SE515012C2

SE515012C2 - Feeding of casting powder

Info

Publication number: SE515012C2
Application number: SE9402120A
Authority: SE
Inventors: Bo Rogberg; Per-Olov Yhr
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 2001-05-28
Also published as: SE9402120D0; SE9402120L; WO1995035175A1; AU2811995A

Abstract

A granulated casting powder is used for the continuous casting of molten metals, which powder essentially consists of substantially spherical particles. This is distributed upon the molten metal only by means of gravity from a superjacent container (1), through a valve (3) and a transport tube (5), and out upon the molten metal. The casting powder "flows" with a constant flow independently of the filling height in the container (1), the desired flow being adjusted with the valve (3).

Description

25 30 515 012 2 lossnar detta skikt av sig självt vid kylningen av strängen med vattenstrilar och faller ner mot kyltornets botten. This layer loosens by itself on cooling the string with water sprinkles and falls to the bottom of the cooling tower.

Av det ovan beskrivna inses lätt vikten av att gjutpulvertillförseln sker i ett jämnt tempo utan nâgra som helst avbrott. Vanligtvis sker denna gjutpulvermatning manuellt på så sätt att en operatör för på gjutpulver från ett kar eller en vanna med en raka, varvid den erforderliga mängden bedöms visuellt av operatören. Förutom att detta är ett dammigt, monotont och ej helt riskfritt arbete, kräver det oupphörlig passning. Vidare är det lätt att missbedöma erforderlig mängd gjutpulver, vilket kan innebära plötsliga avbrott i skiktet mellan sträng och kokillvägg. Därför har under en lång tid ett starkt önskemål förelegat om en automatisering av gjutpulvermatningen.,¿¿¿§ ;p¿ I US-A-5 067 553 beskrivs en automatiserad anläggning för tillförsel av gjutpulver till en smältyta. Anläggningen är utomordentligt kostsam och komplicerad; den innefattar bland annat två robotarmar och ett spridarrör med en inbyggd, motordriven skruvmatare. På grund av anläggningens komplicitet är den störningsbenägen och kostsamma driftstopp blir oundvikliga.From the above described, it is easy to see the importance of the casting powder supply taking place at a steady pace without any interruptions. Usually, this casting powder feed is done manually in such a way that an operator feeds on casting powder from a tub or a tub with a straight line, the required amount being assessed visually by the operator. In addition to the fact that this is a dusty, monotonous and not completely risk-free work, it requires constant care. Furthermore, it is easy to misjudge the required amount of casting powder, which can mean sudden breaks in the layer between the string and the mold wall. Therefore, for a long time there has been a strong desire for an automation of the casting powder feed. The plant is extremely expensive and complicated; it includes two robot arms and a spreader tube with a built-in, motor-driven screw feeder. Due to the complexity of the plant, it is prone to disturbance and costly downtime becomes inevitable.

Vidare beskrivs i JP-A-57-195568 principen för hur en IR-detektor kan styra en motordriven mataranordning i tilloppsröret för ett gjutpulver vid stränggjutning. Förutom en mycket knapphändig beskrivning av närmare detaljer, är även denna konstruktion onödigt komplicerad och störningsbenägen.Furthermore, JP-A-57-195568 describes the principle of how an IR detector can control a motor-driven feeder device in the inlet pipe for a casting powder during continuous casting. In addition to a very scanty description of details, this construction is also unnecessarily complicated and prone to disturbance.

Ett första syfte med föreliggande uppfinning är således att säkerställa en jämn och kontinuerlig tillförsel av gjutpulver på en metallsmälta, i 10 15 20 25 30 151.5 G12 3 synnerhet vid stränggjutning.A first object of the present invention is thus to ensure an even and continuous supply of casting powder on a molten metal, in particular in continuous casting.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att undanröja de säkerhetsrisker som föreligger när gjutpulver pàföres manuellt.A second object of the present invention is to eliminate the safety risks that exist when casting powder is applied manually.

