AT405914B - Einrichtung zum kontinuierlichen stranggiessen eines metallbandes - Google Patents

Description

AT 405 914 B

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines Metallbandes, vorzugsweise eines Stahlbandes mit einer Banddicke unter 60 mm und bei einer Gießgeschwindigkeit zwischen 4 und 10 m/min nach dem Freistrahlgießverfahren, mit einer oszillierenden Durchlaufkokille, einer von einem Durchtrittskanal durchsetzten Einlaufdüse und einem Schmelzenbehälter.

In der Stranggießtechnologie findet eine stetige Weiterentwicklung bei der kontinuierlichen Erzeugung immer dünnerer Produkte als Einsatzmaterial für weiterführende Bearbeitungsschritte statt, die mit der Markteinführung von Dünnbrammengießanlagen einen vorläufigen Höhepunkt erreicht hat, jedoch keineswegs abgeschlossen erscheint. Die Herabsetzung der Gießdicke bietet ein großes Einsparungspotential an Investitions- und Betriebskosten im der Stranggießanlage nachgeordneten Walzwerksbereich. Derzeit sind Dünnbrammen mit einer Gießdicke von 60 bis 70 mm herstellbar. Um dies Ziel jedoch zu erreichen, ist es notwendig, den Eingießbereichereich der Durchlaufkokille trichterförmig zu erweitern, um so einen Freiraum für das Gießrohr zu schaffen. Diese räumlich begrenzte Erweiterung verursacht jedoch Probleme beim Abzug der sich in diesem Bereich bildenden dünnen und empfindlichen Strangschale. Die durch die Umlenkungen der Strangschale auftretenden Biegebeanspruchungen können zu bleibenden Schäden am stranggegossenen Produkt führen (EP-B 149 734, EP-B 230 886).

Gießrohre aus feuerfestem Material, wie sie üblicherweise zum Einbringen von Schmelze in eine Stranggießkokille verwendet werden, können wegen der thermischen Belastung und der dem feuerfesten Material eigenen Werkstoffeigenschaften nicht so dimensioniert werden, daß sie auch bei sehr geringen Gießdicken in die Stranggießkokille eingebracht werden können, ohne daß in diesem Bereich eine Erweiterung vorgesehen werden muß. Das sogenannte "Freistrahlgießverfähren" bietet eine Möglichkeit, die Schmelze in die Kokille einzubringen, ohne ein in die Stranggießkokille hineinragendes Gießrohr einsetzen zu müssen. Beim Freistrahlgießverfahren, wie es beispielsweise in der US A 3 840 062 beschrieben ist, wird Schmelze von einem Verteilergefäß durch Auslässe, die auch als Düsen ausgebildet sein können, im freien Fall in die Kokille eingebracht und taucht dort in den Gießspiegel ein. Um Reoxidation der Schmelze zu vermeiden, wird der Gießstrahl gegen den Einfluß des Luftsauerstoffes durch eine entsprechende Umhüllung geschützt, wobei dieser geschlossene Raum mit einem Schutzgas gespült wird. Ein wesentlicher Vorteil des Freistrahlgießens in Verbindung mit dem Gießen von Metallband, insbesondere von Stahlband, ist darin zu sehen, daß bei sehr geringen Gießdicken der ungewollten Brückenbildung erfolgreich entgegengewirkt werden kann.

