EP1172447A1 - Verfahren und Vorrichtung zum schlackenfreien Abstechen einer Metall-, insbesondere einer Stahl-Schmelze, aus einer senkrecht stehenden metallurgischen Gefäss - Google Patents

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EP1172447A1
EP1172447A1 EP01113455A EP01113455A EP1172447A1 EP 1172447 A1 EP1172447 A1 EP 1172447A1 EP 01113455 A EP01113455 A EP 01113455A EP 01113455 A EP01113455 A EP 01113455A EP 1172447 A1 EP1172447 A1 EP 1172447A1
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tap
opening
tapping
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Norbert Dr. Vogl
Hans Struebel
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D43/001—Retaining slag during pouring molten metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1545—Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/159—Equipment for removing or retaining slag for retaining slag during the pouring of the metal or retaining metal during the pouring of the slag

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for slag-free tapping a molten metal, especially steel, from a vertical metallurgical vessel through a tap hole, being on the melt floating slag is lowered with the bathroom mirror.
  • the invention has for its object to take measures by which The formation of the vertebrae is significantly delayed or completely prevented.
  • the object is achieved according to the invention in that before the start of a expected potential vortex in the area of the tap opening and the formation of a Trombe around the axis of the tap opening from the outside about a body in the area Outflow is inserted or previously introduced. This disability of the Rotational movement of the flow prevents the slag from running into the tap opening. It also simplifies the required device.
  • One embodiment provides that the body is introduced in such a way that it the level of the critical fill level is recorded. A height above this therefore needs not to be considered.
  • Another measure can also prevent potential vortex formation the body is brought in close to the tap hole. This causes the desired disturbance in the formation of vertebrae, so that such vertebrae cannot form from the start.
  • the body passes through the tap opening is introduced.
  • Another improvement is that the body is introduced approximately horizontally becomes.
  • the internals can e.g. star-shaped, be shaped like a beam or with other projections. This design delays or even completely prevents the formation of potential vortices and avoids one great effort in device parts. They are just dams made of refractory material to erect, each expanded or restored between batches can be.
  • the internals close to the tap opening come close. This can have a major impact on the outflow be exercised.
  • This design can then be carried out such that the two sides or on several sides of the tapping opening arranged internals over the Tap hole are connected together. Thereby the Increased effectiveness and created a longer shelf life.
  • connection can also be designed in such a way that the tap opening on both sides arranged fittings provided a cutout above the tap hole is. This creates a simple and functional construction.
  • the racking to be interrupted.
  • a body 10 in the region of the outflow 11 inserted through the tap opening 2 or the body 10 is already in the Masonry of the metallurgical vessel 1 has been installed.
  • the body 10 will installed with a height 12 which corresponds to the height of the critical filling level, i.e. a bathroom mirror in which a potential vortex 4 would form shortly.
  • the body 10 thus detects the height 12 in a state in which the formation of troughs used to occur began.
  • the body 10 is pushed close to the tap opening 2 (see Figs. 2A and 2B).
  • Such internals 13 consisting of one or more bodies 10 become general in the plane 14 of the entrance 2a of the tap opening 2 up to a flow deflection area 15 inserted briefly before the tap opening 2 or have already been installed when the vessel 1 is delivered. Its cheap, that the internals 13 comes close to the tap hole 2, as drawn is. It should be noted that with an established main flow 16 the internals 13 to lie downstream behind the tap opening 2 come.
  • FIGS. 3A and 3B are on both sides of the tap opening 2 internals 13a and 13b arranged. This can be done via the tap hole 2 are connected together. Such a connection can also be carried out in such a way that they are arranged on both sides of the tap opening 2 Internals 13a; 13b, a cutout 17 is provided above the tap opening 2 is.

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schlackenfreien Abstechen einer Metall-, insbesondere einer Stahlschmelze, aus einem senkrecht stehenden metallurgischen Gefäß (1) durch eine Abstichöffnung (2), wobei die auf der Schmelze schwimmende Schlacke (5) mit dem Badspiegel zusammen abgesenkt wird, zielt auf Maßnahmen, durch die die Entstehung von Wirbel verhindert wird und schlägt vor, dass vor Beginn eines zu erwartenden Potentialwirbels (4) im Bereich der Abstichöffnung (2) und der Bildung einer Trombe (8) um die Achse (9) der Abstichöffnung (2) von außen ein Körper (10) in den Bereich der Abströmung (11) eingeschoben oder vorher eingebracht wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schlackenfreien Abstechen einer Metall-, insbesondere Stahlschmelze, aus einem senkrecht stehenden metallurgischen Gefäß durch eine Abstichöffnung, wobei die auf der Schmelze schwimmende Schlacke mit dem Badspiegel abgesenkt wird.
