DE2935840A1

DE2935840A1 - Giesskopf fuer stranggiesskokillen

Info

Publication number: DE2935840A1
Application number: DE19792935840
Authority: DE
Inventors: Goliardo Crispoldi
Original assignee: Acciaierie Di Piombino SpA
Current assignee: Acciaierie Di Piombino SpA
Priority date: 1978-09-05
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1980-03-13
Also published as: FR2435307B1; BE878564A; JPS5545595A; NL7906135A; IT7812774A0; ES483425A1; GB2029741B; LU81629A1; IT1104455B; GB2029741A; FR2435307A1

Description

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•I. Sep. 1979

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ACCIAIERIE DI PIOMBINO S.p.A. Reeietenza 2 PICMBINO (Leghorn) Italien

Gießkopf für Stranggießkokillen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gießkopf zum kontinuierlichen Stranggießen« insbesondere zum Gießen von mit Aluminium beruhigten hochwertigen Stählen und anderen Gießmetallen«

Das Stranggießen von mit Aluminium oder Titan beruhigten Stählen hat aus den nachfolgenden Gründen stets zu Problemen Anlaß gegeben!

(A) Schrumpfen des in der den Stahl an die verschiedenen Gießlinien verteilenden Einrichtung angeordneten Ausgußsteins infolge der Ablagerung von Aluminium in der Auegußsteinmündung. Dies erfordert die Verwendung großer Ausgußsteine und das Einstellen und Verschließen von Überlaufkanälen« was neben höhe-

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ren Kosten betriebliche Schwierigkeiten und die ständige Anwesenheit der Techniker erforderlich macht. Dies führte zu der Wahl eines kalibrierten Ausgußsteins und zu der Zuführung von Aluminium in Form eines Drahtes in die Kokille· Wenngleich bei der letztgenannten Verfahrensweise das Problem des Schrumpfens der Ausgußsteine gelöst wird, weil durch diese Stahl hindurchfließt , der lediglich mit Silizium oder sehr wenig Aluminium (maximal 0,007%) beruhigt wurde, so ist sie hinsichtlich der metallurgischen Anforderungen (vollständige Dissipation» Steuerung des austenitisehen Korns, Verringerung der Lunkerbildung) ungenügend, und sie macht die Oberflächenqualität und das Gefüge der Halbfertigprodukte für die nachfolgende Verwendung als sogenannte Kohlenstoff- und Spezialstähle ungenügend, und das aus folgenden Gründen:

(a) Der in die Kokille eingeführte Aluminiumdraht hat nicht ausreichend Zeit, in den Stahl zu diffundieren_ywegen der raschen Verfestigung desselben, dies führt zu aluminiumreichen Bereichen an oder unter der Oberfläche, was Schäden auf der nachfolgenden Walzstraße bewirkt, und die fehlende Homogenisierung führt außerdem zu einem ungleichförmigen und unerwünscht großen Austenitkorn«

(b) Die Einschlüsse aus Aluminiumoxyd und Siliziumaluminaten, die von der Reaktion des Aluminiums mit dem Luftsauerstoff und dem im Stahl noch gebundenen Sauerstoff herrühren, haben nicht ausreichend Zeit zur Absonderung, weil die hohe kinetische Energie des vergossenen Stahls diese Einschlüsse tief mitführt und ihre Trennung schwierig macht, so daß diese Einschlüsse als Schlackeneinschlüsse sowohl an als auch unter der Oberfläche eingeschlossen bleiben, was weitere unannehmbare Mängel des nachfolgenden Walzerzeugnisses bewirkt und die mögliche Behandlung des gegossenen Halbfertigerzeugnisses wenig wirksam macht.

