NL8401742A - METHOD FOR SUPPLYING A METAL MELT - Google Patents

Description

ψψ

% ** I% ** I

VO 6346VO 6346

Titel: Werkwijze voor het toevoeren van een metaalsmelt.Title: Method for supplying a metal melt.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het toevoeren van een metaalsmelt door tenminste één doorlaatkanaal van een giet-pijp met eventueel een pijpmondstuk in een gietspleet tussen walsen, coquilles, banden of dergelijke van een gietmachine, alsmede een gietpijp 5 hiervoor.The invention relates to a method for supplying a metal melt through at least one passage channel of a casting pipe with optionally a pipe nozzle in a casting gap between rollers, scallops, belts or the like of a casting machine, as well as a casting pipe 5 for this.

Een van de moeilijkste problemen bij het continu gieten, in het bijzonder van ijzer- en niet-ijzermetalen vormt het toevoermondstuk, waarmede het gloeibare metaal in de gietspleet tussen bijvoorbeeld twee walsen of een rupscoquille gevoerd wordt. Juist bij laatstgenoemde giet-10 machine worden naar verhouding dunne banden, bijvoorbeeld van 20 mm dikte en minder, gegoten. Dit betekent wederom, dat de gietpijp, in het bijzonder in het bereik van het pijpmondstuk naar verhouding klein gedimensioneerd moet zijn.One of the most difficult problems in continuous casting, especially of iron and non-iron metals, is the feed nozzle with which the glow metal is fed into the casting gap between, for example, two rollers or a caterpillar. Precisely with the latter casting machine, relatively thin belts, for instance of 20 mm thickness and less, are cast. This again means that the pouring pipe, especially in the region of the pipe nozzle, must be proportionately small.

Wezenlijke gevaren voor de gietpijpen treden enerzijds door de 15 zeer hoge temperaturen van het doorvloeiende metaal op. Er zijn maar weinig stoffen, welke erosie of oplossen in metaal weerstaan.. Onder de weinige stoffen, welke aan deze eisen voldoen, moet grafiet genoemd worden. Grafiet heeft echter het nadeel van een hoge warmtegeleidbaar-heid, de warmte wordt zo snel van de metaalsmelt afgevoerd, dat het 20 metaal de neiging heeft, in de gietpijp te stollen.Substantial dangers for the pouring pipes occur on the one hand due to the very high temperatures of the flowing metal. Few materials resist erosion or dissolution in metal. Among the few materials that meet these requirements, graphite should be mentioned. Graphite, however, has the disadvantage of a high heat conductivity, the heat is dissipated from the metal melt so quickly that the metal tends to solidify in the pouring pipe.

Een ander vuurvast materiaal is een mengsel van 30% diatomeëen aarde (praktisch zuiver kiezelzuur in de vorm van microscopische cellen), 30% lange asbestvezels, 20% natriumsilicaat (droog mengsel) en 20% kalk (voor de vorming van calciumsilicaat). Een dergelijke gietpijp vindt in 25 de regel bij het gieten van aluminium toepassing, terwijl bij het gieten van staal meestal gietpijpen uit ZrO^ of ZrSiO^ gebruikt worden.Another refractory material is a mixture of 30% diatomaceous earth (practically pure silica in the form of microscopic cells), 30% long asbestos fibers, 20% sodium silicate (dry mixture) and 20% lime (to form calcium silicate). Such a casting pipe is generally used in the casting of aluminum, while casting of steel is usually used in casting steel from ZrO2 or ZrSiO2.

De gietpijp moet echter niet alleen de thermische belastingen weerstaan, welke door de temperaturen van het gietmetaal ontstaan, doch evenzo de daaruit resulterende chemische aantasting alsmede de mechanische 30 inwerkingen als gevolg van trilbewegingen van de coquille of wals en de verbuigingen van de gietpijp als gevolg van het relatief hoge gewicht van de daardoorheen vloeiende smelt. Juist dit doorbuigen leidt tot wrijving, in het bijzonder van het pijpmondstuk tegen de wals of de coquillewand en derhalve tot vernielen van de gietoijp.However, the pouring pipe must not only withstand the thermal loads caused by the temperatures of the cast metal, but also the resulting chemical attack as well as the mechanical effects due to vibrating movements of the mold or roller and the deflections of the pouring pipe due to the relatively high weight of the melt flowing therethrough. It is precisely this bending that leads to friction, in particular of the pipe nozzle against the roller or the mold wall and therefore to destruction of the pouring pipe.

