DE1929848B2

DE1929848B2 - Vorrichtung und Verfahren zum Zuführen einer Stahlschmelze zu einer Stranggießkokille

Info

Publication number: DE1929848B2
Application number: DE19691929848
Authority: DE
Inventors: Takaho Kawawa; Haruo Yokohama Kubotera; Hidetaro Nemoto
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1969-06-12
Publication date: 1978-08-17
Also published as: SE360288B; CA923676A; DE1929848C3; DE1929848A1; FR2010782B1; GB1278625A; FR2010782A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen einer Stahlschmelze zu einer Stranggießkokille und zum Abscheiden aluminiumoxydhaltiger Einschlüsse aus der Schmelze, die aus einem Zwischenbehälter mit Bodenausguß und einer vorgeschalteten Gießpfanne besteht und eine Einrichtung mit einem gasdurchlässigen, feuerfesten Einsatz zum Einblasen von Inertgas in die Schmelze aufweist.

Da beim Stranggießen die Anforderungen an die Reinheit der in die Stranggießkokille eingegossenen Stahlschmelze wesentlich höher als bei Formgießverfahren sind, weil die Gefahr besteht, daß die enthaltenen Verunreinigungen mit dem Strang mitgeführt werden und sich nicht wie beim Formgießen in den Steigern sammeln können, wird bei der vorstehend aufgeführten bekannten Anordnung (FR-PS 14 04 505) durch den gasdurchlässigen feuerfesten Einsatz Inertgas in den Zwischenbehälter eingeblasen. Der Zwischenbehälter steht mit seinem Bodenausguß über einen Siphonverschluß in Verbindung. Diese bekannte Anordnung, die außerdem eine Entgasung unter Vakuum vorsieht, birgt bei hoher Gießgeschwindigkeit die Gefahr, daß Verunreinigungen, insbesondere bei aluminiumberuhigter Stahlschmelze aluminiumoxydhaltige Einschlüsse, mit der Schmelze durch den Siphonverschluß mitgerissen werden und durch den Bodenausguß in die Stranggießkokille gelangen. Ein Abscheiden dieser Verunreinigungen in der Stranggießkokille selbst ist bei der bekannten Anordnung nicht möglich, da direkt in einem vertikalen Strahl in die Kokille eingegossen wird.

Das Mitreißen von Verunreinigungen durch den Siphonverschluß wird dadurch gefördert, daß der Schmelzenauslaß der Gießpfanne etwa oberhalb des gasdurchlässigen feuerfesten Einsatzes zum Einblasen von Inertgas liegt und daher die von Inertgas durchblasene Schmelze durch die in den Zwischenbehälter aus der Gießpfanne einströmende Schmelze stark durchwirbelt wird.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Vorrichtung zum Zuführen einer Stahlschmelze zu einer Stranggießkokille und zum Abscheiden insbesondere aluminiumoxydhaltiger Einschlüsse aus der Schmelze so auszubilden, daß mit Sicherheit Einschlüsse, insbesondere aluminiumoxydhaltige Einschlüsse, in dem Gußstrang vermieden werden, sowie ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl unter Benutzung dieser Vorrichtung zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung

J5 der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die Einrichtung mit dem gasdurchlässigen, feuerfesten Einsatz im Boden der Gießpfanne vorgesehen ist, daß der horizontale Abstand des Schmelzenauslasses aus der Gießpfanne vom Bodenausguß des Zwischenbehälters zwei bis zehn Meter beträgt, daß der Zwischenbehälter so hoch ist, daß die Badtiefe im Zwischenbehälter mindestens 350 mm betragen kann, daß der Bodenausguß als Tauchausguß mit zwei schräg nach unten weisenden Austrittsöffnungen ausgebildet ist, wobei der Winkel Theta der Austrittsöffnung gegenüber der Horizontalen von dem Verhältnis der Breitseite L zur Schmalseite D der Stranggießkokille gemäß der Gleichung

so (n0-7.5L/D;>Theta>(80-7,5L/D;

abhängig ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des gasdurchlässigen feuerfesten Einsatzes zum Einblasen von Inertgas in der Gießpfanne selbst, erfolgt die Hauptabscheidung von Verunreinigungen, insbesondere aluminiumoxydhaltigen Einschlüssen bereits in der Gießpfanne, so daß eine vorgereinigte Schmelze in den Zwischenbehälter gelangt. Durch den Abstand zwischen

