WO1997044151A1 - Verfahren zum ausgiessen einer stahlschmelze - Google Patents

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WO1997044151A1
WO1997044151A1 PCT/EP1997/002524 EP9702524W WO9744151A1 WO 1997044151 A1 WO1997044151 A1 WO 1997044151A1 EP 9702524 W EP9702524 W EP 9702524W WO 9744151 A1 WO9744151 A1 WO 9744151A1
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Margrit Dislich
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Margrit Dislich
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/44—Consumable closure means, i.e. closure means being used only once
    • B22D41/46—Refractory plugging masses
    • B22D41/465—Unplugging a vessel discharge port

Definitions

  • the invention relates to a method for pouring a molten steel through the bottom outlet of a steel ladle, in which the bottom outlet is initially closed by a slide and the pouring channel leading through the lining of the steel ladle is filled with a granular mass above the slider, which is in the contact area with the molten steel Sinter layer can form.
  • Steel melts have a temperature of 1500 to 1700 C C and are usually cast at a temperature of not more than 30 C C above the liquidus temperature.
  • the conventional steel pans therefore have a refractory lining of at least 100 mm thickness, the slide being arranged in the outer, ie "cold" area of the lining. This has the advantage that the slide is not exposed to the temperature of the melt in any case in the closed state.
  • the disadvantage is that the steel melt in the slide area freezes easily due to the relatively high heat dissipation there if no preventive measures are taken.
  • a proven measure is to fill the pouring channel above the slider, which has a length corresponding to the thickness of the floor lining, with a refractory, granular mass that forms a sintered layer in the contact area with the molten steel.
  • the slide is not only thermally insulated from the melt, it is also more or less relieved of the ferrostatic pressure if the sintered layer forms a kind of vault over the pouring channel.
  • the sintering behavior of the granular mass can be influenced by the choice of material, the thickness and thus the load-bearing capacity of the sintered layer is difficult to predict because the sintering process is also time-dependent and the time between filling the steel pan and pouring out the steel melt through the base outlet can be very different can.
  • the known method has the disadvantage that the non-sintered mass is mixed into the cast steel melt, so that quality losses in the cast product are unavoidable, because this mass does not have to be assembled according to its compatibility with the steel melt but according to its thermal and sintering parameters.
  • the prior art also includes processes in which the molten steel flows through the closed slide with a purge gas be applied, be it to treat the melt metallurgically, or to prevent solidification of individual components of the melt in the region of the pouring channel by a physical stirring action (JP 80 0009145, published on August 22, 1981 under no. JP 56105862 and JP 91 0272737 , published on May 7, 1993 under No. JP 5111742).
  • the invention has for its object to improve the method described above in such a way that on the one hand a safe start of the casting process is guaranteed and that on the other hand quality losses are avoided by absorbing the granular mass or other materials used for pouring into the cast product
  • the advantages associated with filling the pouring channel with a suitable granular mass with regard to the thermal and static load on the slide are retained, but at the same time the disadvantages associated with the introduction of this mass into the cast product are avoided.
  • the pressurized gas is introduced in a suitable manner, ie at the right place, with the required pressure and in sufficient quantity per unit of time, and thus the pouring channel is flushed out at a point in time at which the effect of the granular mass and one formed therefrom Can dispense with the sintered layer.
  • Fragments of the sintered layer and not sintered grainy mass are carried along by the gas jet and rise through the Steel melt on, so that they are finally taken up in the slag floating on the melt surface.
  • This slag remains on the surface of the molten steel even when the latter has been poured and solidified in a casting mold. It can be separated off in a known manner before further processing of the cast product, without its constituents impairing the cast product.
  • the method according to the invention ensures that the granular mass introduced into the pouring channel before the steel ladle is filled does not get into the poured product, but rather into the existing, floating slag layer, from which there is no impairment of the quality of the poured product which can be held or optionally separated from the cast product by conventional means.
  • Fig. 1 shows a section through the simplified bottom outlet of a steel pan.
  • the steel base 1 of the steel pan is provided with a refractory brick lining 2, which consists of a refractory molding compound 3 in the area of the base outlet.
  • a pouring stone 4 is inserted into this molding compound 3.
  • the lower end of the non-moving parts of the floor outlet is formed by a head plate 5 against which a horizontally movable slide plate 6 is pressed in a sealing manner.
  • the slide plate 6 is held together with a pouring stone 7 in a steel casing 9.
  • To empty the steel pan the slide plate 6 is shifted to the right until the pouring channel 8 in the slide plate 6 is aligned with the pouring channel 10 in the steel pan and a continuous pouring channel 8, 10 is thus formed.
