DE2132294A1

DE2132294A1 - Method and device for pouring molten metal

Info

Publication number: DE2132294A1
Application number: DE19712132294
Authority: DE
Inventors: Wagstaff James Buchanan; Auman Paul Markle
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1970-06-30
Filing date: 1971-06-29
Publication date: 1972-01-05
Also published as: FR2096615B1; CA944533A; ES392588A1; US3633654A; GB1355087A; FR2096615A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Düsenkonstruktion zum Vergießen von flüssigem Metall in ein Aufnahmegefäß. Dieses Verfahren und die dafür verwendete Düsenkonstruktion eignen sich insbesondere zum Vergießen von flüssigem Stahl aus einem Zwischengefäß, und zwar entweder in eine Stranggießkokille oder zwischen die Bänder einer kontinuierlichen Gießmaschine des Band- oder Riementyps, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 904 860 beschrieben ist. Eine typische kontinuierlich gegossene Bramme oder ein Band dieser Art besitzt eine Breite, die ein Mehrfaches seiner Dicke beträgt· Gewöhnlich werden beim kontinuierlichen Gießen von Brammen ein oder mehrere relativ zusammenhängende Stahlströme oder Stahlstrahlen etwa kreisförmigen Querschnitts aus einem Zwischengießgefäß in eine mit einem offenen Ende versehene Gießform, also eine Kokille, die einen geeigneten Quer-The invention is concerned with a method and nozzle construction for pouring liquid metal into a Receiving vessel. This method and the nozzle construction used for it are particularly suitable for potting liquid steel from a tundish, either in a continuous casting mold or between the belts of a continuous one Belt or belt type casting machine such as that described in U.S. Patent 2,904,860 is. A typical continuously cast slab or strip of this type has a width which is several times its width Thickness is · Usually in the continuous casting of slabs one or more relatively contiguous steel streams are formed or steel jets of approximately circular cross-section from a tundish into one with an open end Casting mold, i.e. a permanent mold that has a suitable transverse

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tin Licht, Dipl.-Wirfsch.-fng. Axefrlansmann, Dipl.-Phys. Itin Licht, Dipl.-Wirfsch.-fng. Axefrlansmann, Dipl.-Phys. I.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-WirfscfT.-fng. ΑχβΓΉαηΙτηαηη, Dipl.-Phys. Sebastian HerrmannPatent attorneys Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-WirfscfT.-fng. ΑχβΓΉαηΙτηαηη, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

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schnitt aufweist, abgegossen. Wennnir ein einziger Strahl vorhanden ist, so wird dieser entlang der senkrechten Mittellinie der Gießform gelenkt· Falls mit mehreren Stahlströmen gearbeitet wird, so sind sie mit Abstand über eine senkrechte Ebene verteilt, die die beiden kürzeren Seiten der Gießform in zwei Teile teilt. In jedem Fall besitzen die Seitenflächen des Gußkörpers lokale Zonen neben jedem Gießstrahl, in denen die. Temperatur höher ist als an irgendwelchen anderen Punkten. Wenn der Gußkörper die Gießform verläßt, hat sich auf seiner äußeren Oberfläche nur eine dünne Haut verfestigt; der Kern hingegen bleibt über eine erhebliche Strecke unterhalb der Gießform flüssig. Diese Haut zerreißt leicht, und zwar insbesondere entlang der lokalen Hochtemperaturzonen neben den Gießstrahlen oder -strömen« Wenn das flüssige Metall ausbricht, so geschieht dies gewöhnlich in einer dieser Zonen· Wenn ein Strang oder Band in einer Gießmaschine des Bandtyps gegossen wird, tritt wiederum ein Problem auf, das die Verteilung des flüssigen Metalls über die Breite der Bänder betrifft.has cut, poured. If only a single ray is present, it is directed along the vertical center line of the mold · In the case of several steel streams is being worked, they are spaced apart over a vertical plane that forms the two shorter sides of the mold divides into two parts. In any case, the side surfaces of the cast body have local zones next to each pouring stream in which the. Temperature is higher than at any other point. When the cast body leaves the mold, it has outer surface only solidified a thin skin; the core, however, remains below the for a considerable distance Liquid casting mold. This skin tears easily, especially along the local high temperature zones next to the Pouring streams or streams «When the molten metal erupts, it usually happens in one of these zones Strand or ribbon is cast in a ribbon-type casting machine, a problem again arises that the distribution of the liquid metal across the width of the belts.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Gießverfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung in Form einer Düsenkonstruktion zu schaffen, die das flüssige Metall wirksamer über die Breite eines aufnehmenden Körpers, beispielsweise einer Gießform oder einer Gießmaschine, verteilen, als dies mit den bekannten Verfahren oder Düsenkonstruktionen möglich ist. Des weiteren soll erfindungsgemäß ein aufgefächerter Strom über dem Hauptteil der Breite einer Gießform oder Gießmaschine des Bandtyps erzeugt werden«The object of the invention is now to provide a casting method and an apparatus for carrying it out in To create the shape of a nozzle design that more effectively spreads the liquid metal across the width of a receiving body, for example a casting mold or a casting machine, than is possible with the known methods or nozzle designs. Furthermore, according to the invention a fanned stream can be created across the major part of the width of a ribbon-type mold or caster "