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(c) Obgleich die Aluminiumzufuhr und die Gießgeschwindigkeit unverändert bleibt, verändert sich die Entstehung an Aluminiummetall mit der Oxidation des Stahls, wodurch der Stahl zwischen unterschiedlichen Gießvorgängen in seiner Zusammensetzung ungleichförmig wird»

(B) Zur Verringerung der Oxidation des Stahls während des Gießvorgangs wurden verschiedene Verfahren patentiert, wie z.B. eingetauchte Ausgußsteine rait Zuführung von Pulvern am freien Pol des Stahls in der Kokille und der Schutz des Gießstrahls mittels inerter Gase, flüssigem Sauerstoff od. dgl. Alle diese Anordnungen führten ohne Zweifel zu besseren Ergebnissen, neben der Steigerung der Kosten verschlechterten sie aber auch die Arbeitsbedingungen der Arbeiter und verursachten beträchtliche betriebliche Probleme. Insbesondere im Fall der eingetauchten Eingußsteine wird die Zuführung des Aluminiumdrahtes noch schwieriger, und in der Gießpfanne sind Überlaufkanäle erforderlich, und es kann nur bei Kokillen für Erzeugnisse mit einer Dicke von mehr als 140 mm verwendet werden. Diese Technik erfordert ferner besondere Sorgfalt der Arbeiter, um den Stahlpegel stets über der Ausflußöffnung des Ausgußsteins zu halten, weil sich anderenfalls in dem Stahl bei der Verfestigung Schlackeneinschlüsse ergeben würden, was eine Unterbrechung der Gießlinien zur Folge hätte.

(C) Unabhängig von der Art der Beruhigung des Stahls und der Verwendung eingetauchter oder nicht eingetauchter Ausgußsteine und anderer Maßnahmen zur Verhinderung einer Oxidation ist es bekannt, daß die mit einer hohen Geschwindigkeit von der Verteilereinrichtung kommenden Stahlströme in Bezug auf die Kokille genau zentriert werden müssen, um Erstarrungsfehler oder Unterbrechungen in der Gießlinie zu verhindern. Insbesondere bei solchen Maschinen, die mehrere Gießlinien auf-

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weisen, ist dies schwierig wegen der Verformungen der Gießpfanne infolge der thermischen Wirkung.

Ferner ist es bekannt, daß die hohe kinetische Energie der tief in das Kokillenbad eindringenden Gießstrahlen das Aufschwimmen und Abscheiden der nichtmetallischen Einschlüsse erschwert.

Aus der vorstehenden kurzen Zusammenfassung des Standes der Technik sind die idealen Bedingungen zum kontinuierlichen Stranggießen von mit Aluminium beruhigten hochwertigen Stählen und sonstigen Stählen ersichtlich, d.h.:

1) Der Stahl muß die Kokille in einem möglichst weitgehend reduzierten Zustand, mit einer homogenen chemischen Zusammensetzung, insbesondere was das Aluminium betrifft, und mit einem möglichst geringen Schlackengehalt erreichen. Das Aluminium muß daher vorher und in der Weise zugeführt werden, daß es genügend Zeit hat, sich in dem Stahl gleichförmig zu verteilen und daß die Reduktionsprodukte genügend Zeit haben, sich zum Großteil abzuscheiden.

2) Die kinetische Energie des geschmolzenen Stahls in der Kokille muß so klein wie möglich sein, wodurch die Abscheidung der verbliebenen nichtmetallischen Einschlüsse vereinfacht, die Arbeit und das erneute Gießen der Erstarrungefront verringert und das Zentrieren des Gusses weniger kritisch wird.

3) Die Stahlschmelze in der Kokille muß gegen Oxidation geschützt werden, um die Bildung von Einschlüssen, die Oxidation des Aluminiummetalls und die Bildung von Poren in der Oberfläche zu verhindern.

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4) Zur Verhinderung der Porenbildung ist es ideal, wenn die Verfestigung unter dem Druck eines inerten Gases oder unter dem ferrostatisehen Druck erfolgt.

5) Un die Auswirkungen der Oszillationsbewegungen der Kokille auf das Erzeugnis auf ein Mindestmaß zu verringern ist es ideal* wenn die Verfestigung unter dem Druck eines inerten Gases oder unter einer Haube aus flüssigem Stahl beginnt.

