AT528454B1

AT528454B1 - Entgasungsvorrichtung zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls

Info

Publication number: AT528454B1
Application number: ATA9119/2023A
Authority: AT
Inventors: Demirci Cihangir; Feldhaus Stephan; Weyer Axel
Original assignee: Sms Group Gmbh
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2023-06-06
Publication date: 2026-02-15
Also published as: AT528454A5; WO2023241988A1; DE102022206074A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Entgasungsvorrichtung (1) zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls, wobei die Entgasungsvorrichtung (1) vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage (33) vorgesehen ist, umfassend einen zumindest teilweise mit Feuerfestmaterial ausgekleideten Vakuumbehälter (3); der in seiner Vakuumbehälter-Decke (4) eine Eingangsöffnung (5) und in seinem Vakuumbehälter-Boden (6) eine in einer Flucht zu der Eingangsöffnung (5) angeordnete Ausgangsöffnung (7) sowie in seinem Inneren zwei über einen Zwischenboden (10) voneinander getrennte Vakuumkammern (11, 12) aufweist, die jeweils mit zumindest einem Vakuumanschluss (19, 20) versehen sind; und wobei der Zwischenboden (10) eine in einer Flucht zu der Eingangs- sowie Ausgangsöffnung (5, 7) angeordnete Durchgangsöffnung (13) umfasst, die über eine Verschlussvorrichtung (14) öffnen- und verschließbar ist; sowie ein Verfahren zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls (34) mittels der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung (1).

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls, der insbesondere aus einer eisenhaltigen oder einer nichteisenhaltigen Legierung gebildet wird, wobei die Entgasungsvorrichtung vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage vorgesehen ist; einen Zwischenbehälter zum Bereitstellen einer metallischen Schmelze in einer Stranggießanlage, wobei der Zwischenbehälter vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage vorgesehen ist; sowie eine metallurgische Anlage umfassend eine Pfanne für schmelzflüssiges Metall, einen unterhalb der Pfanne angeordneten Zwischenbehälter, über den das schmelzflüssige Metall einer Stranggießanlage bereitstellbar ist, sowie eine zwischen der Pfanne und dem Zwischenbehälter angeordnete und mit der Pfanne und dem Zwischenbehälter vakuumdicht verbundene erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem ein Verfahren zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls.

[0002] Vorrichtungen zum Entgasen von Eisenhaltigen-Schmelzen sind in unterschiedlicher Bauart aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So ist beispielsweise aus der russischen Patentanmeldung SU1500434 A1 eine Entgasungsvorrichtung bekannt, die einen Vakuumbehälter mit einer oberen Eingangsöffnung und zwei im Boden des Vakuumbehälters angeordneten Ausgangsöffnungen umfasst, über die eine entgaste Schmelze einer Stranggießeinrichtung zugeführt werden kann.

[0003] Eine weitere Entgasungsvorrichtung ist zudem aus der US 3,779,743 bekannt. Diese umfasst einen Vakuumbehälter, der in seiner Decke eine Eingangsöffnung und in seinem Boden eine in einer Flucht zu der Eingangsöffnung angeordnete Ausgangsöffnung aufweist. Im Inneren des Vakuumbehälters ist weiterhin ein mit Feuerfestmaterial ausgekleideter Trichter angeordnet, über den ein mit Inertgas beaufschlagter Gießstrahl aufgefangen und sodann einer Stranggießeinrichtung zugeführt werden kann.

[0004] Da das Entgasen von metallischen Schmelzen bei sehr niedrigen Drücken erfolgt, muss hierzu bei den aus dem Stand der Technik bekannten Entgasungsvorrichtungen der gesamte Vakuumbehälterraum nach dem Andocken einer Pfanne evakuiert werden, bevor die Schmelze sodann in Form eines Gießstrahls entgast werden kann. Dieser Prozess ist sehr zeit- sowie kostenintensiv und wirkt sich nachteilig auf die Produktivität einer metallurgischen Anlage aus. Zudem können mit den derzeit bekannten Entgasungsvorrichtungen nicht die gewünschten Reinheitsgrade erzielt werden.

