DE19936344C2 - Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen Metallstranggießen - Google Patents
Gußform zur Verwendung beim kontinuierlichen MetallstranggießenInfo
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- DE19936344C2 DE19936344C2 DE19936344A DE19936344A DE19936344C2 DE 19936344 C2 DE19936344 C2 DE 19936344C2 DE 19936344 A DE19936344 A DE 19936344A DE 19936344 A DE19936344 A DE 19936344A DE 19936344 C2 DE19936344 C2 DE 19936344C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gußform zur Verwendung beim
kontinuierlichen Metallstranggießen, welche einen an beiden Enden offenen
Hohlraum aufweist.
Ein kontinuierliches Stranggußverfahren wird adaptiert, um kontinuierlich
aus geschmolzenem Metall Stranggußprodukte, wie Blöcke, Barren oder Bram
men bzw. Platten, zu gießen und hat Vorteile einer hohen Ausbeute und ist
fähig, Produkte mit einer verringerten Anzahl von Schritten herzustellen.
Das kontinuierliche Stranggußverfahren weist jedoch ein Problem auf, daß
Luftspalte zwischen einer verfestigten Schale bzw. einen Mantel eines Guß
produktes und einer Gußformwand ausgebildet werden. Die Luftspalte verringern
den Wärmeübergang zwischen der Gußform und der verfestigten Schale bzw.
den Mantel beträchtlich, was kein gleichmäßiges Abkühlen für die verfestigte
Schafe ergibt, innere Sprünge bzw. Risse an den Ecken des Gußproduktes
ausbildet, was in einem Extremfall in einem Ausbrechen bzw. Durchbrechen der
Gußprodukte resultiert. Die inneren Risse bzw. Sprünge an den Ecken des
Stranggußproduktes werden durch ein verzögertes Abkühlen an den Ecken des
Gußproduktes bewirkt und es wird angenommen, daß die Risse bzw. Sprünge
durch Biegebeanspruchungen (Zug- und Druckkomponenten), die an den Ecken
des Gußproduktes aufgrund der ungleichen Dicke der verfestigten Hülle bzw.
Haut auftreten, die durch den Unterschied der Kühlbedingungen zwischen den
Seiten und den Ecken der Gußform während des Fortschreitens des Kühlens bei
diskontinuierlichem bzw. intermittierendem Kontakt während des kontinuierlichen
Abziehens auch nach der Ausbildung von Luftspalten in der Form bewirkt wer
den, ausgebildet werden.
Um das Auftreten von Luftspalten bzw. Luftzwischenräumen zu vermeiden,
wurden die Optimierung einer Verjüngung bzw. eines Konus eines Gußform
hohlraums (Raum in der Gußform zur Ausbildung des Stranggußproduktes),
Einspritzen eines Kühlmittels in die Luftspalte und dgl. für das Erreichen eines
effizienten Kontakts zwischen der verfestigten Haut bzw. Schale des Strangguß
produktes und der Gußformwand vorgeschlagen.
Als ein Verfahren zur Optimierung der Verjüngung bzw. des Konus des
Gußformhohlraums wurde beispielsweise eine Gußform zur Verwendung beim
kontinuierlichen Stranggießen unter Berücksichtigung eines charakteristischen
Heißextraktions- bzw. -austragswerts des Gußflusses in der Gußform ebenso
verwendet, wie ein Gleitmittel vorgeschlagen wurde (siehe japanische, publizier
te, ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 56-53849, welche hier vollständig als
Referenz umfaßt ist). Wie dies in Fig. 4a und 4b gezeigt ist, ist eine Konizität
bzw. ein Konus bzw. eine Verjüngung an einer kürzeren Seite 12 einer Gußform
festgelegt, um einer spezifischen Bedingung (Verhältnis) zu genügen, um den
Kühl- bzw. Abkühlzustand an den Ecken eines Gußproduktes eines Brammengus
ses zu verbessern. Die Gußformwandoberfläche weist eine konvexe Vorwölbung
in Richtung einer Bramme bzw. einer Platte entlang der Stranggießrichtung auf
und die Verjüngung bzw. der Konus vergrößert sich in einem Bereich von 5 cm
bis 10 cm in der Nachbarschaft einer Gießspiegelposition bzw. Meniskusposition,
während sie sich in Richtung zum Boden (Auslaß) verringert, um die Reibung
zwischen dem Gußprodukt und der Gußformwand in dem unteren Bereich der
Gußform nicht zu erhöhen.
Die Patentliteratur beschreibt, daß diese Ausbildung den Luftspalt, der an
der kürzeren Seite einer Brammen- bzw. Plattengußform bewirkt wird, eliminieren
kann und weiters dem Ausbrechen eines Gußproduktes durch Unterdrücken einer
Reibung zwischen dem Stranggußprodukt und der Gußformwand, welche sich
mit steigender Gießgeschwindigkeit erhöht, verhindern kann, ebenso wie sie das
Ausbrechen des Formstücks durch drastisches Reduzieren der Längssprünge an
der Oberfläche und im Inneren der Ecken des Stranggußprodukts, welche bis
dato häufig in spezifischen Stahltypen ausgebildet wurden (hoch gekohlter Stahl,
niedrig legierter Spezialstahl und dgl.), verhindern kann.
Weiters wurde auch eine Gußform zur Verwendung für ein kontinuierliches
Stranggießen vorgeschlagen, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist, in welcher eine
zusätzliche Ausweitung 15 in einem Bereich in der oberen Hälfte 13 einer konti
nuierlichen Stranggußform angeordnet ist, um einen vergrößerten Querschnitts
bereich 16 (siehe Fig. 5b) auszubilden, und die Umfangslänge der Gußform ist
teilweise durch Vorsehen des vergrößerten Querschnittsbereiches 16 erhöht,
wodurch die Umfangslänge der Gußform mit der Umfangslänge des Gußproduk
tes bis zur festen Schwindung abgeglichen wird und die Ausbildung von Luft
spalten an den Ecken der Gußform (siehe japanische, publizierte, geprüfte
Patentanmeldung Nr. 7-67600, welche hier als Bezug enthalten ist) unterdrückt
wird.
Die Patentveröffentlichung beschreibt, daß diese Ausführungsform Ober
flächendefekte an den Ecken verhindern kann und die Zerstörung oder das
Ausbrechen von Gußprodukten, welches bei Hochgeschwindigkeitsstranggießen
aufzutreten neigt, stark reduzieren kann.
Zusätzlich wurde eine kontinuierliche Stranggußform für ein Gußprodukt
mit kreisförmigem Querschnitt mit einer Konizität von 5,0-19,0%/m in einem
Gießspiegelbereich vorgeschlagen, und zwar unter Berücksichtigung einer festen
Schwindung in Begleitung von einer δ → γ Umlagerung bzw. Transformation einer
verfestigten Haut bzw. Schale unmittelbar nach der Verfestigung in hypoperitek
tischen Stählen (0,08-0,15 Masseprozent C) (japanische, publizierte, ungeprüf
te Patentanmeldung Nr. 9-314287, welche hier als Bezug enthalten ist).
