DE4438900C1 - Verfahren zum Entfernen von Trassablagerungen - Google Patents

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.