Ett tredje syfte med föreliggande uppfinning är att i möjligaste mån förenkla den erforderliga apparaturen för påförande av gjutpulver på en metallsmälta, i synnerhet vid stränggjutning.A third object of the present invention is to simplify as far as possible the equipment required for applying casting powder to a molten metal, in particular in continuous casting.

Dessa och ytterligare syften har på ett överraskande enkelt sätt lyckats uppnås genom att tillämpa ett förfarande, som innefattar de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna åtgärderna.These and further objects have been achieved in a surprisingly simple manner by applying a method which comprises the measures specified in the characterizing part of claim 1.

I äskådliggörande men icke-begränsande syfte kommer uppfinningen nu att närmare beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna. Dessa presenteras härmed: Figur 1 visar en principritning över en mataranordning enligt uppfinningen.For illustrative but non-limiting purposes, the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. These are presented herewith: Figure 1 shows a principle drawing of a feeding device according to the invention.

Figur 2 visar ett diagram över pulverflödets beroende av ventilarean.Figure 2 shows a diagram of the powder flow's dependence on the valve area.

Figur 3 visar kornstorleksfördelningen för två olika kommersiella, granulerade gjutpulversorter.Figure 3 shows the grain size distribution for two different commercial, granulated casting powder varieties.

I Fig. 1 är en behållare för gjutpulver betecknad med 1. Denna är exempelvis upphängd med lämpliga hakar på själva gjutlådan. Vid behållarens nedersta del ansluter ett rör 2 med en ventil 3. Till denna ventils utloppsände ansluter ett kortare, i huvudsak lodrätt rörparti 4, vilket i sin tur ansluter till ett vinklat transportrör 5. Detta mynnar ovanför metallsmältans 6 överyta, varvid det tillförda gjutpulvret smälter av värmet från smältan och lägger sig i form av ett flytande skikt 7 ovanpå denna. Själva smältan tillföres från gjutlådan (ej visad) genom tappröret 8 till den vattenkylda kopparkokillen 9. Den 10 15 20 25 30 515 012 4 gjutna strängen förs kontinuerligt nedåt, omgärdad av ett slagghölje av först smält och därefter stelnat gjutpulver. Detta spricker och lossnar vid besprutningen med kylvatten.In Fig. 1, a container for casting powder is denoted by 1. This is, for example, suspended with suitable hooks on the casting box itself. At the lower part of the container a pipe 2 connects with a valve 3. To the outlet end of this valve connects a shorter, substantially vertical pipe section 4, which in turn connects to an angled transport pipe 5. This opens above the upper surface of the metal melt 6, whereby the supplied casting powder melts of the heat from the melt and forms in the form of a liquid layer 7 on top of it. The melt itself is supplied from the casting box (not shown) through the tap tube 8 to the water-cooled copper mold 9. The cast strand is passed continuously downwards, surrounded by a slag shell of first melted and then solidified casting powder. This cracks and comes loose when sprayed with cooling water.

Om så önskas, kan den beskrivna utrustningen även omfatta två separata delar på så sätt, att behållaren 1, rördelen 2 och ventilen 3 utgör en enhet, medan rördelen 4 och transportröret 5 utgör en andra enhet. Enligt denna utföringsform mynnar utloppet från ventilen 3 i "fria luften", varvid gjutpulvret faller fritt en kort sträcka och ned i den, under nämnda utlopp placerade rörets 4 mynning. I detta fall utformas rörets 5 övre mynningsdel såsom ett uppsamlingstråg eller -kärl 10 med vidgad tvärsnittsarea, i syfte att fånga upp allt gjutpulver.If desired, the described equipment can also comprise two separate parts in such a way that the container 1, the pipe part 2 and the valve 3 form a unit, while the pipe part 4 and the transport pipe 5 form a second unit. According to this embodiment, the outlet from the valve 3 opens into the "free air", whereby the casting powder falls freely for a short distance and down into the mouth of the tube 4 placed under said outlet. In this case, the upper mouth part of the tube 5 is designed as a collecting trough or vessel 10 with a widened cross-sectional area, in order to catch all the casting powder.