84017428401742

^ · ‘W^ · "W

- 2 -- 2 -

Uit het Zwitserse octrooischrift 508.433 is een toevoerpijp bekend, welke in de nabijheid van de buitenrand van het mondstuk van buiten over zijn gehele omtrek van inlegsels uit een zelfsmerende stof voorzien is. Deze inlegsels steken zover buiten het oppervlak van het 5 mondstuk, dat elk direkt kontakt van het pijpoppervlak met de coquille-helften en het binnendringen van smelt in de speelruimte tussen mondstuk en coquillehelft gehinderd wordt. In de praktijk is echter als nadeel ondervonden, dat wrijvingssporen van de grafietinzetsels geactiveerde strepen vormen, welke een plotseling stollen aantonen en derhalve 10 een ongelijkmatige gietstructuur, vaak ook oppervlaktescheurtjes, veroorzaken.' Voor het verminderen van dit nadeel bij de mechanische belasting van de gietpijp, in het bijzonder het pijpmondstuk, is uit de Zwitserse octrooiaanvrage 3010/83 een werkwijze bekend, waarmede de afstand van het pijplichaam van de walsen, coquilles, banden of dergelijke 15 bij het in bedrijf zijn van de gietmachine bepaald wordt. Bijvoorbeeld bevinden zich in het pijplichaam luchtkanalen, welke in de ruimte tussen gietpijp, respectievelijk pijpmondstuk en walsen, coquilles of band, uitmonden. Als gevolg van de toevoer van lucht door de luchtkanalen wordt in de tussenruimte een zogenaamde hydrodynamische paradox opge-20 bouwd, welke verhindert, dat het gietpijpmondstuk in kontakt met de wals, coquille of de band komt.From Swiss patent 508,433 a feed pipe is known which is provided with inlays of a self-lubricating material externally over its entire periphery in the vicinity of the outer edge of the nozzle. These inlays extend so far beyond the surface of the nozzle that any direct contact of the pipe surface with the mold halves and the penetration of melt into the clearance between nozzle and mold half is prevented. In practice, however, it has been found to be a drawback that frictional traces of the graphite inserts form activated stripes, which show a sudden solidification and therefore cause an uneven casting structure, often also surface cracks. To reduce this drawback with the mechanical load on the pouring pipe, in particular the pipe nozzle, a method is known from Swiss patent application 3010/83, whereby the distance of the pipe body from the rollers, scallops, tapes or the like is known. operation of the casting machine is determined. For example, air ducts are located in the pipe body, which debouch in the space between the pouring pipe, pipe nozzle and rollers, scallops or strip respectively. As a result of the supply of air through the air channels, a so-called hydrodynamic paradox is built up in the interspace, which prevents the pouring nozzle from coming into contact with the roller, scallop or belt.

Een verder probleem vormt het zogenaamde navloeien van de gietpijp door de uit de pijp tredende metaalsmelt. De uit de pijp tredende metaalsmelt vormt in het bereik tussen uittreedopening en het eerste 25 kontakt met de meelopende wand van de wals, coquille, de band of dergelijke, een kromtestraal, welke in hoofdzaak van de oppervlaktespanning van het metaal,de metallostatische druk, waarmede het metaal uit de pijp treedt, en de snelheid van de meelopende wand van het betreffende giet-machinedeel afhangt. Dit kam als gevolg van een vroegtijdig stollen van 30 het metaal leiden tot terugstuwing, welke bewerkstelligt, dat het metaal uit hét pijpmondstuk navloeit. Dit verschijnsel is zeer onaangenaam, omdat dit het verloop van het continu gieten wezenlijk stoort en ook het samenspel van gietpijpmondstuk en gietmachine hindert.A further problem is the so-called afterglow of the pouring pipe through the metal melt leaving the pipe. The metal melt emerging from the pipe, in the region between the exit opening and the first contact with the leading wall of the roller, scallop, belt or the like, forms a radius of curvature, which mainly depends on the surface tension of the metal, the metallostatic pressure, the metal emerges from the pipe, and the speed of the running wall depends on the relevant casting machine part. This comb, as a result of an early solidification of the metal, leads to back-thrust, which causes the metal to flow afterwards from the pipe nozzle. This phenomenon is very unpleasant, because it substantially disturbs the course of continuous casting and also hinders the interaction of pouring nozzle and casting machine.