M) dem Schmelzenauslaß der Gießpfanne und dem Bodenausguß des Zwischenbehälters erfolgt eine weitere Absetzung von Verunreinigungen während des Durchlaufs durch den Zwischenbehälter, wobei keine Verengungen des Durchlaufs, wie z. B. bei einem Siphonverschluß vorgesehen sind, um langsame Strömungsgeschwindigkeiten sicherzustellen und das Absetzen nicht zu stören.
Um ggf. noch vorhandene Verunreinigungen in der

Kokille selbst absetzen zu können, ist der Bodenausguß des Zwischenbehälters erfindungsgemäß als Tauchausguß mit zwei in einem im Verhältnis zum Kokillenquerschnitt liegenden Winkel schräg nach unten weisenden Austrittsöffnungen ausgebildet, so daß ggf. mitgerissene Verunreinigungen in der Schmelzenphase in der Kokille sich am Schmelzenspiegel absetzen. Hs ist zwar ein derartiger Tauchausguß mit zwei schräg nach unten weisenden Austrittsöffnungen bekannt (DT-Gbm 19 58 192). Gemäß der Erfindung wird jedoch nicht schlechthin ein derartiger Tauchausguß verwendet, sondern es wird der Austrittswinkel aus dem Ausguß in die Schmelzenphase in der Kokille in eine genaue Relation zum Querschnitt der Kokille gesetzt, so daß noch mitgerissene Verunreinigungen sich leicht an der Oberfläche absetzen können.

Um die Verunreinigungen an der Oberfläche der Schmelzenphase in der Kokille zu halten, und um in bekannter Weise eine Oxydation an der Oberfläche zu verhindern, wird nach einem erfindunesgemäßen Verfahren vorzugsweise auf den Schmelzenbadspiegel in der Stranggießkokille ein nichtoxydierendes Flußmittel aufgebracht, das einen Schmelzpunkt zwischen 1000 und 1300°C und in geschmolzenem Zustand zumindest eine Viskosität von 10—1000 Poise hat. Durch das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Flußmittel mit der entsprechenden Viskosität werden die zum Badspiegel aufsteigenden Verunreinigungen sicher in der Flußmitteiabdeckung gehalten und können nicht in den Gießstrang gelangen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 teilweise im Schnitt eine Vorrichtung zum Zuführen einer Stahlschmelze zu einer Stranggießkokille und Abscheiden insbesondere aluminiumoxydhaltiger Einschlüsse aus der Schmelze,

Fig.2 in größerem Maßstab einen gemäß der Vorrichtung in F i g. 1 verwendeten Tauchausguß und

Fig.3 eine graphische Darstellung des günstigsten Bereichs des Auslaßwinkels Theta des Tauchausgusses gemäß F i g. 2, in Abhängigkeit von dem Querschnitt des Gießstranges.

Ein feuerbeständiger, gasdurchlässiger Einsatz ist an einer geeigneten Stelle des Gießpfannenbodens angebracht, um Inertgas wie Ar, N2 und dergleichen in die Stahlschmelze einzublasen. Dazu ist, wie in F i g. 1 gezeigt, ein Einsatz 2 in den Boden der Gießpfanne 1 eingesetzt. Das Gas wird aus einer Gasflasche 3 zugeführt. Das Inertgas kann auch mit Hilfe eines Tauchrohres 4 mit gasdurchlässiger Spitze 2' eingeblasen werden. Je nach Lage kann der Einsatz 2 und das Tauchrohr 4 gleichzeitig verwendet werden. Auf diese Weise kann eine gleichförmige Temperatur der Stahlschmelze, eine vollkommene Aufschwemmung der Al₂O3-Einschlüsse und ausreichende Ausscheidung derselben schon in der Gießpfanne erreicht werden.

