DE870324C - Method and device for the automatic feeding of the cast material during continuous casting - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Zuführen des Gießgutes beim Stranggießen Das Funktionieren des Stranggießens setzt bekanntlich einen Gleichgewichtszustand zwischen der Menge der in der Zeiteinheit zugeführten Schmelze und dem Gewicht des in der Zeiteinheit aus der Kokille abwandernden Stranges voraus. Dies wird in der Praxis dadurch erreicht, daß der erstarrende Strang mit einer einmal als zweckmäßig erkannten Geschwindigkeit aus einer in der Regel gekühlten Kokille fortbewegt wird und der Zufluß des Gießgutes dabei so geregelt wird, daß es eine vorausbestimmte möglichst konstante Höhe in der Kokille einnimmt. Bei den meisten heute praktisch angewandten Stranggießverfahren führt der Strang eine Relativbewegung gegen die Kokille aus. Von den bisher vorgeschlagenen Kokillen hat sich die wassergekühlte am besten bewährt, da sie bei hoher Gießleistung infolge intensiven Wärmeentzuges einfach im Bau, unempfindlich und haltbar im Betrieb ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß selbst zwischen einer gekühlten Kokille mit polierter Formfläche und dem erstarrenden Strang .so, hoher Reibungsschluß infolge Festklebens der erstarrenden Metallkörner auftreten kann, daß ein kontinuierliches Gießen unmöglich wird, wenn das Anhaften nicht durch Zugabe geringer Mengen schmierfähiger Substanzen, vorzugsweise 01, unterbunden wird. Gerade diese Erfahrungstatsache hatte zur Folge, daß zahlreiche Vorschläge, das Gießgut zur Vereinfachung des Stranggießverfahrens durch Aufsetzen eines meist ungekühlten, unter Umständen sogar beheizten Aufsatzes auf die Kokille zuzuführen; keine praktische Bedeutung erlangen konnten: Man hat -versucht, bei der Verwendung solcher Aufsätze durch Zuführen von öl od. dgl. das Festkleben des Stranges in der Barunterliegenden Kokille zu vermeiden. Der Schmiermitteldämpf mußte jedoch durch die Schmelze hindurch entweichen; -was--im günstigsten Fall ein starkes Schäumen,- normalerweise jedoch mehr oder minder starke Explosionen zur Folge hatte. Gerade beim Stranggießen von Stahl wäre ein derartiger Aufsatz von Vorteil, da die Schwierigkeit der Zuführung des Gießgutes das Gießen nur eines Stranges pro Anlage gestattet, so daß die Gießleistung im Verhältnis zu den Anlagekosten zu niedrig wird. Aber gerade darin ist bisher der technische Großeinsatz des Stranggießverfahrens für die Stahlproduktion gescheitert, trotz seiner qualitätsmäßigen Vorzüge. Man hat deshalb diesen Weg verlassen und führt das Gießgut über. öffne. Rinnen, .Rohre u. dgl. in einer Weise zu, daß wesentliche Teile des Gießspiegels in der gekühlten Kokille mit der Atmosphäre in Verbindung bleiben, so daß die vom Schmiermittel herrührenden Dämpfe.-' entweichen können. Dabei nimmt man die Einwirkung der Atmosphäre auf das Gießgut in Kauf oder sucht deren Einflüsse durch Abdecken mit reduzierenden oder neutralen Gasen zu vermeiden. Diese Art der Zuführung muß durch den -Nachteil einer höheren Gießguttemperatur erkauft werden. Es ist somit bei diesem Verfahren nicht möglich, die-Gießtemperatur genau zu beherrschen. Das wirkt sich sowohl beim Gießen kleinster Strangabmessungen wie auch beim Gießen großer Strangquerschnitte sehr nachteilig aus. Im ersteren Falle neigen die verhältnismäßig kleinen Schmelzemengen zum Einfrieren schon in der Zuführung, im letzteren Falle aber entstehen an der gekühlten Kokillenw .and die sog. Kaliläufe, die Ausschuß zur Folge haben. In keinem Falle aber gelingt es, die Temperatur des Gießgutes so zu beherrschen, daß. etwa knapp