DE1263993B - Process for the continuous casting of hollow bodies - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

B22dB22d

Deutsche KL: 31 b2-11/00 German KL: 31 b2-11 / 00

Nummer: 1263 993Number: 1263 993

Aktenzeichen: B 79877 VI a/31 b2File number: B 79877 VI a / 31 b2

Anmeldetag: 23. Dezember 1964Filing date: December 23, 1964

Auslegetag: 21. März 1968Open date: March 21, 1968

Seit es bekannt ist, hochschmelzende Legierungen, insbesondere Eisen und Stahl, mit Hilfe des Stranggießverfahrens zu vergießen, hat es nicht an Vorschlägen und Versuchen gefehlt, auch Hohlstränge auf diese Weise herzustellen. Im allgemeinen ging man dabei so vor, daß man das flüssige Metall in den Ringraum zwischen einer wassergekühlten Stranggießkokille und einem wassergekühlten Dorn goß und den gegebenenfalls teilerstarrten Hohlstrang kontinuierlich aus der Kokille absenkte. Infolge der vielfältigen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen zu berücksichtigenden Einflüssen, wie Gießgeschwindigkeit, Gießtemperatur, Konizität der Kokille und des Domes, Kühlintensität der Kokille und des Domes, Eigenschaften der verschiedenen Legierungen usw., bereitet die Durchführung dieses Gießverfahrens große Schwierigkeiten, so daß es bisher keine wesentliche Verbreitung gefunden hat.For as long as it has been known, refractory alloys, especially iron and steel, have been cast using the continuous casting process to shed, there has been no lack of suggestions and attempts, including hollow strands manufacture in this way. In general, this was done in such a way that the liquid metal in the annular space between a water-cooled continuous casting mold and a water-cooled mandrel poured and the optionally partially solidified hollow strand continuously lowered from the mold. As a result of diverse relationships between the various influences to be taken into account, such as Casting speed, casting temperature, taper of the mold and the dome, cooling intensity of the mold and the dome, properties of the various alloys, etc., prepares the implementation of this Casting process great difficulties, so that it has not yet found any significant widespread use.

Die Erfindung zeigt einen neuartigen Weg zur Herstellung von Rohrluppen. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Stranggießen νοίι Hohlkörpern, insbesondere Rohrluppen, vorgeschlagen, wobei in bekannter Weise, wie beim Gießen voller Stränge, flüssige Schmelze dem oberen Ende der Stranggießkokille zugeführt und der aus der Kokille austretende Strang entlang einer zunächst fallenden und hierauf ansteigenden Kurvenbahn bis zu einer Höhe geführt wird, in der ein weiteres Ansteigen des flüssigen Teiles des Stranges nicht mehr erfolgen kann, so daß beim Weitergießen bzw. Weiterfördern des Stranges das flüssige Metall im Inneren desselben nur bis zur genannten Höhe reicht und der darüber hinaus steigende Strang hohl ist. . Dadurch, daß also das erfindungsgemäße Verfahren ohne einen wassergekühlten Dom für die Formung des Hohlraumes des Stranges arbeitet, entfallen alle Nachteile, die bisher durch den Dorn verursacht wurden. Außerdem entfallen alle Halte-, Bewegungs- und Kühleinrichtungen für den Dorn, wodurch die Gießanlage wesentlich einfacher wird. Für die Zufuhr und die Verteilung des Metalls können die bekannten Einrichtungen verwendet werden, die sich beim Gießen von Vollsträngen bereits bewährt haben und betriebssicher arbeiten. Auch der Transport und die Kühlung des Stranges nach Verlassen der Kokille können in gleicher Weise wie beim Gießen von Vollsträngen durchgeführt werden. Allerdings wird der Strang in einer gekrümmten Bahn nicht nur bis zur Horizontalen geführt und geradegebogen, sondern in seiner gekrümmten Bahn weitergeführt, bis er auf Gießspiegelhöhe kommt. In dieser Höhe herrscht im Verfahren zum Stranggießen von HohlkörpernThe invention shows a novel way of producing tube blanks. According to the invention is a process for continuous casting νοίι hollow bodies, in particular pipe blanks, proposed, being full in a known manner, such as when pouring Strands, liquid melt fed to the upper end of the continuous casting mold and from the mold exiting strand along an initially falling and then rising curve path up to a Height is performed at which a further rise in the liquid part of the strand no longer takes place can, so that when the strand continues to be poured or conveyed, the liquid metal inside it extends only up to the height mentioned and the strand rising beyond it is hollow. . The fact that so the inventive method without a water-cooled dome for Forming the cavity of the strand works, all the disadvantages that were previously caused by the mandrel are eliminated caused. In addition, all holding, movement and cooling devices for the mandrel are omitted, making the casting system much simpler. For the supply and distribution of the metal the known devices can be used, which are used in the casting of full strands have already proven themselves and work reliably. Also the transport and cooling of the strand after leaving the mold can be carried out in the same way as when casting full strands will. However, the strand is not only in a curved path to the horizontal guided and straightened, but continued in its curved path until it is at the level of the mold level comes. This is the level in the process for the continuous casting of hollow bodies

