DE2130933A1 - Device and method for the continuous casting of metal - Google Patents
Device and method for the continuous casting of metalInfo
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Description
München, 22. Juni 1971Munich, June 22, 1971
Anmelder: British Steel Corporation, 33, Grosvenor Place, London S.V. 1, EnglandApplicant: British Steel Corporation, 33, Grosvenor Place, London S.V. 1, England
Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen GießenApparatus and method for continuous casting
von Meteilfrom Meteil
Die Erfindung bezieht eich auf des kontinuierliche Gießen von Metall und betrifft hierbei eine Pegelsteuerung.The invention relates to continuous casting of metal and relates to a level control.
Es ist bereits eine Vorrichtung zum'kontinuierlichen Gießen von Metallgegenständen wie Stangen oder Rohren vorgeschlagen worden, bei der das geschmolzene Metall in einem Druckgefäß durch Gasdruck, gekoppelt mit der Drucksäule des Metalls selbst, in eine Form gepreßt wird, in der sich das Metall verfestigt und aus der es in verfestigter Fora kontinuierlich abgezogen wird, beispielsweise durch Abzugswalzen· Die allgemeine Richtung des Flusses vom Druckgefäß zur Form ist häufig aufwärts. Bein Abziehen von verfestigtem Metall aus der Fora fällt der Pegel des geschmolzenen Metalls im Druckgefäß und damit die Drucksäule des Metalls, wodurch sich auch die Fließgeschwindigkeit des erschmolzenen Metalls in die Form oder der Schmelzmetallpegel in dor Form im Fall des aufwärts gerichteten Gießens erniedrigen, wenn nicht der Druck innerhalb des Druckgefäßes erhöht wird oder mehr geschmolzenes Metall in due Druckgefäß eingebrecht wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit zu überwinden oder mindestens wesentlich zu verkleinern.It is already a device for continuous casting of metal objects such as rods or tubes have been proposed in which the molten metal is in a pressure vessel is pressed by gas pressure, coupled with the pressure column of the metal itself, into a form in which the metal solidifies and from which it is continuously withdrawn in solidified form, for example by withdrawal rollers · The general direction of the The flow from the pressure vessel to the mold is often upwards. As solidified metal is withdrawn from the fora, the level of the falls molten metal in the pressure vessel and thus the pressure column of the metal, which also increases the flow rate of the molten Metal in the mold or lower the molten metal level in the mold in the case of upward casting, if not the pressure inside the pressure vessel is increased or more molten Metal is broken into the pressure vessel. The invention is based on the object of overcoming this difficulty or at least to reduce it significantly.
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Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metall urcfußt gemäß der Erfindung ein dos Sehmelzmetall enthaltendes Gefäß, eine Form mit einem Zulauf, der mit dein Inneren des Gefäßes zur* Aufnahme des Schmelznetalls vom Gefäß Verbindung hot, Einrichtungen zu kontinuierlichen Abziehen des verfectigtcn Metalls aus der Form, druckempfindliche Einrichtungen, die mindestens teilweise im Gefäß angeordnet sind und auf Druckärderungen or. gegebener Stelle im Schmelznetall des Gefäßes ansprechen, sowie von den druckempfindlichen Einrichtungen gesteuerte Regeleinrichtungen, die den Druck des Schmelzmetalls am Eingang zur Form isn wesentlichen konstant hslten.An apparatus for the continuous casting of metal is based, according to the invention, on a vessel containing the molten metal, a mold with an inlet which is in contact with the interior of the vessel for receiving the molten metal from the vessel, means for continuously withdrawing the defective metal from the mold, Pressure-sensitive devices which are at least partially arranged in the vessel and for pressure changes or. address given point in the molten metal of the vessel, as well as control devices controlled by the pressure-sensitive devices, which keep the pressure of the molten metal at the entrance to the mold is essentially constant.
Ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall umfaßt gemäß der Erfindung die Verfahrensschritte, d3ß man das Metall in einem Gefäß schmilzt, des geschmolzene Metall zu einer Form überführt, verfestigtes Metall kontinuierlich von der Form sbzieht, Druckänderungen an einer gegebenon Stelle innerhalb des geschmolzenen Metalls im Gefäß feststellt und den Schnelzmetalldruck 8m Eingang der Form in Abhängigkeit von der Feststellung der Druckunterschiede im wesentlichen konstant hält.A method for continuously casting metal comprises according to the invention the process steps, d3ß one the metal melts in a vessel that transfers molten metal to a mold, continuously pulls solidified metal from the mold, Detects changes in pressure at a given point within the molten metal in the vessel and the pressure of the melted metal 8m receipt of the form depending on the finding which keeps pressure differences essentially constant.
Die druckempfindliche Einrichtung kann so angeordnet sein, deß sie Druckänderungen im geschmolzenen Metall en einer gegebenen Stelle feststellt, die relstiv zum Formeingang festgelegt ist.The pressure sensitive means may be arranged to detect changes in pressure in the molten metal in a given one Determines which is determined relative to the shape input.
Die Einrichtung zum kontinuierlichen Abziehen des verfestigten Metalls von der Form kann so eingerichtet sein, doß sie dan Metoll, vorzugsweise in Rohrform, aufwärts gerichtet extrahiert.The means for continuously withdrawing the solidified metal from the mold may be arranged to do so Metoll, preferably in tubular form, extracted upwards.
Daa Gefäß, daß das geschmolzene Metall enthält, kenn ein Druckgefäß oder Druckkessel sein, in dem ein überatiaosp^ärischer Druck durch eine entsprechende Einrichtung herstellbar ist.The vessel that contains the molten metal know a Be a pressure vessel or pressure vessel in which a supra-atmospheric Pressure can be produced by an appropriate device.
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Die .Einrichtung zum Herstellen dec überatcocphärischon Drucks im Gefäß konn eine Vorrichtung zum Zuführen von Gas bei überotinor.phäric-chern Druck zum Kessel aufweisen«.An apparatus for manufacturing the pressure in the vessel might dec überatcocphärischon an apparatus for supplying gas at überotinor.phäric-pressure manuals have to boiler "
Die Fcrm konn oberhalb dec Druckgefäßes angeordnet sein, so dak irr. Betrieb dec geschmolzene Ketall durch den üb er atmosphärischen Druck ir. Druckgefäß aufwärts in die Form gedrückt v/ird. Die Regeleinrichtung dient hierbei dazu, den Pegel des geschmolzenen Metalls in der Form im wesentlichen konstant zu halten.The Fcrm can be arranged above the pressure vessel, so dak irr. Operation dec molten ketallic through the over atmospheric Pressure in the pressure vessel is pressed upwards into the mold. The control device serves to monitor the level of the melted To keep the metal in shape essentially constant.
Die Kegeleinrichtung kann den Gasdruck in Druckgefäß einstellen. Nech einer anderen Aueführungsfora kann die Regeleinrichtung mehr Schmelzmetall in das Druckgefäß einführen. Y/eitorhin ist es möglich, daß die Regeleinrichtung die relative Stellung der Form gegen das Druckgefäß in Vertikelrichtung ändert, die nochanischen Komplikationen lassen Jedoch im allgemeinen diese Ausführung nicht sis bevorzugensv/ert erscheinen.The cone device can adjust the gas pressure in the pressure vessel. According to another embodiment, the control device can introduce more molten metal into the pressure vessel. Y / eitorhin it is possible that the control device changes the relative position of the mold in relation to the pressure vessel in the vertical direction, which is still the case However, complications generally do not allow this design sis appear preferred.