[0005] Die japanische Patentanmeldung JP 2014076473 A offenbart eine Vorrichtung, umfassend eine Vakuumkammer, die durch ein gasdichtes Gehäuse gebildet ist und zwischen einer Gießpfanne und einem Verteilergefäß für den Gießstrang angeordnet ist. Diese Vakuumkammer ist an eine Vakuumabsaugeinrichtung angeschlossen. Am unteren Ende der Vakuumkammer ist eine Pufferkammer mit größerem Durchmesser angeordnet, die dem temporären Auffangen des Stahlstroms dient. Der Auslass der Pufferkammer ist mit der oberen Öffnung einer Tauchdüse verbunden, über die der Stahl in die Gießpfanne überführt wird.

[0006] In der amerikanischen Patentanmeldung US 3125440 A wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von flüssigem Metall, insbesondere flüssigem Stahl, in strangförmige halbfertige Produkte, wie Billets oder Brammen offenbart. Dabei wird das flüssige Metall zunächst aus einer Transportpfanne in eine Vakuumentgasungskammer mit niedrigem Druck gegossen. Nach Zugabe der gewünschten Legierungselemente erfolgt die Übergabe des Metalls in ein stationäres Gießgefäß. Aus einer seitlichen Öffnung dieses Gießgefäßes tritt das Metall durch eine im Wesentlichen horizontale, wassergekühlte Kokille aus. Dadurch entstehen kontinuierlich geformte Metallstränge.

[0007] Aus der russischen Patentschrift RU 2034680 C1 ist ein Verfahren zum Verarbeiten von flüssigem Metall im Stranggießprozess bekannt, bei dem das Metall aus einer Gießpfanne in eine Vakuumkammer geleitet wird, in der ein Vakuum mit einem erforderlichen Unterdruck erzeugt wird. Anschließend wird das Metall über Rohrleitungen direkt oder über eine Zwischenpfanne in

Kokillen geführt, wobei der Metallfluss durch Stopfen geregelt wird.

[0008] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Entgasungsvorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls bereitzustellen, mit der bzw. mit dem der gesamte Entgasungsprozess beschleunigt und gleichzeitig der Reinheitsgrad der Schmelze erhöht werden kann.

[0009] Gemäß einem weiteren Aspekt liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zwischenbehälter bereitzustellen, insbesondere einen Zwischenbehälter bereitzustellen, der für einen Einsatz unter Vakuum und Inertgas geeignet ist.

[0010] Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte metallurgische Anlage bereitzustellen, insbesondere eine metallurgische Anlage bereitzustellen mittels derer die Produktivität gesteigert werden kann.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0011] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt durch eine Entgasungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0012] Die erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls, der insbesondere aus einer eisenhaltigen der einer nichteisenhaltigen Legierung gebildet wird und vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage vorgesehen ist, umfasst: einen zumindest teilweise mit Feuerfestmaterial ausgekleideten Vakuumbehälter, der in seiner Vakuumbehälter-Decke eine Eingangsöffnung und in seinem Vakuumbehälter-Boden eine in einer Flucht zu der Eingangsöffnung angeordnete Ausgangsöffnung sowie in seinem Inneren zwei über einen Zwischenboden voneinander getrennte Vakuumkammern aufweist, die jeweils mit zumindest einem Vakuumanschluss versehen sind, wobei der Zwischenboden eine in einer Flucht zu der Eingangs- sowie Ausgangsöffnung angeordnete Durchgangsöffnung umfasst, die über eine Verschlussvorrichtung öffnen- und verschließbar ist.

[0013] Durch die Teilung des Vakuumbehälters in zwei separate Vakuumkammern, in denen voneinander unabhängige Drücke eingestellt werden können, wird eine Schleusenfunktion ermöglicht, die zu einem kürzeren Evakuierungsprozess, beispielsweise bei einem Pfannenwechsel, führt und dementsprechend den Entgasungsvorgang im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen erheblich verkürzt.

[0014] Zudem wird durch die in einer Flucht angeordneten Öffnungen ein freier Durchtritt für den Gießstrahl bis zum Zwischenbehälter ermöglicht. Hierdurch kann der sich zwischen der Pfanne und dem Zwischenbehälter erstreckende Gießstrahl mittels des Vakuums über eine größere, maximale Länge aufgefächert werden, die zu einer erheblichen Oberflächenvergrößerung des Gießstrahls führt. Somit können die in der metallischen Schmelze gelösten flüchtigen Bestandteile wie Wasserstoff, Stickstoff oder Sauerstoff als auch schädliche Spurenelemente, die einen hohen Dampfdruck aufweisen wie beispielsweise Blei, Arsen Bismut und andere, nahezu quantitativ abgetrennt werden, wodurch ein hoher Reinheitsgrad erzielbar ist. Insofern kann über die erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung nicht nur der gesamte Entgasungsprozess beschleunigt, sondern gleichzeitig auch der Reinheitsgrad der Schmelze deutlich erhöht werden, wodurch die Produktivität einer metallurgischen Anlage gesteigert werden kann.

