Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum kontinuierlichen Giessen von Metallsträngen unter Verwendung gekühlter Gussformen, bei welchem .der erstarrte Strang von der Eingiessstelle weggezogen wird und besteht darin, dass das Schmelzgut mit gleichbleibender Geschwindigkeit, Menge pro Zeiteinheit und Temperatur und unter Ab schluss gegen schädliehe Dämpfe und Gase in die Form gegossen wird.
Zahlreiche praktische Versuche haben er ;eben, da.ss nach diesem Verfahren ein allen Anforderungen genügendes Produkt erzielt werden kann.
Die Labe des Metallspiegels zur Guss- formwandung kann dauernd geändert wer den, indem die Gussform während des Giessens in der Längsrichtung des entstehen den Gussstranges hin- und herbewegt wird. Zu diesem Zwecke kann die Form eine be stimmte Strecke mit der gleichen Geschwin digkeit wie der Strang verschoben und als- dann - zweckmässig mit erhöhter Geschwin digkeit - in die Anfangslage zurückbewegt werden. Dies ist besonders zweckmässig bei Verwendung von Gussformen mit den heute allgemein üblichen Wandstärken.
Für Guss formen aus hochwertigen Spezialwerkstoffen, die eine sehr dünne Wandung erlauben, kann die Hin- und Herbewegung wegfallen und die Gussform unbeweglich bleiben.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens besitzt für die Schmelze einen Warmhalteofen, der zur Regelung der Ausflussgeschwindigkeit aus der Giessdüse unter einstellbarem Druck steht. Dabei kann die Zuflussleitung vom Warmhalteofen bis zum Ende der Giessdüse über ihre ganze Länge durch eine selbstän dige regelbare Wärmequelle heizbar sein.
Zwischen Warmhalteofen und Einfüll- düse kann ferner ein höher gelegener Be hälter angeordnet sein, wobei die Änderungen der Füllung dieses Behälters zur Regelung der Ausflussgeschwindigkeit des Giessgutes benutzbar sind.
Entweder kann dazu der Be hälter aus einer Wanne bestehen, in welcher mittelst eines 'Schwimmers die Ausfluss- geschwindigkeit regelbar ist, oder der Be hälter kann aus einem geschlossenen Rohr gebildet sein, wobei die Regelung der Aus flussgescUwindigkeit mittelst eines auf dem Metallspiegel in der Gussform ruhenden Schwimmers vorgenommen werden kann. Weiterhin kann auch die Regelung der Aus flussgeschwindigkeit des Schmelzgutes in Ab hängigkeit der elektrischen Widerstands schwankungen des in der Zuflussbahn befind lichen Schmelzgutes erfolgen.
In beiliegender Zeichnung ist das Ver fahren, sowie einzelne Vorrichtungen zur Ausführung desselben anhand von Beispielen schematisch veranschaulicht.
Abb. 1 zeigt schematisch eine erste Vor richtung, Abb.2 einen geänderten Teil der Vor richtung nach Abb.:1; die Abb. 3 und 4 veranschaulichen Einzel heiten der Vorrichtung.
Die Gussform 1 in Form einer durch gehend offenen Kokille besitzt einen Kühl mantel 3; zwischen diesen und .der Gussform zirkuliert -das beispielsweise bei 5 eingeführte und bei 6 abgeführte Kühlmittel 4.
Sollte die Wärmeabfuhr für den konti nuierlichen Arbeitsgang nicht genügen, so kann die Gussform durch einen Antrieb, der mit dem Tisch 2 in Verbindung steht, in Richtung des entstehenden Gussstückes auf und abbewegt werden. Durch die ständige Verschiebung des Metallspiegels zur Guss- formwandung ist für eine dauernde Ande- rung der Wärmebeanspruchung der Guss- formwandung gesorgt, so dass eine grössere Wärmeabfuhr entsteht.
