LU83550A1

LU83550A1 - METHOD AND DEVICE FOR INDUCTIVE HEATING OF LIQUID METALS AND ALLOYS

Info

Publication number: LU83550A1
Application number: LU83550A
Authority: LU
Inventors: Paul Metz
Original assignee: Arbed
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1983-06-08

Description

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Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Aufheizen von flüssigen Metallen und Legierungen._Method and device for inductive heating of liquid metals and alloys.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum induk-5 tiven Aufheizen von flüssigen Metallen und Legierungen, insbesondere von zum Stranggiessen bestimmten flüssigen Stahl und findet demzufolge vorteilhafterweise in der Eisen und Stahlindustrie und vornehmlich in dem Stranggiessbetrieb Verwendung.The invention relates to a method and a device for inductive heating of liquid metals and alloys, in particular liquid steel intended for continuous casting, and is therefore advantageously used in the iron and steel industry and primarily in continuous casting.

10 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 Tempe-' ratur von etwa 1620-1720°C. Mittels der besagten, auf Schienen beweglichen Pfannen in welchen ggf. noch eine Behandlung vorgenommen 15 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 ein-treten.10 The liquid steel to be poured from the furnace or fresh vessel, in most cases a converter, into the transport or treatment pan has a temperature of around 1620-1720 ° C, depending on the steel quality. By means of the said ladles, which can move on rails and in which treatment 15 may also be carried out, the steel is brought to the continuous casting installation and transferred to the distributor, where the temperature must be known to be so high that in any case no local solidification of the metal to step.

20 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, sodass es notwendig ist, den flüssigen Stahl nach dem Frischen im Konverter und vor dem Abgiessen 25 in den Verteiler der Stranggiessanlage wieder auf eine angemessene Temperatur aufzuheizen, sodass ein einwandfreier Ablauf des Stranggiessprozesses möglich ist.20 Now, not only does the steel cool down noticeably while the steel is being poured from the converter into the pan, but heat is also continuously lost during transport and subsequent decanting, so that it is necessary to liquid steel the converter after it has been refreshed and before pouring 25 into the distributor of the continuous caster again to an appropriate temperature, so that the continuous process can run smoothly.

Das Aufheizen des Stahles in der Pfanne im Hinblick auf das Strang-30 giessen erfolgt üblicherweise mittels Lichtbogenanlagen. Diese Ver-The steel is usually heated in the pan with a view to casting the extrudate using arcing systems. This

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- 2 - fahrensweise hat aber insbesondere den grossen Nachteil, dass in dem heissen Brennfleck, eine ausgeprägte unkontrollierte Stickstoffauf-nahme erfolgt. Diesen Nachteil versucht man wenigstens teilweise dadurch zu unterbinden, dass man die Lichtbogenanlage unter Vakuum 5 oder unter Luftausschluss betreibt, wozu die Aufheizelektroden in einer auf die Pfannen passenden Abdeck-Vorrichtung vorgesehen sind.- 2 - mode of operation has the major disadvantage, in particular, that a pronounced uncontrolled nitrogen uptake takes place in the hot focal spot. One tries to at least partially avoid this disadvantage by operating the arc system under vacuum 5 or in the absence of air, for which purpose the heating electrodes are provided in a covering device which fits the pans.

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Gemäss einer alternativen Verfahrensweise wird-das Metall durch Induktion aufgeheizt. Hierfür sind mit induktiven Heizvorrichtungen am 10 Boden oder an der Seitenwand ausgerüstete Spezialpfannen in Vorschlag gebracht worden.According to an alternative procedure, the metal is heated by induction. For this purpose, special pans equipped with inductive heating devices on the bottom or on the side wall have been proposed.

Eine bekannte Aufheiz-Vorriohtung besteht aus einer am Boden mit einem sogenannten Kanal-Induktor versehenen Pfanne, wobei der Induktor 15 aus einem etwa halbkreisförmigen Rohr besteht, das mit magnetische Felder erzeugenden Spulen versehen ist, und das mit zwei im Boden der Pfanne befindlichen Oeffnungen in Verbindung steht. Das in dem Hohlinduktor erzeugte magnetische Feld heizt das durch das Rohr hindurehgeführte Metall induktiv auf, sodass der ganze Pfanneninhalt 20 auf eine höhere Temperatur gebracht werden kann.A known heating device consists of a pan provided on the bottom with a so-called channel inductor, the inductor 15 consisting of an approximately semicircular tube which is provided with coils generating magnetic fields, and which has two openings in the bottom of the pan in Connection is established. The magnetic field generated in the hollow inductor inductively heats the metal that is passed through the tube, so that the entire pan content 20 can be brought to a higher temperature.

