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DE1458031B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Metall - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Metall

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Publication number
DE1458031B1
DE1458031B1 DE19641458031 DE1458031A DE1458031B1 DE 1458031 B1 DE1458031 B1 DE 1458031B1 DE 19641458031 DE19641458031 DE 19641458031 DE 1458031 A DE1458031 A DE 1458031A DE 1458031 B1 DE1458031 B1 DE 1458031B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal
gas
strand
vessel
continuous casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19641458031
Other languages
English (en)
Inventor
Fritz Dr-Dr Harders
Franz Dipl-Chem Dr Oeters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoesch AG
Original Assignee
Hoesch AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoesch AG filed Critical Hoesch AG
Publication of DE1458031B1 publication Critical patent/DE1458031B1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/003Moulding by spraying metal on a surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

1 2
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Die einzelnen, mindestens im Bereich der Oberfläeine Vorrichtung zum Stranggießen von Metall, ins- chenzone teigigen Tropfen vereinigen sich beim Verbesondere von Stahl, bei dem das flüssige Metall in lassen des Behandlungsgefäßes infolge ihrer noch Tropfenform unter Einleitung von Gas zersprüht und verhältnismäßig großen Plastizität zu einem Strang dann zu einem Strang geformt wird. Bei einem aus 5 mit etwa gleichmäßiger Temperatur über den Querder deutschen Patentschrift 730 743 bekannten Ver- schnitt. Außer der Beseitigung der Schwierigkeiten, fahren dieser Art werden ein oder mehrere Metall- den Strang in einer Hitze auszuwalzen, besteht ein strahlen, die aus einer oder mehreren Gießpfannen weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung austreten, auf rotierende, miteinander eine Gießform darin, daß der Krümmungsradius bei Kreisbogenbildende Walzen geleitet. Beim Auftreffen auf die io Gießmaschinen infolge der hohen Plastizität des gekühlten Walzen sollen der Metallstrahl oder die Stranges sehr gering sein kann.
Metallstrahlen in kleine Tropfen zerteilt werden, die In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sich in dem von den Walzen gebildeten Trichter sam- wird zum Kühlen Gichtgas verwendet, weil dies in mein und unter dem Walzdruck zu einem Strang zu- Hüttenwerken in großer Menge anfällt. Bei einer ansammenschweißen. Dabei sollen in den Zwischenraum 15 deren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zwischen den Austrittsöffnungen der Gießpfanne oder zum Kühlen ein Gas benutzt, dessen Hauptbestand-Gießpfannen einerseits und die Walzen andererseits teile Kohlenmonoxyd und/oder Wasserstoff sind. Luft oder andere Gase eingeblasen werden, um den Wasserstoff oder ein Gas, das neben Kohlenmonoxyd Metallstrahl oder die Metallstrahlen besser zu ver- größere Mengen Wasserstoff enthält, ist zur Kühlung teilen. 20 besonders geeignet, weil Wasserstoff wegen seiner
Dieses bekannte Verfahren eignet sich nicht für hohen Wärmeleitfähigkeit eine besonders rasche und das großtechnische Vergießen von Metall- und ins- intensive Kühlung der Tropfen bewirkt. Außerdem besondere Stahlschmelzen, da aus Sicherheitsgründen hat Wasserstoff die vorteilhafte Eigenschaft, daß seine nur mit einer geringen Fallhöhe gearbeitet werden Löslichkeit insbesondere in Eisen oder Stahl mit falkann und sich demzufolge kaum Metalltröpfchen bil- 25 lender Temperatur außerordentlich stark abnimmt den werden. Das Metall gelangt daher bei diesem und demzufolge dem Strang keine schädlichen Was-Verfahren flüssig und als im wesentlichen zusammen- serstoffgehalte einverleibt werden. Das erwähnte hängende Phase in den aus den Walzen gebildeten Gichtgas eignet sich besonders dann zum Kühlen, Trichter. Das Einblasen von Luft oder anderen Gasen wenn nicht die Gefahr einer Stickstoffaufnahme bein den erwähnten Zwischenraum ist außerdem inso- 30 steht, wie etwa beim Vergießen von unberuhigtem fern bedenklich, als die dazu erforderlichen Drücke Stahl, wenn eine Stickstoff aufnahme, wie bei Thomaszum Herausblasen der Tropfen führen würden. stahl, nicht schädlich ist.
