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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Giessen eines
Metallbarrens mit die Länge einer Giesskokille übersteigender Länge, in die flüssiges Metall von einem
Giessbehälter eingebracht wird. Die Erfindung geht damit von einem Giessverfahren aus, wie es z. B. als sogenanntes Stranggussverfahren allgemein bekannt ist, und bei welchem der in der Kokille erstarrende Barren nach Massgabe seiner Erstarrung fortlaufend aus der Kokille herausbewegt wird. Bei den bekannten
Stranggussverfahren wird der in der Kokille erstarrende Strang in Giessrichtung, d. h. an dem vom Giessbehälter, z. B. einer Giesspfanne abgekehrten Ende aus der Kokille herausbewegt, zu welchem Zweck die Kokille an beiden
Enden offen ist.
Dabei konzentriert sich das gesamte Temperaturgefälle von der durch die Giesspfanne bedingten
Eingusstemperatur an über den Erstarrungspunkt bis auf eine Temperatur ausreichender Strangfestigkeit auf den von der Kokille umschlossenen Strangbereich, und dies erfordert zum Zwecke ausreichender Wärmeabfuhr entsprechend dem Durchsatz eine Kokille mit verhältnismässig grosser Umschliessungslänge. Daraus ergeben sich hohe Reibungskräfte beim Ausbringen des Stranges, hoher Kokillenverschleiss, dadurch bedingte Abnahme der möglichen Wärmeabfuhr und damit der zulässigen Giessgeschwindigkeit.
Da bei horizontalem Stranggiessen die gleitbare Unterstützung des über seine Länge ungleich abgekühlten
Stranges grosse Schwierigkeiten bereiten würde, wird zumeist vertikal bzw. mit Bogenstrang gegossen, wobei sich grosse Bauhöhen der Giessanlage und besondere Förderprobleme für das flüssige Metall ergeben. In jedem Fall liefert das bekannte Stranggussverfahren auch dann, wenn die Meta1Izufuhr und die Strangbewegung zeitweilig unterbrochen werden, stets einen endlosen Strang, der erst nach dem Erstarren auf die gewünschten Barrenlängen zerschnitten wird. An eine Gussunterbrechung durch Entfernung des Stranges aus der Kokille ist wegen der damit verbundenen Schwierigkeiten kaum zu denken.
Ziel der Erfindung ist es, Metallbarren bestimmter Länge, bis 30 m und mehr, besonders in niedrigeren Giessanlagen mit geringem Aufwand und geringem Verschleiss einwandfrei giessen zu können. Das erfindungsgemässe Kokillengiessverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass während des Giessvorganges die Kokille vom Giessbehälter oder der Giessbehälter von der Kokille längs einer vorzugsweise horizontalen oder leicht geneigten Bahn zur Bildung eines Metallbarrens mit einer erstarrten Gussschale und einem flüssigen Kern wegbewegt wird und dass von dem Giessbehälter flüssiges Metall durch die erstarrte Gussschale in Richtung zur
Kokille nachgegossen wird.
Der durch die erfindungsgemässe Verfahrensweise bedingte Vorgang besteht praktisch darin, dass sich der um den Giessstrom herum in Mantelform erstarrende Barren gegen die Giessrichtung aus der
Kokille herausbewegt. Dabei ergibt sich zwischen dem heissen Giessstrom und dem gekühlten Erstarrungsmantel eine Art Gegenstrom, der besonders bei direkter Intensivkühlung des Barrenmantels zu einer erheblichen Abkühlung des pfannenheissen Giessstromes noch vor dessen Eintritt in die Kokille führt. Die Kokille braucht daher nicht mehr an Wärmemenge abführen, als zur blossen Erstarrung und unabdingbaren Verfestigung des Barrenmantels nötig ist. Damit kann die Kokille wesentlich kürzer als bisher ausgeführt sein, Reibung und Verschleiss bleiben niedrig, und die volle Kühlwirkung bleibt länger erhalten.
Wie sich zeigt, nimmt diese Gegenstromwirkung mit der Länge des aus der Kokille ausgebrachten Barrens zu, und man kann die Giessgeschwindigkeit bei gleichbleibender Kühlleistung der Kokille sogar noch steigern. Ist die gewünschte Barrenlänge erreicht, so kann man ohne Schwierigkeit die Metallzufuhr unterbrechen, den Barrenkem erstarren lassen und den erhaltenen starren Barren entfernen. Da der Barren von Anfang an nur geringe Temperaturunterschiede aufweist, bereitet seine Lagerung beim Giessen und Entfernen auch dann keine Schwierigkeit, wenn horizontal gegossen wird.
