DE1458031C - Verfahren und Vorrichtung zum Strang gießen von Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Die einzelnen, mindestens im Bereich der Oberfläeine Vorrichtung zum Stranggießen von Metall, ins- chenzöne teigigen Tr'öpferi vereinigen sich beim Verbesondere von Stahl, bei dem das flüssige Metall'in lassen des Behah'dlühgsgefäßes infolge ihrer nodi Tropfenform unter Einleitung von Gas zersprüht und verhältnismäßig großen Plastizität zu einerrv Strang dann zu einem Strang geformt wird. Bei einem aus 5 mit etwa gleichmäßiger Temperatur über den Querder deutschen Patentschrift 730 743 bekannten Ver- schnitt. Außer der Beseitigung der Schwierigkeiten^ fahren dieser Art werden ein oder mehrere Metall- den Strang in einer Hitze auszuwalzen, besteht ein strahlen, die aus einer oder mehreren Gießpfannen weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung austreten, auf rotierende, miteinander eine Gießform darin, daß der Krümmungsradius bei Kreisbogenbildende Walzen geleitet.. Beim Auftreffen auf die io Gießmaschinen infolge der hohen Plastizität des gekühlten Walzen. sollen' der . Metallstrahl oder die Stranges sehr gering sein kann:
Metällstrahien in kleine Tropfen zerteilt werden, die In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sich in dem von den Walzen gebildeten Trichter sam- wird zum Kühlen Gichtgas verwendet, weil dies in mein und unter dem Walzdruck zu einem Strang zu- Hüttenwerken in großer Menge anfällt. Bei einer ansammenschweißen. Dabei sollen in den Zwischenraum 15 deren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zwischen den Austrittsöffnungen der Gießpfanne oder zum Kühlen ein Gas benutzt, dessen Hauptbestand-Gießpfannen einerseits und die Walzen andererseits teile Kohlenmonoxyd und/oder Wasserstoff sind. Luft oder andere Gase eingeblasen werden, um den Wasserstoff oder ein Gas, das neben Kohlenmonoxyd Metailstrahl oder die Metallstrahlen besser zu ver- größere Mengen Wasserstoff enthält, ist zur Kühlung teilen. . . ao besonders geeignet, weil Wasserstoff wegeii^; seiner

Dieses ,bekannte Verfahren eignet sich nicht für hohen Wärmeleitfähigkeit eine besonders rasche und das großtechnische Vergießen von Metall- und ins- intensive Kühlung ,der. Tropfen ..bewirkt. Außerdem besondere Stahlschmelzen, da aus Sicherheitsgründen hat Wasserstoff die vorteilhafte Eigenschaft, daß seine nur mit einer geringen Fallhöhe gearbeitet werden Löslichkeit insbesondere in Eisen oder Stahl mit falkann und sich ,demzufolge kaum Metalltröpfchen bil- 25 lender Temperatur außerordentlich stark abnimmt den werden. Das Metall gelangt daher bei diesem und demzufolge dem Strang keine schädlichen Was-Verfahren flüssig und als im wesentlichen zusammen- serstoffgehalte einverleibt werden. Das erwähnte hängende Phase in den aus den Walzen gebildeten Gichtgas eignet sich besonders dann zum Kühlen, Trichter. Das Einblasen von Luft oder anderen Gasen wenn nicht die Gefahr einer Stickstoffaufnanme bein den erwähnten Zwischenraum ist außerdem inso- 30 steht, wie etwa beim !Vergießen von ünberuhigtem fern bedenklich, als die dazu erforderlichen Drücke ... Stahl, wenn eine Stickstoffaufnahme, wie bei Thomaszum Herausbl.asen der Tropfen führen würden. . stahl, nicht schädlich ist.