Denna utföringsform medför fördelen, att behållaren med tillhörande ventil kan monteras, respektive demonteras, för sig, samt transportröret 5 (med tillhörande uppsamlingstråg 10) för sig. Vidare kan transportröret 5 utformas som ett förgrenat rör av i huvudsak Y-form, vilket möjliggör att rörets två mynningar kan placeras på varsin sida om tappröret 8 och på så vis säkerställa en jämnare spridning av gjutpulvret på smältans yta.This embodiment has the advantage that the container with associated valve can be mounted, respectively disassembled, separately, and the transport pipe 5 (with associated collecting trough 10) separately. Furthermore, the transport pipe 5 can be designed as a branched pipe of substantially Y-shape, which enables the two mouths of the pipe to be placed on each side of the tap pipe 8 and thus ensure a more even spread of the casting powder on the surface of the melt.

Transportröret/-en kan även utföras teleskopiskt, vilket underlättar uppnåendet av önskad positionering av rörets mynning över metallsmältan.The transport tube / s can also be made telescopic, which facilitates the achievement of the desired positioning of the mouth of the tube over the molten metal.

Ett väsentligt kännetecken för föreliggande uppfinning utgöres av, att gjutpulvret är granulerat.An essential feature of the present invention is that the casting powder is granulated.