Diese fünf Voraussetzungen werden von dem erfindungsgemässen Verfahren erfüllt·

Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, zwischen der Gießpfanne und der Kokille einen Gießkopf anzuordnen, der mit der Kokille starr verbunden ist und zusammen mit dieser oszilliert«

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gießkopf nach Fig. 1,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Gießkopf nach Fig. 3, und

Fig. 5 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Verhältnisses zwischen dem in der Kokille herrschenden

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Druck und dem Durchmesser des Ausgußsteins des Gießkopfes bei einer in der Beschreibung erläuterten Ausführungsform der Erfindung, wobei auf der Ordinate parallel zum Druck in der Kokille der Stahlpegel in der Kokille und die Proportionalwerte eines elektrischen Signals aufgetragen sind, durch das der Pegel zur Einstellung verfügbar gemacht wird.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform wird der lediglich mit Silizium beruhigte Stahl von einer Gießpfanne 1 in ein Becken 4 eines Gießkopfes durch einen Ausgußstein 2 abgegossen, der einen der gewünschten Gießgeschwindigkeit entsprechenden kalibrierten Durchmesser hat, wobei ein eingetauchtes Rohr 3 eine Berührung des Gießstrahles mit Luft verhindert. Im Bedarfsfall wird in das Becken 4 ein Aluminiumdraht durch ein Rohr 5 zugeführt, wobei die Zuführeinrichtung allgemein bekannt und in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

In diesem Becken 4 wird die vollständige Lösung des Aluminiums und seine Homogenisierung mit dem Stahl erzielt dank der in diesem vorhandenen guten Turbulenz, die durch den aus dem Rohr 3 austretenden Gießstrahl hervorgerufen wurde, und weil der Stahl praktisch keinen Temperaturverlust erlitten hat.

Zur gleichen Zeit gelangen die Reduktionsprodukte mit der Schlackenschicht 6 in Berührung und werden in dieser absorbiert. Eine erste Abscheidung nichtmetallischer Einschlüsse ist damit bewirkt. Der Stahl fließt sodann durch einen überlauf 7 in ein Becken 8 des Gießkopfes, der einen Vorsprung aus hitzefestem Material der bereits in Benutzung befindlichen gekühlten Kokille 9 bildet. Selbst der freie Pol des in dem Becken 8 befindlichen Stahls ist durch die Schlackenschicht gegen Oxidation geschützt und wird durch diese warm gehalten.

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Tatsächlich verbleibt der Stahl im Becken 8 flüssig, während die Erstarrung beginnt, wenn der Stahl mit den wassergekühlten Teilen der Kokille in Berührung kommt, dadurch wird erreicht:

- Die vollständige Beseitigung der negativen Einflüsse der elektrischen Energie der kinetischen Energie der Stahlschmelze und ihrer möglichen ungenauen Zentrierung;

- die besten hydrodynamischen Bedingungen, damit die nichtmetallischen Einschlüsse die zur Ausscheidung an die Oberfläche erforderliche Zeit haben;

- der Beginn der Erstarrung unter dem Druck einer flüssigen ferrostatischen Haube, welche die Entstehung von Poren verhindert, die Polgen der Oszillationsbewegung der Kokille im wesentlichen beseitigt und die Beseitigung der erstarrten Haut von der Kokille verzögert, wodurch deren Abkühlungswirkung gesteigert und demzufolge die Dicke der Haut am Auslaß der Kokille vergrößert wird.

Durch diesen Gießkopf ermöglicht die Beziehung zwischen der Kokille und dem von der Gießpfanne zugeführten Stahl:

- Das Gießen mit einem eingetauchten Ausgußstein oder besser mit einem gegen Oxidation geschützten Stahl mit gleichförmigem und sehr kleinen Querschnitt;

- eine Verwirbelung des Stahls in der Kokille, wodurch deren Verbindung mit dem Becken 4 tangential zum Becken 8 ist. Diese Technik kann nur angewendet werden, wenn die Oberflächenqualität wichtiger ist als die innere Qualität. In diesem Fall wird auf die freie Oberseite des Beckens 8 kein Abdeckpulver aufgebracht;

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- das Anbringen möglicher Kerne in der Kokille« die zum Kuppeln rohrförmiger Halberzeugnisse geeignet sind;

- das Beschicken einer, zweier oder mehrerer Kokillen mit einem einzigen Ausgußstein der Gießpfanne.