Da die hypoperitektischen Stähle einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf
weisen, zeigt die Struktur in der Anfangsphase der Verfestigung eine δ-Phase
ähnlich reinem Eisen, welche sich in eine γ-Phase während dem Fortschreiten
des Abkühlens umlagert. Wie dies mit A in Fig. 2 gezeigt ist, resultiert die
Phasenumwandlung von der δ-Phase in die γ-Phase im Anfangsstadium der
Verfestigung in einer relativ großen Änderung des spezifischen Volumens und
demgemäß wird eine Konizität, die der festen Schwindung, von welcher die
Phasenumlagerung begleitet ist, entspricht, an dem Gießspiegel- bzw. Meniskus
bereich der Stranggußform vorgesehen.
Die Patentliteratur beschreibt, daß die geoffenbarte, kontinuierliche Strang
gußform die Ausbildung von Luftspalten, die durch die große, feste Schwindung
begleitet durch die Umlagerung einer verfestigten Schale bzw. Haut von der δ-
Phase in die γ-Phase gebildet werden und die Ausbildung von Rissen bzw.
Sprüngen in dem Stranggußprodukt aufgrund einer verzögerten Verfestigung in
der sich verfestigenden Haut bzw. der Schale im Bereich der Luftspalte vermei
den kann.
Selbst durch das oben beschriebene Verfahren der Optimierung der Ver
jüngung in dem Gußformhohlraum kann jedoch die Ausbildung von Luftspalten
an den Ecken der Gußformwand nicht vollständig verhindert oder unterdrückt
werden. Dies deshalb, da einige der oben beschriebenen Verfahren auf dem
Schrumpfen bzw. Schwinden der verfestigten, im festen Zustand (feste Phase)
gebildeten und gekühlten Schale bzw. Haut basieren, und die hierfür für den
Gußformhohlraum ausgebildete Konizität nicht geeignet sein kann, sondern
Luftspalte zwischen der Gußform und dem Gußprodukt ausbildet und weiters
Luftspalte an den Ecken der Gußform ausbildet, um eine Verzögerung der Kühl
geschwindigkeit zu bewirken, was innere, vertikale Sprünge bzw. Risse an den
Ecken des Stranggußproduktes zutage bringt. Deshalb ist es schwierig, die
Luftspalte an den Ecken der Gußformwand in Übereinstimmung mit der festen
Schwindung der sich verfestigenden Schale des Gußproduktes, umfassend auch
die Ecken der Gußformwand zu eliminieren.
In der oben beschriebenen Stranggußform
kann manchmal die Ausbildung von inneren
Sprüngen an den Ecken des Stranggußproduktes, insbesondere von in einer
dünnen Gußschicht bzw. Hartgußschicht, die 2-8 mm unter der Oberflächen
schicht vorhanden ist, ausgebildeten inneren Sprüngen an den Ecken des Strang
gußproduktes, nicht immer verhindert werden.
Die inneren Sprünge an den Ecken des Stranggußproduktes werden durch
eine Kühlverzögerung für die Ecken des Stranggußproduktes aufgrund der
unvermeidbar an den Ecken der Gußformwand ausgebildeten Luftspalte bewirkt,
wie dies oben beschrieben wurde, und die inneren Sprünge werden mit dem An
steigen der Stranggießgeschwindigkeit bzw. Stranggießrate merkbar länger, was
zu einem Problem führt, daß die Produktivität von kontinuierlichem Stranggießen
durch Erhöhen der Stranggußrate nicht verbessert werden kann.
Weiters erhöhen die inneren Sprünge an den Ecken des Stranggußpro
duktes das Verarbeitungsausmaß für das Stranggußprodukt, reduzieren die
Ausbeute und in einem extremen Fall bewirken sie das Ausbrechen des Gußproduktes,
um das kontinuierliche Stranggußverfahren zu unterbrechen und als
ein Ergebnis die Produktivität des kontinuierlichen Stranggießens merkbar zu
verringern.
Die DE 44 35 218 A1 offenbart eine Kokille zum Stranggießen von Dünnbrammern
oder Stahlbändern, deren aus je zwei gekühlten Breitseitenwänden und
Schmalseitenwänden gebildeter Formraum einen erweiterten Eingießbereich zur
Aufnahme eines Tauchgießrohrs bildet. Eine Formwandung einer ersten
Breitseitenwand ist eben und verläuft in einem Winkel von 2 bis 10° zur Vertikalen,
und eine Formwandung einer zweiten Breitseitenwand weist eine erweiternde
Wölbung, welche entgegengesetzt zur Neigung der ebenen Formwandung ist, auf.
Schrewe, H., "Stranggießen von Stahl, Einführung und Grundlagen", 1987, Verlag
Stahleisen mbH Düsseldorf, ISBN 3-514-00347-5, Seite 35 und 36 offenbart eine
Kokille mit mehrstufigen Konizitäten, welche die größte Konizität innerhalb der ersten
100 mm unterhalb des Gießspiegels aufweist.
Die CH 617 608 A5 offenbart ein Verfahren zum Strahlstranggießen bei welchem der
Strahl in eine Durchlaufkokille mit mehreren aufeinanderfolgenden Konizitätsstufen
gegossen wird. Die Neigung der Konizitätsstufen zur Vertikalen nimmt hierbei in
Flußrichtung kontinuierlich ab.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gußform zur Verwendung beim
kontinuierlichen Metallstranggießen bereitzustellen, mit welcher die Qualität des
Endprodukts erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Gußform mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Inhalt der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Gußform zur Verwendung
beim kontinuierlichen Metallstranggießen zur Verfügung gestellt, die fähig ist,
innere Sprünge, welche in einer Gußschicht bzw. Hartgußschicht an den Ecken
eines Gußproduktes ausgebildet werden, zu vermeiden und die fähig ist, erhöh
ten Stranggießgeschwindigkeiten zu genügen.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis einer neuen Erkenntnis ge
tätigt, daß innere Sprünge in einer Gußschicht an den Ecken eines Strang
gußproduktes durch Ausbildung von Luftspalten aufgrund der Schwindung, be
gleitet durch die Phasenänderung von geschmolzenem Metall, welches der Form
zugeführt wird, von einer flüssigen Phase in eine feste Phase bei konti
nuierlichem Stranggießen, um aus dem geschmolzenen Zustand in dem Gieß
spiegelbereich eine verfestigte Schale bzw. Haut auszubilden, bewirkt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, um die durch das Schrumpfen
bzw. Schwinden bewirkte Ausbildung von Luftspalten zu vermeiden, zusätzlich
an der Innenwandfläche bzw. -oberfläche einer kontinuierlichen Stranggießform
ein Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich angeordnet, der dem Ausmaß des
Schrumpfens bzw. Schwindens während bzw. bei der Ausbildung einer
verfestigten Haut bzw. Schale aus einem geschmolzenen Metall entspricht, zur
Verfügung gestellt, wobei bzw. wodurch die verfestigte Schale des Strangguß
produktes in einem effizienten Kontaktzustand von dem Beginn der Ausbildung
bis zu dem Entfernen aus der Form verbleibt.