Das Gussstück _A selbst wird unmittelbar unterhalb des Tisches bezw. dessen unterer Umkehrlage von einem Walzenpaar 8 erfasst, welches zum Vorschub des Gussstückes .:1 oder zum Walzen bezw. Verarbeiten des selben dient.
Die Walzen 8 werden eben falls von -der Zentralstelle 7 aus unter Zwischenschaltung geeigneter Vorgelege an getrieben, und zwar derart, dass das Guss- stück mit derselben Geschwindigkeit vor getrieben wird, wie die von der Zentralstelle 7 aus gesteuerte Gussform. Die Steuerung der Gussform erfolgt durch geeignete An triebsorgane, wobei die Steuerung auch der art erfolgen kann, dass die Zurückbewegung der Gussform 1 in die Anfangslage mit er höhter Geschwindigkeit erfolgt.
Die Bewe gung ist also derart, dass in der Vorschub richtung des Gussstückes keine Relativbewe gung der Gussform zum Gussstück statt findet und in der entgegengesetzten Richtung die Gussform vom Gussstück so weit ab gestreift wird, bis sie wieder in die Anfangs lage zurückgekehrt ist. Die Gussform wan dert also in der einen Richtung mit dem Gussstück mit und wird, während das Guss- stück kontinuierlich weitergefördert wird, zurückbewegt.
Das vom 'Schmelzofen in einer Schmelz pfanne 9 zugeführte Schmelzgut gelaugt zu nächst in einen Ofen 10, der zum Warm halten .des Schmelzgutes in der weiter unten angegebenen Weise :dient. Vom Warmhalte- ofen gelangt nun das Schmelzgut zu der Giessidüse 11, -die in,die Gussform hineinragt. Zweckmässigerweise wird das iSchmelzgut vom Warmhalteofen 10 über eine Wanne 12 (Abb. 1) der Düse zugeführt.
Die Zufluss- bahn liegt über dem Warmhalteofen und der Düse. Das Schmelzgut wird durch einen in den Warmhalteofen eingeführten Druck in die Wanne 12 hochgedrückt. Der Höhenstand des Schmelzgutes in der Wanne und dessen Einstellung ist massgebend für die Ausfluss- geschwindigkeit des Schmelzgutes aus der Düse und wird reguliert.
An Stelle der Wanne 12 kann auch ein geschlossenes Rohr 13 (Abb. 2) Verwendung finden. In diesem Falle besteht dann das aus dem Warmhalteofen 10 hochgeführte Steigrohr 14, der Rohrabschnitt 13 und die in die eGussform führende Düse 11 aus einem einzigen Körper, der einen in seinem Ver lauf U-förmigen Rohrabsehnitt darstellt.
Zür Regulierung .der Ausfluss.geschwindigkeit des Schmelzgutes aus ;der Düse dient bei diesem Beispiel ein .gemäss Abb. 3 um die Düse 11 auf den Metallspiegel in .der Gussform auf- gesetzter Schwimmer 27, der die Höhen standsänderungen des Metallspiegels anzeigt, welche Änderungen dann in an sich bekann ter Weise für die selbsttätige oder Hand regelung nutzbar gemacht werden.
Ausserdem Warmhalteofen wird auch die übrige Zuflussbahn unter konstanter Tempe ratur gehalten. Bei Verwendung einer Wanne 12 werden zweckmässig Wanne 12 und Steig rohr 14 zusammen beheizt, während .die Be- heizung der Düse zweckmässigerweise ge trennt, und zwar womöglich elektrisch er folgt. Bei Verwendung eines Rohrabschnittes 13 gemäss Abb. 2 wird zweckmässig der ganze Rohrabschnitt elektrisch beheizt.
Zweckmässig wird die ganze Zuflussbahn vom Anfang bis zum Ende der Düse beheizt. Hierzu dienen Anschlüsse, die beispielsweise in der in Abb. 4 gezeigten Weise ausgebildet sind. An den beiden Enden des Düsenrohres <B>11</B> sind Rohre 15, 16 übergestülpt und mit den Enden des Düsenrohres 11 verbunden. An den freien Enden dieser übergestülpten Rohrstutzen sind Flansche 17, 18 angeord net, die die Anschlussklemmen für die Be- heizungskabel aufnehmen.