Anmelder:Applicant:

Gebr. Böhler&Co. Aktiengesellschaft, Wien;
Niederlassung: Gebr. Böhler & Co.
Aktiengesellschaft, Wien,
Verkaufsniederlassung 4005 BüderichGebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Vienna;
Branch: Gebr. Böhler & Co.
Aktiengesellschaft, Vienna,
Sales office 4005 Büderich

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Dr. mont. Bruno Tarmann,Dipl.-Ing. Dr. mont. Bruno Tarmann,

Kapfenberg, Steiermark (Österreich)Kapfenberg, Styria (Austria)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Österreich vom 16. Januar 1964 (A 282/64)Austria from January 16, 1964 (A 282/64)

flüssigen Kern des Stranges ein Druck, der genau gleich groß ist wie der Druck der den Strang umgebenden Atmosphäre, wenn der Gießspiegel in der Kokille ebenfalls dem normalen Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Wird in dieser Höhe in der erstarrten Randzone des Stranges eine Öffnung hergestellt, z. B. mittels eines Schneidbrenners, oder das Anfahrende zur Gänze abgetrennt, so bildet der gekrümmte Strang ein ungefähr U-förmiges, kommunizierendes Gefäß. Die flüssige Schmelze reicht im Stranginneren also vom Gießspiegel bis zu der Stelle, an der der Strang wieder in Gießspiegelhöhe anlangt. Das darüber hinaus steigende Ende des Stranges ist dann hohl und kann entweder in die Horizontale gebogen oder auch im Aufwärtsgang in gewünschten Längen abgetrennt werden.liquid core of the strand a pressure that is exactly the same as the pressure of the surrounding strand Atmosphere when the meniscus in the mold is also normal atmospheric pressure is exposed. If an opening is made at this height in the solidified edge zone of the strand, z. B. by means of a cutting torch, or the starting end is completely separated, so forms the curved strand is an approximately U-shaped communicating vessel. The liquid melt extends inside the strand from the mold level to the point at which the strand is back at the level of the mold level arrives. The end of the strand rising beyond that is then hollow and can either Bend horizontally or cut off in the desired lengths in the upward direction.

Ist der Gießspiegel jedoch nicht dem normalen Atmosphärendruck ausgesetzt, sondern einem gewissen Über- oder Unterdruck, dann verschiebt sich jene Höhe, in der der Strang bereits ohne Gefahr des Auslaufens angeschnitten bzw. geöffnet werden kann, entsprechend den Druckverhältnissen nach unten oder oben.However, if the mold level is not exposed to normal atmospheric pressure, but to a certain pressure Overpressure or underpressure, then the height shifts at which the strand is already without danger the leakage can be cut or opened, according to the pressure conditions below or above.