  • the pouring channel 10 in the steel ladle is filled with a grainy mass 11, which on its surface facing the molten steel becomes more or less dense and solid layer sinters and keeps the molten steel away from
  • compressed gas is blown into the molten steel at a sufficient pressure and in sufficient quantity via a gas supply 12, whereby the sintered layer is broken up and both the fragments of the sintered layer and the non-sintered portions of the granular mass 11 are expelled upward through the molten steel become.
  • the granular mass 11 is thereby incorporated into the slag floating on the molten steel and can no longer impair the quality of the cast products.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Ausgießen einer Stahlschmelze durch den Bodenauslaß einer Stahlpfanne, bei der der Bodenauslaß zunächst durch einen Schieber verschlossen und der durch die Ausmauerung der Stahlpfanne führende Gießkanal oberhalb des Schiebers mit einer körnigen Masse gefüllt ist, die im Kontaktbereich mit der Stahlschmelze eine Sinterschicht bilden kann. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Schieber mittels Druckgas eine gegebenenfalls vorhandene Sinterschicht aufgebrochen und die körnige Masse aus dem Gießkanal nach oben ausgetrieben wird und daß danach der Schieber geöffnet wird.

Description

Verfahren zum Ausgießen einer Stahlschmelze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgießen einer Stahlschmelze durch den Bodenauslaß einer Stahlpfanne, bei der der Bodenauslaß zunächst durch einen Schieber verschlossen und der durch die Ausmauerung der Stahlpfanne führende Gießkanal oberhalb des Schiebers mit einer körnigen Masse gefüllt ist, die im Kontaktbereich mit der Stahlschmelze eine Sinterschicht bilden kann.
Stahlschmelzen haben eine Temperatur von 1500 bis 1700CC und werden üblicherweise mit einer Temperatur von nicht mehr als 30 CC über der Liquidustemperatur vergossen. Die gebräuchlichen Stahlpfannen haben daher eine feuerfeste Ausmauerung von mindestens 100 mm Dicke, wobei der Schieber im äußeren, d.h. "kalten" Bereich der Ausmauerung angeordnet ist. Das hat den Vorteil, daß der Schieber jedenfalls in geschlossenem Zustand nicht der Temperatur der Schmelze ausgesetzt ist. Nachteilig ist, daß die Stahlschmelze im Schieberbereich wegen der dort verhältnismäßig hohen Wärmeabfuhr leicht einfriert, wenn keine vorbeugenden Maßnahmen getroffen werden. Neben der Vorwärmung der Stahlpfanne bis 1000°C besteht eine bewährte Maßnahme darin, den Gießkanal oberhalb des Schiebers, der eine Länge entsprechend der Dicke der Bodenausmauerung hat, mit einer feuerfesten, körnigen Masse zu füllen, die im Kontaktbereich mit der Stahlschmelze eine Sinterschicht bildet. Auf diese Weise wird der Schieber gegenüber der Schmelze nicht nur thermisch isoliert, er wird auch mehr oder weniger vom ferrostatischen Druck entlastet, wenn die Sinterschicht eine Art Gewölbe über dem Gießkanal bildet. Für das Ausgießen einer Stahlschmelze durch einen derartig präparierten Gießkanal ist es bekannt, als erstes den Schieber zu offnen und den nicht gesinterten Anteil der kornigen Masse nach unten ausrieseln zu lassen, dann den Schieber wieder zu schließen und die Sinterschicht mittels Druckgas aufzubrechen (vgl. DE 40 11 798 AI , DE 43 21 385 AI). Dieses Verfahren wird eingesetzt, wenn kein sogenannter Selbstläufer vorliegt, d.h. wenn die Sinterschicht nach dem Öffnen des Schiebers und dem Wegfall der Unterstützung durch die körnige Masse unter dem ferrostatischen Druck der Stahlschmelze zusammenbricht, ohne daß sonstige Maßnahmen getroffen werden müssen. Erfahrungsgemäß sind die Sintervorgange im Kontaktbereich zwischen korniger Masse und Stahlschmelze aber nicht mit der wünschenswerten Sicherheit reproduzierbar, so daß man beim erstmaligen Öffnen des Schiebers unter einer gefüllten Stahlpfanne allenfalls eine gewisse statistische Sicherheit hat, ob ein Selbstlaufer vorhegt oder ob der Schieber wieder geschlossen und die Sinterschicht mittels Druckgas gebrochen werden muß.
Zwar kann das Sinterverhalten der körnigen Masse durch Mateπalauswahl beeinflußt werden, die Dicke und damit Tragfähigkeit der Sinterschicht ist aber nur schwer voraussagbar, weil der Smtervorgang auch zeitabhängig ist und die Dauer zwischen dem Befüllen der Stahlpfanne und dem Ausgießen der Stahlschmelze durch den Bodenauslaß sehr unterschiedlich sein kann.
