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SACHGEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein verbessertes
metallurgisches Verarbeiten von geschmolzenen Metallzusammensetzungen
während
des Transfers und des Vergießens
von geschmolzenem Metall, und bezieht sich insbesondere auf ein
Verfahren zum Verbessern eines Metall-Gießprozesses.
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STAND DER TECHNIK
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Beim
herkömmlichen
Herstellen von Metalllegierungen werden die Ausgangsstoffe zum Erreichen
einer vorbestimmten Zusammensetzung des Metalls in einen Ofen, wie
einen basischen Sauerstoffofen oder einen Elektrobogenofen eingesetzt,
in welchem sich die Bestandteile verflüssigen und unter Ausbildung
einer metallischen Schmelze vermischen. Eine Schicht aus Verunreinigungen
und Reaktionsförderern
enthaltender Schlacke ruht auf der Oberfläche der Metallschmelze. Die
Metallschmelze wird sodann in eine Pfanne zum Transport zu einer Zwischenbehandlungsstation
oder zu einer anderen Produktionsstätte, wie zum Herstellen von
Strang oder von Blech vergossen. In der Produktionsstätte wird
das Metall aus der Pfanne in ein Gefäß, wie ein Zwischengefäß, vergossen.
Wenngleich die Verarbeitungsstationen mit Wärmequellen versehen sein können, um
die Mischung flüssig
zu halten, nachdem die Charge die Verarbeitungsstation erreicht
hat, geht eine wesentliche Wärmemenge
aus den herkömmlich
benutzten oben offenen Pfannen verloren.
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Im
Interesse von Energieeinsparungen hat es sich als nützlich herausgestellt,
die Pfannen während
des Transportes von Metallschmelzen von den Öfen zu den Verarbeitungsstätten und
während
der Behandlungsmaßnahmen
zu verschließen.
Eine andere jüngere
Neuerung besteht darin, die metallurgische Zusammensetzung der Charge
durch Zusatz von metallurgischen Verbesserungsmitteln zu der Schlackenschicht
oder zu der Metallschmelze zu verbessern, während Wärmeenergie erhalten oder in der
Pfanne eingestellt wird. Unglücklicherweise
verhält
es sich so, dass ein Verschließen
der Pfannenkammer zwar eine metallurgische Verbesserung selbst während des
Transportes der Metallschmelze vom Ofen zu einer Verarbeitungsstation
oder einer Produktionsstätte
gestattet, dass aber die verlängerten
Zeiträume
für die
Bearbeitungsmaßnahmen,
einschließlich
Wärme und
Nichtzugänglichkeit,
keine der herkömmlich
benutzten Maßnahmen
zur Beeinflussung der Charge mit Erfolg in diesen Gefäßen gestatten.
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So
können
z.B. die herkömmlichen
Techniken zum Steuern des Vergießens aus dem Gefäß, wobei
ein feuerbeständiger
Stopfen oberhalb der Düse
positioniert und mittels mechanischer Arme abgesenkt wird, wie in
einem ortsfesten Ofen, nicht bei den verschlossenen Gefäßen angewendet
werden. Ferner können
herkömmliche
feuerbeständige
Körper,
wie im US-Patent Nr. 4,601,415 beschrieben, nicht in ein verschlossenes
Gefäß eingeführt werden, wenn
der Spiegel der Metallschmelze in dem Gefäß sich dem kritischen Spiegel
nähert,
bei welchem sich ein Wirbel oberhalb der Auslassöffnung bildet. Ferner erleiden
die herkömmlichen
feuerbeständigen
Körper rasch
Schäden,
wenn sie längere
Zeit den in der Pfanne herrschenden Bedingungen ausgesetzt werden,
weil sie hinsichtlich ihres spezifischen Gewichtes allein dahingehend
ausgelegt sind, dass sie schwebend in der Schmelze gehalten werden.