Med detta uttryck avses att gjutpulverkornen består av i huvudsak sfäriska partiklar med en viss kornstorleks- fördelning. Den kemiska sammansättningen hos ett granulerat gjutpulver kan variera mellan olika på marknaden till buds stående fabrikat. En grupp gjutpulver marknadsförs under det registrerade 515 012 5 varumärket "Scørialit", av vilka det med typbeteckningen SPH 107-77 II må tjäna som exempel (angivna procentsatser avser viktprocent) på en representativ kompøsition av ett gjutpulver: 10 l5 20 25 30 Basicitet: 1,43 sioz 23,7 % CaO 33,0 % Mgo 0,82 °< 111203 7,29 % Na2O 8,04 % Kao 0,13 % Tioz 0,35 % MnO 6,25 % Fe2o3 1,12 % Cfriu 4fo % coz 9,3 % cum 6,58 % F 6,71 % H20 (6oo°c) 0,52 % S 0,05 % Mjukningspunkt: lO60°C Smältpunkt: 1140°C Flytpunkt: ll80°C Skrymdensitet: 0,64 kg/dm3 Siktanalys: Ãterstod 500 pm: 19,0 % Återscod 125 pm; 97,2 % Återstød 63 pm: 99,6 5 Viskositet (l300°C) 0,7 dPa's lO 15 20 25 30 515 012 6 Ett granulerat gjutpulver för föreliggande uppfinning består i huvudsak av väsentligen sfäriska partiklar. Dessa tillverkas på i sig känt sätt medelst ett spraytorkningsförfarande. Tack vare denna geometriska konfiguration har jämn och kontinuerlig matning av gjutpulvret ernátts på ett utomordentligt enkelt och tillförlitligt sätt. Således kan ett jämnt och kontinuerligt utflöde ur gjutpulver-behållaren åstadkommas medelst en konventionell kulventil, t.ex. en 9,5 mm (3/8") kulventil av mässing. När granulometrin lämpligen är sådan, att medelpartikeldiametern ligger mellan 100 och 700 pm, företrädesvis mellan 150 och 400 pm, och i princip ingen partikel är större än 1,0 mm, strömmar eller "rinner" pulvret på ett sätt som hittills inte antogs för möjligt, förutsatt att transportröret 5 inte lutar mot horisontalplanet med en vinkel a, som är mindre än gjutpulvrets inherenta rasvinkel. För de två kommersiella gjutpulvren "Scorialit" (reg. varumärke) SPH A-72 (inkl. tilläggssorten SPH A-72/S) och SPH 107- 77 (I och II) är denna rasvinkel 31,2°. Detta betyder alltså, att transportrörets 5 lutningsvinkel a mot våglinjen bör vara lika med eller större än detta värde då dessa gjutpulver används. Lämpligen bör lutningsvinkeln a ej underskrida 30° för något gjutpulver. Dessutom bör även behållarens 1 bottenyta luta med minsta denna vinkel mot horisontalplanet, enär pulver i annat fall kan fastna i behållaren. Är dessa villkor uppfyllda, rinner pulvret ut ur behållaren, genom ventilen och ut på smältan med konstant flöde och oberoende av fyllhöjden i behållaren 1. Detta flöde är linjärt beroende av ventilarean, vilket illustreras i diagrammet i Fig. 2. I detta motsvarar den övre linjen (A) pulverkvalitén SPH A-72 och den undre linjen (B) 10 15 20 25 30 515 012 7 pulverkvalitën SPH 107-77. På x-axeln anges ventilöppningens storlek i mmz och på y-axeln anges flödet av gjutpulver i kg/min.By this expression is meant that the casting powder grains consist mainly of spherical particles with a certain grain size distribution. The chemical composition of a granulated casting powder can vary between different brands available on the market. A group of casting powders is marketed under the registered 515 012 5 trademark "Scørialit", of which the type designation SPH 107-77 II may serve as an example (stated percentages refer to weight percent) of a representative composition of a casting powder: 10 l5 20 25 30 Basicity: 1.43 sioz 23.7% CaO 33.0% Mgo 0.82 ° <111203 7.29% Na2O 8.04% Kao 0.13% Tioz 0.35% MnO 6.25% Fe2o3 1.12% Cfriu 4fo% coz 9.3% cum 6.58% F 6.71% H 2 O (60 ° C) 0.52% S 0.05% Softening point: 1060 ° C Melting point: 1140 ° C Pour point: 1180 ° C Bulk density: 0 , 64 kg / dm3 Sieve analysis: Remaining 500 pm: 19.0% Return code 125 pm; 97.2% Residue 63 μm: 99.6 Viscosity (1300 ° C) 0.7 dPa 10 These are manufactured in a manner known per se by means of a spray-drying process. Thanks to this geometric configuration, even and continuous feeding of the casting powder has been achieved in an extremely simple and reliable manner. Thus, an even and continuous outflow from the casting powder container can be achieved by means of a conventional ball valve, e.g. a 9.5 mm (3/8 ") brass ball valve. When the granulometry is suitably such that the average particle diameter is between 100 and 700 μm, preferably between 150 and 400 μm, and in principle no particle is larger than 1.0 mm, flows or "flows" the powder in a manner not heretofore assumed to be possible, provided that the transport tube 5 does not slope towards the horizontal plane at an angle α which is less than the inherent race angle of the casting powder. SPH A-72 (incl. The additional variety SPH A-72 / S) and SPH 107-77 (I and II) are this angle of inclination 31.2 °, which means that the angle of inclination a of the conveyor tube 5 towards the wave line should be equal to or greater more than this value when these casting powders are used. Preferably the angle of inclination a should not be less than 30 ° for any casting powder. powder out of the container, through the valve and out onto the melt with constant flow and independent of the filling height in the container 1. This flow is linearly dependent on the valve area, which is illustrated in the diagram in Fig. 2. In this the upper line (A) corresponds to the powder quality SPH A-72 and the bottom line (B) 10 15 20 25 30 515 012 7 powder quality SPH 107-77. On the x-axis the size of the valve opening is stated in mmz and on the y-axis the flow of casting powder is stated in kg / min.

