DE69503643T2

DE69503643T2 - Anordnung zur durchflussregelung eines ausgusses in einem metallurgischen behälter

Info

Publication number: DE69503643T2
Application number: DE69503643T
Authority: DE
Inventors: Albert Edward Medina Oh 44256 Dainton
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1994-09-10
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2015-08-17
Also published as: TW371631B; ES2120222T3; AU685999B2; CN1165491A; CA2199509A1; WO1996007495A1; CN1071607C; FI970942A0; BR9508828A; DK0779845T3; AU3228195A; DE69503643D1; FI970942L; TR199501099A2; JP2000505727A; ZA957072B; US5718415A; FI970942A7; EP0779845B1; ATE168603T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Handhaben von geschmolzenem Metall und insbesondere eine Vorrichtung, welche das Öffnen des Ausgusses des geschmolzenes Metall enthaltenden Behälters verbessert, um das Metall ausfließen zu lassen. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit dem Abstich von geschmolzenem Stahl aus einer Pfanne. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Pfannen mehr im einzelnen beschrieben, obwohl nicht beabsichtigt ist, sie darauf zu beschränken.
In der Stahlindustrie werden Pfannen verwendet, um geschmolzenes Metall aus den Schmelz- und Raffinierungsbehältern zu kontinuierlich arbeitenden Gießern oder einer Blockabstichhalle zu überführen. Der Metallstrom aus der Pfanne wird üblicherweise durch ein Schieberventil gesteuert. Normalerweise wird der Ausgußbereich mit feuerfestem Sand gefüllt, der von der Oberseite der Pfanne eingebracht wird, um ein Erstarren des Stahls in dem Ausgußhohlraum zu verhindern, bevor der Abstich beginnt. Dies wird auf verschiedene Arten, entweder manuell oder halbautomatisch, erreicht.
Jedoch wurde gefunden, daß alle üblichen Methoden unregelmäßig sind und normalerweise zu einer Anzahl von Fehlern beim Öffnen führen. Der Ausdruck "freies Öffnen" bezieht sich auf ein vollständig erfolgreiches Öffnen, ohne daß ein Spülen des Ausgusses mit Sauerstoff zum Aufbrechen des gebildeten Stahls/Sandbären nötig ist. Die Erfolgsrate des freien Öffnens variiert von Fabrik zu Fabrik, liegt aber gewöhnlich im Bereich von 80 bis 90%. Am Ende des Gusses wird die Pfanne durch visuelles Beobachten von Schlacke im Zwischengefäß oder durch Feststellen von Schlacke unter Verwendung von Vorrichtungen, die auf einen Schlackentransport empfindlich reagieren, geschlossen.
Bei niedrigeren Stahlniveaus in dem Behälter kann eine Wirbelbildung eintreten, die zu einem deutlichen Schlackenübertrag oder der Notwendigkeit führt, am Ende des Abstichs beträchtliche Stahlmengen in der Pfanne zu tragen. Ein Schlackenübertrag verursacht am Gießer verschiedene Schwierigkeiten, die normalerweise Qualitätsprobleme ergeben, und führt auch zu Schwierigkeiten hinsichtlich eines gleichbleibenden Wiederholens des Verfahrensablaufs mit der Pfanne und des Füllens.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Öffnen des Ausgusses eines Behälters zum Handhaben von geschmolzenem Metall, insbesondere einer Pfanne, zur Verfügung zu stellen, wobei die Erfolgsrate des freien Öffnens erhöht werden kann.
In der Druckschrift WO-A-9413840, Fig. 5 und 6, ist eine Durchflußregelungsvorrichtung beschrieben, die im Abstand vom Verschluß eines Ausgusses für geschmolzenes Metall angeordnet ist, um einen Zwischenraum zwischen der Regelungsvorrichtung und dem Verschluß zu bilden.