[0015] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

[0016] Die beiden Vakuumkammern können innerhalb der Entgasungsvorrichtung grundsätzlich gleichgroß ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die obere der beiden Vaku-

umkammern (Schleusenkammer) ein zu der unteren Vakuumkammer kleineres Raumvolumen aufweist, wodurch der Evakuierungsprozess, insbesondere bei einem Pfannenwechsel, nochmals reduziert werden kann. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang daher vorgesehen, dass die obere Vakuumkammer bezogen auf das gesamte zu evakuierende Raumvolumen der Entgasungsvorrichtung ein Raumvolumen von maximal 40 %, noch mehr bevorzugt maximal 30 %, und am meisten bevorzugt maximal 25 % aufweist.

[0017] Um im Betrieb eine variable Abstands- und Höheneinstellung von der Entgasungsvorrichtung zu der Pfanne zu ermöglichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass diese eine erste auBenseitig an der Vakuumbehälter-Decke angeordnete, vorzugsweise elastisch ausgebildete, Dichteinheit umfasst, über die die Pfanne vakuumdicht an der Entgasungsvorrichtung anschließbar ist. Die Dichteinheit kann vorzugsweise durch Mittel derart vorgespannt sein, dass durch die Anlage einer Pfanne an die Dichteinheit eine temporäre, d.h. im Wesentlichen für die Dauer der Entleerung der Schmelze, vakuumdichte Verbindung entsteht. Die Dichteinheit kann hierbei derart ausgebildet sein, dass sie die Auslassdüse der Pfanne, den gesamten Pfannenschieber, oder zumindest einen Teil oder den gesamten Pfannenboden, oder einen Anschlussflansch der Pfanne räumlich umfasst. Insofern kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Pfanne, beispielsweise an der äußeren Zylindermantelfläche, einen Anschlussflansch aufweist.

[0018] Ferner kann die Entgasungsvorrichtung eine zweite außenseitig an dem VakuumbehälterBoden angeordnete, vorzugsweise elastisch ausgebildete, Dichteinheit umfassen, über die die Entgasungsvorrichtung vakuumdicht mit einem Zwischenbehälter verbindbar ist und über die eine variable Abstands- und Höheneinstellung ermöglicht wird. Auch die zweite Dichteinheit kann vorzugsweise durch Mittel vorgespannt sein.

[0019] Weiterhin kann die erste Dichteinheit an ihrem zum Vakuumbehälter-Deckel gegenüberliegenden Ende und/oder die zweite Dichteinheit an ihrem zum Vakuumbehälter-Boden gegenüberliegenden Ende jeweils einen Anschlussflansch aufweisen, der ggf. ein Dichtmittel, wie beispielsweise eine hochtemperaturresistente Dichtung, umfasst. Der Anschlussflansch kann zudem wassergekühlt sein, um das ggf. vorhandene Dichtmittel zu kühlen.

[0020] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite, vorzugsweise elastisch ausgebildete, Dichteinheit in Form eines metallischen Faltenbalgs ausgebildet ist.

[0021] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Verschlussvorrichtung einen Deckel mit einem Schlackentopf umfasst, über den der Schlackensand, der bei einem Pfannenwechsel anfällt, aufgefangen werden kann, bevor die metallische Schmelze als Gießstrahl vakuumentgast und der Zwischenpfanne zugeführt wird. Hierdurch können die Ausbringungsverluste reduziert werden, wodurch die Produktivität einer Anlage nochmals gesteigert werden kann. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Entgasungsvorrichtung einen in der oberen Vakuumkammer angeordneten Schlackensammeltopf umfasst, über den die vom Schlackentopf aufgenommene Schlacke zwischenlagerbar und aus der Entgasungsvorrichtung ausführbar ist. Hierzu kann der Schlackentopf beispielsweise mit einem Ausguss versehen sein, über den der aufgefangene Schiebersand sodann in den Schlackensammeltopf während des Deckel-Offnungsvorgangs abgegossen werden kann.