Es ist jedoch auch möglich, auch ohne öffnen der Strangschale erfindungsgemäß Hohlkörper herzustellen. In diesem Fall muß der Strang in der aufsteigenden Kurvenbahn bis mindestens zu jener Höhe geführt werden, in der im Inneren des Stranges ein Vakuum entstehen kann. Diese Höhe hängt von den Druckverhältnissen ab, und sie liegt etwaHowever, it is also possible, according to the invention, to produce hollow bodies without opening the strand shell. In this case, the strand in the ascending curved path must at least go up to that Height at which a vacuum can be created inside the strand. This height depends on the pressure conditions, and it is about

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1,40 m über Gießspiegelhöhe, wenn der Gießspiegel dem normalen Luftdruck ausgesetzt wird, und sinkt bei steigendem Unterdruck am Gießspiegel bis auf dessen Höhenlage ab.1.40 m above the mold level when the mold level is exposed to normal air pressure and sinks with increasing negative pressure at the mold level down to its height.

Im Vergleich zum Stranggießen von Hohlkörpern mit Hilfe eines gekühlten Domes haben die erfindungsgemäß hergestellten Hohlkörper eine vollkommen dichte Wand. Dieser Vorteil ist leicht erklärlich, weil bekannt ist, daß die meisten Fehlstellen, wie z. B. Hohlräume, bei der Erstarrung von Schmelzen dort entstehen, wo Erstarrungsfronten aufeinanderstoßen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist aber nur eine Erstarrungsfront vorhanden, die sich von der Strangoberfläche nach innen verschiebt und dann von der Stelle an, bis zu der die flüssige Schmelze im hochsteigenden Strang reicht, die innere Oberfläche des Hohlstranges bildet. Bei Gießversuchen hat es sich herausgestellt, daß die sich auf diese Weise bildende innere Oberfläche des Hohlstranges überraschend glatt anfällt und die so hergestellten Hohlkörper sich daher gut für die Weiterverarbeitung zu nahtlosen Rohren eignen.In comparison to the continuous casting of hollow bodies with the aid of a cooled dome, according to the invention produced hollow body a completely tight wall. This advantage is easy to explain because it is known that most imperfections, such as B. Cavities, arise in the solidification of melts where solidification fronts clash. In the method according to the invention, however, there is only one solidification front, which moves inward from the strand surface and then from the point to which the liquid melt in the ascending strand is sufficient, forming the inner surface of the hollow strand. at Casting tests it has been found that the inner surface of the formed in this way Hollow strand is surprisingly smooth and the hollow body produced in this way is therefore good for the Suitable for further processing into seamless pipes.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt am besten unter Verwendung der sogenannten Kreisbogenkokille, weil in diesem Fall der Strang schon im gekrümmten Zustand die Kokille verläßt und die anfangs noch dünne und empfindliche Randzone des Stranges keinen Biegebeanspruchungen unterworfen werden muß. Auf diese Weise ist es möglich, den Bogen des Stranges, der sich unter der Gießspiegelhöhe befindet, besonders kurz zu halten und daher Hohlstränge mit geringer Wandstärke herzustellen.The method according to the invention is best carried out using the so-called circular arc mold, because in this case the strand is already in the curved state The mold leaves and the initially thin and sensitive edge zone of the strand is not subjected to any bending stresses must be subjected. In this way it is possible to specialize the bow of the strand that is below the mold level to keep short and therefore to produce hollow strands with low wall thickness.

