DE746211C - Intermediate vessel for pouring metallic streams in tube form - Google Patents

Description

Zwischengefäß für das Gießen von metallischen Strängen in Rohrform Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischengefäß für das Gießen Nyon metallischen Strängen in Rohrform.Intermediate vessel for casting metallic strands in tubular form The present invention relates to a tundish for casting Nyon metallic Strands in tube form.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für alle Eisen- und Nichteisenmetalle und deren Legierungen geeignet.The device according to the invention is for all ferrous and non-ferrous metals and their alloys are suitable.

Beim G'ießen einzelner Blöcke fließt im allgemeinen das Metall aus einem Ofen oder Tiegel in freiem Strahl oder über eine Rinne oder ein Rohr in die, Kokille. Die beim Stranggießen (stetigen Gießen) üblichen Verfahren der Zuführung des flüssigen Metalls in die Kokille sind grundsätzlich -gleich oder ähnlich: Das Metall wird der Kokille entweder mit Hilfe eines Überlaufrohres oder einer Rinne direkt aus dem Ofen oder über einen Zwischenbehälter mit Hilfe einer-oder mehrerer Düsen zugeführt. Häufig, insbesondere bei leicht oxydierbaren Metallen, wie z. B. Aluminium -oder Magnesium, läßt man das Überlaufrohr oder die Düse so weit in die Kokille hineinragen, daß der Ausfluß des Metalls dicht unter der Oberfläche des sich bildenden Metallspiegels erfolgt.When casting individual blocks, the metal generally flows out a furnace or crucible in a free jet or via a channel or pipe into the, Mold. The usual methods of feeding in continuous casting (continuous casting) of the liquid metal in the mold are basically the same or similar: That The mold is made of metal either with the help of an overflow pipe or a gutter directly from the oven or via an intermediate container with the help of one or more Nozzles fed. Often, especially in the case of easily oxidizable metals, such as. B. Aluminum or magnesium, let the overflow pipe or the nozzle so far into the The mold protrude so that the outflow of the metal is just below the surface of the formed metal mirror takes place.

Die Erstarrung des flüssigen Metalls in der Kokille erfolgt -nicht augenblicklich, sondern schreitet in der Regel derart fort, daß bei gleichbleibenden Abkühlungsbedingungen und gleichbleibender Gießgeschwindigkeit das , Metall während der ganzen Dauer des Gießvorganges in einer trichterförmigen Zone unter dem Metallspiegel flüssig bleibt. Aus diesem Sumpf wird die Metallmenge, die zum Ausgleicli der beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand. eintretenden Schwindung notwendig ist, stetig_dem erstarrenden Block zugeführt.The solidification of the liquid metal in the mold does not take place instantaneously, but usually progresses in such a way that with constant Cooling conditions and constant casting speed the metal during the entire duration of the casting process in a funnel-shaped zone under the metal surface remains fluid. This sump becomes the amount of metal that is used to balance the Transition from the liquid to the solid state. occurring shrinkage is necessary, Constantly supplied to the solidifying block.

Ob die zuerst einsetzende Erstarrung der Randteile unmittelbar am Metallspiegel oder' e rst # in einer gewissen Tiefe unter dem flüssig#n Metallspiegel erfolgt, und ob der Trichter, den die Begrenzungslinie zwischen flüssigem und erstarrtem Metall bildet, mehr öder weniger tief ist, hängt hauptsächlich von der Menge und Temperatur des in der Zeiteinheit zugeführten Metalls und von den Abkühlungsbedingungen ab und ist in diesem Zusammenhang zunächst unwesentlich. Wichtig ist lediglich@die Feststellung, -daß überhaupt eine solche flüssige Zone während _ des Gießvorganges erhalten bleibt.Whether the first onset of solidification of the edge parts directly on Metal mirror or first # at a certain depth below the liquid metal mirror takes place, and whether the funnel the boundary line between liquid and solidified Metal forms, is more or less deep, depends mainly on the Amount and temperature of the metal supplied in the unit of time and the cooling conditions and is initially immaterial in this context. The only important thing is @ die Determination that such a liquid zone at all during the casting process preserved.

