DE3345015A1 - Verfahren und vorrichtung zum vermeiden der beim ausleeren schmelzfluessiger metalle aus einem schmelzbehaelter mit bodenausguss im metall entstehenden horizontalen zirkulationsstroemung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtungen zum Vermeiden der
• beim Ausleeren schmelzflüssflger Metalle aus einem Schmelzbehälter mit Bodenausguß im Metall entstehenden horizontalen Zirkulationsströmung.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermeiden der beim Ausleeren schmelzflüssiger Metalle aus einem Schmelzbehälter mit Bodenausguß im Metall entstestehenden horizontalen Zirkulationsströmung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
• Die Erfindung umfaßt weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
• Beim Ausleeren schmelzflüssiger Metalle aus einem Schmelzbehälter über einen Bodenausguß entsteht im etall obernalb des Ausgusses durch den sogenannten Strudeleffekt eine horizontale Zirkulationsströmung und dadurch bedingt eine Sogwirkung, die auf der Oberfläche des Metalles schwimmende Schlacke mit in den Ausgußstrahl reißen kann. Diese mitgerissene Schlacke ist insbesondere in den Fällen, wo das Metall aus einem Schmelzgefäß mit Bodenausguß oder Hutabstich in eine Pfanne entleert.und daraus in Kokillen zu Blöcken oder - @ über einen Zwisc,henbehälter (Tundish) mit Bodenausguß in Stranggießànlagen zu einem Strang vergossen wird, unerwünscht. (Archiv Eisenhüttenwesen (1983) Nr. 5, Seiten 187 ff.) Die Schlacke führt in der Pfanne zu unerwünschten Reaktionen mit den im Metall gelösten Elementen, wie Abbrand von Aluminiums und Rückphoporung im Stahl.
• Im flüssigen Metall. des Blockes oder Stranges können Schlackenteilchen von dem erstarrenden Metall eingeschlossen werden und führen zu einer Beeinträchtigung des Fertigproduktes.
• Es sind bisher keine Methoden bekannt geworden, daß Mitlaufen von Schlacke aus einem Schmelzgefäß z.B. einem Sauerstoffaufbla konverter während des Entleerungsvorganges wirksam zu verhinder Zwar sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, zum Ende des Entleerungsvorganges die Ausflußöffnung durch Stopfen, Schieber Preßluft oder Kugel zu verschließen, sie vermeiden jedoch nicht während des Entleerungsvorganges das Mitlaufen von Schlacke infolge der Zirkulationsströmung. Dasselbe gilt für die Pfanne, besonders wenn der Metallspiegel zum Gießende abgesunken ist.
• Beim Vergießen von Stahl im Stranggießverfahen kann durch den Ausguß des Zwischenbehälters in die Stranggußkokille mitgerissene Schlacke den Reinheitsgrad des Stahlstranges erheblich verschlechtern. Die die Oberfläche des flüssigen Stahls im Zwischenbehälter bedeckende Schlacke wird insbesondere mitgerissen, wenn der Füllstand des metalls im Behälter zum Gießende hin gering ist, weil sich dann die durch die Rotation des metalls hervorgerufene Sogwirkung bis in die Oberfläche auswirkt. In der Praxis begegnet man einem solchen Mitlaufen von Schlacke, das durch eine geeignete Meßvorrichtung erkannt werden kann (z.B. DE-PS 30 37 658) durch Schlieren des Ausgusses.
• Ein weit größeres und-bisher noch nicht gelöstes Problem liegt aber darin daß auch bei vollen Rullstand des Zwischenbehälters sich Ausflußwirbel bilden können, die in ihrem Kern Schlacke aus der Oberfläche mit in den ausließenden Strahl reißen. Dies ist besonders beim sogenannten Sequenzguß von Nachteil, wo mehrere Schmelzen hintereinander kontinuierlich über den Zwischenbehälter zum Strang vergossen werden und der Zwischenbehälter während des Pfannenwechsels einen niedrigen Stand aufweist.
• Bei jedem Ausleervorgang von Metall aus einem SchmeBbehalter kommt erschwerend hinzu, daß die Drehrichtung solcher AusflußwirKung zufällig ist. Auch in einem durch seine räumlichen Abmessensen gleichbleibenden Schmelzbehälter können in AbhEngigkeit der im Gefäß vorherschenden Grundströmungen entgegengesetzt drehende Wirbel beobachtet werden. Da die Drehrichtung nicht konstannt ist, sind bisherige Versuche fehlgeschlagenj die Drehbewegung des Metalls zu verhindern, so z.B mittels elektromagnetischer am Behälter angebrachter RUhrspulen die Drehbewegung des ausfließenden Metalles zu konpensieren. Da'die Drehrichtung der Wirbel zufällig ist und auch die Drehstärke im praktischen Betrieb kaum ermittelbar ist, kann auch e'n elektroluagnetisch erzwungener Umlauf des Metalls die Sogwirkung im ausfließenden Metall nicht verhindern.
• Eine elektrolaagnetisch herbeigeführte Umlaufbewegung des metalls würde sogar für den Fall, daß de Drehung der Ausflußwirbel zufällig mit dieser Umlauf, bewegung gleichgerichtet ist, die-Sogwirkung und somit das Mitreißen von Schlacke noch verstärken.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen es möglich ist, die beim Ausfließen flüssiger Metalle aus einem Schmelzbehälter über einen Bodenausguß im Metall auftretende horizontale Zirkulationströmung unabhängig von deren zufälliger Drehrichtung zu bremsen und/oder ganz zu beseitigen und somit das Mitreißen von Schlacke zu vermeiden.
