DE602005003968T2

DE602005003968T2 - STOPPING BAR FOR FEEDING GAS IN A METAL MELT

Info

Publication number: DE602005003968T2
Application number: DE602005003968T
Authority: DE
Inventors: Philippe Guillo
Original assignee: Vesuvius Crucible Co
Current assignee: Vesuvius Crucible Co
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2025-07-16
Also published as: WO2006007672A3; ZA200700750B; AU2005263118A1; EP1789220B1; PL1789220T3; ES2299056T3; EP1789220A2; KR20070030913A; RU2007100205A; UA89642C2; ATE381402T1; AU2005263118B2; KR101128610B1; RU2375150C2; JP2008506536A; DE602005003968D1; TWI357837B; US20070210494A1; MY141417A; CA2572497C

Description

Diese Erfindung betrifft eine Monoblock-Stopfenstange, welche beim Metallgießen zum Steuern des Flusses einer Metallschmelze aus einer Auslassdüse in einen Aufnahmebehälter verwendet wird.These The invention relates to a monobloc stopper rod used in metal casting for controlling the flow of a molten metal from an outlet nozzle into a receptacle is used.

Bei Stranggießprozessen hat die Anwendung durch den Stopfen hinab injizierter Gase zu deutlichen Verbesserungen der Qualität des gegossenen Metalls geführt. Beispielsweise können inerte Gase, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, injiziert werden, um die Probleme infolge der Anbackung von bzw. der Verstopfung durch Aluminiumoxid zu vermindern oder um die Entfernung von Verfestigungsprodukten aus der Umgebung der Auslassdüse zu fördern. Reaktive Gase können ebenfalls eingesetzt werden, wenn die Zusammensetzung der Schmelze modifiziert werden soll. Herkömmlicherweise ist der Stopfen – im Allgemeinen hergestellt aus einer feuerfesten Aluminiumoxid-Kohlenstoff-Zusammensetzung – mit einer inneren Kammer versehen.at continuous casting has to clarify the application through the plug down of injected gases Improvements in quality of the cast metal. For example, you can inert gases, such as argon or nitrogen injected Be aware of the problems as a result of caking or constipation by alumina or removal of solidification products from the surroundings of the outlet nozzle to promote. Reactive gases can also be used when the composition of the melt should be modified. traditionally, is the stopper - im Generally made of a refractory alumina-carbon composition - with a provided inside chamber.

Es sind verschiedene Systeme entwickelt worden, um sicherzustellen, dass ein genau bemessener Gasstrom dem Stopfen zugeführt wird. Im Zusammenhang mit der Abdichtung solcher Systeme sowie bei der Sicherstellung, dass das Gas seiner gewollten Bahn folgt und nicht verunreinigt wird, sind Probleme aufgetreten. Stopfen, die sich bei der Erfüllung vieler dieser Anforderungen als erfolgreich erwiesen haben, sind in EP-A2-358.535 , WO-A1-00/30785 und WO-A1-00/30786 sowie erst kürzlich in WO-A1-02/100579 beschrieben worden.Various systems have been developed to ensure that a precisely metered gas flow is supplied to the plug. Problems have arisen in connection with sealing such systems as well as ensuring that the gas follows its intended course and is not contaminated. Stoppers that have proven successful in meeting many of these requirements are in EP-A2-358.535 . WO-A1-00 / 30785 and WO-A1-00 / 30786 as well as recently in WO-A1-02 / 100579 been described.

Infolge ihrer Entwicklungsarbeiten auf diesem Fachgebiet hat die Anmelderin nunmehr feststellen müssen, dass das durch den Stopfen hindurch in die Metallschmelze injizierte Gas beim Passieren des Stopfens verunreinigt werden könnte.As a result their development work in this field has the applicant now have to determine that injected through the plug into the molten metal Gas could be contaminated when passing the plug.

