LU84093A1

LU84093A1 - Einrichtung zum metallurgischen behandeln von fluessigen metallen

Info

Publication number: LU84093A1
Application number: LU84093A
Authority: LU
Inventors: Paul Metz
Original assignee: Arbed
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1983-12-16
Also published as: JPS58218362A; EP0092499A1

Description

Einrichtung zum metallurgischen Behandeln von flüssigen Metallen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum metallurgischen Behandeln von flüssigen Metallen vor dem Giessen und insbesondere vor dem 5 Stranggiessen.

Der vom Schmelzofen oder Frisohgefäss, in den meisten Fällen ein Konverter, in die Transportpfanne abzugiessende flüssige Stahl soll in Abhängigkeit von der Stahlqualität eine Temperatur von etwa 10 1550-1750°C aufweisen. Mittels der auf Schienen beweglichen Pfannen in welchen ggf. noch eine metallurgische Behandlung erfolgt, wird der Stahl zur Stranggiessanlage gebracht und in den Verteiler überführt wo die Temperatur noch so hoch sein muss, dass keine lokalen Erstarrungen des Metalles eintreten.

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Will man Temperaturen in der Grössenordnung von 1700 °C im Konverter selbst erreichen, sei es um naehträgliohen Temperaturverlusten vor-; zubeugen, oder weil legierte Stähle höherer Giesstemperaturen bedür fen, so wird man die feuerfeste Auskleidung des Konverters verstärkt 20 beanspruchen und einen raschen Versehleiss beobachten.

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Somit kann es notwendig sein, den Stahl nach dem Abgiessen aus dem Konverter einer zusätzlichen metallurgischen Behandlung zu unterziehen, die sowohl eine Zugabe von Legierungs- und/oder Reinigungs-25 Zusätzen, als auch ein Aufheizen begreifen kann.

Das Aufheizen des Stahles in der Pfanne im Hinblick auf das Stranggiessen erfolgt üblicherweise mittels Lichtbogenanlagen. Diese Ver- - 2 - fahrensweise 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 5 oder unter Luftausschluss betreibt, wobei die Aufheizelektroden in einer auf die Pfannen passenden Abdeok-Vorrichtung angeordnet sind. Ausserdem erfordfert dies eine absolute Schlackenfreiheit der Badoberfläche, sodass ein kostspieliges Umgiessen bzw. ein peinliches Entschlacken notwendig ist.

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Gemäss einer anderen Verfahrensweise wird das Metall durch Induktion aufgeheizt. Hierfür sind mit induktiven Heizvorrichtungen am Boden oder an der Seitenwand ausgerüstete Spezialpfannen vorgeschlagen worden.

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Eine bekannte Aufheiz-Vorriohtung besteht aus einer am Boden mit einem sogenannten Kanal-Induktor versehenen Pfanne, wobei der Induktor aus einem etwa halbkreisförmigen Rohr besteht, das mit felderzeugenden Spulen versehen ist, und das mit zwei im Boden der Pfanne be-20 findlichen Oeffnungen in Verbindung steht. Mittels dem In dem Hohlinduktor erzeugten Feld wird das durch das Rohr hindurohgeführte Metall induktiv aufgeheizt, sodass nach und nach der ganze Pfanneninhalt auf eine höhere Temperatur gebracht werden kann.

25 Der Nachteil dieser Vorrichtungen liegt insbesondere in deren notwendiger Spezial-Ausführung, nämlich dem empfindlichen Kanal-Induk-tor-Teil, welches insbesondere Probleme hinsichtlich der feuerfesten Auskleidung mit sich bringt, da letztere wie leicht einzusehen, öfter erneuert werden muss als die für die Auskleidung der Pfanne 30 selbst zutrifft. ^

Weiter ist das Legieren bzw. das Aufkohlen von Stahl in den bisher bekannten Anlagen recht problematisch, besonders wenn es sich um grössere Mengen handelt.

Das Ziel der Erfindung bestand darin, die obigen Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung vorzusohlagen die es erlaubt, frisch ab- 35 * - 3 - gestochene Metall aufzuheizen und eventuell mit Zusätzen zu beschicken, es zu reinigen und sowohl chemisch als auch thermisch zu homogenisieren.