Zur druckempfindlichen Vorrichtung gehören vorzugsweise ein unter den Spiegel des geschmolzenen Metalls in Gefäß tauchendes Rohr, eine Einrichtung zum Befördern von Gas durch des Rohr in das geschmolzene Ketall und eine auf Änderungen des Drucks des durch das Rohr tretBnden Gases ansprechende Einrichtung, die ein Differenzdruck-Keßinstrurcent auf v/eisen kann, mit einen mit dem Rohr verbundenen Eingp^r und einem über ein Druckregelventil mit einer Druckgasquelle verbundenen Eingang.The pressure sensitive device preferably includes a vessel submerged below the level of the molten metal Tube, a device for moving gas through the tube into the molten metal and reacting to changes in the pressure of the A device which responds to the gas passing through the pipe, which can iron a differential pressure instrument, with one with the Pipe connected inlet ^ r and a pressure control valve with a pressurized gas source connected input.
Ein weiteres Differenzdruck-I'eßinstrunent konn zwischen den Innenraum des Druckgefäßes und doc Rohr geschaltet nein, un ouf Änderungen der Druckdifferenz zv/ischen dem Gefäß und den Rohr anzusprechen. Dieses weitere Instrument kenn so angeordnet nein, daß es diese Druckdifferenz und danit den Pegol des {-ecchnolzcnon Ketslls im Druckgefäß anzeigt und/oder ein Abblosvcntil für das Druckgefäß steuert.Another differential pressure instrument could be used between the Interior of the pressure vessel and doc tube switched no, un ouf Changes in the pressure difference between the vessel and the pipe to address. This further instrument knows so arranged no, that it is this pressure difference and then the pegol of the {-ecchnolzcnon Ketslls in the pressure vessel and / or a Abblosvcntil for the Pressure vessel controls.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert· Die schematische Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung·In the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawing The schematic figure shows a device according to the invention
Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgeinäße Gießvorrichtung umfaßt ein Druckgefäß 1, daο mit Luft oder einem inerten Gac von überatmosphärisehem Druck über ein elektromagnetisch betätigter. Ventil 2 und einen Einlaß 3 gespeist wird. In Druckgefäß 1 ist eine Pfsnne 5, die des geschmolzene Metall 6 enthält, angeordnet. Eine rohrförmige feuerfeste Düse 7 i3t dicht on der Oberseite des Gefäßes 1 montiert und hängt von dieser Oberseite in das geschmolzene Metall 6 herunter. Oben 8uf der Düse 7 ist eine rohrförmige wassergekühlte Form 8 angebracht. Im Betrieb drückt der Gasdruck in Gefäß 1 das geschmolzene Metall die Düse 7 hinauf in die Form 8, das Metall verfestigt sich auf einem Pegel S in der Form und das verfestigte Metall wird durch eine Abzugsvorrichtung, von der ein Teil schemetisch bei 25 dargestellt ist, kontinuierlich nach oben abgezogen;The casting device according to the invention shown in the drawing comprises a pressure vessel 1, daο with air or an inert Gac of superatmospheric pressure via an electromagnetic actuated. Valve 2 and an inlet 3 is fed. In pressure vessel 1 is a Pfsnne 5, which contains the molten metal 6, arranged. A tubular refractory nozzle 7 is close to the Mounted on top of the vessel 1 and hangs down from this top into the molten metal 6. At the top 8uf of the nozzle 7 is a tubular water-cooled mold 8 attached. Operational If the gas pressure in vessel 1 presses the molten metal up the nozzle 7 into the mold 8, the metal solidifies on one Level S in the mold and the solidified metal is drawn through a vent, a part of which is shown schematically at 25 is, continuously withdrawn upwards;