[0022] In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegenden Erfindung einen Zwischenbehälter zum Bereitstellen einer metallischen Schmelze in einer Stranggießanlage, vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage, umfassend eine Behälterwanne mit zwei über ein DammWehrsystem voneinander getrennten Bereichen, wobei der erste Bereich einen Vakuumbereich ausbildet und eine in seiner Behälterwannen-Decke angeordnete Eingangsöffnung umfasst, die mit der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung vakuumdicht verbindbar ist, und der zweite Bereich eine oder mehrere Ausgangsöffnungen aufweist, die in einem Behälterwannen-Boden des zweiten Bereichs angeordnet und mit einer Stranggießanlage verbindbar sind. Dabei ist das Damm-Wehrsystem des Zwischenbehälters vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Vakuumabdichtung gegenüber dem zweiten Bereich erst ab einem Füllstand oberhalb ihres Durchlasses erzielbar ist.

[0023] Im Gegensatz zu dem ersten Bereich, der als Vakuumbereich ausgebildet ist, kann der zweite Bereich offen ausgebildet sein, so dass die entgaste Schmelze mit einer Schlacke sowie ggf. zusätzlich mit einem Abdeck- und/oder Isolierpulver bedeckt werden kann. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante kann der zweite Bereich gegenüber der äußeren Umgebung gasdicht verschließbar ausgebildet sein und einen Inertgas-Bereich ausbilden.

[0024] Um eine Dosierung der entgasten Schmelze in die Stranggießanlage zu ermöglichen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zumindest eine oder mehreren Ausgangsöffnungen des Zwischenbehälters mit einem Stopfen und/oder Schieber regel- und/oder steuerbar verschließbar sind und geöffnet werden können.

[0025] Die beiden Bereiche können innerhalb des Zwischenbehälters grundsätzlich gleichgroß ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der erste Bereich ein zu dem zweiten Bereich kleineres Raumvolumen aufweist. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang daher vorgesehen, dass der erste als Vakuumbereich ausgebildete Bereich bezogen auf das gesamte Raumvolumen des Zwischenbehälters ein Raumvolumen im Bereich von 20 bis 50 % aufweist.

[0026] In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem eine metallurgische Anlage, umfassend eine Pfanne für schmelzflüssiges Metall, einen unterhalb der Pfanne angeordneten Zwischenbehälter, vorzugsweise den erfindungsgemäßen Zwischenbehälter, über den das schmelzflüssige Metall einer Stranggießanlage bereitstellbar ist, sowie eine zwischen der Pfanne und dem Zwischenbehälter angeordnete und mit der Pfanne und dem Zwischenbehälter vakuumdicht verbundene erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung.

[0027] Vorzugsweise umfasst die Pfanne und der Zwischenbehälter jeweils einen, ggf. wassergekühlten, Anschlussflansch, über den die Pfanne mit der Eingangsöffnung der Entgasungsvorrichtung, insbesondere der ersten Dichteinheit, und/oder über den der Zwischenbehälter mit der Ausgangsöffnung der Entgasungsvorrichtung, insbesondere der zweiten Dichteinheit, vakuumdicht verbindbar ist.

[0028] Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls, vorzugsweise mittels der erfindungsgemäßen metallurgischen Anlage, umfassend die Verfahrensschritte:

[0029] i) Bereitstellen einer mit schmelzflüssigen Metall gefüllten Pfanne, [0030] ii) Andocken der Pfanne an die erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung,

[0031] li) Evakuieren der oberen Vakuumkammer auf ein Druckniveau der unteren Vakuumkammer,

[0032] iv) Öffnen der Verschlussvorrichtung, so dass die Durchgangsöffnung freigegen wird,

[0033] v) Entleeren der Pfanne unter Vakuum, derart, dass ein schmelzflüssiger Gießstrahl innerhalb der Entgasungsvorrichtung ausgebildet wird, und

[0034] Entgasen des schmelzflüssigen Gießstrahls innerhalb der Entgasungsvorrichtung mittels Vakuum.

[0035] Das Verfahren beschreibt eine spezifische Verfahrenssequenz im laufenden Betrieb der erfindungsgemäßen metallurgischen Anlage und geht von einem Zustand aus, bei welchem die obere Vakuumkammer der Entgasungsvorrichtung über die Verschlussvorrichtung verschlossen und mit Umgebungsluft bereits geflutet ist.

[0036] Sofern die metallurgische Anlage neu hochgefahren wird und einen leeren Zwischenbehälter aufweist, so umfasst das Verfahren zwischen den Schritten 1i) und v) vorzugsweise die alternativen Verfahrensschritte:

[0037] iia) Öffnen eines Pfannenschiebers,

[0038] li) Befüllen des Zwischenbehälters mit dem schmelzflüssigen Metall bis zu einem Füllstand oberhalb eines Durchlasses eines Damm-Wehr-Systems,

[0039] iv) Evakuieren der oberen und unteren Vakuumkammer der Entgasungsvorrichtung sowie des ersten Bereichs des Zwischenbehälters.

