METHOD OF AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE AMOUNT OF SLAG PRESENT IN A TUNDISH DURING THE CONTINUOUS CASTING OF A METAL MELT

Abstract: 1. Method of determining the amount of slag present in a tundish (3) during the continuous casting of a metal melt (2), the metal melt flowing form a reservoir (1) covered with a slag layer (7) into a tundish (3) coyered with a slag layer (8), the total weight of which tundish is continuously checked, and from there into a mould (6), characterized in that either the height (31) of the respective metal-melt bath level (20) present in the tundish (3) or the height (16) of the slage bath level (17) present in the tundish (3) is determined and from the relation of one of these values to the total weight of the tundish the slag amount present in the tundish is evaluated.

Description: Verfahren zum Ermitteln der in einem Zwischengefäss befindlichen Schlackenmenge während des Stranggiessens einer Metallschmelze sowie Einrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der in einem Zwischengefäss befindlichen Schlackenmenge wäh rend des Stranggiessens einer Metallschmelze, wobei die Metallschmelze aus einem mit einer Schlackenschicht ab gedeckten Vorratsbehälter in ein mit einer Schlacke schicht abgedecktes Zwischengefäss, von dem fortlaufend das Gesamtgewicht kontrolliert wird, und aus diesem in eine Kokille fliesst sowie eine Einrichtuna zur Durch führung des Verfahrens. Beim Stranggiessen ist sowohl in der Giesspfanne als auch im Zwischengefä das Metallschmelzenbad zum Schutz vor Wärmeverlust und Oxidation von einer Schlacken schicht bedeckt. Für die Stranggieeanlge und das Be dienungspersonal der Anlage stellt es eine grobe Gefahr dar, wenn Schlacke aus dem Zwischengefäss in die Kokille flieet. Da Schlacke nach dem Erstarren porös ist und nur einen schlechten Wärmeleiter darstellt, bildet in die Kokille gelangende Schlacke - die nicht nur eine Verunreinigung des Stranges darstellt - sobald sie an der Strangoberfläche zu liegen kommt, eine nur dünne, poröse Strangschale. Da diese dünne SchlackenschÅale dem ferrostatischen Druck des Stranges in der Pegel nicht gewachsen ist, kann es zu einem Strangdurchbruch kommen. Weiters gelangt das bei der Sekundärkühlzone verwendete Kühlwasser in die Strangschale und kann in folge von Knallgasbildung Explosionen hervorrufen. Es sind bereits verschiedene Methoden bekannt, die das Ausströmen von Schlacke aus einem metallurgischen Ge fäss anzeigen. So ist z. B. in der AT-PS 350 090 ein Verfahren beschrieben, bei-dem der aus einem metallurgischen Gefäss austretende Schmelzenstrahl von einem Verhältnispyrometer beobachtet wird, um zu Beginn des Schlackenauslaufes aus dem metallurgischen Gefäss ein Signal zu erhalten. Diese Methode ist jedoch für das Stranggiessen nicht geeignet, da beim Stranggiessen der in die Kokille fliessende Giessstrahl in der Re#gel von einem Schattenrohr bzw. Giessrohr umgeben ist und somit nicht beobachtet werden kann. Ausserdem hat diese Methode den Nachteil, dass Schlacke erst dann erkannt wird, wenn sie -bereits aus dem metallurgischen Gefäss ausgetreten ist, sodass auch dann, wenn sofort nach Erkennen eines Schlackenaustrittes die Austrittsöff nung des metallurgischen Gefässes verschlossen wird, eine - wenn auch nur geringe - Schlackenmenge in die Kokille strömt. Es ist bekannt, eine Dichtemessung. der in die Kokille eingeströmten Schmelze mit Hilfe eines radioaktiven Elementes vorzunehmen, jedoch hat diese Methode den Nachteil, dass dabei die Schlacke erst nach ihrem Eintritt. in die Kokille erkennbar ist und dass umfangreiche Schutzmassnahmen gegen radioaktive Strahlung erforderlich sind. Es ist bereits bekannt¯(DE-OS 1 55 & 162), das Gesamtgewicht des Zwischengefässes einer Stranggiessanlage mittels eines Gewichtsmessers festzustellen, jedoch erlaubt diese Gewichtsmessung noch nicht die Feststellung, wieviel Schlacke sich im Zwischengefäss befindet und demzufolge auch nicht, einen Schlackeneintritt in die Kokille zu verhindern. Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche es gestatten, infolge von Schlackeneintritt in die Kokille verursachte Schäden am Strang bzw. an der Stranggiessanlage zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass entweder die Höhe des jeweils im Zwischengefäss befindlichen Metallschmelzenbadspiegels oder die Höhe des im Zwischengefäss befindlichen Schlackenbadspiegels ermittelt werden und aus der Relation eines dieser Werte mit dem Gesamtgewicht des Zwischengefässes die im Zwi schengefäss befindliche Schlackenmenge bestimmt wird. Sobald die Schlackenmenge im Zwischengefäss ein unzulässig hohes Ma erreicht, d. h. wenn nur mehr eine geringe Menge Metallschmelze im Zwischengefäss vorhanden ist, wird entweder das Giessen abgebrochen oder es wird das Giessen unterbrochen und nach Austausch des eine zu grosse Schlackenmenge aufweisenden Zwischensefänes bzw. Austausch der Giesspfanne das Giessen wieder fortgesetzt. Auf diese Weise kann durch die Schlackenmengenbestimmung das Eindringen von Schlacke in die Kokille zuverlässig verhindert werden. Eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem über einem Zwischengefäss angeordneten Vorratsbehälter und einer unterhalb des Zwischengefässes angeordneten Kokille, wobei das Zwischengefäss mittels einer Gewichtsmesseinrichtung abgestützt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Höhe des Metallschmelzen- oder Schlackenbadspiegels in an sich bekannter Weise ein an einem Tragarm montierter, auf dem Metallschmelzenbadspiegel oder Schlackenbadspiegel schwimmender Schwimmkörper vorgesehen ist, wos bei, wie ebenfalls an sich bekannt ist, der Tragarm mit einer Messeinrichtung zum Messen der vom Tragarm eingenommenen Position gekoppelt ist. Die Anordnung von Schwimmern zur Kontrolle eines Metallschmelzenbadspiegels für Kokillen beim Giessen von Kupfer und Kupferlegierungen ist aus den DE-OSen 2 039 250 und 2 000 963 bekannt. Dabei dienen die Schwimmer jedoch lediglich zur Bestimmung der Höhe des Metallschmelzenbadspiegels, wobei es nicht darauf ankommt, eine auf dem Metallschmelzenbadspiegel schwimmende Schlacke zu berücksichtigen. Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind zur Messung der Höhe des Metallschmelzenbadspiegels in einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Zwischengefässes in an sich bekannter Weise Induktionsschleifen, von denen eine als Geber und mindestens eine als Empfänger ausgebildet sind, angeordnet. Die Anwendung von Induktionsschleifen zur Bestimmung des Füllstandes von flüssigen Metallen in einer Form zum kontinuierlichen Giessen ist aus der DE-OS 2 101 729 und der AT-PS 178 698 bekannt, wobei jedoch das Verhältnis Schlacke zu Metallschmelze nicht berücksichtigt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, sodass zur Messung der Höhe des Schlackenbadspiegels in an sich bekannter Weise eine Infrarotkamera vorgesehen ist. Aus der AT-PS 248 043 ist das Abtasten des Niveaus eines geschmolzenen Metallbades in einer Kokille beim St#ranggiessen mittels eine Fotozelle, die durch die von einem bestimmten Niveau der Kokille ausgehenden Lichtstrahlen angeregt wird, bekannt; jedoch wird bei dieser bekannten Vorrichtung, die auf dem Metallschmelzenbadspiegel vorhandene Schlacke nicht berücksichtigt. Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Schnitt durch eine Pfanne, ein Zwischengefäss und eine Kokille einer Stranggiessanlage in schematischer Darstellung zeigt. Die Fig. 2 und 4 zeigen in zu Fig. 1 analoger Darstellung einen Schnitt durch ein Zwischengefäss, die Fig. 3 und 5 stellen jeweils eine Teilansicht von oben auf das in den Fig. 2 und 4 dargestellte Zwischengefäss dar. Gemäss Fig. 1 fliesst aus einem Vorratsbehälter, der als Giesspfanne 1 ausgebildet ist, Metallschmelze, im vorliegenden Fall Stahlschmelze 2, in ein Zwischengefäss 3 und von dort durch ein im Boden 4 des Zwischengefässes eingesetztes Giessrohr 5 in eine Durchlaufkokille 6. Die aus der Giesspfanne ausfliessende Stahlschmelzenmenge pro Zeiteinheit lässt sich mittels eines nicht dargestellten Schiebers regeln. Sowohl in der Giesspfanne 1 als auch im Zwischengefäss 3 ist die Stahlschmelze 2 oberflächig von einer Schlackenschicht 7 bzw. 8 bedeckt die die Stahlschmelze 2 vor Wärmeverlust schützt und eine Oxidation der Stahlschmelze verhindert. In der Kokille 6 ist die Stahlschmelze von einem speziellen Giesspulver 9 bedeckt, welches nach Aufschmelzen die Badoberfläche 10 vor