Um die Reibung zwischen Kokille und Barrenmantel noch weiter zu verringern, wird zweckmässig der Barren schrittweise, z. B. in 10 Schritten je Minute, aus der Kokille herausbewegt. Diese Massnahme wäre beim bekannten Stranggiessverfahren wegen der grossen Massenträgheit des endlosen Stranges und der überlangen Kokille undenkbar. Diese Schritte können durch periodische Geschwindigkeitsänderungen ersetzt sein, indem die Kokille vom Giessbehälter unter Ausführung von in Bewegungsrichtung der Kokille verlaufenden Schwingungen wegbewegt wird. In diesem Fall wird die dünne Erstarrungshaut, die sich am gekühlten Kokillenabschluss bilden kann, durch die häufigen Druckentlastungen laufend aufgebrochen und wieder eingeschmolzen.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird von einer bekannten Giessvorrichtung ausgegangen, wie sie beispielsweise beim üblichen Stranggiessen verwendet wird. Eine derartige Giessvorrichtung ist mit einem Giessbehälter, einer am Ende geschlossenen Giesskokille und einem Anfahrstück ausgerüstet. Dabei ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass das Anfahrstück mit dem Auslass der Giessbehälter lösbar verbunden ist und einen hohlen Innenraum aufweist, durch welchen das flüssige Metall während des Giessvorganges strömt, wobei eine Fördereinrichtung die Kokille vom Giessbehälter wegbewegt. Da der Kokillenabschluss, z. B. ein Boden, eine zusätzliche Kühlung des flüssigen Metalles ermöglicht, ist eine weitere Kürzung der Kokillenlänge möglich.
Die bewegliche Anordnung der leichteren Kokille erlaubt es, den wesentlich schwereren Barren mit dem Giessbehälter feststehend anzuordnen, womit sich der Aufbau der ganzen Vorrichtung sehr vereinfacht.
So kann die Fördereinrichtung ein üblicher, mit Rädern ausgerüsteter Wagen sein, auf welchem die Kokille gelagert ist. Da sich das erfindungsgemässe Verfahren grundsätzlich auch mit geneigter oder senkrechter Giessrichtung bzw. Kokillenbewegung ausführen lässt, kann der Wagen auch als schräg- oder Vertikalaufzug ausgebildet sein.
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Zur Durchführung der Verfahrensweise, bei der die Kokille vom Giessbehälter unter Ausführung von in Bewegungsrichtung der Kokille verlaufenden Schwingungen wegbewegt wird, ist zweckmässig auf dem Wagen ein mit der Giesskokille gekoppelter Oszillator befestigt.
Zum weiteren Verständnis wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher beschrieben. Hiebei zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine kontinuierlich arbeitende Giessvorrichtung zu Beginn eines Giessvorganges gemäss der Erfindung ; Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil der Austrittsdüse eines Giessbehälters, eines Anfahrstücks, eines gerade gegossenen Barrens und eine andersartig gekühlte Kokille ; die Fig. 3 und 4 Längsschnitte durch verschiedene Ausführungen einer wassergekühlten Kokille ; Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Kokille und einen Teil eines gerade gegossenen Blockes, wobei die Kokille so ausgeführt ist, dass ein Schmiermittel zugeführt werden kann ;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Kokille und einen Teil eines gerade gegossenen Blockes, dessen Seitenwände beim Austritt aus der Kokille mit Wasser besprüht werden und dessen Endwand erstarrt ist, Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Kokille und einen Teil eines Barrens, wobei die erstarrte Metallwand am Ende des Barrens berührungsfrei mit der Endwand der Kokille kurz vor dem Aufbrechen und Wiederschmelzen der Barrenendwand dargestellt ist ;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Giessbehälter, einen gerade gegossenen Barren und eine Kokille, der eine Abwandlung der Erfindung zeigt, bei der ein Barren unter einem Winkel zur Horizontalen gegossen wird, und Fig. 9 eine Seitenansicht eines Giessbehälters und einen Längsschnitt durch ein nicht befestigtes Anfahrstück und einen Teil eines Barrens mit geschmolzenem Metall, das von dem Giessbehälter in das obere Ende des Anfahrstücks strömend dargestellt ist, wenn der Barren gerade gegossen wird.