Bei Verwendung eines Heberohres nach Abb. 2 kann die Beheizung .der Zuflussbahn dadurch erfolgen, dass die elektrische Zufüh rung im Warmhalteofen durch das Metallbad selbst erfolgt, während am Düsenende der Anschluss in der in Abb. 4 gezeigten Weise angeordnet ist.
Bei elektrischer Beheizung der Zufluss- bahn des Schmelzgutes kann die Regelung der Ausflussgeschwindigkeit gegebenenfalls die Regelung der Beheizungstemperatur von den Änderungen des ohmschen Widerstandes abgeleitet werden, die sich je nach dem Fül lungsgrad der Zuflussbahn mit .Schmelzgut ergeben.
Die mit :dem Schmelzgut in Berührung kommenden Leitungen, insbesondere auch die Gussform, bestehen aus einem korrosions beständigen, neben Eisen hohen Chromgehalt aufweisenden Werkstoff. Bei elektrischer Be- heizung wird für die Leitungen ebenfalls ein derartiger Werkstoff verwendet, der aber einen höheren Widerstandskoeffizienten auf weist als das Schmelzgut. Ausserdem muss das Material, aus dem -die Zuflussbahn be steht, ganz gleich, ob elektrische oder andere Beheizung stattfindet, aus einem Material bestehen, welches sich mit dem .Schmelzgut nicht legiert.
Für die gonstanthaltun.g der Beheizungstemperatur, sowie für einen ein wandfreien 'Giessvorgang ist es zweckmässig, die iSchmelzgutführungsleitung innen und eventuell auch aussen mit einer keramischen Masse auszukleiden. Diese kann zweckmässig aus bekannten Werkstoffen wie iSteatit, Silo- manit oder dergleichen bestehen.
Der Raum zwischen dem Metallspiegel und der obern 'Stirnseite der Gussform ist gegen schädliche Dämpfe und Gase geschlos sen. Dies kann durch eine Gas- oder Flüssig keitsschicht erreicht werden, die eine Oxyda tion des Metallspiegels und somit eine Ver- krustung desselben und der Gussformwan- dung mit Sicherheit verhindert und zugleich als Schmiermittel zwischen Guss und Guss- formwandung dienen kann.
Zur Verhinderung von Blasen- und Lunkerbildung reicht ;die Düse bis .dicht an oder unter den Metallspiegel, um einen freien Strahl, der einen unruhigen Metallspiegel, sowie ein eventuelles Mitreissen von Gasen bewirkt, zu vermeiden. Die Lage der Düsen öffnung zu dem Metallspiegel muss zur ein wandfreien Durchführung des Giessvorganges stets die gleiche bleiben.
Die Zuführung des Abdeck- und Schmiermittels in den Guss- formraum oberhalb des Metallspiegels erfolgt durch eine der Form der 'Gussformöffnung a.ngepasste Vorrichtung 19, die durch ver schiedene Offnungen das Deckgut, welches aus Gas, Öl, geschmolzenem Salz und der gleichen besteht, gleichmässig verteilt.
Die Wirkungsweise .der Einrichtung ist wie folgt: Angenommen der Warmhalteofen sei mit Schmelzgut angefüllt und die ganze Zufüh rungsbahn vom Warmhalteofen bis zum Aus- laufende der Düse beheizt und auf der not wendigen konstanten Temperatur gehalten. Der Warmhalteofen ist dicht abgeschlossen. Es wird nun durch den Druckerzeuger 21 Druck in den Warmhalteofen eingeführt, der auf den Metallspiegel im Ofen wirkend das Schmelzgut durch das Steigrohr 14 nach oben in den Behälter 12 drückt. Der Druck wird so eingestellt, dass die gewünschte Aus flussgeschwindigkeit durch die Düse in die Gussform erreicht wird.