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert« In der Zeichnung zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings explained in more detail «In the drawing show:

Figo 1 eine teilweise geschnittene, schematische Seitenansicht eines Zwischengießgefäßes und einer Strang· gießkokille zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Gießverfahrens} 1 shows a partially sectioned, schematic side view of an intermediate casting vessel and a continuous casting mold to explain the casting method according to the invention}

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Fig. 2 eine waagerechte Schnittansicht längs der LinieFig. 2 is a horizontal sectional view along the line

II-II in Fig. 1,II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Düse, Fig. h eine senkrechte Schnittansicht längs der Linie3 shows a plan view of the nozzle according to the invention, FIG. H shows a vertical sectional view along the line

IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine senkrechte Schnittansicht längs der LinieIV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 is a vertical sectional view taken along the line

V-V in Fig. 3,
Fig. 6 eine schematische, waagerechte Schnittansicht einesVV in Fig. 3,
Fig. 6 is a schematic, horizontal sectional view of a

Zwisohengießgefäßes und einer kontinuierlichenZwisohengießgefäßes and a continuous

Gießmaschine des Bandtyps hei der Arbeit nach demBelt type casting machine at work after

erfindungsgemäßen Gießverfahren, und Fig. 7 eine schematische, senkrechte Schnittansicht längscasting method according to the invention, and FIG. 7 shows a schematic, vertical sectional view longitudinally

der Linie VII-VII in Fig. 6.the line VII-VII in FIG. 6.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine herkömmliche, mit offenen Enden versehene Gießform oder Kokille 10 zum Stranggießen von Stahltorammen S. Die Gießform hat eine Breite w, die ein Vielfaches ihrer Dicke t beträgt. Über der Gießform wird ein herkömmliches Zwischengießgefäß 12 getragen, das Mit einer Düse 13 ausgestattet ist, die gemäß der folgenden. Beschreibung neuartig ausgebildet und vorzugsweise mit einem Gleitschieber zur Steuerung des Metallflusses durch die Düse hindurch versehen ist. Die Gießform besteht gewöhnlich aus Kupfer und kann mit einem üblichen Flüssigkeltskühlungssystem, einem Schwingmechanismus, einer Flüssigkeitsstandsteuerung, etc., ausgerüstet werden. Das Zwischengießgefäß kann jeden beliebigen Mechanismus zur Halterung und Betätigung seines Öffnungsschiebers 14 aufweisen. Diese Teile sind hier nicht dargestellt, da sie nicht zum Erfindungsgegenstand gehören.1 and 2 show schematically a conventional, open ended mold or chill 10 for continuous casting von Stahltorammen S. The casting mold has a width w that is a multiple of its thickness t. Above the mold will a conventional tundish 12 equipped with a nozzle 13 made according to the following. description Newly designed and preferably provided with a slide valve to control the flow of metal through the nozzle is. The casting mold is usually made of copper and can be fitted with a standard liquid cooling system, a swing mechanism, a liquid level control, etc., can be equipped. The tundish can have any mechanism for holding and actuating its opening slide 14. These parts are not shown here because they do not belong to the subject of the invention.

Die Düse 13 gibt einen verhältnismäßig dünnen, aufgefächerten Strom M flüssigen Metalls in die Gießform 10 ab, in der das Metall einen Spiegel L erreicht. Dieser Flüssigkeitsstrom ist in bezug auf die Ebenen, die die Gießform in Richtung ihrer Breite ¥ und ihrer Dicke T in zwei Teile teilen, symmetrisch. Der Strom fächert aus in der Richtung der ersten Ebene,The nozzle 13 emits a relatively thin, fanned-out stream M of liquid metal into the casting mold 10, in which the metal reaches a mirror L. This flow of liquid is relative to the planes that the mold is towards Divide its width ¥ and its thickness T into two parts, symmetrically. The stream fans out in the direction of the first level,

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und sein unteres Ende nimmt den größeren Tefl. dieser Ebene ein. Der teilweise verfestigte Gußkörper S tritt aus dem Boden der Gießform aus»and its lower end takes the larger Tefl. this level one. The partially solidified cast body S emerges from the bottom of the casting mold »