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und weist ein sich verjüngendes Aussenende --18-- auf, das um seinen Umfang Einkerbungen-19besitzt. Das sich verjüngende Ende --18-- des Anfahrstücks --17-- ist in einer am Ende geschlossenen Kokille--20--angeordnet, die aus Kupfer besteht und wassergekühlt ist.
Der Giessbehälter--12-ruht auf einem Fundament-19'--, von dem aus Schienen--21verlaufen, auf denen ein Kokillentransportwagen --22-- auf Rädern --23-- rollt. Auf dem Wagen--22-- befindet sich die Kokille-20--, die mit einem Kokillenoszillator --24-- über eine Stange-25-
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Das Kühlwasser-28-gelangt durch einen Schlauch --29-- in die Kokille --20-- und verlässt diese durch einen Schlauch-30--.
Aus den Fig. l, 6 und 7 geht im einzelnen hervor, wie ein Barren --32-- gegossen wird. Geschmolzener
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Erstarrung des darin befindlichen Stahls zu verhindern, wodurch das Nachfliessen geschmolzenen Stahls durch das Anfahrstück blockiert würde. Der die wassergekühlte Kokille --20-- berührende flüssige Stahl erstarrt um das sich verjüngende Ende --18-- des Anfahrstückes --17-- und bleibt durch die Einkerbungen--19-unterstützt an dem Anfahrstück --17-- haften. An dem Anfahrstück können abwechselnd Aushöhlungen oder Erhebungen vorgesehen sein, damit eine sich erhärtende Stahlschale daran haften kann. Es kann auch Abkühlschrott vorgesehen sein, um eine schnelle und positive Erstarrung um das sich verjüngende Ende --18-des Anfahrstückes--17--sicherzustellen.
Sobald der Kokillenraum --33-- mit geschmolzenem Stahl gefüllt ist, wird der Transportwagen-22-mit der Kokille--20--nach rechts bewegt. Wie aus den Fig. 6 und 7 entnommen werden kann, wird eine
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Ende des Barrens. Obgleich sich am Ende des Barrens eine dünne Gusshaut-36-bilden kann, wenn der geschmolzene Stahl die gekühlte Endwand-37-, wie in Fig. 6 dargestellt ist, berührt, wird bei von dem Giessbehälter-12-weggerichteter Weiterbewegung der Kokille --20-- die Endwand --37-- von der dünnen Gusshaut-36--, wie in Fig. 7 dargestellt, fortbewegt, und der geschmolzene Stahl des Kerns-35- wird sodann die erstarrte Gusshaut-36-aufbrechen und aufschmelzen.
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widerstehen.
Wenn sich die Kokille --20-- von dem Giessbehälter --12-- fortbewegt, richten Düsen - 40-- einen Wassersprühkegel --41-- in erforderlichem Masse auf die Gussschale --34--. Wie beim herkömmlichen kontinuierlichen Giessen schrumpft die Guss schale --34-- beim Erhärten von den Kokillenwänden --38-- weg. Falls erforderlich, können die Kokillenwände--38--sich in Richtung des
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offenen Endes der Kokille --20-- verjüngen, so dass sie sich der schrumpfenden Gussschale enger anpassen.
Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, kann ein Kokillenoszillator--24--mit der Kokille --20-- verbunden werden. Bei einer kontinuierlichen Wegbewegung des Wagens --22-- von dem Giessbehälter--12--bewirkt der Kokillenoszillator-24--, dass die Kokille--20--absatzweise von dem Giessbehälter weggezogen wird, damit zwischen der gekühlten Endwand --37-- und der Gusshaut--36--am Ende des erstarrten Stahlbarrens ein Spalt entsteht. Die Gusshaut --36-- befindet sich in einem plastischen Zustand und ist daher nicht in der Lage, dem kleinen auf sie wirkenden ferrostatischen Druck zu widerstehen. Darüber hinaus ist die Masse der Gusshaut--36--, verglichen mit dem Volumen des flüssigen Metalls, das mit ihr in Kontakt steht, sehr gering.
Die gemeinsamen Wirkungen dieses Druckes und der Wärme bewirken, dass die Gusshaut aufbricht und nahezu unmittelbar wieder schmilzt. Das flüssige Metall wird nun den zwischen der Gusshaut-36-und der Endwand--37--in Fig. 7 gezeigten Spalt füllen.
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bei einer vorgegebenen Frequenz, beispielsweise 10 Schwingungen pro sec, in Schwingungen versetzt werden.
Wenn der Kokillenoszillator --24-- die Kokille --20-- auf dem Wagen --22-- mit einer Geschwindigkeit von 92 cm/min bewegt, so bleibt die Kokille -20- eine kurze Zeit lang relativ zum Barren--32--stehen und bewegt sich dann mit einer kurzzeitig bis auf 184 cm/min ansteigenden Geschwindigkeit vom Giessbehälter - 12-weg. Während die Kokille --20-- relativ zum Barren-32-stationär ist, bildet sich die Gusshaut --36--. Wenn die Kokille--20--von dem Glessbehälter --12-- wegbewegt wird, schmilzt die Gusshaut - 36-wieder.
Die Amplitude und die Frequenz der Schwingungen der Kokille --20-- kann, falls dies erforderlich ist, durch die Zeit bestimmt werden, die zur Bildung und zum erneuten Schmelzen der Gusshaut 36benötigt wird.
Gewisse empirische Formeln haben sich als ziemlich genau herausgestellt, um die Zeit zu bestimmen, die für eine kontinuierlich gegossene Metallplatte oder einen Barren benötigt wird, um vollständig zu erstarren. Eine
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Teil der Metallplattendicke in einer kontinuierlich gegossenen Kokille erstarrt ist und dass eine maximale äussere
Kühlung durch Besprühen mit Wasser vorgesehen ist. Die Annahme erscheint vernünftig, dass bei einer geringeren
Sprühkühlung, ausgenommen dort, wo es absolut erforderlich ist, wie am Kokilleneingang und bei kontinuierlicher Wärmezufuhr durch das nachfliessende geschmolzene Metall im Kern --35--, eine Erstarrung auf über 60 min im Kern--35--über die Länge einer Metallplatte oder eines Barrens, der gemäss der Erfindung gegossen wird, ausgedehnt werden kann.
Bezogen auf die Grösse der Geschwindigkeiten beim herkömmlichen kontinuierlichen Giessverfahren bedeuten 60 min eine angemessene Zeit, um eine Giesspfanne einer mittleren Grösse vollständig zu entleeren. Das Verfahren nach der Erfindung ist daher thermodynamisch durchführbar.
Fig. 2 zeigt einen Barren --32-- mit einer erstarrten Schale-34-und einem geschmolzenen Kern --35--, der in einer Kokille --20'-- gegossen wird, die eine unterschiedliche Kühlung besitzt. Wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet, sind die Barrenstützen --27-- hochgefahren, um den Barren --32-entlang seiner Länge während des Giessens zu unterstützen. Wassersprühdüsen --43- richten einen Sprühstrahl --44-- auf die gegossene Schale-34-, wenn diese aus der Kokille--20'--hervortritt.
Die Kokille --20'-- ist in zwei Wasserkühlungsabteilungen --45 und 46-aufgeteilt, welche die Kokillenseitenwände kühlen, und in eine Wasserkühlungsabteilung--48--, die die Endwand --49-- kühlt.
Ein Kühlwassereinlassrohr --29'-- teilt sich in die Röhren --50, 51 und 52-- auf, die zu den entsprechenden Abteilungen--45, 46 und 48-führen. Mit Hilfe der Ventile-53, 54 und 55-kann die Kühlung in verschiedenen Teilen der Kokille -20'-- je nach Bedarf erhöht oder verringert werden. Das Wasser verlässt die Kokille --20'-- durch die Rohren-56, 57 und 58--.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Abwandlungen der Kokille gemäss der Erfindung. Die Kokille --60- weist eine Endwand -61-- auf, die von den Seitenwänden-62-her voll ausgewölbt ist. Die Kokille-63weist eine Endwand --64-- auf, welche nur leicht konkav ausgebildet ist. Die Kokille --65-- besitzt einen Einlasskanal --66-- in ihrer Endwand-67-, durch den ein Kokillenschmiermittel von dem Rohr - 67'-aus eingespritzt werden kann, wenn sich die Kokille --65-- nach rechts bewegt, und ein Spalt zwischen der Gusshaut --36-- und der Kokillenwand --67-- entsteht.
