DE60036228T2 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von einer metallurgisch verbesserten metallschmelze - Google Patents

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Description

  • SACHGEBIET DER ERFINDUNG
  • 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.
  • STAND DER TECHNIK
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern eines Metall-Gießprozesses vorgeschlagen, wie in den beigefügten Patentansprüchen 1 bis 8 angegeben.
  • 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.
  • 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.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt teilweise diagrammartig eine Erzeugungs- und Bearbeitungsstätte für Metall mit einer im Schnitt dargestellten Darstellung eines in dem System vorhandenen Transfergefäßes,
  • 2 zeigt als Schnitt in Vergrößerung einen Pfannenboden mit einer Schieberventil-Auslasseinrichtung zum Austragen von schmelzflüssigem Metall; und
  • 3 zeigt in Vergrößerung einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in 2.
  • DETAILBESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.-%.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Verbessern eines Metall-Gießprozesses mit einem eine Metallschmelze enthaltendem Metall-Gießgefäß (22) und einer in dem Gefäß vorgesehenen Auslassöffnung (28), wobei das Verfahren umfasst: – Ausbilden eines Wirbelinhibitorkörpers aus einer Mischung aus Ballast-Stahl, Feuerfestmaterial und wenigstens einem Material, ausgewählt aus einer feinzerteiltes kohlenstoffhaltiges Material, Siliciumdioxid und silicatisches Glas umfassenden Gruppe, zum Erhöhen der Beständigkeit des genannten Körpers gegen Eindringen von in dem Gefäß (22) vorliegenden geschmolzenen Metall und geschmolzener Schlacke, wobei der Körper ein spezifisches Gewicht aufweist, welches kleiner ist als zum Schweben des Körpers in der Metallschmelze erforderlich, aber welches größer ist als erforderlich zum Schweben des Körpers in einer Schlackenschicht auf der Metallschmelze, – Einbringen des Wirbelinhibitorkörpers in das Metall-Gießgefäß (22), – Verschließen des Metall-Gießgefäßes mit einem Deckel (90); und – Belassen des in dem Metall-Gießgefäß (22) eingeschlossenen Wrbelinhibitorkörpers für eine längere Zeitdauer bis das Vergießen der Metallschmelze beendet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Ausführen einer Zwischenbehandlung (15) in dem Metall-Gießgefäß (22).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zwischenbehandlung ein Pfannenfrischen umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Frischen das Einführen einer Ausgleichsverbindung in das Metall-Gießgefäß (22) vor dem Schritt des Verschließens umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Frischen ein Entgasen umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ballast-Stahl zwischen 30 und 80 Gew.-% des Wirbelinhibitorkörpers beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Feuerfestmaterial Al2O3 umfasst, und der Wirbelinhibitor 45 bis 70 Gew.-% Al2O3 enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das spezifische Gewicht des Wirbelinhibitors 2,7 bis 4,5 beträgt.
DE60036228T 2000-05-17 2000-05-17 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von einer metallurgisch verbesserten metallschmelze Expired - Lifetime DE60036228T2 (de)

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Publications (2)

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DE60036228D1 DE60036228D1 (de) 2007-10-11
DE60036228T2 true DE60036228T2 (de) 2007-12-27

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