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Der Nachteil dieser Verfahrensweise liegt insbesondere in der notwendigen Spezial-Ausführung der Pfannen, dem stets mit diesen zu , transportierenden Kanal-Induktor-Teil, welch letzterer gegenüber 25 herkömmlichen Pfannen grössere Aussenabmessungen sowie ein höheres Gewicht der Pfannen mit sich bringt. Ausserdem muss jede Pfanne einen eingenen Kanal-Induktor besitzen, sodass sowohl im Hinblick auf die Pfannen-Zustellungen, sowie im Hinblick auf eventuelle Induktor-Pannen eine grosse Anzahl Pfannen vorrätig sein muss.The disadvantage of this procedure lies in particular in the necessary special design of the pans, the duct inductor part that is always to be transported with them, which, compared to 25 conventional pans, entails larger external dimensions and a higher weight of the pans. In addition, each pan must have its own channel inductor, so that a large number of pans must be available both with regard to the pan infeed and with regard to any inductor breakdowns.

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Das Ziel der Erfindung besteht darin die obigen Mängel zu umgehen, d.h. ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen um das in beliebigen Pfannen befindliche Metall aufzuheizen und zu rühren.The aim of the invention is to overcome the above shortcomings, i.e. to provide a method and an apparatus for heating and stirring the metal in any pan.

35 Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man einen Teil des sich in einer herkömmlichen Pfanne befindlichen Stahls kon- « * - 3 - tinuierlich durch wenigstens ein mit dem Pfanneninhalt von oben in Kontakt gebrachten Induktionsheizelement hindurchpumpt und dabei gleichzeitig aufwärmt und die Behandlung solange fortsetzt bis der flüssige Stahl in der Pfanne die gewünschte erhöhte Temperatur er-5 reicht hat.35 This aim is achieved according to the invention in that a part of the steel in a conventional pan is continuously pumped through at least one induction heating element which has been brought into contact with the pan contents from above and at the same time warmed up and the treatment is continued for so long until the liquid steel in the pan has reached the desired elevated temperature.

Als Heizelement dient ein von der Pfanne unabhängiges rohrförmiges» Durchlaufelement von in etwa U-förmigem Querschnitt,dessen mit dem Metall in Berührung kommende Teile mit einem feuerfesten Material 10 ausgekleidet sind, welches oberhalb der ins Metall einzutauohenden offenen Schenkelenden eine elektromagnetische Spule mit integrierter Kühlung trägt.A tubular through-flow element of approximately U-shaped cross-section, which is independent of the pan, serves as the heating element, the parts of which come into contact with the metal are lined with a refractory material 10, which carries an electromagnetic coil with integrated cooling above the open leg ends to be thawed into the metal .

Eine solche Aufheizvorriohtung kann an irgendeiner freien Stelle auf 15 der Wegstrecke, welche die Pfanne zwischen dem Konverter oder einem anderen Stahlherstellungsofen und der Stranggiessanlage zurücklegt entweder fahrbar oder stationär angeordnet sein. Die Heizvorriehtung ist derart an einem geeigneten Hubwerk aufgehängt, dass sie senkrecht auf das Bad herabgesenkt werden kann. An dem Behandlungsstand sind selbstverständlich die ggf. noch notwendigen Vorrichtungen zum >20 Durchführen anderer Behandlungen wie z.B. Legierungszusatz, Spülgas-behandlung, vorgesehen. Die Aufhängung der Heizvorrichtung kann so konzipiert sein, dass neben der Auf- und Abbewegungsfreiheit noch ,s eine Rotation um die Aufhängungsachse möglich ist, sodass der durch die Behandlung verursachte Rühreffekt noch verstärkt wird.Such a heating device can be arranged at any free location on the path covered by the ladle between the converter or another steel production furnace and the continuous casting installation, either in a mobile or stationary manner. The heating device is suspended from a suitable lifting mechanism in such a way that it can be lowered vertically onto the bathroom. Of course, the necessary equipment for> 20 other treatments such as e.g. Alloy additive, purge gas treatment, provided. The suspension of the heating device can be designed in such a way that, in addition to the freedom of movement up and down, a rotation about the suspension axis is possible, so that the stirring effect caused by the treatment is further enhanced.