Außerdem hat das bekannte Verfahren den Nachteil, daß die nicht gesinterte Masse in die abgegossene Stahlschmelze eingemischt wird, so daß Qualitatseinbußen beim Gießprodukt unvermeidbar sind, weil diese Masse nicht nach ihrer Vertraglichkeit mit der Stahlschmelze sondern nach ihren thermischen und sintertechnischen Parametern zusammengesetzt werden muß.
Um die Zuverlässigkeit des bekannten Verfahrens zu verbessern, hat man auch schon vorgeschlagen, das Druckgas zum Aufbrechen der Sinterschicht durch ein Röhrchen einzublasen, das bei geschlossenem Schieber durch die Schieberplatte und die körnige Masse im Gießkanal bis kurz unter die Sinterschicht reicht und das beim Öffnen des Schiebers abgebrochen wird (Iron and Steel Engineer, 70 (1993), April, Nr. 4, Pittsburgh). Auf diese Weise soll verhindert werden, daß die Stahlschmelze bei geschlossenem Schieber durch die Gaszuführung austritt. Außerdem will man erreichen, daß das Druckgas möglichst nahe an der Sinterschicht seine Wirkung entfaltet und nicht in erheblichem Umfang nach unten durch die Schieberführung entweicht. Ferner wird dabei berücksichtigt, daß die Sinterschicht nur mehr oder weniger gasdicht ist und daß der zum Aufbrechen erforderliche Druck nur dann mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand realisierbar ist, wenn sich der volle Gasdruck direkt unter der Sinterschicht aufbauen kann.
Aber auch bei diesem Verfahren wird in Kauf genommen, daß zumindest die nicht gesinterte körnige Masse mit dem Gießstrahl nach unten ausgetragen wird und damit die Produktqualität nachteilig beeinflußt.
Ein ähnliches Verfahren ergibt sich auch aus der Patentanmeldung JP 89 0215362, veröffentlicht am 5.4. 1991 unter der Nummer JP 3081054. Danach soll bei geschlossenem Schieber ein poröser Rohrkörper in der körnigen Masse so angeordnet werden, daß er mit einer Druckgaszufuhröffnung im Schieber fluchtet. Sieht man davon ab, daß eine derartige Anordnung von oben und bei einer auf rund 900°C vorgewärmten Stahlpfanne erfolgen muß und daß schon deswegen erhebliche Bedenken hinsichtlich der Ausführbarkeit bestehen müssen, gelangt auch bei diesem Verfahren zumindest die nicht gesinterte Masse und der sich in der Stahlschmelze auflösende Rohkörper in das Gießprodukt und beeinträchtigt dessen Qualität.
Schließlich gehören zum Stand der Technik noch Verfahren, bei denen die Stahlschmelze durch den geschlossenen Schieber mit einem Spulgas beaufschlagt werden, sei es um die Schmelze metallurgisch zu behandeln, sei es um durch eine physikalische Rührwirkung eine Erstarrung einzelner Komponenten der Schmelze im Bereich des Gießkanals zu verhindern (JP 80 0009145, veröffentlicht am 22.8.1981 unter Nr. JP 56105862 und JP 91 0272737, veröffentlicht am 7.5.1993 unter Nr. JP 5111742).
