DE1925862A1

DE1925862A1 - Verfahren zur Herstellung von Straengen im Stranggiessverfahren und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1925862A1
Application number: DE19691925862
Authority: DE
Inventors: Boehler Ing Friedrich
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1968-08-23
Filing date: 1969-05-21
Publication date: 1970-02-26
Also published as: BR6910140D0; BE735278A; FR2016256B1; SE348656B; CH525732A; US3583470A; GB1278071A; FR2016256A1; AT280508B; ES368343A1

Description

Dr. Werner Koch Dr. Richard Glawe

Dipl.-lng. Klaus Delfs

Dr. Walter Moll 1925862

Patentanwälte .

-- Vereinigte Osterreichische Eisen-Müncbenzz _und Stahlwerke Aktiengesellschaft Uebherrstr.20 _{iri Tiin}„

Verfahren zur Herstellung von Strängen im Stranggießverfahren und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strängen im Stranggießverfahren, wobei Stahl in eine gekühlte Kokille gegossen und der mit einer erstarrten Randzone gebildete Strang in einer auf die Kokille folgenden Kühlzone weiter gekühlt wird.

Es ist bekannt, daß beim Stranggießen von Eisen- und Stahllegierungen Schwierigkeiten bei der Erstarrung auftreten, die durch den Umstand bedingt sind, daß während der Erstarrung dea Stranges die Wärmeabfuhr radial von innen nach außen erfolgt. Die Gießgeschwindigkeit muß verhältnismäßig niedrig gehalten werden, weil sonst die erstarrte Kruste des Stranges, die durch Berührung des flüssigen Stahles mit der wassergekühlten Kokillenwand entsteht, abreißt oder aufbricht. In diesem Stadium hat der flüssige Kern im Strang noch einen relativ großen Durchmesser; die Wärmeabfuhr aus dem flüssigen Kern zur erstarrten Oberfläche des Stranges hin ist verhältnismäßig schlecht.

Die bestehenden Schwierigkeiten können nicht durch Verstärkung der Kühlung an der Oberfläche des Stranges beseitigt werden. Wird zu stark gekühlt, so treten infolge der großen Temperaturdifferenz· zwischen Kern und Oberfläche des Stranges Spannungsrisse auf, die Fehler verursachen, welche auch bei der Weiterverarbeitung nicht mehr behoben werden können.

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Um die Kühlung zu vergleichmäßigen und einen besseren Temperaturverlauf während der Erstarrung zu erreichen, sind zahlreiche verschiedene Vorschläge gemacht worden. Man hat versucht, durch Anlegen von elektromagnetischen Drehfeldern, durch Behandlung mit Ultraschall, Anwendung von Vibrationseinrichtungen u. dgl. den Wärmeausgleich zwischen dem heißen Kern und der erstarrten Außenkruste zu verbessern.Weiters wurde vorgeschlagen, den Kern des Stranges durch Einführen von kaltem Material, wie Stangen, Drähte u.dgl., die mit gleicher Geschwindigkeit wie der Gießstrang abgesenkt wurden, zu kühlen. Schließlich ist es bekannt, einen Hohlstrang zu gießen, der als Kokille für den mittleren Teil eines weiteren Stranges verwendet wird.

Obwohl der Stand der Technik, wie ausgeführt, auf diesem Gebiet umfangreich ist, sind die bestehenden Schwierigkeiten bisher nicht in zufriedenstellender Weise beseitigt worden, teils, weil der Wirkungsgrad der vorgeschlagenen Maßnahmen unzureichend war, teils, weil die Apparatur für den praktischen Betrieb zu umständlich und kostspielig ist.

Die Erfindung hat die Lösung des bestehenden Problems auf einem neuen Weg zum Ziel und besteht darin, daß der Stahl in mindestens zwei Strahlen in die Kokille gegossen wird,von denen mindestens einer eine tiefere Temperatur aufweist als der bzw. die anderen Strahlen, wobei der die tiefere Temperatur aufweisende Strahl in die Mitte der Kokille geleitet wird und so die Kernzone des Stranggußproduktes bildet.

