DE1077835B

DE1077835B - Method and device for the continuous casting of metal

Info

Publication number: DE1077835B
Application number: DEB22662A
Authority: DE
Inventors: William Henry Pritchard; John Savage; Meredith Wooldridge Thring
Original assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Current assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Priority date: 1951-10-31
Filing date: 1952-10-28
Publication date: 1960-03-17
Also published as: BE515241A; FR1065170A; GB715282A

Description

Die Erfindung betrifft das kontinuierliche Gießen von Metall, beispielsweise von Stahl.The invention relates to the continuous casting of metal, for example steel.

Bei solchen kontinuierlichen Gießverfahren ist es üblich, das flüssige Gießgut in das obere Ende einer vertikal angeordneten Durchlauf gieß form einzugießen und den verfestigten Knüppelstrang kontinuierlich vom Boden der Form aus abzuziehen. Bei dieser Arbeitsweise hat sich gezeigt, daß der Knüppel dazu neigt, an der Form anzuhaften und in dieser zu zerreißen. Dies tritt ein, wenn der obere Abschnitt des teilweise verfestigten Knüppels an der Form anhaftet, während das Abziehen seines unteren Abschnittes fortgesetzt wird. Das flüssige Metall im Innern des teilweise verfestigten Knüppels tritt dann durch den sich bildenden Spalt zwischen den beiden Abschnitten der verfestigten Außenhaut des Knüppels hindurch und bildet eine neue Gußhaut in Kontakt mit der Formwandung. Diese neue Gußhaut ist jedoch dünn und schwach und zerreißt in der Form fortlaufend, bis sich der Bruch bis zum Boden der Form fortgesetzt hat, worauf dann dem flüssigen Metall die Möglichkeit zum Austreten aus der Form gegeben ist und, sobald dies erfolgt, das Gießverfahren unterbrochen werden muß.In such continuous casting processes, it is customary to pour the liquid cast material into the upper end of a vertically arranged continuous casting mold and pour the solidified billet continuously from Peel off the bottom of the mold. In this way of working it has been shown that the stick tends to to adhere to the form and tear in it. This occurs when the top portion of the partially solidified Billet adhered to the mold as the peeling of its lower portion continued will. The liquid metal inside the partially solidified billet then passes through the forming Gap between the two sections of the solidified outer skin of the billet through and forms one new casting skin in contact with the mold wall. This new cast skin, however, is thin and weak and tears in the mold continuously until the break has continued to the bottom of the mold, whereupon then the liquid metal is given the opportunity to exit the mold and, as soon as this occurs, the Casting process must be interrupted.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß das Abziehen des Knüppels aus der Form zeitweise unterbrochen wird, sobald und solange der Widerstand gegenüber der relativen Bewegung des Metalls zu der Form einen vorbestimmten Wert übersteigt, der niedriger ist als der, welcher notwendig sein würde, um den Bruch bzw. das Zerreißen der verfestigten Gußhaut zu bewirken. Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt das Abziehen des Knüppels aus der Form dadurch, daß auf diesem fortlaufend eine Zugkraft ausgeübt wird, die in ihn aus der Form abziehenden Sinne wirkt, jedoch die Größe dieser Zugkraft niedriger gehalten wird als der Höchstwiderstand gegen die Bewegung, der durch das Anhaften des Metalls an der Form gegeben ist, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Metall und der Form nur intermittierend erfolgt.According to the invention, these difficulties are avoided in that the removal of the billet from the form is temporarily interrupted as soon as and as long as the resistance to the relative Movement of the metal to the mold exceeds a predetermined value, which is lower than that would be necessary to cause the breakage or tearing of the solidified cast skin. With In other words, the billet is pulled out of the mold by being on it continuously a tensile force is exerted, which acts in the sense of pulling him out of the mold, but the The magnitude of this tensile force is kept lower than the maximum resistance to movement caused by the Adhesion of the metal to the mold is given, so that a relative movement between the metal and the Form only occurs intermittently.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Vorrichtung zur Durchführung des grundsätzlich beschriebenen Verfahrens.The invention also relates to the device for carrying out the basically described Procedure.

