DE10240512A1 - Method and device for the continuous casting of metals - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metall oder Metallegierungen, bei dem das flüssige Metall aus einem Schmelzgefäß über eine Ausgießdüse in den von zwei gegenüberliegenden gekühlten Transportbändern gebildeten Spalt geleitet wird. Erfindungsgemäß ist die Ausgießdüse als Tauchrohr ausgebildet, das in den zwischen den Transportbändern gebildeten Gießtümpel eintaucht.The invention relates to a method and a device for the continuous casting of metal or metal alloys, in which the liquid metal is passed from a melting vessel via a pouring nozzle into the gap formed by two opposite, cooled conveyor belts. According to the invention, the pouring nozzle is designed as an immersion tube which is immersed in the pouring basin formed between the conveyor belts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall oder Metallegierungen, insbesondere von Kupfer oder von Kupferlegierungen, bei dem das flüssige Metall aus einem Heizgefäß über eine Ausgießdüse in den Gießtümpel einer Strangießanlage geleitet wird, die eine mitlaufende Kokille besitzt.The invention relates to a method for continuous casting of metal or metal alloys, in particular of copper or of Copper alloys, in which the liquid metal from a heating vessel over a Pouring nozzle in the Pouring pool one Strangießanlage is directed, which has a moving mold.

Die Erfindung betrifft ferner eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen, bestehend aus einem Ofen, einer Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles und einer mitlaufenden Kokille.The invention further relates to a caster for continuous casting of metals, consisting of a furnace, a device for transferring the molten Metal and a moving mold.

Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Gießverfahren wird das schmelzflüssige Metall kontinuierlich einem offenen Tundish und von dort aus im Überlaufverfahren der Gießmaschine zugeführt. Dies hat den Nachteil, dass das flüssige Metall vor der Erstarrung mit Luft in Berührung kommt, so dass sauerstoff- oder wasserstoffaffine Metallsorten hiermit erst gar nicht vergossen werden können.In the state of the art known casting process becomes the molten Metal continuously an open tundish and from there in the overflow process the casting machine fed. This has the disadvantage that the liquid metal before solidification in contact with air comes, so that oxygen- or hydrogen-affine metal types hereby cannot be potted at all.

Aber selbst wenn die genannte Affinität relativ eingeschränkt oder durch eine prinzipiell mögliche Einhausung, die sehr aufwendig ist, begrenzt werden kann, ist noch mit einer partiellen Verdampfung von leicht flüchtigen Legierungsbestandteilen zu rechnen.But even if the affinity mentioned is relative limited or by a housing that is possible in principle, which is very expensive, can be limited, is still with one partial evaporation of volatile alloy components to count.

Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, dass das im Überlaufverfahren in eine mitlaufende Kokille fließende Metall schwer kontrolliert und im Strömungsfluß nur mühsam beeinflußt werden kann. Dies kann zu unerwünschten Turbulenzen führen, womit die Gefahr von oxidischen oder gasförmigen Einschlüssen im Gießstrang sowie der ungewollten Verteilung des flüssigen Metalls und der dementsprechenden Wärme- und Legierungselementverteilung steigt. Weiterhin nachteilig ist, dass beim Gießende prinzipiell ein Rest des flüssigen Metalles im Tundish verbleibt, der entsorgt werden muß. Die Entleerung des Tundish stellt ein Sicherheitsrisiko dar.Another difficulty arises out of that overflow Metal flowing into a moving mold is difficult to control and can only be influenced with difficulty in the flow of flow can. This can be undesirable Cause turbulence with what the danger of oxidic or gaseous inclusions in the cast strand as well as the unwanted distribution of the liquid metal and the corresponding Warmth- and alloy element distribution increases. Another disadvantage is that in principle at the end of the casting a rest of the liquid Metal remains in the tundish, which must be disposed of. The emptying of the Tundish is a security risk.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und das eingangs genannte Verfahren und die Vorrichtung hierzu entsprechend zu verbessern.It is an object of the present invention eliminate the aforementioned disadvantages and the method mentioned and to improve the device accordingly.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die Maßnahme nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Ausgießdüse für das schmelzflüssige Metall als Tauchrohr ausgebildet, das in den von mitlaufenden Kokillen gebildeten Gießtümpel hineinragt. Anders als beim vertikalen Strangguß, bei dem diese Maßnahme prinzipiell bekannt ist, bestand bei den übrigen Gießverfahren die Auffassung, dass zum Aufbau einer Erstarrungsfront die Gießdüse bzw. die Düsenlippen entsprechend der gewünschten Flüssigkeitsfilmdicke relativ nah an einem unteren gekühlten Transportband angeordnet sein müsse, um den Flüssigkeitsausfluß besser kontrollieren zu können. Um den hierbei befürchteten unsicheren Strömungsverlauf besser kontrollieren zu können, wird in der DE 37 07 897 A1 vorgeschlagen, bei einem zur Horizontalen in Gießrichtung geneigt verlaufenden Transportband die Neigung des Transportbandes in Gießrichtung in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit und der Werkstoffparameter der Metallschmelze einzustellen. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass der Schmelzfluß selbst dann noch kontrollierbar ist, wenn eingangs der Einlaufmündung der mitlaufenden Kokillen ein Gießtümpel aufgebaut wird, in den das Tauchrohr eintaucht. Hierdurch wird ein Kontakt der Schmelze mit der Außenluft weitestgehend verhindert. Ferner lassen sich die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze und damit das Strömungsprofil im Tümpel über den Tauchrohrdurchmesser sowie den über das Badniveau im Vorherd eingestellten metallostatischen Druck ebenso gut beeinflussen wie das Abkühl- und Erstarrungsprofil im Gießtümpel. Dieses Profil ist z.B. über die Eintauchlänge des Tauchrohres, deren Form der Auslaßöffnung sowie die Strömungsgeschwindigkeit einstellbar, die ihrerseits die Wärmeübertragung auf die mitlaufende Kokillenwand beeinflussen. Da die Kühlung bei mitlaufenden Kokillen typischerweise wesentlich rascher erfolgt als bei oszillierenden Kokillen, ist die Flüssigkeitsphase zeitlich stark verkürzt. Damit treten Gravitationseffekte stark in den Hintergrund und das Strömungsprofil (einschließlich Rückströmungen) oder die Kühleffizienz gewinnen an Bedeutung.In terms of process engineering, this object is achieved by the measure according to claim 1. According to the invention, the pouring nozzle for the molten metal is designed as an immersion tube which projects into the pouring basin formed by co-rotating molds. In contrast to vertical continuous casting, in which this measure is known in principle, there was the view in the other casting processes that, in order to build up a solidification front, the casting nozzle or the nozzle lips had to be arranged relatively close to a lower, cooled conveyor belt according to the desired liquid film thickness To be able to control fluid outflow better. In order to be able to better control the uncertain flow pattern feared here, the DE 37 07 897 A1 proposed to set the inclination of the conveyor belt in the casting direction depending on the casting speed and the material parameters of the molten metal in a conveyor belt which is inclined to the horizontal in the casting direction. Surprisingly, it has been found that the melt flow can still be controlled even if a pouring basin is built into the inlet mouth of the co-rotating molds into which the immersion tube is immersed. This largely prevents contact of the melt with the outside air. Furthermore, the flow velocity of the melt and thus the flow profile in the pool can be influenced just as well via the dip tube diameter and the metallostatic pressure set via the bath level in the forehearth as the cooling and solidification profile in the casting pool. This profile can be set, for example, via the immersion length of the immersion tube, the shape of the outlet opening and the flow speed, which in turn influence the heat transfer to the mold wall that moves along. Since the cooling with moving molds typically takes place much faster than with oscillating molds, the liquid phase is greatly shortened in time. This means that gravitational effects take a back seat and the flow profile (including backflows) or cooling efficiency become more important.

Vorzugsweise wird das Tauchrohr in seiner Neigung dem Stand des Gießspiegels angepaßt und ggf. nachgeführt. Die mitlaufenden Kokillenseiten sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung leicht gegenüber der Horizontalen geneigt, vorzugsweise zwischen 3° und 45°. Schließlich wird das schmelzflüssige Metall bevorzugt vom Ofen unmittelbar in das Tauchrohr überführt, vorzugsweise unter Druck.Preferably, the dip tube is in its inclination is adjusted to the level of the casting mirror and if necessary tracked. The moving mold sides are according to a further embodiment the invention easily compared inclined to the horizontal, preferably between 3 ° and 45 °. Eventually the molten Metal preferably transferred directly from the furnace into the dip tube, preferably vacuum.

Mit den obengenannten Maßnahmen lassen sich überraschenderweise Oberflächenströmungen in der Schmelze und Turbulenzen erheblich erniedrigen und damit die Gefahr von Gaseinschlüssen wesentlich minimieren. Der Strömungsverlauf und die Rate der zugeführten Metallmengen können erheblich besser als bisher kontrolliert werden. Auch läßt sich bei Gießbeginn der Start mit dem präziser temperierbaren Metall aus der Druckkammer verbessern. Zur Beendigung des Gusses oder zur Unterbrechung wird der Druck, über den die Schmelze gefördert wird, abgebaut, so dass das gesamte Metall des Vorherdes in die Druckkammer zurückfließt.With the above measures can be surprisingly Surface currents in the melt and turbulence significantly lower and thus the Danger of gas inclusions minimize significantly. The flow course and the rate of feed Amounts of metal can be controlled much better than before. Also can be at the start of casting the start with the more precise Improve temperable metal from the pressure chamber. To finish of the casting or to interrupt the pressure over which promoted the melt is broken down so that all of the metal of the forehearth is in the Pressure chamber flows back.