Ein Tauchrohr 10 verläuft abwärts in das geochmolzone Metall 6 in der Pfanne 5 bis zu einer Höhe, die eis Bezugspegel bezeichnet wird. Zweckmäßigerweise liegt euch das untere Ende der Düse 7 auf diesem Bezugspegel, Ein Gas, vorzugsweise ein Edelgas wie etwa Argon, wird durch ein Reduzierventil 11 und eine Konstentfluß- und -druckvorrichtung 12 zum Rohr 10 mit einen Druck geleitet, der ausreicht, um einen Gasstrom durch doe offene untere Ende des Rohrs 10 in das geschmolzene Metall aufrecht zu erhalten, wenn während des Gießens im Druckgefäß 1 der maxinale Druck herrscht· Ein Differenzdruck-Meßinstrument 14 ist mit einem Eingang mit dem Rohr 10 verbunden und mit dem anderen, dem Kiederdruckeingsng, über ein Peinjustier-Reduzierventil 15 mit einer Quelle von Luft oder Gas unter Druck. Das InstrumentA dip tube 10 runs downward into the geochmolzone metal 6 in the pan 5 up to a height that denotes the reference level will. The lower end of the nozzle is best for you 7 at this reference level, a gas, preferably a noble gas such as argon, is passed through a reducing valve 11 and a constant flow and pressure device 12 directed to tube 10 at a pressure sufficient to allow gas flow through the open lower End of the tube 10 to maintain the molten metal when during casting in the pressure vessel 1 of the maxinale Pressure prevails · A differential pressure measuring instrument 14 is provided with a Inlet connected to the pipe 10 and to the other, the Kiederdruckeingsng, via a Peinjustier-reducing valve 15 with a source of air or gas under pressure. The instrument
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hat einen Ausgang 16, der en einen Druckregler 1Ö angeschlossen ist, dessen Ausgang 19 mit dem Einstellmechanisous eines Kembranventils 21 verbunden ist, das seinerseits zwischen das elektromagnetisch gesteuerte Ventil 2 und den Einlaß 3 zur Steuerung dee Gasstroms in das Druckgefäß 1 geschaltet ist.has an output 16, which is connected to a pressure regulator 1Ö is whose output 19 with the adjustment mechanism of a diaphragm valve 21 is connected, which in turn between the electromagnetically controlled valve 2 and the inlet 3 for control dee Gas flow is switched into the pressure vessel 1.
In der Praxis ist es betrieblich günstig, das Einlaß-Kenbranventil 21 mit einem Auslaß-Membranventil 26 zu koppeln, das zur Atmosphäre abbläst, so daß eine vollständige Steuerung des Geedrucks im Druckgefäß möglich ist·In practice, it is operationally convenient to use the Kenbran inlet valve 21 to be coupled to an outlet diaphragm valve 26 which blows to atmosphere, allowing full control of the pressure is possible in the pressure vessel
Vor Beginn des Gießens, wenn des Innere des Druckgefäßes 1 noch auf atmosphärischem Druck liegt, wird Öas durch da; Rohr 10 in das geschmolzene Metall eingelassen. Der vom Instrument 14· gemessene Druck ist proportional.der Drucksäule des geschmolzenen Metalls oberhalb des Bezugspegels sowie den spezifischen Gewicht des geschmolzenen Metalle. Der Differenfcdruck am Instrument 14 wird nun durch das Anlegen von Gasdruck an den Niederdruck-Eingang des Instrumente euf Null reduziert, so daß der erforderliche Arbeitsbereich des Instrumente und des Druckreglers begrenzt und damit deren Genauigkeit erhöht wird·Before starting pouring, when the inside of the pressure vessel 1 is still at atmospheric pressure, Öas is through there; pipe 10 embedded in the molten metal. The pressure measured by the instrument 14 is proportional to the pressure column of the molten one Metal above the reference level as well as the specific Weight of the molten metal. The differential pressure on the instrument 14 is now made by applying gas pressure to the low pressure inlet of the instrument e reduced to zero, so that the required working range of the instrument and the pressure regulator limited and thus their accuracy is increased