Praktisch kann das neue Verfahren dadurch ausgeführt werden, daß die Form in der Richtung, in der das Abziehen des Knüppels erfolgt, gegen die Wirkung einer Kraft, die bestrebt ist, sie zurückzuführen, ohne wesentliches seitliches Spiel beweglich angeordnet wird. Wenn die Größe der Adhäsion zwischen dem Knüppel und der Form diese Rückführkraft übersteigt, so wird die Form mit dem Knüppel mitgezogen, so daß zwischen beiden keine Relativbewegung stattfindet. Sobald die Größe der Adhäsionskraft geringer ist als die Rückführkraft, verbringt diese die Form wieder Verfahren und Vorrichtung
zum kontinuierlichen Gießen von MetallIn practice, the new method can be carried out by arranging the mold to be movable in the direction in which the billet is withdrawn, against the action of a force tending to return it, without substantial lateral play. If the size of the adhesion between the billet and the mold exceeds this return force, the mold is pulled along with the billet so that there is no relative movement between the two. As soon as the magnitude of the adhesive force is less than the return force, this brings the mold back to the method and device
for continuous casting of metal

Anmelder:Applicant:

The British Iron & Steel ResearchThe British Iron & Steel Research

Association,Association,

LondonLondon

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr, Patentanwalt,
Herne, Freiligrathstr. 19Representative: Dipl.-Ing. RH Bahr, patent attorney,
Herne, Freiligrathstr. 19th

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 31. Oktober 1951Claimed priority:
Great Britain October 31, 1951

John Savage, Weybridge, Surrey,
Meredith Wooldridge Thring, Sheffield, YorkshireJohn Savage, Weybridge, Surrey,
Meredith Wooldridge Thring, Sheffield, Yorkshire

(Großbritannien),
und William Henry Pritchard, Charleroi (Belgien),(Great Britain),
and William Henry Pritchard, Charleroi (Belgium),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

in ihre Ausgangsstellung. Wahlweise kann die Form auch ortsfest angeordnet und zwischen den Treibrollen oder den anderen Vorrichtungen, welche an dem Knüppelstrang angreifen und sein Abziehen aus der Form bewirken und den kontinuierlich laufenden Antriebsvorrichtungen für diese Abziehvorrichtungen, eine nachgiebige Kupplung vorgesehen sein, die vorzugsweise eine Kupplung mit einstellbarem Höchstwert ist. In diesem Falle verbleiben die Abziehmittel stationär, falls und solange die Adhäsion zwischen dem Metall und der Form die Kraft übersteigt, die durch die nachgiebige Kupplung übertragen werden kann.in their starting position. Optionally, the mold can also be arranged in a stationary manner and between the drive rollers or the other devices that attack the billet strand and pull it out of the Cause shape and the continuously running drive devices for these extractors, a resilient coupling may be provided, which is preferably a maximum adjustable coupling is. In this case, the stripping means remain stationary, if and as long as the adhesion between the metal and mold exceeds the force transmitted through the compliant coupling can.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Knüppel aus der Form nur intermittierend abzuziehen, entweder indem der Knüppelstrang kontinuierlich bewegt und eine Form verwendet wird, welche sich abwechselnd mit dem Knüppel bewegt und in entgegengesetzter Richtung in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, oder auch durch Verwendung einer ortsfesten Form und lediglich intermittierendem Antrieb der Treibrollen oder anderen Abziehvorrichtungen. Bei diesen bekannten Anordnungen erfolgten jedoch die intermit-It has already been suggested that the billet be withdrawn from the mold only intermittently, either by moving the billet string continuously and using a shape that alternates moves with the stick and returns in the opposite direction to its starting position, or also by using a stationary mold and only intermittent drive of the drive rollers or other pullers. In these known arrangements, however, the intermittent

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tierenden Bewegungen der Form oder der Abziehvorrichtungen nach einem vorbestimmten Programm und waren nicht abhängig von der sich ändernden Stärke der Adhäsion zwischen dem Metall und der Form.animal movements of the mold or the pulling devices according to a predetermined program and were not dependent on the changing strength of the adhesion between the metal and the mold.

In den Zeichnungen sind schematisch eine Anzahl von wahlweise zu verwendenden Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. In the drawings are a number of optionally used devices for Implementation of the method according to the invention shown.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer solchen Vorrichtung,Fig. 1 shows a first embodiment of such a device,

Fig. 2 die gleiche Vorrichtung, jedoch mit einer anderen Ausführungsform eines Teils derselben,Fig. 2 shows the same device, but with one another embodiment of part of the same,

Fig. 4 eine Änderung eines Teils der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung undFig. 4 shows a modification of part of the device shown in Fig. 3 and

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1.FIG. 5 shows another embodiment of part of the device according to FIG. 1.

Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform der neuen Vorrichtung wird das geschmolzene Metall 2 aus einem Behälter 5 in eine Gießwanne 3 eingegossen, aus welcher ein Strom 4 des Metalls in das obere Ende einer vertikal angeordneten Durchlaufgießform 6 von beliebigem gewünschtem Querschnitt einfließt, die von einem Wasserkühlmantel 7 umgeben ist.In the embodiment of the new device illustrated in FIG. 1, the molten Metal 2 poured from a container 5 into a tundish 3, from which a stream 4 of the metal in the upper end of a vertically arranged continuous casting mold 6 of any desired cross-section flows in, which is surrounded by a water cooling jacket 7.

Der ganz oder teilweise verfestigte Knüppel 8, der aus dem unteren Ende der Form austritt, wird von einem Paar von Treibrollen 9 ergriffen, welche von einer kontinuierlich umlaufenden Welle 10 angetrieben werden und die Bewegung des Knüppelstranges nach unten bewirkt. Die Form 6 mit ihrem Kühlmantel 7 ist, begrenzt in vertikaler Richtung, beweglich angeordnet, indem sie durch Druckfedern 11, die sich auf einem ortsfesten Teil 12 abstützen, getragen und durch ortsfeste Führungsstangen 13 geführt wird.The fully or partially solidified billet 8 emerging from the lower end of the mold is of a pair of drive rollers 9, which are driven by a continuously rotating shaft 10 and causes the movement of the stick strand downwards. The mold 6 with its cooling jacket 7 is, limited in the vertical direction, movably arranged by compression springs 11, which are on a stationary part 12 is supported, carried and guided by stationary guide rods 13.

Durch die unter der Wirkung der Treibrollen 9 bewirkte Bewegung des Knüppels nach unten wird ein auf der Reibung zwischen Knüppel und Formwandungen beruhender Zug auf die Form 6 ausgeübt, durch den diese gegen die Wirkung der Federn 11 nach unten gezogen wird. Solange der Reibungswiderstand gegen das Abziehen des Knüppels aus der Form im wesentlichen konstant bleibt, verbleibt die Form im Ruhezustand, und das Abziehen des Knüppelstranges erfolgt kontinuierlich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Sobald der teilweise verfestigte Knüppel an der Form anhaftet, vergrößert sich der Widerstand gegen das Abziehen auf einen oberhalb der nach oben gerichteten, durch die Federn auf die Form ausgeübten Kraft liegenden Wert, und die Form wird mit dem Knüppelstrang nach unten gezogen, so daß keine relative Bewegung mehr zwischen diesem und der Form erfolgt.The downward movement of the billet caused by the action of the drive rollers 9 is a on the friction between billet and mold walls based train exerted on the mold 6 by this is pulled down against the action of the springs 11. As long as the frictional resistance against the removal of the billet from the mold remains essentially constant, the mold remains at rest, and the billet strand is drawn off continuously at a constant speed. As soon as the partially solidified billet adheres to the mold, the resistance to it increases the peeling is on one above the upward pressure exerted on the mold by the springs Force lying value, and the form is pulled down with the stick strand, so that no relative More movement takes place between this and the shape.

Mit anderen Worten hört das Abziehen des Knüppels zur Form auf, obwohl dieser sich weiter nach unten bewegt. Während dieser Bewegung der Form nach unten wird das Metall, welches an der Formwandung anhaftete, weitergekühlt und schrumpft von der Formwandung weg, so daß seine Adhäsion gegenüber der Form verringert wird. Gleichzeitig vergrößert sich die Dicke der Haut aus verfestigtem Metall und deren Widerstandsfähigkeit, so daß sie, ohne zu reißen, eine größere Zugkraft aushalten kann. Die Bewegung der Form nach unten ergibt ein weiteres Zusammendrücken der Federn 11, so daß die Rückführkraft, welche diese auf die Form ausüben, ansteigt. Sobald die derart vergrößerte Rückführkraft den sich verringernden Widerstand gegen das Abziehen des Knüppelstranges übersteigt, führen die Federn 11 die Form nach oben zurück und bewirken hierbei ein verhältnismäßig plötzliches Abziehen des Knüppels zur Form.In other words, the peeling of the billet stops to form, although it continues to move moved down. During this downward movement of the mold, the metal that is on the mold wall adhered, cooled further and shrinks away from the mold wall, so that its adhesion opposite the shape is reduced. At the same time, the thickness of the solidified metal skin and theirs increases Resilience so that it can withstand a greater pulling force without tearing. The movement of the Shape down results in a further compression of the springs 11, so that the return force which this exert on the form, increases. As soon as the return force is increased in this way, the resistance is reduced exceeds the pulling off of the billet strand, the springs 11 lead back the mold upwards and thereby cause a relatively sudden pulling off of the billet towards the mold.