Aus der Gießpfanne 1 wird die Schmelze durch den Schmelzenauslaß 5 in den Zwischenbehälter 6 gegossen. Die Tiefe der Stahlschmelze im Zwischenbehälter 6 beträgt über 350 mm und wird während des gesamten Gießvorganges konstant gehalten. Der Abstand zwischen dem Schmelzenauslaß 5 und der Gießpfanne 1 und dem Bodenausguß 7 des Zwischenbehälters liegt innerhalb des Bereiches von 2 bis 10 m. Werden diese Bedingungen während der ganzen Zeit gehalten, so können neuerlich in dem der Atmosphäre ausgesetzten Gießstrom gebildete Aluminate zur Oberfläche der Stahlschmelze aufschwimmen. Selbstverständlich fällt dabei die Temperatur der Stahlschmelze nicht ab.
Beim Gießen der Schmelze in die Stranggießkokille 9 wird ein Tauchausguß verwendet, dessen Ende unter den Spiegel der Stahlschmelze in der Stranggießkokille 9 eintaucht (F i g. 2). Die Oberfläche der Stahlschmelze kann nicht oxydieren, wenn sie in der nachstehend genannten Weise mit Flußmitteln abgedeckt ist Derartige Flußmittel müssen die vier nachstehenden Bedingungen erfüllen: Sie müssen

a) niehtoxydierend,

b) schnell schmelzbar sein,

c) einen Schmelzpunkt zwischen 1000 und 1300° C und

d) im geschmolzenen Zustand eine Viskosität zwischen 10 und 1000 Poise aufweisen.

Derartige Flußmittel verhindern, daß die Stahlschmelze am Spiegel in der Stranggießkokille durch die

2« Atmosphäre oxydiert wird und dient ferner dazu, die aufschwimmenden Aluminate aufzufangen. Es ist festgestellt worden, daß diese Flußmittel gleichzeitig zwischen die Gußstückoberfläche und die Innenwand der Stranggießkokille 9 eintreten und so in gewisser Weise als Schmiermittel dienen.

Der Tauchausguß 8 besteht aus feuerfestem Material und hat eine Rohrform. Er besitzt zwei Auslässe 8' des Durchganges, die, wie in F i g. 2 gezeigt, unter einem Winkel (Theta) nach unten gerichtet sind. Es wurde

jo festgestellt, daß bei zu geringem Winkel θ (Theta) eine gleichmäßige Verteilung des Flußmittels schwierig zu erreichen ist, da die Radialgeschwindigkeit des Stahlschmelzenstromes zu hoch ist. Ist andererseits der Winkel θ zu groß, so strömt die Stahlschmelze zu

y, schnell in Längsrichtung der Kokille. Deshalb wird der Auslaßwinkel θ in Abhängigkeit vom Verhältnis LJD bestimmt, wobei L die Strangbreite und D die Strangdicke ist. Diese Beziehung wird durch die im Anspruch 1 enthaltene empirische Formel dargestellt.

In dieser Formel sind vorzugsweise
UD> 1 und
D= 100 bis 400 mm.

Die sich aus dieser Gleichung ergebenen Unterschiede des Winkels Theta sind durch Stahlart, Abziehgeschwindigkeit und durch Schmelzentemperatur bestimmt. Der schraffierte Bereich in Fig.3 zeigt den durch die empirische Gleichung bestimmten Bereich. Wird der auf Grund der F i g. 3 ermittelte Wert für den Auslaßwinkel Θ des Tauchausgusses des Zwischenbehälters verwendet, so können schädliche Einflüsse vermieden werden. Auf diese Weise wird ein einwandfreier Gußstrang auf die Walzstraße gezogen.