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Dank dieser neuen Konzeption einer autonomen Heizvorrichtung für Metallbäder können die herkömmlichen Pfannen ohne Aenderungen weiter gebraucht werden. Zur Behandlung des Metalles brauchen die Pfannen 30 mit Inhalt lediglich vorübergehend in den Behandlungsstand gebracht zu werden. Sodann wird die Heizvorrichtung auf das Bad abgesenkt, bis die Schenkelenden der Vorrichtung etwa 15 - 30 cm in das Metallbad eintauchen und die Aufheizbehandlung während der zum Erreichen des vorgesehenen Aufheizungsgrades notwendigen Zeit vollzogen.Thanks to this new concept of an autonomous heating device for metal baths, the conventional pans can continue to be used without changes. To treat the metal, the pans 30 and their contents need only be brought temporarily into the treatment station. The heating device is then lowered onto the bath until the leg ends of the device dip approximately 15-30 cm into the metal bath and the heating treatment is carried out for the time necessary to achieve the intended degree of heating.

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Je nach den örtlichen Platzverhältnissen kann die Anordnung der Auf-heizvorriohtung auch so vorgesehen sein, dass die Heizvorriehtung in Richtung auf die Pfanne zu verfahrbar ist.Depending on the local space conditions, the arrangement of the heating device can also be provided such that the heating device can be moved in the direction of the pan.

5 Was die Heizvorrichtung selbst anbetrifft, so besteht die selbe er-findungsgemäss aus dem für den Metalldurchfluss bestimmten Rohr, mit der erwähnten feuerfesten Auskleidung, dem um dieses Durehflussrohr* angeordneten Induktor mit seiner Rührvorrietftung. Zusätzlich ist vorteilhafterweise ein unter dem Induktor aus feuerfestem Material . 10 bestehendes Schutzschild vorgesehen, welches solche Ausmasse haben kann, dass es auf den Pfannenrand zu liegen kommen, und als Deckel für die Pfanne fungieren kann.5 As for the heating device itself, the same according to the invention consists of the pipe intended for the metal flow, with the refractory lining mentioned, the inductor arranged around this flow pipe * with its stirring device. In addition, an under the inductor is advantageously made of refractory material. 10 existing protective shield is provided, which can have such dimensions that it comes to rest on the pan edge and can act as a lid for the pan.

Der Durchfluss des Metalles durch das Heizrohr wird während der Be-15 handlung durch elektromagnetische Krafteinwirkung aufreehterhalten und kann zusätzlich in an sich bekannter Weise durch Einblasen eines Gases in dem unteren Teil eines der beiden Schenkel durch den daraus resultierenden, sogenannten Gashebeeffekt noch verstärkt werden. Das anfängliche Ansaugen des Metalles in das Heizrohr und das Starten 20 des Metallumlaufes durch das Heizrohr erfolgen elektromagnetisch ' und/oder mittels Gasheber. Zum Anfahren kann ebenfalls ein Vakuum von Nutzen sein.The flow of the metal through the heating tube is maintained during the treatment by electromagnetic force and can additionally be increased in a manner known per se by blowing a gas into the lower part of one of the two legs through the resulting so-called gas lifting effect. The initial suction of the metal into the heating tube and the starting 20 of the metal circulation through the heating tube take place electromagnetically and / or by means of a gas jack. A vacuum can also be useful for starting.

Eine Alternative zu einem gleichwertigen Resultat führende Einsatz-25 mögliehkeit der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, diese Heizvorrichtung direkt in dem Verteiler einer Stranggiessanlage oder in einer Vorkammer zum Verteiler einzusetzen.An alternative to using the device according to the invention with an equivalent result, is to use this heating device directly in the distributor of a continuous casting installation or in a prechamber to the distributor.

Claims

1. A process for the inductive heating of liquid metals and alloys in metallurgical vessels, characterized in that 5 the metals or alloys in conventional vessels are continuously brought into contact with the contents of the vessel by lowering them from above by lowering them. »The heating element is pumped through and heated up at the same time, the heating treatment being continued until the contents of the vessel have reached the desired elevated temperature. *

2. A device for heating metals and alloys according to claim 1, characterized in that it understands a tubular passage element which is independent of the metallurgical vessel and has an approximately U-shaped cross section, the parts of which come into contact with the liquid metal with a refractory material are lined, the tubular passage element above the open leg ends to be immersed in the vessel contents engaging an electromagnetic coil with associated cooling. «

3. Device according to claim 2, characterized in that a passage that leaves the leg ends of the flow tube free. “Sohutzschild is arranged below the inductor. 25th

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that it is arranged on a lifting device which can be moved in the horizontal, if appropriate, vertically up and down.