Die Temperatur des Strahles tieferer Temperatur soll nahe der Liquidustemperatur des Stahles liegen, während die Temperatur des Strahles höherer Temperatur die normale Gießtemperatur darstellt. Da die Liquidustemperatur von Stahl etwa 1490° G beträgt und die normale Gießtemperatur zwischen ebwa 1550 und 1570° C liegt, beträgt der Temperaturunterschied zwischen dem Strahl tieferer Temperatur und dem Strahl höherer Temperatur etwa 60 bis 700 G.

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Zweckmäßig wird zur Herstellung von Gußstücken mit quadratischem oder kreisrundem Querschnitt der Strahl tieferer Temperatur ringförmig von einem Strahl höherer Temperatur umgeben.

Die Vereinigung der beiden Strahlen kann entweder vor Erreichung der Metalloberfläche in der Stranggußkokille oder erst unterhalb der Metalloberfläche in der Stranggußk*kille erfolgen»

Vorteilhaft erfolgt die Herstellung von Brammen mit rechteckigem Querschnitt derart, daß ein Strahl tieferer Temperatur in den Mittenbereich der Stranggußkokille geleitet wird und beiderseits des Strahles tieferer Temperatur Strahlen höherer Temperatur in die Kokille geleitet werden, die die Randzenen des Stranggußproduktee bilden.

Die Strahlen mit höherer und tieferer Temperatur können aus getrennten Pfannen zugeführt werden, in denen sich das Metall auf verschieden hoher Temperatur befindet, oder aus einer einzigen Pfanne, wobei der in den Mittenbereich' der Kokille zu leitende Strahl auf dem Weg zwischen Pfanne und Zwiachengefäß bzw. zwischen Zwischengefäß und Stranggußkokille durch inerte gasförmige Kühlmittel gekühlt wird.

Weiters umfaßt die Erfindung Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Uach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, die eine Stranggußkokille, ein Zwisehengefäß und zwei Gießpfannen, die zur Aufnahme von Stahl mit verschieden hoher Temperatur bestimmt sind, aufweist, besitzt das Zwischengefäß zwei Ausgußöffnungen, von denen die eine die andere ringförmig umgibt, welche Öffnungen dadurch gebildet sind, daß in eine Bodenöffnung des Zwischengefäßes ein Rohr von kleinerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Bodenöffnung eingesetzt ist, welches Rohr mit der zur Aufnahme von kühlerem Metall bestimmten Pfanne verbunden ist, während das das Rohr umgebende, das Zwischengefäß fül-

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lende heißere Metall aus der zweiten Pfanne zugeführt wird. Vorteilhaft kann das Rohr bis unter die Metalloberfläche der Stranggußkokille geführt sein.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der er-• findungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung von Brammen, mit einer Stranggußkokille, einem Zwischengefäß und einer Pfanne, sind im Boden des Zwischengefäßes drei AusgußÖffnungen zur Bildung von drei Strahlen vorgesehen, wobei unter der mittleren Ausgußöffnung im Bereich zwischen dem Boden des Zwischengefäßes und der Metalloberfläche in der Stranggußkokille eine rohr- oder rinnenförmige Kühleinrichtung mit Ein- und Auslässen für ein gasförmiges Kühlmittel angeordnet ist. ^ Zweckmäßig ist das Rohr oder die Rinne geneigt zur Stranggußkokille angeordnet.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung von Brammen besteht darin, daß zwei Zwiechengefäße vorgesehen sind, von denen das eine hufeisenförmig gestaltet ist und zwei AusgußÖffnungen besitzt, die sich über den Randbereichen der Kokille befinden, während das zweite Zwischengefäß rechteckige Gestalt aufweist, zwischen den Schenkeln des ersten Zwischengefäßes angeordnet ist und sich mit seiner Ausgußöffnung über dem Mittenbereich der Kokille befindet.

