 3 wird zunächst das Gefäß
1 entleert und anschließend vorzugsweise mit Zinkmasseln aufgefüllt, bis die
Schmelze einen Zinkgehalt von mindestens 50 Gew.-% erreicht hat.
Der auf dem Boden des Gefäßes 1 abgelagerte Trass wird mit Hilfe von Schaufeln
vom Boden gelöst und schwimmt unterstützt durch das Einblasen von Inertgas in
die Schmelze an deren Oberfläche. Die auf der Oberfläche schwimmende
Trassansammlung wird mit Hilfe entsprechender Werkzeuge entfernt.
Die Trassablagerungen in den Ableitkanälen 3′ und den Zuleitkanälen 3′′′ der
Induktoren 2 werden mit Hilfe einer gemäß den Fig. 3 bis 7 ausgebildeten
Lanze 5 zerteilt.
Die Lanze 5 erstreckt sich über eine Länge, die ausreichend groß ist, um die an
Handgriffen 6 am proximalen Lanzenende erfaßte Lanze 5 vom oberen
Randbereich des metallurgischen Gefäßes 1 aus mit dem distalen Lanzenende über
die Länge der Ableitkanäle 3′ und der Zuleitkanäle 3′′′ wirksam werden zu lassen.
Am proximalen Ende der hohl ausgebildeten Lanze 5 ist eine
Schnellverschlußkupplung 7 vorgesehen, die über eine nicht dargestellte, flexible
Leitung mit einer Inertgasquelle verbindbar ist. Am distalen Lanzenende ist eine
Austrittsöffnung 8 für das durch die Lanze 5 geleitete Inertgas vorgesehen.
Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, sind am distalen Ende der Lanze 5 in kreuzförmiger
Anordnung vier Räumflügel 9 radial vorstehend vorgesehen. Während radiale
Seitenflächen 10 der Räumflügel 9 auf einen dem Durchmesser der Ableitkanäle 3′
und der Zuleitkanäle 3′′′ angepaßten Durchmesser liegen, sind Stirnflächen 11 in
einem Winkel von 45° geneigt zur Achse der Lanze 5 ausgerichtet.
Gegenüber der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausbildung der Lanzenspitze
unterscheidet sich die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsform
lediglich dadurch, daß zusätzlich zu den vier Räumflügeln 9 zwischen diesen vier
weitere Räumflügel 12 verteilt angeordnet sind. Gegenüber den Räumflügeln 9 sind
die Räumflügel 12 axial zurückversetzt und definieren den maximalen Räumradius.
Die Lanze 5 kann um ein in Fig. 8 dargestelltes Handstück 13 vervollständigt
werden, das ein mit einem Handhebel 14 betätigbares Ventil 15 enthält. Das Ventil
15 ist in konventioneller Weise so ausgebildet, daß bei gedrücktem Handhebel 14
in schneller Taktfolge ein Durchströmungsquerschnitt abwechselnd freigegeben
und versperrt wird. Mit einer auf diese Weise erzeugten pulsierenden Strömung des
durch die Lanze 5 geleiteten Inertgases läßt sich nicht nur ein besonders intensiver
Spüleffekt hervorrufen, sondern auch eine bevorzugte Antriebskraft für die
Räumflügel 9 und 12 erzeugen, die dazu entsprechend radial verdrehbar und/oder
axial verschiebbar auf dem distalen Lanzenendstück zu lagern sind.
Nach erfolgter Reinigung der Induktoren 2 wird die allein für diesen Vorgang im
metallurgischen Gefäß 1 benutzte Schmelze vorzugsweise nur zum Teil entleert
und durch Zusatz von Al-Masseln die zur Stahlbandbeschichtung erforderliche
Legierungszusammensetzung wieder hergestellt. Dabei ist wichtig, zuerst den End-
Silicium-Gehalt von 1,5% in der Schmelze einzustellen, damit der in der Schmelze
befindliche Fe-Anteil nicht durch die Zugabe von Reinaluminium beeinträchtigt
wird. Erst nachdem der Silicium-Gehalt eingestellt ist, wird Aluminium zugegeben.
Die bei Entleerungsvorgängen abzuziehenden vermasselten Legierungen mit
unterschiedlichen Al/Zn-Gehalten lassen sich wieder dem Bad zugeben, wobei
lediglich darauf zu achten ist, daß die eingesetzten Masseln das Bad innerhalb
bestimmter Toleranzen der Legierungskomponenten einstellen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Entfernen von Trassablagerungen auf der Innenseite kera
misch zugestellter Induktorkanäle metallurgischer Gefäße, die zur Herstel
lung einer Nicht-Eisenlegierung insbesondere für eine Stahlbandbeschichtung
dienen, wobei zunächst das entleerte Gefäß (1) mit einer zumindest die
Induktorkanäle (3) ausfüllenden Schmelze aufgefüllt wird, die sich von der
Nicht-Eisenlegierung durch ein spezifisches Gewicht unterscheidet, das
größer ist als das spezifische Gewicht der Trasspartikel, dann die Trass
ablagerungen mechanisch von der Innenseite des jeweiligen Induktorkanals
(3) abgeschlagen, dadurch in Trasspartikel zerteilt und diese in das Gefäß
(1) überführt werden und diese Trasspartikel durch die Auftriebskraft der
Schmelze aufschwimmen, so daß sich auf der Oberfläche der Schmelze im
Gefäß (1) eine Trasspartikelansammlung bildet, die abgeschöpft wird, bevor
im Gefäß (1) erneut die Nicht-Eisenlegierung für die Stahlbandbeschichtung
hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelze
zum Entfernen der Trasspartikel eine Schmelze mit einem Gehalt von minde
stens 50 Gew.-% Zn eingesetzt wird.
3. Verfahrten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschlagen
der Trasspartikel eine mit Inertgas beaufschlagbare Lanze (5), deren distaler
Endbereich mindestens eine Austrittsöffnung (8) für das Inertgas aufweist
und mit radial vorstehenden Räumflügeln (9, 12) bestückt ist, über das
metallurgische Gefäß (1) und durch die darin befindliche Schmelze in die
Induktorkanäle (3) eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß axial ausgerichte
te Räumflügel (9, 12) mit einer spitzwinklig zur Achse der Lanze (5) ver
laufenden Stirnfläche (11) verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lanze
(5) mit einem Schlag- und/oder Bohrantrieb verwendet wird.
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