Beim üblichen Stranggießverfahren hat der aus der Eine zur Durchführung* des Verfahrens nach der Stranggießkokille austretende Strang über seinen Erfindung gut geeignete Vorrichtung besteht aus Querschnitt gesehen eine ungleichmäßige Tempera- 35 einem Behandlungsgefäß mit einer oberen Eintrittsturverteilung mit von der Mitte nach außen abfallen- Öffnung für das flüssige Metall, Anschlüssen für Kühlder Temperatur. Dadurch entstehen Schwierigkeiten, gasleitungen, einem unterhalb der Eintrittsöffnung wenn man den Strang in einer Hitze walzt, also ohne angeordneten Verteiler und einer sich an das Gefäß Abkühlen, Zerteilen und erneutes Erhitzen in einem anschließenden Kokille sowie durch der Kokille nachGlühofen unmittelbar von der Stranggießkokille in 40 geordnete Verdichtungswalzen. Dabei kann der Verdas Walzwerk übertreten läßt. Denn die Güte eines . teiler aus einer der oberen Gefäßöffnung zugewandten Walzerzeugnisses ist stark von der Walztemperatur Mantelfläche bestehen, der in Sektoren verschiedener abhängig, die an allen Stellen des Querschnitts gleich- Seitenlänge aufgeteilt ist. Geeignete Verteiler in Form mäßig und weder zu hoch noch zu niedrig sein darf. von Sprühtellern sind dem Fachmann aus der Pulver-Diese Bedingung läßt sich wegen der raschen Abküh- 45 metallurgie geläufig.

lung in der Außenzone des Stranges beim Walzen Nachstehend seien noch einige für die praktische

des aus der Stranggießkokille austretenden Stranges Durchführung des Verfahrens nützliche Angaben

nur schwer erfüllen,, so daß die so gefertigten Walz- über die Abkühlgeschwindigkeit der Tropfen und die

erzeugnisse häufig von mangelhafter Güte sind.'. Tropfengröße gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 5° Beim Stranggießen von Stahl empfiehlt es sich,

Stranggießverfahren der eingangs bezeichneten Art die Abkühlgeschwindigkeit der Tropfen im Behand-

zu schaffen, mittels dessen sich Stränge gießen lassen, lungsgefäß der Tropfen so einzustellen, daß je nach

bei denen die Temperaturverteilung — über den Tropfengröße etwa 2 bis 20 % der Tropfenmasse erQuerschnitt des austretenden Stranges gesehen ·— starren. Dabei sollte die Schmelze in Tropfen einer

gleichmäßiger ist/Dies wird ■ erfindungsgemäß da- 55 Größe von 0,3 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 6 mm,

durch erreicht, daß das Gießmetall innerhalb eines aufgelöst werden. ·.

Bchandlungsgefäßes in Tropfen zerteilt wird, die Wird mit einem wasserstofffreien Gas gekühlt, so Tropfen durch em im Gegenstrom zum Metallregen sollte die obere Grenze der Tropfengröße bei 3 mm durch das Behandlürigsgefäß geführtes Gas gekühlt liegen, während sie bei Verwendung von Wasserstoff und in einer Stranggießkokille aufgefangen werden, 60 oder einem wasserstoffhaltigen Gas bis 6 mm betrain der das Metall zum Strang geformt wird. Das Ein- gen kann. Bei dieser Größe findet keine Oxydation leiten eines Kühlgases im Gegenstrom zu dem Metall- des Stahles und auch praktisch keine Aufnahme von regen innerhalb eines Behandlungsgcfäßes führt dazu, Stickstoff statt. ■"■».■.'■
daß die Außenschalc der Tropfen in den teigigen Die jeweils gewünschten Tropfengrößen lassen sich Zustand übergeht und es gleichzeitig wegen der 65 durch geeignete Gestaltung des Verteilers leicht eingroßen Phasengrenzfläche zu einer beträchtlichen stellen. Findet ein Verteiler der oben angegebenen Verminderung des im Metall gelösten Gases bevorzugten Form Anwendung, so ist die Einstellung kommt.- : der Tropfengröße durch geeignete Wahl der Seiten-

Claims (5)

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   länge der Sektoren sowie durch geeignete Wahl der Durch die beiden Walzenpaare 15 und 16 wird¹ der Gießgeschwindigkeit leicht möglich. Strang sodann zusammengepreßt und erhält dadurch

   Die Erfindung wird nachfolgend¹ an Hand eines in die Form einer flachen Bramme. Die Hohlräume der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des zwischen den Tropfen sind nach dieser Verformung näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt . 5 geschlossen, und das in ihnen enthaltene Gas ist' nach¹