Anhand des folgenden Beispiels soll die Erfindung weiter veranschaulicht werden:

Beispiel

Chemische Zusammensetzung der Stahlschmelze

^b0 C < 0,06%, Mn 0,20 bis 0,50%,

Si <0,02%, ρ ₌ 0,030%, S < 0,030%.
Lösliches Aluminium: 0,020 bis 0,065%.

Blasbciingungen

Verwendetes Gas: Ar.

Blaszeit: 2 bis 7 Minuten, durch einen gasdurchlässigen Einsatz 2, wie in F i g. 1 gezeigt.

Gießbedingungen

Tiefe des Stahlschmelzenbades im Zwischenbehälter: 400 mm.

Abstand Schmelzenauslaß der Gießpfanne Bodenausguß des Zwischenbehälters: 3 m. Auslaßwinkel θ des Tauchausgusses: 25°. Strangquerschnitt: 200 χ 1600 mm. Verwendetes Flußmittel: Portland-Zement.

Vergleichsversuch nach herkömmlichen Verfahren

Tiefe der Stahlschmelze im Zwischenbehälter: 400 mm.

Durchmesser des offenen Bodenausgusses: 20 bis 25 mm.

Chemische Zusammensetzung und Strangquerschnitt: wie oben.

Walzbedingung

Warmwalzen auf 2,8 mm Stärke. Reduktion beim Kaltwalzen auf 0,9 mm Stärke. Die Ergebnisse dieser Beispiele sind

Gewichts	Ausbeute an	Ausbeute
verlust	warmge	an 1-er
	walztem	Qualität
	Blech (aufge	nach dem
	wickelt)	Kaltwalzen
(%)	(Gew.-%)	(%)

ίο Erfindungsgem. 1
Verfahren
Bekanntes 6

Verfahren

96,5
92,8

92,3
87,8

Aus den Ergebnissen dieser Beispiele ergibt sich, daß nach der Erfindung hergestellter Stahl nach bekannten Verfahren hergestelltem merklich überlegen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur beim Stranggießen von Aluminium-beruhigtem Stahl, sondern auch anderer flüssiger Metalle angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zuführen einer Stahlschmelze zu einer Stranggießkokille und zum Abscheiden aluminiumoxydhaltiger Einschlüsse aus der Schmelze, die aus einem Zwischenbehälter mit Bodenausguß und einer vorgeschalteten Gießpfanne besteht und eine Einrichtung mit einem gasdurchlässigen, feuerfesten Einsatz zum Einblasen von Inertgas in ι ο die Schmelze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit dem gasdurchlässigen, feuerfesten Einsatz (2) im Boden der Gießpfanne (1) vorgesehen ist, daß der horizontale Abstand des Schmelzauslasses (S) aus der Gießpfanne (1) vom Bodenausguß (7) des Zwischenbehälters (6) zwei bis zehn Meter beträgt, daß der Zwischenbehälter (6) so hoch ist, daß die Badtiefe im Zwischenbehälter mindestens 350 mm betragen kann und daß der Bodenausguß (7) als Tauchausguß

(8) mit zwei schräg nach unten weisenden Austrittsöffnungen (8') ausgebildet ist, wobei der Winkel Theta der Austrittsöffnung gegenüber der Horizontalen von dem Verhältnis der Breitseite (L) zur Schmalseite (D) der Stranggießkokille gemäß der Gleichung

(110-7,5L/Dj>Theta>(80-7,5L/Dj

abhängig ist

2. Verfahren zum Stranggießen von Stahl mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Badspiegel in der Stranggießkokille ein nichtoxydierendes Flußmittel aufgegeben wird, das einen Schmelzpunkt zwischen 1000 und 1300 Grad C und im geschmolzenen Zustand zumindestens eine Viskosität von 10 bis 1000 Poise hat.