Zur Durchführung des Verfahrens verwendet man die im Anspruch 5 beschriebene Gießvorrichtung, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles ein Tauchrohr ist, das entlang seiner Längsachse beweglich angeordnet ist. Diese längsaxiale Bewegbarkeit ist Voraussetzung dafür, dass das Tauchrohr stets in der gewünschten Eintauchtiefe im Gießtümpel positioniert werden kann.To carry out the method, the casting device described in claim 5 is used, which is characterized according to the invention is that the device for transferring the molten metal is a dip tube which is arranged movably along its longitudinal axis. This longitudinal axial mobility is a prerequisite for the immersion tube always being able to be positioned at the desired immersion depth in the casting pool.

Vorzugsweise verwendet man zur Positionierung des Tauchrohres Abstandssensoren, die an dessen Außenmantel angeordnet sind. Die Abstandssensoren mit einer entsprechenden Steuerung sorgen dafür, dass im Bedarfsfall das Tauchrohr bei sich ändernder Gießspiegelebene nachgeführt wird und dass das Tauchrohr zentriert wird, um das gewünschte Strömungsprofil aufrecht zu erhalten und Wärmekurzschlüsse mit mitlaufenden Kokillenkomponenten auszuschließen.Preferably used for positioning the dip tube distance sensors that on its outer jacket are arranged. Provide the distance sensors with an appropriate control for this, that, if necessary, the immersion tube with changing casting level tracked and that the dip tube is centered around the desired flow profile maintain and heat shorts with exclude moving mold components.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Tauchrohr unmittelbar mit dem Gießofen fest verbunden, wobei der Ofen entlang einer zur Horizontalen geneigten Bahn bewegbar ist, so dass das Tauchrohr durch die Bewegung des Ofens führbar ist. Durch diese Maßnahme können Zwischengefäße, wie der nach dem Stand der Technik erforderliche Überlauftundish, eingespart werden. Ferner wird die ansonsten gegebene Trägheit des Einspeisungssystems durch das Eliminieren der Übertragungsfunktion des Tundishes von der Strömungskette reduziert. Eine weitere Verbesserung des Schmelzflusses kann dann erreicht werden, wenn das Tauchrohr relativ zur Gießspaltlängsachse geneigt angeordnet und führbar ist. Hierfür sorgen entsprechende Stellelemente am Ofenrahmen, welche den Ofen mit hieran befestigtem Tauchrohr stets in die optimale Positionierung bringen.According to a further embodiment the dip tube is directly connected to the casting furnace, whereby the furnace is movable along a path inclined to the horizontal is so that the immersion tube can be guided by the movement of the furnace. By this measure can Intermediate vessels, such as the overflow tundish required by the prior art, saved become. Furthermore, the otherwise given inertia of the feed system by eliminating the transfer function des tundishes from the flow chain reduced. A further improvement in the melt flow can then can be achieved if the dip tube is relative to the longitudinal axis of the casting gap arranged inclined and manageable is. Therefor provide appropriate control elements on the furnace frame, which the furnace with the immersion tube attached to it always bring it into the optimal position.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawings. Show it

1 eine Seitenansicht eines Gießofens zusammen mit einer Teilansicht zweier gekühlter mitlaufender Kokillenseiten in Form von Transportbändern und 1 a side view of a casting furnace together with a partial view of two cooled moving mold sides in the form of conveyor belts and

2 eine vergrößerte Darstellung des Tauchrohres in Bezug auf den Gießtümpel. 2 an enlarged view of the dip tube in relation to the pouring pool.

Der in 1 dargestellte Gießofen 10 ist mit einer induktiven Heizung ausgestattet. Vom Gießofen 10 erstreckt sich ein Vorherdarm 11 mit einer geneigten Bodenfläche 12. Am Ende des Vorherdarmes 11 ist ein Tauchrohr 13 angeordnet, das (siehe insbesondere 2) derart weit in den Gießspalt 14 zwischen den beiden gekühlten Transportrollen 15, 16 hineinragt, dass das Auslaufende des Tauchrohres 13 unterhalb des Gießspiegels 17 liegt.The in 1 shown casting furnace 10 is equipped with an inductive heating. From the casting furnace 10 extends a fore intestine 11 with an inclined floor surface 12 , At the end of the bowel 11 is a dip tube 13 arranged that (see in particular 2 ) so far into the casting gap 14 between the two cooled transport rollers 15 . 16 protrudes that the outlet end of the dip tube 13 below the pouring level 17 lies.