Beim Entleeren von metallurgischen Gefäßen mit Bodenausguss tritt beim Unterschreiten einer bestimmten Badspiegelhöhe ein unerwünschtes Mitlaufen der oben auf der Metallschmelze befindlichen Schlacke auf. Dieses Mitlaufen der Schlacke wird durch einen Potentialwirbel der ablaufenden Flüssigkeit verursacht, wobei sich im Innern des Wirbels die Dreh-Geschwindigkeit derart erhöht, dass die Metallschmelze eine Trombe bildet, in die die Schlacke förmlich miteingesogen wird. Die Umfangsgeschwindigkeit nimmt dabei mit sinkendem Abstand zur Abstichöffnung zu. Die Form der Trombe wird von der lokal wirkenden Trägheits-, Schwer-, Auftriebs-und Coriolis-Kraft bestimmt. Die Ausbildung der Trombe geschieht ab einer von den geometrischen Gestaltungen abhängigen kritischen Füllhöhe. Das Mitlaufen und die dadurch verursachte Vermischung von Schlacke und flüssigem Metall führt zu einer starken Beeinträchtigung der Schmelzenqualität und daher zu einem vorzeitigen Schließen des Gefäßabstichs.
Es sind eine ganze Reihe von Verfahren bekannt, den beschriebenen Effekt zu beeinflussen oder zu vermeiden. Um einen Gewinn von über 95% an Schmelze zu erzielen, ist z.B. schon vorgeschlagen worden ( DE 33 27 671 A1), ein vertikal fluchtend zur Abstichöffnung eines Schieber oder Klappenverschlusses an einer Hubvorrichtung befestigter Strömungskörper in einer oberen Stellung zur Schmelze zu halten und bei einer kritischen Schmelzbadhöhe von 200-500 mm über der Abstichöffnungs-Oberkante des offenen Schieber- bzw. Klappenverschlusses den Strömungskörper auf eine untere Stellung von ca. 30 - 50 mm über dem Gefäßbodengrund abzusenken und schließlich ganz zu schließen. Diese Verfahrensweise geht jedoch davon aus, dass der Potentialwirbel ohnehin nicht vermieden werden kann und setzt eine entsprechende zusätzliche verhältnismäßig aufwendige Einrichtung voraus. Eine ähnliche Maßnahme ergibt sich aus der EP 0 974 801 A1, wobei allerdings die Halterung für den Strömungskörper aufwendig gekühlt werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu ergreifen, durch die die Entstehung der Wirbel deutlich verzögert oder ganz verhindert wird.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor Beginn eines zu erwartenden Potentialwirbels im Bereich der Abstichöffnung und der Bildung einer Trombe um die Achse der Abstichöffnung von außen etwa ein Körper in Bereich der Abströmung eingeschoben oder vorher eingebracht wird. Diese Behinderung der Drehbewegung der Strömung hindert die Schlacke daran, in die Abstichöffnung mit-einzulaufen. Außerdem wird dadurch die erforderliche Vorrichtung einfacher.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Körper derart eingebracht wird, dass er die Höhe des kritischen Füllnivaus erfasst. Eine darüber liegende Höhe braucht deshalb nicht berücksichtigt zu werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Körper die Höhe im Zustand einer ohne Körper eintretenden Trombenbildung erfasst. Der Einfluss des Körper wird nur darauf abgestellt, dass Maßnahmen für eine kritische Badspiegel-Höhe erforderlich sind. Die höher liegenden Bereiche brauchen nicht berücksichtigt zu werden.
Eine Potentialwirbel-Bildung kann nach einer anderen Maßnahme auch dadurch verhindert werden, dass der Körper bis nahe an die Abstichöffnung eingebracht wird. Dadurch tritt die gewollte Störung der Wirbelbildung ein, so dass sich solche Wirbel von Anfang an nicht bilden können.
In Ausgestaltung ist weiter vorgesehen, dass der Körper über die Abstichöffnung eingebracht wird.
Eine andere Verbesserung besteht darin, dass der Körper etwa horizontal eingebracht wird.
Die Vorrichtung zum Abstechen einer Metallschmelze, insbesondere einer StahlSchmelze, aus einem in Abstechstellung befindlichen metallurgischen Gefäß, das eine geöffnete Abstichöffnung aufweist, löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass in der Ebene des Eingangs der Abstichöffnung ein oder mehrere einander zugeordnete Einbauten bis in den Strömungs-Umlenkungsbereich vor der Abstichöffnung einbringbar oder fest eingebaut sind. Die Einbauten können z.B. sternförmig, strahlenförmig oder mit anderen Vorsprüngen geformt sein. Diese Gestaltung verzögert oder verhindert sogar ganz die Potentialwirbelbildung und vermeidet einen großen Aufwand an Vorrichtungsteilen. Es sind lediglich Dämme aus Feuerfestmaterial zu errichten, die jeweils zwischen den Chargen ausgebaut oder wiederhergestellt werden können.
Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Einbauten bis nahe an die Abstichöffnung heranreichen. Dadurch kann auf die Abströmung ein großer Einfluss ausgeübt werden.
Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, dass bei einer sich einstellenden Hauptströmungsrichtung die Einbauten stromabwärts hinter der Abstichöffnung liegen. Dadurch wird ebenfalls eine Potentialwirbel-Bildung mit einfachsten Mitteln verhindert.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beidseitig oder nach mehreren seiten, zur Abstichöffnung gerichtet, Einbauten angeordnet sind. Diese Gestaltung ist besonders wirkungsvoll, weil etwaige Potentialwirbel sowohl vor als auch hinter der Abstichöffnung gestört werden.
Diese Gestaltung kann dann noch derart vorgenommen werden, dass die beidseitig oder nach mehreren Seiten zur Abstichöffnung angeordneten Einbauten über die Abstichöffnung hinweg miteinander verbunden sind. Dadurch wird gleichzeitig die Wirksamkeit erhöht und eine größere Haltbarkeit geschaffen.
Die Verbindung kann auch dahingehend gestaltet werden, dass in beidseitig zur Abstichöffnung angeordneten Einbauten ein Ausschnitt über der Abstichöffnung vorgesehen ist. Dadurch entsteht eine einfache und zweckmäßig zu erstellende Bauweise.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1
einen senkrechten Schnitt durch die Abstichöffnung eines metallurgischen Gefäßes mit der Trombenbildung beim Abstich,
Fig. 2A
einen senkrechten Schnitt durch die Abstichöffnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel von Einbauten,
Fig. 2B
die zu Fig.2A gehörende Draufsicht,
Fig. 3A
einen senkrechten Schnitt durch die Abstichöffnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel von Einbauten und
Fig. 3B
die zu Fig. 3A gehörende Draufsicht.
Gemäß Fig. 1 bildet sich ohne jede Maßnahme gegen einen Potentialwirbel bei einem metallurgischen Gefäß 1 in der Abstichöffnung 2 des Gefäßbodens 3 am Ende des Abstechens ein Potentialwirbel 4, der Schlacke 5 aus einer Gasphase 6 in das flüssige Metall 7 hineinreißt, und eine Trombe 8 bildet, so dass das flüssige Metall später unzulässige Einschlüsse aufweisen würde. In diesem Fall muss der Abstich unterbrochen werden.
Gemäß Fig. 2A wird vor Beginn eines zu erwartenden Potentialwirbels 4 im Bereich der Abstichöffnung 2 und der Bildung einer Trombe 8 um die Achse 9 der Abstichöffnung 2 von außen etwa horizontal ein Körper 10 in den Bereich der Abströmung 11 über die Abstichöffnung 2 eingeschoben oder der Körper 10 ist vorher schon in das Mauerwerk des metallurgischen Gefäßes 1 eingebaut worden. Der Körper 10 wird mit einer Höhe 12 eingebaut, die der Höhe des kritischen Füllniveaus entspricht, d.h. ein Badspiegel in dem sich in Kürze ein Potentialwirbel 4 bilden würde. Der Körper 10 erfasst damit die Höhe 12 in einem Zustand, in dem früher die Trombenbildung einsetzte. Dabei wird der Körper 10 bis nahe an die Abstichöffnung 2 herangeschoben (vgl. Fig. 2A und 2B).
