DE1558327B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Verunreinigung von StrangguBoberflächen durch Schlackeneinschlüsse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Verunreinigung von Stranggußoberflächen durch Schlackeneinschlüsse, bei dem auf den Badspiegel in der Stranggießkokille Gas aufgeblasen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beim Stranggießen erfolgt gewöhnlich eine Verunreinigung der Stranggußoberflächen durch aufschwimmende Schlacke, die bei der Abwärtsbewegung der Gußmasse in der Kokille an den Kokillenseitenwänden mit nach unten gezogen wird und sich bei fortschreitender Verfestigung des Gußkörpers in dessen Oberfläche einschließt. Im wesentlichen handelt es sich dabei um oxydische Verunreinigungen, die die Gußqualität nachteilig beeinflussen. Da diese Oxydbildung von dem Vorhandensein von Sauerstoff über dem Schmelzenbadspiegel der Kokille abhängt, wurde bereits versucht diesen Sauerstoff durch Verbrennen zu beseitigen, indem auf dem Badspiegel in der Stranggießkokille ein inertes oder brennbares Gas aufgeblasen wurde (OE-PS 228 418). Beim Abbrennen des Sauerstoffs mit Hilfe des durch eine seilliche Öffnung in dem in den Badspiegel eingetauchten Gießrohr aus dem Gießrohr austretenden und über den Badspiegel hinwegslrcichcnden brennbaren Gases bildet sich jedoch auf dem Badspiegel eine Schlackenschicht, die zu den erwähnten Verunreinigungen der Stranggußoberflächen führt. Es ist ferner bekannt, zum Einbringen von Reaktionsmitteln beim Gießen von Metall in die Schmelze durch Aufblasen von inerten oder reduzierenden Gasen

ίο die Oxydation der Schmelze zu verhindern (OE-PS 241 036). Zu diesem Zweck wird dem in die Kokille gerichteten Gießstrahl ein Reaktionsmittel seitlich zugeführt, während die Schmelzenspiegeloberfiäche in der Kokille ungeschützt bleibt, wodurch eine vollständige Beseitigung der Schlackenbildung nicht zu erreichen ist. Schließlich ist auch noch bekanntgeworden, die Schmelze in Kokillen von Stranggießanlagen durch auf den Schmelzenspiegel gerichtete Heizgasstrahlen aufzuheizen und warmzuhalten, wobei der Heizgasstrahldruck unter Umständen so hoch gewählt werden soll, daß Schlackenteilchen auf dem Badspiegel von der Ausflußöffnung des Gießgefäßes abgedrängt werden (OE-PS 200 273). Dadurch wird nun zwar die Ausflußöffnung der Kokille schlackenfrei gehalten, die Verunreinigung der Stranggußkörperoberflächen durch Schlackeneinflüsse aber grundsätzlich nicht beseitigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Stranggußkörperoberflächen auf wirksamerer Weise gegen Verunreinigungen durch beim Gießen aufschwimmende Schlacke zu schützen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gas in Form einzelner Ströme schräg nach unten und nach außen auf den Badspiegel aufgeblasen wird, die die Schlacke an einzelnen Abschnitten der Innenwand der Stranggießkokille zusammendrängen. Dadurch wird erreicht, daß der überwiegende Teil des Badspiegels nicht mit Schlacke verunreinigt wird, und nur der Oberflächenteil, der an die Kokilleninnenwandsteilen angrenzt, an denen die Schlacke konzentriert wird, eine Verunreinigung aufweist. Diese Lösung führt zwar nicht zu dem Idealzustand einer vollständig sauberen Stranggußoberfläche, hält aber die Gußoberfläche überwiegend von Schlackeneinschlüssen frei, da die Schlacke an einigen wenigen Kokillenwandsteilen konzentriert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich die Gasströme gegen die Schmalseiten einer rechteckigen Stranggießkokille richten, so daß die großflächigen Breitseiten des Stranggußkörpers vollständig schlackenfrei und damit sauber bleiben.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist nach unten und nach außen gegen den Badspiegel der in der Stranggießkokille befindlichen Metallschmelze gerichtete Gasdüsen auf, die gemäß der vorteilhaften Verfahrensvariante bei Verwendung einer rechteckigen Stranggießkokille gegen deren Schmalseiten gerichtet sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der verwendeten Vorrichtung lassen sich zwei parallel zueinander oberhalb der Kokillenabdeckung angeordnete Gasverteilungsleitungen vorsehen, die quer über die Stranggießkokille im wesentlichen parallel zu den Schmalseiten und rechtwinklig zu den Breitseiten verlaufen und die Gasdüsen tragen, deren Achsen parallel zu den Breitseiten liegen, wobei die Gasdüsen jeder Gasverteilungsleitung zu dieser Leitung am nächsten liegenden

Schmalseite gerichtet sind.

Für die Einstellung der Richtung der Gasströme hat sich eine Platte mit mehreren Markierungen bewährt, die vor Beginn des Gießvorgangs in der Stranggießkokille in einer Höhe angeordnet wird, die dem normalen Stand des Badspiegels entspricht, und die durch abbaubare Halterungen befestigt ist.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Stranggießkokille mit einer Vorrichtung zum Aufblasen von Gas auf den Badspiegel,

F i g. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung entlang der Linie 2-2 in F i g. 1,

Fig.3 eine Draufsicht einer Stranggießkokille und einer rechteckigen Platte zur Ausrichtung der Düsen vor dem Gießen und

F i g. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in F i g. 3.

In den F i g. 1 und 2 bezeichnet 10 eine Gießpfanne . mit Bodenausguß, die geschmolzenen Stahl enthält und p eine Austrittsöffnung 11 aufweist. Diese Gießpfanne ist direkt über einer mit offenen Enden versehenen, rohrförmigen, wassergekühlten Stranggießkokille 12 angeordnet. Die Kokille 12 hat einen rechteckigen Querschnitt mit zwei gegenüberliegenden parallelen Breitseiten 13 und zwei gegenüberliegenden parallelen Schmalseiten 14. Auf der Oberseite der Kokille 12 ist eine Abdeckung 15 vorgesehen. Kühlwasser zirkuliert durch die Seiten 13 und 14 in nicht dargestellten Kanälen.

Zwei Gasverteilungsleitungen 16, die mehrere herausragende Gasdüsen 17 besitzen, liefern ein inertes Druckgas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, das die nichtmetallischen Verunreinigungen, insbesondere Schlacken, auf den Badspiegel der Metallschmelze in der Kokille 12 von den Düsen 17 wegbläst und in Richtung auf die Schmalseiten 14 der Kokille bewegt. Die Gasverteilungsleitungen 16 erstrecken sich quer über die Kokille 12 im wesentlichen parallel zu den Schmalseiten 14 und im wesentlichen rechtwinklig zu den Breitseiten 13. Die Gasverteilungsleitungen 16 können "p auf der Kokillenabdeckung 15 aufliegen oder über die-,^r ser Abdeckung in angehobener Lage gehaltert sein. An ί diese Gasverteilungsleitungen sind Klammern 18 angeschweißt, die ihrerseits an der Kokillenabdeckung 15 durch Verschweißen befestigt sind. Die Schweißnähte halten die Gasverteilungsleitungen 16 in der gewünschten Lage und ermöglichen, daß diese Leitungen zu Reparaturzwecken leicht entfernt werden können. Die Gasverteilungsleitungen 16 liegen parallel und so weit voneinander entfernt, daß sie den Stahlschmelzenstrom nicht behindern, der aus der Austrittsöffnung 11 in die Kokille 12 abgegossen wird. Auch weisen die Gasver-■ teilungsleitungen 16 einen beträchtlichen Abstand zu den Schmalseiten 14 auf, so daß ihre Gasdüsen 17 in wirkungsvoller Weise fast die ganze Oberfläche der Metallschmelze in der Kokille 12 von auf der Schmelze schwimmenden oxydischen Verunreinigungen reinigen ι können. Die Gasdüsen 17 sind vorzugsweise dünne Rohre aus Kupfer oder einem anderen Metall und erstrecken sich in senkrechter Richtung unter die Verteij lungsleitungen 16. Die Enden der Düsen sind so abgebogen, daß sie den ausströmenden Druckgasstrom nach unten gegen die Oberfläche des in der Kokille befindlichen Metallschmelzenbadspiegels und nach außen in Richtung auf die Schmalseiten 14 der Kokille lenken.

