DE2548585B2

DE2548585B2 - Vorrichtung zum stranggiessen von stahl

Info

Publication number: DE2548585B2
Application number: DE19752548585
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kurashiki Okayama ueda (Japan)
Original assignee: PrOl.11.74 Japan 126328-74
Priority date: 1974-11-01
Filing date: 1975-10-30
Publication date: 1976-11-04
Also published as: CA1052529A; DE2548585A1; FR2289275A1; IT1043736B; FR2289275B1; JPS5311257B2; US4005743A; GB1506040A; JPS5152330A; BE834933A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von Stahl, wobei der Stahl durch eine Mehrzahl von Gießrohren mit, unter einem Winkel zur Horizonta- 3<> len, geneigten Austrittsöffnungen in den Gießkopf einer Kokille eingeführt wird.

Zur Verhinderung der Bildung von nichtmetallischen Einschlüssen ist es bekannt, den aus einem Zwischenbehälter austretenden Stahl mittels Gießrohren in den Gießkopf einer Stranggießkokille einzubringen. Es ist üblich, besonders beim Gießen von größeren Formaten, z. B. Brammen, auf den Gießkopf ein Gießpulver aufzugeben, das aufschwimmende Schlackenteilchen binden kann, um deren Einbau in das Stranggußmaterial zu verhindern. Es sind verschiedene Untersuchungen bekannt geworden, die sich mit der Ausbildung der Gießrohre, ihrer Zusammensetzung und Anordnung beschäftigen. Von großer Wichtigkeit ist der Winkel der Austrittsöffnung, d. h. die Richtung in der der Strahl in den Gießkopf austritt. Wenn der Gießstrahl direkt nach unten aus dem Gießrohr austritt, ist die Eindringtiefe in die Kokille wesentlich höher als bei seitlichem Austritt. Bei einer erhöhten Eindringtiefe werden jedoch auch die nichtmetallischen Einschlüsse tiefer in den Sumpf nach unten transportiert und können sodann bei ihrem Aufstieg entlang der sich bildenden Erstarrungsfront eingeschlossen werden.

Um diese Nachteile zu überwinden, muß daher die Eindringtiefe möglichst klein gehalten werden. Bei zu starker Umlenkung des Gießstrahles beim Austritt aus dem Gießrohr kann es jedoch geschehen, daß der Flüssigkeitsstrom durch die auf dem Gießspiegel liegende Schlacken bzw. Gießpulverschicht hindurch in Berührung mit der Atmosphäre gelangt, mit dem nachteiligen Ergebnis, daß die Möglichkeit zur Oxydation und des Einschlusses von Schlackenteilchen erhöht wird.

Es ist auch bekannt, der Stahl durch mehr als ein Gießrohr in die Kokille einzubringen und zwar derart, daß die Austrittsöffnungen der Gießrohre sich gegenüberliegend eingestellt werden, um die austretenden Ströme gegeneinander zu führen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß im Kollisonsbereich eine starke, unerwünschte turbulente Strömung auftritt Auch ist die Gleichmäßigkeit des Stahlflusses nicht mehr gewährleistet, wodurch ebenfalls ein Anstieg der nichtmetallischen Einschlüsse resultiert Damit diese Ungleichmäßigkeit nicht auftritt, muß dafür gesorgt werden, daß die Durchflußmengen stets kontrolliert und reguliert werden. Eine genaue Bestimmung der Durchflußmengen kontinuierlich durchzuführen, ist jedoch äußerst

schwierig. _,-».,..,.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, die Strömung im Gießkopf einer Stranggießkokille zu beeinflussen und ein reineres Gußprodukt zu erhaltea

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß zur Kontrolle der Strömung zwischen den Gießrohren eine Ablenkwand vorhanden ist

