DE102009020990A1

DE102009020990A1 - Bodenausguss zum Einsatz in einen Behälter für Metallschmelzen

Info

Publication number: DE102009020990A1
Application number: DE102009020990A
Authority: DE
Inventors: Francis Dams; Martin Kendall
Original assignee: Heraeus Electro Nite International NV
Current assignee: RHI AG
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-18
Also published as: KR20120027323A; JP2012526659A; ZA201108253B; CN102421552A; EP2429743A1; RU2011150270A; BRPI1013506A2; MX2011011987A; WO2010130330A1; US20120055958A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bodenausguss zum Einsatz in einen Behälter für Metallschmelzen, mit einer eine Durchflussöffnung für Metallschmelze umgebenden Innenwand und einem äußeren Gehäuse, und besteht darin, dass bei Betrieb des Bodenausgusses zwischen der Innenwand und dem äußeren Gehäuse ein Druck von höchstens 500 mbar besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bodenausguss zum Einsatz in einem Behälter für Metallschmelzen, mit einer eine Durchflussöffnung für Metallschmelze umgebenden Innenwand und einem äußeren Gehäuse. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben des Bodenausgusses sowie eine Gießvorrichtung für Metallschmelzen.
Ein derartiger Bodenausguss ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise in KR 2003-0054769 sind der Aufbau und der Betrieb eines solchen Bodenausgusses beschrieben. Zur Verhinderung von Störungen im Betrieb des Bodenausgusses soll der Druck innerhalb des Materials des Bodenausgusses leicht gesenkt werden. Derartige Druckverringerungen von minus 1000 bis minus 1300 mm H₂O befinden sich in der Tat auch in den üblichen Bodenausgüssen von Gießeinrichtungen in der Stahlindustrie. Sie entsprechen einem absoluten Druck von etwa 885 bis 915 mbar. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass mit solchen, sich in der Praxis fast zwangsläufig, möglicherweise durch die Venturiwirkung der fließenden Metallschmelze, auftretenden Druckverminderungen das Problem des Anhaftens von durchfließendem Material (sogenanntes clogging) nur unzureichend beseitigt wird. Das Anhaften führt zu einer Verringerung des Durchmessers des Bodenausgusses, zu einer sich ständig ändernden Durchflussmenge und damit zu qualitätsmindernden Verwirbelungen und Gaseinschlüssen in der Metallschmelze.
Weitere Bodenausgüsse sind beispielsweise aus DE 10 2004 057 381 bekannt. Hier wird versucht, mit Hilfe einer gesteuerten Inertgaszugabe oder durch vollständige Abdichtung des gesamten Bodenausgusses und damit verbundene Verhinderung eines Sauerstoffzutritts durch die Wand des Bodenausgusses in die Stahlschmelze das Problem des Anhaftens (clogging) zu vermeiden.
In DE 198 47 271 C1 wird eine Methode beschrieben, bei der durch Zugabe von bestimmten Schlackebildnern zur Stahlschmelze die beschriebenen Anhaftungen vermieden werden sollen. Dabei werden also auch Fremdstoffe in die Stahlschmelze eingebracht. Die Anhaftungen werden als in der Stahlschmelze entstehende Aluminiumverbindungen beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hinsichtlich des Anhaftens von Material während des Durchfließens verbesserten und gleichzeitig vereinfachten Bodenausguss zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass auch ohne eine vollständige Isolierung des Bodenausgusses das Problem des Anhaftens weitestgehend dadurch gelöst werden kann, dass während des Betriebs des Bodenausgusses zwischen seiner Innenwand und seinem äußeren Gehäuse ein Druck von höchstens 500 mbar besteht. Vorzugsweise beträgt der Druck höchstens 400 mbar, insbesondere höchstens 300 mbar. Vorteilhafterweise beträgt zur Vermeidung des clogging der Druck 100 bis 400 mbar, insbesondere 250 bis 300 mbar. Bei derart geringem Druck wird offensichtlich ein Gaszutritt zu der Durchflussöffnung des Bodenausgusses so wirkungsvoll verhindert, dass so gut wie kein Material während des Durchfließens an der Wand der Durchflussöffnung anhaftet. Zusätzlich findet keine Gaskontamination der durchfließenden Metallschmelze, insbesondere einer Stahlschmelze statt. Die Gießgeschwindigkeit wird nicht reduziert, Turbulenzen in der Schmelze werden verringert. Der benötigte Unterdruck kann vorzugsweise mit üblichen Pumpen erzeugt werden.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Gießvorrichtung mit einem Behälter für Metallschmelzen mit einem in einer Wand, insbesondere im Boden, des Behälters angeordneten vorstehend beschriebenen Bodenausguss ausgerüstet.
Der Bodenausguss kann mit einer oberen und einer unteren Düse ausgerüstet sein. Die obere Düse kann direkt in der Wand einer Gießvorrichtung angeordnet sein, während die untere Düse darunter angeordnet ist. Zwischen den beiden Düsen kann ein im Prinzip bekanntes Schieberventil angeordnet sein, mit dessen Hilfe die Durchflussöffnung freigegeben oder geschlossen werden kann zur Regulierung des Durchflusses der Metallschmelze.
Statt eines Schieberventils kann auch eine Stopfenstange in bekannter Weise verwendet werden. Unter dem Betrieb des Bodenausgusses wird dessen Betriebszustand verstanden, das heißt, der Zustand, der während des Durchflusses der Metallschmelze besteht. Der Bodenausguss wird vorzugsweise für Stahlschmelzen verwendet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigt
1 einen Ausschnitt aus einer Gießeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Bodenausguss,
2 einen Ausschnitt aus einer herkömmlichen Gießeinrichtung mit Bodenausguss.
Die in 1 dargestellte Gießeinrichtung 1 ist beispielsweise ein Verteiler für Stahlschmelzen, in dessen Boden ein Bodenausguss 2 angeordnet ist. Der Bodenausguss 2 ist mit seinem oberen Teil 3 in einen Lochstein 4 eingesetzt, der in der Auskleidung 5 des Verteilers angeordnet ist. Unterhalb des oberen Teils 3 ist ein sogenanntes Schieberventil 6 angeordnet, mit dem die Durchflussöffnung 7 des Bodenausgusses 2 geschlossen oder geöffnet werden kann. Das Schieberventil 6 kann in bekannter Weise ausgestaltet sein. Es ist mit einer Schubstange 8 versehen, die den Verschluss regelt und die abgedichtet durch das äußere Gehäuse 9 des Bodenausgusses 2 hindurchgeführt ist. Das äußere Gehäuse 9 umgibt das Schieberventil 8 und liegt an seinem unteren Teil dicht an dem unteren Teil 10 des Bodenausgusses 2 an. An seinem oberen Teil erstreckt sich das Gehäuse 9 um das obere Teil 3 des Bodenausgusses 2, liegt an dessen Außenseite dicht an und ist außen von dem Lochstein 4 umgeben. Unterhalb des Schieberventils 6 ist der untere Teil 10 des Bodenausgusses 2 angeordnet. Dieser ragt in eine Kokille 11. An ein regelbares Pumpenventil 12 wird eine Vakuumpumpe angeschlossen, mit der der Druck zwischen dem äußeren Gehäuse 9 und der die Durchflussöffnung 7 begrenzenden Innenwand 13 auf einen Wert von etwa 250 mbar abgesenkt wird. Der Druck wird in der Pumpstrecke gemessen.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass sich entgegen den vielfachen Erfahrungen der Praxis bei dem erfindungsgemäßen Bodenausguss 2 bereits bei einer Absenkung des Druckes auf etwa 500 mbar keine wesentlichen Anhaftungen an der Innenseite der Durchflussöffnung 7 finden lassen.
In 2 ist eine Gießeinrichtung ohne wesentliche Druckabsenkung dargestellt, die der in 1 gezeigten Anordnung im allgemeinen ähnlich ist, bei der aber keine druckmindernden Maßnahmen, insbesondere kein Gehäuse und keine Vakuumpumpe, vorhanden sind. Diese Anlage wird bei atmosphärischem Druck, also bei einem Druck von etwa 1000 mbar betrieben.
Es wurde festgestellt, dass in der in 2 schematisch gezeigten Anordnung die beschriebenen Anhaftungen 14 im Inneren des unteren Teils 10 des Bodenausgusses 2 gebildet werden, die zu einem unregelmäßigen und sich ständig veränderndem Durchfluss der Stahlschmelze führen. In der Folge entstehen Turbulenzen, die die Stahlqualität beeinträchtigen können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- KR 2003-0054769 [0002]
- DE 102004057381 [0003]
- DE 19847271 C1 [0004]

