DE2029687A1 - Process for casting metal or metal alloys in continuous casting molds - Google Patents
Process for casting metal or metal alloys in continuous casting moldsInfo
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Description
Deutsche EdelStahlwerkeGerman stainless steel works
AktiengesellschaftCorporation
Krefeld, Oberschlesienstr. 16Krefeld, Oberschlesienstr. 16
Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen in Stranggußkokillen.Process for casting metal or metal alloys in continuous casting molds.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen aus beheizten Behältern in Stranggußkokillen in einem gegen die Atmosphäre abschließbaren Raum.The invention relates to a method for pouring Metal or metal alloys from heated containers in continuous casting molds in a lockable from the atmosphere Space.
Es sind zahlreiche Verfahren zum Erschmelzen von Metallen und Metallegierungen wie Stählen und Behandeln der Schmelzen im Vakuum und auch unter dem Druck eines Gases bekannt. So ist es z.B. bekannt, Metallegierungen und Stähle im Vakuum-Induktionsofen zu erschmelzen und anschließend in einem gegen die Atmosphäre abgeschlossenen Gefäß unter Vakuum in eine Stranggußkokille dosiert abzugießen (deutsche Offenlegungsschrift 1 k8j 657). Numerous methods are known for melting metals and metal alloys such as steels and treating the melts in a vacuum and also under the pressure of a gas. It is known, for example, to melt metal alloys and steels in a vacuum induction furnace and then pour them into a continuous casting mold under vacuum in a vessel closed off from the atmosphere (German Offenlegungsschrift 1 k8j 657).
Bei einer anderen bekannten Anlage zum dosierten Vergießen schmelzflüssigen Metalls in Stranggußkokillen wird die Schmelze aus kippbaren Zwischenbehältern dosiert in eine Stranggußkokille abgegossen, was ebenfalls unter Abschluß gegenüber der Atmosphäre vor sich geht (deutsche Auslegeschrift 1 291 760). E£ne weitere bekannte Anlage, aus der schmelzflüssige Metalle dosiert in eine Stranggußkokille gegossen werden können, zeigt die deutsche Patentschrift 811 490.In another known system for metered potting molten metal in continuous casting molds, the melt is dosed from tiltable intermediate containers into a Continuous casting mold poured, which was also concluded against the atmosphere is going on (German Auslegeschrift 1 291 760). Another well-known system from which Molten metals can be poured dosed into a continuous casting mold, shows the German patent 811 490.
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Mit den bekannten Anlagen ist es möglich, Stähle und Metalllegierungen unter Luftabschluß zu erschmelzen und abzugießen, Diesem Zweck dient auch das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung.With the known systems it is possible to produce steels and metal alloys to melt and pour off in the absence of air. The method according to the present invention also serves this purpose Invention.
Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, das Erschmeizen, Legieren, Entgasen oder Begasen sowie Abgießen von Metallen und Metallegierungen in möglichst einfacher und wirksamer ¥eise und damit wirtschaftlich optimal durchzuführen. The purpose of the present invention is to reduce the smelting, Alloying, degassing or gassing as well as casting of metals and metal alloys in the simplest possible way to be carried out more effectively and thus economically optimally.