   Fig. 1 einen Längsschnitt dürch^; eine Vorrichtung oben herausgetreten. Der Strang kann nunmehr um zur Durchführung des Verfahrens in schematischer 90° umgelenkt und in horizontaler Richtung: weiter Darstellung, bearbeitet werden. Die weitere Verformung¹ gestaltet

   F i g. 2 den in F i g. 1 dargestellten Verteiler in ver- sich besonders einfach, wenn der Strang zu Blech größertem Maßstab und io ausgewalzt werden soll. In diesem Falle ist ein^: unun-

   Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 darge- terbrochener Fluß durch die weiteren Verformungsstellten Verteiler. walzen möglich, ohne daß der Strang in einzelne

   Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Abschnitte zerteilt werden müßte.
   Behandlungsgefäß 1, das unterhalb einer Plattform 2 Es ist aber auch möglich, Knüppelmaterial sowie

   angeordnet ist und oben eine verhältnismäßig enge 15 Profile herzustellen, wenn der aus der Kokille 7 aus-Eintrittsöffnüng 3, unten dagegen eine große öff- tretende teigige Strang von vornherein in zwei zueinnung 4 hat. Im Bereich der unteren Öffnung münden ander senkrecht stehenden Richtungen zusammengeseitlich Leitungen 5 für den Eintritt eines Kühlgases, preßt wird. Der Strang kann wiederum in die Waageweiches das Gefäß 1 über Leitungen 6 wieder verläßt. rechte umgelenkt und weiter bearbeitet werden. We-An die öffnung 4 des Gefäßes 1 schließt sich eine 20 gen der hohen Plastizität sind dabei für die Profiliegekühlte Stranggießkokille 7 an, in die Kühlwasser rung weniger Walzenstiche erforderlich als bei einer bei 8 ein- und bei 9 austritt. Der Stranggießkokille, Verformung in festem Zustand,
   deren untere Öffnung mit Ϊ4 bezeichnet ist, sind Bekanntlich ist für die Ausbildung eines homoge-

   Verdichtungswalzen 15,16 nachgeordnet. Unterhalb nen Kornaufbaüs im festen Stahl ein Verformungsder Eintrittsöffnung 3 ist im oberen Teil des Ge- 25 grad im festen Zustand von mindestens 5 bis 6 nötig, fäßes 1 ein kegelförmiger Verteiler 10 aus feuerfestem Für,ein Blech mit einer Enddicke von 10 mm bedeu-Material mit nach oben liegender Mantelfläche durch tet dies, daß es bis zu einer Dicke von 6 cm teigig Streben 11 gehaltert. Eine das zu vergießende Metall verformt werden darf. Die Erhaltung des teigigen enthaltende Pfanne 12 wird unter Zwischenlegen Zustandes ist lediglich eine Frage der Wärmeabfuhr, einer Ringdichtung 13 so auf die Plattform 2 gesetzt, 30 Es wurde gefunden, daß bei einem Anteil von 20 °/o daß sich das Gießloch der Pfanne senkrecht über der Feststoff und 80 % flüssiger Substanz in dem aus dem Eintrittsöffnung 3 des Behälters befindet. Kühlmantel 7 austretenden Strang und einer Verar-

   Der den Verteiler 10 bildende Kegel ist gemäß beitung des Stranges zu Blech die teigige Verformung F i g. 2 und 3 in eine größere Anzahl von Sektoren nach spätestens zwei Minuten beendet sein muß.
   verschiedener Seitenlänge aufgeteilt, und zwar sind 35 Ein geeignetes Behandlungsgefäß hat beispielsweise im gezeichneten Beispiel insgesamt 12 Sektoren vor- einen Durchmesser von etwa 1 m und eine Höhe von gesehen, die in drei verschiedenen Längen auftreten, 4 m. Mit Rücksicht auf die Fallzeit der Tropfen sollte von denen die längsten Sektoren mit 17, die mittleren die Höhe 3 m im allgemeinen nicht unterschreiten. Sektoren mit 18 und die kurzen Sektoren mit 19 be- Nach oben ist die Höhe durch die Auftreffgeschwinzeichnet sind. Jeder Sektor ist seitlich durch Ränder 4° digkeit der Tropfen begrenzt.

   oder Wulste 20 begrenzt, die mit der Oberfläche des Als Beispiel sei das Gießen von beruhigtem Sie-