T-förmige Paßstücke 19 bilden die Verbindungen zwischen den Gasverteilungsleitungen 16 und den Gasdiisen 17.

Die Spitzen der Gasdüsen 17 lenken den aus ihnen austretenden Gasstrom in Richtungen, die im wesentlichen parallel zu den Breitseiten 13 verlaufen. Die Gasdüsen 17 der Verteilungsleitung 16 sind so ausgerichtet, daß die Düsen der einen Leitung von denjenigen der anderen Verteilungsleitungen weggerichtet sind, so daß das aus den Düsen austretende Gas die Schlacke auf der Schmelze in Richtung auf die Schmalseiten 14 treibt. Das hat zur Folge, daß die Schlacke entlang den Schmalseiten des verfestigten Stranggußkörpers konzentriert wird, während die Breitseiten des Stranggußkörpers fast vollständig von Schlackenverunreinigungen frei bleiben. Es ist nicht notwendig, daß die Spitzen der Düsen 17 alle in demselben Winkel nach unten gerichtet sind. Es hat sich sogar als vorteilhaft erwiesen, die Düsen in etwas voneinander abweichenden Richtungswinkeln anzuordnen, so daß die aus den Düsen austretenden Druckgasstrahlen die Oberfläche des Metallschmelzenbadspiegels in verschiedenen Entfernungen von der Quermittellinie der Kokille treffen. Auf diese Weise treiben die Gasstrahlen die Schlacke noch wirkungsvoller gegen die Schmalseiten 14.

Bei einem Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Vorrichtung weist die Stranggießkokille 12 einen Kokillenhohlraum rechteckigen Querschnitts auf, der etwa 19 χ 67 cm mißt. Es werden zwei Gasverteilungsleitungen 16 für Inertgas verwendet, die jede einen Innendurchmesser von etwa 1,25 cm besitzt. Aus jeder Verteilungsleitung ragen fünf Gasdüsen 17. Die Düsen bestehen aus 6,2 mm Kupferrohr. Die Spitzen der Düsen 17 befinden sich 7,5 bis 12,5 cm über dem Badspiegel in der Kokille und etwa 17,5 bis 20 cm von den Schmalseiten 14 entfernt. Die Kokille wird mit einer Stahlschmelze bis zu einem Kokillenoberkantenabstand von etwa 10 ± 1,25 cm gefüllt, nachdem die Verteilungsleitungen 16 und die Düse 17 an ihrem Platz angeordnet worden sind. Dieser Abstand des Badspiegels zur Oberkante der Kokille wird während des ganzen Abgießvorgangs beibehalten. Ein inertes Gas, entweder Stickstoff oder Argon, wird unter leichtem Überdruck während des ganzen Gießvorgangs zugeführt. Die durch jede Düse strömende Gasmenge beträgt etwa 0,057 bis 0,142 nWmin.

Vor dem Gießbeginn lassen sich die Gasdüsen 17 durch Verwendung einer in den F i g. 3 und 4 gezeigten, zur Ausrichtung dienenden rechteckigen Platte 20 in die geeignete Lage bringen. Auf der Platte 20 befinden sich mehrere Markierungen 21, die hier als in zwei Reihen angeordnete Kreuze dargestellt sind. Diese Markierungen 21 zeigen die Orte an, gegen die die Gasdüsen 17 gerichtet werden. Für jede Düse 17 ist eine Markierung vorgesehen. Die Markierungen 21 sind vorzugsweise auf Lücke versetzt angeordnet, da dadurch eine wirkungsvollere Entfernung der Schlacke von dem Badspiegel der Metallschmelze in Richtung auf die Schmalseiten 14 zu erreichen ist. Die Platte 20 wird in dem Kokillenhohlraum in derselben Höhe gehalten, die der Badspiegel während des Gießens einnimmt. Zur Halterung der Platte 20 in der gewünschten Höhe bzw. Tiefe sind in der Nähe der Schmalseiten 14 zwei sich seitlich erstreckende, U-förmige Handgriffe 22 vorhanden, die mit Armen 23 ausgerüstet sind, die entlang der Breitseiten 13 der Kokille mit der Kokillenabdeckung 15 in Berührung stehen. Die Handgriffe 22 sind an den Trägern 24, die mit der Platte 20 aus einem Stück be-

stehen, an ihren vier Ecken mittels sich seitlich crstrekkender Stifte 25 befestigt. Die senkrechten Arme der Handgriffe 22 besitzen mit Schraubengewinde versehene Teile 26, die in in den Armen 23 befindlichen Innengewindehülsen eingreifen, wodurch die Einstellung der Höhe der Platte 20 im Kokillenhohlraum möglich ist.

Nachdem die Platte 20 in ihre Stellung gebracht worden ist, werden die Gasverteilungsleitungen 16 und Gasdüsen 17 angeordnet, wobei die Düsen 17 so geformt und nach vorne gebogen sind, daß sie ihre Gasstrahlen auf die nächsten gewünschten Stellen richten. Alle aus den Düsen 17 austretenden Gasstrahlen sind in Längsrichtung parallel zu den Breitseiten 13 ausgerichtet. Die Platte 20 stellt Mittel dar, mit dem feststellbar ist, ob bei der Ausrichtung der Düsen 17 irgendein Fehler begangen wurde. Eine Bedienungsperson kann diese Bestimmung durchführen und feststellen, ob die aus den Düsen 17 austretenden Gasstrahlen an den Markierungen 21 auf die Metallplatte 20 auftreffen. Wenn dies nicht der Fall ist, werden die Spitzen der Düsen 17 so gebogen, daß ihre Gasstrahlen auf die Markierungen gelenkt werden.

Nachdem die Gasstrahlen ausgerichtet sind, wird die Platte 20 entfernt. Dies geschieht dadurch, daß die Stifte 25 an dem einen Ende der Platte 20'herausgezogen -^s werden, so daß dieses Plattenende uni-die Stifte 25 an den gegenüberliegenden Enden, die als Gelenke dienen, eine Drehbewegung nach unten ausführen kann. Die Platte wird darauf aus dem Kokillenhohlraum mil Hilfe des Handgriffes 22 herausgezogen. Nach ihrer Entfernung werden die Gasverteilungsleitungen 16 durch Punktverschweißung angebracht. Die Vorrichtung ist dann für den Gießvorgang betriebsbereit.

Die Stranggießkokille kann selbstverständlich auch einen anderen als nur rechteckigen Querschnitt aufwei-

'5 sen. Die Gasdüsen 17 werden aber immer so angeordnet, daß die Schlacke gegen wenigstens einen bestimmten Abschnitt der Kokillenwand geschoben wird. Die Schlacke bewegt sich dann zusammen mit dem Gußkörper entlang diesem Abschnitt der Kokillenwand nach unten, und der Rest der Gußkörperoberfläche bleibt demzufolge relativ frei von Verunreinigungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung der Verunreinigung von Stranggußoberflächen durch Schlackeneinschlüsse, bei dem auf den Badspiegel in der Stranggießkokille Gas aufgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Form einzelner Ströme schräg nach unten und nach außen auf den Badspiegel aufgeblasen wird, die die Schlacke an einzelnen Abschnitten der Innenwand der Stranggießkokille zusammendrängen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströme gegen die Schmalseiten einer rechteckigen Stranggießkokille gerichtet werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere, nach unten und nach außen gegen den Badspiegel der in der Stranggießkokille befindlichen Metallschmelze gerichtete Gasdüsen (17).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen (17) gegen die Schmalseiten (14) einer rechteckigen Stranggießkokille gerichtet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei parallel zueinander oberhalb der Kokillenabdeckung (15) angeordnete Gasverteilungsleitungen (16), die quer über die Stranggießkokille (12) im wesentlichen parallel zu den Schmalseiten (14) und rechtwinklig zu den Breitseiten (13) verlaufen und die Gasdüsen (17) tragen, deren Achsen parallel zu den Breitseiten (13) liegen, wobei die Gasdüsen jeder Gasverteilungsleitung zu dieser Leitung am nächsten liegenden Schmalseite (14) gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Richtung der Gasströme eine Platte (20) mit mehreren Markierungen (21) vor Beginn des Gießvorgangs in der Stranggießkokille (12) in einer Höhe angeordnet ist. die dem normalen Stand des Badspiegels entspricht, und daß diese Platte durch abbaubare Halterungen (22, 23, 24, 25, 26) befestigt ist.