Weitere Merkmale und Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden,
detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die einen Längsschnitt einer kontinuierlichen
Stranggußform in einer Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt (der
Luftspalt 17 ist in dieser Figur zu Erläuterungszwecken etwas vergrößert dar
gestellt);
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Änderung eines spezifischen Volu
mens in reinem Eisen und in Kohlenstoff-Stahl mit der Temperaturänderung zeigt,
und das Zeichen * des Diagramms zeigt die Schwindung, die durch die Phasen
änderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird;
Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für die Änderung des
Anstiegs der Schwindung eines Gußproduktes in einer Form nach dem Beginn
der Verfestigung als ein Beispiel zeigt, indem ein Positionszusammenhang relativ
zu einer Größe des Schwindens, korrigiert durch einen linearen Expan
sionskoeffizienten für die Änderung eines spezifischen Volumens eines 0,25
Masse-% Kohlenstoffstahls, der auf der Ordinate aufgezeichnet ist, gezeigt ist;
Fig. 4a ist eine schematische Draufsicht auf eine bestehende, kontinuier
liche Stranggußform und Fig. 4b ist eine vertikale Querschnittsansicht einer
kürzeren Seite entlang der Linie X-X in Fig. 4a;
Fig. 5a ist eine schematische Querschnittsansicht einer anderen bestehen
den, kontinuierlichen Stranggußform und Fig. 5b ist eine Draufsicht auf die Form;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Querschnittsstruktur eines
Gußblocks in einer Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Querschnittsstruktur eines
Gußblocks eines existierenden Beispiels zeigt.
In einer kontinuierlichen Stranggußform bzw. Gußform bzw. Form bzw.
Formwerkzeug ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich an einer Innenwandoberfläche
bzw. Fläche einer kontinuierlichen Stranggußform entsprechend dem Aus
maß der Schwindung während der Ausbildung einer verfestigten Schale bzw.
eines Mantels aus einem geschmolzenen Metall nahe eines Gießspiegels bzw.
Meniskuses angeordnet. In dem Verfahren zur Bestimmung des Profils eines
Hohlraums in einer Gußform gemäß der vorliegenden Erfindung muß ein vorherr
schendes Schwindungs- bzw. Schrumpfungsphänomen eines geschmolzenen
Metalls in der Form genauer unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erklärt
werden.
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Änderung des spezifischen Volumens
in reinem Eisen und in Kohlenstoffstahl mit dem Fortschreiten der Temperatur
zeigt, und Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für die Änderung
des Anstiegs der Schwindung eines Gußproduktes in der Form nach Beginn der
Verfestigung als Beispiel zeigt, indem ein Positionszusammenhang in bezug auf
die Größe einer Schwindung, die durch einen linearen Expansionskoeffizienten
für die Änderung eines spezifischen Volumens eines 0,25 Masse-% Kohlenstoff
stahls korrigiert ist, auf einer Ordinate angezeigt ist.
Fig. 2 zeigt Änderungskoeffizienten des spezifischen Volumens für reines
Eisen, 0,25 Masse-% C und 0,8 Masse-% C Kohlenstoffstähle. Für jede Art von
Stählen werden drei Arten von Schwindungen zeitlich aufeinanderfolgend ausge
bildet, nämlich das flüssige Schrumpfen bzw. Schwinden in dem Flüs
sigphasenzustand (p → q), welches während der Absenkung der Temperatur des
geschmolzenen Stahls von dem geschmolzenen Zustand (p) bis zu dem Ver
festigungs-Ausgangspunkt (q) bewirkt wird, durch Phasenänderungen aus dem
Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung (q → r) während
der Temperaturabsenkung (Kühlen) in einem Bereich, wo fest/flüssig nebenein
ander bestehen, von einem Verfestigungs-Ausgangspunkt (q) bis zu dem Ver
festigungs-Endpunkt (r) und eine feste Schwindung (r → s), die durch das Absen
ken der Temperatur von dem Verfestigungs-Endpunkt bis zu dem Entnehmen des
Stranggußproduktes aus der Form bewirkt wird und durch den linearen Expan
sionskoeffizienten gesteuert ist. Das Ausmaß der Schwindung für jede aus dem
flüssigen Schwinden, der Schwindung, die durch Phasenänderung von dem
Flüssigphasenzustand zu der Flüssigphase bzw. dem Festphasenzustand bewirkt
wird, und der festen Schwindung kann als eine physikalische Größe, die durch
die chemische Zusammensetzung des jeweiligen Stranggußproduktes bestimmt
ist, erkannt werden.
Wie aus Fig. 2 ersehen werden kann, weist unter den Änderungen des
spezifischen Volumens während des Abkühlens die feste Schwindung (r → s) ein
großes Ausmaß bzw. Verhältnis auf, während die Phasenänderung von dem
Verfestigungs-Ausgangspunkt (q) zu dem Verfestigungs-Endpunkt (r), nämlich
die Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand
in die feste Phase (q → r) abrupt in einem engen Temperaturbereich, im Hinblick
auf den Änderungskoeffizienten für die Änderung des spezifischen Volumens,
auftritt.
Für das Phänomen in der Gußform während des kontinuierlichen Strang
gießens ist es wichtig, die Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem
Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird, zu überprüfen, d. h. das
Verfestigungsverfahren in der Form.
Indem nun auf das Verfestigungsverfahren in der Form im Fall eines
kontinuierlichen Stranggießens für einen 0,25% C Kohlenstoffstahl als ein
Beispiel Bezug genommen wird, unterliegt, wenn auf eine Verflüssigungstempe
ratur +20°C erhitzter, geschmolzener Stahl in eine Form gegossen wird, der
geschmolzene Stahl in einem Gießspiegelbereich in Kontakt mit der Strangguß
formwand einem Kühlen und beginnt momentan, sobald eine Temperatur der
Flüssig- bzw. Liquiduslinie (etwa 1.500°C) erreicht ist, die Phasenänderung
von der flüssigen Phase in die feste Phase, d. h. es beginnt die Verfestigung
(Punkt q in Fig. 2), und die Verfestigung ist bei einer Verfestigungs- bzw.
Solidustemperatur von etwa 1.475°C (Punkt r in Fig. 2) vervollständigt. Nach
folgend unterliegt das Gußprodukt der festen Schwindung, während es in Kon
takt mit der Form (Punkte r → s in Fig. 2) gekühlt wird und schließlich aus der
Gußform bei einer Oberflächentemperatur des Stranggußproduktes von etwa
1.000°C entnommen wird.
Dies kann mit Rücksicht auf das Ausmaß der Schwindung eines Strang
gußproduktes, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, bestimmt sein. D. h. ein in eine
Gußform gegossener, geschmolzener Stahl ist in einem Gießspiegelbereich in
Kontakt mit einer Gußformwand und zu dem Zeitpunkt, wo die Verfestigung be
ginnt, schwindet er während des Fortschreitens der Verfestigung, wie dies mit
einer Linie ## in der Figur gezeigt ist, und vervollständigt die Verfestigung in
einem Punkt r. Das Verfahren vom Start bis zum Ende der Verfestigung ist nahe
dem Kühlungs- bzw. Gießspiegel in einer extrem kurzen Zeitdauer vervoll
ständigt, in welcher eine Gußschicht als eine verfestigte Schale bzw. ein ver
festigter Mantel ausgebildet wird.