Die Amplitude der vertikalen Bewegungen der Form hängt von zahlreichen Faktoren ab, unter denen die Eigenschaften der Form sowie des gegossenen Metalls und die Energie der Federn 11 die wesentlichsten sind. Die Federkraft muß so bemessen werden, daß die höchste Rückführkraft, welche auf die Form ausgeübt wird, unterhalb derjenigen Kraft liegt, welche ein Reißen des Knüppels bewirken würde. Beim Gießen von Stahlknüppeln mit einem Durchmesser von 7,5 cm unter Verwendung einer wassergekühlten Kupferform und einer Stranggeschwindigkeit von bis zu 90 cm je Minute hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Bewegungsmöglichkeiten der Form, beispielsweise durch an den Führungsstangen 13 angeordnete Anschläge, auf ein Höchstmaß von 5 cm zu begrenzen und hierbei Federn zu verwenden, welche bei dieser Höchstzusammendrückung eine Rückführkraft von 90 kg ausüben. Die Bewegungen der Form nach unten, welche in der Praxis eintraten, betrugen in der Regel etwa 2,5 cm und dauerten nur etwa je 2 Sekunden. Die Rückführkraft, am Ende der Bewegung nach unten, lag in der Größenordnung von 50 kg.The amplitude of the vertical movements of the form depends on numerous factors, among which the properties of the shape as well as the cast metal and the energy of the springs 11 are the most important are. The spring force must be measured in such a way that the highest return force which is applied to the form is exerted, is below that force which would cause the billet to tear. At the Casting steel billets 7.5 cm in diameter using a water-cooled Copper shape and a strand speed of up to 90 cm per minute, it has proven to be useful the possibilities of movement of the form, for example by being arranged on the guide rods 13 Limit stops to a maximum of 5 cm and use springs, which exert a return force of 90 kg at this maximum compression. The movements of the form downwards, which occurred in practice, were generally about 2.5 cm and lasted only about each 2 seconds. The return force, at the end of the downward movement, was of the order of 50 kg.

Statt auf Druckfedern abgestützt, kann die Form 6, wie in Fig. 2 dargestellt, auch an einem ortsfesten Glied 22 angeordneten Zugfedern 21 aufgehängt sein. Diese Anordnung ergibt gewisse Vorteile, weil sie es ermöglicht, die Federn 21 vorzuspannen, so daß das Gewicht der Form nur eine geringe oder keine Längung der Federn bewirkt, und die Rückführkraft, welche diese auf die Form ausüben, nahezu proportional der durch den auf Reibung beruhenden, auf den Knüppel ausgeübten Zug bewirkten Verschiebung der Form ist.Instead of being supported on compression springs, the mold 6, as shown in FIG. 2, can also be mounted on a stationary one Member 22 arranged tension springs 21 be suspended. This arrangement gives certain advantages because it does allows the springs 21 to be biased so that the weight of the mold has little or no elongation of the springs, and the restoring force they exert on the mold is almost proportional the displacement of the caused by the friction-based pull exerted on the stick Shape is.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Form 6 unmittelbar in der üblichen Weise an einem ortsfesten Träger 32 befestigt. Die Antriebswelle 10 der Treibrollen ist über eine Schleifkupplung 31 mit einer kontinuierlich angetriebenen Welle 30 verbunden. Die Schleifkupplung 31 kann lediglich ein begrenztes Drehmoment übertragen, so daß die nach unten gerichtete, auf den Knüppel 8 durch die Treibrollen ausgeübte Kraft niemals einen vorbestimmten Wert übersteigen kann. Sobald der Widerstand gegen das Abziehen diesen Wert überschreitet, wird das Abziehen unterbrochen, und die Welle 10, die Treibrollen 9 und der Knüppel 8 verbleiben in Ruhe. Die Welle 30 läuft weiter um, so daß der nach unten gerichtete Zug auf den Knüppelstrang auf seinem Höchstwert aufrechterhalten wird, und das Abziehen wird fortgesetzt, sobald der diesem entgegenwirkende Widerstand unter diesen Wert abfällt.In the embodiment of the device shown in FIG. 3, the mold 6 is directly in the usual one Way attached to a stationary carrier 32. The drive shaft 10 of the drive rollers is via a Sliding clutch 31 connected to a continuously driven shaft 30. The slip clutch 31 can only transmit a limited torque, so that the downward directed on the stick 8 force exerted by the pinch rollers can never exceed a predetermined value. Once the Resistance to peeling exceeds this value, peeling is interrupted and the The shaft 10, the drive rollers 9 and the stick 8 remain at rest. The shaft 30 continues to rotate so that the downward pull on the billet strand is maintained at its maximum value, and that Withdrawal continues as soon as the counteracting resistance drops below this value.