[0040] In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann im laufenden Betrieb zwischen den Schritten iii) und iv) zunächst ein Pfannenschieber der Pfanne zumindest teilweise geöffnet werden, um den in der Pfanne enthaltenen Schiebersand über einen im Deckel der Verschlussvorrichtung angeordneten Schlackentopf aufzufangen, wobei der Pfannenschieber ggf. anschließend wieder geschlossen wird.

[0041] In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung zudem eine Verwendung der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung zum Entgasen und ggf. Entkohlen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls, der insbesondere aus einer eisenhaltigen oder einer nichteisenhaltigen Legierung gebildet wird.

FIGURENBEZEICHNUNG

[0042] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

[0043] Fig 1 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,

[0044] Fig 2 eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zwischenbehälters in einer schematischen Darstellung, und

[0045] Fig. 3 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen metallurgischen Anlage in einer schematischen Darstellung.

[0046] In Figur 1 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung 1 gezeigt, über die metallische Schmelzen, beispielsweise eisenhaltige oder nichteisenhaltige Schmelzen vakuumentgast werden können, bevor sie über eine Stranggießanlage 2, wie in Figur 3 dargestellt, zu einem Strang (nicht dargestellt) vergossen werden.

[0047] Die in Figur 1 dargestellte Entgasungsvorrichtung 1 umfasst einen Vakuumbehälter 3, der teilweise, insbesondere an den Stellen, die mit der heißen Schmelze in Kontakt kommen können, mit Feuerfestmaterial ausgekleidet ist. Der Vakuumbehälter 3 weist eine in seiner Vakuumbehälter-Decke 4 angeordnete Eingangsöffnung 5 auf, über die die Schmelze der Entgasungsvorrichtung 1 zugeführt werden kann. Der Vakuumbehälter-Decke 5 axial gegenüberliegend weist der Vakuumbehälter 3 ferner eine in seinem Vakuumbehälter-Boden 6 angeordnete Ausgangsöffnung 7 auf, über die die Schmelze nach dem Entgasungsvorgang sodann aus der Entgasungsvorrichtung 1 aus- und einem Zwischenbehälter 8, wie in Figur 2 dargestellt, zugeführt werden kann. Wie anhand der Figur 1 erkennbar, sind die beiden Öffnungen 5, 7 in einer gemeinsamen Flucht angeordnet, so dass ein freier Durchtritt für den offenen Gießstrahl zwischen einer Pfanne 9 (siehe Figur 3), über die die Schmelze der Entgasungsvorrichtung 1 zum Vakuumentgasen zugeführt wird, und dem Zwischenbehälter 8 ermöglicht wird.

[0048] In seinem Inneren weist der Vakuumbehälter 3 zwei über einen Zwischenboden 10 voneinander getrennte Vakuumkammern 11, 12 auf, die über eine Durchgangsöffnung 13 miteinander verbunden sind. Die in dem Zwischenboden 10 eingelassene Durchgangsöffnung 13 ist in einer Flucht zu der Eingangs- sowie Ausgangsöffnung 5, 7 positioniert und mittels einer in der oberen der beiden Vakuumkammern 11, 12 angeordneten Verschlussvorrichtung 14 vakuumdicht verschließbar.

[0049] In der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante weist die Verschlussvorrichtung 14 einen Deckel 15 auf, der über einen Klappmechanismus 16 auf- und zuklappbar ist. In einer alternativ Ausführungsvariante kann die Verschlussvorrichtung 14 auch mit einem verfahrbaren und/oder verschiebbaren Deckelelement (nicht dargestellt) ausgestattet sein, über den die Durchgangsöffnung 13 vakuumdicht verschlossen werden kann.