Insbesondere ist zu erwarten, dass der Kohlenstoff in der Zusammensetzung, welche den Stopfenkörper bildet, einige der ebenfalls in der Zusammensetzung vorkommenden Metalloxide reduzieren könnte, wobei diese Reduktion von der Bildung von Kohlenmonoxid begleitet ist. Das in die Metallschmelze injizierte Kohlenmonoxid wird seinerseits das Aluminium oxidieren, welches der Stahlschmelze zur Beruhigung zugesetzt wurde, so dass beträchtliche Mengen an Aluminiumoxid entstehen, welche zur Anbackung von bzw. zur Verstopfung durch Aluminiumoxid beitragen.Especially It is expected that the carbon in the composition, which the plug body forms, some of the also occurring in the composition Could reduce metal oxides, this reduction is accompanied by the formation of carbon monoxide is. The injected into the molten metal carbon monoxide is in turn the Oxidize aluminum, which added to the molten steel for reassurance so that was considerable Amounts of alumina arise, which are used for caking or contribute to the blockage by alumina.

Es wäre daher von Vorteil, eine Stopfenstange zu schaffen, welche das sie passierende Gas nicht verunreinigt.It would be therefore an advantage to create a stopper rod, which they pass Gas not contaminated.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem für eine Stopfenstange gelöst, welche zur Zufuhr von Gas beim Gießen einer Metallschmelze geeignet ist und einen Stopfenkörper mit einer inneren Kammer und einer Gasaustrittsöffnung umfasst, wobei eine Bohrung die innere Kammer mit der Gasaustrittsöffnung verbindet sowie die innere Kammer und die Bohrung einen Gasdurchlass begrenzen. Erfindungsgemäß sind die Wandungen des Gasdurchlasses mit einer Schicht eines Materials versehen, welches bei der Arbeitstemperatur kein Kohlenmonoxid freisetzt.According to the invention this Problem for one Stopper rod solved, which is suitable for supplying gas when casting a molten metal is and a plug body comprising an inner chamber and a gas outlet opening, wherein a bore the inner chamber connects to the gas outlet and the Inner chamber and the bore limit a gas passage. According to the invention Walls of the gas passage provided with a layer of a material, which does not release carbon monoxide at the working temperature.

Es muss angemerkt werden, dass es nach Kenntnis der Anmelderin das erste Mal ist, dass vorgeschlagen wird, ein Feuerfesterzeugnis auf einem Bereich dieses Erzeugnisses, der niemals mit der Metallschmelze in Kontakt kommt, mit einer solchen Schicht zu versehen. Im Gegensatz dazu ist beim Stand der Technik, wie er beispielsweise durch die Dokumente USA-A1-5.691.061 oder USA-A1-5.681.499 belegt wird, eine solche Schicht einzig auf Bereichen vorgesehen, welche ständig mit dem Metall Kontakt haben.It It must be noted that to the knowledge of the applicant the The first time that is proposed is a refractory product an area of this product that never comes with the molten metal comes in contact with such a layer to provide. In contrast this is in the prior art, as he for example by the documents USA-A1-5.691.061 or USA-A1-5.681.499 is occupied, such a Layer provided only on areas, which constantly with the Have metal contact.

Die Schicht kann nach der Herstellung der Stopfenstange als eine Beschichtung auf den Wandungen des Gasdurchlasses gebildet werden. Eine solche Beschichtung kann durch Sprühen einer Flüssigkeit, einer feuchten oder halbfeuchten Zusammensetzung oder einfach durch Füllen der inneren Kammer mit der geeigneten Zusammensetzung aufgebracht werden. Wenn die Beschichtung getrocknet ist, kann die Stopfenstange dann ausgehärtet werden. Als Alternative kann das Aushärten der Stopfenstange auch vor dem Beschichtungsschritt erfolgen. Vorteilhafterweise ist die Schicht eine Auskleidung, welche gemeinsam mit dem Stopfenstangenkörper gepresst wird. In diesem Falle ist tatsächlich möglich, die Anzahl der Herstellungsschritte zur vermindern. Nach einer anderen Variante erstreckt sich die Schicht im Wesentlichen über die gesamte Dicke der Wandungen des Gaskanals.The Layer may after the preparation of the stopper rod as a coating be formed on the walls of the gas passage. Such Coating can be done by spraying a liquid, a moist or semi-moist composition or simply by To fill the inner chamber is applied with the appropriate composition become. When the coating has dried, the stopper rod can then cured become. As an alternative, the curing of the stopper rod can also take place before the coating step. Advantageously, the Layer a liner, which is pressed together with the stopper rod body becomes. In this case is actually possible, the Number of manufacturing steps to reduce. After another Variant, the layer extends substantially over the entire thickness of the walls of the gas channel.