   Sektors eine Rinne bilden. Die Wulste 20 erstrecken mens-Martin-Stahl mit 0,25 % Kohlenstoff, 0,3 °/o sich von außen nach innen bis zum Rand einer glatten Silizium, 0,05%> Phosphor und 0,05 °/o Schwefel be-Kegelflache 21. . trachtet. Der Stahl wird aus einer Pfanne von 801

   Im Betrieb wird die Pfanne 12 über die öffnung 3 45 Inhalt mit einer Geschwindigkeit von 5 t/min in das gefahren und nach Herstellung der Abdichtung 13 Gefäß I gegossen. Durch die Wirkung des Verteilers geöffnet, so daß ein Gießstrahl 22 in das Gefäß 1 10 entstehen Tropfen zwischen 0,8 und 5 mm Größe, tritt und auf den Verteiler 10 trifft. Der Strahl ver- Als Kühlgas wird 20 °/o Gichtgas und 80 °/o eines mit teilt sich auf die einzelnen Sektoren 17,18 und 19 Sauerstoff teiloxydierten Erdgases verwendet, und und wird dadurch in 12 einzelne Ströme aufgeteilt, 50 zwar besteht dies aus 2°/o Kohlendioxyd, 33% Kohdie in dünner Schicht nach außen und über die Kan- lenmonoxyd, 54 °/o Wasserstoff, Rest Stickstoff. Das ten 23 herabfließen. Die Gießgeschwindigkeit wird Gas wird mit Raumtemperatur eingeblasen. Der Gasso gewählt, daß die Schichten nicht dicker als 4 mm verbrauch beträgt 240 Nm³/min und die Austrittssind. Unter der Wirkung der Oberflächenspannung temperatur etwa 1000° C. Dabei beträgt die Erstarlösen sich die Schichten am Rand des Verteilers in 55 rung im Mittel 20 %.

   Tropfen auf, die als breiter Strom 24 durch das Ge- Erwähnt sei noch, daß andere Verteilerformen

   faß 1 fallen. Im Gegenstrom dazu fließt durch das denkbar sind, beispielsweise eine Ringschlitzdüse, in Gefäß das bei 5 eintretende und bei 6 austretende der der Stahl mit einem scharfen Gasstrahl zerteilt Kühlgas, unter dessen Wirkung die Tropfen je nach wird, oder ein siebartiges Gebilde oder auch eine ihrer Größe mehr oder weniger stark abgekühlt wer- 60 feuerfeste Brause,
   den. Sie sammeln sich in teils noch flüssigem, teils _D ...

   teigigem Zustand unterhalb der öffnung 4 und treten Patentanspruch:

   als Strang 26 aus der Kokille 7 aus. Dabei hat die 1. Verfahren zum Stranggießen von Metall,

   Kühlung in der Kokille lediglich den Zweck, eine insbesondere von Stahl, bei dem das flüssige Me-

   dünne Randschicht des noch unverdichteten Stranges 65 tall in Tropfenform unter Einleitung von Gas zerzur vollen Erstarrung zu bringen. . sprüht und dann zu einem Strang geformt wird,

   Der Strang 26 besteht aus Tropfen, die an ihren dadurchgekennzeichnet, daß das Gießerstarrten Oberflächen zusammengeschweißt sind. metall innerhalb eines Behandlungsgefäßes in

   Tropfen zerteilt wird, die Tropfen durch ein im Gegenstrom zum Metallregen durch das Behandlungsgefäß geführtes Gas gekühlt und in einer Stranggießkokille aufgefangen werden, in der das Metall zum Strang geformt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Gichtgas.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gases, dessen Hauptbestandteile Kohlenmonoxyd und/oder Wasserstoff sind.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Behandlungsgefäß (1) mit einer oberen Eintrittsöffnung (3) für das flüssige Metall, Anschlüssen (5, 6) für Kühlgasleitungen, einem unterhalb der Eintrittsöffnung angeordneten Verteiler (10) und einer sich an das Gefäß (1) anschließenden Kokille (7) sowie durch der Kokille nachgeordnete Verdichtungswalzen (15,16).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (10) aus einem Kegel mit einer der oberen Gefäßöffnung zugewandten Mantelfläche besteht, der in Sektoren (17, 18, 19) verschiedener Seitenlänge aufgeteilt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen