DE19651533C2 - Verfahren zur Verhinderung von Ansätzen in metallurgischen Gefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung oder Verringerung von metallischen und/oder nichtmetallischen Ansätzen, insbesondere hochtonerdehaltigen Ansätzen (Clogging), im Ausguß und/oder an dessen Ein- und/oder Auslauf von metallurgischen Gefäßen beim Vergießen von schmelzflüssigen Metallen, insbesondere Stahl.

In der DE 44 28 297 A1 ist angegeben, daß Anlagerungen in einem metallurgischen Ausguß im Gießbetrieb durch induktives Beheizen einer Ausgußdüse verhindert oder beseitigt werden können. Es hat sich gezeigt, daß dieses zur Verhinderung oder Verringerung von Ansätzen (Clogging) im Ausguß ungenügend ist.

In dem Fachbuch "Metallurgie des Stranggießens", Herausgeber: K. Schwerdtfeger, Stahl-Eisen, Düsseldorf 1992, S. 449 ff. ist das elektromagnetische Rühren beim Stranggießen beschrieben. Durch das Rühren soll insbesondere der Erstarrungsvorgang der Schmelze in einer Kokille oder der aus einer Kokille austretenden Schmelze beeinflußt werden. Es sind induktive Drehfeldrührer, Linearrührer und Helicoidalrührer sowie konduktive Rührer beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim Vergießen von schmelzflüssigen Metallen metallische und/oder nichtmetallische Ansätze im oder am Ausguß wirkungsvoll zu verhindern oder zu verringern.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das schmelzflüssige Metall, insbesondere Stahl, im Ausguß elektromagnetisch gerührt wird und der Ausguß zusätzlich induktiv beheizt wird. Durch das Rühren des schmelzflüssigen Metalls im Ausguß wird dem den Ausguß durchströmenden schmelzflüssigen Metall eine zusätzliche Bewegungskomponente aufgeprägt, die dem Anlagern von Bestandteilen des schmelzflüssigen Metalls an der Innenwandung des Ausgusses entgegenwirkt. An der Innenwand des Ausgusses können sich also kaum Ansätze bilden und etwa entstandene Ansätze werden abgerieben. Der Durchlaufquerschnitt des Ausgusses wird somit im Gießbetrieb nicht durch Ansätze, insbesondere Tonerdeablagerungen (Clogging) wesentlich verengt. Hinzu kommt, daß die Wirkung des Rührers sich über die räumliche Ausdehnung des Rührers hinaus erstreckt, weil dem Stahl eine Zwangsströmung aufgeprägt werden kann ("Metallurgie des Stranggießens", Herausgeber: K. Schwerdtfeger, Stahl-Eisen, Düsseldorf 1992, S. 449 ff.).

In Weiterbildung der Erfindung wird der Ausguß und/oder das schmelzflüssige Metall induktiv beheizt. Dieses Beheizen dient vor allem dazu, der Ansätze begünstigenden Temperaturerniedrigung des Ausgusses entgegenzuwirken. Durch das Beheizen soll diejenige Wärme nachgeführt werden, die das Ausgußsystem, beispielsweise Freilaufdüse, Schieberauslauf, Eintauchausguß, Wechselausguß, Schattenrohr, an die Umgebung abgibt. Das induktive Beheizen kann mittels eines Induktors dadurch erfolgen, daß der Ausguß und/oder das schmelzflüssige Metall induktiv an das elektromagnetische Feld des Induktors ankoppelt. Selbst bei niedrigen Gießtemperaturen werden dadurch auch Ansätze durch ein- bzw. anfrierendes Metall am oder im Auslauf verhindert.

Das schmelzflüssige Metall wird induktiv und/oder konduktiv gerührt, wie dies in dem eingangs genannten Fachbuch beschrieben ist. Zum Rühren kann ein Drehfeldrührer und/oder Linearrührer und/oder Helicoidalrührer verwendet werden.

Solche Rührer sind ebenfalls in dem genannten Fachbuch beschrieben. Ein Linearrührer hat den Vorteil, daß er sich bildende Ansätze an der Innenwandung des Ausgusses in und/oder gegen die Strömungsrichtung, in der das schmelzflüssige Metall durch den Ausguß strömt, unterbindet. Ein Drehfeldrührer hat den Vorteil, daß er dem den Ausguß durchströmenden schmelzflüssigen Metall eine tangentiale Bewegungskomponente aufprägt, die ebenfalls Anbackungen entgegenwirkt. Ein Helicoidalrührer vereinigt die Vorteile des Drehfeldrührers und des Linearrührers, indem er dem schmelzflüssigen Metall im Ausguß eine wendelförmige Bewegungskomponente aufprägt.

