EP0072769B1

EP0072769B1 - Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Aufheizen von flüssigen Metallen

Info

Publication number: EP0072769B1
Application number: EP19820630068
Authority: EP
Inventors: Paul Metz
Original assignee: Individual
Current assignee: METZ, PAUL
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1987-01-28
Also published as: EP0072769A1; DE3275344D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum induktiven Aufheizen von flüssigen Metallen in metallurgischen Gefässen, vor dem Giessen und insbesondere vor sowie während dem Stranggiessen.
Der vom Schmelzofen oder Frischgefäss, in den meisten Fällen ein Konverter, in die Transport- bzw. Behandlungspfanne abzugiessende flüssige Stahl hat in Abhängigkeit von der Stahlqualität eine Temperatur von etwa 1580-1720 °C. Mittels der besagten, auf Schienen beweglichen Pfannen in welchen ggf. noch eine metallurgische Behandlung vorgenommen wird, wird der Stahl zur Stranggiessanlage gebracht und in den Verteiler überführt wo die Temperatur bekanntlich noch so hoch sein muss, dass jedenfalls keine lokalen Erstarrungen des Metalles eintreten.
Nun erfolgt aber nicht nur während des Abgiessens des Stahls vom Konverter in die Pfanne eine merkliche Abkühlung des Stahls, sondern es geht auch während des Transportes und des anschliessenden Umfüllens kontinuierlich Wärme verloren, so dass es notwendig ist, den flüssigen Stahl nach dem Frischen, ggf. vor dem Abgiessen in den Verteiler der Stranggiessanlage und in der Hauptsache im Verlauf des Stranggiessens selbst innerhalb dem besagten Verteiler auf einer angemessenen Temperatur zu halten, so dass ein einwandfreier Ablauf des Stranggiessprozesses möglich ist.
Das Aufheizen des Stahles in der Pfanne im Hinblick auf das Stranggiessen erfolgt üblicherweise mittels Lichtbogenanlagen. Diese Verfahrensweise hat aber insbesondere den grossen Nachteil, dass in dem heissen Brennfleck eine ausgeprägte unkontrollierte Stickstoffaufnahme erfolgt. Diesen Nachteil versucht man wenigstens teilweise dadurch zu unterbinden, dass man die Lichtbogenanlage unter Vakuum oder unter Luftausschluss betreibt.
Gemäss einer anderen Verfahrensweise wird das Metall durch Induktion aufgeheizt. Hierfür sind mit induktiven Heizvorrichtungen am Boden oder an der Seitenwand ausgerüstete Pfannen vorgeschlagen worden. Der Nachteil dieser Verfahrensweise liegt insbesondere in der notwendigen Spezial-Ausführung der Pfannen.
Aus der DE-A-2 906 634 ist bekannt, einen Teil eines sich in einem Ofenkessel befindlichen flüssigen Metalls kontinuierlich durch wenigstens ein mit dem Gefässinhalt durch Absenken von oben in Kontakt gebrachtes U-Rohr-förmiges Induktionsheizelement hindurchzupumpen und aufzuheizen. Die Eintauchtiefe kann automatisch eingestellt werden, indem z.B. die elektrischen Werte, die von der Eintauchtiefe abhängig sind, gemessen werden; aus diesen Messwerten wird ein Signal gebildet, das auf eine die Höhenlage des Heizelementes verstellende Regeleinrichtung einwirkt.
Die US-A-3 251 921 beschreibt ein U-Rohr-förmiges Heizelement, welches von oben in ein die Schmelze enthaltendes herkömmliches Gefäss absenkbar ist und bei dem das flüssige Metall durch eine Wicklung induktiv erhitzt wird. Das Heizelement kann durch ein Schutzschild abgeschirmt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen welche ein problemloses Einleiten des Durchflusses des Metalls in Rohr-förmigen Induktionsheizelementen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren sowie durch die in Anspruch 3 beschriebene Vorrichtung gelöst.
Die Vorteile und Merkmale gehen aus der Beschreibung der Zeichnung hervor, in der die Fig. 1 in nicht einschränkender Weise einen Schnitt durch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung darstellt.
Indem Verteilergefäss 1 einer Stranggiessanlage befindet sich ein Metallbad M mit einer Schlakkenschicht S. Um das Bad auch während des Giessens, in dessen Verlauf sich der Badspiegel mehr oder weniger kontinuierlich abwärts bewegt, auf der erforderlichen Temperatur halten zu können, besteht die erfindungsgemässe Vorrichtung aus einem Block 10, der über ein Tragelement 0 an einem nicht gezeigten, automatisch gesteuerten Hubwerk aufgehängt ist.
Der Block 10 ist mit einer Trägerplatte 11 ausgerüstet die eine Zahnung aufweist, in die eine entsprechend gezahnte Deckplatte 2 einrasten kann. Beim Absenken der Vorrichtung deckt die Deckelplatte den Gefässinhalt ab und vermindert somit die Wärmeverluste; beim Anheben wird sie vom Gefäss abgehoben und entfernt.
Der Block 10 besteht aus einer stahlummantelten feuerfesten Masse, in welche das Heizrohr 20 eingelassen ist. Dieses umfasst eine feuerfeste Innenauskleidung 21, sowie einen feuerfesten Aussenschutz 22, der im Hinblick auf die Eintauchtiefe des Rohres in das Metall M und durch die Schlackenschicht S bemessen ist. Um ein Eindringen von Schlacken während der Eintauchphase zu verhindern, und um den Durchfluss des Metalls überhaupt einzuleiten, sind die Öffnungen des Rohres mit dünnen Blechhauben geschützt die nach Durchdringen der Schlackenschicht abschmelzen und die Öffnungen des Rohres freilegen. Hierbei wird innerhalb des Rohres ein starker Unterdruck geschaffen und aufrechterhalten, wozu sich im Block 10 eine Sauganordnung 25 befindet, die in das Rohr 20 mündet und die mit einem nicht dargestellten Pumpaggregat verbunden ist. Die an einer der Öffnungen angeordnete Haube 23a oder 23b kann dicker ausgeführt sein als die an der anderen Öffnung oder kann mit einer Schutzschicht versehen sein so dass die andere Haube beim gleichzeitigen Eintauchen beider Schenkel in das Bad eher durchschmilzt. Dies schafft die Voraussetzungen für eine Siphonwirkung und für den Metallfluss. Um den Durchfluss des Metalls durch das Heizrohr 20 zu gewährleisten, dient demnach erstens die besagte Siphonwirkung und zweitens die elektromagnetische Kraft der Spule 30. Weiter kann man sich des sog. Gashebereffektes bedienen, indem im Boden des Verteilergefässes und unterhalb des Eintrittsschenkels ein gasdurchlässiges Element 3 angeordnet ist, durch dessen Zuleitung 4 man ein neutrales Gas in die Schmelze leitet und diese gleichzeitig rührt. Die an und für sich bekannte Ausgestaltung der Vakuum-Saugvorrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Ferner erkennt man die elektromagnetische Heizspule 30, die einen Schenkel des Rohres umschliesst und die gegen die Strahlungswärme des Bades mittels dem Schutzschild 24 abgeschirmt ist. Die Stromzuleitung 31 der Spule, sowie deren Kühlmittelleitung 32, sind in den Block 10 eingelassen und sind am Tragelement 0 befestigt.
Die kontinuierliche Abstandmessung zwischen der Vorrichtung und dem Badspiegel wird durch das Messgerät 40 gewährleistet, dessen Messkabel ebenfalls zum Schutz gegen die Hitze in den Block 10 eingelassen ist und längs dem Tragelement 0 zur Steuerung des Hubwerks geführt wird. Das Messgerät 40 kann bspw. ein bekanntes Laserquelle/Detektor-System sein, das kontinuierlich den jeweiligen Abstand zwischen dem Block und dem Badspiegel bestimmt. Steigt der Abstand über einen vorgegebenen Sollwert, so wird die Steuerung des Hubwerkes dementsprechend angesprochen und der Block wird so weit abgesenkt, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Letzterer lässt sich, da das Heizrohr 20 ortsfest mit dem Block 10 verbunden ist, empirisch festlegen.