5 Dieses Ziel wird erreicht durch die Einrichtung nach der Erfindung, die aus einer oben geschlossenen Ofenpfanne besteht, deren Boden zumindest eine sich senkrecht nach unten erstreckende Verlängerung aufweist, wobei die vertikale Pfannenwand von einer Induktionsheiz-und Rührspule umschlossen ist.

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Die rohrförmige Verlängerung dient zum Einfuhren des flüssigen Metalls, das sich in einer beliebigen Transportpfanne befindet in den Ofenraum und weist infolgedessen eine die Ausmasse der in Frage kommenden Transportpfannen berücksichtigende Länge auf. Das Rohr ist 15 mit einer feuerfesten Auskleidung versehen.

Eine erste, bevorzugte Ausführungsform sieht 2 derartige Rohre vor, wobei die Funktionsweise der Einrichtung, insbesondere was das Einfuhren des Metalls in den Ofenraum und das Zirkulieren des Metalls 20 anbelangt, dem Arbeitsprinzip der bekannten RH-Anlagen zum Vakuumbehandeln von Metallschmelzen entspricht.

Man kann auch, entsprechend einer zweiten Ausführungsform, nur ein Rohr vorsehen und das flüssige Metall durch dieses sowohl in die, 25 als auch aus der Ofenpfanne befördern.

Erfindungsgemäss begreift der Boden der Einrichtung einen äusseren Dichtungsring, der einen diohten Kontakt mit einer Transportpfanne ermöglicht, sowie eine Druckleitung, die in den Innenraum der Trans-30 portpfanne mündet, so dass beim Anlegen eines Gasdrücke^ im Inneren der Transportpfanne und oberhalb der Schmelze ein Überdruck erzeugt werden kann, der hilft die Schmelze durch die rohrförmige Verlängerung nach oben in den Ofenraum zu zwingen.

35 Versieht man das Ende der Verlängerung mit einer dünnen Bleohhaube, so kann man die Schlaokenschioht durchdringen und nach Abschmelzen des Bleches schlackenfreies Metall in den Ofenraum befördern.

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Das Metall wirdin der erfindungsgemässen Einrichtung hauptsächlich beheizt und zwar mittels einer Induktionsspule, die auch einen Rühreffekt hervorrufen kann.

5 Ein wesentlicher, durch die Erfindung gebotener Vorteil besteht darin, dass sie erlaubt eine Fülle metallurgischer Behandlungen innerhalb eines relativ begrenzten Raums und völlig sehmelzschlaoken-frei durehzuführen und die Schmelze obendrein zu beheizen, wobei gerade wegen der knappen Raumverhältnisse die Wärmeverluste durch 10 Abstrahlen auf ein Minimum beschränkt werden.

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Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus der Beschreibung der schematischen Zeichnungen hervor, in denen die Fig.1,2 und _3 in nicht einschränkender Weise Schnitte durch mögliche Ausführungsformen der .15 Einrichtung nach der Erfindung darstellen.

Die in der Fig.l gezeigte Einrichtung begreift eine oben geschlossenes Ofenteil und zwei sich nach unten erstreckende, rohrförmige Verlängerungen 1,2. Diese Rohre sind so dimensioniert, dass sie beim 20 Aufsetzen der Einrichtung auf eine volle Transportpfanne 0 jedenfalls unter die Sehlaokensohioht reichen. Die Pfanne 0 befindet sieh vorzugsweise auf einer nicht gezeigten Hebebühne, damit die Einrichtung selbst nicht bewegt zu werden braucht.

25 Der Boden der Einrichtung ist zugleich eine Trägerplatte 3, die einen Dichtungsring 30 aufweist. In die Platte 3 sind Gaskanäle eingelassen und zwar ein Druokrohr 31, das an einen nicht gezeigten Kompressor angesohlossen ist, sowie eine Leitung 32, die zum Einfuhren von Heber- bzw. von Behandlungsgasen dient.

