DE69003917T2

DE69003917T2 - Vorrichtung zum Stranggiessen von dünnen metallischen Produkten zwischen Zylindern.

Info

Publication number: DE69003917T2
Application number: DE90470047T
Authority: DE
Inventors: Laurent Sosin
Original assignee: USINOR Sacilor SA
Current assignee: Thyssen Stahl AG
Priority date: 1989-09-06
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2010-08-21
Also published as: ATE95734T1; DE69003917D1; NO903849D0; NO903849L; FR2651455B1; RU1836180C; PL286771A1; CN1022295C; FI90743B; ES2045873T3; JPH0399758A; FI904339A0; CA2024676A1; HU208268B; AU633347B2; CS424690A2; BR9004425A; KR910005949A; CN1049990A; IE903215A1

Description

Die Erfindung betrifft das Stranggießen von dünnen metallischen Produkten, insbesondere aus Stahl, zwischen Rollen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der von der JP- A 60 76256 ausgeht.
Bei den bisher bekannten Anlagen zum Stranggießen zwischen Rollen wird das flüssige Metall in den Gießraum eingefüllt, der durch diejenigen Abschnitte der zylindrischen Wände der Rollen oberhalb der Ebene gebildet wird, welche die parallelen Achsen der Rollen durchsetzt und durch die die Abdichtung gewahrleistenden Endwände gebildet wird, die auch kleine Flächen oder Seitenwände genannt werden. Während des Gießens erstarrt das flüssige Metall zunehmend bei Berührung mit den gekühlten zylindrischen Wänden der Rollen und bildet dabei erstarrte Gießhäute, welche durch die sich drehenden Rollen mitgenommen werden und sich auf Höhe des Gießspaltes treffen, d.h. auf Höhe der Ebene, welche die Achsen der Rollen durchsetzt, um so das fertige Produkt zu bilden, das kontinuierlich nach unten abgezogen wird.
In einigen Fällen (siehe insbesondere die Dokumente JP 57- 32852 und JP 58-68460) weisen diese Anlagen außerdem eine Art feststehenden Füllrahmen auf, der aus zwei Längswänden besteht, die in dichter Weise die Rollen berühren und aus zwei Stirnwänden besteht, welche die kleinen Wände nach oben verlängern oder einen integralen Teil dieser Wände bilden. Dieser Füllrahmen wird im folgenden "Gießaufsatz" genannt in Analogie zu dem oberhalb einer Kokille oder einer Gießform angeordneten Bauteil, das dazu dient, den Rückzugsgießaufsatz in den Gießanlagen mit feststehender Kokille oder Gießform aufzunehmen. Dieser Gießaufsatz dient insbesondere dazu, im Fall des Gießens zwischen Rollen, die Rollenoberfläche zu begrenzen, auf der die Erstarrung des gegossenen Metalls erfolgt und damit die Gleichmäßigkeit dieser Erstarrung unabhängig von der Metalloberfläche im Gießaufsatz. Da außerdem der Meniskus des flüssigen Metalls nicht mehr die Wände der Rollen berührt, ist das Risiko des Mitnehmens von auf dem Meniskus schwimmenden Verunreinigungen erheblich verringert.
Ein derartiger Gießaufsatz soll aus einem feuerfesten Material mit guten Wärmeisolierungseigenschaften bestehen, die bekanntlich nicht kompatibel sind mit einer hohen mechanischen Widerstandsfähigkeit der Wände des Gießaufsatzes. In bestimmten Fällen, wie z.B. beim Einsatz einer Einfülldüse für das flüssige Metall, die mit seitlichen Öffnungen versehen ist, welche zu den Wänden des Gießaufsatzes hin gerichtet sind, kann die mechanische Widerstandsfähigkeit in den Bereichen unzureichend sein, die durch die flüssigen Metallströme am meisten beansprucht werden.
Ziel der Erfindung ist es, einen Gießaufsatz vorzuschlagen, der mit der Verwendung einer Düse mit seitlichen Auslässen kompatibel ist und ausreichende thermische Eigenschaften aufweist.
Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen metallischen Produkten zwischen sich drehenden gekühlten Rollen, mit einem mit den Rollen zusammenwirkenden Gießaufsatz und mit kleinen Flächen, um einen Gießraum zu bilden, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, daß die Längswände des Gießaufsatzes, welche die Rollen berühren, aus einem feuerfesten Material mit erhöhten thermoisolierenden Eigenschaften bestehen und daß die Vorderwände des Gießaufsatzes, welche die kleinen Flächen berühren, aus einem feuerfesten Material mit erhöhter mechanischer Widerstandsfähigkeit bestehen.
Wie man sieht, besteht die Erfindung darin, zur Ausbildung der Stirnwände des Gießaufsatzes ein feuerfestes Material zu verwenden, welches den mechanischen Beanspruchungen widersteht, die aufgrund der aus der Düse austretenden Metallströme auftreten, wobei dieses feuerfeste Material weniger isolierend sein kann als dasjenige, welches die Längswände des Gießaufsatzes bildet.