Die Verfestigung schreitet weiter, begleitet durch die feste Schwindung
durch den Kühleffekt der Form, wie dies durch eine Kurve ## gezeigt ist, von dem
Punkt r kontinuierlich fort.
Die lineare Schwindungsrate des Formstücks aufgrund des Verfestigungs
schwindens zeigt einen Wert von etwa 0,7%.
Wie oben beschrieben, wird die von der Phasenänderung von der flüssigen
Phase in die feste Phase begleitete Schwindung schnell in der Form in einer
kurzen Zeit in einer Anfangsstufe des kontinuierlichen Gießens ausgebildet. D. h.
die Schwindung ist ein Phänomen, welches nahe dem Meniskus bzw. Gieß
spiegel, in welchem eine verfestigte Haut bzw. Schale gebildet wird, wenn in die
Form eingebrachtes, geschmolzenes Metall mit der Verfestigung von dem Mo
ment des Kontakts mit der Form an beginnt (innerhalb 1 s nach dem Kontakt)
auftritt. Da zusätzlich der statische Druck des geschmolzenen Stahls, der auf die
verfestigte Haut bzw. Schale wirkt, nahe dem Meniskus extrem niedrig ist und
keine Deformationsspannungen bewirkt werden, werden durch Schwindung
aufgrund der Ausbildung der verfestigten Schale, begleitet durch die Phasen
änderung von der flüssigen Phase in die feste Phase, Luftspalte gebildet.
Dementsprechend ist es wichtig, um die Ausbildung der Luftspalte, die
durch die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste Phase bewirkte
Schwindung in der Form verursacht sind, zu vermeiden, um den Wärme
abstrahlungseffekt der Form für ein gleichmäßiges Abkühlen der Form zu maxi
mieren, früh die durch die die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die
feste Phase begleitete Schwindung, die nahe dem Meniskus bzw. dem Gieß
spiegel auftritt, zu absorbieren, d. h. die verfestigte Schale bzw. Haut unmittelbar
nach der durch die die Phasenänderung von der flüssigen Phase in die feste
Phase bewirkten Schwindung durch die Form direkt neben dem Gießspiegel zu
stützen.
Das Verfahren zur Optimierung der Konizität bzw. der Verjüngung in der
bestehenden Form wird unter Bezugnahme auf ein schematisches Diagramm, das
in dem unteren Bereich der Fig. 3 gezeigt ist, zum besseren Verständnis der
vorliegenden Erfindung erklärt.
In der bestehenden Form ist der Konus von dem Gießspiegel (umfassend
die Nachbarschaft des Meniskus bzw. des Gießspiegels) bis zu dem Unterende
der Form durch eine gerade Linie ## oder eine zweistufige bzw. in zwei geraden
Abschnitten unterteilte Linie ## in Übereinstimmung mit der Schwindung des
Stranggußproduktes, einer sogenannten Festschwindungskurve ## und so, daß
diese ident oder dieser angenähert ist, ausgebildet. Unter Berücksichtigung des
Gießspiegelbereichs, da hier eine große Differenz in der Größe der Schwindung,
die durch die verfestigte Schale in dieser Stufe gebildet wird, besteht, kann
ersehen werden, daß die Luftspalte, selbst wenn ein beliebiger Konus zur Ver
fügung gestellt wird, unter der Voraussetzung, daß er basierend auf der festen
Schwindung zur Verfügung gestellt wird, nicht aufgenommen bzw. absorbiert
werden können.
Um daher eine übermäßige Schwindung, die durch die Phasenänderung
von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkt wird, die in der Form
innerhalb eines engen Temperaturbereichs zu Beginn des kontinuierlichen Gie
ßens bewirkt wird, d. h. innerhalb einer extrem kurzen Zeitdauer, nahe dem
Meniskus der Form zu absorbieren und um hiebei den Kontakt des Gußproduktes
nach der Schwindung mit der Form neuerlich sicherzustellen, wird dement
sprechend ein Einschnürungs- bzw. Verengungsbereich für die Aufnahme eines
Ausmaßes einer Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssig
phasenzustand in den festen Zustand entsprechend der durchgezogenen Linie ##
in Fig. 1 bewirkt wird, neu eingebaut bzw. vorgesehen, basierend auf welchem
die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.
Daher wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der bei der
Ausbildung der verfestigten Schale bewirkten Schwindung durch die Phasen
änderung, die durch Änderung von dem Flüssigphasenzustand in den festen
Zustand bewirkt wird, durchgeführt, und welche in den bestehenden, kontinuier
lichen Gußformen nicht berücksichtigt wurde.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Gußform zur Verwendung beim
kontinuierlichen Metallstranggießen zur Verfügung, die einen an beiden Enden
offenen Hohlraum aufweist, in welchem eine vertikale Querschnittsform von
einer Gießspiegel- bzw. Meniskusposition bis zu einem gewünschten Bereich in
dem Hohlraum durch einen Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich gebildet ist,
der dem Ausmaß der Schwindung aus der Flüssigphase in die feste Phase eines
zugeführten Metalls entspricht.
Da der Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich für eine kontinuierliche
Stranggußform in der vorliegenden Erfindung ein Ausmaß einer linearen Schwin
dung bzw. Schrumpfung entsprechend etwa 0,7% in einem 0,25 Masse-% C
Kohlenstoffstahl aufweist, wie dies oben beschrieben wurde, und eine abrupte,
stufenförmige Änderung in dem Meniskus- bzw. Gießspiegelbereich zeigt, wie
dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist es wünschenswert, daß der Bereich eine derartige
Form aufweist, welche mit einer Linie bzw. Spur der stufenweisen Schwindung,
die durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase
bewirkt wird, übereinstimmt.
Zusammenfassend liegt das Merkmal der vorliegenden Erfindung betref
fend die Schwindung, die durch die Phasenänderung von dem Flüssig
phasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung ausgebildet ist, und den
hierzu zuordenbaren Luftspalten darin, daß die Luftspalte in dem Gießspiegel
bereich unmittelbar nachher, indem der Halt- und der Kontaktzustand des Guß
produktes aufrechterhalten wird, absorbiert werden und indem auf ein gleich
mäßiges Abkühlen des Gußproduktes abgezielt wird.
Der Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich ist vorzugsweise in einer Posi
tion innerhalb von 100 mm von dem Gießspiegelbereich angeordnet.
Deshalb kann die verfestigte Schale gehalten werden und zuverlässig mit
der Gußformwand von dem Stadium des Beginnens der Ausbildung der ver
festigten Haut effizient in Kontakt bleiben, indem der Einschnürungs- bzw.