Beispielsweise kann ein Hohlstrang erfindungsgemäß auf folgende Art hergestellt werden: Flüssiger Stahl wird in bekannter Weise aus einer üblichen Gießpfanne mit Hilfe eines Zwischenpfännchens einer wassergekühlten Stranggießkokille zugeführt. Der Formhohlraum der Kokille hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist kreisbogenförmig gekrümmt, d. h., die Achse des Formhohlraumes bildet einen Teil eines Kreises. In der Kokille erstarrt nur ein Teil des Stahles, so daß der aus der Kokille austretende, kreisbogenförmig gekrümmte Strang im Inneren flüssig ist. Im Anschluß an die Kokille wird der Strang mit Hilfe von Führungsrollen, von denen wenigstens einige angetrieben sind, auf einer ebenfalls kreisförmigen Bahn bis in Höhe des oberen Kokillenendes geführt, wobei er durch aufgespritztes Kühlwasser weiterhin gekühlt wird und seine erstarrte Randzone an Dicke zunimmt. Sobald das Anfahrende des gegossenen Stranges auf der genannten Höhe anlangt, wird der kalte Anfahrstrang abgetrennt und ungefähr an der Stelle, wo der flüssige Kern des Stranges beginnt, mit Hilfe eines Brenners eine Öffnung in der Strangschale hergestellt. Der aus der Führungsbahn nach oben austretende Strang wird anschließend durch eine aus mehreren Rollen bestehende Richtvorrichtung geradegebogen und hierauf mit Schneidbrennern in die gewünschten Längen geschnitten. Bei Beendigung des Gießens muß allerdings die Ausförderung des Stranges so lange unterbrochen werden, bis der Strang durcherstarrt ist, weil sich sonst flüssiger Stahl über die Anlage ergießen würde. Der letzte Teil des Stranges ist daher kein Hohlstrang.For example, a hollow strand can be produced according to the invention in the following way: More liquid Steel is made in a known manner from a conventional pouring ladle with the help of an intermediate pan fed to a water-cooled continuous casting mold. The mold cavity of the mold has a circular shape Cross-section and is curved in the shape of an arc of a circle, i. i.e., forms the axis of the mold cavity part of a circle. In the mold only part of the steel solidifies, so that that from the mold exiting, circular arc-shaped curved strand is liquid inside. Following the mold is the strand with the help of guide rollers, at least some of which are driven, on one as well circular path up to the level of the upper end of the mold, whereby it is sprayed on Cooling water continues to be cooled and its solidified edge zone increases in thickness. As soon as that The approaching end of the cast strand arrives at the specified height, becomes the cold approaching strand separated and roughly at the point where the liquid core of the strand begins, with the help of a Brenner made an opening in the strand shell. The one emerging from the guideway upwards The strand is then passed through a straightening device consisting of several rolls bent straight and then cut into the desired lengths with cutting torches. Upon termination of the casting, however, the conveyance of the strand must be interrupted until the Strand is solidified because otherwise liquid steel would pour over the system. The last Part of the strand is therefore not a hollow strand.

Ein auf diese Weise hergestellter Hohlstrang aus Stahl mit beispielsweise I⁰ZoC und 1,5% Cr weist einen Außendurchmesser von etwa 150 τητη und einen Innendurchmesser von 50 mm auf, wenn der Radius der gekrümmten Achse des Formhohlraumes und der gelcrümmten Strangführung 1,5 m, die Gießbzw. Ausziehgeschwindigkeit des Stranges 1,5 m/min beträgt und die Kühlwassermenge gleich ist wie beim Gießen von Vollsträngen.A hollow strand made of steel with, for example, I ⁰ ZoC and 1.5% Cr produced in this way has an outside diameter of about 150 τητη and an inside diameter of 50 mm if the radius of the curved axis of the mold cavity and the gel-curved strand guide is 1.5 m , the casting or Withdrawal speed of the strand is 1.5 m / min and the amount of cooling water is the same as when casting full strands.

Zur Herstellung von Hohlsträngen mit größerer Wandstärke ist es jedoch auch möglich, Kokillen mit gerader Achse zu verwenden und den Strang erst unter der Kokille mit Hilfe geeigneter Führungsrollen einer z. B. kreis-, parabel- oder klothoidenförmigen Krümmung zu unterwerfen. In jedem Fall ist es erforderlich, daß der Strang an der Stelle, an der die erfindungsgemäße Verbindung zwischen flüssigem Strangkern und Außenatmosphäre hergestellt wird, im Inneren noch genügend flüssig ist.To produce hollow strands with a greater wall thickness, however, it is also possible to use molds to use with a straight axis and the strand only under the mold with the help of suitable guide rollers of a z. B. circular, parabolic or clothoid-shaped Subject to curvature. In any case it is necessary that the strand is in place which established the connection according to the invention between the liquid strand core and the outside atmosphere is still sufficiently liquid inside.