Der durch die Rollen, die kleinen Wände und dem Gießaufsatz begrenzte Gießraum wird durch eine Düse gefüllt, welche in den Vorrat an flüssigem Metall eintaucht und mit einem oberhalb der Anlage das zu gießende flüssige Metall enthaltenden Verteiler verbunden ist. Im einfachsten Fall weist die Düse eine gerade Form auf mit einer einzigen Öffnung an ihrem Ende. Das Metall tritt demzufolge in den flüssigen Vorrat in senkrechter Richtung ein, mit einer variablen Tiefe als Funktion der geometrischen Besonderheiten der Anlage und der hydrodynamischen Parameter des Einfüllvorgangs. Der wesentliche Nachteil einer derartigen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß das flüssige Metall kurzzeitig nach seinem Austritt aus der Düse die Rollen erreichen kann, auf denen gerade die erstarrte Gießhaut ausgebildet wird. Bei Berührung mit dem heißen Metall, das direkt aus dem Verteiler kommt, schmilzt die erstarrte Cießhaut teilweise, wodurch ein erhebliches Risiko der Rißbildung dieser Gießhaut auf Höhe der Verbindungslinie besteht. Dieses Problem kann überwunden werden durch gemeinsame Verwendung eines Gießaufsatzes und einer Düse, die mit wenigstens einer Öffnung versehen ist, welche seitlich dergestalt ausgerichtet ist, daß das in den Gießraum eindringende Metall erst dann bis zu den Rollen vordringt, wenn es solange im flüssigen Vorrat zirkuliert hat, bis es einen Großteil seiner Überwärme und seiner kinetischen Energie verloren hat. So besteht beispielsweise eine derartige Düse aus einer Düse, welche zwei Öffnungen aufweist, die in zu einer waagrechten Achse entgegengesetzte Richtungen zeigen oder in zu zwei im wesentlichen waagrechte Achsen und die im Inneren des Gießaufsatzes münden, d.h. oberhalb des Bereichs, in dem das Metall auf den Rollen erstarrt. Bei einer derartigen Vorrichtung treffen die aus der Düse austretenden Metallströme zuerst auf die Wände des Gießaufsatzes. Diese müssen also eine ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit aufweisen.
Üblicherweise bestehen die Wände des Gießaufsatzes aus einem Material mit guten isolierenden Eigenschaften, wie z.B. einen Siliziumschaum der Dichte 0,5 oder 0,75 g/cm³ oder einem tonerdehaltigen faserigen feuerfesten Material. Es ist in der Tat erforderlich, daß das die Rollen berührende feuerfeste Material in größtmöglicher Weise isolierend ist, da es dazu neigt, durch Wärmeleitung im Berührbereich abzukühlen. Bei zu starker Abkühlung kann an dieser Stelle eine erstarrte Metallschicht entstehen, welche ständig zunimmt. Aufgrund dieses Phänomens ist die Gleichförmigkeit der Erreichungsbedingungen des flüssigen Metalls an den Rollen nicht mehr ausreichend gewährleistet. Auch kann sich diese erstarrte Schicht gelegentlich ablösen und so Fehlstellen im Produkt hervorrufen.
Wie bereits ausgeführt, ist die mechanische Widerstandsfähigkeit derartiger Materialien eine umgekehrte Funktion des Isoliervermögens. Bei Auftreffen eines aus einer der waagrechten Öffnungen der Düse austretenden flüssigen Metallstroms auf die Wände des Gießaufsatzes kann der dabei entstehende Stoß einen erheblichen zerstörerischen Effekt auf diese Wände ausüben.
Erfindungsgemäß wird zur Ausgestaltung der Stirnwande oder Vorderwände des Gießaufsatzes, die mit den kleinen Flächen der Anlage zusammenwirken, ein dicht es feuerfestes Material mit hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit verwendet. So haben die Erfinder herausgefunden, daß die isolierenden Eigenschaften dieser Stirnwände nur einen relativ geringen Einfluß haben. Durch Verwendung eines dichten feuerfesten Materials, wie z.B. Kieselerde oder tonerdehaltiger Beton, kann die Verwendung eines Gießaufsatzes zusammen mit einer Düse ermöglicht werden, welche mit zwei seitlichen Öffnungen versehen ist, wobei diese Öffnungen Metallströme in Richtung der widerstandsfähigen Stirnwände richten.
Die Erfindung wird besser verstanden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung und im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf die Rollen, die Gießdüse und den Gießaufsatz einer erfindungsgemäßen Anlage zum Stranggießen metallischer Produkte und
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Achse A-A von Fig. 1