Das erfindungegemäße Verfahren und eine Anzahl von W zu seiner Durchführung geeigneten Einrichtungen sind in der Zeichnung näher erläutert.

Die Pig. 1 und 2 zeigen Einrichtungen zur Herstellung von Knüppeln mit kreisrundem oder rechteckigem Querschnitt mit einer Stranggußkokille, einem Zwischengefäß und zwei Pfannen, im Aufriß; die Fig. 3 zeigt eine Einrichtung aur Herstellung von Brammen mit einer Stranggußkokille, einem Zwischengefäß und einer Pfanne, ebenfalls im Aufriöj Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform hievon; in den fig.. 5 und 6 ist im Aufriß und im Grundriß eine Einrichtung aur

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Herstellung von Brammen dargestellt, bei der zwei Zwischengefäße und zwei Pfannen Verwendung finden.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 ist die Stranggußkokille mit 1 bezeichnet, in der das Niveau der Metalloberfläche mit 2 bezeichnet ist. Oberhalb der Stranggußkokille ist das Zwischengefäß 3 angeordnet, über dem die beiden Pfannen "4 und 5 in Stellung gebracht sind. Die beiden Pfannen sind Stopfenpfannen, deren Ausgußöffnung;6 und 7 durch die Stopfen 8 und 9 geöffnet und geschlossen sowie der Durchfluß des flüssigen Metalls geregelt werden kann. Im Boden des Zwischengefäßes 3 ist eine Öffnung 10 vorgesehen, die von einem Rohr 11, welches am Boden der Pfanne 5 befestigt ist, durchsetzt | wird. Der Außendurchmesser des Rohres 11 ist kleiner als die lichte Veite der Öffnung 10, so daß ein Ringspalt 12 gebildet wird. Aus der Pfanne 4 wird flüssiges Metall 14 in das Zwischengefäß geleitet, welches das Rohr 11 bis zu einer bestimmten Höhe (welches Niveau mit 13 bezeichnet ist) umgibt. Durch das Rohr 11 wird aus der Pfanne 5 flüssiges Metall 15 zugeführt, welches eine tiefere Temperatur besitzt als das aus der Pfanne 4 zugeleitete und im Zwischengefäß gesammelte Metall 14. Beim Austritt aus der Bodenöffnung 10 umgibt somit das heißere Metall 14 ringförmig das kühlere Metall 15 und fällt mit diesem in einem geschlossenen Strahl in die Stranggußkokille 1. Bei Erreichen der Metalloberfläche 2 in.der Kokille 1 bleibt die Temperaturverteilung mit einer äußeren heisseren Handzone 17 und einer inneren kühleren Kernzone 16 zunächst noch erhalten, obwohl am Außenrand die Kokillenkühlung einsetzt und die Außenkruste erstarrt. Durch die kinetische Energie des Gießstrahles erfolgt dann ein Wärmeaustausch in der Kokille, bei welchem die mittlere, kühlere Zone breiter und der Temperaturübergang von der Temperatur in der Außenzone zur Temperatur in der Kernzone gleichmäßiger wird.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsfürm der Einrichtung gemäß TIg. 1 dargestellt, bei der das Rohr i1 bis unter die Metalloberfläche 2 der Kokille 1 geführt Lat,

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Es wird also eine Vermischung der Metallstrahlen 14 und 15 während ihres Falles in die Kokille verhindert, sondern die beiden Metalle bis zum Erreichen der Metalloberfläche 2 getrennt gehalten. Eine Vermischung mit Temperaturausgleich kann erst in der Kokille erfolgen> wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird.