De uitvinding heeft tot doel, een werkwijze alsmede een gietpijp 35 van het bovenbedoelde type te ontwikkelen, door middel waarvan, respec- 8401742 & a - 3 - tievelijk welke het navloeien van de gietpijp verhinderd wordt, en gelijktijdig eventueel het bovenbeschreven wrijven van de gietpijp langs de coquillewand of dergelijke vermeden wordt. Voor het oplossen van dit probleem wordt voorgesteld, dat in een tussenruimte tussen de gietpijp, 5 respectievelijk het pijpmondstuk en de wals, coquille, banden of dergelijke een luchtkussen wordt opgebouwd, door middel van de kromtestraal waarvan een metaalsmelt tussen een uitlaatopening van het pijpmondstuk en een kontaktpunt van de smelt met de wals, coquille, de band of dergelijke beïnvloed wordt. Daarbij kunnen de in de bovengenoemde Zwitserse 10 octrooiaanvrage 3010/83 beschreven voordelen van de hydrodynamische paradox met de thans verkregen voordelen voor het verhinderen van het navloeien van de gietpijp gekoppeld worden.The object of the invention is to develop a method as well as a pouring pipe 35 of the type referred to above, by means of which, respectively, the after-flow of the pouring pipe is prevented, and at the same time possibly the above-described rubbing of the pouring pipe. along the scallop wall or the like is avoided. To solve this problem, it is proposed that an air cushion is built up in an intermediate space between the pouring pipe, the pipe nozzle and the roller, scallop, tires or the like, by means of the radius of curvature of which a metal melt melts between an outlet opening of the pipe nozzle and a contact point of the melt with the roller, scallop, belt or the like is affected. In addition, the advantages of the hydrodynamic paradox described in the above Swiss patent application 3010/83 can be coupled with the currently obtained advantages for preventing after-flow of the pouring pipe.

Een gietpijp voor het toepassen van de werkwijze is in zijn bovenste en/of onderste pijpwand van vluchtkanalen voorzien, welke in 15 een tussenruimte tussen gietpijp, respectievelijk gietpijpmondstuk en wals, coquille, band of dergelijke uitmonden en aldaar een luchtkussen met een bepaalde druk vormen. Deze druk van het luchtkussen werkt op een kromtestraal van de uit het pijpmondstuk onder een metallostatische druk uittredende metaalsmelt met een oppervlaktespanning en verandert 20 deze.A pouring pipe for applying the method is provided in its upper and / or lower pipe wall with escape channels, which open into a space between the pouring pipe, respectively the pouring pipe nozzle and the roller, scallop, belt or the like, and there form an air cushion with a certain pressure. This pressure of the air cushion acts on and changes a radius of curvature of the metal melt leaving the pipe nozzle under a metallostatic pressure with a surface tension.

Vindt een mondstuk in de vorm toepassing, zoals dit in de Zwitserse octrooiaanvrage 3010/83 beschreven is, dan zijn de luchtkanalen bij voorkeur in de metalen pijpverstijvingsdelen ingelaten.If a nozzle is used in the form as described in Swiss patent application 3010/83, the air channels are preferably introduced into the metal pipe stiffening parts.

Het vloeibare metaal, dat met een bepaalde druk p gegeven 25 door de statische en dynamische druk volgens Bernoulli, uit de uitlaatopening in het pijpmondstuk uittreedt, zal een kromtestraal R = σ/ρ veroorzaken, waarbij σ de oppervlaktespanning van het vloeibare metaal is. Door het luchtkussen wordt een tegendruk p ontwikkeld, waaruit een kromtestraal van de smelt, namelijk R = σ/(ρ . - p) wordt ingestald.The liquid metal, which exits from the outlet opening in the pipe nozzle with a given pressure p given by the static and dynamic pressure according to Bernoulli, will cause a radius of curvature R = σ / ρ, where σ is the surface tension of the liquid metal. A back pressure p is developed by the air cushion, from which a radius of curvature of the melt, namely R = σ / (ρ. - p), is set.

Q16€ 30 Daarmee kan de tussenruimte tussen pijp en wals, coquille, band of dergelijke in het bereik van het pijpmondstuk vooraf vergroot worden, zonder dat metaal in de pijp navloeit. Daardoor wordt ook het gevaar verminderd, dat het mondstuk tegen de wals, coquille of band wrijft.Q16 € 30 This allows the gap between pipe and roller, scallop, belt or the like in the area of the pipe nozzle to be increased in advance, without metal flowing into the pipe. This also reduces the risk of the nozzle rubbing against the roller, scallop or strip.