Durch die Anwendung einer Mehrzahl von Gießrohren mit einer dazwischenliegenden Ablenkwand, wird erreicht, daß die aus den Austrittsöffnungen ausgetreteren Stahlströme nicht direkt miteinander kollidieren und dadurch eine relativ gleichmäßige Strömung in der Kokille erzielt wird. Dies ist besonders beim Gießen von sehr breiten Brammenformaten vorteilhaft. Das Strömungsbild im Gießkopf ist relativ einfach und etwa symmetrisch zur Kokillenlängsachse. Ferner wird durch die erzwungene Umlenkung im Gießrohr bzw. Aufteilung der an die Wand gelangenden Ströme mit dem damit verbundenen Energieverlust, eine geringere Eindringtiefe erzielt. Dadurch wiederum ist die Wahrscheinlichkeit für den Einbau nichtmetallischer Einschlüsse geringer.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Ablenkwand verschwenkbar gelagert. Bei einer festgestellten Abweichung von der vertikalen Lage kann dadurch auf eine Ungleichmäßigkeit in den Durchflußmengen beider Gießrohre geschlossen und entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind seitlich der schwenkbar gelagerten. Ablenkwand Anschläge vorgesehen, die den Schwenkbereich der Wand begrenzen. Mit diesen Anschlägen können Anzeigeeinrichtungen in Verbindung stehen, die es gestatten, die Größe des Unterschiedes der Durchflußmengen in den Gießrohren zu ermitteln.

Bevorzugt werden die Richtungen der öffnungen in den Gießrohren so gewählt, daß der Winkel der Mittelachse der Ausflußöffnungen zur Horizontalen in einem Bereich zwischen 15° nach aufwärts und 60° nach abwärts liegen. Dadurch wird gesichert, daß weder die Eindringtiefe zu groß, noch der Stahl mit zu großer kinetischer Energie nach aufwärts zur Schlackenschicht gelenkt wird.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 einen Schnitt durch den Boden eines Zwischengefäßes, zwei Eingießrohre, eine Kokille sowie durch die erfindungsgemäße Wand,

F i g. 2 einen Schnitt nach F i g. 1 nach der Linie Π-Ι1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Boden eines Zwischengefäßes, zwei Gießrohre, einer Kokille und durch eine weitere Ausbildungsform der Wand und

Fig.4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV der Fig. 3.

Gemäß den F i g. 1 und 2 fließt Stahl 2 von einem Zwischengefäß 1 durch Ausgußöffnungen 3/4 und 3 B im Boden des Zwischengefäßes in Gießrohre 4Λ und 4ß

und hierauf durch Gießrohraustrittsöffnungen SA und SB, deren Mittelachsen unter einem vorbestimmten Winkel 13 in den Gießkopf einer Kokille 6 mit rechteckiger Querschnittsform geneigt sind. In dieser Kokille 6 bildet sich ein Strang mit einer erstarrten j Randschicht 12 und einem Gießkopf aus noch flüssigem StahL Der Badspiegel ist mit einer Gießpulver- bzw. Schlackenschicht 11 bedeckt An einer Aufhängevorrichtung, z. B. einem Haken 7, der am Zwischengefäß 1 befestigt ist, hängt eine Ablenkwand 8 etwa in halber Entfernung von den Gießrohren und zwischen diesen und taucht in den Gießkopf der Kokille 6 ein. Diese Wand hängt derart am Haken 7, daß sie durch den Fluß des aus den Austrittsöffnungen der Gießrohre AA, AB austretenden Stahles seitlich verschwenkt werden kann. Der Betrag dieser Verschwenkung wird jedoch begrenzt durch seitlich vom Haken 7 angeordnete Anschläge 9/4 und 9B. Die eingetauchte Wand hat etwa die Form eines umgekehrten T, wobei am unteren Ende Flächen mit einer Krümmung 10 etwa in Form eines jo Viertelkreises vorgesehen sind. Es können aber auch andere Formen der Wand 8 gewählt werden, um jede gewünschte Strömung zu erreichen. Die Eintauchtiefe der Wand 8 ist dabei so gewält, daß die gegeneinander gerichteten Austrittsöffnungen SA, SB der Gießrohre oberhalb des Endes der Wand 8 liegen. Der in Richtung der geraden Pfeile austretende Stahl wird nun durch die Wand 8 einerseits nach oben umgelenkt, andererseits entlang der gekrümmten Fläche zu einer Innenwand der Kokille abgelenkt, wobei der Stahlstrom an dieser Innenwand wiederum nach aufwärts und abwärts geteilt wird. Das erhaltene Strömungsbild ist in der F i g. 1 durch Strömungspfeile angedeutet. Durch die Anordnung der Wand 8 zwischen den Ausflußöffnungen SA und SB kollidieren die ausfließenden Ströme nicht miteinander und außerdem wird der Fluß in Stranglängsrichtung gebremst und umgelenkt. Dadurch fließt der Stahl 2 langsam mit dem ausgezogenen Strang nach unten, währenddem sich eine erstarrte Schicht 12 an der Innenseite der Kokille ausbildet. Durch die teilweise Vernichtung der kinetischen Energie des einfließenden Stahles wird auch die Eindringtiefe desselben und der vorhandenen nichtmetallischen Partikel reduziert und ein reineres Gußprodukt mit weniger Einschlüssen erzielt. Durch die Umlenkung wird außerdem die ₄j Ablagerung bzw. Aufnahme der nach oben beförderten nichtmetallischen Partikel in der Schlackenschicht 11 gefördert.