[0050] Wie anhand der gestrichelten Darstellung weiterhin erkennbar ist, kann der Deckel 15 in einer weiteren Ausführungsvariante einen Schlackentopf 17 umfassen, der unterhalb der Eingangsöffnung 5 der Entgasungsvorrichtung 1 positioniert ist. Uber den Schlackentopf 17 kann beispielsweise der aus der Pfanne 9 in einer ersten Fraktion auslaufende Schiebersand aufgefangen werden, sofern dies seitens des Anlagenbetreibers gewünscht ist. Weiterhin kann der Vakuumbehälter 3 einen in der oberen Vakuumkammer 11 angeordneten Schlackensammeltopf 18 aufweisen, über den der vom Schlackentopf 17 aufgenommene Schiebersand zwischenlagerbar und aus der Entgasungsvorrichtung 1 ausführbar ist. Hierzu kann der Schlackentopf 17 mit einem Ausguss (nicht dargestellt) versehen sein, über den der aufgefangene Schiebersand sodann in den Schlackensammeltopf 18 während des Deckel-Offnungsvorgangs abgegossen werden kann.

[0051] Um eine möglichst kurze Pfannenwechselzeit gewährleisten zu können, sind die beiden Vakuumkammern 11, 12 unterschiedlich groß ausgebildet und mit jeweils einem eigenen Vakuumanschluss 19, 20 versehen, der beispielsweise an eine Vakuumpumpe (191, 201) anschließbar ist. Hierbei ist vorgesehen, dass die obere der beiden Vakuumkammern 11, 12 ein zu der unteren Vakuumkammer 13 kleineres Raumvolumen aufweist und demnach in der Entgasungsvorrichtung 1 eine Schleusenfunktion aufweist. Ferner kann die Entgasungsvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) umfassen, über die das Druckniveau in der jeweiligen Vakuumkammer 11, 12 individuell steuer- und/oder regelbar ist.

[0052] Des Weiteren umfasst die Entgasungsvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsvariante eine erste und eine zweite jeweils in Form eines metallischen Faltenbalgs ausgebildete Dichteinheit 21, 22, die eine variable Abstands- und Höheneinstellung zu der Pfanne 9 und zu dem Zwischenbehälter 8 ermöglicht. Der erste metallische Faltenbalg 21 ist hierbei außenseitig an der Vakuumbehälter-Decke 4 angeordnet und weist an seinem zum Vakuumbehälter-Deckel 4 axial gegenüberliegenden Ende einen Anschlussflansch 23 auf, über den eine vakuumdichte Verbindung zwischen der Entgasungsvorrichtung 1 und der Pfanne 9 erzielt wird. Der zweite metallische Faltenbalg 22 ist hingegen außenseitig an dem Vakuumbehälter-Boden 6 angeordnet und weist ebenfalls einen Anschlussflansch 24 auf, über den die vakuumdichte Verbindung zwischen der Entgasungsvorrichtung 1 und dem Zwischenbehälter 8 erzielt wird.

[0053] In Figur 2 ist eine Ausführungsvariante des Zwischenbehälters 8 in einer schematischen Darstellung gezeigt, über den die metallische Schmelze nach dem Entgasungsvorgang der Stranggießanlage 2 bereitgestellt werden kann.

[0054] Der Zwischenbehälter 8, im Fachjargon auch Verteiler oder Verteilerrinne oder engl. Tundish genannt, umfasst in der vorliegenden Ausführungsvariante eine gegenüber der äußeren Umgebung verschließbare Behälterwanne 24 mit zwei über ein Damm-Wehrsystem 25 voneinander getrennten Bereichen 26, 27. Beide Bereiche 26, 27 des Zwischenbehälters 8, die mit der metallischen Schmelze in Kontakt stehen, sind mit Feuerfestmaterial ausgekleidet. Der erste Bereich 26 bildet innerhalb des Zwischenbehälters 8 einen Vakuumbereich aus, der über eine in einer Behälterwannen-Decke 28 des Vakuumbereichs 26 angeordnete Eingangsöffnung 29 mit der Entgasungsvorrichtung 1 verbindbar ist. Der zweite Bereich 27, der über das Damm-Wehrsystem 25 von dem ersten Bereich 26 lediglich atmosphärisch getrennt ist, bildet innerhalb des Zwischenbehälters 8 einen Inertgas-Bereich aus. Der Inertgas-Bereich 27 umfasst eine in einem Behälterwannen-Boden 30 angeordnete Ausgangsöffnung 31, die wiederum mit der Stranggießanlage 2 verbindbar ist. Damit der Inertgas-Bereich 27 mit einem Inertgas geflutet werden kann, weist dieser ferner einen Inertgasanschluss 32 auf. Um eine Dosierung der entgasten Schmelze 37 in die Stranggießanlage 2 zu ermöglichen kann der Zwischenbehälter 8 ferner mittels eines regelund/oder steuerbaren Stopfens 321 und/oder Schiebers 322 verschlossen und geöffnet werden

(Figur 3).