An den Wänden dieser tricliterförxxüge-n Zone_ spielt sich der Rrstarrungsvorgang-äb. hin Nachteil aller bisher bekannten Gießverfahren besteht nun darin, (laß durch das mehr oder weniger-steile oder gar senkrechte'Einfallen des Gießstrahls in den mit flüssigem Metall gefüllten Trichter -starke Strömungen auftreten, so daß an der Begrenzungsfläche zwischen flüssigem und festem Metall, also gerade dort, wo der Erstarrungsvorgang abläuft, durch (las zuströmende heiße Metall stets neue Wärme zugeführt wird. Dort, wo die Strömung des zufließenden Metalls den erstarrenden Block trifft, wird daher der Trichter tief ausgewaschen, und an dieser Stelle wird der Erstarrungsvorgang dauernd gestört. Die Erstarrungsflächen nehmen deshalb eine unregelmäßige Form an, die der Trichtergestalt, welche bei stehend gegossenen Blöcken theoretisch vorhanden sein müßte, nicht mehr entspricht. Die Folge davon ist, daß ein auf diese Weise gegossener Block häufig Mikrolunker, Korngrenzenrisse und ähnliche Fehler zeigt. Nachteilig ist ferner der Umstand, daß durch die stetige Zufuhr von Wärme während des Erstarrungsvorganges an einer bevorzugten Stelle des Blockes die Erstarrungsgeschwindigkeit an verschiedenen Stellen des Blockquerschnittes sehr verschieden ist. Stark unterschiedliche Korngröße an verschiedenen Stellen des Querschnittes und Förderung der Blockseigerung sind die unerwünschte Folge.The solidification process takes place on the walls of this tricliterförxxugt-n zone_. The disadvantage of all previously known casting methods is that (due to the more or less steep or even vertical incidence of the casting stream in the funnel filled with liquid metal, strong currents occur, so that at the boundary surface between liquid and solid metal, i.e. precisely where the solidification process takes place, through (the inflowing hot metal is always supplied with new heat. Where the flow of the inflowing metal hits the solidifying block, the funnel is therefore washed out deeply, and at this point the solidification process is permanently disturbed. The solidification surfaces therefore assume an irregular shape, which no longer corresponds to the funnel shape, which theoretically should be present in vertically cast blocks furthermore, the fact that the constant supply of heat makes it possible During the solidification process at a preferred point of the block, the solidification rate at different points of the block cross-section is very different. Greatly different grain sizes at different points of the cross-section and promotion of block segregation are the undesirable consequences.

Viele Versuche wurden unternommen, diese Mängel zu beheben.Many attempts have been made to remedy these deficiencies.

Es sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen die Zuführung des Metalls aus dem Ofen oder Tiegel in die Kokille über einen Behälter erfolgt, der auf dem flüssigen Metallspiegel schwebend erhalten wird. Bei diesen Verfahren tritt jedoch das flüssige Metall durch eine oder mehrere Öffnungen im Boden des Behälters in die Kokille aus. Der Querschnitt dieser Austrittsöffnung muß dabei in Ab1%ärlgigkeit von der Menge des zufließenden Metalls so klein gehalten werden, daß in dem Behälter stets eine gewisse Metallmenge steht. Das Metall fließt also aus dem Behälter in die Kokille mit einer Geschwindigkeit, die von dem Druck der auf dem .Austrittsquerschnitt lastenden Flüssigkeitssäule abhängt. Es ist daher nach diesen Verfahren unmöglich, das Auftreten nachteiliger Strömungen zu verhindern. Das frisch zuströmende heiße Metall muß sich somit dauernd mit dem bereits teilweise abgekühlten oder noch flüssigen Metall des Sumpfes vermengen und so den Erstarrungsvörgang an der Grenzfläche zwischen flüssigem und festem Metall durch Zufuhr immer neuer Wärmemengen dauernd stören.Processes have become known in which the supply of the metal from the furnace or crucible into the mold via a container that is placed on the liquid metal mirror is obtained floating. However, this procedure occurs the liquid metal through one or more openings in the bottom of the container in the mold off. The cross-section of this outlet opening must be annoying in Ab1% be kept so small by the amount of the incoming metal that in the container there is always a certain amount of metal. So the metal flows into from the container the mold at a speed that depends on the pressure on the outlet cross section on the weight of the column of liquid. It is therefore impossible, according to these procedures, prevent the occurrence of adverse currents. The freshly flowing hot Metal must therefore constantly with the already partially cooled or still liquid Mix the metal of the sump and thus the solidification process at the interface between constantly disturb liquid and solid metal by supplying new amounts of heat.