In Fig. 3 wird die Herstellung von Brammen erläutert. Die Einrichtung umfaßt eine Stranggußkokille 1, ein Zvischengefäß 3 und eine Stopfenpfanne 4, aus der das Metall in das Zwischengefäß geleitet wird. Das Zwischengefäß besitzt drei Bodenöffnungen 18, 19und 20, die oberhalb der Kokille so angeordnet sind, daß der aus der Bodenöffnung 19 fallende Strahl W 15 in den Mittenbereich, die aus den Bodenöffnungen 18 und 20 fallenden Strahlen 14, 14' in die Randbereiche der Kokille gelangen. Unterhalb der Bodenöffnung 19 im Bereich zwischen dem Boden des Zwischengefäßes und dem Metallniveau 2 ist eine Kühleinrichtung 21 vorgesehen, die als den Strahl 15 umgebendes Rohr aus feuerfestem Material ausgebildet ist. Das Rohr hat eine Zuleitung 22 und eine Ableitung 23 für ein inertes gasförmiges Kühlmedium. Das Gas, welches eine tiefe Temperatur aufweisen kann, wird bei 22 eingeblasen, streicht im Ringspalt 24 entlang dem fallenden Strahl 15 und wird durch den Auslaß 23 abgelassen. Auf diese Weise wird der Strahl 15 während des Fallens abgekühlt, in der Kokille werfe den dadurch ähnliche Verhältnisse geschaffen wie bei der Einrichtung nach Pig. 1, d.h. in der Kokille befinden sich eine Kernzone 16 von tieferer Temperatur und Randzonen 17 von höherer Temperatur. Die Einrichtung nach Pig. 3 erfordert für eine wirksame Kühlung des mittleren Metallstrahles einen entsprechenden Abstand des Zwischengefäßbodens vom Metallspiegel in der Kokille. Da im allgemeinen das Bestreben besteht, die !Fallhöhe niedrig zu halten, kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Pig. 4 dargestellt ist, der mibtlere Strahl 15 schräg in die Kokille geleitet v/erden» Zu diesem Zweck ist nach P:Lg» 4 eine geneigte Hinne 2! vozⁱijK'-ahhen_l die von einer A-Meoteimg 2Jj abgedeckt; isrfcg

durch den Kanal 26 wird das inerte gasförmige Kühlmittel über den Strahl 15 geleitet und dieser gekühlt. Mit 27 ist eine an der Kokille befestigte Prallwand bezeichnet, die gegebenenfalls einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen kann. Die Prallwand verhindert ein vorzeitiges Vermischen des Metallstrahles 15 mit den Metallstrahlen 14, 14'.

In den Pig. 5 und 6 ist eine Einrichtung zur Herstellung van Brammen mit zwei Zwischengefäßen 30 und 31 gezeigt, welche Zwischengefäße von zwei (nicht dargestellten) Pfannen beschickt werden, wobei das Zwischengefäß 31 Metall von tieferer Temperatur zugeführt erhält als das Zwischengefäß 50. Das Zwischengefäß 30 ist hufeisenförmig gestaltet und umschließt mit seinen Schenkeln ein Ende des Gefäßes 31» so daß die Ausgußöffnungen 32 und 32! des Zwischengefäßes 30 die Ausgußöffnungen 33 des Zwischengefäßes 31 flankieren und alle drei Ausgußöffnungen fluchten. Die Ausgußöffnung 33,die über dem Mittenbereich der Stranggußkokille liegt, hat, in gleieher Weise wie die Ausgußöffnung 19 bei der Einrichtung na*h Pig. 3, einen etwas größeren Durchmesser als die beiden seitlichen Ausgußöffnungen, die über den Randbereichcn der Kokille stehen. Mit den strichlierten Bogenlinien 34 und 35 sind die Umrisse der beiden Pfannen angedeutet, die die Zwischengefäße 30 bzw. 31 versorgen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Strängen im ötranggießverfahren, wobei Stahl in mindestens zwei Strahlen in eine gekühlte Kokille gegossen und der mit einer erstarrten Randznne gebildete Strang in einer auf die Kokille folgenden Sekundärkühlzone weiter gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahl eine tiefere Temperatur aufweist als der bzw. die anderen Strahlen (14 bzw. 14 und 14')> wobei der die tiefere Temperatur aufweisende Strahl (15) in die Mitte der Kokille (1) geleitet wird und so die Kernzone (16) des Stranggußproduktes bildet.

2. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Gußstücken mit quadratischem oder kreisrundem Querschnitt der Strahl (15) tieferer Temperatur ringförmig von einem Strahl (14) höherer Temperatur umgeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigung der beiden Strahlen (14, 15) vor Erreichung der Metalloberfläche (2) in der Stranggußkokille (1) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigung der beiden Strahlen (14, 15) erst unterhalb der Metalloberfläche (2) in der Stranggußkokille (1) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung von Brammen mit rechteckigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet,daß ein Strahl (15) tieferer Temperatur in den Mittenbereich

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der Stranggußkokille (1) geleitet wird und beiderseits des Strahles (15) tieferer Temperatur strahlen (14) höherer Temperatur in die Kokille (1) geleitet werden, die die Randzonen (17) des Stranggußproduktes bilden,

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen mit höherer und tieferer Temperatur (14 bzw. 15) aus getrennten Pfannen (4> 5) zugeführt werden, in denen sich das Metall auf verschieden hoher Temperatur befindet.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen (14, 14' und 15) höherer und tieferer Temperatur aus einer einzigen Pfanne (4) zugeführt werden, wobei der in den Mittenbereich der Kokille

(I) zu leitende Strahl (15) auf dem Weg zwischen Pfanne (4) und Zwischengefäß' (3) bzw. zwischen Zwischengefäß (3) und Stranggußkokille (1) durch inerte gasförmige Kühlmittel gekühlt wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einer Stranggußkokille, einem Zwischengefäß und zv/ei Gießpfannen, die zur Aufnahme von Stahl mit verschieden hoher Temperatur bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengefäß "(3) zwei Ausgußöffnungen besitzt, von denen die eine die andere ringförmig umgibt, welche Öffnungen dadurch gebildet sind,daß in eine Bodenöffnung (10) des Zwischengefäßes (3) ein Rohr (11) von kleinerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Bodenöffnung (10) eingesetzt ist, welches Rohr (11) mit der zur Aufnahme von kühlerem Metall (15) bestimmten Pfanne (5) verbunden ist, während das das Rohr

(II) umgebende, das Zwischengefäß (3) füllende heißere Metall (14) aus der zweiten Pfanne (4) zugeführt wird.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) bis unter die Metalloberfläche (2) dor Gtranggußkokille (1) geführt ist.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 zur Herstellung von Brammen mit einer Stranggußkokille, einem Zwischengefäß und einer Pfanne, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Zwischengefäßes (3) drei Ausgußöffnungen (18, 19, 20) zur Bildung ν·η drei btrahlen (14, 15, 14') vorgesehen sind, wobei unter der mittleren Ausgußöffnung (19) im Bereich zwischen dem Boden des Zwischengefäßes (3) und der Metalloberfläche (2) in der Stranggußkokille (1) eine rohr- oder rinnenförmige Kühleinrichtung (21) mit Bin- und Auslässen (22 bzw. 23) für ein .gasförmiges Kühlmittel angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr oder die Rinne (21) geneigt zur btranggußkokille (1) angeordnet ist.

12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 6 zur Herstellung von Brammen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zwischengefäße (30, 31) vorgeseh^n sind, von denen das eine (30) hufeisenförmig gestaltet ist und zwei AusgußÖffnungen (32, 32') besitzt, die sich ütoer den Randbereiclien der Kokille (1) befinden, v/ährend das zweite Zwischengefäß (31) rechteckige Gestalt aufweist, zwischen den Schenkeln des ersten Zwischengefäßes (30) angeordnet ist und sich mit seiner Ausgußöffnung (33) über dem Mittenbereich der Kokille (1) befindet.

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