Diese AusfUhrungsform erfordert:

- Geringfügige Abwandlungen im oberen Bereich der vorhandenen Kokillen zum Verändern der Anordnung der Dichtung 10 für das Kühlwasser! die in der vorliegenden Position mit dem Stahl in Berührung kommen würde, um das Ölzufuhrsystem zu beseitigen und den Absperring des Kupferrohres zu der Abstützung der Kokille mit rostfreiem Stahl für hohe Temperaturen oder mit einem anderen geeigneten Material zu versehen, das durch eine Berührung mit wassergekühlten Bereichen teilweise gekühlt wird, mit dem flüssigen Stahl ohne jegliche Beschädigung in Berührung kommen kann, wodurch gleichzeitig ein stetiger Übergang zwischen der heißen und der kalten Zone des Systems erhalten wird;

- einen Ring 12 aus hitzefestem Material (Kohlenstoff, Siliziumnitrid usw. ), so daß ein stabiler physikalischer tibergang zwischen dem auf mittlerer Temperatur befindlichen Ring 11 und dem heißen Körper des Gießkopfes erzielt werden kann;

- die Anordnung einer Steuereinrichtung an dem Gießkopf für den Stahlpegel (Thermoelement, Infrarotstrahlen usw.) um die Abzuggeschwindigkeit des Halberzeugnisses automatisch einzustellen;

- alternativ zu dem vorhergehenden Absatz kann die Einstellung des Stahlpegels auch durch manuelles Einwirken auf die Abzuggeschwindigkeit der Klemmrollen, d.h. der Einrichtung zum Beseitigen des Blockes aus der Kokille erhalten werden.

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Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform der Erfindung macht keinerlei Veränderungen der Kokille und der Einrichtung zur Ermittlung des Pegels in der Kokille und auch keine besonderen hitzefesten Materialien erforderlich.

Bei dieser Ausführungsform wird der Ausfluß aus einem Ausgußstein durch Anwendung eines geeigneten Gegendrucks an der Stelle geregelt, wo der Ausgußstein mündet, wobei der Gegendruck und demzufolge die ausfließende Menge durch ein elektrisches Signal selbsttätig geregelt wird, welches von der den Pegel in der Kokille ermittelnden Einrichtung geliefert wird.

Diese Möglichkeit, die Ausflußmenge eines Ausgußsteines in einem sehr großen Bereich einstellen zu können, wobei der diesen speisende Gießkopf beliebig sein kann, ermöglicht es, diesen Gießkopf mit einem Ausgußstein zu versehen, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als es für die erforderliche Gießgeschwindigkeit notwendig ist, so daß er durch die Wirkung des Aluminiums schrumpfen kann, ohne daß seine Abgabemenge abnimmt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 wird der mit Silizium (oder mit weniger als 0,007% Aluminium) beruhigte Stahl von dem Schmelzofen in die Gießpfanne 1 abgegossen, die mit einem Ausgußstein 2 versehen ist, der so kalibriert ist, daß er eine für die gewünschte Gießgeschwindigkeit erforderliche Durchflußmenge ergibt. Diese Durchflußmenge ist:

Q_t - K · S_t ·
wobei:

Q_t = Durchfluß des Ausgußsteins der Gießpfanne in cm /min

K » Ausflußkonstante

2 S. = Querschnitt des Gießpfannenausgußsteins in cm

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g = 981 cm/sec

t =60 Sekunden

H_t = ferrostatische Höhe in der Gießpfanne in cm.