Man hat auch bereits ein Zwischengefäß für das Gießen von metallischen Blöcken in Vorschlag gebracht, das in (las flüssige Metall in der Gießform eintaucht und das zu gießende Metall aufnimmt. Durch diese Vorrichtung sollte erreicht werden, daß die flüssige Metallmenge möglichst klein gehalten wird, wobei in dieser verkleinerten Menge des flüssigen Metalls Reaktionen durchgeführt werden sollen, wie z. B. die Reinigung des flüssigen Metalls durch den Zuschlag besonderer Reinigungsmittel, insbesondere aber auch (las Legieren von verschiedenen Metallen.There is also an intermediate vessel for the casting of metallic materials Blocks proposed that dipped into (read liquid metal in the casting mold and picks up the metal to be cast. This device should achieve that the amount of liquid metal is kept as small as possible, in this reduced Amount of liquid metal reactions to be carried out, such as. B. the Cleaning of the liquid metal through the addition of special cleaning agents, but especially (read the alloying of various metals.

Beim Gießen solcher massiven Bolzen besteht der wesentliche Vorteil eines Zwischengefäßes darin, daß an der Grenzfläche zwischen flüssigem und festem Metall nachteilige Strömungen vermieden werden und daß die Tiefe des mit flüssigem Metall angefüllten -Trichters verengert wird. Die Symmetrie des Erstarrungsvorganges-beim Gießen von Rundbolzen bleibt jedoch auch ohne Anwendung eines Zwischengefäßes an sich im wesentlichen erhalten.There is a major advantage in casting such massive bolts an intermediate vessel in that at the interface between liquid and solid Metal adverse currents are avoided and that the depth of the liquid Metal-filled funnel is narrowed. The symmetry of the solidification process-during However, the pouring of round bolts remains in place even without the use of an intermediate vessel are essentially preserved.

Ganz anders liegen die Verhältnisse nun aber beim Gießen von Rohren. Wenn z. B. nur mit einer Düse gegossen wird, so wird gerade an der Stelle, an der die Düse eintaucht, der erwähnte Trichter besonders tief ausgewaschen werden, so daß also die Erstarrung des ringförmigen Ouerschnittes keinesfalls in konzentrischen Schichten erfolgen kann. Dies wäre ohne Anwendung eines Zwischengefäßes theoretisch überhaupt nur denkbar bei Anwendung einer unendlich großen Zahl von Zuführungsdüsen, die gleichmäßig über den Ouerschnitt des zu gießenden Rohres verteilt sind.The situation is completely different when casting pipes. If z. B. is poured with only one nozzle, it is just at the point where the nozzle is immersed, the above-mentioned funnel is washed out particularly deep, so that the solidification of the ring-shaped cross-section is by no means concentric Layers can be made. This would be theoretical without the use of an intermediate vessel at all only conceivable when using an infinitely large number of feed nozzles, which are evenly distributed over the cross section of the pipe to be cast.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Zwischengefäß fürdasGießenvonmetallischen Rohrsträngen, das in das flüssige Metall in der Gießform unter Freihaltung eines Teiles seiner.Oberfläche eintaucht und mitAustritts -öftnungen für das Metall versehen ist. Die wesentlichen Merkmale des Zwischengefäßes gemäß der Erfindung bestehen darin,.daß es eine ringförmige Gestalt mit Austrittsöffnungen an den oberen konzentrischen Rändern der beiden Seitenwandungen aufweist und beim Eingießen des Metalls stets in solcher Höhe zu dem Metallspiegel gehalten wird, daß die Austrittsöffnungen unmittelbar über oder unter dem Metallspiegel liegen. Es ist weiterhin von Vorteil, daß sich der Querschnitt des Innenraumes des Zwischengefäßes nach oben hin zuerst birnenförmig verengert und dann wieder erweitert.The present invention now relates to a tundish for the casting of metallic materials Strands of tubing, which are in the liquid metal in the casting mold while keeping one free Part of its surface is immersed and provided with outlet openings for the metal is. The essential features of the intermediate vessel according to the invention exist in that .that it is an annular shape with outlet openings at the upper concentric Has edges of the two side walls and always when pouring the metal is held at such a height to the metal mirror that the exit openings immediately above or below the metal mirror. It is also an advantage that the cross-section of the interior of the intermediate vessel upwards there first narrowed in a pear shape and then expanded again.

Mit Hilfe eines solchen Zwischengefäßes kann nun eine Erstarrung in konzentrischen Schichten erzeugt werden, so daß die genannten Nachteile bei den bekannten Gießverfahren vermieden werden.With the help of such an intermediate vessel, solidification in concentric layers are generated, so that the disadvantages mentioned in the known casting processes are avoided.