Voorts heeft het luchtkussen het voordeel, dat dit de koeling van 35 het metaal reeds voor het kontakt met de wals, coquille of band inleidt en aldus versnelt.The air cushion also has the advantage that it initiates and thus accelerates the cooling of the metal before contact with the roller, scallop or strip.

8401742 a - 4 -8401742 a - 4 -

Als voor de opbouw van het luchtkussen toegepaste gas wordt bij voorkeur een inert gas door de luchtkanalen in de tussenruimte gevoerd. Daarbij verdient in het bijzonder argon de voorkeur, dat wederom het voordeel heeft, dat de oppervlakteoxydatie van het vloeibare metaal na 5 het uit de pijp treden, verminderd wordt.An inert gas is preferably passed through the air channels in the interspace as the gas used for the construction of the air cushion. In particular, argon is preferred, which again has the advantage that the surface oxidation of the liquid metal after reduction of the pipe is reduced.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een de voorkeur verdienend uitvoeringsvoorbeeld met verwijzing naar de tekening; deze toont in één figuur een schematisch voorgestelde, dwarsdoorsnedegedeelte van 10 een gietpijpmondstuk 1 in de gebruiksstand tussen twee meelopende coquillebanden 2 en 3 van een niet nader getoonde rupscoquille. Het mondstuk 1 heeft een mondstukbovenwand 4 en een onderste mondstukwand 5, waartussen een doorlaatkanaal 6 voor de toevoer van een smelt 7 van vloeibaar metaal zich bevindt. Deze smelt 7 treedt uit een uitlaatope-.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawing; this shows in one figure a schematically represented cross-sectional section of a casting pipe nozzle 1 in the position of use between two running scallop belts 2 and 3 of a caterpillar scallop (not shown in more detail). The nozzle 1 has a nozzle top wall 4 and a bottom nozzle wall 5, between which there is a passage channel 6 for the supply of a melt 7 of liquid metal. This melt 7 emerges from an outlet.

15 ning 8 uit het pijpmondstuk 1 naar buiten en komt tussen de beide coquillebanden 2 en 3, waarbij deze in kontakt met gekoelde coquille-wanden 9 en 10 komt. De koeling bewerkstelligt, dat kort na het kontakt van de smelt van buitenaf een metaallaag 11 begint te stollen.15 comes out of the pipe nozzle 1 and comes between the two scallop belts 2 and 3, contacting cooled scallop walls 9 and 10. The cooling causes a metal layer 11 to solidify shortly after the contact of the melt from the outside.

Naargelang de snelheid van de meelopende banden 2 en 3 in ver-20 houding tot de uittredende smelt 7 en volgens de oppervlaktespanning van het vloeibare metaal kan een kontaktpunt 12 van de smelt 7 met de wand 9, respectievelijk 10 verder weg of dichterbij de uittreedopening 8 liggen. Daarbij blijft in de regel de snelheid van de banden 2 en 3 constant, terwijl de snelheid van de smelt 7 van de metallostatische druk p ^ ^met 25 afhangt. De kromtestraal r van een gedacïte cirkelboog tussen uittreedopening 8 en kontaktpunt 12 wordt dan in hoofdzaak bepaald volgens de verhouding van de oppervlaktespanning σ ten opzichte van de metallostatische druk p t· In de pijpwanden 4 en 5 zijn voorts luchtkanalen 14 aangebracht, welke de boringen 15 in de tussenruimte J tussen coquille-30 wand 9, 12 en mondstuk 1 uitmonden. Door de ingevoerde lucht wordt in de binnenruimte J een luchtkussen gevormd, dat de kromtestraal r beïnvloedt en wel ongeveer volgens de verhouding van oppervlaktespanning σ tot de metallostatische druk p ^ verminderd met de druk p van het *met * luchtkussen.Depending on the speed of the running belts 2 and 3 in relation to the outgoing melt 7 and according to the surface tension of the liquid metal, a contact point 12 of the melt 7 with the wall 9, 10 can be further away or closer to the outlet opening 8 lie. As a rule, the speed of the belts 2 and 3 remains constant, while the speed of the melt 7 depends on the metallostatic pressure p ^ ^ by 25. The radius of curvature r of a dacitic circular arc between outlet opening 8 and contact point 12 is then mainly determined according to the ratio of the surface tension σ with respect to the metallostatic pressure pt. In the pipe walls 4 and 5 air ducts 14 are further provided, which bores 15 open the space J between scallop-30 wall 9, 12 and nozzle 1. An air cushion is formed in the inner space J by the introduced air, which influence the radius of curvature r, approximately according to the ratio of surface tension σ to the metallostatic pressure p ^ less the pressure p of the * with * air cushion.