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Wird die Pfanne 0 bis zum Kontakt mit dem Dichtungsring 30 angehoben, so wird durch das Druckrohr 31 über der Schmelze ein Ueberdruck erzeugt. Man kann, wenn sich ein Teil der Schmelze innerhalb des Ofenraums befindet, das flüssige Metall umwälzen, indem man einen 35 Gasstrom - Stickstoff, Argon - durch die Leitung 32 in die Verlängerung 1 leitet. Ausser dem Umwälzen in dem Sinn Pfanne/ Rohr 1/ Ofenraum/ Rohr 2/ Pfanne, findet eine Behandlung der Schmelze mit - 5 - reinigendem Gas statt, die insbesondere dann erwünscht ist, wenn man die Schmelze durch die Schleuse 42 mit Zusätzen beschickt.

Im Ofenraum findet die elektrische, induktive Beheizung der Schmelze 5 statt. Man kann bspw. in einem Konverter einen Kohlenstoffstahl hersteilen, der auch Mangan enthalten kann und den Abstich bei 1550°-1570°C vornehmen. Hierbei wird die Auskleidung des Konverters nioht sonderlich beansprucht. Anders wäre es, wollte man einen chromle-gierten Stahl herstellen, da man dann eine wesentlich höhere Ab- « 10 stiohtemperatur anvisieren müsste. Diese ist jedoch beim Sauerstoff-aufblasen nur durch Oxydâtionswärme zu erzeugen, wobei notgedrungen Metallverluste entstehen und wobei die Auskleidung stark beansprucht wird. Bei Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung kann der Stahl relativ problemlos und bequem legiert und aufgeheizt werden. 15 Hierbei stören auch, wie bereits erläutert, die sonst nicht zu vermeidenden Schlacken nioht.

Die Induktionsspule 50, die auch einen Rühreffekt hervorruft, ist wassergekühlt; auf die Darstellung der Stutzen zum Ein- und Ausfüh-20 ren des Kühlmittels sowie der Stromversorgung wurde verzichtet.

Die in den Fig. 2 und _3 dargestellten Ausführungsformen weisen nur eine rohrförmige Verlängerung auf. Hierbei kann man wie die Fig. 2 es zeigt, reinigende Gase durch die Verlängerung in die Schmelze 25 leiten, während man gemäss der Fig. 3 in den Boden der Ofenpfanne " einen gasdurchlässigen Baukörper 60 einfügen kann, so wie er aus der

Durchführung von Stahlherstellungverfahren bekannt ist, in denen durch den Konverterboden Inertgase in die Schmelze geleitet werden.

30 Wie in den Zeichnungen dargestellt, kann man das Oberteil der Ofenpfanne auch mit einem Vakuumstutzen 41 versehen und das Metall einer s Vakuumbehandlung unterziehen. Das Anlegen von Vakuum kann auch zur

Unterstützung des Einleitens von Metall herangezogen werden, so dass dieses durch Ueber- und/oder Unterdrück eingeleitet werden kann, 35 sowie durch Gashebereffekt, wobei auch die elektromagnetische Kraft der Spule einen Beitrag zum Bewegen der Schmelze leistet.

Claims

1. Einrichtung zum metallurgischen Behandeln von flüssigen Metallen vor dem Giessen und insbesondere vor dem Stranggiessen, dadurch 5 gekennzeichnet, dass sie aus einer oben geschlossenen Ofenpfanne besteht, deren Boden zumindest eine sich senkrecht nach unten erstreekende Verlängerung aufweist, wobei die vertikale Pfannenwand von einer Induktionsheiz- und Rührspule umsohlossen ist.

2. Einrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Ofenpfanne einen Dichtungsring aufweist, der auf den oberen Rand einer Transportpfanne passt.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, 15 dass in den Boden der Ofenpfanne eine Gasdruokleitung eingelassen ist, die in den Innenraum der Transportpfanne mündet.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil der Ofenpfanne mit einem Vakuumstutzen ausgerüstet 20 ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil der Ofenpfanne mit einer Schleuse zum Einfuhren von Feststoffen ausgerüstet ist. 25

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass • in den Boden der Ofenpfanne eine Gasleitung eingelassen ist, die innerhalb der rohrförmigen Verlängerung mündet.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Verlängerung mit einer dünnen Bleohhaube abge-deokt ist, die nach dem Durchdringen der Sohlackenschicht durch-sohmilzt.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden der Ofenpfanne ein gasdurchlässiger Baukörper zum Einführen von Gasen in die Schmelze eingelassen ist.