Zum Rühren und gegebenenfalls zum Beheizen kann auch ein Mehrfrequenzrührer, wie er in der Literaturstelle ISIJ International, Vol. 36 (1996), No. 5, pp. 487 bis 492 beschrieben ist, verwendet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens werden fluidgekühlte, insbesondere luft- und/oder wassergekühlte elektromagnetische Rührer und/oder Induktoren zum Aufheizen bzw. Beheizen verwendet. Der/die Rührer und der/die Induktor/en können in Strömungsrichtung des schmelzflüssigen Metalls hintereinander und/oder radial zur Strömungsrichtung übereinander angeordnet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens können induktiv ankoppelbare feuerfeste Ausgüsse verwendet werden, die gegebenenfalls mit einer nicht induktiv ankoppelbaren Innen- oder Außenschicht versehen sind.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Wandung oder in einem Boden eines metallurgischen Gefäßes ein Ausguß, beispielsweise Ausgußdüse, angeordnet (vgl. beispielsweise die Fig. 1 der DE 196 51 534 A1) oder am Boden des metallurgischen Gefäßes ist als Ausguß ein an sich bekannter Schieber mit oder ohne Eintauchausguß angeordnet. Der Ausguß ist im Bereich der Einlaufhülse des Schiebers von einem elektromagnetischen Rührer umgeben, der aus einer oder mehreren elektromagnetischen Spulen besteht, die von einem Frequenzumrichter oder Umformer gespeist sind und die elektromagnetischen Felder an das schmelzflüssige Metall, insbesondere Stahl, derart ankoppeln, daß in diesem eine zur Strömungsrichtung zusätzliche Bewegungskomponente (Rühren) entsteht. Diese Bewegungskomponente verhindert oder verringert Ansätze von Bestandteilen des schmelzflüssigen Metalls an der an das schmelzflüssige Metall angrenzenden Innenseite des Ausgusses und insbesondere im Bereich seines Einlaufes oder an dessen Auslauf, an dem das schmelzflüssige Metall diesen verläßt. Der Rührer ist im Ausguß derart angeordnet, daß sich bei dem für Ansätze und insbesondere Clogging kritischen Bereichen die Rührbewegung günstig auswirkt.

Zusätzlich ist der Ausguß von wenigstens einem Induktor umgeben, dessen elektromagnetisches Feld an das feuerfeste keramische Material des Ausgusses und/oder an das schmelzflüssige Metall ankoppelt und damit zu einem Beheizen führt. Das rührende Feld und das heizende Feld können sich überlagern. Der Ausguß kann eine induktiv nicht ankoppelbare Innenschicht als Verschleißschutzschicht und/oder eine induktiv nicht ankoppelbare Außenschicht zur thermischen Isolierung tragen.

Der Rührer und der Induktor sind in Strömungsrichtung des schmelzflüssigen Metalls hintereinander angeordnet. Sie können auch radial zur Strömungsrichtung gesehen übereinander angeordnet sein. Die elektrischen Leistungen und Frequenzen des Rührers und des Induktors sind derart eingestellt, daß die gewünschten Funktionen, nämlich Rühren einerseits und Beheizen andererseits, erreicht werden. Der Induktor kann auch zusätzlich dazu dienen, vor und für das Angießen den Ausguß aufzuheizen.

Der Rührer und der Induktor sind mittels eines Fluids gekühlt, um ihre Überhitzung zu vermeiden. Zur Kühlung kann z. B. Druckluft oder Wasser verwendet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verhinderung oder Verringerung von metallischen und/oder nichtmetallischen Ansätzen, insbesondere hochtonerdehaltigen Ansätzen (Clogging), in einem Ausguß und/oder an dessen Ein- und/oder Auslauf von metallurgischen Gefäßen beim Vergießen von schmelzflüssigem Metall, insbesondere Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall, insbesondere Stahl, im Ausguß elektromagnetisch gerührt wird und der Ausguß zusätzlich induktiv beheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall induktiv und/oder konduktiv gerührt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall mittels eines Drehfeldrührers und/oder Linearrührers und/oder Helicoidalrührers gerührt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Metall mittels eines Mehrfrequenzrührers gerührt wird, wobei sich die Frequenzen überlagern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Mehrfrequenzrührers der Ausguß und/oder das schmelzflüssige Metall auch induktiv beheizt wird.

6. Verwendung von wenigstens einem fluidgekühlten, insbesondere luft- und/oder wassergekühlten Rührern zum elektromagnetischen Rühren und wenigstens eines zumindest bereichsweise luftgekühlten Induktors zum induktiven Beheizen und gegebenenfalls Aufheizen des Ausgusses und/oder des flüssigen Metalls im Ausguß, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Rührer und/oder der/die Induktor/en hintereinander und/oder übereinander angeordnet sind.

8. Verwendung von induktiv ankoppelbaren, feuerfesten keramischen Ausgüssen, insbesondere Freilaufdüsen, Eintauchausgüssen, Wechselausgüssen, Schattenrohren, Schieberausgüssen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Verwendung nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausguß mit einer nicht induktiv ankoppelbaren, feuerfesten keramischen Innen- oder Außenschicht versehen ist.