Die herkömmlichen
feuerbeständigen
Körper
können folglich
nicht über
einen längeren
Zeitraum ihre beabsichtigte Funktion in Kontakt mit der Grenzfläche zwischen
Metallschmelze und Schlacke erfüllen.
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Weitere
Beispiele solcher Feuerfestkörper zum
Steuern des Vergießens
von Metall aus Gießgefäßen sind
in der US-Patentschrift 4854550 und
JP 540042305 beschrieben.
Diese Körper
enthalten Stopper um automatisch die Auslassöffnung des Gießgefäßes zu verschließen und
zu öffnen.
Diese Stopper enthalten Hüllen,
welche einen metallischen Kern haben, der in ein Feuerfestmaterial
eingebettet ist. Ferner sind diese Stopper so ausgebildet, dass ihre
Dichten geringer sind als die Dichte der Metallschmelze aber höher sind
als die Dichte der Schlacke. Die
DE
4025605 offenbart eine ähnliche
als Stopper benutzte Kugel, welche in das Gießgefäß geworfen wird, wenn es Zeit
ist, die Ausflussöffnung zu
schließen.
Die
JP 63180350 offenbart
im Gegensatz dazu einen in der englischen Sprache als Vortex Inhibitor
bezeichneten Wirbelinhibitor, der auf der Metallschmelze schwimmt
um zu verhindern, dass sich ein freier Wirbel in der Metallschmelze
bildet.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern eines Metall-Gießprozesses
vorgeschlagen, wie in den beigefügten
Patentansprüchen
1 bis 8 angegeben.
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Das
Ausführen
der vorliegenden Erfindung beseitigt die vorstehend erwähnten Nachteile
durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Verbessern eines Metall-Gießprozesses,
welches verlängerte
Behandlungszeiträume
der Metallschmelze gestattet und die Menge an Metall von verbesserter
Qualität
erhöht, welches
nach einer verlängerten
Behandlungs dauer aus einem Gefäß ausgetragen
wird. Generell wird das Verfahren zum metallurgischen Verbessern
eines Metall-Gießprozesses
kombiniert mit einem verbesserten Vergießen, welches ein Verschließen des Metall-Gießbehälters mit
einem Deckel vorsieht, vorzugsweise nach Ingangsetzen eines Zwischenfrischens,
wie durch Einbringen einer Ausgleichszusammensetzung zwecks Erreichen
einer angestrebten Gleichgewichtszusammensetzung in dem Gefäß. Das Verfahren
umfasst das Einbringen eines Wirbelinhibitors in Form eines speziell
aufgebauten feuerbeständigen
Körpers
und Belassen der Metallcharge, vorzugsweise mit der Ausgleichszusammensetzung, und
einem feuerbeständigen
Körper
in dem Gefäß bis das
Austragen des geschmolzenen Metalls beendet ist. Eine verlängere Einsatzdauer
ergibt sich für den
feuerbeständigen
Körper
durch einen speziell aufgebauten Wirbelinhibitor mit feuerbeständiger Zusammensetzung
von in einer Gießpfanne
aufnehmbarer Gestalt. Dieser Wirbelinhibitor wird hergestellt aus
einer Mischung aus einem Ballast-Stahl, feuerbeständigem Material
und einem Penetrations-Inhibitor,
wobei dieser Körper
ein eingestelltes spezifisches Gewicht aufweist. Dieses eingestellte
spezifische Gewicht ergibt sich dadurch, dass das Verhältnis des
Ballast-Stahls zu
dem feuerbeständigem
Material kleiner ist als das Verhältnis bei einem spezifischen
Gewicht, welches erforderlich wäre,
um den Körper
schwebend in der Metallschmelze an der Grenzfläche zwischen Schlacke und Metallschmelze in
der Pfanne zu halten. Im Interesse eines bevorzugten Ausrichtens
an der Grenzfläche
ist das Verhältnis vorzugsweise
größer als
das Verhältnis
bei einem spezifischen Gewicht, welches erforderlich ist, um den
Körper
gänzlich
in der Schlackenschicht zu halten. Der Penetrations-Inhibitor enthält wenigstens
ein Material, ausgewählt
aus einer feinzerteiltes kohlenstoffhaltiges Material, Siliciumdiox
und silicatisches Glas umfassenden Gruppe, und erhöht die Beständigkeit
gegen Penetration und die Beständigkeit
gegen Schäden
an dem Körper
während
seiner Verweilzeit in dem Metall.