Kornstorleksfördelningen hos två kommersiella "Scorialit“-sorter framgår av diagrammet i Figur 3. På X-axeln anges korndiametern i pm och på y-axeln 0 förekomsten i 6. Såsom därur framgår, motsvarar diameterfördelningen hos de väsentligen sfäriska partiklarna i huvudsak en normalfördelning. Dessa sorter kan direkt appliceras i förfarandet enligt uppfinningen. Eftersom granulstorleken påverkar flödet, kan önskemål om ett visst flödesintervall inverka på valet av granulometri. Således ger en mindre medeldiameter ett större flöde. Om en snävare kornstorleksfördelning önskas, kan vissa fraktioner avlägsnas genom siktning.The grain size distribution of two commercial "Scorialite" varieties is shown in the diagram in Figure 3. On the X-axis the grain diameter is given in pm and on the y-axis 0 the occurrence in 6. As can be seen, the diameter distribution of the substantially spherical particles essentially corresponds to a normal distribution. As the granule size affects the flow, the desire for a certain flow interval can influence the choice of granulometry, thus giving a smaller average diameter a larger flow. If a narrower grain size distribution is desired, certain fractions can be removed by sieving.

Så länge det finns gjutpulver kvar i behållaren, är det förinställda bör-värdet av flödet i huvudsak konstant. Om en del av gjutpulvret av någon anledning blivit fuktigt, kan dock kornen agglomerera och en störning av flödet bli följden. Av denna orsak kan en larmsensor eller en flödesgivare monteras. Denna kan exempelvis fixeras vid övergången mellan rördelen 4 och transportröret 5. Olika sensorer kan väljas. En lämplig, utprovad typ är en flödesgivare som mäter ljudfrekvensen från gjutpulvret som rasar igenom kröken mellan rören 4 och 5, varvid denna frekvens omvandlas till en elektrisk signal i mA eller mV. Skulle av någon orsak gjutpulvret sluta rinna, sjunker signalen under ett visst minimivärde i mV eller mA och larm utlöses.As long as there is casting powder left in the container, the preset setpoint of the flow is substantially constant. However, if for some reason some of the casting powder becomes moist, the grains may agglomerate and a disturbance of the flow may result. For this reason, an alarm sensor or a flow sensor can be mounted. This can, for example, be fixed at the transition between the pipe part 4 and the transport pipe 5. Different sensors can be selected. A suitable, tested type is a flow sensor which measures the sound frequency from the casting powder which collapses through the bend between the tubes 4 and 5, this frequency being converted into an electrical signal in mA or mV. Should for some reason the casting powder stop flowing, the signal drops below a certain minimum value in mV or mA and an alarm is triggered.

Claims

10 20 25 30 515 012 8 PATENT REQUIREMENTS

1. A process for feeding casting powder to a metal melting surface, in particular in continuous casting, characterized in that the casting powder is granulated so that it consists essentially of substantially spherical particles, which are allowed to flow by means of only (1), and a threat to the horizontal plane angled (5), flow is adjusted only with the valve (3) gravity from an overlying container through a valve (3) transport pipe and out onto the metal melting surface, the desired and the opening of the transport pipe (5) being located at a certain distance from the top surface of the cast powder layer on the molten metal.

2. A method according to claim 1, characterized in that the angle of the transport tube (5) towards the horizontal plane is equal to or greater than the inherent, material-specific race angle of the granulated casting powder.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the grain size distribution of the casting powder is such that the particle average diameter is between 10 and 700 μm.

4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of casting powder applied corresponds to a flow of between 0.1 and 1.0 kg / min, preferably between 0.1 and 0.7 kg / min.

Device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a container (1) for receiving casting powder, a valve (3) attached to an outlet nozzle or outlet pipe at the lowest point of the container. and a transport pipe (5) at the outlet end of the valve, the transport pipe being angled towards the horizontal plane.

Device according to claim 5, characterized in that the transport tube (5) is angled towards the horizontal plane at an angle of at least 30 °.

Device according to claim 5 or 6, characterized in that the transport tube (5) is branched in the form of a Y-tube, in order to improve the spread of the casting powder on the metal melting surface.

Device according to claims 5-7, characterized in that the transport tube (5) is telescopic.