Aufgabe der vorliegenden"Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, das es ermöglicht, das Schmelzaggregat, z.B. einen Induktions- oder Elektro-Lichtbogenofen, von der Peinungs- und Legierungsarbeit und dem langwierigen Abgießen in Stranggußkokillen zu entlasten, um es stärker für die reine Schmelzarbeit einsetzen zu können, indem in an sich bekannter Weise eine zusätzliche Gießanlage eingesetzt wird.The object of the present invention is therefore to provide a process that enables the melting unit, e.g. an induction or electric arc furnace, from to relieve the pain and alloy work and the tedious casting in continuous casting molds to make it stronger to be able to use for pure melting work by using an additional casting system in a manner known per se will.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren zum Abgießen von Metall oder Metallegierungen aus beheizten Behältern in Stranggußkokillen in einem gegen die Atmosphäre abschließbaren Raum vorgeschlagen, den Raum nach dem Einsetzen einer mit Metallschmelze gefüllten beheizbaren Pfanne zu evakuieren und das flüssige Metall aus der Pfanne auf eine ansteigende Rinne mit elektroinduktiver Heiz- und Fördereinrichtung dosiert zuzuführen und vom oberen Ende der Rinne in einer solchen Menge in die Stranggußkokille fließen zu lassen, daß sich ein flacher Schmelzsumpf in der , Kokille ausbildet. ^To solve this problem, according to the invention, in a method for casting metal or metal alloys Proposed heated containers in continuous casting in a lockable room from the atmosphere, the room after inserting a heated pan filled with molten metal and evacuating the liquid metal from the pan on a rising trough with electroinductive heating and conveying device metered and from the upper end the channel in such an amount into the continuous casting mold to let flow that a shallow melt pool in the, mold forms. ^
Das in einem Schmelzaggregat erschmolzene Metall oder die Metallegierung wird bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in bekannter Weise fertiglegiert oder auch die Endanalyse nur grob eingestellt und anschließend in eine beheizbare Pfanne gegossen. Die Pfanne wird dann in einen gegenüber der Atmosphäre abschließbaren Raum hineingestellt,The metal or the metal alloy melted in a melting unit is used when carrying out the process according to the invention Process completely alloyed in a known manner or the Final analysis only roughly adjusted and then poured into a heated pan. The pan is then in a a room that can be locked from the atmosphere,
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der Raum evakuiert und die in der Pfanne befindliche Schmelze danach entgast. Zusätzlich kann auch durch weiteres Zulegieren von Stoffen die Endanalyse der in der Pfanne befindlichen Metallegierungsschmelze in engen Grenzen eingestellt werden. Anschließend wird die Metallschmelze aus der beheizbaren Pfanne über eine ansteigende Förderrinne mit elektroinduktiver Pumpeinrichtung dosiert einer Stranggußkokille zugeführt.the room is evacuated and the melt in the pan is then degassed. In addition, can also through further addition of substances the final analysis of the in the metal alloy melt located in the ladle can be set within narrow limits. Subsequently, the metal melt dosed from the heatable pan via a rising conveyor trough with an electroinductive pump device fed to a continuous casting mold.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nach abgeschlossener Entgasung der Metallschmelze in der Pfanne ein Inert- oder Reaktionsgas in den Λ Raum eingeführt werden, bis der gewünschte Druck erreicht ist. Falls eine solche Begasung nicht erwünscht oder erforderlich ist, kann der Raum auch bis zum vollständigen Abguß der Schmelze evakuiert bleiben.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, after the degassing of the metal melt in the ladle has been completed, an inert or reaction gas is to be introduced into the space until the desired pressure is reached. If such fumigation is not desired or necessary, the room can also remain evacuated until the melt has been completely poured off.
Das Abgießen von Schmelze aus Zwischenbehältern in Kokillen unter Vakuum oder Gasdruck ist an sich bekannt. Es ist auch bekannt, Metallschmelzen auf elektroinduktiven Förderrinnen zu transportieren. Weiterhin ist es beim Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen ohne oder unter Schlacke bekannt, beim Abschmelzen einen flachen Schmelzsumpf zu erzeugen. Letzteres wird durch die gezielte Wärmezufuhr und die Intensität der Kühlung des Schmelztiegels ermöglicht. " The pouring of melt from intermediate containers into molds under vacuum or gas pressure is known per se. It is also known to melt metal on electroinductive conveyor troughs to transport. It is also used in vacuum arc remelting without or under slag known to produce a shallow melt sump when melting. The latter will made possible by the targeted supply of heat and the intensity of the cooling of the crucible. "
Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Vorteile dieser einzeln an sich bekannten Verfahrensmaßnahmen zunutze und führt durch Vereinigung aller dieser Vorteile zu einer Verbesserung der bisher bekannten Verfahren zum Abgießen von Metallschmelze unter Vakuum oder Gasdruck in Stranggußkokillen. The inventive method makes the advantages of this individually known process measures and leads to an improvement by combining all these advantages the previously known method for pouring molten metal under vacuum or gas pressure in continuous casting molds.