Es sei bemerkt, dass bei dem kontinuierlichen Giessverfahren gemäss der Erfindung der ferrostatische Druck in der gegossenen Schale --34-- sehr niedrig ist und die gegossene Schale --34-- nur gekühlt werden muss, um genügend zu erstarren, so dass sie dem geringen ferrostatischen Druck standhalten kann. Gemäss der Erfindung können Barren mit einem Querschnitt von 30 X 38 cm mit einer Länge von etwa 30 m oder mehr kontinuierlich gegossen werden. Nach Beendigung des Giessens eines Barrens --32-- wird die Kokille eine Zeitlang angehalten, um die Endwand --36-- des Barrens dick genug erstarren zu lassen, um dem
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ferrostatischen Druck in dem geschmolzenen Kern--35--zu widerstehen. Der Barren wird dann zur endgültigen Erstarrung weiter gekühlt.
Bei herkömmlichen kontinuierlich arbeitenden Giessvorrichtungen ist es besonders schwierig, einen unberuhigten Stahl zu giessen, da ein flüssiger unberuhigter Stahl ausserordentlich gashaltig ist. Die herkömmlichen Vorrichtungen erlauben es nicht, dass diese Gase bei der Erstarrung entweichen können. Die nicht entwichenen Gase verursachen Mängel, die das Produkt nach dem Walzen für ein hochqualitatives Blech unbrauchbar machen.
Wie aus Fig. 8 zu entnehmen ist, weist der Giessbehälter --12'-- eine Absperrvorrichtung --14'-- und
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--70-- unterPfeil--72--angedeutet. Während des kontinuierlichen Giessens unter einem Winkel zur Horizontalen steigt der ferrostatische Druck an, der auf die erhärtete Barrenwand-73-wirkt, wodurch die Gase nach oben entweichen können. Die Kokille --71-- wird in Richtung des Pfeiles--72--bewegt.
Eine weitere Abwandlung ist in Fig. 9 dargestellt, in der ein Giessbehälter-12"-einen Ausguss --75-- aufweist, aus dem geschmolzenes Metall-76, 77-in das obere Ende eines offenen Anfahrstücks - -78-- gesteuert fliesst. Das obere Ende des Anfahrstücks --78-- kann von einer Isolation-79- umgeben sein, um darin eine Erstarrung des geschmolzenen Metalls zu verhindern. Wie zuvor beschrieben, wird auf diese Weise ein Barren --70-- unter einem Winkel zur Horizontalen gegossen, der ein vollständiges Entweichen der Gase erlaubt, wenn ein unberuhigter Stahl vergossen wird. Dem oberen Ende des Barrens --70-- kann nach dem Giessen Wärme zugeführt werden, um die Zeit zu verlängern, in der die Gase aus dem geschmolzenen Kern entweichen können.
Falls erforderlich, kann die Kokille --20-- auf dem Wagen--22--federgelagert sein, um schnell von dem Giessbehälter --12-- entlang der Barrenrichtung --32-- weggezogen zu werden, wenn sich die Kokille plötzlich an dem Barren festfrisst. Das Verfahren und die Vorrichtung zum kontinuierlichen Giessen, die hier beschrieben wurden, können auch auf andere Metalle als Stahl Anwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum kontinuierlichen Giessen eines Metallbarrens mit die Länge einer Giesskokille übersteigender Länge, in die flüssiges Metall von einem Giessbehälter eingebracht wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass während des Giessvorganges die Kokille vom Giessbehälter oder der Giessbehälter von der Kokille längs einer vorzugsweise horizontalen oder leicht geneigten Bahn zur Bildung eines Metallbarrens mit einer erstarrten Gussschale und einem flüssigen Kern wegbewegt wird und dass von dem Giessbehälter flüssiges Metall durch die erstarrte Gussschale in Richtung zur Kokille nachgegossen wird.
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The invention relates to a method and an apparatus for continuously casting a
Metal ingot with a length exceeding the length of a casting mold into which the liquid metal of a
Casting container is introduced. The invention is based on a casting process as it is, for. B. is generally known as a so-called continuous casting process, and in which the ingot solidifying in the mold is continuously moved out of the mold according to its solidification. With the known
In the continuous casting process, the strand solidifying in the mold is cast in the direction of casting, i.e. H. on the from the casting container, z. B. a ladle facing away from the end of the mold, for what purpose the mold on both
Ends is open.
