DE1911575C3

DE1911575C3 - Arrangement for horizontal continuous casting and strand deformation and operating mode for this

Info

Publication number: DE1911575C3
Application number: DE19691911575
Authority: DE
Inventors: Herbert Palos Verdes Harvey; Homer Milton Los Angeles Harvey; Leo Myer Los Angeles Harvey; Linden Coyle Rolling Hills Hill
Original assignee: Harvey Aluminum Inc
Current assignee: Harvey Aluminum Inc
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1969-03-07
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE1911575A1; DE1911575B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum horizontalen Stranggießen und Strangverformen von Metall zu Walzstücken, Blechen und dergleichen.The invention relates to an arrangement for the horizontal Continuous casting and forming of metal into rolled pieces, sheets and the like.

Aus der US-PS 27 90 216 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum vertikalen Stranggießen bekannt. Die Vorrichtung enthält ein Paar horizontal nebeneinander angeordneten Walzen und eine nach oben auf den Walzenspalt gerichtete Düse, mit den benachbarten Walzenflächen formentsprechend gekrümmten Düsenaußenflächen, welche erheblich länger als ihr Abstand zu den jeweils benachbarten Walzenflächen sind.From US-PS 27 90 216 an apparatus and a method for vertical continuous casting is known. the Device includes a pair of horizontally juxtaposed rollers and one on top of the Nip-oriented nozzle, with the adjacent roller surfaces curved nozzle outer surfaces corresponding to the shape, which are considerably longer than their distance from the respective adjacent roller surfaces.

Dieser, nur für den Vertikalguß geeigneten Vorrichtung haften eine Reihe schwerwiegender Nachteile an. Trotz Vorbeheizung der Düse und der Walzen vor Betriebsaufnahme besteht die Gefahr einer vorzeitigen Erstarrung des Metallflusses beim Auftreffen auf die Walzenflächen. Der hierbei entstehende Metallpfropfen kann die Walzen blockieren und hemmt zumindest den freien Materialfluß. Eine zur Behebung dieser Gefahr vorgesehene Beschleunigung des Walzenumlaufs führt zu weiteren Schwierigkeiten, weil sich der Wärmeübergang von der Schmelze auf die Walzen nicht genau genug einstellen läßt.This device, which is only suitable for vertical casting, has a number of serious disadvantages. Despite preheating of the nozzle and the rollers before starting operation, there is a risk of premature Solidification of the metal flow when it hits the Roller surfaces. The resulting metal plug can block the rollers and at least inhibit the free material flow. An acceleration of the roller rotation provided to eliminate this risk leads to further difficulties, because the heat transfer from the melt to the rollers is not precise lets adjust enough.

Beim oberhalb der optimalen Geschwindigkeit liegenden Walzenbetrieb entstehen ferner sog. Heißstellen, an denen die entsprechenden Metallteile von den Walzen nicht mitgenommen werden. Erfolgt demgegenüber der Walzenbetrieb unterhalb der optimalen Geschwindigkeit, so steigt der Kraftverbrauch scharf an. Da das richiige Mittelmaß der Walzengeschwindigkeit praktisch nicht erreichbar ist, sind die Durchgänge während der ersten 10—20 Minuten meist Ausschuß und unwirtschaftlich. Daher ist der Vertikalguß nur durchführbar, wenn lange, ununterbrochene Betriebszeiten eingehalten werden können, dagegen unwirtschaftlich, wenn kurze Durchgänge gewünscht werden, z. B. bei kleineren Posten verschiedener Abmessungen, die jedesmal eine Neueinstellung des Walzenabstands erforderlich machen. Der vertikale Metallfluß führt ferner Gaseinschlüsse mit, die zu unerwünschten Hohlstellen führen.When the roller is operating above the optimum speed, so-called hot spots also arise. where the corresponding metal parts are not picked up by the rollers. He follows on the other hand, if the roller is operated below the optimal speed, the power consumption increases sharply. Since the right average roller speed is practically impossible to achieve, they are Mostly waste and uneconomical during the first 10-20 minutes. Hence the vertical casting only feasible if long, uninterrupted operating times can be maintained, however uneconomical when short runs are desired, e.g. B. with smaller items different Dimensions that make it necessary to readjust the roller spacing each time. The vertical one Metal flow also entrains gas inclusions, which lead to undesired voids.

Dies erfordert an sich eine besonders gründliche Entgasung des schmelzflüssigen Metallstroms. Diese ist aber gerade hier besonders problematisch. Um ein Abtropfen oder Herunterfließen des in den Walzspalt eingespritzten Metalls zu verhindern reicht die Düse bis dicht an die benachbarten Walzenflächen bis zur Anlage der formentsprechend gekrümmten Düsenflächen anThis in itself requires a particularly thorough degassing of the molten metal stream. This is but especially problematic here. To prevent the water from dripping or flowing down into the roll gap To prevent injected metal, the nozzle extends right up to the adjacent roller surfaces up to the system the correspondingly curved nozzle surfaces

Ό die lormentsprechenden Walzenflächen. Dies verhindert weitgehend das Entweichen von Gasen aus der Schmelzmasse und verursacht darüber hinaus durch die unvermeidliche Berührung mit der Strangoberfläche Schrammen, Furchen und sonstige Oberflächenfehler der hergestellten Werkstücke.Ό the roller surfaces corresponding to the lorry. This prevents largely the escape of gases from the melt and also caused by the inevitable contact with the strand surface, scratches, furrows and other surface defects of the manufactured workpieces.

Fernerhin fehlt den so gegossenen Strängen in weitgehendem Maße eine strangverformend vergütende Bearbeitung erstarrter Metallmassen durch die Walzen, weil das eingespritzte schmelzflüssige Metall erst in unmittelbarer Nähe der Stelle des geringsten Walzenabstands zur Erstarrung gelangt.Furthermore, the strands cast in this way largely lack a strand-deforming remuneration Processing of solidified metal masses by the rollers, because the injected molten metal solidifies only in the immediate vicinity of the point of the smallest roller spacing.

Auch in der zur Senkrechten geneigt angeordneten Walzen aufweisenden Stranggußvorrichtung der kanadischen Patentschrift 6 19 491 ist die Düse durch eine elasiische Abdichtung mit den Walzen zwecks Abschlusses der Plenumkammer verbunden. Auch hier können Gaseinschlüsse nicht ordentlich entweichen.Also in the continuous casting apparatus of the Canadian Patent 6 19 491 is the nozzle by an elastic seal with the rollers for the purpose of closure connected to the plenum chamber. Here, too, gas inclusions cannot properly escape.

Durcfi die an dem Berührungspunkt der Düse mit den Wahen entstehenden Wärmeverluste tritt außerdem leicht eine örtliche, vorzeitige Erstarrung der Schmelze ein, die den weiteren Materialfluß blockiert. Dies ist selbst dann der Fall, wenn eine Keramikdüse verwendet wird. Außerdem führt der Düsenkontakt mit den Walzenflächen leicht zu einer Beschädigung der auf den Walzen vorgesehenen Oxydschutzschicht. An den beschädigten Stellen setzt sich sodann leicht Schmelzmasse fest, so daß der Strang u. U. sogar an der Walzenfläche festgeschweißt wird. Unerwünscht sind ferner die vermutlich durch Schmelzmassenpulsationen entstehenden Quer- oder Kreuzbanderscheinungen auf dem Strang, insbesondere auf Blechen. Vor der Anodisierung muß das Blech sodann nochmals gewalzt werden, um die Kreuzbänder, Querrippen und dergleichen glatt zu walzen.By the at the point of contact of the nozzle with the In addition, local, premature solidification of the melt easily occurs due to the resulting heat losses one that blocks the further flow of material. This is the case even when a ceramic nozzle is used will. In addition, the nozzle contact with the roller surfaces easily leads to damage on the Rollers provided protective oxide layer. Enamel then easily settles in the damaged areas so that the strand may even be welded to the roll surface. Are undesirable also the transverse ligament or cruciate ligament phenomena, which are presumably caused by enamel pulsations the strand, especially on sheet metal. The sheet must then be rolled again before anodizing to roll the cruciate ligaments, transverse ribs and the like smooth.

Eine zur Senkrechten geneigte Walzenanordnung sieht auch die Stranggießvorrichtung der US-PS 26 93 012 vor, wobei der Neigungswinkel der in einer gemeinsamen Ebene liegenden Waizenachsen wenigstens 20° zur Senkrechten betragen soll, ein Horizontalguß also ausgeschlossen ist. Erhebliche Nachteile entstehen auch durch Art und Stelle der Verfestigung und Erstarrung der Schmelzmasse beim Durchgang durch den Walzenspalt. Kurz vor Eintritt in den Walzspalt soll der Strang eine Kruste aufweisen, während er im Inneren nur teilweise erstarrt ist. Damit werden einerseits noch bestehende Gaseinschlüsse eingefangen, gleichzeitig aber die vergütende Walzeneinwirkung nahezu ausgeschlossen. Besonders gravierend ist die Gefahr des Anhaftens dieser teilweise erstarrten Schmelze an den Walzenflächen, das ein umständliches Abstreifen von den Walzen erforderlich macht, wobei die Walzenflächen leicht beschädigt werden können und darüber hinaus Oberflächenfehler im Strang entstehen können.A roll arrangement inclined to the vertical is also seen in the continuous casting apparatus of US Pat 26 93 012, the angle of inclination of the Waizen axes lying in a common plane at least Should be 20 ° to the vertical, so a horizontal casting is excluded. Significant disadvantages also arise from the type and location of solidification and solidification of the melt during passage through the nip. Shortly before entering the roll gap, the strand should have a crust, while it is only partially frozen inside. On the one hand, this removes the remaining gas inclusions captured, but at the same time the effect of the roller coating is almost impossible. Particularly serious is the risk of this partially solidified melt adhering to the roll surfaces, which is a makes cumbersome stripping from the rollers necessary, with the roller surfaces easily damaged and surface defects can also arise in the strand.

Die Erfindung hat eine Anordnung zum horizontalen Stranggießen und gleichzeitigem Verformen von Metall sowie deren Betriebsweise zur Aufgabe, welche durch gründliche Entgasung und unter Vermeidung vonThe invention has an arrangement for the horizontal continuous casting and simultaneous deformation of metal as well as their mode of operation to the task, which by thorough degassing and avoiding

Anhaftung von Schmelzgut an den Walzen Werkstücke erheblich verbesserter Qualität erzeugt Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zum horizontalen Stranggießen von Metall mit in Abstand der Strangstärke zueinander angeordneten, den Strang verformenden Walzen, wobei in Gießrichtung vor den Walzen eine Düse für die Schmelzzufuhr angeordnet ist, deren Außenfläche den gegenüberliegenden Walzenflächen formentsprechend gekrümmt sind und wobei die Länge dieser Püsenaußenflächen erheblich größer als der Abstand dieser Außenfläche zu den jeweils benachbarten Walzenflächen ist, dadurch, daß die Verbindungslinie beider Walzenaiittelpunkte zur Senkrechten einen Winkel von 0-15° bildet, daß die Außenfläche der Düse in einem 0,17 bis 1 mm betragenden Abstand zu jeweils benachbarten Walzenflächen angeordnet sind und daß die Walzen gekühlt sind.Adhesion of melt material to the rollers, workpieces of considerably improved quality, is produced this task by an arrangement for the horizontal continuous casting of metal with a spacing of the strand thickness mutually arranged rollers deforming the strand, one in front of the rollers in the casting direction Nozzle for the melt supply is arranged, the outer surface of which is the opposite roller surfaces are curved accordingly and the length of these outer surfaces of the nozzle is considerably greater than that The distance between this outer surface and the respective adjacent roller surfaces is due to the fact that the connecting line Both roller center points to the vertical form an angle of 0-15 ° that the outer surface of the nozzle are arranged at a distance of 0.17 to 1 mm from respectively adjacent roller surfaces and that the rollers are cooled.

Nach der Betriebsweise dieser Anordnung erfolgt die Kühlmittelführung in den Walzen derart, daß die Schmelze an einer Stelle vor der Verbindungslinie der Walzenmittelpunkte vollständig erstarrt ist, an der der Walzenabstand 12—50% größer ist als am Punkt der Verbindungslinien.After the mode of operation of this arrangement, the coolant is guided in the rollers in such a way that the Melt has completely solidified at a point in front of the connecting line of the roll centers, at which the The distance between the rollers is 12-50% larger than at the point of the connecting lines.

Durch diese Lösungsvorschläge wird erreicht, daß einerseits Gase aus der Schmelze beim Abkühlen, aber vor Erstarrung der Schmelze aus der Plenumkammer heraus entweichen können, andererseits aber eine vollständige Erstarrung beim Durchgang durch den Walzspalt gegeben ist, so daß Anhaftungen an den Walzenflächen und Oberflächenfehler des Metall-Strangs weitgehend ausgeschlossen werden, und durch die Walzen geformte und vergütete Stränge verbesserter Beschaffenheit und Qualität erhalten werden.Through these proposed solutions it is achieved that on the one hand gases from the melt during cooling, but can escape from the plenum chamber before the melt solidifies, but on the other hand a complete solidification is given when passing through the roll gap, so that buildup on the Roll surfaces and surface defects of the metal strand are largely excluded, and by the rolls formed and tempered strands of improved consistency and quality are obtained.

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

Fig. 1 die Stranggießanordnung der Erfindung im Querschnitt, mit den beiden Walzen, der Düse und der Schmelzgutzufuhr;Fig. 1 shows the continuous casting arrangement of the invention in cross section, with the two rollers, the nozzle and the Melt supply;

F i g. 2 zeigt als Einzelheit die den benachbarten Walzenflächeii entsprechend gekrümmten Düsenflächen. F i g. 2 shows in detail the nozzle surfaces which are curved corresponding to the adjacent roller surfaces.

Aus einem Schmelzbehälter 51 wird Schmelze nach Bedarf nach Abkühlung des Metalls auf eine etwas über dem Schmelzpunkt liegende Temperatur über eine umkleidete Tragleitung 24 in einen durch die flachen, parallelen Wandstücke 14, 15 der Düsen 35, 36 und Wandteile aus feuerfestem Material bestehender, durch die Stützglieder 39 in Lage gehaltener Endstücke gebildeten Kanal 13 geleitet Der obere Düsenteil 35 liegt etwas unter dem Badspiegel. Der Kanal 13 erstreckt sich günstigerweise Ober die gesamte Länge der beiden gekühlten Walzen R, deren durch ihre Mittelpunkte gehende Verbindungslinie »b« zur Senkrechten einen Winkel von höchstens 15° bildet, so daß ein im wesentlichen horizontaler Strangguß gewährleistet ist Die konkaven, einander komplementären Außenflächen der Düsen 35, 36 entsprechen der Oberfläche der Walze 20 und haben eine Länge, die erheblich größer als ihr Abstand zu den jeweiligen Düsenaußenflächen ist. Die Düse 40 führt bis zu einer, in Durchgangsrichtung des Strangs gesehen vor der Verbindungslinie »b«, befindlichen Ebene »a«. From a melting container 51, after the metal has been cooled to a temperature slightly above the melting point, melt is transferred via a sheathed support line 24 into one consisting of the flat, parallel wall pieces 14, 15 of the nozzles 35, 36 and wall parts made of refractory material, through which Support members 39 guided in the position of end pieces formed channel 13. The upper nozzle part 35 is slightly below the bath level. The channel 13 expediently extends over the entire length of the two cooled rollers R, the connecting line "b" of which through their centers forms an angle of at most 15 ° to the vertical, so that an essentially horizontal continuous casting is ensured. The concave, complementary outer surfaces of the nozzles 35, 36 correspond to the surface of the roller 20 and have a length which is considerably greater than their distance from the respective outer nozzle surfaces. The nozzle 40 leads to a plane “a” located in front of the connecting line “b”, seen in the direction of passage of the strand.