Diese Verfahren sind jedoch gattungsfremd, da bei ihnen keine komige Masse im Gießkanal vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren dahingehend zu verbessern, daß einerseits ein sicheres Anfahren des Gießvorgangs gewährleistet ist und daß andererseits Qualitatseinbußen durch Aufnahme der kornigen Masse oder anderer zum Abgießen eingesetzter Materialien in das Gießprodukt vermieden werden
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei geschlossenem Schieber mittels Druckgas eine gegebenenfalls vorhandene Sinterschicht aufgebrochen und die komige Masse aus dem Gießkanal nach oben ausgetrieben wird und daß danach der Schieber geöffnet wird
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die mit dem Ausfüllen des Gießkanais mit einer geeigneten körnigen Masse verbundenen Vorteile hinsichtlich thermischer und statischer Belastung des Schiebers beibehalten, gleichzeitig aber die mit dem Einbringen dieser Masse in das Gießprodukt verbundenen Nachteile vermieden. Unmittelbar vor dem geplanten Gießbeginn wird das Druckgas in geeigneter Weise, d.h. am richtigen Ort, mit dem erforderlichen Druck und in ausreichender Menge pro Zeiteinheit eingebracht und damit der Gießkanal zu einem Zeitpunkt freigespult, zu dem man auf die Wirkung der kornigen Masse und einer daraus gebildeten Sinterschicht verzichten kann. Bruchstücke der Sinterschicht und nicht gesinterte komige Masse werden vom Gasstrahl mitgenommen und steigen durch die Stahlschmelze auf, so daß sie schließlich in die auf der Schmelzoberfläche schwimmende Schlacke aufgenommen werden. Diese Schlacke bleibt an der Oberfläche der Stahlschmelze auch dann, wenn letztere abgegossen ist und in einer Gießform erstarrt. Sie kann vor der Weiterverarbeitung des Gießprodukts in bekannter Weise abgetrennt werden, ohne daß ihre Bestandteile das Gießprodukt beeinträchtigen. Mit anderen Worten, durch das erfindungsgemäße Verfahren wird dafür gesorgt, daß die vor dem Füllen der Stahlpfanne in den Gießkanal eingebrachte körnige Masse nicht in das Gießprodukt gelangt, sondern in die vorhandene, oben schwimmende Schlackenschicht, von der keine Beeinträchtigung der Qualität des Gießprodukts ausgeht bzw. die mit herkömmlichen Mitteln vom Gießprodukt femgehalten oder gegebenenfalls von ihm abgetrennt werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Patentansprüchen 2-10 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den vereinfacht dargestellten Bodenauslaß einer Stahlpfanne. Der stählerne Boden 1 der Stahlpfanne ist mit einer feuerfesten Ausmauerung 2 versehen, die im Bereich des Bodenauslasses aus einer feuerfesten Formrnasse 3 besteht. In diese Formmasse 3 ist ein Ausgußstein 4 eingesetzt. Den unteren Abschluß der nicht beweglichen Teile des Bodenauslasses bildet eine Kopfplatte 5, gegen die eine horizontal bewegliche Schieberplatte 6 abdichtend angepreßt ist. Die Schieberplatte 6 wird zusammen mit einem Ausgußstein 7 in einer stählernen Einfassung 9 gehalten. Zum Leeren der Stahlpfanne wird die Schieberplatte 6 nach rechts verschoben, bis der Gießkanal 8 in der Schieberplatte 6 mit dem Gießkanal 10 in der Stahlpfanne fluchtet und so ein durchgehender Gießkanal 8, 10 gebildet wird. Der Gießkanal 10 in der Stahlpfanne ist mit einer kömigen Masse 11 gefüllt, die an ihrer der Stahlschmelze zugewandten Oberfläche zu einer mehr oder weniger dichten und festen Schicht sintert und die Stahlschmelze vom Ausgußbereich fernhält.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor Gießbeginn Druckgas mit ausreichendem Druck und in ausreichender Menge über eine Gaszuführung 12 in die Stahlschmelze eingeblasen, wodurch die Sinterschicht aufgebrochen und sowohl die Bruchstücke der Sinterschicht wie auch die nicht gesinterten Anteile der körnigen Masse 11 nach oben durch die Stahlschmelze ausgetrieben werden. Die körnige Masse 11 wird dadurch in die auf der Stahlschmelze schwimmende Schlacke eingebunden und kann die Qualität der Gießprodukte nicht mehr beeinträchtigen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ausgießen einer Stahlschmelze durch den Bodenauslaß einer Stahlpfanne, bei der der Bodenauslaß zunächst durch einen Schieber verschlossen und der durch die Ausmauerung der Stahlpfanne führende Gießkanal oberhalb des Schiebers mit einer körnigen Masse gefüllt ist, die im Kontaktbereich mit der Stahlschmelze eine Sinterschicht bilden kann, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Schieber mittels Druckgas eine gegebenenfalls vorhandene Sinterschicht aufgebrochen und die körnige Masse aus dem Gießkanal nach oben ausgetrieben wird und daß danach der Schieber geöffnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Druckgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas Komponenten enthält, die das Verschlacken der kömigen Masse in der Stahlschmelze verbessern.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas im unteren Bereich des Gießkanals zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas durch den Schieber zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas in Abhängigkeit von ferrostatischem Druck im Zuführbereich mit einem Druck von 5 bis 9 bar zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dmckgas mit einer Rate von 600 bis 1000 1/min zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Zufuhr von Dmckgas in Abhängigkeit von der Verschlackung der körnigen Masse bemessen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Dmckgas bei geschlossenem Schieber wiederholt und mit erhöhtem Dmck und/oder größerer Rate angewendet wird, falls das Ausgießen der Stahlschmelze durch eine nicht aufgebrochene Sinterschicht verhindert wird.
10. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-9 auf andere Metallschmelzen.
PCT/EP1997/002524 1996-05-22 1997-05-16 Verfahren zum ausgiessen einer stahlschmelze WO1997044151A1 (de)

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