The entire temperature gradient from that caused by the pouring ladle is concentrated
Injection temperature at above the solidification point up to a temperature of sufficient strand strength on the strand area enclosed by the mold, and this requires a mold with a relatively large encircling length for the purpose of sufficient heat dissipation according to the throughput. This results in high frictional forces when discharging the strand, high mold wear, and the resulting decrease in possible heat dissipation and thus the permissible casting speed.
Since with horizontal continuous casting the slidable support of the unevenly cooled over its length
Strands would cause great difficulties, is mostly cast vertically or with a bow strand, resulting in great heights of the casting system and special conveying problems for the liquid metal. In any case, even if the metal supply and the strand movement are temporarily interrupted, the known continuous casting process always delivers an endless strand which is only cut to the desired billet lengths after solidification. Interrupting casting by removing the strand from the mold is hardly to be thought of because of the difficulties involved.
The aim of the invention is to be able to cast metal bars of a certain length, up to 30 m and more, especially in lower casting plants, with little effort and little wear. The mold casting process according to the invention is characterized in that during the casting process the mold is moved away from the casting container or the casting container is moved away from the mold along a preferably horizontal or slightly inclined path to form a metal ingot with a solidified casting shell and a liquid core and that liquid metal is moved from the casting container through the solidified casting shell towards
Mold is poured.
The process caused by the procedure according to the invention consists practically in the fact that the ingot solidifying around the pouring stream in jacket form moves against the pouring direction from the
Mold moved out. This creates a kind of countercurrent between the hot pouring stream and the cooled solidification shell, which, especially with direct intensive cooling of the ingot shell, leads to a considerable cooling of the ladle-hot pouring stream before it enters the mold. The mold therefore does not need to dissipate more heat than is necessary for the mere solidification and indispensable solidification of the bar jacket. This means that the mold can be made much shorter than before, friction and wear remain low, and the full cooling effect is retained for longer.
As can be seen, this countercurrent effect increases with the length of the ingot removed from the mold, and the casting speed can even be increased while the cooling capacity of the mold remains the same. Once the desired bar length has been reached, the metal supply can be interrupted without difficulty, the core of the bar can solidify and the rigid bar obtained can be removed. Since the bar has only slight temperature differences from the outset, its storage during casting and removal does not present any difficulty, even if it is poured horizontally.
In order to further reduce the friction between the mold and the bar jacket, the bar is expediently gradually, e.g. B. in 10 steps per minute, moved out of the mold. This measure would be inconceivable in the known continuous casting process because of the large inertia of the endless strand and the overlong mold. These steps can be replaced by periodic changes in speed, in that the mold is moved away from the casting container while vibrations running in the direction of movement of the mold are performed. In this case, the thin solidification skin that can form on the cooled end of the mold is continually broken open by the frequent pressure relief and melted down again.
To carry out the method according to the invention, a known casting device is used as a starting point, such as is used, for example, in conventional continuous casting. Such a casting device is equipped with a casting container, a casting mold closed at the end and a starting piece. The invention provides that the starting piece is releasably connected to the outlet of the casting container and has a hollow interior through which the liquid metal flows during the casting process, a conveyor device moving the mold away from the casting container. Since the mold closure, z. B. a floor that allows additional cooling of the liquid metal, a further shortening of the mold length is possible.
The movable arrangement of the lighter mold allows the much heavier ingot to be fixedly arranged with the casting container, which greatly simplifies the structure of the entire device.
For example, the conveying device can be a conventional carriage equipped with wheels on which the mold is mounted. Since the method according to the invention can in principle also be carried out with an inclined or vertical casting direction or mold movement, the carriage can also be designed as an inclined or vertical elevator.
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To carry out the procedure in which the mold is moved away from the casting container while executing vibrations in the direction of movement of the mold, an oscillator coupled to the casting mold is expediently attached to the carriage.