Die Gussform wird nun im ruhenden Zustand gefüllt, bis der Metallspiegel .den gewünschten Höhenstand bezw. die gewünschte Lage gegenüber der Düsenöffnung erreicht. In diesem Augen blick wird der Antrieb 7 der Gussform ein geschaltet, wobei auch die Walzen 8 ihren Vorschub beginnen. Selbstverständlich wird vor dem Anfahren ein durch die Walzen ge führtes Verschlussstück in die Gussform ein geführt, das sich mit dem einlaufenden Me tall verbindet.
Werden dann die Vorschub walzen in Bewegung gesetzt, so zieht das Verschlussstück das begonnene Gussstück mit sich, und das Anfahren ist .damit bewirkt. Durch die Auf- und Abwärtsbewegung der Gussform ändert der im Raum und damit zu der Düse stets die gleiche Höhe ein nehmende Metallspiegel ständig seine Lage zu der Gussformwandung.
Vor dem Anlassen oder zu einem spä teren geeigneten Zeitpunkt wird die Zufuhr vorrichtung 19 für das :Schutzmittel in Tätig keit gesetzt.
Die Regulierung der Ausflussgeschwin- digkeit des Schmelzgutes aus der Düse er folgt nun bei der in Abb. 1 gezeigten Aus führung auf Grund der Höhenstandsmessung des Schmelzgutes in der Wanne 12. Der dort angeordnete (nicht gezeichnete) Schwim mer überträgt den Höhenstand entweder auf, eine optische oder akustische Anzeigevorrich tung, nach deren Angaben die Regelung er folgt. Bei Verwendung einer akustischen An zeigevorrichtung erfolgt die Regulierung des Höhenstandes in .der Wanne 12 bezw. der Ausflussgeschwindigkeit von Hand.
Der Schwimmer in .der Wanne 12 kann seine Be- wegungen auch auf eine automatische Rege lungsvorrichtung übertragen, die dann ent sprechend den Höhenstandsänderungen den Druck im Warmhalteofen so regelt, dass stets die gleiche Ausflussgeschwindigkeit erreicht wird.
Bei Verwendung eines Heberohres nach Abb.2 ist das auf die Druckschwankungen ansprechende Element ein Schwimmer auf dem Metallspiegel in der Gussform. Die Regelung der Ausflussgeschwindigkeit er folgt dann durch Änderung des Druckes in der oben für die Wanne 12 angegebenen Weise. An Stelle des Schwimmers kann bei elektrischer Beheizung der Zuflussbahn die Druckänderung auf Grund der Änderungen des ohmschen Widerstandes durchgeführt werden, welche sich durch die Änderung der Füllung der Zuflussbahn ergeben.
Die Wider standsänderungen können ein in den Be- heizungsstromkreis eingeschaltetes Ampere meter beeinflussen, das den Druckapparat 21 steuert. Die Geschwindigkeit des Eingiessens in die Form und die Kühlung der Form wird zweckmässig so geregelt, dass eine Erstarrung des Schmelzgutes bis dicht unterhalb des Metallspiegels des Schmelzgutes in der Form erfolgt.
Method and device for the continuous casting of metal strands. The invention relates to a method for the continuous casting of metal strands using cooled casting molds, in which .der solidified strand is pulled away from the pouring point and consists in that the melt material at a constant speed, amount per unit of time and temperature and under closing harmful vapors and gases are poured into the mold.
He has made numerous practical experiments, precisely because a product that meets all requirements can be achieved with this process.
The length of the metal mirror in relation to the casting mold wall can be changed continuously by moving the casting mold to and fro in the longitudinal direction of the cast strand being created during casting. For this purpose, the shape can be shifted a certain distance at the same speed as the strand and then - be moved back to the starting position - expediently at increased speed. This is particularly useful when using casting molds with the wall thicknesses generally used today.
For casting molds made of high-quality special materials that allow very thin walls, the back and forth movement can be omitted and the casting mold can remain immobile.