Es wird der vertikale Abstand zwischen dem Bezugspegel und dem in der Form geforderten Pegel S des geschmolzenen Ketells berechnet und der geforderte Druckwert für das in des Druckgefäß 1 einzuführende Gas am Druckregler 18 eingestellt. Sodann wird des elektromagnetisch gesteuerte Ventil 2 geöffnet, so daß Druckgas unter dor Steuerung des Membranventils 21 in Verbindung mit dem Druckregler 18 in dos Druckgefäß einfließt, bis der Druck im Gefäß den festgesetzten Wert erreicht, wenn des geschmolzene Metall in der Düse 7 bis in die Form 8 zur Höhe des Pegels S aufgestiegen ist. Verfestigtes Metall wird stetig nach oben »uo der Form abgezogen· Beim Abziehen dee verfestigten Metalls sinktIt becomes the vertical distance between the reference level and the level S of the molten ketell required in the form is calculated and the required pressure value for the gas to be introduced into the pressure vessel 1 is set on the pressure regulator 18. Then the electromagnetically controlled valve 2 is opened so that pressurized gas under the control of the diaphragm valve 21 is in communication with the pressure regulator 18 flows into dos pressure vessel until the pressure in the vessel reaches the set value, if the melted Metal in the nozzle 7 has risen into the mold 8 to the height of the level S. Solidified metal is steadily rising »uo Peeled off the mold · When peeled off, the solidified metal sinks
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der Spiegel des Geschmolzenen Metalls 6 in der Pfanne 5» wodurch der Druck im Rohr 10 absinkt. Dieses Absinken wird vom In.rtrulTient 14 festgestellt, dos ein Signal en den Druckregler 18 abgibt;, der des hembrenventil 21 im Sinn einer Erhöhung dec Gasdrucks im Druckgefäß 1 verstellt und so den Spiegel des geechmolzenen Metalls in der Form euf dem Pegel S hält.the level of molten metal 6 in the ladle 5 »thereby the pressure in the pipe 10 drops. This drop is controlled by the In.rtrulTient 14 determined dos a signal en the pressure regulator 18 emits; that of the Hembrenventil 21 in the sense of an increase in the gas pressure adjusted in the pressure vessel 1 and so the mirror of the melted Metal in the form e at the level S holds.
Zwischen das Druckgefäß 1 und des Röhr 10 ist ein zweites Differenzdruck-Meßinstrument 23 geschaltet, das die Druckdifferenz zwischen diesen und insofern den Pegel des Metalls in der Pfanne 5 anzeigt. Das Ausgangesignal dee Meßinstruments 23 wird einem Schelter oder Relais 24 zugeführt» des die Arbeitsweise eines Abblasventils 17 am Druckgefäß 1 steuert. Sollte der Druck im Tauchrohr 10 plötzlich aufgrund des Bruchs des Rohrs oder wenn während des Gießens der Metallspiegel in der Pfanne allmählich auf einen Minimum-Sicherheitepegel abgefallen ist, fallen, mit einer daraus folgenden Änderung der erwähnten Druckdifferenz, so bewirkt die Anordnung, daß des Gas im Druckgefäß zur Atmosphäre abbläst und so die Vorrichtung zur sicheren Seite hin ausfällt.Between the pressure vessel 1 and the tube 10 is a second one Differential pressure measuring instrument 23 switched, which the pressure difference between these and insofar the level of the metal in the pan 5 indicates. The output of the measuring instrument 23 becomes a switch or relay 24 is fed to the mode of operation a blow-off valve 17 on the pressure vessel 1 controls. Should the pressure in the immersion tube 10 suddenly occur due to the breakage of the tube or if during the pouring the metal level in the ladle has gradually dropped to a minimum safety level, fall, with a consequent change in the mentioned pressure difference, thus the arrangement causes the gas in the pressure vessel to escape to the atmosphere blows off and so the device fails to the safe side.
