Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggiessen von Metallen, ins besondere von Stahl, wobei flüssiges Metall in ein Giessgefäss eingegossen wird und durch eine Öffnung im Giessgefäss in eine nachfolgende Kokille ausfliesst.
Bei der Herstellung von Strängen aus Metall, ins besondere Stahl, wird so verfahren, dass der nach einem beliebigen Herstellungsverfahren erschmolzene Stahl in eine Pfanne und von dort in ein Giessgefäss, beispielsweise ein Zwischengefäss, gegossen wird. Durch eine oder mehrere Öffnungen im Zwischenge- fäss fliesst der Stahl hierauf in eine oder bei Mehr stranganlagen in eine Anzahl von Kokillen.
Zu Beginn des Eingiessens von Stahl in den Zwi schenbehälter fliessen mit dem Stahl Verunreinigungen, vorwiegend Schlackenteilchen, mit, die durch die Aus- gussöffnung in die Kokille gelangen und zu einer Ver schlechterung des Gussproduktes führen. Zur Verhin derung dieses übelstandes wird zwischen Zwischenge- fäss und Kokille eine Rinne angeordnet, die den beim Angiessen. zuerst eingeflossenen, mit Schlackenteilchen vermischten Stahl in Behälter ausserhalb der Kokille leiten, wodurch die Verunreinigungen zwar nicht in die Kokille gelangen, jedoch ein beträchtlicher Metallver lust entsteht.
Erst bei gut ausgebildetem Giessstrahl wird die Rinne ausgeschwenkt, so dass Stahl in die Kokille fliessen kann.
Es besteht jedoch die Gefahr, dass die Öffnung in folge des langsamen Stahlzuflusses, Anlagerung und Versinterung von Stahl- und Schlackenteilchen zusetzt, wodurch eine schlechte Ausbildung des Giesstrahles erfolgt und bei völligem Zugehen der Düse ein Auf brennen mit Sauerstofflanzen erforderlich ist, wodurch unliebsame Betriebsstörungen auftreten. In verstärktem Masse tritt diese Gefahr des Zugehens der Düse be kanntlich bei Stählen mit höherem Aluminiumgehalt auf, da dieser die Viskosität des Stahles erhöht und durch die Strömung in die Öffnung transportierte Reaktionsprodukte des Aluminiums, wie z.
B. Alumini- umoxydteilchen, wesentlich zur Verstopfung beitragen. Bei Giessende erkaltet der eingebrachte Stahl, legt sich mit Schlacke am Mauerwerk an und muss durch langwierige, zeitraubende Putzarbeit wieder entfernt werden, wodurch Beschädigungen der feuerfesten Aus kleidung auftreten und neben Verlust an Zeit auch die Haltbarkeit des Zwischengefässes arg vermindert wird.
Um Temperaturverluste des gegossenen Stahles und die Gefahr des Zugehens der Öffnung zu verrin gern, muss das Zwischengefäss, insbesondere der Be reich um die Ausflussöffnung, vor Giessbeginn übli cherweise auf eine Temperatur um 1000 C aufgeheizt werden.
Es ist bekannt, die Ausgussöffnung im Zwischenge- fäss mit einem durch das Metallbad hindurchreichen den, von aussen über ein Gestänge zu betätigenden Stopfen zu verschliessen. In bezug auf das Angiessen hat die Verwendung eines stopfenregulierten Ausgusses jedoch den Nachteil, dass es durch den zuerst in den Zwischenbehälter eingegossenen Stahl zu einem Fest kleben des Stopfens im Ausguss kommen kann. Aus- serdem sind Stopfen häufig nicht dicht.
Ebenfalls nach teilig ist die schlechtere Zugänglichkeit zur Kokille wegen des Stopfengestänges. Im weiteren sind solche Stopfen grossem Verschleiss unterworfen und verursa chen zusätzliche Kosten.