[0055] Figur 3 zeigt eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen metallurgischen Anlage 33 in einer schematischen Darstellung während eines Entgasungsvorgangs der metallischen Schmelze, die vorliegend in Form eines Gießstrahls 34 dargestellt ist.

[0056] Die metallurgische Anlage 33 umfasst zum einen die Pfanne 9, die über ihren Anschlussflansch 35 mit dem ersten metallischen Faltenbalg 21 der Entgasungsvorrichtung 1 vakuumdicht verbunden ist und über die das schmelzflüssige Metall der Entgasungsvorrichtung 1 zum Vakuumentgasen zugeführt wird. Weiterhin umfasst die metallurgische Anlage 33 den Zwischenbehälter 8, der über seinen Anschlussflansch 36 an dem zweiten metallischen Faltenbalg 22 der Entgasungsvorrichtung 1 vakuumdicht angeschlossen ist. Außerhalb zu der durch die in einer Flucht angeordneten Öffnungen 5, 7, 13, 29 gebildeten Linie umfasst di metallurgische Anlage 33 ferner die Stranggießanlage 2, die über den Zwischenbehälter 8 mit einer entgasten metallischen Schmelze 37 versorgt wird.

BEZUGSZEICHEN

1 Entgasungsvorrichtung 2 Stranggießanlage

3 Vakuumbehälter

4 Vakuumbehälter-Decke 5 Eingangsöffnung der Entgasungsvorrichtung 6 Vakuumbehälter-Boden 7 Ausgangsöffnung

8 Zwischenbehälter

9 Pfanne

10 Zwischenboden

11 obere Vakuumkammer 12 untere Vakuumkammer 13 Durchgangsöffnung

14 Verschlussvorrichtung 15 Deckel

16 Klappenmechanismus 17 Schlackentopf

18 Schlackensammeltopf 19 Vakuumanschluss

20 Vakuumanschluss

21 Faltenbalg

22 Faltenbalg

23 Anschlussflansch

24 Behälterwanne

25 Damm-Wehrsystem

26 erster Bereich / Vakuumbereich 27 zweiter Bereich / Inertgas-Bereich 28 Behälterwannen-Decke 29 Eingangsöffnung

30 Behälterwannen-Boden 31 Ausgangsöffnung

32 Inertgasanschluss

33 metallurgische Anlage

Gießstrahl

Anschlussflansch

entgaste metallische Schmelze Vakuumpumpe

Vakuumpumpe

Stopfe

Schieber

AT 528 454 B1 2026-02-15

Claims

Patentansprüche

1. Entgasungsvorrichtung (1) zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls, wobei die Entgasungsvorrichtung (1) vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage (33) vorgesehen ist, umfassend: einen zumindest teilweise mit Feuerfestmaterial ausgekleideten Vakuumbehälter (3); der in seiner Vakuumbehälter-Decke (4) eine EingangsÖffnung (5) und in seinem Vakuumbehälter-Boden (6) eine in einer Flucht zu der EingangsÖffnung (5) angeordnete Ausgangsöffnung (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumbehälter (3) in seinem Inneren zwei über einen Zwischenboden (10) voneinander getrennte Vakuumkammern (11, 12) aufweist, die jeweils mit zumindest einem Vakuumanschluss (19, 20) versehen sind; und dass der Zwischenboden (10) eine in einer Flucht zu der Eingangs- sowie Ausgangsöffnung (5, 7) angeordnete Durchgangsöffnung (13) umfasst, die über eine Verschlussvorrichtung (14) zu öffnen- und verschließbar ist.

2. Entgasungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die obere der beiden Vakuumkammern (11) ein zu der unteren Vakuumkammer (12) kleineres Raumvolumen aufweist.

3. Entgasungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend eine erste außenseitig an der Vakuumbehälter-Decke (4) angeordnete, vorzugsweise elastisch ausgebildete, Dichteinheit (21), über die eine Pfanne (9) vakuumdicht an der Entgasungsvorrichtung (1) anschließbar ist.

4. Entgasungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine zweite außenseitig an dem Vakuumbehälter-Boden (6) angeordnete, vorzugsweise elastisch ausgebildete, Dichteinheit (22), über die die Entgasungsvorrichtung (1) vakuumdicht mit einem Zwischenbehälter (8) verbindbar ist.

5. Entgasungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Dichteinheit (21) an ihrem zum Vakuumbehälter-Deckel (4) gegenüberliegenden Ende und/oder die zweite Dichteinheit (22) an ihrem zum Vakuumbehälter-Boden (6) gegenüberliegenden Ende jeweils einen Anschlussflansch (35, 36) aufweist.

6. Entgasungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei der Anschlussflansch (35, 36) wassergekühlt ist.

7. Entgasungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verschlussvorrichtung (14) einen Deckel (15) mit einem Schlackentopf (17) aufweist.

8. Entgasungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, weiter umfassend einen in der oberen Vakuumkammer (11) angeordneten Schlackensammeltopf (18), über den der vom Schlackentopf (17) aufgenommene Schiebersand zwischenlagerbar und aus der Entgasungsvorrichtung (1) ausführbar ist.

9. Zwischenbehälter (8) zum Bereitstellen einer metallischen Schmelze einer Stranggießanlage (2), vorzugsweise zur Verwendung in einer metallurgischen Anlage (33), umfassend eine Behälterwanne (24) mit zwei über ein Damm-Wehrsystem (25) voneinander getrennten Bereichen (26, 27), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (26) einen Vakuumbereich ausbildet und eine in seiner Behälterwannen-Decke (28) angeordnete Eingangsöffnung (29) umfasst, die mit einer Entgasungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 vakuumdicht verbindbar ist; sowie zumindest einer Ausgangsöffnung (31), die in einem Behälterwannen-Boden (30) des zweiten Bereichs (27) angeordnet und mit einer Stranggießanlage (2) verbindbar ist.

10. Zwischenbehälter (8) nach Anspruch 9, wobei der erste Bereich (26) ein zu dem zweiten Bereich (27) größeres Raumvolumen aufweist.

11. Metallurgische Anlage (33) umfassend zumindest eine Pfanne (9) für schmelzflüssiges Metall, einen unterhalb der zumindest einen Pfanne (9) angeordneten Zwischenbehälter (8) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, über den das schmelzflüssige Metall einer Stranggießanlage (2) bereitstellbar ist, sowie eine zwischen der Pfanne (9) und dem Zwischenbehälter (8) angeordnete und mit der Pfanne (9) und dem Zwischenbehälter (8) vakuumdicht

verbundene Entgasungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.

12. Metallurgische Anlage (33) nach Anspruch 11, wobei die Pfanne (9) und der Zwischenbehälter (8) jeweils einen, ggf. wassergekühlten, Anschlussflansch (35, 36) aufweisen, über den die Pfanne (9) mit der Eingangsöffnung (5) der Entgasungsvorrichtung (1), insbesondere der ersten Dichteinheit (21), und/oder über den der Zwischenbehälter (8) mit der AusgangsÖffnung (7) der Entgasungsvorrichtung (1), insbesondere der zweiten Dichteinheit (22) vakuumdicht verbindbar ist.

13. Verfahren zum Entgasen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls (34), vorzugsweise mittels einer metallurgischen Anlage (33) nach Anspruch 11 oder 12, umfassend die Verfahrensschritte: ij) Bereitstellen einer mit schmelzflüssigen Metall gefüllten Pfanne (9);

il) Andocken der Pfanne (9) an eine Entgasungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8;

il) Evakuieren der oberen Vakuumkammer (11) auf ein Druckniveau der unteren Vakuumkammer (12),

iv) Offnen der Verschlussvorrichtung (14), so dass die Durchgangsöffnung (13) freigegen wird,

V) Entleeren der Pfanne (9) unter Vakuum, derart, dass ein schmelzflüssiger Gießstrahl (34) innerhalb der Entgasungsvorrichtung (1) ausgebildet wird, und

vi) Entgasen des schmelzflüssigen Gießstrahls (34) innerhalb der Entgasungsvorrichtung (1) mittels Vakuum.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zwischen den Schritten iii) und iv) zunächst ein Pfannenschieber der Pfanne (9) zumindest teilweise geöffnet wird, um den in der Pfanne (9) enthaltenen Schiebersand über einen im Deckel (15) der Verschlussvorrichtung (14) angeordneten Schlackentopf (17) aufzufangen, und wobei der Pfannenschieber ggf. anschließend wieder geschlossen wird.

15. Verwendung einer Entgasungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 zum Entgasen und ggf. zum Entkohlen eines metallischen schmelzflüssigen Gießstrahls (34), der insbesondere aus einer eisenhaltigen oder einer nichteisenhaltigen-Legierung gebildet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen