DE1558331A1

DE1558331A1 - Vorrichtung zum Stranggiessen

Info

Publication number: DE1558331A1
Application number: DE19661558331
Authority: DE
Inventors: Keene Robert Joseph
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1965-09-23
Filing date: 1966-09-19
Publication date: 1970-03-19
Also published as: BE687159A; GB1157818A

Description

"Vorrichtung zum"Stranggießen"

Die Erfindung bezieht sich auf das Stranggießen von Stahl und betrifft insbesondere eine Vorrichtung, mit der die Bildung metallischer Oxide aufgrund der während des Ausgießens des Stahls aus der Gießkanne in.eine Form stattfindenden Reoxidation auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann.

Bei dem durch die Umgebungsluft hindurch erfolgenden Abgießen der Stahlschmelze in. eine Form bilden sich Jiseiioxide, außerdem oxidieren die dem Stahl in dem Ofen oder der Gief>pßinne zugesetzten Desoxydationsstoffe, Diese. Oxide,

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beispielsweise Eisenoxide, Aluminiumoxide.und oiliciunoxido sind in äen geschmolzenen Stahl tinlUslich und bilden nine schlacicenartice Schicht, dia ir der Fern iuf- der Oberfläche; <:>^ar Stahlschmelze schu/imnt. Diese Cxiae sanrr.eln sich in der Nähe der Fornwände an und sinken zu sannen mit dem Jtahlcu:? entlang der Sußoberflache abv/ärt-ä. Bei eier Verfestigung der Gußoborfläche erstarren auf der Gußoberflache auch diese Cxide. Sie'beeinträchtigen die Qualität der Oberfläche und nüssen durcli geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch Putzen, entfernt verden, bevor der Gußstranc gewalzt wird,

Die Tatsache, da.- die Stahlschmelze bein Abgießen der Luft ausgesetzt ist, hat auch zur Folge, da:^ sich aufgrund des durch die Turbulenz des Strahlstromes erfolgten Mitreißens der Luft in der Oberfläche 2isse, Locher, Schuppen und liefen bilden.

Un die Reoxidaticn des Stahls beim Abgießen auf ein Mindestmaß zu beschränken und die oberflächlichen Unregelmäßigkeiten aufgrund einer turbulenten Stahlströmung so gering v;ie möclich zu halten, muß der ausfliegende Stahl bein Abgießen vor den Luftangriff geschützt v/erden.

Aufgabe d-jr Erfindung ist es deshalb, eine Gießvorrichtung zu schaffen, cie die Stahlschmelze in einem dichten

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. Strom', niedriger- ^;Te schwindi ^l eit in.eine 3tran"cuCforn einieitöt^föbei-uäuureii,:;claß'i^Tie hence ds2\:nityeris^ene Li;/t:^äilrab-Piese€at'"Und'. ein. {jje3?inc£r_ 3toJ3 ei es/ _sKe die it'i'iii" ®#£σ1αΐ cie .Ttti^uTen s-:"i'n der.;■

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Stran;'gi33ien. von iletall Geschaffen, bei der die Iletall-"sc-uialdc--(lu-rc-h" öiiia¹ Ai^-iritl'sü^fnuiir 'am 3oäfin eines Behälters in ^"Giij'e- -mit ;o..£fenen Saiden■'versehene Stränr^urf^rn, .al:_:€. -. eine KalcilXis, -gecOssen .wird, \vQbei v;ühren:l· der 'normalen.' Betriebsweise; der J¹IuSsi.gl;eitss.pieeel .der ivet.allsclir.elze ■in.-der Form auf einem lii ve au .gehalten wird, das nal;e dem ■oberen- Ende der Kclcille liect. Diese erfindungscemäße Vorriclitunc besteht aus- einem .hit^ebestärcioen Äus^iu?rohr_fdas sieh von der Austrittsöffnune der Gießpfanne zur Form Μη---erstreckt und dessen länge geringer ist als der Abstand zwischen der- Ffaiinenaustrittsöffnuiag und der Cberflache der Ketällsclimelse in der- Form,'so daß sich das Ausgußrohr aänz-lich eberhalb des Metallsciimelzeiispiecrels befindet. Das Eintrittsende des. AusgußiOhres liegt neben der Pfannenaustrittsc-ri'miß.f und " "ist einen Durchmesser- auf, der wesentlich- croßer ist als uer Austrittsc£fnungscurch-

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messer, während das Austrittsende des Ausgußrohres mit einer Öffnung versehen ist, deren Durchmesser kleiner ist als derjenige des "Bintrittsendes, wodurch beim Durchfluß cer Metallschmelze durch die ü££n\xng verhindert wird, daß Luft in das Ausgußrohr eintritt. Weitere Einzelheiten und Vorteile des ^rfindungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung, die an dem Boden einer Gießpfanne befestigt ist und mit dem Ausgußrohr so ausgerichtet und angeordnet ist, daß sie sich zum Abgießen von Stahl in das obere Ende einer Stranggußform eignet;

Fig. 2 eine Vertikalschnittansicht einer anderen Ausführunrsform des Erfindungsgegenstandes, ähnlich der in Fig. 1 gezeigten;

Fig. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung mit einer Einrichtung zur Befestigung der Gießvorrichtung am Boden der Gießpfanne;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Befestigungseinrichtuiig der am Boden der Gießpfanne befestigten Gießvorrichtung, -wobei die Pfanne entfernt ist und

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Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils der Befeäicvunrseinrichtung für die Gießeinrichtung am Boden der Gier-pfanne, in Ansicht der Linie 5-5 in Fin, 3,

In der Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 1G einen Behälter mit einem Bodenauscuß, beispielsweise eine Pfanne dar, die Stahl aufnehmen l.ann und eine Bodenwand 11 besitzt, die mit einem hitzebeständigen Ausgußrohr 12 versehen ist, mit Hilfe dessen die Stahlschmelze aus der Gießpfanne 11 in den oberen Teil einer rohrförmigen, mit offenen 2nden versehenen, wassergekühlten Stranggußform 15, abgegossen Averden kann. Die Form 1 5 ist bei normaler Betriebsweise mit Stahlschmelze 1t> gefüllt, deren Spiegel in der Nähe des oberen Endes der Form liegt. Der Austritt der Stahlschmelze durch das Ausgußrohr 12 wird durch eine übliche Stoppstange,, die nicht dargestellt ist, gesteuert.

Zum Schütze der aus der Gießpfanne 10 in die Form abgegossenen Stahlschmelze ist eine Ausgußrohrverlängerung 20 · vorgesehen, die eine langgestreckte, hitzebeständige Düse aufweist, welche aus einem zylindrischen, hitzebeständigen Rohr 21 mit kreisrundem Querschnitt und einer hitzebeständigen Spitze 22 besteht, die das Austrittsende der Düse bildet und einen nach innen zu abgeschrägten, konvergierenden Teil 23 sowie eine darunter befindliche öffnung 24 aufweist.

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Die hitsobeständige Spitze Ll liect am unter*'·:: Uiu;o -iec liohres Π in. 2er Durchmesser ;ei· i<c..res Il mi.. <r-r}.eb?.ich grüner sein als derjenige- des χ ianr.f-naur;cju.'rr::res ι... 2i«_- ffnung 24 r.uß einen kleinerer. Durchmess<-r auf·:,· ei sen als der innendurchmesser des Rohres Ί, jeacc\ kann si ο einen etwas größeren 3urciuies:i-.;r besitzen als die boiirung dos aioi-pfannenaustrittsrchres 5Γ1. Auf diese- *..'oise füllt die Metallschmelze die C££mm<j ί 4 so aus, Ci\.- f.lai- eure·}: die Ausciiilrohrverlängerung IC str'Jr-On-".e Metall nicht ni t der Luft in Berührung V.orirst. -ie verenrte i-ffnuncj ^4 unterhalb des Gießrolires 21 bewirkt, da." das liohr ?1 in -wesentlichen mit der Metallschmelze angefüllt ist. Die Verlängerung 2C ist auch ir;it einer ringförmigen, hitzebestännigen Scheibe 2 versehen, die das Eintrittsende des hitzebeständigen Rohres ungibt. Die hitzebeständige Scheibe 25 weist einen Sitz für die Spitze des Gießpfannenausgußrohres 12 auf. Dieser Sitz hat die Form einer Bohrung, die von einer senkrechten zylindrischen Wandfläche 27 begrenzt ist, deren Durchmesser etwas cröi3er ist als cer Außendurchmesser der Spitze des Ausgußrohres 12. Außerdem weist der Sitz eine waagerechte Schulter 28 auf, die die Spitze des Ausgußrohres aufnimmt. Falls gewünscht, kann zwischen der Spitze des Pfannenausgußrohres 12 und der Schulter 26 zur Verhinderung oder wesentlichen Beschränkung des Lufteintrittszvischen dem Ausgußrohr 12 und der Rohrverlängerung 20 eine dünne Schicht eines

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hitzebeständigen Dichtungsmaterials 29 vorgesehen werden.

Das Ausgußrohr 21 und die hitsebeständige Scheibe 2 5 werden von einem Metallgehäuse 3C mit ringförmigem Querschnitt umgeben. Dieses Gehäuse 30 ist mit einem Hauptteil 31 ver- . sehen, der einen etwas größeren Durchmesser als den Außendurchmesser des Itokres 21 aufweist und außerdem mit einem oberen Teil 32 mit einem etwas größeren Durchmesser als dem Außendurchraesser der Scheibe 25, sowie einem ringförmigen, waagerechten Scheibenstück 33, das die Teile 31 und 32 verbindet. Die hitsebeständige Spitze 22 wird von einer Kappe 34 festgehalten, die mit einem Flansch 35 versehen ist, der an einer in der Spitze 22 befindlichen Schulter 36 anliegt. Die Kappe 34 kann entweder aus einem hitzebeständigen Material oder-.Metall, gefertigt sein, wobei jedoch im allgemeinen Ketallblech bevorzugt wird. Zwischen dem hitzebeständigen Rohr 21 und dem unteren Teil 31 des Gehäuses 30 some zwischen der

ringförmigen Scheibe 25 und dem oberen Teil 32 des Gehäuses 30 ist ein kleiner Ringraum vorgesehen. Diese Eingräurae sind mit einer Packung 37 aus einem körnigen,hitzebeständigen Material angefüllt.

Der abgeschrägte, konvergierende Abschnitt 23 der Spitze 22 ist im allgemeinen konisch geformt, kann jedoch auch, wie aus Pig, 1 ersichtlich ist, etwas konvex gekrümmt sein. · Wie einzusehen ist, kann dieser konvergierende Abschnitt 23 entweder konisch, leicht konvex, wie in Fig_# 1 gezeigt, oder leicht konkav ausgebildet sein, wie dies im folgenden an Hand

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von r'ic". ί beschrieben ist. läe Spitze ::/; wird zwecks leichterer Anfertigung und einfacherer Verwendung eines erosionsbeständigen ilateri'als vorzugsweise von dem hitzebeständigen Rohr Π getrennt hergestellt. Die ganze Ausgießvoriicl lung ZC eiiisckließlich der ganzen Spitze 22 befindet siel, in der Form 15 über der Oberfläche der St aiii schmelze. Die 1>·.ί: on spit ze 22 hat gewöhnlich einen Abstand von etwa 5 - ir.cm vcn dem Cberflächenspiegel. Infolgedessen wird die ausströmende Ctahlschnelze nur über eine gerinne Strecke, die gewöhnlich nur wenige Zentimeter zwischen der Öffnung und dem Oberflächen-! egel der stahlschmelze beträft, der Luft ausgesetzt. Ζ»-:·τ auf diese Weise erfolgende Al Schluß der Luft von dem Stahlstron verlängert die Turbulenz der in die Perm eintretenden Strömung, da das Einziehen von Luft in eine durch die offene Umgebungsluft vergossene Schmelze eine beträchtliche Turbulenz verursacht. Der Stahl kann geringfügig oxidieren, jedoch ist das Ausmaß der Oxidation, die in der kurzen Zeitspanne, in der der Stahlstrom der Luft ausgesetzt ist, stattfindet, erheblich geringer als das Ausmaß der Oxidation, die normalerweise erfolgt, wenn die Stahlschmelze unmittelbar von einer Bodenausgußpfanne durch die Luft in die Form 15 vergossen wird. Bs ist wichtig, daß die Düsenspitze 22 über der Metallschmelzenoberfläche gehalten wird, weil ein Eintauchen der Spitze 22 in die in der Form 15 befindliche Stahlschmelze auf der Oberfläche der Stanlsciüiei&e zur Bildung eines Pfannenbäres führen würde, ias&esoäderg

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um die Spitze 2:2, und iiuci» dazu führen würde, daß 'Zic Stahlschmelzenströmung mit hoher Geschwindigkeit in die Form 15 ausgestoßen wird, und zvar bis zu einer Tiefe, die wesentlich unterhalb des C 1-erflächenspiegels liegt, wodurch unter der Oberfläche eine beträchtliche Turbulenz erzeugt wird, die zu einer Viederverflüssigung der an den Wänden der Form 1 5 im Sn t st el. en begriffenen erstarrten Schale führt. Dies kann zur Folge haben, daß sich beim Absinken des Gußes unter die Form aufgrund einer dünnen und geschwächten Schale, die nicht in der Lage ist, den von der Säule der in dem Gußstrang befindlichen Metallschmelze ausgeübten Eruck zu widerstehen, Ausbrüche bilden.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Erfindungs- gegenstandes dargestellt. Alle Teile in Fig. 2 entsprechen den in Figur 1 gezeigten Teilen mit Ausnahme der Düsenspitze 22, die einen nach innen abgeschrägten und etwas konkav konvergierenden Abschnitt 23a an Stelle des etwas konvex konvergierenden Abschnittes 23 in Figur 1 aufweist. Das"untere Ende der Düsenspitze 22 besitzt eine Öffnung 24, die sich über dem Flüssigkeitsspiegel der in der Form 15 vorhandenen Stahlschmelze befindet.

Bei einem speziellen Beispiel kann die erfindungsgemäße Ausgußrolirverlängerung aus einem hitzebeständigen Rohr 21

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bestehen, das einen Innendurci nesser vcr. ?" μιιΛ einen Lffnunf. s durchmess er von If " zur Befestigung an einer Pfanne aufweist, <f,ie einen L'üsen'h-.rcl.r.esser von ]fbesitzt. Die Länge des Rohres 21 kann etwa ^O - % c^ betragen. Da:? urter Ende gut DUsenspitze 22 ist vorzugsweise c-tva 5 - 1 c cm oberhalb des Flüssigkeitsspiegel? ir-r in df-r Fon. 15 befindlichen Metallschmelze angeordnet. .Selbstverständlich sind diese Maßangaben nv.r als Beispiel einer speziellen Ausführungform zu verstehen und können in Abhängigkeit von der gewünschten Ausgießgeschv/indirkeit des Metalls aus der Pfanne 10 vergrößert oder verkleinert werden.

In den Figuren 3, 4 und 5 ist die düsenartige Verlängerung 20 mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung, die ganz allgemein mit 40 bezeichnet ist, außen an der Bodenwand der Pfanne IC angebracht. Die Befestigungsvorrichtung 40 veist einen Hebäarm 41 auf, der an seinem einen Ende einen halbkreisförmigen Gabelkopf besitzt, der die Verlängerung 20 aufnimmt. Des weiteren ist die Befestigungsvorrichtung mit einer Drehpunktlagerung 43 zur Unterstützung des Hebelarms 41 ausgerüstet, die von der Pfanne 10 ausgeht, mit einem Spannschloß 44, mit Hilfe dessen der Hebelarm 41 an dem den Gabelkopf 42 entgegengesetzten Ende gehoben und gesenkt werden kann. Der Gabelkopf 42 ist mit zwei Aus-

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schnitten 45 versehen, die die Drehzapfen A-'- -aufnehmen, welche an dem oberen Teil 32 des Gehäuses 30 in der Gießvorrichtung 20 befestigt sind. Die Dre'ipunktiagerung 42 v/eist eine Γ-fern? ce Klammer 47 auf, die an einem die I-f armendüse 12 um gebenden Flansch 45 rr.it Hilfe der Gehrauben 49 befestigt ist. Auch hat die Drehpunktlagerung 43 einen nit einein Außengewinde versehenen Schaft %_t der von der Klammer 47 herabhängt, sowie eine mit Innengewinde versehene Hülse 51, die das untere Ende des Schaftes 50 umgibt und deren Gewinde mit dem Schaftgewinde in Eingriff steht. Schließlich gehört zu der Drelipunktla^erung 43 ein U-forniger Metallarm 52, der an den unteren Knde der Hülse 51 befestigt ist.

Der Arn 52 besitzt zwei waagerecht verlaufende Schlitze 53, die sich in seinen Flanschen befinden und zur Aufnahme des Stiftes 54 dienen. Auch ist der Hebelarm 51 nit zwei diametral gegenüberliegenden Löchern versehen, in denen der

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Stift 54 steckt. Auf diese Weise wird der Hebelärm 51 an der Drehpunktlagerung 43 befestigt. Diese Drehpunktlagerung ermöglicht die Drehung des Heb&arms 41-.-entweder.-in-einer waagerechten oder einer senkrechten Richtung um die Drehptmktlagerung als Gelenkverbindung, Das Heben und Senken des Hebelarms 41 , wodurch-'die Gießvorrichtung 20 mit der Pfannendüse 12 in und außer Berührung gebracht werden kann, ist gesichert durch Einstellung des Spannschloßes 44» Durch waage-

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reel.te Drehunc ("or. :Ieb<üarns 41 l'.ann die Verlängerung 20 zur I-f annendür,'.- ", ί axial ausgerichtet, b^w. kann diese Ausrichtung aufrelioben werden, wenn die Verlängerung und die lfannendüse einander nicl.t berühren.

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Claims

PATENTANWÄLTE DipL-Ing. MARTI N LICHT

Λ3 Dr. R E I N H O L D S C H M I DT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN

β MDNCHENJ · THERESiENSTRAssE 33 Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

UiIITKD STATES

München, den IS'. 3epter/ber \-j6C CORPO 2'ATIOII

Ihr Zeichen Unser Zeichen

Pit tsbur gh, Penn sy Iv aiii d

/öl·

iaPi Fenn Place 525

Pa ten t anmelduncf: "Vorrichtung zum StranggieiSen"

Patentansprüche

1. Stranggußvorrichtung, mit der eine Metallschmelze durch eine Austrittsöffnung im Boden eines Behälters in einer mit offenen Enden versehene Stranggußform vergießbar ist, wobei die Oberfläche der in der Form befindlichen Metallschmelze während/ des normalen Betriebs auf einer Höhe nahe dem oberen Ende der Form gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggußvorrichtung eine hitzebeständige Ausgußrohrverlängerung (20) aufweist, die sich von der Austragsöffnung gegen die Form (15) erstreckt und deren Länge kleiner ist als der Abstand zwischen der Austragsöffnung der Pfanne (10) und der in der Form (15) befindlichen Metall-

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rchmelze (ι 6), 'so daß die Verltiiverunt; '..C; i-ici voll- ?. t ärx i ^ über der ^etallschr.elzenobori lache befinojt, v/o bei das Eintritt sen-.le eier Vei lä-cerur.^ (2ü) an der Austrago-LTfnunC." cer Tri^nne (M) liegt im " oLnen Durel.ne:; .;>·;: besitzt, ic-r erheblich r.rr.ier ist ils 'ier Austrac^^i j'r.un^s'lurc;·.nasser, und das Auslaß&nde cer Verlcinrerunr (20).mit einer i££n\xnr (24) versehen ist, deren 3urc:.r.e^c-,:>or 1:3 einer ist ols cerjonice des üinlaßendes, vodiird. bein Ausstr-nen ^r:er Metallschiaelze euren die ^Siniir.^ (24) cie Luft ir. Eintreten in die Ausru.'trohrverläncerur:;: gehindert wird. _; ■

L. Vorrichtung nach Anspruch 1 _r dadurch gekennzeichnet, da.3 der Durchmesser 6er i-sivj.n^ (24) größer ist als der Durchmesser der Austrageöffnung an der Pfanne (1O).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgußrohrverlängerung (20) mit einen zylindrischen Rohr (21) versehen ist, velches unten mit einem Austrittsende (22) versehen ist, das über der Öffnung (24) einen nach innen sclj.räg zulaufenden Abschnitt (23) besitzt,

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Ausgußrohr (12) mit einer Verlängerung (20) versehen ist, die außen an der Gießpfanne (1O) abnehmbar angebracht ist.

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5, Vorrichtung nach Anspruch 4,"dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsende der Ausgußrohrverlängerung (2C) von einer ring!ΰτπίίΐηη, hitzebestlüidigen Scheibe (Z5) urigeben ist, nit der die Verlängerung (2G) an der Außenfläche ^ der Pfanne (-.TO)" negen die in der Pfanne befindliche Austrat, süffnung au sr i cl^tbar ist,

6, Vorrichtung nach Anspruch 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Auscu.ßrohrv-erlängerung (20) und die Scheibe (25) von einem Metallgehäuse (3C,31,3i) umgeben sind, '-essen unteres Ende oberhalb des Austrittsendes der Aus~v:"rcIr-verlär-igerung (2G) endet.

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