Es ist weiterhin in manchen Fällen von Vorteil, den Erstarrungsverlauf so zü lenken, daß die Wärmeabfuhr nicht ausschließlich durch die Kokillenwand, sondern teilweise oder sogar vorwiegend durch den zweckmäßig gekühlten Dorn erfolgt.In some cases it is also advantageous to check the solidification process steer so zü that the heat dissipation not exclusively through the mold wall, but takes place partially or even predominantly through the appropriately cooled mandrel.

Durch die erfindungsgemäße ringförmige Ausbildung des Zwischengefäßes kann man nun den Metallstrom beispielsweise durch Anbringung einer größeren Anzahl von Auslauföffnungen im inneren Rande des Gefäßes ganz oder zum größten Teil auf den gekühlten Dorn richten. Das neue zuströmende heiße Metall kann daher seine Wärme direkt an die gekühlte Dornwand abgeben, und man ist so in -der Lage, den Erstarrungsvorgang beim Gießen von Rohren nach Belieben in «reiten Grenzen zu ändern.Due to the annular design of the intermediate vessel according to the invention you can now the metal stream, for example by attaching a larger number of outlet openings in the inner edge of the vessel wholly or for the most part straighten the cooled mandrel. The new incoming hot metal can therefore use its heat give it directly to the cooled mandrel wall, and you are able to start the solidification process when pouring pipes at will within «riding boundaries to change.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert ist. In der Zeichnung zeigt Abb. i den Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel und Abb. a die Draufsicht auf die in Abb. i gezeigte Vorrichtung.The features and advantages of the invention will be apparent from the following Description in which with reference to the drawing an embodiment of the invention is explained. In the drawing, Fig. I shows the cross section through an embodiment and Fig. a shows the top view of the device shown in Fig. i.

In der Abb. i bedeutet i das Zuflußrohr, durch welches das flüssige Metall aus dem Ofen oder einem Vorratsbehälter in den Raum a des im Querschnitt tiegelähnlich ausgebildeten Zwischengefäßes 7' eingeführt wird. Statt des Rohres i kann natürlich auch eine Rinne verwendet werden. Das Zwischengefäß 7' befindet sich innerhalb der Gießform oder Kokille und ist als Ringgefäß ausgestaltet, das den gekühlten oder ungekühlten Dorn 6 der Gießform umgibt. Zui- gleichmäßigen Füllung des Zwischengefäßes 7' können mehrere Zuleitungsrohre i vorgesehen werden. Hinter dem birnenförmig ausgestalteten Raum a des Zwischengefäßes ist eine Verengung 3 vorgesehen. Hinter der Verengung 3 erweitert sich der Raum 4 des Schmelzgefäßes beträchtlich, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Metalls abnimmt. In der Nähe der Oberkante sind in den Seitenwandungen des Zwischengefäßes radial nach außen führende Öffnungen 5 vorgesehen, durch die das flüssige Metall in die eigentliche Gießform öder Kokille eintritt.In Fig. I i means the inflow pipe through which the liquid Metal from the furnace or a storage container into the space a of the cross-section Crucible-like intermediate vessel 7 'is introduced. Instead of the pipe A gutter can of course also be used. The intermediate vessel 7 'is located within the casting mold or mold and is designed as a ring vessel that surrounds the cooled or uncooled mandrel 6 of the casting mold. To- even filling of the intermediate vessel 7 ', several supply pipes i can be provided. Behind The pear-shaped space a of the intermediate vessel is a constriction 3 intended. The space 4 of the melting vessel widens behind the constriction 3 considerable, so that the flow rate of the supplied metal decreases. In the vicinity of the upper edge, the side walls of the intermediate vessel are radial outwardly leading openings 5 are provided through which the liquid metal in the actual mold or mold occurs.