Aus der DE 40 06 842 A1 und der US 5,232,046 A sind Stranggießanlagen bekannt, bei denen auf der Durchlaufkokille ein Aufsatzgefäß fest angeordnet ist und welches ein kontinuierliches Überströmen von flüssiger Schmelze aus dem Aufsatzgefäß in die Durchlaufkokille ermöglicht. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um das Einbringen von Schmelze in die Durchlaufkokille nach dem Freistrahlgießverfahren, da in der Durchlaufkokille kein Gießspiegel ausgebildet ist, in den ein definierter Gießstrahl aus dem Aufsatzgefäß eintaucht. Die hier vorgeschlagene Lösung weist den Nachteil auf, daß der Ort des Beginns der Strangschalenbildung von dem Trennspalt zwischen Aufsatzgefäß und Durchlaufkokille nicht eindeutig ferngehalten werden kann. Bei ungenügender Heizung der Wandungen des Aufsatzgefäßes kann die Strangschalenbildung bereits oberhalb des Trennspaltes einsetzen, wodurch die Gefahr des Hängenbleibens der Strangschale und deren Reißen auftritt.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung von Nachteilen und Schwierigkeiten herkömmlicher Einrichtungen und stellt sich die Aufgabe eine Einrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen von Metallband mit einer Gießdicke unter 60 mm nach dem Freistrahlgießverfahren zu schaffen, mit der eine gleichmäßige Zuführung von Schmelze in eine Durchlaufkokille mit im wesentlichen gleichbleibenden Kokillenquerschnitt über die Kokillenlänge bei hoher Gießgeschwindigkeit möglich ist und ein stranggegossenes Band mit hoher Oberflächen- und Innenqualität erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchlaufkokille in an sich bekannter Weise dichtend an die Einlaufdüse anschließt und daß die Einlaufdüse einen Durchtrittskanal für die Schmelze aufweist, dessen Austrittsquerschnitt in Projektion auf die Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille im wesentlichen mittig und von den Rändern der Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille mit Abstand angeordnet ist.

Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Form des Austrittsquerschnitts des Durchtrittskanals der Querschnittsform der Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille entspricht.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung weist die Einlaufdüse mindestens zwei Durchtrittskanäle für die Schmelze auf, deren Austrittsquerschnitte in Projektion auf die Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille im wesentlichen gleichmäßig verteilt und von den Rändern der Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille mit Abstand angeordnet sind. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Durchtrittskanäle in der Einlaufdüse von Schlitzen gebildet sind. Diese Schlitze weisen im wesentlichen Rechteckquerschnitt auf, wobei bei Gießdik-ken von 30 mm mit einem Querschnitt der Austrittsöffnungen von 8 mm x 150 - 300 mm ausreichend 2

AT 405 914 B

Schmelze für die hohe Gießgeschwindigkeit von 4-10 m/min zugeführt wird. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Austrittsöffnungen in der Einlaufdüse einen kreisförmigen oder einen elliptischen Querschnitt aufweisen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform bilden das Schmelzengefäß und die Einlaufdüse eine Baugruppe, die mit einem Verlagerungsantrieb verbunden ist. Damit kann diese Baugruppe in eine für ihre Vorheizung günstige Position gebracht werden.

Untersuchungen haben ergeben, daß ein Einfrieren der Einlaufdüse während des laufenden Gießbetrie-bes nicht zu erwarten ist. Um die Einlaufdüse auf Betriebstemperatur zu bringen und bei wechselnden Betriebsbedingungen auf Betriebstemperatur zu halten, beispielsweise bei Gießunterbrechungen, weist die Einlaufdüse vorteilhaft eine Heizeinrichtung, insbesondere eine induktive Heizung auf.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchlaufkokille eingangsseitig ein Kokillenisolierstein eingesetzt ist, der dichtend an die Einlaufdüse anschließt. Mit diesem Kokillenisolierstein erfolgt eine thermische Isolierung des oberen Endes der Kupferplatten gegenüber der Einlaufdüse. Der freie Durchtrittsquerschnitt des Kokillenisoliersteines fluchtet mit dem Querschnitt der Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille, die von Kupferplatten gebildet ist. Der Kokillenisolierstein besteht aus feuerfestem Material. In einen Freistrahlraum innerhalb der Durchlaufkokille, vorzugsweise durch den Kokillenisolierstein, ist eine Schutzgasleitung geführt, die den Freistrahlraum mit einer Schutzgasquelle verbindet. Durch ein Spülen des Freistrahlraumes mit beispielsweise Argon ist ein Zutritt von Sauerstoff in diesen Raum ausgeschlossen.