Unmittelbar oder durch das eingetauchte Rohr 3, das jegliche Berührung des Stahls mit Luft verhindert, gelangt der Stahl in ein Becken 104 des Gießkopfes, wobei eine Dichtung 112 die Dichtung zwischen dem Gießkopf und der Kokille bewirkt. Das ist der Ort, wo notwendigenfalls der Aluminiumdraht durch das Rohr 5 und die bereits bekannte (in der Zeichnung nicht dargestellte) Einrichtung zugeführt wird. Die vollständige Lösung des Aluminiums und seine Homogenisierung mit Stahl wie auch eine erste Trennung der nichtmetallischen Einschlüsse findet ebenso wie bei der ersten Ausführungsform in dem Becken 104 statt.

Der Stahl gelangt sodann durch einen Überlauf 107 in ein Becken 108 des Gießkopfes, wo er mittels einer Pulverdeckschicht 106 nichtleitend und gegen eine Oxidation geschützt wird. Eine zweite Abscheidung nichtmetallischer Einschlüsse erfolgt in dem Becken 108. Das Becken 108 ist mit einem Ausgußstein 109 versehen, dessen Querschnitt S_M beträchtlich größer ist als der Querschnitt S. des Ausgußsteins 2 der Gießpfanne.

Der Stahl fließt sodann durch den Ausgußstein 109 in die Kokille 110, in der ein Druck HL infolge der Verdrängung und der Erhitzung der bereits vorhandenen Luft erzeugt wird, sobald der Stahl den Abschluß auf dem Kopf des falschen Blocks bildet. Dieser Druck - der durch das Ventil der Einstelleinrichtung für den in der Kokille herrschenden Gegendruck teilweise nach außen entweicht, wobei das Ventil bei dieser Schritt vollständig offen ist - steht dem in die Kokille eindringenden Stahl entgegen, indem er den Ausgußstein 109 teilweise ver-

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sperrt, und dies führt zur Bildung eines flüssigen Gußkopfes HM im Gießkopf.

In der Zwischenzeit steigt der Pegel des Stahls in der Kokille, und wenn er einen vorbestimmten unteren Pegel erreicht, der durch eine Pegeleinstelleinrichtung 111 gesteuert wird, dann betätigt der Stahl diese Einrichtung, die ihrerseits den Gegendruck HL in der Kokille einstellt und die Beseitigung des gegossenen Blocks durch Betätigen der Klemmrollen bewirkt.

In dem Augenblick, wo der Zustand HL € HM erhalten wird, hört jegliches Gurgeln durch den Ausgußstein 109 auf, und es wird die automatische Einstellung des Stahlflusses als eine Funktion von HL und HM erhalten.

Von diesem Augenblick an ist die einzige Voraussetzung zum Verhindern dieses Gurgeine die, daß der Druck HL stets kleiner ist als der ferrostatische Druck HM. Dies wird automatisch erhalten, wenn bei der Planung die Einstellung des Druckes HL als eine Funktion des Stahlpegels in der Kokille berücksichtigt wurde, und wenn das gesamte System stromaufwärts von der Kokille (Gießkopf und Gießpfanne) geplant wurde. In der Tat muß eine Erhöhung des Stahlpegels im Gießkopf einer Vergrößerung des Stahlpegels in der Kokille entsprechen. Tatsächlich ergibt sich die Abflußmenge des Ausgußsteins 9 wie folgt:

QM - K S_M - V 2g wobei:

QM = Abflußmenge des Gießkopfausgußsteins in cm /min « ferrostatische Höhe im Gießkopf in cm, = Druck in der Kokille in cm Stahl

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Durch Gleichsetzen der Ausflußmenge Q_fc des Gießpfannen ausgußsteins mit der Ausflußmenge QH ergibt sichι

κ s_t VIg VhJ. · τ - κ s_M woraus sich ergibt:

₁₄₁ H. S.²

S_t _- und Hj₁ » H₁ +

_t _- und Hj₁ » H₁₄ + --₂

V^Ht ^SM

Der direkte Zusammenhang zwischen HH und H, ist jetzt

Nachfolgend werden beispielsweise die Durchmesser des Gießpfannenausgußsteins und des Gießkopfausgußsteins sowie die maximale Einschnürung des Gießkopfausgusses berechnet« bei der dessen Ausflußmenge für einen praktischen Fall eines kontinuierlichen Stranggießens sich nicht ändert.