Beim üblichen Stranggießverfahren hat der aus der Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Stranggießkokille austretende Strang über seinen Erfindung gut geeignete Vorrichtung besteht aus Querschnitt gesehen eine ungleichmäßige Tempera- 35 einem Behandlungsgefäß mit einer oberen Eintrittsturverteilung mit von der Mitte nach außen abfallen- Öffnung für das flüssige Metall, Anschlüssen für Kühlder Temperatur. Dadurch entstehen Schwierigkeiten, gasleitungen, einem unterhalb der Eintrittsöffnung wenn man den Strang in einer Hitze walzt, also ohne angeordneten Verteiler und einer sich an das Gefäß Abkühlen, Zerteilen und erneutes Erhitzen in einem anschließenden Kokille sowie durch der Kokille nachGlühofen unmittelbar von der Stranggießkokille in 40 geordnete Verdichtungswalzen. Dabei kann der Verdas Walzwerk übertreten läßt. Denn die Güte eines teiler aus einer der oberen Gefäßöffnung zugewandten Walzerzeugnisses ist stark von der Walztemperatur Mantelfläche bestehen, der in Sektoren verschiedener abhängig, die an allen Stellen des Querschnitts gleich- Seitenlänge aufgeteilt ist. Geeignete Verteiler in Form mäßig und weder zu hoch noch zu niedrig sein darf. von Sprühtellern sind dem Fachmann aus der Pulver-Diese Bedingung läßt sich wegen der raschen Abküh- 45 metallurgie geläufig.
lung in der Außenzone des Stranges beim Walzen Nachstehend seien noch einige für die praktische
des aus der Stranggießkokille austretenden Stranges Durchführung des Verfahrens nützliche Angaben
nur schwer erfüllen, so daß die so gefertigten Walz- über die Abkühlgeschwindigkeit der Tropfen und die
erzeugnisse häufig von mangelhafter Güte sind. Tropfengröße gemacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 50 Beim Stranggießen von Stahl empfiehlt es sich, Stranggießverfahren der eingangs bezeichneten Art die Abkühlgeschwindigkeit der Tropfen im Behandzu schaffen, mittels dessen sich Stränge gießen lassen, lungsgefäß der Tropfen so einzustellen, daß je nach bei denen die Temperaturverteilung — über den Tropfengröße etwa 2 bis 20 °/o der Tropfenmasse erQuerschnitt des austretenden Stranges gesehen — starren. Dabei sollte die Schmelze in Tropfen einer gleichmäßiger ist. Dies wird erfindungsgemäß da- 55 Größe von 0,3 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 6 mm, durch erreicht, daß das Gießmetall innerhalb eines aufgelöst werden.
Behandlungsgefäßes in Tropfen zerteilt wird, die Wird mit einem wasserstofffreien Gas gekühlt, so
Tropfen durch ein im Gegenstrom zum Metallregen sollte die obere Grenze der Tropfengröße bei 3 mm
durch das Behandlungsgefäß geführtes Gas gekühlt liegen, während sie bei Verwendung von Wasserstoff
und in einer Stranggießkokille aufgefangen werden, 60 oder einem wasserstoffhaltigen Gas bis 6 mm betra-
in der das Metall zum Strang geformt wird. Das Ein- gen kann. Bei dieser Größe findet keine Oxydation
leiten eines Kühlgases im Gegenstrom zu dem Metall- des Stahles und auch praktisch keine Aufnahme von
regen innerhalb eines Behandlungsgefäßes führt dazu, Stickstoff statt.
daß die Außenschale der Tropfen in den teigigen Die jeweils gewünschten Tropfengrößen lassen sich Zustand übergeht und es gleichzeitig wegen der 65 durch geeignete Gestaltung des Verteilers leicht eingroßen Phasengrenzfläche zu einer beträchtlichen stellen. Findet ein Verteiler der oben angegebenen Verminderung des im Metall gelösten Gases bevorzugten Form Anwendung, so ist die Einstellung kommt. der Tropfengröße durch geeignete Wahl der Seiten-
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länge der Sektoren sowie durch geeignete Wahl der Gießgeschwindigkeit leicht möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Darstellung,
F i g. 2 den in F i g. 1 dargestellten Verteiler in vergrößertem Maßstab und
F i g. 3 eine Draufsicht auf den in F i g. 2 dargestellten Verteiler.
Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behandlungsgefäß 1, das unterhalb einer Plattform 2 angeordnet ist und oben eine verhältnismäßig enge Eintrittsöffnung 3, unten dagegen eine große Öffnung 4 hat. Im Bereich der unteren Öffnung münden seitlich Leitungen 5 für den Eintritt eines Kühlgases, welches das Gefäß 1 über Leitungen 6 wieder verläßt. An die öffnung 4 des Gefäßes 1 schließt sich eine gekühlte Stranggießkokille 7 an, in die Kühlwasser bei 8 ein- und bei 9 austritt. Der Stranggießkokille, deren untere öffnung mit 14 bezeichnet ist, sind Verdichtungswalzen 15,16 nachgeordnet. Unterhalb der Eintrittsöffnung 3 ist im oberen Teil des Gefäßes 1 ein kegelförmiger Verteiler 10 aus feuerfestem Material mit nach oben liegender Mantelfläche durch Streben 11 gehaltert. Eine das zu vergießende Metall enthaltende Pfanne 12 wird unter Zwischenlegen einer Ringdichtung 13 so auf die Plattform 2 gesetzt, daß sich das Gießloch der Pfanne senkrecht über der Eintrittsöffnung 3 des Behälters befindet.
Der den Verteiler 10 bildende Kegel ist gemäß F i g. 2 und 3 in eine größere Anzahl von Sektoren verschiedener Seitenlänge aufgeteilt, und zwar sind im gezeichneten Beispiel insgesamt 12 Sektoren vorgesehen, die in drei verschiedenen Längen auftreten, von denen die längsten Sektoren mit 17, die mittleren Sektoren mit 18 und die kurzen Sektoren mit 19 bezeichnet sind. Jeder Sektor ist seitlich durch Ränder oder Wulste 20 begrenzt, die mit der Oberfläche des Sektors eine Rinne bilden. Die Wulste 20 erstrecken sich von außen nach innen bis zum Rand einer glatten Kegelfläche 21.
Im Betrieb wird die Pfanne 12 über die öffnung 3 gefahren und nach Herstellung der Abdichtung 13 geöffnet, so daß ein Gießstrahl 22 in das Gefäß 1 tritt und auf den Verteiler 10 trifft. Der Strahl verteilt sich auf die einzelnen Sektoren 17,18 und 19 und wird dadurch in 12 einzelne Ströme aufgeteilt, die in dünner Schicht nach außen und über die Kanten 23 herabfließen. Die Gießgeschwindigkeit wird so gewählt, daß die Schichten nicht dicker als 4 mm sind. Unter der Wirkung der Oberflächenspannung lösen sich die Schichten am Rand des Verteilers in Tropfen auf, die als breiter Strom 24 durch das Gefäß 1 fallen. Im Gegenstrom dazu fließt durch das Gefäß das bei 5 eintretende und bei 6 austretende Kühlgas, unter dessen Wirkung die Tropfen je nach ihrer Größe mehr oder weniger stark abgekühlt werden. Sie sammeln sich in teils noch flüssigem, teils teigigem Zustand unterhalb der Öffnung 4 und treten als Strang 26 aus der Kokille 7 aus. Dabei hat die Kühlung in der Kokille lediglich den Zweck, eine dünne Randschicht des noch unverdichteten Stranges zur vollen Erstarrung zu bringen.
Der Strang 26 besteht aus Tropfen, die an ihren erstarrten Oberflächen zusammengeschweißt sind.
Durch die beiden Walzenpaare 15 und 16 wird der Strang sodann zusammengepreßt und erhält dadurch die Form einer flachen Bramme. Die Hohlräume zwischen den Tropfen sind nach dieser Verformung geschlossen, und das in ihnen enthaltene Gas ist nach oben herausgetreten. Der Strang kann nunmehr um 90° umgelenkt und in horizontaler Richtung weiter bearbeitet werden. Die weitere Verformung gestaltet sich besonders einfach, wenn der Strang zu Blech ausgewalzt werden soll. In diesem Falle ist ein ununterbrochener Fluß durch die weiteren Verformungswalzen möglich, ohne daß der Strang in einzelne Abschnitte zerteilt werden müßte.