Aus der Abb. i ist erkennbar, daß' der Metallspiegel in der Gießform sich in der ungefähren Höhe der Öffnungen 5 des Zwischengefäßes befindet. Diese Höheneiijstellung ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, und sie kann je nach der Art des angewendeten Gießverfahrens und der benutzten Kokillen erreicht werden, indem z. B. entweder das Zwischengefäß 7' entsprechend dem Ansteigen des Metallspiegels beim Gießen gehoben oder die Kokille entsprechend gesenkt wird. In beiden Fällen wird das Zwischengefäß zweckmäßig mit dem Rohr i verbunden und von diesem gehalten. Beim Stranggießen, bei dem der stetig gegossene Strang mit Hilfe von Walzen oder einer anderen Fördervorrichtung aus der Kokille herausgezogen wird oder durch seine eigene Schwere absinkt, wird der Zwischenbehälter 7' zweckmäßig an der feststehenden Kokille befestigt, und die Geschwindigkeit der Fortbewegung des Stranges aus der Kokille im Verein mit der Abkühlungsgeschwindigkeit und- Zuflußgeschwindigkeit des flüssigen Metalls' werden so abgestimmt, daß der Metallspiegel ständig in der gleichen Höhe bleibt:- Wenn jedoch äer Kokille während des Gießens eine hin und her gehende Bewegung erteilt wird, dann ist es zweckmäßiger, das Zwischengefäß mit dem Zuflußrohr oder der Zulaufrinne zu verbinden.From Fig. I it can be seen that 'the metal mirror in the mold is at the approximate height of the openings 5 of the intermediate vessel. These Height adjustment is an important feature of the invention and it can vary depending on the type of casting process used and the molds used are achieved, by z. B. either the intermediate vessel 7 'according to the rise in the metal level raised during casting or the mold is lowered accordingly. In both cases the intermediate vessel is expediently connected to the pipe i and held by it. In continuous casting, in which the continuously cast strand with the help of rollers or Another conveyor device is pulled out of the mold or by his If its own gravity drops, the intermediate container 7 'is expediently attached to the stationary Fixed mold, and the speed of movement of the strand from the Mold in conjunction with the cooling rate and inflow rate of the liquid metal 'are tuned so that the metal level is constantly in the same Height remains: - If, however, the mold moves back and forth during casting Movement is granted, then it is more convenient to connect the intermediate vessel to the inflow pipe or to connect the inlet channel.

Als Baustoff für das Zwischengefäß kommen metallische oder mineralische, auch oxydische Werkstoffe oder Graphit, je nach der Art des zu gießenden Metalls, in Betracht.The building material for the intermediate vessel is metallic or mineral, also oxidic materials or graphite, depending on the type of metal to be cast, into consideration.

Handelt es sich um das Gießen leicht oxydierbarer Metalle, dann wird das Gießen zweckmäßig so ausgeübt, daß sich der Lochkranz 5 etwas unter dem Metallspiegel in der Kokille befindet. _ Der Metallspiegel selbst kann dann durch eine schützende Schicht von Salzen oder reduzierenden Stoffen bedeckt sein oder auch unter einer Schutzgasatmosphäre stehen, so daß kein Sauerstoff zu dem neu zugeführten Metall treten kann.If it is a question of casting easily oxidizable metals, then will the casting is expediently exercised in such a way that the perforated ring 5 is slightly below the metal mirror is in the mold. _ The metal mirror itself can then be protected by a protective cover Be covered or under a layer of salts or reducing substances Protective gas atmosphere stand so that no oxygen to the newly supplied metal can kick.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Zwischengefäß für das Gießen von metallischen Rohrsträngen, das in das flüssige Metall in -der Gießform unter Freihaltung eines Teiles seiner Oberfläche eintaucht und mit Austrittsöffnungen für das Metall versehen ist, gekennzeichnet durch eine ringförmige Gestalt des Zwischengefäßes mit Austrittsöffnungen; (5) an den oberen, konzentrischen Rändern der beiden Seitenwandungen, wobei das Zwischengefäß beim Eingießen des Metalls stets in solcher Höhe zu dem Metallspiegel gehalten wird, daß die Austrittsöffnungen (5) unmittelbar über oder unter dem Metallspiegel liegen. z. Zwischengefäß nach Anspruch i, dädürch- gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Innenraumes nach oben hin zuerst Birnenförmig verengert und dann wieder erweitert. Zur- Abgrenzung des * Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift . . . Nr. 824 549: britische 139 838; USA.-Patentschriften ...... - 550 o89, 777 561, 1 503 479, 1 983 579- PATENT CLAIMS: i. Intermediate vessel for the casting of metallic pipe strings, which dips into the liquid metal in the casting mold while keeping part of its surface free and is provided with outlet openings for the metal, characterized by an annular shape of the intermediate vessel with outlet openings; (5) on the upper, concentric edges of the two side walls, the intermediate vessel being held at such a height to the metal mirror when pouring the metal that the outlet openings (5) are directly above or below the metal mirror. z. Intermediate vessel according to claim i, characterized in that the cross-section of the inner space first narrows towards the top in a pear-shaped manner and then widens again. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were considered in the grant procedure: French patent specification. . . No. 824 549: British 139 838; USA patents ...... - 550 o89, 777 561, 1 5 0 3 479, 1 983 579-