Die Durchlaufmenge in der Einlaufdüse ist bei Anwendung des Freistrahlgießverfahrens besonders günstig einstellbar, wenn in die Schutzgasleitung ein Druckregelventil geschaltet ist, welches mit der Verschlußeinrichtung regelungstechnisch verbunden ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Durchlaufkokille eingangsseitig im Bereich des Freistrahlraumes oberhalb des Gießspiegels Zugänge für Gießöl aufweist. Gießöl als Schmiermittel ist besonders für den Freistrahlguß geeignet, benötigt keinen weitgehend ruhigen Gießspiegel und ist deshalb bei besonders hohen Gießgeschwindigkeiten und eher unruhigem Gießspiegel hervorragend geeignet die Bildung der Strangschale sicher zu unterstützen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird dadurch erzielt, daß die Durchlaufkokille eine Länge von mindestens 900 mm, vorzugsweise mindestens 1200 mm aufweist. Durch die lange Durchlaufkokille ist eine ausreichende Strangschalenbildung und Festigkeit des Stranges für die nachfolgenden Stütz- und Treibrollengerüste gewährleistet.

Mit einer Ausbildung der Durchlaufkokille als Bogenkokille ist eine Reduzierung der Anlagenbauhöhe erzielbar.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines Stahlbandes in einem Längsschnitt und Fig. 2 die Kerneinrichtung, bestehend aus Durchlaufkokille, Einlaufdüse und und Schmelzenbehälter in vergrößerter Darstellung in einer möglichen Ausführungsform veranschaulicht. Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Anordnung der Durchtrittskanäle der Einlaufdüse in Relation zur Eintrittsöffnung der Durchlaufkokille in einer Draufsicht aufdie Durchlaufkokille. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Schmelzenbehälters in einer Draufsicht.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Bogenstranggießanlage ist geeignet zum Gießen eines Stahlbandes mit einer Banddicke unter 60 mm, wobei die bevorzugte Banddicke in einem Bereich von 10 bis 40 mm liegt, sowie zum Gießen mit hohen Gießgeschwindigkeiten von 4 bis 10 m/min, wobei der bevorzugte Bereich der Gießgeschwindigkeit zwischen 4 und 7 m/min liegt. Sie besteht aus einem Verteilergefäß 1, von dem Stahlschmelze durch ein Gießrohr 2 einem Schmelzenbehälter 3 zugeführt wird, der seinerseits einen Schmelzenauslaß aufweist, der als Einlaufdüse 4 für die geregelte Überleitung der Stahlschmelze in die nachgeordnete Durchlaufkokille 5 ausgebildet ist. Die Durchlaufkokille 5 entspricht einer herkömmlichen Stranggießkokille, wobei der die Stahlschmelze aufnehmende und den Querschnitt des Gießstranges definierende Formhohlraum von wassergekühlten Kupferplatten 6 begrenzt ist. Der Oszillationsantrieb ist herkömmlicher Art und daher nicht dargestellt. Die optimale Länge der Durchlaufkokille beträgt bei diesen Gießgeschwindigkeiten mindestens 900 mm und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1200mm bis 1400mm. Ausgangsseitig schließt an die Durchlaufkokille 5 eine aus zwei Reihen von Stützrollen gebildete Strangführung 7 an, der ein Treibrollengerüst 8 zum geregelten Abziehen des Gießstranges 9 nachfolgt. Die schematisch dargestellt Bogengießanlage weist bei einem Maschinenradius von 2500 mm eine Bauhöhe von etwa 3 m auf.

Der Schmelzenbehälter 3 ist durch einen Damm 10, der in Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform dargestellt ist, in zwei Aufnahmebecken für Schmelze geteilt, und zwar in ein Zulaufbecken 11 und ein Ablaufbecken 12 . Durch den Damm 10 wird ein beruhigter Überlauf der Schmelze in das Ablaufbecken 12 3

Claims (15)