Verengungsbereich an der Innenwandoberfläche des Hohlraums in einem Bereich
innerhalb von 100 mm von dem Meniskus angeordnet ist, sodaß die Ausbildung
von Luftspalten verhindert werden kann.
Die Ausgangsposition für den Verengungsbereich ist unter Berücksichti
gung der Gußgeschwindigkeit bzw. -rate der Zusammensetzung des geschmolze
nen Metalls, den Vibrationsstößen der Form und dgl. bestimmt und als eine
Basisbedingung ist der Verengungsbereich in bzw. bei einer Gießspiegelposition
angeordnet.
Die Ausgangsposition für den Verengungsbereich kann weiters auch so
viel unterhalb der Gießspiegelposition angeordnet sein, wie die Vibrationsampli
tude der Form ausmacht. Dann bleibt der Ausgangspunkt für den Verjüngungs
bereich immer unterhalb der Position der geschmolzenen Oberfläche in der Form,
was es leicht macht, der durch die Phasenänderung von dem Flüssig
phasenzustand in die feste Phase des geschmolzenen Metalls bewirkten Schwin
dung zu genügen.
Andererseits hängt der Faktor zur Bestimmung der Endposition des Verjün
gungsbereichs hauptsächlich von der Gießgeschwindigkeit bzw. -rate ab. Wie
dies aus der vorhergehenden Erläuterung ersehen wird, kann es, da das Phäno
men der durch die Phasenänderung begleiteten Schwindung innerhalb einer
kurzen Zeitdauer auftritt, genügen die Endposition bis zu 100 mm, vorzugsweise
70 mm und noch bevorzugter 30 mm, von der Meniskusposition anzuordnen, bei
welcher die verfestigte Schale zuverlässig gehalten werden kann und in Kontakt
mit der Oberfläche der Gußform bis zur Vervollständigung der Ausbildung der
verfestigten Schale in Kontakt bleibt, sodaß die darauffolgende Abkühlleistung
der Form höchst effizient genutzt werden kann.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die Größe des Verjüngungsbereichs in
der Ausgangsposition als eine Hohlraumgröße an der Gießspiegelposition de
finiert ist, ist es bevorzugt, daß die Größe des Verjüngungsbereichs an der End
position um 0,2% bis 1,5% kleiner als die Hohlraumgrößen in der Gießspiegel
position gemacht wird.
Indem das Größenreduktionsverhältnis (%) für den Verengungsbereich
bestimmt wird, nämlich ((Hohlraumgröße an der Gießspiegelposition) - (Größe
des Verengungsbereichs an der Endposition))/(Hohlraumgröße an der Gieß
spiegelposition) × 100 = von 0,2% bis 1,5%, kann dem Ausmaß der durch die
Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand zu der Festphase des ge
schmolzenen Metalls bewirkten Schwindung genügt werden und die verfestigte
Schale kann zuverlässig in Kontakt mit der Gußformwand von dem Ausgangs
zustand der Ausbildung der verfestigten Schale an gehalten werden.
Das Größenreduktionsverhältnis (%) für den Verjüngungsbereich ist als
innerhalb des Bereichs von 0,2% bis 1,5% liegend definiert, da das durch die
Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase des ge
schmolzenen Metalls bewirkte Ausmaß bzw. Verhältnis der Schwindung eine
Volumensänderung in dem Bereich von etwa 0,7 bis 4,4% in Abhängigkeit von
der Zusammensetzung der Metalle aufweist, was einem Bereich von etwa 0,2
bis 1,5% entspricht, wenn es in ein lineares Schrumpf- bzw. Schwindungs
verhältnis umgewandelt wird.
In diesem Fall ist es bevorzugt, ein durch die Phasenänderung aus dem
Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirktes Schwindungsverhältnis für
die Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls, welches in einem kontinuier
lichen Stranggießen verwendet wird (lineares Schwindungsverhältnis) in bezug
auf das Größenreduktionsverhältnis des Verjüngungsbereichs anzuwenden, um
dadurch noch zuverlässiger die verfestigte Schale in Kontakt an die Gußform
wand von dem Stadium des Beginns der Ausbildung der verfestigten Schale an
zu halten.
Weiters kann der Verjüngungsbereich mit einem Profil einer geraden Linie,
einer Kurve (parabolische Kurve, gebogene Kurve oder kontinuierliche Kurve),
einer Kombination aus geraden Linien und einer Kombination aus gerader Linie
und Kurve ausgebildet sein.
Da es erforderlich ist, das verfestigte
Gußprodukt aus dem Verjüngungsbereich glatt zu entfernen, kann ein Einklem
men bzw. eine Beschränkung bzw. Einspannung des Stranggußproduktes durch
den Verjüngungsbereich durch Ausbilden des Profils für den Verjüngungsbereich
als ein in Richtung zu dem Auslaß nach innen geneigtes Profil vermieden wer
den, obwohl dies von der Position der Ausbildung des Verjüngungsbereichs und
der Regelung der Gießbedingungen, wie der Abzugsgeschwindigkeit und weiters
von dem Oberflächenniveau des geschmolzenen Metalls abhängt.
Zusätzlich ist es als vertikaler Querschnittsbereich von der Endposition des
Verjüngungsbereichs zu dem unteren Ende der Form bevorzugt, teilweise oder
vollständig eine Form zur Verfügung zu stellen, die dem Ausmaß der festen
Schwindung des Gußproduktes entspricht oder die eine einzelne oder Mehrzahl
von aufeinanderfolgenden Verjüngungen aufweist.
Um die Effizienz der Abkühlleistung der Form zu maximieren, wird der
Kontakt zwischen der Gußform und dem Stranggußprodukt maximiert, indem
dies auch durch die Form von der Endposition des Einschnürungsbereichs bis zu
dem Austragsende der Form erreicht werden kann. Zu diesem Zweck ist es not
wendig, den Kontaktzustand mit dem Gußprodukt, der durch den Veren
gungsbereich sichergestellt wird, fortzusetzen und aufrecht zu erhalten, und es
ist angeraten, einen Konus entsprechend der festen Schwindung des Guß
produktes auszubilden.
Es kann beispielsweise eine konische Form basierend auf der festen
Schwindung des Stranggußproduktes (Kurve ##) berechnet werden oder es kann
zusätzlich zu dem Profil der in Fig. 3 gezeigten Form ein einstufiger (Linie ##) oder
ein zweistufiger Konus (geknickte Linie ##) angeordnet sein.
Eine konkrete Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug
nahme auf die in Fig. 1 als ein Beispiel gezeigte rohrförmige Gußform erklärt,
jedoch beschränkt diese die vorliegende Erfindung nicht und es kann gegebe
nenfalls eine Modifikation im Design angewandt werden, wobei das technische
Konzept der vorliegenden Erfindung nicht verlassen wird.
Die Zeichnung ist zum besseren Verständnis der Erfindung etwas hervor
gehoben bzw. übertrieben gezeichnet und es sind auch Ausbildungen der Verjün
gungsbereiche von verschiedenen Ausbildungen an der rechten und linken Seite
der Zeichnung erläutert.