Das die Schicht bildende Material, welches bei der Arbeitstemperatur kein Kohlenmonoxid freisetzt, kann aus drei verschiedenen Kategorien von Materialien ausgewählt werden:

a) Materialien, welche keinen Kohlenstoff enthalten;
b) Materialien, welche im Wesentlichen aus nicht reduzierbaren Feuerfestoxiden bestehen oder
c) Materialien, welche Elemente umfassen, die mit dem entstandenen Kohlenmonoxid reagieren.

The layer forming material that does not release carbon monoxide at the working temperature can be selected from three different categories of materials:

a) materials which do not contain carbon;
b) materials which consist essentially of irreducible refractory oxides or
c) materials comprising elements that react with the resulting carbon monoxide.

Vorzugsweise wird das gewählte Material zwei oder drei der oben aufgeführten Eigenschaften. aufweisen.Preferably becomes the chosen one Material two or three of the above properties. exhibit.

Beispiele geeigneter Materialien der ersten Kategorie sind Siliciumoxid (beispielsweise Kieselglas), Aluminiumoxid, Mullit oder Materialien auf Basis von Magnesiumoxid (Spinell). In bestimmten Fällen können diese Materialien jedoch ein wenig Schwierigkeiten beim Aufbringen einer Auskleidung oder Beschichtung bereiten (Das Fehlen von Kohlenstoff in der Schicht kann einige Probleme hinsichtlich des Temperaturschockverhaltens hervorrufen), und sie bilden keine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.Examples of suitable materials of the first Category are silica (for example, silica glass), alumina, mullite, or magnesium oxide (spinel) based materials. However, in certain cases, these materials may present some difficulty in applying a liner or coating (the absence of carbon in the film may cause some problems with thermal shock behavior) and they are not a preferred embodiment of the invention.

Geeignete Materialien der zweiten Kategorie sind beispielsweise Aluminiumoxid-Kohlenstoff-Zusammensetzungen. Speziell sollten diese Zusammensetzungen einen sehr geringen Gehalt an Siliciumoxid oder an herkömmlichen Verunreinigungen, wie sie üblicherweise in Siliciumoxid gefunden werden (Natrium- oder Kaliumoxid), enthalten. Speziell sollten Siliciumoxid und dessen übliche Verunreinigungen unter 2 Masse-%, vorzugsweise unter 1 Masse-% gehalten werden.suitable Second category materials are, for example, alumina-carbon compositions. Specifically, these compositions should have a very low content on silica or conventional Impurities, as they usually do found in silica (sodium or potassium oxide). Specifically, silica and its usual impurities should be under 2% by mass, preferably less than 1% by mass.

Geeignete Materialien der dritten Kategorie umfassen beispielsweise ein freies Metall, das mit Kohlenmonoxid in der Weise zu reagieren vermag, dass ein Metalloxid und freier Kohlenstoff entstehen. Silicium und Aluminium sind für diese Anwendung geeignet. Diese Materialien können daneben oder altemativ Carbide und Nitride umfassen, welche mit Kohlenmonoxid zu reagieren vermögen (beispielsweise Silicium- oder Bornitrid).suitable For example, third category materials include a free one Metal that is able to react with carbon monoxide in such a way that a metal oxide and free carbon are formed. Silicon and aluminum are for suitable for this application. These materials may be off or altemative Carbides and nitrides include those that react with carbon monoxide capital (For example, silicon or boron nitride).

Vorzugsweise wird das ausgewählte Material zur zweiten oder zur dritten Kategorie gehören, und besonders bevorzugt wird es zur zweiten und zur dritten Kategorie gehören.Preferably becomes the selected one Material belonging to the second or third category, and especially preferably, it will belong to the second and the third category.