The device according to the invention for carrying out the method has a holding furnace for the melt, which is under adjustable pressure to regulate the flow rate from the casting nozzle. The inflow line from the holding furnace to the end of the pouring nozzle can be heated over its entire length by an independently controllable heat source.
A higher-level container can also be arranged between the holding furnace and the filling nozzle, the changes in the filling of this container being able to be used to regulate the outflow speed of the cast material.
Either the container can consist of a tub in which the outflow speed can be regulated by means of a float, or the container can be formed from a closed tube, with the outflow speed being regulated by means of a metal mirror in the casting mold dormant swimmer can be made. Furthermore, the outflow speed of the melt material can also be regulated as a function of the electrical resistance fluctuations of the melt material located in the inflow path.
In the accompanying drawing, the process is illustrated, as well as individual devices for executing the same using examples.
Fig. 1 shows schematically a first device, Fig.2 a modified part of the device according to Fig. 1; Figs. 3 and 4 illustrate details of the device.
The mold 1 in the form of a continuously open mold has a cooling jacket 3; The coolant 4 introduced at 5 and discharged at 6, for example, circulates between these and the casting mold.
If the heat dissipation is not sufficient for the continuous operation, the casting mold can be moved up and down in the direction of the resulting casting by a drive that is connected to the table 2. The constant displacement of the metal mirror in relation to the casting mold wall ensures a permanent change in the thermal stress on the casting mold wall, so that greater heat dissipation occurs.
The casting _A itself is BEZW immediately below the table. whose lower reversal position is detected by a pair of rollers 8, which for advancing the casting.: 1 or for rolling or. Processing the same serves.
The rollers 8 are also driven from the central station 7 with the interposition of suitable back gears in such a way that the casting is driven forward at the same speed as the casting mold controlled by the central station 7. The casting mold is controlled by suitable drive elements, the control also being able to take place in such a way that the casting mold 1 is moved back into the initial position at an increased speed.
The movement is thus such that in the feed direction of the casting there is no relative movement of the casting mold to the casting and in the opposite direction the casting is stripped away from the casting until it has returned to its initial position. The casting mold thus moves with the casting in one direction and is moved back while the casting is continuously being conveyed on.
The melting material supplied by the melting furnace in a melting pan 9 is leached into a furnace 10 which is used to keep the melting material warm in the manner indicated below. From the holding furnace, the material to be melted now reaches the casting nozzle 11, which protrudes into the casting mold. The material to be melted is expediently fed to the nozzle from the holding furnace 10 via a trough 12 (FIG. 1).
The inflow path is above the holding furnace and the nozzle. The melt material is pushed up into the tub 12 by a pressure introduced into the holding furnace. The level of the material to be melted in the tank and its setting is decisive for the outflow speed of the material to be melted from the nozzle and is regulated.
A closed pipe 13 (FIG. 2) can also be used in place of the tub 12. In this case, the riser pipe 14, the pipe section 13 and the nozzle 11 leading into the eGussform consists of a single body which is a U-shaped pipe section in its course.
In order to regulate the outflow speed of the molten material, the nozzle in this example is a float 27 placed on the metal surface in the casting mold around the nozzle 11, according to Fig. 3, which shows the changes in the level of the metal surface and which changes can then be made usable in a manner known per se for automatic or manual control.
In addition to the holding furnace, the rest of the inflow path is also kept at a constant temperature. When using a tub 12, the tub 12 and riser pipe 14 are expediently heated together, while the heating of the nozzle is expediently separated, possibly electrically. When using a pipe section 13 according to Fig. 2, the entire pipe section is expediently electrically heated.
The entire inflow path from the beginning to the end of the nozzle is expediently heated. Connections are used for this purpose, which are designed, for example, in the manner shown in FIG. At the two ends of the nozzle tube 11, tubes 15, 16 are slipped over and connected to the ends of the nozzle tube 11. Flanges 17, 18 are arranged at the free ends of these slipped over pipe sockets, which accommodate the connection terminals for the heating cables.