Eine Form 1 hat einen an oberen und unteren Enden offenen Hohlraum 2,
in welchem eine graduell gegenüber der Gießspiegelposition bzw. Meniskus bzw.
Meniskusposition 3 in Richtung zu dem oberen Ende vergrößerte, obere Öffnung
4, und zwar in den Hohlraum 2 ausgebildet ist, um die Einführoperation einer
Eintauch- bzw. Winddüse oder dgl. beim Gießen zu erleichtern. Ein Verengungs
bereich 6, der später beschrieben wird, ist durch die Punkte b, c oder b, c, d an
der Gießspiegelposition 3 ausgebildet und ein Konus bzw. eine Konizität 7, der
(die) der festen Schwindung bzw. der Verfestigungs- bwz. Solidifikations
schrumpfung einer verfestigten Schale entspricht, ist aneinanderstoßend bzw.
benachbart an den Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich 6 in Richtung zu einer
unteren Endöffnung 9 ausgebildet.
Eine Ausbildung des Verjüngungs- bzw. Verengungsbereichs 6 des oben
beschriebenen Hohlraums 2 ist auf Basis der in der rechten Hälfte der Fig. 1
gezeichneten Ausbildung beschrieben. Die Gußform 1 bildet die divergierende
Öffnung 4 von der Gießspiegelposition 3 in Richtung zu dem oberen Ende, in
welchem ein Bereich, der dem maximalen Stoß der Vibration der Form ent
spricht, um die Gießspiegelposition 3 als ein Zentrum eines geraden Bereichs
(Punkt a → Punkt b) in der Form ausgebildet ist und die Ausgangsposition b des
Verjüngungs- bzw. Verengungsbereichs 6 unterhalb der Gießspiegelposition 3
angeordnet ist.
Der Konus setzt sich von der Ausgangsposition b des Verjüngungsbereichs
6 mit einem Reduktionsverhältnis, das der durch die Phasenänderung von dem
Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkten Schwindung entspricht,
innerhalb der Form nach innen fort, um den Hohlraum zu verengen, und endet in
der Position für den Punkt c. Die durch den Punkt b → Punkt c gezeigte Ober
fläche in dem Verjüngungs- bzw. Verengungsbereich 6 definiert eine Abschrä
gung bzw. Neigung, welche unter Berücksichtigung des Abziehens des Guß
produktes ausgebildet ist, und welche eine Wirkung der Abschwächung der
Spannung des verfestigten Mantels während der Bewegung zeigt (begleitet von
dem Abziehen des Stranggußproduktes).
Obwohl es auch möglich ist, den Hohlraum parallel zu dem axialen Zen
trum der Gußform von dem Enbereich c des Verjüngungsbereichs 6 bis zum
Austragsende der Form 1 auszubilden, ist es wünschenswert, eine konische
bzw. sich verjüngende Form 7 in Richtung zu dem Austragsende e zur Verfü
gung zu stellen, da bzw. bei der die feste Schwindung des Stranggußproduktes
berücksichtigt wird. Eine derartige Form des Hohlraums 2 kann die verfestigte,
koagulierte Schale stützen und wird unmittelbar nach der Gießspiegelposition
ausgebildet und übt die Abkühlfunktion aus.
Eine andere, in der linken Hälfte der Fig. 1 gezeigte Ausbildung des Ver
jüngungsbereichs 6 wird erläutert. Diese ist von der ersten Ausbildung dadurch
verschieden, daß der Verjüngungsbereich 6 stufenweise ausgebildet ist. D. h.,
das Reduktionsverhältnis des Hohlraums 2 ist von der Ausgangsposition b bis zu
einer Zwischenposition c des Verjüngungsbereichs 6 größer, während das
Verringerungsverhältnis von der Zwischenposition c bis zu der Endposition d
kleiner gemacht ist, wodurch die innerste Seite des Einschnürungsbereichs 6, die
in den Gußformhohlraum 2 vorragt, als eine glatte Kurve ausgebildet ist, um eine
Führungsfunktion für das Stranggußprodukt in derselben Weise wie oben beschrieben
zur Verfügung zu stellen.
Auch in dieser Ausführungsform ist eine konische Form 7 entsprechend
der festen Schwindung der verfestigten Schale als ein Bereich zwischen der End
position d des Verengungsbereichs und dem Unterende e der Form vorgesehen.
Die konische Form kann mit einer Form entsprechend der festen Schwindung der
verfestigten Schale, einem linearen Konus bzw. Verjüngung, einem zweistufigen
Konus bzw. Verjüngung oder dgl. zur Verfügung gestellt werden.
Das Verhalten des geschmolzenen Stahls in der kontinuierlichen Strang
gußform während des kontinuierlichen Stranggießens gemäß der Ausbildung der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die linke Hälfte von Fig. 1 be
schrieben. Das durch die Phasenänderung aus dem Flüssigphasenzustand in die
feste Phase bewirkte Schwinden der verfestigten Schale des geschmolzenen
Metalls, welches in die Form eingebracht wird, und die Dimensionsänderung des
Stranggußproduktes durch feste Schwindung sind durch fette, durchgezogene
Linien gezeigt.
Der in die Form 1 eingebrachte, geschmolzene Stahl wird durch die Form
nahe der Gießspiegelposition 3 intensiv gekühlt, wodurch der geschmolzene
Stahl verfestigt wird, um die verfestigte Schale zu bilden.
In diesem Schritt bewirkt die ausgebildete, verfestigte Schale durch das
durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase
bewirkte Schwinden theoretisch ein Dimensionsschwinden, wobei das Schwin
den bzw. Schrumpfen in Punkt a startet und die Schwindung in Punkt f als
Oberflächenschicht der verfestigten Schale vervollständigt ist.
Tatsächlich verläuft die durch die Phasenänderung von dem Flüssig
phasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung des Verfahrens von
Punkt a → Punkt f', wie dies durch unterbrochene Linien gezeigt ist, anstelle von
Punkt a → Punkt f, während sie in der Wirkung des Abziehens mit der Guß
geschwindigkeit bzw. -rate unterliegt, und vervollständigt die Verfestigung in der
Oberflächenschicht der verfestigten Schale in Punkt f'.
Nachfolgend unterliegt die Oberflächenschicht der verfestigten Schale
einer Schwindung entsprechend der Kühlwirkung der Form, entsprechend: Punkt
f (oder f') → g → h → d → e, während sie in Kontakt mit der Form steht.