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Als
ein Ergebnis widersteht in der vorliegenden Erfindung der feuerbeständige Körper Beschädigungen,
die während
der verlängerten
Verweildauer in der Metallschmelze und in der Schlacke und durch die
zurückgehaltene
Wärme entstehen
können.
Der feuerbeständige
Körper
hat eine deutlich verbesserte robuste Struktur, welche den körperlichen
Zusammenhalt des Körpers
aufrechterhält,
um auf diese Weise für
eine Wirbelverminderung bei Gießvorgängen zu
führen,
welche von den herkömmlichen
Technologien zur Schlackenverbesserung und zur Verbesserung des
Ausbringens nicht erreicht werden konnten. Außerdem stellt die zugedeckte
Pfanne einen verbesserten Transfermechanismus und ein verbessertes
metallurgisches Produktionssystem dar, welches eine hö here Präzision bei
der Herstellung von Legierungen, eine verbesserte Produktion oder ein
gesteigertes Ausbringen von Metallen hoher Qualität gestattet
und ferner eine effizientere Energienutzung ermöglicht als die herkömmlich bekannten
Produktionssysteme.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
teilweise diagrammartig eine Erzeugungs- und Bearbeitungsstätte für Metall
mit einer im Schnitt dargestellten Darstellung eines in dem System
vorhandenen Transfergefäßes,
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2 zeigt
als Schnitt in Vergrößerung einen Pfannenboden
mit einer Schieberventil-Auslasseinrichtung
zum Austragen von schmelzflüssigem
Metall; und
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3 zeigt
in Vergrößerung einen
Schnitt entlang der Linie 3-3 in 2.
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DETAILBESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Gemäß 1 ist
ein Erzeugungssystem 10 für Metall dargestellt, welches
eine Erzeugungsstätte 12,
einen Transfermechanismus 14 und eine Verarbeitungsstätte 16 aufweist.
Die Erzeugungsstätte 12 kann
einen basischen Sauerstoffofen, einen elektrischen Bogenofen oder
eine andere Schmelzeinrichtung enthalten, wobei die Ausgangsmaterialien
für die
Metallerzeugung in einen Ofen eingebracht und erhitzt werden, um
die Ausgangsstoffe zu schmelzen und in geeigneter Weise für die speziell
angestrebte Zusammensetzung des Metalls zu mischen. Wenngleich die
Qualität
und die spezielle Zusammensetzung des in dem Ofen 13 erzeugten
Metalls mit der Zusammensetzung der ursprünglich in den Ofen eingesetzten
Rohstoffe übereinstimmt,
so können
Verunreinigungen in jedem dieser Ausgangsstoffe ursächlich sein
für Variationen
hinsichtlich der angestrebten Metallzusammensetzung und den Anforderungen
an ein Metall, welches in einer Verarbeitungsstätte 16 verwendet werden
soll. Die Verarbeitungsstätte 16 kann
eine Massenproduktionsstätte
sein, wie z.B. eine Stranggießanlage,
bei welcher die Metallschmelze in einen Aufnahmebehälter gegeben wird
und aus welcher das Metall als Strang austritt. Die Stätte 16 kann
auch zur Herstellung von Blech oder anders geformten Erzeugnissen
aus verfestigter Stahlschmelze vorgesehen sein, für ein nachfolgendes
Wiedererwärmen,
Formgeben, Gestalten oder für
Verarbeitungsoperationen. Nichtsdestoweniger machen es die Komplexität, die Größe und die
funktionellen Unterschiede zwischen den Einrichtungen 12 und 16 notwendig,
einen Transfermechanismus 14 zu benutzen, mit dessen Hilfe
schmelzflüssiges Metall
aus der Erzeugungsstätte 12 ausgetragen
und einer Zwischenbehandlungsstation 15 oder der Verarbeitungsstätte 16 zugeführt oder
zwischen der Station 15 und der Verarbeitungsstätte 16 transportiert wird.