Wie bereits vorhin erwähnt, ist die Ableitwand 8 durch die Anschläge 9A und 9ß so begrenzt, daß sie nur innerhalb eines kleinen Bereiches schwenkbar ist. Wenn die seitlichen Ausflußmengen der beiden, aus den Ausflußöffnungen 4Λ und AB ausströmenden Metallmengen gleich sind, wird sich die Wand 8 nicht wesentlich bewegen, sondern etwa in einer Mittelstellung ruhig bleiben. Falls jedoch die Gleichmäßigkeit der Gießraten nicht mehr besteht, wird die Ablenkwand zur Seite des geringeren Flusses hin verschwenkt, so daß die Wand 8 eine geneigte Stellung einnimmt. Daher kann der Neigungswinkel der Ablenkwand 8 als Anzeichen für die Durchflußraten verwendet werden, d. h. es kann ermittelt werden, ob ein gleicher Fluß durch beide Düsen AA und AB erfolgt. Beispielsweise kann durch eine Anbringung von Druckanzeigegeräten an den Anschlägen 9A und 9ßdie Differenz der Durchflußraten in beiden Düsen über die Druckdifferenz bestimmt und eine entsprechende Regulierung der Durchflußraten durch bekannte Mittel, z. B. Stopfen, vorgenommen werden. Die Ablenkwand 8 kann jedoch auch durch Anschläge in ihrer Mittellage Fixiert sein falls die Notwendigkeit eines gleichmäßigen Flusses nicht gegeben ist

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausbildungs form der Erfindung im Zusammenwirken mit zwei Gießrohren. Die Ablenkwand 8 ist nun als flache Platte ausgebildet, deren Dicke in Stranglaufrichtung gesehen zunimmt Diese Platte wirkt mit zwei Gießrohren AA und AB zusammen, die jeweils zwei nach abwärts gerichtete Austrittsöffnungen 5A, SC und SB, 5D aufweisen. Nach der Durchströmung der Gießrohre AA und AB tritt die Schmelze durch diese Austrittsöffnun gen, etwa in Richtung der geraden Pfeile, in den Gießkopf mit einer nach abwärts gerichteten Kompomente aus. Hernach treffen die aus den öffnungen 5A und 5B ausgetretenen Ströme nach einer gewissen Wegstrecke auf die Ablenkwand 8 und werden sowohl nach oben gegen die Schlackenschicht 11 als auch nach unten umgelenkt. Die aus den öffnungen 5C und SD ausgetretenen Schmelzenströme gelangen an die Innenwand der Kokille bzw. an die dort bereits gebildete Randschicht 12 und werden wiederum in aufwärts und abwärts gerichtete Ströme geteilt. Die durch diese Vorrichtung erhaltene Strömung im Gießkopf wird durch die Strömungspfeile veranschaulicht.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Eindringtiefe des eingebrachten Stahles gegenüber der bei der Ausbildungsform gemäß den Fig. 1 und 2 erhaltenen Eindringtiefe zwar etwas größer, jedoch werden durch das auch bei diesem Ausführungsbeispiel verhinderte Kollidieren beider Ströme keine unerwünschten turbulenten Strömungen erzeugt. Ähnlich wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel können die Durchflußraten auf Grund der Anzeige des Winkels der Ablenkwand geregelt werden.