Durch Druckaufbringung in den Gasraum oberhalb des Badspiegels im Gießofen wird das flüssige Metall in den Vorherdarm gepreßt und strömt aus dem Tauchrohr aus. Zur Beendigung des Gießverfahrens wird der Druck aufgehoben, so dass etwa im Vorherdarm befindliches Flüssigmetall aufgrund der geneigten Bodenfläche 12 in den Ofen zurückfließen kann. Der gesamt Gießofen ist derart gelagert, dass die Neigung des Tauchrohres sowie seine relative Lage in bezug auf die gekühlten Transportrollen 15, 16 einstellbar ist. Hierzu dienen am Tauchrohr vorhandene Abstandssensoren sowie eine Steuereinrichtung. Der durch die Transportbänder 15 und 16 gebildete Gießspalt ist schräg zur Horizontalen angeordnet und verläuft zumindest im wesentlichen parallel zur Tauchrohrlängsachse 18.By applying pressure to the gas space above the bath level in the casting furnace, the liquid metal is pressed into the forearm and flows out of the dip tube. At the end of the casting process, the pressure is released so that liquid metal located in the fore-intestine due to the inclined floor surface 12 can flow back into the oven. The entire casting furnace is mounted in such a way that the inclination of the dip tube and its relative position in relation to the cooled transport rollers 15 . 16 is adjustable. Distance sensors and a control device on the dip tube are used for this. The one through the conveyor belts 15 and 16 The casting gap formed is arranged obliquely to the horizontal and extends at least substantially parallel to the longitudinal axis of the dip tube 18 ,

Claims (8)

Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall oder Metallegierungen, insbesondere von Kupfer oder von Kupferlegierungen, bei dem das flüssige Metall aus einem Heizgefäß über eine Ausgießdüse in den Gießtümpel einer Stranggießanlage geleitet wird, die eine mitlaufende Kokille besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgießdüse als Tauchrohr ausgebildet ist, das in den von mitlaufenden Kokillenseiten gebildeten Gießtümpel hineinragt.Process for the continuous casting of metal or metal alloys, in particular copper or copper alloys, in which the liquid metal is passed from a heating vessel via a pouring nozzle into the pouring basin of a continuous casting installation which has a moving mold, characterized in that the pouring nozzle is designed as a dip tube is, which protrudes into the pouring pool formed by moving mold sides. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr in seiner Neigung dem Stand des Gießspiegels angepaßt und ggf. nachgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the The inclination of the dip tube is adapted to the level of the casting mirror and, if necessary, tracked becomes. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbänder leicht gegenüber der Horizontalen geneigt sind, vorzugsweise zwischen 3° und 45° und/oder dass deren Abstand > 20 mm beträgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the conveyor belts slightly opposite the horizontal are inclined, preferably between 3 ° and 45 ° and / or that their distance> 20 mm is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Metall vom Ofen unmittelbar in das Tauchrohr überführt wird, vorzugsweise unter Druck.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the molten metal is transferred directly from the furnace into the dip tube, preferably under Print. Gießvorrichtung zum kontinuierlichen horizontalen Gießen von Metallen, bestehend aus einem Ofen (10), einer Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles und einer mitlaufenden Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles ein Tauchrohr (13) ist, das entlang seiner Längsachse (18) beweglich angeordnet ist.Casting device for the continuous horizontal casting of metals, consisting of an oven ( 10 ), a device for transferring the molten metal and a moving mold, characterized in that the device for transferring the molten metal is an immersion tube ( 13 ) that is along its longitudinal axis ( 18 ) is movably arranged. Gießvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (13), vorzugsweise an seinem Außenmantel, Abstandssensoren aufweist, mit denen die relative Lage des Tauchrohres zum Gießtümpel gesteuert einstellbar ist.Casting device according to claim 5, characterized in that the dip tube ( 13 ), preferably on its outer jacket, has distance sensors with which the relative position of the dip tube to the pouring basin can be adjusted in a controlled manner. Gießvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr unmittelbar mit dem Gießofen (10, 11) fest verbunden ist und dass der Ofen entlang einer zur Horizontalen geneigten Bahn bewegbar ist, so dass das Tauchrohr (13) durch die Bewegung des Ofens führbar ist.Pouring device according to claim 5 or 6, characterized in that the dip tube directly with the casting furnace ( 10 . 11 ) is firmly connected and that the furnace can be moved along a path inclined to the horizontal, so that the immersion tube ( 13 ) can be guided by the movement of the furnace. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (13) relativ zur Gießspaltlängsachse geneigt angeordnet und führbar ist.Casting device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the dip tube ( 13 ) is inclined relative to the longitudinal axis of the casting gap and can be guided.
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