When using a lifting tube as shown in Fig. 2, the inflow path can be heated in that the electrical supply in the holding furnace takes place through the metal bath itself, while the connection is arranged at the nozzle end in the manner shown in Fig. 4.
In the case of electrical heating of the inflow path of the melt material, the regulation of the outflow speed, if necessary, the control of the heating temperature can be derived from the changes in the ohmic resistance that result depending on the degree of filling of the inflow path with.
The lines that come into contact with the molten material, in particular also the casting mold, consist of a corrosion-resistant material with a high chromium content in addition to iron. In the case of electrical heating, such a material is also used for the lines, but it has a higher coefficient of resistance than the material to be melted. In addition, the material from which the inflow path is made, regardless of whether electrical or other heating takes place, must consist of a material which does not alloy with the .Schmelzgut.
In order to keep the heating temperature constant, as well as for a flawless casting process, it is advisable to line the inside and outside of the molten material guide line with a ceramic compound. This can expediently consist of known materials such as iSteatite, Silomanite or the like.
The space between the metal mirror and the upper 'face of the mold is closed against harmful vapors and gases. This can be achieved by a gas or liquid layer which reliably prevents oxidation of the metal level and thus encrustation of the same and the mold wall and at the same time can serve as a lubricant between the casting and the mold wall.
To prevent the formation of bubbles and cavities, it is sufficient to place the nozzle close to or under the metal surface in order to avoid a free jet that causes a restless metal surface and a possible entrainment of gases. The position of the nozzle opening in relation to the metal mirror must always remain the same for the casting process to be carried out properly.
The supply of the covering and lubricating agent into the casting mold space above the metal level takes place through a device 19 which is adapted to the shape of the casting mold opening and which feeds the cover material, which consists of gas, oil, molten salt and the like, through various openings. equally distributed.
The operation of the device is as follows: Assume the holding furnace is filled with molten material and the entire feed path from the holding furnace to the outlet of the nozzle is heated and kept at the necessary constant temperature. The holding furnace is tightly sealed. Pressure is now introduced into the holding furnace by the pressure generator 21, which, acting on the metal surface in the furnace, pushes the material to be melted up through the riser pipe 14 into the container 12. The pressure is set in such a way that the desired flow rate through the nozzle into the mold is achieved.
The mold is now filled in the resting state until the metal mirror .the desired level or. reached the desired position opposite the nozzle opening. At this point, the drive 7 of the mold is switched on, and the rollers 8 begin their advance. Of course, before starting up, a locking piece that is passed through the rollers and that connects to the incoming metal is introduced into the mold.
If the feed rollers are then set in motion, the locking piece pulls the started casting with it, and the start-up is thus effected. As a result of the upward and downward movement of the casting mold, the metal mirror, which is always the same height in the room and thus to the nozzle, constantly changes its position in relation to the casting mold wall.
Before starting or at a later suitable time, the supply device 19 for the: protective agent is put into action.
The flow rate of the melt material from the nozzle is now regulated in the embodiment shown in FIG optical or acoustic display device, according to which the regulation he follows. When using an acoustic display device to regulate the height in .der tub 12 respectively. the flow rate by hand.
The swimmer in the tub 12 can also transfer its movements to an automatic control device, which then controls the pressure in the holding furnace in accordance with the level changes so that the same outflow velocity is always achieved.
When using a lifting tube as shown in Figure 2, the element responding to the pressure fluctuations is a float on the metal surface in the casting mold. The flow rate is then controlled by changing the pressure in the manner indicated above for the tub 12. In place of the float, when the inflow path is heated electrically, the pressure change can be carried out on the basis of the changes in the ohmic resistance which result from the change in the filling of the inflow path.
The changes in resistance can influence an ammeter that is switched into the heating circuit and controls the pressure apparatus 21. The speed of pouring into the mold and the cooling of the mold is expediently regulated in such a way that the melt material solidifies to just below the metal level of the melt material in the mold.