LU84093A1

LU84093A1 - DEVICE FOR METALLURGIC TREATING OF LIQUID METALS

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 MetallenDevice for the metallurgical treatment of liquid metals

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum metallurgischen Behandeln von flüssigen Metallen vor dem Giessen und insbesondere vor dem 5 Stranggiessen.The invention relates to a device for the metallurgical treatment of liquid metals before casting and in particular before continuous casting.

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.The liquid steel to be poured into the transport pan from the melting furnace or Frisoh vessel, in most cases a converter, should have a temperature of around 10 1550-1750 ° C, depending on the steel quality. The steel is brought to the continuous casting plant and transferred to the distributor where the temperature has to be so high that no local solidification of the metal occurs.

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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.If you want to reach temperatures in the order of 1700 ° C in the converter itself, be it for sewing temperature losses; to bend, or because alloyed steels require higher casting temperatures, the refractory lining of the converter will be increasingly stressed and rapid failure will be observed.

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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.It may therefore be necessary to subject the steel to an additional metallurgical treatment after it has been poured out of the converter, which treatment can include addition of alloying and / or cleaning additives as well as heating.

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.The steel is usually heated in the pan with a view to continuous casting by means of electric arc systems. However, this procedure has the particular disadvantage that a pronounced uncontrolled uptake of nitrogen takes place in the hot focal spot. One tries to prevent this disadvantage at least in part by operating the arc system under vacuum 5 or in the absence of air, the heating electrodes being arranged in an Abdeok device suitable for the pans. In addition, this requires the bathroom surface to be absolutely free of slag, so that expensive casting or an embarrassing purification is necessary.

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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.According to another procedure, the metal is heated by induction. Special pans equipped with inductive heating devices on the floor or on the side wall have been proposed for this purpose.

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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.A known heating device consists of a pan provided at the bottom with a so-called channel inductor, the inductor consisting of an approximately semicircular tube which is provided with field-generating coils and which has two openings in the bottom of the pan Connection is established. By means of the field generated in the hollow inductor, the metal which is guided through the pipe is inductively heated, so that the entire pan contents can be brought to a higher temperature little by little.

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. ^25 The disadvantage of these devices lies especially in their necessary special design, namely the sensitive duct inductor part, which in particular causes problems with regard to the refractory lining, since the latter, as is easy to see, has to be replaced more often than that for the Lining of pan 30 itself applies. ^

Weiter ist das Legieren bzw. das Aufkohlen von Stahl in den bisher bekannten Anlagen recht problematisch, besonders wenn es sich um grössere Mengen handelt.Furthermore, alloying or carburizing steel is quite problematic in the plants known hitherto, especially when it comes to larger quantities.

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.The aim of the invention was to avoid the above disadvantages and to provide a device which allows freshly cut metal to be heated and possibly loaded with additives, cleaned and homogenized both chemically and thermally.

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.5 This aim is achieved by the device according to the invention, which consists of an oven pan closed at the top, the bottom of which has at least one extension extending vertically downwards, the vertical pan wall being enclosed by an induction heating and stirring coil.

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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.The tubular extension serves to introduce the liquid metal, which is located in any transport pan, into the furnace space and consequently has a length which takes into account the dimensions of the transport pan in question. The tube 15 is provided with a refractory lining.

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.A first, preferred embodiment provides 2 such pipes, the mode of operation of the device, in particular with regard to the introduction of the metal into the furnace chamber and the circulation of the metal 20, corresponding to the working principle of the known RH systems for vacuum treatment of metal melts.

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.According to a second embodiment, it is also possible to provide only one tube and to convey the liquid metal through it both into and out of the furnace pan.

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.According to the invention, the bottom of the device understands an outer sealing ring, which enables direct contact with a transport pan, and a pressure line which opens into the interior of the transport pan, so that when a gas pressure is applied, ^ inside the transport pan and above the melt Overpressure can be generated, which helps to force the melt through the tubular extension upwards into the furnace chamber.

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.35 If you provide the end of the extension with a thin lead hood, you can penetrate the Schlaokenschioht and after the sheet has melted, slag-free metal can be transported into the furnace chamber.

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Das Metall wirdin der erfindungsgemässen Einrichtung hauptsächlich beheizt und zwar mittels einer Induktionsspule, die auch einen Rühreffekt hervorrufen kann.The metal is mainly heated in the device according to the invention by means of an induction coil, which can also cause a stirring effect.