For further understanding, the invention is described in more detail with reference to the drawings, in which an exemplary embodiment is shown. 1 shows a longitudinal section through a continuously operating casting device at the beginning of a casting process according to the invention; 2 shows a longitudinal section through part of the outlet nozzle of a casting container, a starting piece, a bar that has just been cast and a mold that has been cooled in a different manner; 3 and 4 are longitudinal sections through different designs of a water-cooled mold; 5 shows a longitudinal section through a mold and part of a block that has just been cast, the mold being designed such that a lubricant can be supplied;
6 shows a longitudinal section through a mold and part of a block that has just been cast, the side walls of which are sprayed with water when exiting the mold and the end wall of which has solidified; Metal wall at the end of the ingot is shown without contact with the end wall of the mold shortly before the breaking and remelting of the ingot end wall;
8 shows a longitudinal section through a casting container, a bar that has just been cast and a mold, which shows a modification of the invention in which an ingot is cast at an angle to the horizontal, and FIG. 9 is a side view of a casting container and a longitudinal section through a non attached starter and part of a billet of molten metal shown flowing from the pouring vessel into the top of the starter when the billet is being cast.
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and has a tapered outer end -18- which has notches -19 around its circumference. The tapering end --18-- of the starting piece --17-- is arranged in a mold - 20 - which is closed at the end and which is made of copper and is water-cooled.
The casting container - 12 - rests on a foundation - 19 '- from which rails - 21 run, on which a mold transport carriage --22-- rolls on wheels --23--. On the carriage - 22 - there is the mold-20 - which is connected to a mold oscillator --24 - via a rod-25-
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The cooling water -28- enters the mold --20-- through a hose --29-- and leaves it through a hose -30--.
Fig. 1, 6 and 7 show in detail how an ingot --32-- is cast. Melted
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To prevent solidification of the steel in it, which would block the flow of molten steel through the starting piece. The liquid steel in contact with the water-cooled mold --20-- solidifies around the tapering end --18-- of the starting piece --17-- and, supported by the notches - 19-- adheres to the starting piece --17--. Alternating cavities or elevations can be provided on the starting piece so that a hardening steel shell can adhere to it. Cooling scrap can also be provided to ensure rapid and positive solidification around the tapering end --18 - of the starting piece - 17 -.
As soon as the mold space --33 - is filled with molten steel, the transport carriage - 22 - with the mold - 20 - is moved to the right. As can be seen from FIGS. 6 and 7, a
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End of the ingot. Although a thin casting skin -36- can form at the end of the ingot when the molten steel touches the cooled end wall -37-, as shown in FIG. 6, when the mold is moved further away from the casting container -12- 20-- the end wall --37-- is moved away from the thin casting skin-36-- as shown in Fig. 7, and the molten steel of the core-35- will then break open the solidified casting skin-36- and melt it.
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resist.
When the mold --20-- moves away from the casting container --12--, nozzles - 40-- direct a water spray cone --41-- to the required extent on the casting shell --34--. As with conventional continuous casting, the casting shell --34-- shrinks away from the mold walls --38-- as it hardens. If necessary, the mold walls - 38 - can move in the direction of the
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taper the open end of the mold --20-- so that they adapt more closely to the shrinking casting shell.
As can be seen from Fig. 1, a mold oscillator - 24 - can be connected to the mold --20 -. With a continuous movement of the carriage --22 - away from the casting container - 12 - the mold oscillator - 24 - causes the mold - 20 - to be pulled away from the casting container step by step, so that it is between the cooled end wall --37 - and the casting skin - 36 - a gap is created at the end of the solidified steel bar. The casting skin --36 - is in a plastic state and is therefore not able to withstand the small ferrostatic pressure acting on it. In addition, the mass of the cast skin - 36 - is very small compared to the volume of the liquid metal in contact with it.
The combined effects of this pressure and heat cause the cast skin to break open and almost immediately melt again. The liquid metal will now fill the gap shown between the casting skin 36 and the end wall 37 in FIG.
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at a predetermined frequency, for example 10 oscillations per second, are set in oscillation.
When the mold oscillator --24-- moves the mold --20-- on the carriage --22-- at a speed of 92 cm / min, the mold -20- remains relative to the ingot - 32 for a short time --stand and then move at a speed that briefly increases to 184 cm / min from the casting container - 12-away. While the mold --20-- is stationary relative to the ingot-32, the casting skin forms --36--. When the mold - 20 - is moved away from the glass container --12 -, the casting skin - 36 - melts again.
The amplitude and the frequency of the vibrations of the mold --20-- can, if necessary, be determined by the time required for the formation and remelting of the casting skin 36.