• .Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen niedergelegten Merkmale.
• XaDnahmen,die Zirkulationsströmung des Metalls durch. annähen senkrecht zu dieser das Metall durchsetzende magnetische Kraftlinien abzubremsen, machen Gebrauch von zwei an und für bekannten Prinzipien nämlich 1. dem Linearmotor (Induktor) mi wechselndem und 2. der elektromagnetischen W!irbelstrombremse mit stehendem magnetischen Feld.
• Der Induktoren erzeugt ein magnetisches Wanderfeld, welches grund der im Metall entstehenden Wirbelströme eine elektromag netische Kraft und eine daraus entstehende Bewegung des Metal erzeugt. Bei der Maßgabe der vorliegenden Erfindung bewirkt e: Induktor unterhalb des Bodens des Cchmelzbehalters,unmittelbt neben dem Ausguß angebracht, mit Drehstrom betrieben, eine im Metall senkrcht ausgebildete Querströmung(Fig.1), die die Zirkulationsströmung unabhängig vom Drehsinn stört, Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Wirbelstrombremse entstehen durch die Bewegung eines elektrischen Leiters in einem stehenden, senkrecht zuieser Bewegung ausgebildetem magnetischen Feld durch Induktion Wirbelströme. Sie verursacht zusammen mit dem magnetischen Feld eine elektromotorische Kr3f ( Lorenzkraft), welche der Bewegung des elektrischen Leiters entgegengesetzt ist, infolgedessen die Bewegung des Leiters ( Schmelze) gebremst wird.
• Bei der Maßgabe der vorliegenden Erfindung wirkt das horizonta: rotierende metall als senkrecht bewegter Leiter zu einem das Metall durchsetzendem stehendem Magnetfeld, wodurch die besagte Gegenkraft verursacht wird, die immer mit entgegengesetzter Richtung die Zirkulationsströmung abbremst.
• Die Wirkung beider Maßnahmen ist am größten, wenn gemäß Anspruch 2 die magnetischen Kraftlinien möglichst parallel und möglichst eng zur Auslaufachse, die gleichzeitig Rotationsachse der Zirkulationsströmung ist, verlaufen.
• Gemäß der in Anspruch 3 beanspruchten Vorrichtung wird das magnetische Feld über zwei beidseitig nahe dem Ausguß unterhalb des Bodens des Schmelzbehälters angebrachte elektromagnetische Induktoren erzeugt (Fig. 2a und 2b), die mit Drehstrom in gleicher Richtung für das bewegte und mit Gleich- oder Wechsel strom für das stehende magnetische Feld betrieben werden.
• Die Anordnung von zwei Induktoren ist wegen der symetrischen Ausbildung des Stagnetfeldes erforderlich. Die Polteilung der Induktoren muß möglichst groß im Vergleich zur leuerEsten wandstärke des Bodens des Schmelzgefäßes sein, um den nach Anspruch 2 beanspruchten Verlauf der. magnetischen Kraftlinien zu bewirken.
• Gemäß der in Anspruch 4 beanspruchten Vorrichtung wird das magnetische Feld über zwei Induktoren erzeugt,von denen der eine als magnetischer Pol unterhalb des Bodens neben dem Ausgu£' der andere als magnetischer Gegenpol so an einer Außenwand des Schmelzbehälters angebracht ist, daß ein Teil des magnetischen Feldes senkrecht zur horizontalen Zirkulationsströmung angeordnet ist ( Fig.3 ). Diese Vorrichtung kann auch bei großen feuerfesten \andstrken verwendet werden, wenn die n-:ch Anspruch beanspruchte Vorrichtung wegen zu großer Polteilung nicht anwendbar ist. Beide Induktoren werden bei der nach Anspruch 4 beanspruchten Vorrichtung nur mit echsel- oder Gleichstrom betrieben, da mit dieser Anordnung der Induktoren nur ein stehendes Magnetfeld erzeugt werden kann.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vermeidung der beim Ausleeren schmelzflUssiger, auf der Schmelzoberfläche mit Schlacke bedeckter Metalle aus einem Schmelzbehälter über einen Bodenausguß im Metall oberhalb des Ausgusses und im Ausguß selbst durch Strudeleffekt entstehenden horizontalen Zirkulationsströmung und des dadurch bedingten Mitreißens von Schlacke in den Ausgußstrahl, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zirkulationsströmung des Metalls durch annähernd senkrecht zu dieser das Metall durchsetzende bewegte oder stehen magnetische Kraftlinien gstört tez'.. abgebremst wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Metall von parallel zur Ausgußachse und möglichst eng um den Ausgußstrahl herum verlaulenden magnetischen Kraftlinien durchsetzt wird.
3. 3. Vorriciitung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h.n e t , daß zwei unterhalb des Bodens des Schmelzbehälters neben dem Ausguß. angebrachte elektromagnetische Induktoren mit Drehstrom in gleicher Richtung für ein bewegtes und mit Gleich---oder Wechselstrom für ein stehendes Magnetfeld mit im Vergleich zur feuerfest Wandstärke des Schmelzbehälters großen Polteilung betrieben werden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c hn e t , daß ein stehendes magnetisches Feld von einer elektromagnetischen Einrichtung erzeugt wird, die aus zwei Induktoren mit unterschiedlichen magnetischen Polen besteht und mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben wird, wobei der eine Pol unterhalb des Bodens der andere an der Außenwand des Schmelzgefäßes angebracht ist.