Statt einer Gleitkupplung, welche eine unbegrenzte Relativbewegung zwischen den Wellen 30 und 10 ermöglicht und. eine konstante Abzugskraft auf den Knüppel aufrechterhält, solange dieser sich in Ruhe befindet, kann auch eine Kupplung der in Fig. 4 veranschaulichten Ausbildung verwendet werden. Bei dieser Kupplung ist das auf der Welle 30 feste treibende Glied 40 mit dem angetriebenen, auf der Welle 10 festen Glied 41 über Federn 42 verbunden, so daß die Weiterdrehung der Welle 30, nachdem die Welle 10 stillgesetzt worden ist, fortlaufend die Spannung der Federn 42 und die Abzugskraft, die derart auf den Knüppel 8 ausgeübt wird, vergrößert.Instead of a sliding coupling which enables unlimited relative movement between the shafts 30 and 10 and. maintains a constant pull force on the stick as long as it is at rest is located, a coupling of the embodiment illustrated in FIG. 4 can also be used. at this coupling is the fixed driving force on the shaft 30 Member 40 connected to the driven, fixed on the shaft 10 member 41 via springs 42, so that the continued rotation of the shaft 30 after the shaft 10 has been stopped continues the tension of the springs 42 and the pull-off force so applied to the Stick 8 is exercised, enlarged.

Bei der in Fig. 5 dargestellten abgeänderten Ausführungsform ist die Form ebenfalls in vertikaler Richtung relativ zu dem ortsfesten Träger 52 beweglich angeordnet wie in Fig. 1 und 2 und das Höchstmaß dieser Bewegung durch Anschläge 54 begrenzt. In diesem Falle sind jedoch die Federn 11 oder 21In the modified embodiment shown in Fig. 5, the shape is also vertical Movable direction relative to the stationary carrier 52 arranged as in FIGS. 1 and 2 and the maximum extent of this movement is limited by stops 54. In this case, however, the springs are 11 or 21

durch Gegengewichte 51 ersetzt, so daß die in Richtung nach oben auf die Form wirkende Rückführkraft mit Vergrößerung der Abwärtsbewegung der Form nicht ansteigt.replaced by counterweights 51 so that the return force acting in the upward direction on the mold does not increase as the downward movement of the mold increases.

Claims

5 claims:

1. A method for the continuous casting of metal, characterized in that the cast Strand is only continuously withdrawn from the mold as long as the resistance to it the relative movement between metal and mold is below a predetermined limit value and the withdrawal is interrupted as soon as the resistance exceeds this limit value, whereupon further pulling only starts again as soon as the resistance falls below the limit value again falls off.

2. A method of casting metal, in which molten metal is continuously poured into one Poured in at the end of a mold open at both ends and at least one from the other end partially solidified strand is withdrawn, characterized in that the exerted on the strand Tensile force is limited to a value that is less than the maximum resistance to the pulling of the strand from the mold as a result of the adhesion of the metal to the mold.

3. Device for carrying out the method according to claim 1 and 2, consisting of a continuous casting mold, Means for supplying the cast material, pulling devices for the strand, marked through a power transmission to the puller that can be interrupted without switching off the drive motor, preferably a clutch with adjustable maximum torque.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the tubular shape in vertical Direction can be moved without significant lateral play and devices are provided, by which an upward force is exerted on the form, following its movement down together with the billet and which counteracts the shape after it is down has moved down, leads back up again.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the mold is mounted on compression springs is.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the mold is suspended on tension springs is.

Considered publications:
Aluminum Archive, Vol. 16, p. 5, right column, line 3 ff.

1 sheet of drawings