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Die
Erfindung ist auch gut geeignet für Systeme 10, bei
welchen eine Zwischenbearbeitungsstation 15, wie eine sekundäre Frischeinrichtung,
zwischen der Erzeugungsstätte 12 und
der Verarbeitungsstätte 16 eingeschlossen
ist. Ganz allgemein erzeugt der Ofen Stahl mit einer Ziel-Zusammensetzung
in einem vorgeschriebenen Temperaturbereich. Dieser Stahl wird sodann
in eine Pfanne abgegossen und zu einem Pfannenfrischungsofen, einer
Rührstation
oder einer Entgasungsstation transportiert, wovon jede als eine
Zwischenbehandlungsstation betrachtet werden kann, nützlich zum
Einstellen der chemischen Zusammensetzung des Metalls. Die chemische
Zusammensetzung und Temperatur werden darin auf einen weitaus exakteren,
engeren Bereich eingestellt, in Abhängigkeit von der Stahlsorte, welche
erzeugt werden soll, was im Allgemeinen von den Kundenwünschen bestimmt
ist. Demzufolge, wenn gewünscht,
kann jede aus dem Ofen ausgetragene Charge im Grunde im gleichen
Bereich chemischer Zusammensetzung liegen. Sodann werden alle chemischen
Feineinstellungen für
die verschiedenen herzustellenden Stahlsorten in dem Pfannenfrischungsofen
vorgenommen. Als Beispiel können Materialien
wie Ca, Mn, Al, MgO, Si und Calciumcarbid zugeführt werden, kann Argon durch
den Stahl geblasen und kann der Stahl mit Hilfe von Elektroden oder
auf andere Weise wieder erwärmt
werden, um die geforderten Spezifikationen zu erreichen. Vorzugsweise
wird eine solche Zwischenbehandlung vorgenommen bevor ein feuerbeständiger Körper eingebracht
wird, sofern der Körper
nicht mit Hilfe äußerer Mittel
in einer Position oberhalb einer Auslassöffnung fixiert ist.
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Generell
umfasst der Transfermechanismus 14 eine Verschiebeeinrichtung 18 für den Transfer von
Metallschmelze. In der bevorzugten Ausführungsform enthält die Verschiebeeinrichtung 18 eine Pfanne 22,
welche von einem Kran 20 oder einem anderen Fördermittel
getragen wird. Die Pfanne 22 kann auch einen Kran 24 für einen
Deckel 90 umfassen. Allgemein bewegt der Kran 20 die
Pfanne zu der Erzeugungsstätte 12 derart,
dass die offene Oberseite 26 der Pfanne 22 aus
einer Düse
oder einer anderen Auslassöffnung
eines Ofens 13 in der Einrichtung 12 beschickt
wird. In gleicher Weise enthält
die Pfanne eine Auslassöffnung 28,
mit deren Hilfe der Pfanneninhalt in ein Zwischengefäß oder ein
anderes Aufnahmegefäß in der
Verarbeitungsstätte 16 ausgetra gen
werden kann. Vorzugsweise enthält
die Auslassöffnung 28 ein
Schieberventil 30. Das Schieberventil 30 wird
mittels einer Steuereinrichtung 32 betätigt.
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Die
Steuereinrichtung 32 kann an der Auslassöffnung einen
Sensor aufweisen, um festzustellen, wann der Durchfluss durch die
Ausflussöffnung gedrosselt
wird, d.h. mit Hilfe eines Wirbelinhibitors oder anderen Stopfens
volumenmäßig reduziert
wird zwecks Beendigung des Austragens von Metall aus der Pfanne.
Vorzugsweise erfolgt das bevor sich die auf der Metallschmelze schwimmende
Schlacke mit der Metallschmelze vermischt. Wenn der Wirbelinhibitorkörper benutzt
wird, so erfolgt nichtsdestoweniger der Übergang von Metall zu Schlacke
nahezu augenblicklich weil der Körper
ein Vermischen von Metall und Schlacke nahezu eliminiert hat als
Folge des Verhinderns der Wirbelbildung. Der Übergang erfolgt sehr schnell
und ist nahezu diskret. Der Austrag von Schmelze wird üblicherweise
beendet, wenn das Auftreten von Schlacke durch Arbeiter beobachtet oder
automatisch ermittelt wird, wenngleich ein Beenden des Ausflusses
als Antwort auf das Beobachten eines Drosseleffektes nicht zur maximalen
Ausbeute führen
kann. Der Drosseleffekt, oder der Übergang von Metallfluss zu
Schlackenfluss kann durch Arbeiter oder auch automatisch ermittelt
werden. Außerdem
kann die Betätigung
der Steuereinrichtung 32 von Hand oder automatisch in Gang
gesetzt werden, als Antwort auf das Ermitteln eines Drosseleffektes
oder eines Schlackengehaltes.
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Wie
am Besten in 2 dargestellt, kann das Beenden
des Durchflusses mittels einer hydraulisch mechanischen Einrichtung
durchgeführt
werden in Antwort auf das Ermitteln eines Drosseleffektes. Ein hydraulischer
Zylinder 40, dessen Kolben 42 mit einem Führungsglied 44 gekoppelt
ist, steht beispielsweise in Berührungskontakt
mit einer Schiebeeinrichtung 46. Die Schiebeeinrichtung 46 weist
eine Ausnehmung auf, welche eine aus feuerfestem Material bestehende
Schieberplatte 48 trägt.
Die Schieberplatte 48 gleitet benachbart zu einer Bodenplatte 50,
die gleichfalls aus feuerfestem Material besteht und in einem Justiermetall 52 gehalten
ist. Das Justiermetall 52 umfasst vier Seitenhalterungen
für die Platte
und einen Einstellmechanismus mit einem Stellbolzen 54 zum
Einstellen der Position der Bodenplatte 50 in Bezug auf
die Düseneinsätze, wenn das
Justiermetall an der Pfanne montiert wird, so dass die Bodenplattenöffnung 56 ausgerichtet
ist nach der Öffnung 58 in
einem Düseneinsatz 60.
Ein Bodenplattenhalter 62 ist befestigt an oder geschweißt an die
Pfannenschale und steht in Eingriff mit dem Schieberplattengehäuse 64,
welches mit dem Bodenplattenhalter 62 verbolzt ist.
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Die Öffnung 66 in
der Schieberplatte 48 wird mit Hilfe der Schiebeeinrichtung
in Abhängigkeit
von der Betätigung
des hydraulischen Zylinders 40 auf bekannte Weise verschoben.
Außerdem
ist die Schiebeeinrichtung in einer Klemmeinrichtung 68 mit Hilfe
eines Klemmarmes 76 (3) gehaltert,
um eine Rutschdüse 70 in
einem Rutschdüsengehäuse zu erzielen.
Die Rutschdüse 70 weist
auch eine Öffnung 74 auf,
welche ausgerichtet werden kann nach den Öffnungen 66 in der
Schieberplatte 48, 56 in der Bodenplatte 50 und
der Düsenöffnung 58 in
dem Düseneinsatz 60.
Das Rinnendüsengehäuse 72 wird durch
Schieben und Rotieren in seine Position gebracht und mit Bajonettverschlüssen in
der Schiebeeinrichtung 46 fixiert. Ein Klemmarm 76 enthält einen Kniehebel,
welcher in Abhängigkeit
von einem Klemmhebel 80 bewegt wird, um die Rutschdüse 70 nach
dem Düseneinsatz 60 auszurichten.
Das Schieberventil wird geöffnet
durch Verschieben der Schieberplatte 48 relativ zur Bodenplatte 50.
Eine Spiralfeder 82 ist vorgesehen in einer am wenigstens
thermisch beaufschlagten Position der Schieberträger auf der Schieberplatte 48.
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Das
offene Ende 26 der Pfanne wird mit Hilfe eines Deckels 90 verschlossen,
welcher aus einem feuerfesten Material bestehen kann oder eine feuerfeste
Außenschicht
aufweist. Der Deckel 90 ist von einem Kran 24 gehalten
und positioniert. Der Deckel 90 kann positioniert sein
oder kann angelenkt sein an das Gefäß um die innere Kammer 23 der
Pfanne zwischen der verschlossenen Auslassöffnung 28 und dem
offenen Oberteil 26 abzuschließen. Solche Deckel sind bereits
bekannt um Wärme
in der Kammer 23 zurückzuhalten.
Ferner können
wegen der in der Pfanne zurückgehaltenen
Wärme weitere
metallurgische Adjustagen innerhalb der Pfanne während der Transportdauer vorgenommen
werden. Insbesondere können
bevor der Deckel 90 auf dem oberen Ende 26 der
Pfanne 22 positioniert ist zusätzliche Legierungselemente
und Reaktionsförderer
in die Kammer 23 eingeführt
werden, so dass der Pfanneninhalt gefrischt werden kann. Insbesondere
kann die in der Kammer 23 vorliegende Metallschmelze innerhalb
einer bestimmten Legierung oder einem bestimmten Kombinationsbereich
gehalten werden, während
die Schlackenschicht fortfährt,
Reaktionsförderer
bereitzustellen, welche Verunreinigungen aus der Metallschmelze
entfernen und ein Wiedereinführen
von Verunreinigungen in die Metallschmelze verhindern.
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Vorzugsweise
werden Legierungseinstellungen nicht während der Transportdauer vorgenommen,
sondern wenn sich die Pfanne in der Zwischenbehandlungsstation 15 oder
einer sekundären Frischeinrichtung
befindet. Die Pfanne wird nicht aus der Zwischenbehandlungsstation 15 oder
einer sekundären
Frischeinrichtung zum Transport zur Erzeu gungseinrichtung transportiert,
bevor die chemische Zusammensetzung des Stahls und seine Temperatur
einen engen Zielbereich erreicht haben. Vorzugsweise wird der feuerbeständige Körper in
die Pfanne eingebracht, nachdem alle Einstellungen in der Zwischenbehandlungsstation 15 oder
einer sekundären
Frischeinrichtung ausgeführt
worden sind. Vorzugsweise erfolgt die Zwischenbehandlung bevor der
Deckel 90 auf die Pfannenoberseite gebracht wird und besonders
bevorzugt vor dem Einbringen des feuerfesten Körper, sei es in der Frischstation, während des
Transportes zur Erzeugungsstätte
oder in der Erzeugungsstätte.
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Als
Folge des Verschließens
des oberen Endes 26 und der Auslassöffnung 28 der Pfanne 22 steht
die Kammer 23 nicht mehr für weitere Behandlungsmaßnahmen
zur Verfügung,
wie der Verwendung eines Wirbelinhibitors zwecks Steuerung des Vermischens
der Schlackenschicht mit der Metallschmelze wenn das Vergießen des
Metalls gewünscht
ist. Ferner kann der Deckel 90 nach Erreichen des Bestimmungsgefäßes 17 der
Verarbeitungsstätte 16 mit
Hilfe der Verschiebeeinrichtung 24 nicht geöffnet werden
bis das Vergießen
der Metallschmelze im Wesentlichen oder vollständig abgeschlossen ist. In
einigen Produktionsanlagen wird der Deckel von der Pfanne entfernt,
wenn die Pfanne nahezu leer ist. Dieses kann erfolgen, wenn die
zu entleerende Pfanne nahezu leer ist und die nächste volle Pfanne unabgedeckt
zu der Stranggießmaschine
gebracht wird.
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Demzufolge
repräsentiert
das Einbringen eines Wirbelinhibitors in eine abzudeckende Pfanne eine
Zeitdauer, die wesentlich verschieden ist von der Zeitdauer, welcher
der feuerfeste Körper
dem Kontakt mit Metallschmelze und Schlacke bei bekannten Verwendungen
ausgesetzt ist. Als Folge wird, anders als bei herkömmlichen
Wirbelinhibitoren, das spezifische Gewicht und die Widerstandsfähigkeit
des Feuerfestkörpers
voreingestellt, um beim Vergießen,
was im Wesentlichen nach dem Füllen
erfolgt, gute Ergebnisse zu gewährleisten
und nach einer verlängerten
Zeitdauer beim geschlossenen Transport. Vorzugsweise erfolgt das
Vergießen
nach einer Zwischenbehandlung. Wenngleich das Vergießen 35-180
Minuten dauern kann, muss der feuerfeste Körper während des letzten beispielsweise
10 Minuten dauernden Abschnittes des Abgießvorganges gute Ergebnisse
erbringen.
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In
einem Versuch, wobei feuerfeste Körper mit spezifischen Gewichten
von 4,8 bis 5,2 gemeinschaftlich benutzt wurden, um eine Separation
zwischen der Schlackenschicht und der Metallschmelze im Ofen während einer
Periode von etwa zwei bis zehn Minuten aufrechtzuerhalten, um die
Bildung eines Wirbels im kritischen Level der Metallschmelze im
Ofen zu verhindern, bis der Drosseleffekt oder eine andere Bestimmungsgröße benutzt
wurde um den Durchfluss durch die Auslassöffnung zu beenden, erwiesen
sich solche Körper
als unwirksam unter den Bedingungen einer verschlossenen Pfanne. Als
Folge wurden mehrere Veränderungen
durchgeführt,
um die Lebensdauer des Wirbelinhibitors unter den Bedingungen einer
Pfanne zu verbessern. Insbesondere wurde Aluminiumoxid (Al2O3) gegen einen Hochtemperaturbereich
ausgetauscht und anteilsmäßig hinsichtlich
der verbleibenden Bestandteile von etwa 45 Gew.-% auf etwa 70 Gew.-%
angehoben. Zusätzlich
wurden die Bestandteile mit Hochtemperaturzement vermischt, wie
mit 1 bis 2 Gew.-% beispielsweise eines Calciumaluminat-Zementes oder äquivalenten
hochfesten oder wasserarmen Zementes.
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Außerdem wurde
das Verhältnis
von Ballast-Stahl zu feuerbeständigem
Material herabgesetzt zu einem spezifischen Gewicht von vorzugsweise
etwa 3,7, aber besonders bevorzugt innerhalb des Bereiches von 2,7-4,5.
Zusätzlich
wurde ein Benetzungsverhinderungsmittel, vorzugsweise in Form eines
zerkleinerten kohlenstoffhaltigen Materials, in die feuerfeste Mischung
eingebracht, um denjenigen Anteil des Körpers zu verringern, in welchen
Metallschmelze oder Schlacke in den Körper penetrieren und dem Körper Schaden
zufügen
können
in Form von Erosion, Korrosion, Zerbrechen oder Lösen durch
Schlacke oder Metallschmelze wegen des verlängerten Kontaktzeitraums mit
Stahlschmelze und Schlacke. Bevorzugt können Silicate, Borosilicate und
weitere Gläser
auf Silicatbasis als Penetrationsinhibitoren zugesetzt werden.
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Typischerweise
können
kostspieligere Feuerfestmaterialien wie MgO verwendet werden, aber zwecks
Begrenzung der Kosten kann das vermieden werden. Auf jeden Fall
enthält
der feuerfeste Körper eine
Mischung aus Ballast-Stahl und Feuerfestmaterial und verfügt über ein
voreingestelltes spezifischen Gewicht abweichend von herkömmlich bekannten feuerfesten
Inhibitorkörpern.
Das Einstellen (des spezifischen Gewichtes) kann Abweichungen im
Hinblick auf die angestrebte chemische Ziel-Zusammensetzung des
Metalls aufweisen, z.B. Fasern aus nicht rostendem Stahl, Siliciumcarbid,
feuerfeste Magnesiterzeugnisse, feuerfeste Chromerzeugnisse, feuerfeste
Zirkoniumerzeugnisse, feuerfeste Zirkoniumoxiderzeugnisse, tafelförmige feuerfeste
Aluminiumoxiderzeugnisse oder feuerfeste Malliterzeugnisse können vorgesehen
sein. Das Einstellen (des spezifischen Gewichtes) kann ferner bestimmt
sein durch Rohdichtespezifikationen und Beständigkeitserwartungen im geschmolzenem
Stahl. Bevorzugte Bereiche von Ballast-Stahl mit einem Gewicht per
Kubikfuß von
300-400 liegen vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 80 Gew.-%
und 30 bis 80 Gew.-% feuerfestem Material der vorstehend genann ten
Arten. Ein Bindemittel aus Hochtemperaturzement, wenigstens temperaturbeständig bis
538°C aber
vorzugsweise temperaturbeständig
im Bereich von 1315°C
bis 1815°C
ohne nennenswerte Festigkeitseinbußen kann vorgesehen sein, vorzugsweise in
einem Anteil von 2 bis 12 Gew.-%.
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Das
verminderte Ballast-Stahl zu Feuerfestmaterial-Verhältnis hat
ein spezifisches Gewicht, welches geringer ist als das spezifische
Gewicht, welches erforderlich ist, um den Körper schwebend in der Metallschmelze
an der Schlackengrenzschicht in der Pfanne zu halten. Dieses Verhältnis ist
jedoch vorzugsweise größer als
das Verhältnis,
welches erforderlich ist, um den Körper schwebend in der Schlackenschicht
zu halten. Im Ergebnis haben die Einstellungen des spezifischen
Gewichtes und der Feuerbeständigkeit
(Fähigkeit
einer Flüssigmetallumgebung zu
widerstehen oder in dieser Umgebung zu überleben) zu feuerbeständigen Körpern geführt, welche selbst
nach Beendigung eines längerzeitigen
Aufenthalts in einer verschlossenen Pfanne, welche eine Metallschmelze
von einem metallurgischen Ofen zu einem Aufnahmegefäß transportiert,
noch in benutzungsfähiger
Gestalt erhalten sind, um, um als Wirbelinhibitor zu dienen oder
Drosselfunktionen auszuführen.
Durch Einstellen des spezifischen Gewichtes des Körpers kann
auch sichergestellt werden, dass der Körper nicht zu früh in die
Auslassöffnung
hineingesaugt wird.
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Wenngleich
Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, ist keinesfalls beabsichtigt,
dass diese Ausführungsformen
alle denkbaren Ausführungsformen
der Erfindung darstellen und beschreiben. Die in der Beschreibung
benutzten Ausdrücke
dienen der Beschreibung aber nicht der Beschränkung und es sollte sich verstehen, dass
zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne die in den beigefügten Patentansprüchen definierte
Erfindung zu verlassen.