Tn der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Anlagen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.Tn the drawing are two exemplary embodiments of systems for carrying out the method according to the invention shown schematically.
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Bei der in. Fig. 1 dargestellten Gießanlage wird in einen gegen die Atmosphäre druckdicht abschließbaren Raum 1 eine mit Metallschmelze 2 gefüllte Pfanne 3 eingesetzt. Die Metallschmelze 2 wurde in einem herkömmlichen Schmelzofen erzeugt und in die Pfanne 3 eingefüllt. Um die Metallschmelze 2 während des Abgusses warmzuhalten, ist eine induktive Heizeinrichtung k vorgesehen. Diese kann in bekannter Weise entweder in den Mantel der Pfanne 3 eingesetzt sein oder, wie in der Zeichnung angedeutet ist, getrennt von der Pfanne 3 als selbständige Einheit in dem Raum 1 angeordnet sein. Letzteres hat den Vorteil, daß die Gießpfanne 3 beim Transport nicht mit der Heizeinrichtung 4 belastet ist.In the case of the casting installation shown in FIG. 1, a pan 3 filled with molten metal 2 is inserted into a space 1 which can be sealed against the atmosphere in a pressure-tight manner. The molten metal 2 was produced in a conventional melting furnace and poured into the ladle 3. In order to keep the molten metal 2 warm during casting, an inductive heating device k is provided. This can either be inserted into the jacket of the pan 3 in a known manner or, as indicated in the drawing, be arranged separately from the pan 3 as an independent unit in the space 1. The latter has the advantage that the ladle 3 is not loaded with the heating device 4 during transport.
Nach dem Einsetzen der Gießpfanne 3 in den Raum 1 wird der Deckel 5 geschlossen und der Raum mittels der Vakuumpumpe VP evakuiert. Dabei wird die in der Gießpfanne 3 befindliche Metallschmelze 2 entgast.After the ladle 3 has been inserted into the space 1, the lid 5 is closed and the space is closed by means of the vacuum pump VP evacuated. The metal melt 2 located in the pouring ladle 3 is degassed in the process.
Gleichzeitig oder anschließend können aus einem oder mehreren Chargierbehältern 6 noch legierungs- oder schlackenbildende Elemente in die Gießpfanne 3 auf die Metallschmelze 2 gegeben werden.Simultaneously or subsequently, one or more charging containers 6 can still form alloying or slag-forming Elements are placed in the ladle 3 on the molten metal 2.
Die Metallschmelze 2 wird nach dem Entgasen und gegebenenfalls Feinen und Legieren durch Kippen der Gießpfanne 3 über die Gießschnauze oder durch Ausfließen aus dem im Boden der Gießpfanne 3 befindlichen Abstichloch, das durch einen Regelschieber 7 oder einen Stopfen ganz oder teilweise geöffnet werden kann, auf das untere Ende einer ansteigenden Förderrinne 8 abgegossen. Die Förderung der auf die Rinne 8 gegossenen Metallschmelze zum oberen Ende erfolgt in an sich bekannter Weise mittels einer elektroinduktiven Pumpeinrichtung 9· Durch diese Fördereinrichtung 9 wird die Metallschmelze zusätzlich auch erwärmt.The molten metal 2 is after degassing and optionally refining and alloying by tilting the ladle 3 via the pouring spout or by flowing out of the tap hole located in the bottom of the pouring ladle 3, which through a control slide 7 or a plug can be opened completely or partially on the lower end of a rising Conveyor channel 8 poured off. The conveyance of the molten metal poured onto the channel 8 to the upper end takes place in a manner known per se by means of an electroinductive Pumping device 9 · The molten metal is also heated by this conveying device 9.