über der Liquidustemperatur oder gar innerhalb des Erstarrungsintervaldes gegossen-, werden kann, was aus Gründen der Qualität und der Höhe der Ausbringung erstrebenswertwäre.Method and device for automatic supply of the cast material during continuous casting As is known, the functioning of continuous casting requires a state of equilibrium between the amount of melt supplied in the unit of time and the weight of the strand migrating from the mold in the unit of time. In practice, this is achieved by moving the solidifying strand out of a usually cooled mold at a speed that has once been recognized as being useful and regulating the inflow of the cast material so that it assumes a predetermined constant height in the mold. In most of the continuous casting processes practically used today, the strand moves relative to the mold. Of the chill molds proposed so far, the water-cooled one has proven to be the best, since it is easy to build, insensitive and durable in operation with a high casting capacity due to intensive heat extraction. However, it has been shown that even between a cooled mold with a polished mold surface and the solidifying strand. So high frictional engagement can occur due to sticking of the solidifying metal grains that continuous casting becomes impossible if the sticking is not achieved by adding small amounts of lubricious substances, preferably 01, is prevented. Precisely this fact of experience had the consequence that numerous proposals to feed the cast material to simplify the continuous casting process by placing a mostly uncooled, possibly even heated attachment on the mold; could not achieve any practical significance: Attempts have been made when using such attachments to avoid sticking of the strand in the mold below by adding oil or the like. However, the lubricant vapor had to escape through the melt; -which - in the best case, a strong foaming, - but normally more or less strong explosions resulted. Such an attachment would be advantageous especially when continuously casting steel, since the difficulty of supplying the cast material allows the casting of only one strand per system, so that the casting performance is too low in relation to the system costs. But this is precisely where the large-scale technical use of the continuous casting process for steel production has so far failed, despite its quality advantages. You have therefore left this path and the cast material is carried over. open. Gutters, pipes and the like in such a way that essential parts of the meniscus in the cooled mold remain in contact with the atmosphere, so that the vapors originating from the lubricant can escape. In doing so, one accepts the effect of the atmosphere on the cast material or tries to avoid its effects by covering it with reducing or neutral gases. This type of supply has to be paid for by the disadvantage of a higher cast material temperature. It is therefore not possible with this method to precisely control the casting temperature. This has a very disadvantageous effect both when casting the smallest strand dimensions and when casting large strand cross-sections. In the former case, the relatively small quantities of melt tend to freeze in the feed, in the latter case, however, the so-called potash runs occur on the cooled mold wall and lead to rejects. In no case, however, is it possible to control the temperature of the cast material in such a way that. can be poured about just above the liquidus temperature or even within the solidification interval, which would be desirable for reasons of quality and the level of output.