Claims

Bodenausguss zum Einsatz in einen Behälter für Metallschmelzen, mit einer eine Durchflussöffnung für Metallschmelze umgebenden Innenwand und einem äußeren Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb des Bodenausgusses zwischen der Innenwand und dem äußeren Gehäuse ein Druck von höchstens 500 mbar besteht.
Bodenausguss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck höchstens 400 mbar, insbesondere höchstens 300 mbar, beträgt.
Bodenausguss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 100 bis 400 mbar, insbesondere 250 bis 300 mbar, beträgt.
Bodenausguss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Pumpe zur Erzeugung des Drucks aufweist.
Gießvorrichtung mit einem Behälter für Metallschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wand des Behälters ein Bodenausguss nach einem der Ansprüche 1 bis 4 angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben des Bodenausgusses für eine metallurgisches Gefäß mit einer eine Durchflussöffnung für Metallschmelzen umgebenden Innenwand und einem äußeren Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Bodenausgusses zwischen der Innenwand und dem äußeren Gehäuse ein Druck von höchstens 500 mbar erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck von höchstens 400 mbar, insbesondere höchstens 300 mbar, erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck von 100 bis 400 mbar, insbesondere 250 bis 300 mbar, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck mit Hilfe einer Pumpe erzeugt wird.