Claims

1. Verfahren zum induktiven Aufheizen von flüssigen Metallen in metallurgischen Gefässen vor dem Giessen und insbesondere vor sowie während dem Stranggiessen, bei dem man einen Teil eines sich in einem herkömmlichen Gefäss befindlichen Metalls kontinuierlich durch wenigstens ein mit dem Gefässinhalt durch Absenken von oben in Kontakt gebrachtes und mit seinen Schenkeln voran eintauchendes U-förmiges Induktionsheizrohr hindurchpumpt und dabei gleichzeitig aufheizt, wobei zum Einleiten des Durchflusses Unterdruck angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Durchfluss des Metalls durch das Induktionsheizrohr einleitet, indem man die Öffnungen der beiden Schenkel des U-förmigen Induktionsheizrohres mit Blechhauben verschliesst und dann innerhalb des Heizelementes einen Unterdruck erzeugt, wobei man an einer der Öffnungen eine schneller durchschmelzende Blechhaube anordnet als an der anderen und dass man die beiden Schenkel gleichzeitig in das Bad eintaucht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Durchfluss des Metalls durch das Heizelement mit Hilfe des Gashebereffektes verstärkt, indem man unterhalb des Eintritts-Schenkels des Heizrohres, im Gefässboden ein gasdurchlässiges Bodenblaselement anordnet und mit einem Inertgasstrom beschickt.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei der ein Induktionsheizelement, bestehend aus einem mit seinen Schenkeln nach unten weisenden U-förmigen Durchfluss-Heizrohr (20) mit einer Heizspule (30), die einen der Rohrschenkel umschliesst, in einem Block (10) eingelassen ist, der über ein Tragelement (0) mit einem Hubwerk in Verbindung steht, wobei eine Steuerung für dieses Hubwerk über ein Messkabel (41) mit einem Abstandsmessgerät (40) verbunden ist, welches sich an der Unterseite des Blocks (10) befindet, und bei der Mittel (25) zum Erzeugen eines Unterdrucks im Heizrohr (20) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen des Heizrohrs (20) zum Einleiten des Durchflussvorgangs sowie zum Schutz gegen eindringende Schlacke beim Eintauchen mit Blechhauben (23a, 23b) verschlossen sind, wobei die an der einen Öffnung des Rohres (20) angeordnete Blechhaube (23a) so ausgeführt ist, dass sie schneller durchschmilzt als die Haube an der anderen Öffnung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an der anderen Öffnung angeordnete Blechhaube (23b) dicker ausgeführt ist als die Haube an der einen Öffnung oder mit einer Schutzschicht versehen ist.