1. AT 405 914 B gewährleistet. Im gesammten Schmelzenbehälter ist die Schmelze von einer schützenden Schlackenschicht 13 bedeckt. In Fig. 4 ist eine Variante des Schmelzenbehälters 3 dargestellt, wobei auch in dieser Variante durch einen Damm 10 eine Trennung in ein Zulaufbecken 11 und in ein Ablaufbecken 12 erfolgt. Die Schmelze tritt durch das Gießrohr 2 in das Zulaufbecken 11 ein, strömt dann durch unterhalb der Schmelzenoberfläche angeordnete Durchlässe 24 in das Ablaufbecken 12 und von dort durch den Durchtrittskanal 16 in die nicht dargestellte Durchlaufkokille 5. Dadurch ist es möglich die Abdeckung der Schmelze mit Abdeckpulver im Zulaufbecken 11 gezielt zu steuern und das Eindringen des Abdeckpulvers und sonstiger Fremdstoffe in die Durchlaufkokille 5 zu vermeiden. Das Schmelzengefäß erfüllt solcherart seine Funktion als Einschlußabscheider im besonderen Maße auch bei einer Clean-Steel-Erzeugungsroute bei entsprechender Vorbehandlung der Stahlschmelze. Das Schmelzengefäß 3 und die Einlaufdüse 4 sind gemeinsam heb- und senkbar ausgebildet, wie durch Reil 25 in Fig. 1 angedeutet. Zum Vorheizen des Schmelzengefäßes 3 und der Einlaufdüse 4 wird diese Baugruppe mittels eines nicht dargestellten Verlagerungsantriebes von der Durchlaufkokille 5 abgehoben und gegebenenfalls auch weggeschwenkt und erst unmittelbar vor dem Anguß auf die Durchlaufkokille 5 dichtend aufgesetzt. Gemäß Fig. 2 befindet sich im Ablaufbecken 12 des Schmelzenbehälters 3 ein Schmelzenauslaß, in den eine Einlaufdüse 4 eingesetzt ist, die in ihrem Querschnittsformat dem Querschnittsformat der nachgeordneten Durchlaufkokille 5 insofern entspricht, daß die Eintrittsöffnung 18 der Durchlaufkokille 5 von der Einlaufdüse 4 überdeckt ist und die Einlaufdüse 4 auf der Durchlaufkokille 5 aufliegt. Ein in die Durchlaufkokille 5 integrierter Kokillenisolierstein 14, der von Isolierleisten aus feuerfestem Material gebildet ist, stellt eine thermische Isolierung zwischen der Einlaufdüse 4 und den wassergekühlten Kupferplatten 6 dar. Eine gasdichte Verbindung zwischen der Einlaufdüse 4 und der Durchlaufkokille 5 bzw. dem Kokillenisolierstein 14 wird durch eine dünne Schicht keramischer Isoliermasse erreicht. Der Schmelzenbehälter 3 und die Einlaufdüse 4 oszillieren gemeinsam mit der Durchlaufkokille 5. Die Einlaufdüse 4 ist von Durchtrittskanälen 16 durchsetzt, die im Bereich der Austrittsöffnungen 15 von rechteckigen Schlitzen 17 gebildet sind. Allerdings sind auch Austrittsöffnungen mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt möglich. Die Austrittsöffnungen 15 der Einlaufdüse 4 sind in Relation zur Eintrittsöffnung 18 der Durchlaufkokille 5 gleichmäßig verteilt und von den Rändern der Eintrittsöffnung 18 der Durchlaufkokille mit Abstand angeordnet. Die Eintrittsöffnung 18 der Durchlaufkokille 5 ist in Fig. 3 mit strichlierten Linien dargestellt. Die Schmelze tritt, wie in Fig. 2 anschaulich dargestellt, aus der Einlaufdüse 4 in Form eines Gießstrahles in den Freistrahlraum 19, der sich oberhalb des Gießspiegels 20 in der Durchlaufkokille bildet, aus und taucht im freien Fall in den Gießspiegel 20 ein. Der Kokillenisolierstein 14 ist von einer Schutzgasleitung 23 durchsetzt, die in den Freistrahlraum 19 mündet und diesen mit einem Schutzgas, z. B. Argon versorgt. Weiters befinden sich im Bereich des Freistrahlraumes Zugänge 21 für Gießöl. Die Einlaufdüse 4 ist von einer Heizeinrichtung 22 ringförmig umgeben, die als induktive Heizung ausgebildet ist. Aber auch andere Heizungssysteme sind denkbar. Insbesondere für die Aufheizphase vor Gießbeginn ist der Einsatz eines Gasbrenners wirtschaftlich. Der Einlaufdüse 4 ist eine Verschlußeinrichtung 26 zugeordnet, die in Fig. 1 von einem heb- und senkbaren Verschlußstopfen gebildet ist. Die Verschlußeinrichtung kann jedoch auch z. B. von einem in die Einlaufdüse integrierten Schieber gebildet sein. Die Durchflußmenge ist durch