Die Vorrichtung kann auch zum Kessen des spezifischen Gewichts einer Flüssigkeit verwendet werden. Zu diesem Zweck wird das Differenzdruck-Meßinstrument 14 so verwendet, daß es den Druck am unteren Ende des Teuchrohrs 10 enzeigt« Der Abstand vom unteren Ende des Tauchrohrs 10 zur. ^Flüssigkeitsspiegel in dor Pfanne wird gemessen. Der Druck am unteren Ende des Tauchrohra 10 ändert sich bei einer Veränderung dieses Abctends in gleicher Weise. Der Gasdruck oberhalb der Flüssigkeit in der Pfanne wird konstant gehalten, beispielsweise bei Ataosphärendruck. Das spezifische Gewicht wird bestimmt, indem man die Druckdifferenz zwischen zwei Eintauchtiefen des unteren Endes des Tauchrohrs 10 durch die Tiefendifferenz teilt. Bewirkt beispielsweise eine Änderung der Tauchrohrtiefe von einem Zoll eine Druckänderung von 7 Zoll Wassersäule, The device can also be used to measure specific gravity a liquid can be used. The differential pressure measuring instrument is used for this purpose 14 used in such a way that it shows the pressure at the lower end of the submerged pipe 10. The distance from the lower End of the dip tube 10 to. ^ The liquid level in the pan becomes measured. The pressure at the lower end of the dip tube 10 changes in the same way if this evening changes. The gas pressure above the liquid in the pan is kept constant, for example at atmospheric pressure. The specific weight is determined by dividing the pressure difference between two immersion depths of the lower end of the immersion tube 10 by the depth difference Splits. If, for example, a change in the immersion tube depth of one inch causes a pressure change of 7 inches of water column,
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no beträft dos spezifische Gewicht 7»Ο· Ebenso zeigt die Erzeugung einer Druckdifferenz von 14· Zoll Wassersäule durch eine Änderung der Eintauchtiefe des Tauchrohrs um 2 Zoll ein spezifisches Gewicht von 7|0 en.no affects the specific gravity 7 »Ο · Likewise shows the generation of a pressure difference of 14 · inches of water column by a Change in the immersion depth of the immersion tube by 2 inches, a specific weight of 7 | 0 en.
Für die in der Zeichnung dergcstellte Vorrichtung können vex-cchiedene im Hendel erhältliche Regeleinrichtungen verwendet werden. Beispiele geeigneter solcher Einrichtungen sind die folgenden:Various control devices available in the Hendel can be used for the device shown in the drawing. Examples of suitable such facilities are the following:
Mo Konstantfluß- und -druckvorrichtung konn ein "pneuner3tat", Typ H.187» hergestellt durch Willioms & Jomes (Engineers) Limited, Gloucester, Britisches Patent Kr. 696592, sein. Die Differenzdruck-Heßinstrumente können Differenzdruckscnder, Typ 212TD, hergestellt von Taylor Inetrument Companies (Europe) Limited, die ein 5-15 p.s.i.-AucgancBsignel proportional einem Säulenunterschied ergeben und eine örtliche Anzeige der Säule in Zoll-Wassersäule abgeben. Der Bereich des Differenzdruck-Ir.ctruments wird von den körperlichen Abmessungen des Druckgefäßes und der Torrn sowie der nexinalen Dichte des zu gießenden Materials, elso von der höchsten auftretenden Säule, bestimmt. Es wird euf den Taylor Specification Sheet 984-12-S1-E verwiesen. Der Druckregler kenn ein Deviation Indicating Controller, Typ 544-RF11810, ebenfalls hergestellt von Taylor, sein. Es wird auf den Taylor Specification Sheet 98540-S1-E vorwiesen.Mon constant flow and pressure device can a "pneuner3tat", Type H.187 »manufactured by Willioms & Jomes (Engineers) Limited, Gloucester, British Patent Kr. 696592. The differential pressure measuring instruments can be differential pressure switches, type 212TD manufactured by Taylor Instrument Companies (Europe) Limited, which has a 5-15 p.s.i. AucgancBsignel proportional to a Column difference and give a local display of the column in inches of water. The range of the differential pressure Ir.cthaben is determined by the physical dimensions of the pressure vessel and the torrn as well as the nexinal density of the one to be cast Materials, also determined by the highest column occurring. It is based on Taylor Specification Sheet 984-12-S1-E referenced. The pressure regulator includes a Deviation Indicating Controller, Type 544-RF11810, also manufactured by Taylor, be. It is on the Taylor Specification Sheet 98540-S1-E presented.
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