Wie dies aus der Zeichnung ersehen werden kann, bildet der geschmolzene
Stahl einen Luftspalt G in dem Gießspiegelbereich. In der vorliegen
den Erfindung kann die verfestigte Schale zuverlässig in Kontakt mit der Innen
wand der Gußform vom Anfangszustand der Ausbildung der verfestigten Schale
an entsprechend der Dimensionsschwindung, die durch die Phasenänderung von
dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase der verfestigten Schale in dem Ein
schnürungs- bzw. Verengungsbereich 6 bewirkt wird, insbesondere den Bereich
bc der dem Ausmaß der durch die Phasenänderung von dem Flüssigphasen
zustand in die feste Phase bewirkten Schwindung des geschmolzenen Stahls
entspricht, gebracht werden und als ein Ergebnis kann die Ausbildung eines
Luftspaltes verhindert werden. Dann, da die Ausbildung des Luftspaltes verhin
dert werden kann, kann die gesamte verfestigte Schale des Gußproduktes
(insbesondere die verfestigte Schale an den Ecken des Gußproduktes) in einem
bevorzugten Kontaktzustand mit der Innenseite der Gußform selbst nach der
Endposition, d. h. dem Punkt d des Verjüngungsbereiches 6, gehalten werden
und das Gußprodukt kann gleichmäßig und effizient abgekühlt werden.
Das Verhalten des kontinuierlichen Stranggießens von geschmolzenem
Stahl in der existenten, kontinuierlichen Stranggußform wird unter Bezugnahme
auf die linke Hälfte auf Fig. 1 erklärt. In der existierenden Form ist ein zweistufi
ger Konus bzw. Verjüngung (a-i-j-Bereich) 8 entsprechend der festen Schwin
dung der verfestigten Schale angeordnet. Als Konusform ist es bevorzugt, eine
Form entsprechend der festen Schwindung der verfestigten Schale anzuordnen
(Kurve ##), jedoch wird üblicherweise ein linearer Konus (Linie ##) oder ein zwei
stufiger Konus (geknickte Linie ##) unter Berücksichtigung der Machbarkeit bzw.
Herstellbarkeit der Gußform bei der Herstellung angeordnet, wie dies in den be
stehenden Beispielen in Fig. 3 gezeigt ist.
In dieser bestehenden Form 1 ist, da die durch die Phasenänderung von
dem Flüssigphasenzustand in die feste Phase bewirkte Schwindung der ver
festigten Schale, die durch eine fette Linie entsprechend den Punkten a → f
dargestellt ist, nicht in Betracht gezogen ist, ein Luftspalt 17 zwischen der Form
und dem Stranggußprodukt ausgebildet.
Der Luftspalt 17 verringert die Wärmeleitung zwischen der Gußform und
der verfestigten Schale merkbar. Während dann das kontinuierliche Stranggießen
fortschreitet, beginnt die verfestigte Schale, durch den statischen Druck des geschmolzenen
Stahls, der innerhalb des Stranggußproduktes zum Oberflächen-
(Seiten-)bereich des Gußprodukts in dem unteren Bereich der Form wirkt, zu
kriechen bzw. fließen bzw. dehnen, um einen Kontakt zwischen dem Gußprodukt
und der Form zu bewirken. Der Luftspalt bleibt an den Ecken des Gußproduktes
jedoch wie er ist, um so eine Kühlverzögerung an den Ecken des Strang
gußproduktes zu bewirken.
Als ein Ergebnis ist die Dicke der verfestigten Schale nicht gleichmäßig
und tendiert dazu, innere Sprünge an den Ecken des Gußproduktes oder ein
Ausbrechen des Gußproduktes, wie zuvor beschrieben, zu bewirken.
Die Ergebnisse von Versuchen für ein kontinuierliches Stranggießen
werden unter Verwendung der kontinuierlichen Stranggußform gemäß der vorlie
genden Erfindung und der kontinuierlichen Stranggußform in dem bestehenden
Beispiel erläutert.
Die kontinuierlichen Stranggießbedingungen in diesem Beispiel sind unten
gezeigt.
- - Art des geschmolzenen Stahls: Kohlenstoffstahl (0,25 Masse-% C)
- - Gießtemperatur des geschmolzenen Stahls: 1.550°C
- - Blockgröße: 130 mm2
- - Dimensionsschwindungsverhältnis: etwa 0,7%
- - Vibrationsamplitude der Form: 10 mm
Die Gußform des Verjüngungsbereichs 6, der in der linken Hälfte von Fig.
1 gezeigt ist, wurde als eine Gußform verwendet, und eine rohrförmige Gußform
von 800 mm Gesamtlänge L wurde mit einer Gießspiegelposition 3, die 80 mm
von dem oberen Ende der Gußform entfernt ist, ausgebildet, wobei der Aus
gangsbereich b in dem Verjüngungsbereich 6 13 mm unterhalb der Gießspiegel
position 3 definiert ist und die Form für den Bereich a-b der Form wurde gerade
ausgebildet. In der Annahme, daß das Dimensionsschwindungsverhältnis etwa
0,7% ist und die Größe des Hohlraums derart definiert wurde, daß die Hohl
raumabmessung D1 bei der Ausgangsposition b des Verjüngungsbereichs 6
135,3 mm beträgt, war die Hohlraumabmessung D2 in der Endposition d 134,4 mm,
die Abmessung D3 an der unteren Endposition e des Hohlraums war 134,0 mm
und der Abstand x in der Gußformabzugsrichtung von der Gießspiegel
position 3 zu der Endposition d des Verjüngungsbereichs 6 war 33 mm. Weiters
wurde das Profil von der Ausgangsposition b zu dem Zwischenbereich c des
Verjüngungsbereichs 6 als eine gerade Linie, die geringfügig nach innen geneigt
ist, ausgebildet, wobei die Hohlraumabmessung in dieser Position 134,5 mm war
und der Abstand von der Gießspiegelposition 3 betrug 20 mm. Ein Bereich von
der Zwischenposition c zu der Endposition d wurde als eine glatte Kurve ausge
bildet und weiters wurde ein linearer Konus 7 von der Endposition d zu der
unteren Endposition e des Hohlraums zur Verfügung gestellt.
In dieser Ausbildung wurde ein kontinuierliches Stranggießen durch
Einstellen der Gießgeschwindigkeit bzw. -rate auf 3,0 m/min. was der höchsten
Geschwindigkeit in diesem Land für diese Art und Größe von kontinuierlichen
Stranggießbedingungen, die oben beschrieben wurden, entspricht, eingestellt,
wobei die Gießgeschwindigkeit graduell erhöht wurde, sobald das Verfahren
stabilisiert war, und dann wurde das kontinuierliche Stranggießen mit einer
Gießgeschwindigkeit von 4,5 m/min durchgeführt, was 1,5 mal höher als die
übliche Geschwindigkeit ist. Die Operation wurde in dem stabilen Zustand
fortgesetzt und das kontinuierliche Stranggießen konnte ohne Ausbildung von
Ausbrüchen in dem Gußprodukt bis zum Ende vervollständigt werden.
Die Querschnittsstruktur eines in diesem Beispiel erhaltenen Blocks wurde
exakt aus einem Schwefel- bzw. Brammenabdruck reproduziert und das Ergebnis
ist in Fig. 6 gezeigt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, hatte die Querschnittsstruktur des unter Verwen
dung des kontinuierlichen Stranggußverfahrens gemäß der vorliegenden Er
findung hergestellten Blocks eine Gußschicht bzw. Hartgußschicht bzw. gekühlte
Schicht 19 von gleichmäßiger und großer Dicke, an den Ecken des Blocks
wurden keine inneren Sprünge beobachtet und der Querschnitt des Blocks wies
eine normale Form auf, obwohl das Gießen mit einer 1,5 mal höheren Geschwin
digkeit als die existente Gußgeschwindigkeit durchgeführt wurde.