Wesentlich ist ferner ein Abstand der Außenfläche der Düsen 35, 36 von den jeweils benachbarten Walzenflächen, der 0,17—1 mm betragen soll.A distance between the outer surface of the nozzles 35, 36 and the adjacent ones is also essential Roll surface, which should be 0.17-1 mm.

Zur weiteren Vermeidung von Pulsationserscheinungen der Schmelzmasse und Streifenbildungen kann es ferner günstig sein, die obere Düsenlippe zur unteren Düsenlippe in Durchgangsrichtung gesehen in an sich bekannter Weise nach hinten versetzt anzuordnen (vgl. Herrmann, Handbuch des Stranggießens, S. 29, Bild 63), und zwar z. B. um 0,8—6,5 mm (optimal 1,5 mm).To further avoid pulsation phenomena in the enamel mass and the formation of stripes, it can be used also be favorable, the upper nozzle lip to the lower nozzle lip seen in the direction of passage in per se to be arranged offset to the rear as is known (cf. Herrmann, Handbuch des Stranggießens, p. 29, Fig. 63), namely z. B. by 0.8-6.5 mm (optimally 1.5 mm).

Im weiteren Betrieb der Anordnung werden die Kühlmittel in den Walzen so geführt, daß die Schmelze an einer Stelle vor der Verbindungslinie »b« der Walzenmittelpunkte vollständig erstarrt ist, an der der Walzenabstand 12—50% größer ist als am Punkt der Verbindungslinie.In further operation of the arrangement, the coolants in the rolls are guided in such a way that the melt has completely solidified at a point in front of the connecting line "b" of the roll centers, at which the distance between the rolls is 12-50% greater than at the point of the connecting line.

Durch die Anordnung und Betriebsweise kann die Dicke des vollständig erstarrten Metalls um 15—50% herabgesetzt werden. Die Walzstärke (d. i. die prozentuale Stärkenabnahme des Gußstücks) wird in erster Linie durch die Kühlkapazität der Walzen und den Abstand zwischen der Düsenöffnung 40 und der Stelle des geringsten Walzenabstands, d. i. dem senkrechten Abstand der Ebenen »a« und »b« bestimmt Bei gegebenen Walzendurchmessern und Kühlkapazitäten wird die Walzstärke durch Abstandsänderung der Düse und Geschwindigkeitsänderung der Walzen eingestellt. Bei Metallen mit eng begrenztem Schmelzbereich ist aber eine genauere Kontrolle von Kühl- und Walzengeschwindigkeit erforderlich.The arrangement and mode of operation can reduce the thickness of the fully solidified metal by 15-50%. The roll thickness (ie the percentage decrease in thickness of the casting) is primarily determined by the cooling capacity of the rolls and the distance between the nozzle opening 40 and the point of the smallest roll distance, ie the vertical distance between planes "a" and "b" for given roll diameters and cooling capacities, the roll thickness is adjusted by changing the distance of the nozzle and changing the speed of the rolls. In the case of metals with a narrow melting range, however, a more precise control of the cooling and roller speed is required.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for the horizontal continuous casting of metal with a spacing of the strand thickness from one another arranged, the strand deforming rollers, wherein in the casting direction in front of the rollers a nozzle for the melt supply is arranged, the outer surface of which corresponds to the shape of the opposite roller surfaces are curved and the length of these outer nozzle surfaces is considerably greater than that The distance between this outer surface and the respective adjacent roller surfaces is characterized in that that the line connecting the two roller centers is at an angle to the vertical of 0-15 degrees that the outer surface of the nozzle (35, 36) in an amount of 0.17 to 1 mm Are arranged at a distance from the respective adjacent roller surface and that the rollers are cooled.

2. Mode of operation for the arrangement according to claim 1, characterized in that the coolant guide takes place in the rolls in such a way that the melt is at a point in front of the connecting line of the roll centers is completely solidified, at which the roller spacing is 12 to 50% greater than at the point of Connecting lines is.