Ein geeignetes Material zur Bildung einer Schicht, welche bei der Arbeitstemperatur kein Kohlenmonoxid freisetzt, kann 60 Masse-% bis 88 Masse-% Aluminiumoxid, 10 Masse-% bis 20 Masse-% Grafit und 2 Masse-% bis 10 Masse-% Siliciumcarbid umfassen. Ein solches Material wird im Wesentlichen aus nicht oxidischen Stoffen oder aus nicht reduzierbaren Oxiden gebildet und umfasst Siliciumcarbid, welches mit dem Kohlenmonoxid reagieren kann, wenn bei Arbeitsbedingungen ein wenig davon entsteht.One suitable material for forming a layer which at the working temperature does not release carbon monoxide, may be 60% to 88% by weight of alumina, 10% by mass to 20 Mass% graphite and 2 mass% to 10 mass% silicon carbide. Such a material is essentially made of non-oxidic substances or formed from non-reducible oxides and comprises silicon carbide, which can react with the carbon monoxide when working a little of it arises.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in weicher 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Stopfenstange zeigt, beschrieben werden. Die Bezugszahl 1 bezeichnet die innere Kammer bzw. eine Gasaustrittsöffnung der Stopfenstange. Eine Bohrung 3 verbindet die innere Kammer 1 mit der Gasaustrittsöffnung 2. Die Bohrung 3 und die innere Kammer 1 begrenzen einen Gaskanal. Die 1 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Schicht 4 als Auskleidung gemeinsam mit dem Stopfenkörper gepresst worden ist. In sehr praktischer Weise kann die Auskleidung 4 auch durch mehrere vorgeformte Rohrstücke 41, 42 und 43 gebildet werden, welche mit dem Stopfenkörper gemeinsam gepresst werden. Ein Teil einer Metallstange 5 verbindet die Stopfenstange mit der Aufhängevorrichtung (nicht dargestellt) und ist in Arbeitsstellung dargestellt. Vorzugsweise erstreckt sich die Metallstange 5 über den höchsten Punkt der Schicht 4 hinaus. In ganz besonders bevorzugter Weise ist eine Dichtung 6 rund um das untere Ende der Metallstange 5 eingesetzt.The invention will now be with reference to the accompanying drawings, in softer 1 a section through a stopper rod according to the invention shows will be described. The reference number 1 denotes the inner chamber or a gas outlet opening of the stopper rod. A hole 3 connects the inner chamber 1 with the gas outlet 2 , The hole 3 and the inner chamber 1 limit a gas channel. The 1 shows an embodiment in which the layer 4 as a lining has been pressed together with the stopper body. In a very practical way, the lining 4 also by several preformed pipe sections 41 . 42 and 43 are formed, which are pressed together with the plug body. A part of a metal bar 5 connects the stopper rod with the suspension device (not shown) and is shown in working position. Preferably, the metal rod extends 5 over the highest point of the layer 4 out. Most preferably, a seal 6 around the lower end of the metal bar 5 used.

Claims

Stopper rod, which is suitable for supplying gas during the casting of a molten metal and a plug body with an inner chamber ( 1 ) and a gas outlet ( 2 ), wherein a bore ( 3 ) the inner chamber ( 1 ) with the gas outlet opening ( 2 ) and the inner chamber ( 1 ) and the bore ( 3 ) define a gas passage, characterized in that the walls of the gas passage with a layer ( 4 ), which does not produce carbon monoxide at the working temperature.

Stopper rod according to claim 1, characterized in that the layer ( 4 ) is a lining which is pressed together with the body.

Stopper rod according to claim 1, characterized in that the layer ( 4 ) is a coating which is applied to the walls of the gas passage.

Stopper rod according to claim 1, characterized in that the layer ( 4 ) extends substantially over the entire wall thickness of the gas passage.

Stopper rod according to one of claims 1 to 4, characterized in that the layer ( 4 ) above the lowermost point, which of a used for attachment of the plug to a suspension metal rod ( 5 ) extends beyond.

Stopper rod according to one of claims 1 to 5, characterized in that the layer ( 4 ) forming material is selected from the groups of a) materials which do not contain carbon; b) materials consisting essentially of irreducible refractory oxides; and / or c) materials comprising elements that react with the resulting carbon monoxide or mixtures thereof.

Stopper rod according to one of the preceding claims, characterized in that the layer ( 4 ) 60% to 88% alumina, 10% to 20% graphite and 2% to 10% silicon carbide by mass.

Stopper rod assembly according to one of the preceding claims with a metal rod used for attaching the stopper to a suspension device ( 5 ), whereby this metal rod ( 5 ) over the highest point of the layer ( 4 ) extends.

An assembly according to claim 8, wherein around the lower end of the metal rod ( 5 ) a seal ( 6 ) is inserted.