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung eine Durchflußregelungsvorrichtung für den Ausguß eines Behälters zum Handhaben von geschmolzenem Metall bereit. Die Vorrichtung ist derart gestaltet, daß sie als Stöpsel in den Ausguß paßt, wobei zwischen der Vorrichtung und den Schließteilen für den Ausguß eim Zwischenraum vorliegt und die Vorrichtung Öffnungen aufweist, die durch eine Einrichtung verschlossen sind, welche unter dem Einfluß von geschmolzenem Metall in dem Behälter schmilzt, sowie die Öffnungen einen Durchgang für das geschmolzene Metall aus dem Behälter zu dem Ausguß darstellen.
Die Teile zum Verschließen der Öffnungen können belüftete Stahlplatten sein, die unter dem Einfluß des geschmolzenen Metalls - des Stahls -, mit dem der Behälter gefüllt ist, schmelzen.
Die Durchflußregelungsvorrichtung ist vorzugsweise in den oberen Bereich eines in geeigneter Weise ausgestalteten Eingangs des Ausgusses mittels einer Preßpassung eingesetzt und kann ein wegwerfbares Teil sein, das nach jedem Abstich der Pfanne weggeworfen wird.
Der Zwischenraum zwischen der Vorrichtung und den Schließteilen des Behälters, d. h. im allgemeinen ein Schieberventil in einer Pfanne, kann mit Sand gefüllt werden, der durch das offene Schieberventil in den Zwischenraum geblasen wird, vorzugsweise dann, wenn die leere Pfanne in ihre horizontale Position, d. h. senkrecht zu ihrer vertikalen Position, in der sie Metall enthält, gedreht worden ist. Das Schieberventil kann dann geschlossen und die in ihre normale vertikale Position gedrehte Pfanne mit geschmolzenem Metall gefüllt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Abstechen an einem Behälter zum Handhaben von geschmolzenem Metall zur Verfügung, bei dem eine Durchflußregelungsvorrichtung als Stöpsel in den Ausguß des leeren Behälters eingepaßt wird, wobei zwischen der Vorrichtung und den Schließteilen für den Ausguß ein Zwischenraum vorliegt, die Vorrichtung Öffnungen aufweist, die durch eine Einrichtung verschlossen sind, welche unter dem Einfluß von geschmolzenem Metall in dem Behälter schmilzt, der Zwischenraum durch die Schließteile für den Ausguß hindurch mit Sand gefüllt wird, die Schließteile geschlossen werden und der Behälter mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, wobei das geschmolzene Metall die Einrichtung zum Schmelzen bringt, welche die Öffnungen der Vorrichtung verschließt, und der Ausgußverschluß geöffnet wird, um den Abstich an dem Behälter durchzuführen.
Die Durchflußregelungsvorrichtung hat vorzugsweise einen Kopfteil, der Öffnungen enthält, und einen Schwanzteil, der so gestaltet ist, daß er an die entsprechenden Konturen des Eingangs des Behälterausgusses, d. h. in die Ausgußdüse, eng eingepaßt ist. Die Vorrichtung kann mittels einer Preßpassung in dem Ausguß eingemörtelt und in der gewünschten Position in dem heißen Behälter angeordnet werden, z. B. mit Hilfe eines mechanischen Arms vom oberen Bereich der Pfanne aus oder mit Hilfe einer Bedienungsperson, die in geeigneter Weise durch einen Isolierschild geschützt ist. Es kann eine Kamera benutzt werden, um eine genaue Plazierung sicherzustellen.
Vorzugsweise steht der Kopf der Durchflußregelungsvorrichtung am Boden des Behälters vor, so daß sie mit dem Behälter vollständig vorgeheizt wird und kein Erstarren des in den Behälter gegossenen Metalls verursacht.