Die Eindringtiefe der Metallströmung kann durch verschiedene Ausbildungen der Ablenkwand beeinflußt werden, beispielsweise durch Wahl der Krümmung der Wandflächen nach dem ersten Ausführungsbeispiel oder durch Wahl eines entsprechenden Winkels der Wandfläche gegenüber der Vertikalen gemäß dem Ausführungsbeispiel 2, was beispielsweise durch entsprechende Dickenänderung der Platte erfolgt.

Die Ablenkwand 8 soll aus hochfeuerfestem Material, beispielsweise aus Tonerde oder geschmolzenem Si02 hergestellt werden. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Kombination zweier Ausgußrohre mit je einer öffnung und einer Ablenkwand in Form eines umgekehrten T, wie in der F i g. 1 gezeigt, oder auf eine Kombination von zwei Gießrohren mit jeweils zwei nach unten gerichteten Ausgußöffnungen und einer Ablenkwand in Form einer flachen Platte, wie in F i g. 3 gezeigt, sondern es können auch andere Kombinationen von Gießrohren und Abienkwänden verwendet werden.

Die beiden Gießrohre AA und AB sind in einem Abstand L voneinander angeordnet. Die Breite w der Ablenkwand 8 am unteren Ende soll vorteilhaft kleiner als der Abstand L sein, um ein Auswechseln dieser Wand während des Gießens zu ermöglichen. Der vertikale Abstand h zwischen den Enden der Gießrohre AA und AB und den gekrümmten Flächen der Ablenkwand 8 soll im Zusammenwirken mit den Winkeln 13 der Austrittsöffnungen gewählt werden. Dieser Abstand h muß jedoch so bestimmt werden, daß die Strömungen an der Ablenkwand auiirclTen. Der Winkel 13 soll vorteilhaft in einem Bereich zwischen

höchstens 15° nach aufwärts und höchstens 60° nach abwärts liegen. Nachfolgend werden Zahlenbeispiele angeführt.

Beispiel t

Beim Gießen einer Bramme mit einer Querschnittsabmessung von 2100 mm Breite und 260 mm Dicke mittels einer Bogenkokille wird eine Umlenkwand wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, zusammen mit zwei Gießrohren mit je zwei, unter 25° nach unten gerichteter Austrittsöffnungen verwendet Der Druchmesser dieser öffnungen beträgt 50 mm. Die Eindringtiefe des geschmolzenen Stahles in den Gießkopf beträgt weniger als 1/3 der Eindringtiefe, die ohne erfindungsgemäße Vorrichtung erhalten wird. Es ergab sich ein Einschlußgehalt von nur etwa 1/4 gegenüber dem in einer Bramme, die mit nur einem Gießrohr mit ebenfalls

unter 25° nach abwärts gerichteten Austrittsöffnungen von 50 mm Durchmesser abgegossen wurde.

Beispiel 2

Beim Gießen einer Bramme mit den Abmessungen von 2100 mm mal 260 mm werden zwei Gießrohre zusammen mit einer plattenförmigen Ablenkwand gemäß den F i g. 3 und 4 verwendet. Der Durchmesser der Austrittsöffnungen beträgt 40 mm, der Winkel zwischen ihrer Mittelachse und einer Horizontalen beträgt 15° nach abwärts. Gegenüber der Verwendung eines einzelnen Gießrohres mit zwei unter 25° nach abwärts gerichteten Austrittsöffnungen mit einem Durchmesser von 50 mm ergab sich eine um die Hälfte geringere Eindringtiefe und ein Einschlußgehalt von weniger als 35% eines Einschlußgehaltes bei der Verwendung des bekannten einzelnen Gießrohres.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Stranggießen von Stahl, wobei der Stahl durch eine Mehrzahl von Gießrohren mit, unter einem Winkel zur Horizontalen geneigten Austrittsöffnungen in den Gießkopf einer Kokille eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der Strömung zwischen den Gießrohren (4Λ 4ß) eine Ablenkwand (8) vorhanden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkwand (8) verschwenkbar gelagert ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschwenkbereich der Ablenkwand (8) durch seitliche Anschläge (9A, 9B) begrenzt ist

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der Austrittsöffnungen (5/4, 5B, SC, 5D) in einem Winkel (13) zur Horizontalen in einem Bereich von höchstens 15° nach aufwärts und höchstens 60° nach abwärts liegen.