84017428401742

Claims (6)

1. Werkwijze voor het toevoeren van een metaalsmelt door tenminste één doorlaatkanaal van een gietpijp met eventueel een gietpijpmondstuk in een gietspleet tussen walsen,coquilles, banden of dergelijke van een gietmachine, met het kenmerk, dat in een tussenruimte tussen de pijp, 5 respectievelijk het pijpmondstuk en de walsen, coquilles, banden of dergelijke een luchtkussen wordt opgebouwd, door middel waarvan een kromtestraal van de metaalsmelt tussen een uitlaatopening van het pijpmondstuk en een kontaktpunt van de smelt met de wals, coquille, de band of dergelijke beïnvloed wordt.Method for supplying a metal melt through at least one passage channel of a pouring pipe with optionally a pouring nozzle in a casting gap between rollers, scallops, belts or the like of a casting machine, characterized in that, in an intermediate space between the pipe, the pipe nozzle and the rollers, scallops, tapes or the like, an air cushion is built up, by means of which a radius of curvature of the metal melt is influenced between an outlet opening of the pipe nozzle and a point of contact of the melt with the roller, scallop, the tape or the like. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het luchtkus sen als een hydrodynamische paradox werkt, waarmede het pijpmondstuk in een voorafbepaalde afstand van de wals, coquille, de band of dergelijke gehouden wordt.Method according to claim 1, characterized in that the air cushion acts as a hydrodynamic paradox, with which the pipe nozzle is held at a predetermined distance from the roller, scallop, belt or the like. 3. Gietpijp met eventueel een pijpmondstuk voor de toevoer van een 15 metaalsmelt door tenminste één doorlaatkanaal in een gietspleet tussen walsen, coquilles, banden# of dergelijke van een gietmachine, met het kenmerk, dat een bovenste en/of een onderste pijpwand (4 en/of .'5) van luchtkanalen (14) voorzien is, welke in een tussenruimte (J) tussen pijp, respectievelijk pijpmondstuk (1) en wals, coquille (2, 3), band, 20 of dergelijke uitmonden en aldaar een luchtkussen met een druk (p) vormen.3. Casting pipe with optionally a pipe nozzle for supplying a metal melt through at least one passage channel in a casting gap between rollers, scallops, belts or the like of a casting machine, characterized in that an upper and / or a lower pipe wall (4 and / or .5) is provided with air ducts (14), which open into an intermediate space (J) between pipe or pipe nozzle (1) and roller, scallop (2, 3), belt, 20 or the like and therein an air cushion with form a pressure (p). 4. Pijp volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat via de druk (p) van het luchtkussen een kromtestraal (r) van de uit het pijpmondstuk (1) onder een metallostatische druk (p ,) uittredende metaalsmelt (7) met 25 een oppervlaktespanning (σ) tussen een uittreedopening (8) en een kontaktpunt (12) met bijvoorbeeld een coquillewand (9, 10) veranderbaar is.Pipe according to claim 3, characterized in that via the pressure (p) of the air cushion a radius of curvature (r) of the metal melt (7) emerging from the pipe nozzle (1) under a metallostatic pressure (p1) has a surface tension (σ) between an outlet opening (8) and a contact point (12) with, for example, a scallop wall (9, 10) is changeable. 5. Pijp volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de kromtestraal (r) volgens de verhouding van oppervlaktespanning (σ) van de metaalsmelt (7) ten ODZichte van de metallostatische druk (p ) verminderd met 30 met de druk (p) van het luchtkussen wordt bepaald.Pipe according to claim 4, characterized in that the radius of curvature (r) according to the ratio of surface tension (σ) of the metal melt (7) relative to the metallostatic pressure (p) is reduced by 30 with the pressure (p) of the air cushion is determined. 6. Pijp volgens tenminste een van de conclusie 3-5 met het kenmerk, dat het luchtkussen in hoofdzaak uit een door de luchtkanalen (14) toegevoerd inert gas, bij voorkeur argon, oogebouwd is. 8401742Pipe according to at least one of Claims 3 to 5, characterized in that the air cushion is constructed substantially from an inert gas, preferably argon, fed through the air channels (14). 8401742