Wenn das geschmolzene Metall die Verschlüsse der Öffnungen der Durchflußregelungsvorrichtung zum Schmelzen bringt, kommt es mit dem Sand in Berührung, der den Zwischenraum oberhalb der Ausgußschließteile füllt, und der Sand schmilzt an der Grenzfläche zwischen geschmolzenem Metall und Sand. Wenn ein Abstich an dem Behälter gewünscht wird, erlaubt das Öffnen des Ausgusses ein Herausfallen des ungesinterten Sandes, und der metallostatische Druck oberhalb der gesinterten Kappe aus Sand zerbricht diese Kappe und das Metall fließt aus dem Behälter.
Dann läßt man das Metall ausfließen, bis Schlacke entdeckt wird. Der Übergang von Metall zu Schlacke ist sehr scharf, so daß die Erfindung eine verbesserte Empfindlichkeit zum Feststellen von Schlacke bereitstellt und dadurch ein verfrühtes Abstellen beseitigt oder vermindert wird.
Am Ende des Abstichs kann der Behälter entschlackt werden und die benutzte Durchflußregelungsvorrichtung wird aus dem Ausguß herausgeschlagen, um sie für den nächsten Arbeitsgang durch eine neue Vorrichtung zu ersetzen.
Die Vorrichtung kann aus irgendeiner geeigneten feuerfesten Zusammensetzung, z. B. aus feuerfesten Zusammensetzungen auf der Basis von Magnesium- oder Aluminiumoxid, hergestellt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen
Fig. 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die am Ausguß in einer Pfanne angeordnet ist, und
Fig. 2 bis 8 jeweils schematische Querschnittsansichten einer Pfanne mit der Darstellung aufeinanderfolgender Stufen vom Einführen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine leere Pfanne bis zum Entfernen der benutzten Vorrichtung aus der Pfanne nach einer Folge des Füllens der Pfanne mit geschmolzenem Stahl bis zum Entleeren des Stahls aus der Pfanne.
In Fig. 1 weist eine Durchflußregelungsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung einen Kopfteil 11 auf, der mit einem Schwanzteil 12 einstückig ausgebildet ist. Der Schwanzteil 12 hat vier voneinander gleich beabstandete Rippen 13 mit einem derartigen Umriß, daß sie vom Kopf 11 weg nach innen zusammenlaufen. Der Umriß des Schwanzteils ist derart ausgebildet, daß er in eine im Umriß entsprechend geformte geschlitzte obere Durchgangsblockplatte 15 paßt, die in einen Dauerdurchgangsblock 16 über einer Düse 17 eingepaßt ist, die einen Ausguß 18 in einer Pfanne darstellt. Der Ausguß 18 verläuft durch eine obere Absperrschieberplatte 19a und ist in einem Zustand dargestellt, in dem er durch eine untere Absperrschieberplatte 19b verschlossen ist. Bei diesen Platten handelt es sich um übliche Schließteile.
Graphitierte Mörtelschichten 15a und 17a dichten die obere Durchgangsblockplatte 15 gegenüber dem Dauerdurchgangsblock 16 sowie die Düse 17 gegenüber dem Dauerdurchgangsblock 16 ab.
Es ist selbstverständlich, daß die Durchflußregelungsvorrichtung 10 und die obere Durchgangsblockplatte 15 stattdessen auch als ein einziges Stück ausgebildet sein können, das nach dem Erhitzen ersetzt wird. Jedoch kann die obere Durchgangsblockplatte 15 ein solches wegwerfbares Teil sein, das beispielsweise nach 2 bis 5 Erhitzungsvorgängen ersetzt wird.
An den Kopf 11 sind Schließplatten 14 aus Metall angepaßt, um Öffnungen zu verschließen, die durch den zinnenförmigen Umriß der Unterkante 11a des Kopfes gebildet werden. Die normalerweise aus Stahl bestehenden Platten sind mit Belüftungsöffnungen 14b versehen, um ein nach oben gerichtetes Belüften durch den Ausguß zu erlauben, wenn die Vorrichtung in eine Pfanne eingepaßt ist.
Die Verwendung der Durchflußregelungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 8 erläutert.
In Fig. 2 wird eine leere Pfanne 20 gezeigt, die zur Seite oder in die horizontale Lage gedreht ist. Die Pfanne weist Wände 21 und einen Boden 22 auf. Ein Ausguß 23 im Boden enthält einen Durchgangsblock 24, eine in den Durchgangsblock eingepaßte innere Düse 25, um einen Ausgußdurchgang 26 festzulegen, und eine obere Durchgangsblockplatte 24a ähnlich der Platte 15 in Fig. 1.
An der Außenseite des Bodens 22 der Pfanne, der den Ausguß umgibt, ist ein übliches Schieberventil 27 angebracht.
Die obere Oberfläche der oberen Durchgangsblockplatte 24a weist einen derartigen Umriß auf, daß sie den Schwanzteil der Durchflußregelungsvorrichtung 10 aufnehmen kann, so daß dessen Kopf 11 von der Oberfläche des Bodens der Pfanne vorsteht. Die Vorrichtung 10 wird unter Verwendung eines entfernbaren Positionierarms 28 in die Pfanne eingepaßt und im oberen Bereich der inneren Düse mit Mörtel befestigt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verschließen der Kopf 11 der Vorrichtung und die Schließplatten 14 vollständig den Zugang zu dem Ausguß von der Innenseite der Pfanne, lassen aber einen Zwischenraum oder ein freies Volumen 29 in dem Ausguß zwischen der Vorrichtung und dem Schieberventil.
In Fig. 3 wird gezeigt, daß Pfannensand 30 durch das offene Schieberventil 27 hindurch in den Zwischenraum 29 eingebracht wird, wobei ein Schlauch 31 und eine (nicht dargestellte) Blasvorrichtung verwendet werden.
In Fig. 4 ist der Zwischenraum 29 mit Sand gefüllt und das Schieberventil 27 ist geschlossen.
In Fig. 5 wurde die Pfanne 20 in ihre vertikale Lage gedreht, vorgeheizt und mit geschmolzenem Stahl 32 gefüllt, der mit einer Schlackenschicht 33 bedeckt ist. Das Schieberventil 27 ist noch geschlossen und das geschmolzene Metall löst die Schließplatten 14 auf, um die Öffnungen 14a freizumachen, durch die es fließt, um mit dem Sand im oberen Bereich des Zwischenraums 29 in Kontakt zu kommen und dort eine (nicht dargestellte) gesinterte Kappe aus Sand an der Sand-Metall- Oberfläche zu bilden. Der Stahl wird raffiniert und die Pfanne zum (nicht dargestellten) Gießer gebracht.
In Fig. 6 hat der Abstich des Stahls aus der Pfanne begonnen. Das Schieberventil 27 ist geöffnet und der freie Sand 30 läuft aus. Der Druck des Stahls 32 über irgendeiner gesinterten Kappe aus Sand zerbricht die Kappe und der Stahl kann durch den Ausguß ausfließen.
In Fig. 7 wird das Ende des Abstichs gezeigt. Das Schieberventil 27 wurde geschlossen und läßt die Schlacke 33 sowie eine sehr kleine Menge Stahl 32 in der Pfanne zurück.
Schließlich wurde in Fig. 8 die fast leere Pfanne 20 in ihre Seitenposition gedreht. Die Schlacke 33 wird entfernt und die Durchflußregelungsvorrichtung 10 wird mit einem Dorn 34 durch den Ausguß herausgeschlagen.
Bei einem typischen üblichen Brammengießer unter Verwendung von Pfannen mit einem Fassungsvermögen von 250 bis 300 Tonnen ist ein Grad an freier Öffnung von bis zu etwa 95% normal. Am Ende des Abstichs bleiben etwa 1 bis 3% des Stahls in der 1 Pfanne, wenn qualitativ hochwertige Produkte hergestellt werden. Die Anwendung der Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, ermöglicht es, den in der Pfanne zurückgelassenen Stahl auf etwa 0,5% zu reduzieren und ergibt einen ganz außergewöhnlichen Wert von über 99% an freier Öffnung.

Claims

1. Durchflußregelungsvorrichtung für den Ausguß eines Behälters (20) für geschmolzenes Metall, wobei die Vorrichtung (10) so gestaltet ist, daß sie so als Stöpsel in den Ausguß (15, 17, 18) hineinpaßt, daß ein Zwischenraum (29) zwischen der Vorrichtung (10) und Schließteilen (27) für den Ausguß (18) umgrenzt wird, wobei die Vorrichtung (10) Öffnungen (14a) hat, die durch eine Einrichtung (14) verschlossen sind, die unter dem Einfluß des geschmolzenen Metalls (32) in dem Behälter (20) schmilzt, und wobei die Öffnungen (14a) das geschmolzene Metall (32) aus dem Behälter (20) zum Ausguß (18) durchlassen.

2. Durchflußregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14), um die Öffnungen (14a) zu schließen, Stahlplatten sind, die unter dem Einfluß des geschmolzenen Metalls (32) in dem Behälter (20) schmelzen.

3. Durchflußregelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlplatten (14) Belüftungsöffnungen (14b) aufweisen, um eine nach oben gerichtete Belüftung zuzulassen, wenn die Einrichtung (10) in den Ausguß (15, 17, 18) eingesetzt wird.

4. Durchflußregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) in den oberen Bereich eines zweckmäßig ausgestalteten Eintrittsbereichs (15) des Ausgusses (18) über eine Preßpassung eingesetzt ist.

5. Durchflußregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) eine wegwerfbare Einrichtung oder ein Einweg teil ist, die/das nach einem Abstich des Behälters entsorgt wird.

6. Durchflußregelungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) einen Kopfteil (11), der die Öffnungen (14a) enthält, und einen Schwanzteil (12) aufweist, der so gestaltet ist, daß er an die entsprechenden Konturen des Eingangsbereichs (15) des Ausgusses (18) eng angepaßt ist.

7. Durchflußregelungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (11) in Gebrauchslage auf dem Boden des Behälters (20) vorsteht.

8. Durchflußregelungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (14a) durch einen zinnenförmigen Umriß der unteren Kante (11a) in Gebrauchslage des Kopfteils (11) der Vorrichtung (10) umgrenzt sind.

9. Verfahren zum Abstich eines Behälters zur Handhabung von geschmolzenem Metall, in welchem eine Durchflußregelungsvorrichtung als Stöpsel im Ausguß (15, 17, 18) des leeren Behälters (20) eingepaßt ist, wobei ein Zwischenraum (29) zwischen der Vorrichtung (10) und der Schließeinrichtung (27) für den Ausguß (18) umgrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) mit Öffnungen (14a) ausgebildet ist, welche durch Einrichtungen (14) verschlossen sind, die unter dem Einfluß des geschmolzenen Metalls (32) in dem Behälter (20) aufschmelzen, der Zwischenraum (29) durch die Schließeinrichtung (27) für den Ausguß (18) mit Sand gefüllt wird, die Schließeinrichtung (27) für den Auslaß (18) geschlossen wird und der Behälter (20) mit geschmolzenem Metall (32) gefüllt wird, wobei das geschmolzene Metall die Vorrichtung (14) aufschmilzt, die die Öffnungen (14a) der Vorrichtung (10) verschließt, und die Auslaß-Schließeinrichtung (27) geöffnet wird, um den Abstich des Behälters (20) durchzuführen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im Ausguß (15, 17, 18) des Behälters (20), während der Behälter heiß ist, unter Verwendung eines mechanischen Arms (28) eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) eine wegwerfbare Einrichtung ist und aus dem Ausguß nach dem Abstich herausgeschlagen wird, um sie durch eine neue Einrichtung für den nächsten Abstich zu ersetzen.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) in den oberen Teil eines zweckmäßig konturierten Eingangsbereichs (15) des Ausgusses (18) mittels einer Preßpassung eingesetzt wird.