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Die elektroinduktive Fördereinrichtung 9 fördert nur metallisches Material, so daß nichtmetallische Einschlüsse, z.B. Oxide, Karbide sowie Nitride, nicht mit der Metallschmelze mitgefördert werden und im unteren Teil der Förderrinne 8 zurückbleiben. Auf der Rinne 8 kann die geförderte Schmelze wegen der dabei entstehenden großen Oberfläche besonders vorteilhaft be- oder entgast werden.The electroinductive conveyor 9 only promotes metallic material, so that non-metallic inclusions, e.g. oxides, carbides and nitrides, are not included the molten metal are conveyed and in the lower Part of the conveyor trough 8 remain. On the channel 8, the conveyed melt can because of the resulting large surface can be loaded or degassed particularly advantageously.
Vom oberen Ende der Förderrinne 8 kann die Metallschmelze durch eine Öffnung 10 in der Rinne in die darunter befindliche gekühlte Stranggußkokille 11 fließeii. Dabei wird die elektroinduktive Fördereinrichtung 9 so geregelt, daß immer nur so viel Metallschmelze auf der Förderrinne hochgepumpt wird, daß sich nur ein flacher Schmelzsumpf in der Stranggußkokille 11 ausbildet, wofür eine zusätzliche Beheizung des Schmelzsumpfes 12, z.B. mittels Plasmabrenner 15» zweckmäßig sein kann. Der Sinn dieser Maßnahmen besteht darin, die Schmelze in der Stranggußkokille 11 so abzukühlen, daß sich bei der Erstarrung keine Seigerungen im Block bilden. Allein durch eine intensive Kühlung der Stranggußkokille 11 kann dies nur unbefriedigend erreicht werden.From the upper end of the conveyor trough 8, the molten metal can through an opening 10 in the channel into the cooled continuous casting mold 11 located below. It will the electroinductive conveying device 9 is regulated so that only so much molten metal is pumped up the conveyor trough that there is only a shallow melt sump forms in the continuous casting mold 11, for which an additional heating of the melt sump 12, e.g. by means of a plasma torch 15 »can be appropriate. The point of these measures is there is to cool the melt in the continuous casting mold 11 so that no segregations in the solidification Form a block. Just by intensive cooling of the Continuous casting mold 11 this can only be achieved unsatisfactorily.
In dem Maß, wie von oben Metallschmelze in die Stranggußkokille 11 eingeführt wird, wird der erstarrte Block 13 nach unten durch eine gasdichte Schleuse l4 abgezogen.To the extent that molten metal is introduced into the continuous casting mold 11 from above, the solidified block 13 becomes pulled down through a gas-tight lock l4.
Die in Fig. 2 dargestellte Gießanlage unterscheidet sich von der in Fig. 1 nur in der Stranggußvorrichtung, die mit horizontalem Strangabzug versehen ist gegenüber dem vertikalen Abzug des"Stranggußblocks bei der Anlage gemäß Fig. 1. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen.The casting plant shown in Fig. 2 differs from that in Fig. 1 only in the continuous casting device, which is provided with a horizontal strand take-off compared to the vertical withdrawal of the "continuous casting block in the system according to FIG. 1. The same parts are in the drawings with the same reference numerals.