Ein quadratischer Block mit einer Seitenlänge von 140 wird unter den nachfolgenden Bedingungen mit einer Geschwindigkeit von 1,55 m/min gegossen:

Htm =» minimale Pegelhöhe in der Gießpfanne » 32 cm HtH = maximale Pegelhöhe in der Gießpfanne » 36 an Uran « minimale Pegelhöhe im Gießkopf = 20 cm HmR = durchschnittliche Pegelhöhe im Gießkopf » 25 cm HIm β Mindestdruck in der Kokille = 0 cm Stahlschmelze HLH = Höchstdruck in der Kokille * Hmm * 20 cm Stahlschmelze S. (0_t) = Querschnitt (Durchmesser) des Gießpfannenabgußsteins

SmH {0 H) s maximaler Querschnitt (Durchmesser) des Gießkopfm

ausgußsteins

Smm (0mm) ■ minimaler Querschnitt (Durchmesser) des Gießkopfausgußsteins

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Q = Stahlzufluß in cm /min

2 2

S β Querschnitt des gegossenen Blocks in cm =14

P = Gewicht des gegossenen Blocks je η in g

Y ■ spezifisches Gewicht des flüssigen Stahls = 7 g/cm

Y, = spezifisches Gewicht des erstarrten Stahls = 7,6 g/cm

V = gewünschte Gießgeschwindigkeit =1,55 m/min

Das Stahlgewicht des gegossenen Blockes je m beträgt: P ■ Sc χ 100 χ Y₁ » 14² χ 100 χ 7,60 = 148960 g

Das Volumen des zu vergießenden flüssigen Stahls je Minute beträgt:

Q = ZJLZ

Y 7

Während der Projektierung ist es ausreichend, den Gießpfannenausgußstein für die minimale Pegelhöhe (Htm) in der Gießpfanne zu schätzen, um selbst einer möglichen Einschnürung desselben begegnen zu können. Daraus ergibt sich:

Q ■ K S_t \f~2q V^Htm * ^t ~ ^Ki ^st V^™ wobei:

K K. = KV2g · t = 2657.67 (wobei von den experimentellen Daten K=I und t = 60 Sekunden ausgegangen wird. Es folgt:

S. « 9—,-.— daraus ergibt sich: 0. = \J

^r K₁ VStm ^r V

_4Q

:_λ yfmm

S = —2£iZ22 . 2.194 cm² 0. = 167 cm entsprechend

2657.67 Ϋ3Ϊ

ungefähr 17 mm.

Der Querschnitt (Durchmesser) des Ausgußsteins, mit dem der Gießkopf versehen werden muß, also SmM (0mM) wird für einen

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Höchstdruck HLM in der Kokille berechnet, der gleich oder geringfügig kleiner ist als der minimale Stahlpegel (Hmm) im Gießkopf (der die Erzielung des vorstehend genannten Zustandes ermöglicht, der notwendig ist, daß Hmm 7 Hl ist, um jegliches Gurgeln zu verhindern, während die durchschnittliche Pegelhöhe (HmR) wie folgt berechnet wird:

SmM « τ— . woraus folgt, weil Q konstant sein muß:

- HLM

^St " ^Kl * V^Htm ^{= SmM} * ^Kl

SmM ■ 2.194\/ --— = 5.55 cm , 0 M = 2.65 cm

Der minimale Querschnitt (Durchmesser) den der Ausgußstein des Gießkopfes annehmen kann, d.h. Smm (0^_n)* obgleich die Durchflußmenge Q konstant gehalten wird, muß aus der minimalen Pegelhöhe des Stahls (Hmm) im Gießkopf berechnet werden, der den ungünstigsten Zustand wiedergibt, und für den minimalen Druck in der Kokille, der Null ist. Daraus folgt:

_tV—as— — «U - K V

Hmm-HLm ^Y Hmm-HLm

1.88 cm

bei der SchreibweiseA^_m ~ 0_m ^M - ^m_n ergibt sich: 26.5 - 18.8 - 7,7 mm

Bei dem betrachteten Fall bedeutet dies, daß der Ausgußstein des Gießkopfes seinen Durchmesser um 7,7 mm, das sind 29% verringern kann, ohne daß sich die Ausflußmenge verringert.