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.5 An essential advantage offered by the invention is that it allows an abundance of metallurgical treatments to be carried out within a relatively limited space and completely free of Sehmelzschlaoken and to heat the melt on top of that, precisely because of the limited space available, the heat losses due to 10 radiation on one Minimum be limited.

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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.Further advantages and features emerge from the description of the schematic drawings, in which FIGS. 1, 2 and 3 represent, in a non-restrictive manner, sections through possible embodiments of the device according to the invention.

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.The device shown in FIG. 1 understands a furnace part closed at the top and two tubular extensions 1, 2 extending downwards. These tubes are dimensioned such that when the device is placed on a full transport pan, they at least reach below the eyes. The pan 0 is preferably located on a lift, not shown, so that the device itself does not have to be moved.

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.25 The bottom of the device is also a carrier plate 3, which has a sealing ring 30. Gas channels are embedded in the plate 3, namely a Druok tube 31, which is cast on a compressor (not shown), and a line 32, which serves for the introduction of siphon or treatment gases.

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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.If the pan 0 is raised up to the contact with the sealing ring 30, an overpressure is generated by the pressure pipe 31 above the melt. If part of the melt is inside the furnace chamber, the liquid metal can be circulated by passing a gas stream - nitrogen, argon - through line 32 into extension 1. In addition to circulation in the sense of pan / tube 1 / furnace chamber / tube 2 / pan, the melt is treated with cleaning gas, which is particularly desirable when the melt is fed through the lock 42 with additives.

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.The electrical, inductive heating of the melt 5 takes place in the furnace chamber. For example, a carbon steel that can also contain manganese can be produced in a converter and the tapping carried out at 1550 ° -1570 ° C. Here, the lining of the converter is not particularly stressed. It would be different if you wanted to produce a chromium-alloyed steel, since you would then have to target a much higher temperature. However, when oxygen is inflated, this can only be generated by the heat of oxidation, which inevitably results in metal losses and in which the lining is subjected to great stress. When using the device according to the invention, the steel can be alloyed and heated relatively easily and comfortably. 15 As already explained, the slags which are otherwise unavoidable also do not interfere.

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.The induction coil 50, which also produces a stirring effect, is water-cooled; the connection to the coolant inlet and outlet as well as the power supply have not been shown.

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 derThe embodiments shown in FIGS. 2 and _3 only have a tubular extension. Here, as shown in FIG. 2, cleaning gases can be passed through the extension into the melt 25, while according to FIG. 3 a gas-permeable structure 60 can be inserted into the bottom of the furnace pan, as it is from the

Durchführung von Stahlherstellungverfahren bekannt ist, in denen durch den Konverterboden Inertgase in die Schmelze geleitet werden.Implementation of steel production processes is known in which inert gases are passed into the melt through the converter base.

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 zur30 As shown in the drawings, the upper part of the furnace pan can also be provided with a vacuum nozzle 41 and the metal subjected to a vacuum treatment. The application of vacuum can also be used

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.Support of the introduction of metal can be used, so that this can be initiated by overpressure and / or suppression, 35 as well as by gas lifting effect, the electromagnetic force of the coil also making a contribution to moving the melt.

Claims

1. Device for the metallurgical treatment of liquid metals before casting and in particular before continuous casting, characterized 5 in that it consists of an oven pan closed at the top, the bottom of which has at least one extension extending vertically downwards, the vertical pan wall being heated by an induction heater - and stirring coil is encased.

2. Device according to claim 1, characterized in that the bottom of the oven pan has a sealing ring which fits on the upper edge of a transport pan.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in 15 that a gas pressure line is embedded in the bottom of the furnace pan, which opens into the interior of the transport pan.

4. Device according to claims 1-3, characterized in that the upper part of the furnace pan is equipped with a vacuum nozzle 20.

5. Device according to claims 1-4, characterized in that the upper part of the furnace pan is equipped with a lock for the import of solids. 25th

6. Device according to claims 1-5, characterized in that • a gas line is let into the bottom of the furnace pan, which opens within the tubular extension.

7. Device according to claims 1-6, characterized in that the output of the extension is de-deodorized with a thin lead hood, which melts through after the penetration of the top coat.

8. Device according to claims 1-7, characterized in that a gas-permeable structure for introducing gases into the melt is embedded in the bottom of the furnace pan.