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Von der Förderrinne 8 gelangt die Schmelze über die Öffnung IO in einen darunter befindlichen Zwischenbehälter 16, der mit einer induktiven Heizeinrichtung 17 zum Warmhalten der in ihn hineinfließenden Schmelze versehen sein kann. Am Boden des Zwischenbehälters 16 ist eine seitliche Öffnung 18, durch die Schmelze in horizontaler Richtung in eine anschließende gekühlte Kokille 19 fließen kann. In der Kokille 19» die beim Stranggießen von Stahl vorzugsweise aus einem metallkeramischen Werkstoff, einem Cermet, z.B. der Zusammensetzung 60 $ Molybdänoxid, 40 $ Zirkoniumoxid, das noch etwa k bis 10 $ Kalzium- oder Magnesiumoxid enthalten kann, besteht, kühlt die Schmelze ab und erstarrt. Der Strang 20 wird durch eine Schleuse 21 von einer aus Walzen bestehenden Abzugsvorrichtung 22 horizontal aus dem druckdicht abgeschlossenen Raum 1 in waagerechter Richtung herausgezogen. Auch bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage erfolgt also das Abgießen der Schmelze bis zu deren Erstarrung in Form eines Strangs unter Luftabschluß in Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre.From the conveying chute 8 the melt passes through the opening IO into an intermediate container 16 located below, which can be provided with an inductive heating device 17 for keeping the melt flowing into it warm. At the bottom of the intermediate container 16 is a lateral opening 18 through which the melt can flow in the horizontal direction into a subsequent cooled mold 19. In the mold 19 'which consists in the continuous casting of steel, preferably of a metal ceramic material, a cermet, for example, the composition 60 $ molybdenum oxide, 40 $ zirconium oxide, which still can be about k to 10 $ calcium or magnesium oxide, the melt cools and freezes. The strand 20 is pulled horizontally through a lock 21 by a withdrawal device 22 consisting of rollers from the pressure-tight sealed space 1 in the horizontal direction. In the system shown in FIG. 2, too, the melt is poured off until it solidifies in the form of a strand with the exclusion of air in a vacuum or under a protective gas atmosphere.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen einmal darin, daß nicht wie bei den bisher bekannten Verfahren aus dem Schmelzaggregat abgegossen wird, wodurch dieses für die verhältnismäßig lange Zeit des Abgusses belegt wurde, sondern daß aus einem beheizten Zwischenbehälter, nämlich der Pfanne 3» abgegossen wird. Das Schmelzaggregat, das nun nicht mehr für den langwierigen Abguß benötigt wird, kann somit intensiver für die reine Schmelzarbeit, für die es vorgesehen ist, verwendet werden. Ein weiterer Vorteil bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß auch die Ent- bzw. Begasung nicht mehr im Schmelzofen zu erfolgen braucht, sondern in der Pfanne 3 und ggf; auch anschließend während des Abgusses vorgenommen werden kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der praktisch ununterbrochenen Beheizung der Metallschmelze während der Ent- oder Begasung und auch während des Abgusses.The advantages of the method according to the invention are, on the one hand, that it is not poured from the melting unit, as in the previously known methods, whereby this was occupied for the relatively long time of the pouring, but that from a heated Z w i sc hen container, namely the pan 3 »Is poured off. The melting unit, which is no longer required for the lengthy casting process, can thus be used more intensively for the pure melting work for which it is intended. Another advantage of carrying out the method according to the invention is that the degassing or gassing no longer needs to take place in the melting furnace, but in the ladle 3 and, if necessary; can also be carried out afterwards during the casting process. Another advantage of the method according to the invention is the practically uninterrupted heating of the molten metal during degassing or gassing and also during casting.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet darüberhinaus die Möglichkeit, die Metallschmelze von nichtmetallischen Einschlüssen bei der Förderung in die Stranggußkokille zu trennen. Schließlich kann auch nach die Möglichkeit des genau dosierten Abgießens der Metallschmelze in die Stranggußkokille erwähnt werden.The method according to the invention also offers the possibility of removing the metal melt from non-metallic Separate inclusions in the promotion in the continuous casting mold. Finally, there may also be the possibility the precisely dosed pouring of the molten metal into the continuous casting mold.
Die vorstehend genannten Vorteile sind durch bisher bekannte Verfahren insgesamt nicht erreichbar. Es lassen sich zwar durch verschiedene bekannte Anlagen einzelne Vorteile erzielen, jedoch nicht alle vorerwähnten zusammen. Das vorgeschlagene Verfahren stellt sich somit als eine "The above-mentioned advantages cannot be achieved as a whole using previously known methods. Leave it Although individual through various known systems Achieve benefits, but not all of the above combined. The proposed method thus presents itself as a "
den Stand der Technik bereichernde Erfindung dar.invention enriching the state of the art.
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