Es ist ferner bekannt, Kupferbolzen von unten in die Öffnung einzuführen. Dabei kühlt sich jedoch der Stahl in Berührung mit diesem Bolzen ab, wodurch die Ausflussdüse zufriert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit einer verbesserten Angiesstechnik zu schaffen, wobei ein reines Gussprodukt bei ein wandfreiem Stahldurchfluss durch die Öffnung ohne durch Zugehen der Düse verursachte Betriebsstörungen erhalten wird, das Metallausbringen gesteigert wird, störende Verunreinigungen im Zwischengefäss abge schieden werden und zudem eine erhöhte Zwis,chenge- fässhaltbarkeit unter gleichzeitigen weiteren wirtschaft lichen Vorteilen,
wie sie durch Wegfall von Putz- und Reparaturarbeiten und geringerer Zwischengefässvor- wärmung gegeben sind, zu erzielen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in die Öffnung des Giessgefässes vor Giessbeginn ein nach unten entfernbarer Verschlusskörper eingebracht wird, bei Giessbeginn durch den Verschlusskörper das Aus- fliessen des eingegossenen Metalls durch die Öffnung eine Zeitlang verhindert wird, während dieser Zeit eine Metallhöhe im Giessgefäss gebildet und die Öffnung nach dieser Zeit durch Entfernung des mindestens zu einem Teil flüssigen Verschlusskörpers nach unten für den Stahldurchfluss freigegeben wird.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschrei bung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt: Fig.l eine Anordnung von Pfanne, teilweise ge schnittenem Zwischengefäss mit eingebrachtem Ver- schlusskörper und nachfolgender Kokille, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 11-II der Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsform des Verschlusskörpers und Fig.3 eine weitere Ausführungsform des Ver- schlusskörpers.
Vor Giessbeginn wird in eine Öffnung 1 eines Zwi- schengefässes 2 ein von oben nicht mehr betätigter Verschlusskörper 3 eingebracht. Diese Öffnung 1 be findet sich üblicherweise in einem Ausgusstein 4, der in das feuerfeste Mauerwerk des Zwischengefässes ein gesetzt ist. Diese Öffnung kann sich in Form einer Ausgussdüse auch in einem Giessrohr weiter erstrek- ken.
Der in diese Öffnung 1 oder einen Teil derselben eingebrachte Verschlusskörper 3 besitzt eine ihr ange- passte beliebige Querschnittsform, beispielsweise rund, und kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen, die neben der Verschlusswirkung noch andere Funktio nen - auf die noch eingegangen wird - haben können. Mindestens ein Teil des Verschlusskörpers besteht jedoch aus aufschmelzbarem Material, beispielsweise aus einer niedrig schmelzenden Legierung, dessen Schmelzpunkt vorzugsweise niedriger ist, als der Schmelzpunkt des eingegossenen Metalls und niedriger als die Temperatur des die Öffnung umgebenden Mate rials. Dieses Material wird vorzugsweise Blei sein.
Das Einbringen des Verschlusskörpers in ganz oder teilweise festem, flüssigem oder teigigem Zustand kann von oben oder unten erfolgen. Vorzugsweise wird der Verschlusskörper jedoch mittels eines Drahtes und Hakens 5 in fester Form kurz vor Giessbeginn von oben in die Öffnung, die üblicherweise im oberen Teil konisch erweitert ist, eingesetzt.
Blei als Material für den Verschlusskörper ist auch deshalb günstig, weil der Verschlusskörper mit Vorteil ein höheres spezifisches Gewicht als, das zu vergies- sende Metall haben soll, damit der Verschlusskörper nicht durch den einfliessenden Stahl ausgewaschen wird und nach oben schwimmt.
Die Gestalt des Verschlusskörpers kann beliebig, beispielsweise konisch, kegelstumpf-, kugel-, scheiben förmig, zylindrisch etc., sein.
Ein nach einem beliebigen Herstellungsverfahren erschmolzenes Metall, beispielsweise Stahl, wird von einer Pfanne 10 o. dgl. in das nach unten zu verschlos- sene Zwischengefäss 2 gegossen, wobei das Ausfliessen des eingegossenen Stahles 11 in eine Kokille 6 durch den Verschlusskörper 3 eine Zeitlang verhindert wird.
Mit zunehmender Eingiessdauer steigt die Metall- höhe 12 im Giessgefäss 2 und die mit dem Stahl einge gossenen, spezifisch leichteren Schlackenteilchen und Verunreinigungen können sich durch das Metall nach oben abscheiden. Infolge des Wärmeinhaltens der rela tiv grossen, sich im Zwischengefäss befindenden Stahl menge wird auch an der Zwischengefässwandung bei Beginn des Eingiessens vorhandene und infolge der raschen Abkühlung erstarrte Stahl-Schlackenmischung wieder aufgeschmolzen bzw. gelöst und die Schlacken teilchen werden infolgedessen nach oben aufsteigen.
Während des Ansteigens der Metallhöhe 12 wird der Verschlusskörper 3 durch die Wärme des Metalls aufgeschmolzen. Sobald der Metallspiegel die ge wünschte Höhe erreicht hat, d. h. das Aufschmelzen des Verschlusskörpers die vorbestimmte Zeit gedauert hat, wird der flüssig gewordene Verschlusskörper durch den ferrostatischen Druck nach unten entfernt und gibt die Öffnung für den Stahldurchfluss selbsttätig frei. Das Aufschmelzen kann auch durch Wärmezufuhr von aussen, z. B. von unten durch Brenner o. dgl. un terstützt werden.
Durch den zeitweiligen Verschluss der Ausgiessöff- nung 1 und Bildung einer ausreichenden Metallhöhe 12 werden gegenüber der bisherigen Praxis mehrere Vorteile erzielt. Der durch die Ableitung von unsaube rem Stahl zwischen Zwischengefäss und Kokille mittels einer Rinne entstehende Metallverlust tritt nicht mehr auf, da kein verunreinigter Stahl das Zwischengefäss durch die Öffnung verlassen kann. Die Gefahr des Zugehens der Düse beim Angiessen ist weitgehend eli miniert und somit ein bedeutender Störfaktor des Giessbetriebes ausgeschaltet.
Ein weiterer grosser wirtschaftlicher Vorteil liegt im Entfall von Putz- und Reparaturkosten und der Haltbarkeitssteigerung des Zwischengefässes. Bisher mussten nach jedem Guss das Zwischengefäss und die Ausgussdüse in zeitraubender Arbeit von am Mauer werk arihaftenden Schlacken- und Stahlteilchen gerei nigt werden, wobei durch aufgetretene Infiltrationen und Beschädigungen des Mauerwerks während des Put zens die Haltbarkeit des Zwischengefässes stark in Mit leidenschaft gezogen wurde.
Das erfindungsgemässe Verfahren bringt auch be trächtliche Einsparungen an Aufheizkosten und -zeit des Zwischengefässes. Dieses wird aus schon erwähn ten Gründen auf eine Temperatur um 1000 C aufge heizt, was 2 bis 3 Stunden in Anspruch nimmt. Durch das vorliegende Verfahren wird die Vorwärmtempera- tur wesentlich gesenkt, da die Gefahr des Zugehens der Düse praktisch nicht mehr besteht und eine Vorwär- mung, wenn überhaupt, nur zum Ausgleich der Tempe raturverluste und bis etwa zu einer Temperatur um 500 C nötig ist.
Im praktischen Betrieb wirken sich diese Vorteile so aus, dass ein in kurzer Zeit nur auf geringe Tempe ratur vorgewärmtes Zwischengefäss ohne Unterbruch durch Putz- und Instandsetzungsarbeiten mehrere Güsse hintereinander verwendet werden kann, wodurch weitere Heizkosten und -zeit dadurch einge spart wird, dass ein zur Instandsetzung notwendiges Auskühlen und Wiedererwärmen unterbleiben kann und die beim vorhergegangenen Guss aufgenommene Wärme als Vorwärmung genügt.
Die Funktion des mindestens teilweise aufschmelz- baren Verschlusskörpers liegt neben der Verschlusswir- kung darin, dass durch das Aufschmelzen und die dadurch gebildete Flüssigkeit ein Anbacken von stö- renden Schichten an oder in der Öffnung verhindert wird. Wegen dieser gewünschten Funktion wird vor zugsweise der mit dem Stahlbad in Berührung stehende Teil des Verschlusskörpers vom Stahlbad aufschmelz- bar sein.