Solche aus einem oder mehreren Körpern 10 bestehende Einbauten 13 werden allgemein in der Ebene 14 des Eingangs 2a der Abstichöffnung 2 bis in einen Strömungs-Umlenkungsbereich 15 vor der Abstichöffnung 2 kurzfristig eingeschoben oder sind schon bei der Zustellung des Gefäßes 1 fest eingebaut worden. Es ist günstig, dass die Einbauten 13 bis nahe an die Abstichöffnung 2 heranreicht, wie gezeichnet ist. Dabei sollte beachtet werden, dass bei einer sich einstellenden Hauptströmung 16 die Einbauten 13 stromabwärts hinter der Abstichöffnung 2 zu liegen kommen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 3A und 3B) sind beidseitig zur Abstichöffnung 2 Einbauten 13a und 13b angeordnet. Diese können über die Abstichöffnung 2 hinweg miteinander verbunden werden. Eine solche Verbindung kann auch derart vorgenommen werden, dass in den beidseitig zur Abstichöffnung 2 angeordneten Einbauten 13a; 13b ein Ausschnitt 17 über der Abstichöffnung 2 vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste
1
metallurgisches Gefäß
2
Abstichöffnung
2a
Eingang
3
Gefäßboden
4
Potentialwirbel
5
Schlacke
6
Gasphase
7
flüssiges Metall
8
Trombe
9
Achse d. Abstichöffnung
10
Körper
11
Abströmung
12
Höhe der Einbauten
13
Einbauten
13a
seitliche Einbauten
13b
seitliche Einbauten
14
Ebene
15
Strömungs-Umlenkungsbereich
16
Hauptströmung
17
Ausschnitt

Claims (12)

  1. Verfahren zum schlackenfreien Abstechen einer Metall-, insbesondere einer Stahlschmelze, aus einem senkrecht stehenden metallurgischen Gefäß durch eine Abstichöffnung, wobei die auf der Schmelze schwimmende Schlacke mit dem Badspiegel zusammen abgesenkt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn eines zu erwartenden Potentialwirbels im Bereich der Abstichöffnung und der Bildung einer Trombe um die Achse der Abstichöffnung von außen ein Körper in den Bereich der Abströmung eingeschoben oder vorher eingebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Körper derart eingebracht wird, dass er die Höhe des kritischen Füllniveaus erfasst.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Körper die Höhe im Zustand einer ohne Körper eintretenden Trombenbildung erfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Körper bis nahe an die Abstichöffnung eingebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Körper über die Abstichöffnung eingebracht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Körper etwa horizontal eingebracht wird.
  7. Vorrichtung zum Abstechen einer Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze, aus einem in Abstechstellung befindlichen metallurgischen Gefäß, das eine geöffnete Abstichöffnung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Ebene (14) des Eingangs (2a) der Abstichöffnung (2) ein oder mehrere einander zugeordnete Einbauten (13) bis in den Strömungs-Umlenkungsbereich (15) vor der Abstichöffnung (2) einbringbar oder fest eingebaut sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (13) bis nahe an die Abstichöffnung (2) heranreichen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einer sich einstellenden Hauptströmungsrichtung (16) die Einbauten (13) stromabwärts hinter der Abstichöffnung (2) liegen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig oder nach mehreren Seiten zur Abstichöffnung (2) gerichtet Einbauten (13a; 13b) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beidseitig oder nach mehreren Seiten zur Abstichöffnung (2) angeordneten Einbauten (13a; 13b) über die Abstichöffnung (2) hinweg miteinander verbunden sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beidseitig zur Abstichöffnung (2) angeordneten Einbauten (13a; 13b) einstückig mit einem Ausschnitt (17) über der Abstichöffnung (2) ausgebildet sind.
EP01113455A 2000-06-28 2001-06-02 Verfahren und Vorrichtung zum schlackenfreien Abstechen einer Metall-, insbesondere einer Stahl-Schmelze, aus einer senkrecht stehenden metallurgischen Gefäss Withdrawn EP1172447A1 (de)

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