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wodurch sich der Druck in der Kokille von einem Höchstdruck von 20 cm Stahlsäule (was 0.14 kg/cm entspricht) auf Null verringert.

Als Beispiel ist lediglich der in Rede stehende Fall in dem Schaubild nach Fig. 5 dargestellt, aus dem auch die notwendige Beziehung zwischen dem Stahlpegel in der Kokille und dem Druck HL in der Kokille hervorgeht. Wenn der Ausgußstein des Gießkopfes einen Durchmesser von 26.5 mm hat, dann ist der Pegel in der Kokille - 8 cm, und die Pegelmeßeinrichtung zeigt ungefähr 2.2 Volt, was einem Druck von 13.720 KPa in der Kokille entsprechen muß. Wenn der Durchmesser des Ausgußsteins der Gießpfanne auf 19 mm verringert wird, dann beträgt der Pegel in der Kokille ungefähr - 11.5 cm, und die Pegelmeßeinrichtung zeigt ungefähr 6.1 Volt, was einem Druck in der Kokille von ungefähr 4.100 KPa entsprechen muß. In diesem Fall wurde die Eichung zwischen dem Stahlpegel und dem Druck in der Kokille, der offensichtlich einen rein linearen Zusammenhang hat, in Anbetracht einer Veränderung des Pegels innerhalb von 5 cm vorgenommen. Offensichtlich kann der Veränderungsbereich ausgedehnt oder eingeengt werden in Abhängigkeit von den Erfordernissen und der Empfindlichkeit, die das System aufweisen soll.

Die Selbsteinstellung des Druckes in der Kokille als Funktion des Stahlpegels in der Kokille kann auf irgendeine geeignete Weise erhalten werden, beispielsweise durch ein elektropneumatisches System_P Das zu verwendende Gas kann irgendein inertes Gas oder Stickstoff sein.

Der Druck in der Kokille kann offensichtlich auch manuell eingestellt werden, in welchem Fall die Bedienungsperson das Ausflußrentil derart betätigt, daß die Pegelanzeige stets in der Mitte des durch das System gesteuerten veränderlichen Bereichs verbleibt.

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In beiden Fällen kann die Abzuggeschwindigkeit des gegossenen Blocks um einen Nominalwert herum konstant oder selbsteinstellend gemacht werden durch den Stahlpegel in der Kokille, wie sie derzeit benutzt wird.

Im Falle der Selbsteinstellung des Druckes ist jedoch eine konstante Abzuggeschwindigkeit vorzuziehen, während im Falle einer manuellen Einstellung des Druckes eine selbsteinstellende Abzuggeschwindigkeit vorzuziehen ist.

Das Gießen gemäß der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform erlaubt die Erzielung:

- Einer beachtlichen Verringerung der negativen Einflüsse der kinetischen Energie der Stahlschmelze]

- eine perfekte Zentrierung der Stahlschmelze;

- besserer hydrodynamischer Bedingungen für die Lösung und Homogenisierung des Aluminiums mit Stahl und für die Auescheidung der Oberflächenverunreinigungen sowohl im Gießkopf als auch in der Kokille;

- einen Beginn der Erstarrung unter einem Druck, welcher der Bildung von Poren entgegensteht und auch den Einfluß der Oszillationsbewegungen der Kokille verringert und die Trennung der erstarrten Haut von der Kokille verzögert, wodurch die Abkühlwirkung der Kokille gesteigert wird, was zu den vorstehend erwähnten Vorteilen führt;

- eines Schutzes der Stahlschicht in der Kokille gegen Oxidation durch eine inerte Atmosphäre;

- die Zufügung kleiner Mengen von Schmieröl, das wegen der inerten Atmosphäre nicht verbrennt;

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- das Abgießen von Aluminiumstahl durch Ausgußsteine mit großem Durchmesser unabhängig von dem zu gießenden Querschnitt und der Gießgeschwindigkeit« wodurch das altbekannte Problem der Einschnürung des Ausgußsteins gelöst wird;

- die Möglichkeit der Beschickung einer, zweier oder mehrerer Kokillen mit einem einzigen Gießpfannenausgußstein.