Zu Vergleichszwecken mit der vorliegenden Erfindung wurde ein kontinu
ierliches Gießen unter Verwendung eines existenten Typs einer rohrförmigen
Gußform mit einer Formlänge L von 800 mm, einer Hohlraumabmessung D1 an
der Gießspiegelposition 3 von 134,4 mm und einer Hohlraumdimension D3 an
dem Unterende der Form von 134,0 mm durchgeführt, in welcher ein einstufiger,
linearer Konus 8 von der Gießspiegelposition 3 bis zu dem Unterende der Form
vorgesehen war.
Dann wurden auch in dem Vergleichsbeispiel Blöcke durch Durchführen
eines kontinuierlichen Gießens mit einer Gußrate unter den kontinuierlichen
Gießbedingungen, die oben beschrieben wurden, nämlich mit einer Gußgeschwin
digkeit von 3,0 m/min. hergestellt.
Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, ist in diesem Vergleichsbeispiel die Dicke
einer Gußschicht 19 in der Querschnittsstruktur der Blocks dünn und insbe
sondere war die Dicke der Gußschicht 19 an den Ecken zwischen 2 und 3 mm
extrem dünn, in welchen innere Sprünge 18 beobachtet wurden. Die inneren
Sprünge 18 sind nicht nur in der Gußschicht 19 ausgebildet, sondern auch
betreffend die dentritischen Kristalle 20 innerhalb des Gußproduktes. Dement
sprechend konnte die Gußrate im Hinblick auf die Gefahr eines Ausbrechens
nicht erhöht werden.
Dann wurde die Wölbungsdeformation der Oberfläche, die durch den
statischen Druck des geschmolzenen Stahls bewirkt wurde, in dem Querschnitt
des Blocks beobachtet.
Wie dies aus dem vorhergehenden offensichtlich ist, ist, wenn die kontinu
ierliche Stranggußform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die
Gußschicht bzw. Hartgußschicht gleichmäßig dick und keine inneren Sprünge
sind an den Ecken der Blöcke ausgebildet, ebenso wie Blöcke mit normaler
Querschnittsform erhalten werden können, selbst wenn die Gußgeschwindigkeit
um 1,5 mal gegenüber der üblichen erhöht wird, im Vergleich zu dem Fall, in
welchem die existierende, kontinuierliche Stranggußform verwendet wird.
Die Form zur Verwendung in dem kontinuierlichen Stranggießen gemäß
der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Ausbildungen und Beispiele derselben
beschränkt, sondern kann beispielsweise in kontinuierlichem Stranggießen von
Gußprodukten, wie Brammen, Tafeln und nicht nur beim kontinuierlichen Gießen
von Blöcken verwendet werden. Dann ist auch die Form des Blocks nicht auf die
normale quadratische Querschnittsform wie in diesem Beispiel beschränkt,
sondern die Erfindung kann auch auf rechteckige, hexagonale, oktogonale oder
kreisförmige Blöcke angewandt werden.
Weiters ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf geschmolzenen Stahl
anwendbar, sondern auch auf geschmolzene Metalle, die einem Schwinden bei
der Phasenänderung von flüssig zu fest unterliegen, wenn das geschmolzene
Metall kontinuierlich gegossen werden soll (beispielsweise geschmolzenes Metall
aus Aluminiumlegierung und Kupferlegierung).
Obwohl die Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf
mögliche Ausbildungen derselben beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß
Modifikationen oder Verbesserungen daran ausgeführt werden können, ohne daß
der Rahmen der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Patentansprüchen
definiert ist, zu verlassen.
Die vollständige Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-
217576, hinterlegt am 31. Juli 1998, umfassend Beschreibung, Zeichnungen
und Zusammenfassung, ist hier in ihrer Gesamtheit als Referenz enthalten.
Claims (5)
1. Gußform (1), geeignet für kontinuierliches Metallstranggießen, umfassend:
einen an beiden Enden offenen Hohlraum (2), worin die vertikale Quer
schnittsform an der Innenwandoberfläche des Hohlraums (2) von einer Gießspie
gelposition (3) bis zu einem gewünschten Bereich als ein Verjüngungs- bzw. Veren
gungsbereich (6) ausgebildet ist, der dem Ausmaß der Schwindung entspricht, wel
che durch die Phasenänderung vom Flüssigphasenzustand in die feste Phase eines
zugeführten Metalls bewirkt ist,
wobei die Ausgangsposition (b) für den Verengungsbereich (6) so weit unterhalb der Gießspiegelposition (3) angeordnet ist, wie die Vibrationsampli tude der Gußform (1) ausmacht, und
wobei der Bereich (a → b) zwischen der Gießspiegelposition (3) und der Ausgangsposition (b) für den Verengungsbereich (6) als ein gerader Bereich ausgebildet ist, welcher eine geringere Neigung zur Vertikalen aufweist als der Verengungsbereich.
wobei die Ausgangsposition (b) für den Verengungsbereich (6) so weit unterhalb der Gießspiegelposition (3) angeordnet ist, wie die Vibrationsampli tude der Gußform (1) ausmacht, und
wobei der Bereich (a → b) zwischen der Gießspiegelposition (3) und der Ausgangsposition (b) für den Verengungsbereich (6) als ein gerader Bereich ausgebildet ist, welcher eine geringere Neigung zur Vertikalen aufweist als der Verengungsbereich.
2. Gußform nach Anspruch 1, worin der Verjüngungs- bzw. Verengungs
bereich (6) in einem Bereich bis zu 100 mm
von der Gießspiegelposition entfernt angeordnet ist.
3. Gußform nach Anspruch 1 oder 2, worin die Größe des Verjüngungs-
bzw. Verengungsbereich (6) am Ausgangsende als eine Hohlraumgröße an der
Gießspiegelposition (3) definiert ist und die Größe des Verjüngungs- bzw. Ver
engungsbereichs an der Endposition gegenüber den Hohlraumabmessungen in
bzw. bei der Gießspiegelposition um 0,2 bis 1,5% verkleinert ist.
4. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Verjüngungs-
bzw. Verengungsbereich (6) mit einer geraden Linie, einer Kurve oder einer
Kombination aus einer geraden Linie und einer Kurve ausgebildet ist.
5. Gußform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die vertikale Quer
schnittsform für eine Innenwandoberfläche des Hohlraums (2) für den Verjün
gungs- bzw. Verengungsbereich (6) von der Endposition des Verjüngungs- bzw.
Verengungsbereichs (6) bis zu dem Unterende (9) der Gußform (1) teilweise oder
vollständig mit einer dem Ausmaß der festen Schwindung des zugeführten
Metalls entsprechenden Form oder einem einzelnen Konus (7) oder einer Mehr
zahl von aufeinanderfolgenden bzw. kontinuierlichen Konizitäten (7) ausgebildet
ist.
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