Durch das vorgeschlagene Gießverfahren werden diese Nachteile vermieden und erreicht, däß insbesondere hochschmelzende Metalle, wie Stahl, aber auch alle anderen Metalle in wesentlich einfacherer, sicherer' und wirtschaftlicherer Weise als bisher vergossen werden können: - Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Gießgut so zugeführt und seine freie Oberfläche -innerhalb der Kokille so bemessen wird, daß es in, der ',Kokille nur bis auf eine vorbestimmte Höhe steigt und diese Höhe durch die Oberflächenspannung des Gießgutes selbsttätig aufrechterhalten. wird.The proposed casting method avoids these disadvantages and achieves that, in particular, refractory metals, such as steel, but also all of them other metals in a much simpler, safer, and more economical way than previously can be potted: - According to the invention, this is achieved by that the cast material is supplied in such a way and its free surface -within the mold so is dimensioned so that it rises in "the" "mold" only up to a predetermined height and automatically maintain this level through the surface tension of the cast material. will.

Es ist bekannt, daß mit sinkender Temperatur des. Gießgutes die Oberflächenspannung zunimmt. Gerade dieser Umstand macht bei- den bekannten Gießverfahren Schwierigkeiten, weil die Zuführung des Gießgutes und das Verhindern von Kaltläufen sehr- schwierig, wenn nicht unmöglich wird. Deshalb muß "die Z.uflußtemperatür Näher gewählt werden, als für die Qualität des .Stranges und für den Durchsatz vorteilhaft ist. Das vorgeschlagene Verfahren wirkt jedoch gerade bei hoher Oberflächenspannung, d. h. bei niederer Gießtemperatur besonders sicher, so d'aß die Seigerungsfrei:heit und Feinkörnigkeit des Stranges sowohl wie auch hohe Gießleistung ermöglicht werden. So führt vorschlagsgemäß eine Gießtemperatur knapp oberhalb der Liquiduslinie oder auch bereits innerhalb des Erstarrungsintervalles zu besonders guter Strang" qualität, und es kann mitsehr hoher Geschwindigkeit gegossen werden.It is known that as the temperature of the cast material falls, the surface tension increases. It is precisely this fact that makes both known casting processes difficult, because the supply of the cast material and the prevention of cold runs are very difficult, if not impossible. Therefore "the inflow temperature must be chosen more closely, than for the quality of the .Stranges and for the throughput is advantageous. The proposed However, the method works precisely at high surface tension, i.e. H. at lower The pouring temperature is particularly safe, so there is no segregation: it is unified and has a fine grain of the strand as well as high casting performance are made possible. So leads as suggested a casting temperature just above the liquidus line or already within of the solidification interval to particularly good strand quality, and it can be very good can be poured at high speed.

Der Umstand, daß die Oberflächenspannung vorschlagsgemäß eine vorbestimmte Höhe des Gießspiegels innerhalb der Kokille aufrechterhält, führt zu weiteren Vorteilen.The fact that the surface tension proposed a predetermined Maintaining the height of the meniscus within the mold leads to further advantages.

Es hat sich bei manchen Legierungen erwiesen, daß die.-Liinge .der Kokille so gering wie möglich gehalten werden soll. Nur aus Gründen der Betriebssicherheit mußte man sie bisher in diesen Fällen länger als für die Qualität des Stranges erwünscht ausbilden. Bei der Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Kokillenhöhe beliebig gehalten werden, da die Oberflächenspannung den Gießspiegel auf der einmal eingestellten Höhe selbsttätig aufrechterhält.It has been shown with some alloys that the. -Liinge .der Mold should be kept as low as possible. Only for reasons of operational safety up to now, in these cases it had to be longer than desired for the quality of the strand form. When using the proposed method, the mold height can be kept at will, as the surface tension affects the meniscus at once automatically maintains the set height.

Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß der Durchmesser der Gießform viel geringer als bisher üblich gewählt werden kann, ohne daß etwa die Betriebssicherheit davon beeinflüßt wird. Man kann nun auch nicht nur Drahtbarren, sondern Draht einer solchen Abmessung und Oberflächenbeschaffenheit gießen, daß die Benutzung einer Vorblockwalze überflüssig wird, vielmehr direkt die Kaliberwalze benutzt werden kann.Another advantage of the proposed method is that that the diameter of the mold can be chosen to be much smaller than usual can without affecting the operational safety. You can now too not just wire bars, but wire of such a size and surface finish pour that the use of a bloom roll is superfluous, rather directly the caliber roller can be used.

Gemäß der Erfindung ist es jedoch auch möglich, große oder größte Strangquerschnitte zu gießen, ohne die Entstehung von Kaltläufen befürchten zu müssen.According to the invention, however, it is also possible to have large or largest Casting strand cross-sections without fear of cold runs.

Besondere Bedeutung kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Gießen mehrerer Stränge zu, das bisher nur bei Leichtmetallen und da nur mit erheblichem Aufwand und empfindlichen Vorrichtungen möglich gewesen ist. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist die Anzahl der Stränge ohne Einfluß auf die Betriebssicherheit und Einfachheit des Gießverfahrens. Somit ist die Voraussetzung für den Großeinsatz des Stranggießverfahrens zum Stähl- und Eisengießen gegeben.The method according to the invention is of particular importance in casting several strands, so far only with light metals and there only with considerable Effort and sensitive devices has been possible. With the proposed Method is the number of strands without any influence on operational safety and Simplicity of the casting process. This is the prerequisite for large-scale operations of the continuous casting process for steel and iron casting.

Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Abb. i bis 4 schematisch dargestellt. Ihre Wirkungsweise ;geht aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen hervor. Es ist .Ahb. i Vorrichtung zum Gießen von massiven Strängen,- - -Abb. 2 Vorrichtung zum Gießen von Rohren, Abb. 3 Ausschnitt aus Abb. i, vergrößert, Abb. 4 Verteilervorrichtung für mehrere Stränge. In einer gekühlten Kokille i ist das Zuflußrohr 2 mittels schmaler Stege 3 so aufgesteckt, daß der Spalt 4 zwischen Kokille i und Zuflußrohr z bleibt. Das Zuflußrohr 2 kann sich nach oben in einen nicht weiter dargestellten Vorratsbehälter fortsetzen, dessen Form nicht Gegenstand der Erfindung ist. Infolge seiner Oberflächenspannung kann das Gießgut 5 nicht in den Spalt 4. eindringen, wodurch die Menge der zufließenden Schmelze sich nach der einmal gewählten Abwanderungsgeschwindigkeit selbsttätig einstellt. Um das Ankleben des erstarrenden Gießgutes an der Kokillenwand zu verhindern, kann beispielsweise in der Ringnut 6 etwas Öl zugegeben werden, das die Kokillenwand benetzt. Die entstehenden Oldämpfe entweichen durch den Spalt 4.. Natürlich kann der Spalt 4. auch durch ein neutrales Gas abgedeckt werden. Das Zuflußrohr kann in einer bekannten Weise beheizt oder auch, falls erforderlich, gekühlt werden. Als besonders schwierig hat es bisher gegolten, das zum kontinuierlichen Gießen von Röhren erforderliche Gießgut so gleichmäßig zuzuführen, daß der Gießspiegel innerhalb der Kokille in erforderlichem Maße konstant gehalten werden kann. Auch haben die bekannten Zuführungen Schmelzeströmungen zur Folge, die wiederum mehr oder weniger hohe Sei:gerungen oder Spannungen in der Wand des erstarrten Rohrstranges verursachen.Devices for performing the method are shown in Figs. I to 4 shown schematically. Their mode of action; is based on the following description of the drawings. It's .Ahb. i device for casting massive strands, - -Fig. 2 Device for casting pipes, Fig. 3 Detail from Fig. I, enlarged, Fig. 4 Distribution device for several strands. In a cooled mold i is the inlet pipe 2 by means of narrow webs 3 attached so that the gap 4 between Mold i and feed pipe z remains. The inlet pipe 2 can be up in a not continue the storage container shown, its shape is not the subject of the invention. Due to its surface tension, it can Casting material 5 does not penetrate into the gap 4, which reduces the amount of melt flowing in adjusts itself automatically after the selected migration speed. In order to prevent the solidifying cast material from sticking to the mold wall, can For example, some oil can be added in the annular groove 6, which the mold wall wetted. The resulting oil fumes escape through gap 4 .. Of course, it can the gap 4. can also be covered by a neutral gas. The inflow pipe can heated in a known manner or, if necessary, cooled. So far, it has been considered particularly difficult that of continuous casting to supply casting material required by tubes so evenly that the meniscus can be kept constant to the required extent within the mold. Even the known infeeds result in melt flows, which in turn cause more or less high Be: wrestled or tensions in the wall of the solidified pipe string cause.

Diese Nachteile entfallen bei der Verwendung einer in Abb. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung. Der an sich bekannte gekühlte Dorn 7 wird in einem Trichter 8 so in einer seitlichen Aussparung 9 befestigt, daß zwischen der inneren Wand io des Trichters 8 und dem Dorn 7 ein Spalt i i entsteht, in den die Schmelze infolge ihrer Oberflächenspannung nicht eindringen kann. Die Außenwand i2 des Trichters 8 bildet gegen die Kokillenwand 13 den bereits beschriebenen Spalt 6. Bei dieser Anordnung fließt das Gießgut praktisch allseitig gleichmäßig zu, die Regelung erfolgt infolge der -Ausnutzung ihrer Oberflächenspannung selbsttätig, örtliche Strömungsdifferenzen, die Steigerungen oder Spannungen verursachen können, sind ausgeschaltet.These disadvantages do not apply to the use of a device shown schematically in FIG. The per se known cooled mandrel 7 is fixed in a funnel 8 in a lateral recess 9 that between the inner wall io of the funnel 8 and the mandrel 7 there is a gap ii into which the melt cannot penetrate due to its surface tension. The outer wall i2 of the funnel 8 forms the gap 6 already described against the mold wall 13 switched off.