Um während der gewünschten Zeit dem ferrostati- schen Druck des Stahlbades standzuhalten, muss der Verschlusskörper abgestützt sein. Dies geschieht durch konische Ausbildung zumindest des oberen Teils der Ausgussöffnung und einer dieser entsprechenden Form des Verschlusskörpers. Diese Abstützung kann durch eine besondere Form noch verstärkt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausbildungsform eines Verschluss- körpers 15, wobei dieser teilweise auf dem Ausguss- stein 4 aufliegt. Diese Form hat auch den Vorteil, dass ein Ausschwemmen durch das einfliessende Metall er schwert wird.
Die Zeit, in der die Verschlusswirkung andauern soll, kann durch Wahl des Schmelzpunktes des auf schmelzbaren Materials beeinflusst werden. Weiterhin kann diese Beeinflussung durch Wahl der Aufschmelz- zeit, die z. B. durch Grösse und/oder geometrische Form mitbestimmt wird, erzielt werden. Bei Verwen dung eines Verschlusskörpers aus Blei liegt bei den üblichen Ausgussdurchmessern die Verschlusszeit zwi schen etwa 10 bis 50 Sekunden, die ausreichen, um im Zwischengefäss eine Metallhöhe 12 zu bilden.
Diese von vielen Giessparametern, wie Temperatur, chemi sche Zusammensetzung des Stahles, etc., abhängige Zeit muss jedenfalls so gewählt werden, dass sich eine ausreichende Metallhöhe bildet, die eine Abscheidung der Verunreinigungen ermöglicht. Diese Zeit kann bei spielsweise durch verschiedene Mengen an zulegiertem Antimon zu Blei bestimmt werden.
Ist der Verschlusskörper aufgeschmolzen, so fliesst sauberer Stahl in vollem Strahl in die Kokille 6. Das bringt den Vorteil, dass die Gefahr des Zusetzens der Düse durch langsamen Stahldurchfluss nicht besteht, da Stahl unter relativ hohem ferrostatischem Druck auf Grund der gebildeten Metallhöhe 12 durch die Öff nung 1 fliesst. Dies ist besonders notwendig, wenn sich der Stahl beim Angiessen aus irgendeinem Grunde an der unteren Grenze der erlaubten Giesstemperatur be findet.
Es kann jedoch notwendig sein, z. B. bei Störungen in der Metallzufuhr, die Verschlusswirkung über die oben angegebene Zeit zu erhalten. In diesem Falle bewährt sich die Anwendung eines aus mehreren, vor zugsweise zwei, Teilen bestehenden Verschlusskörpers.
Fig.3 zeigt einen solchen Verschlusskörper 16, dessen oberer, dem Stahlbad angrenzender Teil 16' aus aufschmelzbarem Material und dessen unterer Teil 16" aus einem Material besteht, dem eine stützende Funk tion zukommt, auch wenn der obere Teil bereits ge schmolzen ist. Der obere Teil 16' kann beispielsweise aus Blei, der untere Teil 16" aus Kupfer gefertigt sein, wbbei letzterer durch Herausziehen an seinem etwas aus dem Lochstein hervortretenden Ende entfernt wer den kann.
Dieser Teil 16" kann jedoch auch aus einer Asbestschnur o. dgl. gebildet sein, die den unteren Teil der Düse 1 bis zum gewünschten Zeitpunkt ver- schliesst. Das Einbringen und die Bildung des Ver- schlusskörpers kann auch so erfolgen, dass, nach Ein setzen des unteren Teils 16" in fester Form von oben, aufschmelzbares Material auch in flüssiger Form zuge geben wird.
Wenn eine Regulierung der Stahlausflussmenge während des weiteren Giessverlaufes gewünscht wird oder die Beschickung mehrerer Kokillen bei Mehr stranganlagen durch einen Zwischenbehälter erfolgt, so kann der Verschlusskörper auch in Kombination mit einem Stopfen angewendet werden.
Die Erfindung erschöpft sich nicht nur in den oben angeführten Beispielen, so kann beispielsweise der ans Metall angrenzende Teil 16" aus dem gleichen Metall wie das zu vergiessende Metall bestehen und der Metalldurchfluss durch Aufbrennen von unten ermög licht werden.