Es ist aber auch möglich, Knüppelmaterial sowie Profile herzustellen, wenn der aus der Kokille 7 austretende teigige Strang von vornherein in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen zusammengepreßt wird. Der Strang kann wiederum in die Waagerechte umgelenkt und weiter bearbeitet werden. Wegen der hohen Plastizität sind dabei für die Profilierang weniger Walzenstiche erforderlich als bei einer Verformung in festem Zustand.
Bekanntlich ist für die Ausbildung eines homogenen Kornaufbaus im festen Stahl ein Verformungsgrad im festen Zustand von mindestens 5 bis 6 nötig. Für ein Blech mit einer Enddicke von 10 mm bedeutet dies, daß es bis zu einer Dicke von 6 cm teigig verformt werden darf. Die Erhaltung des teigigen Zustandes ist lediglich eine Frage der Wärmeabfuhr. Es wurde gefunden, daß bei einem Anteil von 20 % Feststoff und 80 % flüssiger Substanz in dem aus dem Kühlmantel 7 austretenden Strang und einer Verarbeitung des Stranges zu Blech die teigige Verformung nach spätestens zwei Minuten beendet sein muß.
Ein geeignetes Behandlungsgefäß hat beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1 m und eine Höhe von 4 m. Mit Rücksicht auf die Fallzeit der Tropfen sollte die Höhe 3 m im allgemeinen nicht unterschreiten. Nach oben ist die Höhe durch die Auftreffgeschwindigkeit der Tropfen begrenzt.
Als Beispiel sei das Gießen von beruhigtem Siemens-Martin-Stahl mit 0,25% Kohlenstoff, 0,3% Silizium, 0,05 % Phosphor und 0,05 % Schwefel betrachtet. Der Stahl wird aus einer Pfanne von 80 t Inhalt mit einer Geschwindigkeit von 5 t/min in das Gefäß 1 gegossen. Durch die Wirkung des Verteilers 10 entstehen Tropfen zwischen 0,8 und 5 mm Größe. Als Kühlgas wird 20 % Gichtgas und 80 % eines mit Sauerstoff teiloxydierten Erdgases verwendet, und zwar besteht dies aus 2 % Kohlendioxyd, 33 % Kohlenmonoxyd, 54% Wasserstoff, Rest Stickstoff. Das Gas wird mit Raumtemperatur eingeblasen. Der Gasverbrauch beträgt 240Nms/min und die Austrittstemperatur etwa 1000° C. Dabei beträgt die Erstarrung im Mittel 20 %.
Erwähnt sei noch, daß andere Verteilerformen denkbar sind, beispielsweise eine Ringschlitzdüse, in der der Stahl mit einem scharfen Gasstrahl zerteilt wird, oder ein siebartiges Gebilde oder auch eine feuerfeste Brause.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, bei dem das flüssige Metall in Tropfenform unter Einleitung von Gas zersprüht und dann zu einem Strang geformt wird, dadurchgekennzeichnet, daß das Gießmetall innerhalb eines Behandlungsgefäßes in
Tropfen zerteilt wird, die Tropfen durch ein im Gegenstrom zum Metallregen durch das Behandlungsgefäß geführtes Gas gekühlt und in einer Stranggießkokille aufgefangen werden, in der das Metall zum Strang geformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Gichtgas.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gases, dessen Hauptbestandteile Kohlenmonoxyd und/oder Wasserstoff sind.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Behandlungsgefäß (1) mit einer oberen Eintrittsöffnung (3) für das flüssige Metall, Anschlüssen (5, 6) für Kühlgasleitungen, einem unterhalb der Eintrittsöffnung angeordneten Verteiler (10) und einer sich an das Gefäß (1) anschließenden Kokille (7) sowie durch der Kokille nachgeordnete Verdichtungswalzen (15,16).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (10) aus einem Kegel mit einer der oberen Gefäßöffnung zugewandten Mantelfläche besteht, der in Sektoren (17, 18, 19) verschiedener Seitenlänge aufgeteilt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19641458031 1964-09-22 1964-09-22 Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Metall Pending DE1458031B1 (de)

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