Außer durch geeignete Bemessung der Kurvenbahn für den Strang unterhalb der Gießspiegelhöhe wird die Wanddicke des herzustellenden Hohlstranges erfindungsgemäß durch Veränderung der Gießgeschwindigkeit und/oder Steuerung der direkten Wasserkühlung geregelt. Bei der Herstellung von besonders dünnwandigen Hohlsträngen kann es sogar erforderlich sein, den die Kokille verlassenden Strang nur auf einer kurzen Strecke mit Spritzwasser zu kühlen und im restlichen Teil der Kurvenbahn, den der Strang mit flüssigem Kern durchläuft, mit einer geeigneten Wärmeisolierung zu versehen, so daß eine weitere Wärmeabfuhr unterbunden wird.Except by suitable dimensioning of the cam track for the strand below the mold level the wall thickness of the hollow strand to be produced is according to the invention by changing the Casting speed and / or control of the direct water cooling regulated. In the production of Particularly thin-walled hollow strands, it may even be necessary to leave the mold Only cool the strand with spray water over a short stretch and in the remaining part of the curved path, to provide the strand with the liquid core with a suitable thermal insulation, so that further heat dissipation is prevented.

Die Gleichmäßigkeit der Wandstärke und die Beschaffenheit der Innenfläche der erfindungsgemäß hergestellten Hohlkörper kann noch durch Einwirkung elektromagnetischer Felder oder von Vibratoren auf den flüssigen Kern des Stranges verbessert werden. Dadurch wird der flüssige Kern in Bewegung gehalten und eine gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt.The uniformity of the wall thickness and the nature of the inner surface of the invention Manufactured hollow body can still by exposure to electromagnetic fields or from Vibrators on the liquid core of the strand are enhanced. This turns the liquid core into Movement kept and an even temperature distribution achieved.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich besonders Rund- und Quadratquerschnitte. Round and square cross-sections are particularly suitable for carrying out the method according to the invention.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Stranggießen von Hohlkörpern, insbesondere von Rohrluppen, bei dem der Strang aus einer im wesentlichen vertikal angeordneten Stranggießkokille nach unten entlang einer zunächst fallenden Kurvenbahn geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang anschließend entlang einer ansteigenden Kurvenbahn mit flüssigem Kern aufwärts bis über Gießspiegelhöhe geführt wird.1. A method for the continuous casting of hollow bodies, in particular tube blanks, in which the strand from a substantially vertically arranged continuous casting mold downwards an initially falling curved path is guided, characterized in that the strand is then guided along a rising Curved path with a liquid core is guided upwards to above the mold level. 2. Verfahren zum Stranggießen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfahrende des Stranges im Bereich des flüssigen Kerns etwa in Gießspiegelhöhe belüftet wird.2. A method for continuous casting according to claim 1, characterized in that the start-up end of the strand in the area of the liquid core is ventilated approximately at the level of the meniscus. 3. Verfahren zum Stranggießen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Hohlstranges durch Veränderung der Gießgeschwindigkeit und/oder durch Veränderung der Kühlung gesteuert wird.3. A method for continuous casting according to claim 1 or 2, characterized in that the wall thickness of the hollow strand by changing the casting speed and / or is controlled by changing the cooling. 4. Verfahren zum Stranggießen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Kern durch mechanische Mittel, z. B. durch Vibratoren, in Bewegung gehalten wird.4. A method for continuous casting according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the liquid core by mechanical means, e.g. B. is kept in motion by vibrators. 5. Verfahren zum Stranggießen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß5. A method for continuous casting according to claim 1, 2 or 3, characterized in that 5 6 5 6 der flüssige Kern durch elektrische Mittel, z. B. rungsbahn, die mit der Stranggießkokille zu-the liquid core by electrical means, e.g. B. rungsbahn, which to- durch elektromagnetische Felder, in Bewegung sammen mindestens 180° umfaßt.by electromagnetic fields, in motion together at least 180 °. gehalten wird. is held. 6. Vorrichtung zum Stranggießen nach An- In Betracht gezogene Druckschriften:6. Device for continuous casting according to Publications considered: Spruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Kreis- 5 Herrmann, »Handbuch des Stranggießens«,Proverbs 1 to 5, characterized by a circle 5 Herrmann, "Manual of Continuous Casting", bogenkokille und eine kreisbogenförmige Füh- 1958, S. 449 bis 451.arched mold and a circular arc-shaped guide 1958, pp. 449 to 451. 809 519/524 3.68 © Bundesdruckerei Berlin809 519/524 3.68 © Bundesdruckerei Berlin