Oxidation schützt. Das Zwischengefäss 3 ruht mit seinen Auflageflächen 11 unter Zwischenschaltung einer Gewichtsmesseinrichtung am Fundament 13 auf. Die Gewichtsmesseinrichtung ist aus Druckmessdosen 12 gebildet, welche das Gesamtgewicht des Zwischengefässes messen. An einer seitlich am Zwischengefäss 3 befestigten Kön- sole 14 ist eine Infrarotkamera 15 oder eine andere optische Messeinrichtung, wie beispielsweise ein Pyro- meter, montiert, mit der fortlaufend die Höhe 16 des im Zwischengefäss befindlichen Schlackenbadspiegels ermittelt wird. Wie in Fig. 1 strichliert angedeutet, ist beim Stranggiessen oft der von der Giesspfanne 1 in das Zwischengefäss 3 fliessende Schmelzenstrahl-18 durch ein Schattenrohr 19 einer freien Beobachtung entzogen, sodass man nicht ohne weiteres feststellen kann, ob Schlacke in das Zwischengefäss einfliesst. So ist es möglich, dass aus einer Giesspfanne 1 mit unverhältnismässig dicker Schlackenschicht 7 Schlacke in das Zwischengefäss 3 fliesst, obwohl der Inhalt der Pfanne noch lange nicht erschöpft ist (der Gesamtinhalt der Pfanne kann durch eine Gewichtsmessung erfasst werden). Dadurch ist es wiederum möglich, dass sich im Zwischengefäss 3 unverhältnismässig viel Schlacke ansammelt, d. h., dass der Metallschmelzenbadspiegel 20 schon sehr weit abgesunken ist, obwohl der Schlackenbadspiegel 17 sich nahe beim oberen Rand 21 des Zwischengefässes 3 befindet, sodass nicht erkennbar ist, wieviel Metallschmelze sich im Zwischengefäss befindet. Unverhältnismässig viel Schlacke kann sich aber auch im Zwischengefäss 3 ansammeln, wenn mehrere Giesspfannen 1 hintereinander in ein und dasselbe Zwischengefäss abgegossen werden und mit jedem Mal Abgiessen einer Giesspfanne Schlacke in das Zwischengefäss gelangt. Da der in die Kokille 6 eintretende Giessstrahl 22 durch das Giessrohr 5 einer freien Beobachtung entzogen ist, ist es möglich, dass auch bei vollem Zwischengefäss 3 unbemerkt Schlacke in die Kokille 6 fliesst. Die Funktion der Einrichtung ist folgende: Mittels der Druckmessdosen 12 wird fortlaufend das Gesamtgewicht des Zwischengefässes 3 ermittelt. Das Eigengewicht des Zwischengefässes ist im wesentlichen als konstant anzusehen, sodass der Gesamtgewichtswert des Zwischengefässes direkt proportional ist der in ihm eingefüllten Stahlschmelzenmenge plus Schlackenmenge. Aus der Relation dieses Gewichtswertes und der Höhe 16 des im Zwischengefäss befindlichen Schlackenbadspiegels 17 lässt sich in einfacher Weise, zweckmässig mittels eines Rechners, die im Zwischengefäss befindliche Schlackenmenge ermitteln. Dadurch ist es möglich, das Giessen bei zu geringer Stahlschmelzenmenge im Zwischengefäss entweder zu unterbrechen oder nach Austausch des Zwischengefä sses 3 und der Giesspfanne 1 gegen entsprechende Gefässe mit genügend grosser Stahlschmelzenmenge fortzusetzen. Wesentlich bei der erfindungsgemässen Einrichtung ist, dass die im Zwischengefäss befindliche Schlackenmenge jederzeit genau ermittelbar ist, sodass es möglich ist, obige Massnahmen, nämlich das Unterbrechen des Giessens bzw. Austauschen der Giesspfanne 1 und,des Zwischengefässes 3, bereits dann zu treffen, wenn der Metallschmelzenbadspiegel einen vorgegebenen Mindestwert erreicht. Dieser minimale Metallschmelzenbadspiegel ist mit 23 bezeichnet. Das Eintreten von Schlacke in die Kokille 6 kann dadurch mit Sicherheit verhindert werden. Sollte der minimale Metallschmelzenbadspiegel 23 bei gleichzeitig niedrigem Schlackenbadspiegel erreicht werden, wird der Giessvorgang nicht unterbrochen, sondern unter vermehrtem Metallschmelzeneintritt aus der Giesspfanne 1 in das Zwischengefäss 3 aufrechterhalten. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung ist an einer seitlich am Zwischengefäss 3 montierten Konsole 24 ein als Schwenkarm 25 ausgebildeter Tragarm um eine horizontale Achse 26 schwenkbar gelagert, wobei der Schwenkarm 25 an seinem vorderen Ende 27 mit einem Schwimmkörper 28 versehen ist, dessen spezifisches Gewicht kleiner als das spezifische Gewicht der Metallschmelze und grösser als das spezifische Gewicht der geschmolzenen Schlacke ist (ein Eintauchen des Schwimmkörpers in die Schlacke bis zum Metallschmelzenbadspiegel 20 kann auch dadurch erreicht werden, dass der Schwenkarm an seinem hinteren Ende mit einem v#rzugsweise, einstel-lbaren Gegengewicht versehen ist). An seinem hinteren Ende 29 ist mit dem Schwenkarin 25 eine Messeinrichtung 30 zum Messen der vom Schwenkarm jeweils eingenommenen#Positiqn gekoppelt. Diese kann z. B. ein induktiver Geber sein. Dadurch ist jederzeit die Höhe 31 des Metallschmelzenbadspiegels 20 bestimmbar. Gemäss dieser Ausführungsform lässt sich aus der Relation des Gewichtswertes des Zwischengefässes 3 und der Höhe 31 des Metallschmelzenbadspiegels die jeweilige Schlakkenmenge erfassen. Es wäre auch möglich, den Schwimmer auf dem Schlackenbadspiegel 17 schwimmen zu lassen, sodass mittels des Schwenkarmes die Schlackenbadspiegelhöhe 16 messbar ist. Nach einer weiteren Ausführungsform, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist; erfolgt die Metallschmelzenmengenerfassung induktiv. Dazu sind in einer Seitenwand 32 des Zwischengefässes 3 ein als Induktionsschleife ausgebildeter induktiver Geber 33 sowie an der gegen überliegenden Seitenwand 34 des Zwischengefässes zwei als Incuktionsschleifen ausgebildete induktive Empfänger 35 eingebaut, die ein der jeweiligen Höhe 31 der Metallschmelze entsprechendes Signal geben. Die Ermittlung der Schlackenmenge erfolgt hier in gleicher Weise wie bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform aus der Relation des Gesamtgewichtes des Zwischengefässes zur Höhe 31 des Metallschmelzenbadspiegels.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum Ermitteln der in einem Zwischengefäss (3) befindlichen Schlackenmenge während des Strang giessens einer Metallschmelze (2), wobei die Metall schmelze aus einem mit einer 'Schlackenschicht -(7) abgedeckten Vorratsbehälter (1) in ein mit einer Schlackenschicht (8) abgedecktes -sswischengefäss (3), von dem fortlaufend das Gesamtgewicht kontrolliert wird, und aus diesem in eine Kokille (6) fliesst, da durch gekennzeichnet, dass entweder die Höhe (31) des jeweils im Zwischengefäss (3) befindlichen Metall schmelzenbadspiegels (20) oder die Höhe (16) des im Zwischengefäss (3) befindlichen Schlackenbadspiegels (17) ermittelt werden und aus der Relation eines dieser Werte mit dem Gesamtgewicht des Zwischenge fässes die im Zwischengefäss befindliche Schlackenmen ge bestimmt wird. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem über einem Zwischengefäss an geordneten Vorratsbehälter und einer unterhalb des Zwischengefässes angeordneten Kokille, Wobei das Zwischengefäss (3) mittels einer Gewichtsmesseinrich tung (12) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Höhe (16, 31) des Metallschmel zen- (20) oder Schlackenbadspiegels (17) in an sich bekannter Weise ein an einem Tragarm (25) montier ter, auf dem Metallschmelzenbadspiegel (20) oder Schlackenbadspiegel (17) schwimmender Schwimmkörper (28) vorgesehen ist, wobei, wie ebenfalls an sich bekannt ist, der Tragarm (25) mit einer Messeinrich tung (30) zum Messen der vom Tragarm eingenommenen Position gekoppelt ist (Fig. 2, 3). 3 Einr-chturg zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem über einer Zwischengefc: an geordneten Vorratsbehälter und einer unterhalb des Zwischengefässes angeordneten Kokille, wobei das Zwischengefäss (3) mittels einer Gewichtsmeeeinrich tung (12) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Höhe (31) des Metallschmelzen badspiegels (20) in einander gegenüberliegenden Seitenwänden (32, 34) des Zwischengefäi?es (3) in an sich bekannter Weise Induktionsschleifen (33, 35), von denen eine (33) als Geber und mindestens eine (35) als Empfänger ausgebildet sind, angeord- net sind (Fig. 4, 5). 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem über einem Zwischengefäss an geordneten Vorratsbehälter und einer unterhalb des Zwischengefässes angeordneten Kokille, wobei cas Zwischengefäss (3) mittels einer Gewichtsmesse#r'ricr- tung (12) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Höhe (16) des Schlackenbadspie- gels (17) in an sich bekannter Weise eine Infrarot kamera (15) vorgesehen ist (Fig. 1).

Inventors: BRAMBERGER, HUBERT, GRANITZ, FRITZ, DIPL. ING., HARGASSNER, REINHARD, Gränitz, Fritz, Dipl. Ing.
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: B22D11
IPC codes: B22D11, B22D2