Die Bemessung der Breite des Spaltes hängt theoretisch von verschiedenen Faktoren ab. Praktisch macht es jedoch dem Fachmann keinerlei Schwierigkeit, durch einen einfachen Versuch die richtige Spaltbreite für das zu vergießende Gut bei einer beabsichtigten Höchsttemperatur zu bestimmen. Das Gießgut soll dabei nicht in den Spalt eindringen, sondern eine Kuppe bilden, etwa wie in Abb. 3 als Ausschnitt aus Abb. i dargestellt.The dimensioning of the width of the gap theoretically depends on different Factors. In practice, however, it poses no difficulty to those skilled in the art a simple attempt to find the right gap width for the material to be potted an intended maximum temperature. The cast should not be penetrate into the gap, but rather form a dome, as in Fig. 3 as a section shown in Fig. i.

Die vorgeschlagene Schmelzezufuhr bedarf nach dem Anfahren keiner besonderen Wartung mehr. Es ist deshalb ohne weiteres möglich, die beispielsweise beschriebene Einzelanordnung in beliebiger Anzahl nebeneinander gleichzeitig zu verwenden, beispielsweise wie in Abb. 4. schematisch dargestellt. 1q. ist ein Vorratsbehälter, der direkt an einem Schmelz- oder Warmhalteofen angebaut ist, 15 der Zulauftrichter, 16 die einzelnen Kokillen und 17 die erstarrten Stränge.The proposed melt supply does not require any special maintenance after start-up. It is therefore easily possible to use any number of the individual arrangements described for example next to one another at the same time, for example as shown schematically in Fig. 4. 1q. is a storage container that is attached directly to a melting or holding furnace, 15 the feed hopper, 16 the individual molds and 17 the solidified strands.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum selbsttätigen Zuführen des Gießgutes beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von hochschmelzenden Metallen oder Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießgut so zugeführt wird, daß es infolge seiner Oberflächenspannung vorzugsweise in einem Spalt eine vorbestimmte Höhenlage innerhalb der Kokille einnimmt und sie selbsttätig beibehält. PATENT CLAIMS: i. Process for the automatic feeding of the cast material in the continuous casting of metals, especially refractory metals or Metal alloys, characterized in that the cast material is supplied in such a way that it is preferably a predetermined one in a gap due to its surface tension Assumes altitude within the mold and maintains it automatically. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießgut mit einer Temperatur zugeführt wird, die innerhalb des Erstarrungsirntervalles liegt. 2. Procedure according to claim i, characterized in that the cast material is supplied at a temperature which lies within the solidification interval. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch eine rohr- oder trichterartige Zuführung ,des Gießgutes zu jeder Kokille und einem Ringspalt zwischen Kokillenw and und Kokille, der auf die Oberflächenspannung des Gießgutes abgestimmt ist. 3. Device for implementation of the method according to claims i and 2, characterized by a tube-like or funnel-like one Feeding the cast material to each mold and an annular gap between the mold and and mold, which is matched to the surface tension of the cast material. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Behälter für das Gießgut, von dem Zuführungen zum Gießen mehrerer Stränge abgezweigt sind. contraption according to claim 3, characterized by a container for the cast material from which feeds are branched for casting multiple strands. 5. Vorrichtung nach Anspruch :a., gekennzeichnet durch Einlichtungen zum Beheizen bzw. Kühlen des Zuführungsrohres.5. Apparatus according to claim: a., Characterized through lighting for heating or cooling the supply pipe.