In Fig. 1 ist oberhalb der Rollen 1, 1' einer Anlage zum Stranggießen dünner metallischer Produkte ein Gießaufsatz 2 angeordnet, der aus vier Wänden besteht. Die Längswände 3, 3' berühren die Rollen und erstrecken sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Rollenachse. Sie bestehen aus einem feuerfesten Material mit erhöhten isolierenden Eigenschaften. Die Vorderwände oder Stirnwände 4, 4' sind in dichter Weise auf die kleinen Flächen aufgesetzt (die in Fig. 1 nicht sichtbar sind) und schließen seitlich den durch die Rollen begrenzten Gießraum 5 ab. Das Spiel zwischen den Wänden des Gießaufsatzes muß so klein wie möglich sein (möglichst kleiner als 1/10 mm), um das Austreten von flüssigem Metall zu verhindern. Die Düse 6, welche die Anlage mit flüssigem Metall versorgt und die mit einem nicht dargestellten Verteiler verbunden ist, weist zwei seitliche Öffnungen auf, von denen jeweils eine in Richtung einer der Vorderwände 4, 4' des Gießaufsatzes gerichtet ist und damit das ausströmende Metall vorteilhafterweise auf diese Wände 4, 4' richtet, wie es durch die Pfeile verdeutlicht ist.
Fig. 2 verdeutlicht die senkrechte Anordnung der Einzelteile der Vorrichtung. Mit 8 ist dabei der Vorrat an flüssigem Metall bezeichnet, dessen Meniskus 9 innerhalb des Gießaufsatzes 2 angeordnet ist und damit oberhalb der Rollen 1, 1'. Das flüssige Metall erstarrt in Richtung der Wande der sich gegenläufig drehenden Rollen 1, 1' und führt damit zum festen Produkt 10. Der Gießaufsatz 2 berührt einerseits die Rollen 1, 1' mittels seiner Längswände 3, 31 aus isolierendem feuerfesten Material und andererseits die kleinen seitlichen Wände, welche den Gießraum verschließen (und von denen eine Wand 11 in Fig. 2 sichtbar ist), mittels seiner Vorderwände 4, 4' aus widerstandsfähigem feuerfesten Material. Die Düse 6 taucht in den flüssigen Vorrat 8 ein, wobei ihre Öffnungen 7, 7' im Inneren des Gießaufsatzes 2 münden, d.h. oberhalb der oberen Ränder 12 der kleinen Flächen 11 und der unteren Kanten 13, 13' der Längswände des Gießaufsatzes.
Die wesentlichen Eigenschaften der Berücksichtigung für die Wahl der Materialien für den Gießaufsatz sind:
- Für die Längswände die thermische Leitfähigkeit, die, gemessen bei 1000ºC kleiner als 0,5 W/m.K sein muß,
- für die Vorderwände die scheinbare Dichte, die größer als 1,5 kg/dm³ sein muß.
Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Beispiel beschränkt ist. Insbesondere können die Vorderwände des Gießaufsatzes nicht direkt auf den kleinen Flächen ruhen, sondern integrale Bestandteile von ihnen sein. Auch kann die Gießdüse eine andere Gestalt aufweisen und ist nicht auf zwei Öffnungen eingeschränkt, wobei es wesentlich ist, daß das von ihr abgegebene Metall nicht mit großer Geschwindigkeit auf die isolierenden Längswände des Gießaufsatzes treffen. Auch ist das Verfahren anwendbar auf Gießaufsätze mit variablen Abmessungen, wie sie in Anlagen verwendet werden, deren Rollen in Richtung ihrer Achsen verschiebbar sind, um so die Breite des gegossenen Produktes zu verändern.

Claims

1. Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen metallischen Produkten zwischen sich drehenden gekühlten Rollen (1, 1'), mit einem mit den Rollen (1, 1') zusammenwirkenden Gießaufsatz (2) und mit kleinen Flächen (11), um einen Gießraum zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände (3, 3') des Gießaufsatzes (2), welche die Rollen (1, 1') berühren, aus einem feuerfesten Material mit erhöhten thermoisolierenden Eigenschaften bestehen, und daß die Vorderwände (4, 4') des Gießaufsatzes (2), welche die kleinen Flächen (11) berühren, aus einem feuerfesten Material mit erhöhter mechanischer Widerstandsfähigkeit bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zufuhrdüse (6) für das flüssige Metall aufweist, welche mit zwei seitlichen Auslässen (7, 7') versehen ist, deren jeder in Richtung einer der Vorderwände (4, 4') des Gießaufsatzes gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Längswände (3, 3') des Gießaufsatzes bildende feuerfeste Material eine thermische Leitfähigkeit aufweist, welche kleiner ist als 0,5 W/m.K bei 1000ºC.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Vorderwände (4, 4') des Gießaufsatzes bildende feuerfeste Material eine scheinbare Rohdichte aufweist von mehr als 1,5 kg/dm³.