Certain empirical formulas have been found to be fairly accurate in determining the time it takes for a continuously cast metal plate or ingot to fully solidify. A
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Part of the metal plate thickness has solidified in a continuously cast ingot mold and that a maximum external
Cooling by spraying with water is provided. It seems reasonable to assume that with a lower
Spray cooling, except where it is absolutely necessary, such as at the mold inlet and with continuous heat supply from the molten metal flowing in in the core --35--, solidification for over 60 minutes in the core - 35 - over the length of a metal plate or of a billet cast according to the invention can be expanded.
In relation to the magnitude of the speeds in the conventional continuous pouring process, 60 minutes mean a reasonable time to completely empty a pouring ladle of a medium size. The method according to the invention can therefore be carried out thermodynamically.
Fig. 2 shows an ingot --32 - with a solidified shell - 34 - and a molten core --35 - which is cast in a mold --20 '- which has different cooling. As indicated by the arrows drawn in, the bar supports --27 - are raised to support the bar --32 - along its length during casting. Water spray nozzles -43- direct a spray jet -44- onto the cast shell -34- when it emerges from the mold - 20 '.
The mold - 20 '- is divided into two water cooling compartments - 45 and 46 - which cool the mold side walls, and a water cooling compartment - 48 - which cools the end wall - 49.
A cooling water inlet pipe --29 '- splits into tubes --50, 51 and 52 - which lead to the corresponding compartments - 45, 46 and 48 -. With the aid of the valves 53, 54 and 55, the cooling in different parts of the mold -20 'can be increased or decreased as required. The water leaves the mold - 20 '- through pipes 56, 57 and 58 -.
3, 4 and 5 show modifications of the mold according to the invention. The mold -60- has an end wall -61- which is fully arched from the side walls -62-. The mold -63 has an end wall -64- which is only slightly concave. The mold -65- has an inlet channel -66- in its end wall -67- through which mold lubricant can be injected from the tube -67'-when the mold -65- moves to the right , and a gap is created between the casting skin --36-- and the mold wall --67--.
It should be noted that in the continuous casting process according to the invention, the ferrostatic pressure in the cast shell --34-- is very low and the cast shell --34-- only needs to be cooled in order to solidify sufficiently so that it can withstand low ferrostatic pressure. According to the invention, ingots with a cross section of 30 X 38 cm and a length of about 30 m or more can be continuously cast. After completion of the casting of an ingot --32-- the mold is stopped for a while in order to solidify the end wall --36-- of the ingot thick enough to allow the
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to withstand ferrostatic pressure in the molten core - 35 -. The ingot is then further cooled for final solidification.
In conventional continuously operating casting devices, it is particularly difficult to cast a non-killed steel, since a liquid, non-killed steel is extremely gaseous. The conventional devices do not allow these gases to escape during solidification. The gases that have not escaped cause defects that make the product unusable for high-quality sheet metal after rolling.
As can be seen from Fig. 8, the casting container --12 '- a shut-off device --14' - and
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--70 - indicated under arrow - 72. During the continuous casting at an angle to the horizontal, the ferrostatic pressure, which acts on the hardened billet wall -73-, increases, allowing the gases to escape upwards. The mold --71-- is moved in the direction of the arrow - 72 -.
Another modification is shown in Fig. 9, in which a pouring container -12 "-a spout -75- from which molten metal -76, 77-flows in a controlled manner into the upper end of an open starting piece -78- The upper end of the starting piece -78- can be surrounded by insulation -79- to prevent solidification of the molten metal in it. As previously described, in this way an ingot -70- is made at an angle to the Horizontal cast that allows the gases to escape completely when a non-killed steel is cast. Heat can be added to the top of the bar after casting to increase the time it takes for the gases to escape from the molten core can escape.
If necessary, the mold --20-- can be spring-loaded on the carriage - 22 - so that it can be quickly pulled away from the casting container --12-- along the ingot direction --32-- if the mold suddenly closes seizes to the bar. The method and apparatus for continuous casting described herein can also be applied to metals other than steel.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the continuous casting of a metal ingot with a length exceeding the length of a casting mold, into which liquid metal is introduced from a casting container, characterized in that during the casting process the mold from the casting container or the casting container from the mold along a preferably horizontal or slightly inclined path is moved away to form a metal bar with a solidified casting shell and a liquid core and that liquid metal is poured through the solidified casting shell in the direction of the mold from the casting container.
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