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Claims

Patentansprüche :

1. Gießkopf für Stranggießkokillen zum Kühlen von mit Silizium oder Aluminium beruhigten hochwertigen Stählen oder anderen Gießmetallen, bestehend aus zwei an der Oberseite offenen Kammern, wobei die erste Kammer über einen Ausgußstein von einer Gießpfanne mit Stahl, der mit Silizium (oder mit maximal 0,007% Aluminium) beruhigt wurde,/während die zweite Kammer mit einem unteren Kanal versehen ist, um eine darunter befindliche Stranggießkokille zu beschicken, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Kammer (4 und 8: 104 und 108) ein horizontaler Kanal (7; 107), vorzugsweise unter dem Pegel des in den beiden Kammern enthaltenen flüssigen Metalls angeordnet ist und daß eine Einrichtung (5) zum Zuführen vorbestimmter Mengen von Aluminium mit der ersten Kammer (4; 104) verbunden ist«

2. Gießkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Boden der zweiten Kammer (8) ausgebildete Kanal (12) zum überführen des flüssigen Metalls aus der zweiten Kammer in die darunter befindliche Kokille (9) eine horizontale Querschnitt sf lache hat, die im wesentlichen gleich oder geringfügig kleiner ist als die Querschnittsfläche der Kokille und der zweiten Kammer, wobei zwischen dem Boden der zweiten Kammer und dem oberen Rand der Kokille eine Dichtung (11) angeordnet ist.

3. Gießkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Boden der zweiten Kammer (108) ausgebildete Kanal zum Überführen des flüssigen Metalls aus der zweiten Kammer in die

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darunter befindliche Kokille (110) aus einem Ausgußstein (109) mit einem den Zuführbedarf bei der gewünschten Geschwindigkeit übersteigenden Durchmesser besteht, dessen Zufuhr durch den Gegendruck eines Inertgases gesteuert wird, das in den Raum zwischen dem Pegel des in der Kokille befindlichen Metalls und dem Boden des Gießkopfes eingeleitet wird, daß zwischen dem Boden der zweiten Kammer (108) und dem oberen Rand der Kokille (110) eine Dichtung (112) angeordnet ist und daß eine Einrichtung
zum Zuführen eines Druckmediums, vorzugsweise eines Inertgases vorgesehen ist, wobei der Druck des Inertgases variabel ist,
um unabhängig von der Durchflußmenge durch den Ausgußstein (109) der zweiten Kammer (108) des Gießkopfes den Pegel des flüssigen Metalls in der Kokille konstant zu halten.

4. Gießkopf nach Anspruch 3, der eine kontinuierliche
selbstregelnde Zufuhr des flüssigen Metalls in die Kokille ermöglicht, um den Pegel des Metalls in derselben unabhängig von der Durchflußmenge des Ausgußsteins innerhalb weiter Grenzen
konstant zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstregelung automatisch erhalten wird, indem die Veränderung des
Druckes des Inertgases vom vorhandenen System zur Steuerung
des Metalls in der Kokille (110) abhängig gemacht wird.

5. Gießkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die erste Kammer (104) mit der
zweiten Kammer (108) verbindende Kanal (107) zum Unfang der
zweiten Kammer tangential gerichtet ist.

6. Gießkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die erste Kammer (4) mit der zweiten Kammer ^8) verbindende Kanal (7) in Richtung der die zentralen Bereiche der beiden Kammern verbindenden Linie verläuft.

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