Veränderung des Durchtrittsquerschnitts veränderbar. Weiters ist es möglich eine Durchflußmengenregelung durch Einstellen der Badhöhe im Schmelzengefäß 3 und dazu gekoppelter Abzugsregelung einzurichten. Darüber hinaus ist es möglich über die Änderung des Gasdruckes im Freistrahlraum 19 die Durchflußmenge im Bereich der Einlaufdüse 4 zu regeln. Hierzu ist in die Schutzgasleitung 23 ein Druckregelventil 27 geschaltet, welches mit der Verschlußeinrichtung 26 regelungstechnisch verbunden ist. Patentansprü che 1. Einrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines Metallbandes, vorzugsweise eines Stahlbandes mit einer Banddicke unter 60 mm und bei einer Gießgeschwindigkeit zwischen 4 und 10 m/min nach dem Freistrahlgießverfahren, mit einer oszillierenden Durchlaufkokille (5), einer von einem Durchtrittskanal (16) durchsetzten Einlaufdüse (4) und einem Schmelzenbehälter (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufkokille (5) in an sich bekannter Weise dichtend an die Einlaufdüse (4) anschließt und daß die Einlaufdüse (4) einen Durchtrittskanal (16) für die Schmelze aufweist, dessen Austrittsquerschnitt in Projektion auf die Eintrittsöffnung (18) der Durchlaufkokille (5) im wesentlichen mittig und von den Rändern der Eintrittsöffnung (18) der Durchlauf kokille (5) mit Abstand angeordnet ist. 4 AT 405 914 B
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Austrittsquerschnitt des Durchtrittskanals (16) der Querschnittsform der Eintrittsöffnung (18) der Durchlaufkokille (5) entspricht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufdüse (4) mindestens zwei Durchtrittskanäle (16) für die Schmelze aufweist, deren Austrittsquerschnitte in Projektion auf die Eintrittsöffnung (18) der Durchlaufkokille (5) im wesentlichen gleichmäßig verteilt und von den Rändern der Eintrittsöffnung (18) der Durchlaufkokille (5) mit Abstand angeordnet sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (16) in der Einlaufdüse (4) von Schlitzen (17) gebildet sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (16) in der Einlaufdüse (4) einen kreisförmigen oder einen elliptischen Querschnitt aufweisen.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzengefäß (3) und die Einlaufdüse (4) eine Baugruppe bilden und diese Baugruppe mit einem Verlagerungsantrieb verbunden ist.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufdüse (4) eine Heizeinrichtung (22), insbesondere eine induktive Heizung, aufweist.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchlaufkokille (5) eingangsseitig ein Kokillenisolierstein (14) eingesetzt ist, der dichtend an die Einlaufdüse (4) anschließt.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der freie Durchtrittsquerschnitt des Kokillenisoliersteines (14) mit dem Querschnitt der Eintrittsöffnung (18) der Durchlaufkokille fluchtet, die von Kupferplatten gebildet ist.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenisolierstein (14) aus feuerfestem Material besteht.
11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Freistrahlraum (19) innerhalb der Durchlaufkokille (5), vorzugsweise durch den Kokillenisolierstein (14), eine Schutzgasleitung (23) geführt ist, die den Freistrahlraum (19) mit einer Schutzgasquelle verbindet.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schutzgasleitung (23) ein Druckregelventil (27) geschaltet ist, welches mit der Verschlußeinrichtung (26) regelungstechnisch verbunden ist.
13. 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufkokille (5) eingangsseitig im Bereich des Freistrahlraumes (19) oberhalb des Gießspiegels (20) Zugänge (21) für Gießöl aufweist.
14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufkokille (5) eine Länge von mindestens 900 mm, vorzugsweise mindestens 1200 mm aufweist.
15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchkaufkokille (5) als Bogenkokille ausgebildet ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5