In den Fig. 3, h und 5 ist die Düse i3 im einzelnen dargestellt· Wenn das Zwisehengießgefäß 12 in Gießstellung gebracht wird, wird die Düse 13 mit der Ebene IV-IV in Fig. 3 parallel zu der Breite w der Gießform 10 lind mit der Ebene V-V parallel zu der Dicke t ausgerichtet. Die Düse ist ein schalenförmiger, hitzebeständiger Körper mit einer relativ kleinen, kreisrunden Gießöffnung 15 in der Bodenwand des Körpers» Die Oberseite der Bodenwand weist ein Paar verhältnismäßig hoher Zonen 16 an diametral gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 15 auf« Diese Zonen werden von der Ebene IV-IV halbiert· Die Oberseite der Bodenwand besitzt außerdem ein Paar verhältnismäßig niedriger Zonen 16 an diametral entgegengesetzten Seiten der Öffnung 15, die zwischen den hohen Zonen liegen und von der Ebene V-V halbiert werdeηc Die Unterseite der Bodenwand hat eine Aussparung 18, die sich unterhalb der hohen Zonen 16 erstreckt und ebenfalls von der Ebene IV-IV halbiert wird·The nozzle i3 is shown in detail in FIGS. 3, h and 5. When the intermediate casting vessel 12 is brought into the casting position, the nozzle 13 with the plane IV-IV in FIG. 3 becomes parallel to the width w of the casting mold 10 of the plane VV aligned parallel to the thickness t. The nozzle is a bowl-shaped, heat-resistant body with a relatively small, circular pouring opening 15 in the bottom wall of the body "The top of the bottom wall has a pair of relatively high zones 16 on diametrically opposite sides of the opening 15" These zones are defined by plane IV- IV bisected The top of the bottom wall also has a pair of relatively low zones 16 on diametrically opposite sides of the opening 15, which lie between the high zones and are bisected by the plane VV. The bottom of the bottom wall has a recess 18 which extends below the high one Zones 16 extends and is also bisected by level IV-IV

Das Gießverfahren besteht nun darin, daß das Zwisehengießgefäß 12 über der Gießform 10 angeordnet wird, wobei die Düse 13 in der oben erläuterten Weise ausgerichtet wird. Dann wird der Gleitschieber Ik geöffnet, so daß flüssiger Stahl aus dem Zwisehengießgefäß in die Gießform fließen kann· Die Konfiguration der Düse bewirkt, daß der durch ihre Öffnung 15 austretende Strahl eine Fächerform annimmt, die sich in Richtung der Gießformbreite w erweitert» Das flüssige Metall wird über fast die volle Breite der Gießform verteilt, und in der Haut des teilweise verfestigten Gußkörpers S sind bei dossem Austreten aus der Gießform keine örtlichen Hochtemperaturzonen anzutreffen· Somit ist die Wahrscheinlichkeit von Ausbrüchen oder Oberflächenrissen wesentlich herabgesetzt.The casting process now consists in placing the intermediate casting vessel 12 over the casting mold 10, with the nozzle 13 being oriented in the manner explained above. Then the slide valve Ik is opened so that liquid steel can flow from the intermediate casting vessel into the casting mold · The configuration of the nozzle causes the jet emerging through its opening 15 to assume a fan shape which expands in the direction of the casting mold width w »The liquid metal is distributed over almost the full width of the casting mold, and there are no local high-temperature zones in the skin of the partially solidified cast body S when it emerges from the casting mold. This significantly reduces the likelihood of breakouts or surface cracks.

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In den Fig. 6 und 7 ist das oben beschriebene Verfahren und die neuartige Düsenkonstruktion in Verbindung mit dem Vergießen von flüssigem Metall zwischen die Bänder 21 und 22 einer kontinuierlichen Gießmaschine des Bandtyps dargestellt· Die Düse 13a ist in dem unteren Querrand eines neigbaren Zwischengießgefäßes 23 angebracht, das so angeordnet ist, daß der Abguß in den Zwischenraum zwischen die Bänder erfolgt, deren gegenüberliegende Flächen stetig in Abwärtsrichtung wandern· Die Düse ist ähnlich aufgebaut, wie sie oben beschrieben wurde, und ihre Wirkung bei der Erzeugung eines aufgefächerten Grießstroms ist ähnlich. Ein solcher Gießstrom wird gleichmäßig über die Breite der Bänder verteilt. Durch Schrägstellen oder Neigen des Zwischengießgefäßes werden Menge und Richtung des durch die Düse erfolgenden Durchflusses gesteuert· Referring to Figures 6 and 7, there is the procedure described above and the novel nozzle design in connection with the pouring of liquid metal between the belts 21 and 22 of a belt-type continuous caster. The nozzle 13a is in the lower transverse edge of a tiltable tundish 23 attached, which is arranged so that the casting takes place in the space between the bands, their opposite Surfaces move steadily in the downward direction · The nozzle is constructed similarly to that described above, and its The effect of creating a fanned out stream of semolina is similar. Such a pouring stream is uniform across the width the tapes distributed. By tilting or tilting the tundish the amount and direction of the flow through the nozzle are controlled

Im Obigen wurde das neuartige Verfahren auf das Abgießen von Metall aus einem Zwischengießgefäß in «ine Stranggießkokille oder eine kontinuierliche Gießmaschine des Bandtyps angewendet; es wird jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere Anwendungsmöglichkeiten gegeben sind, wobei die Flüssigkeit aus irgendeinem Gießgefäß mit Bodenausgußöffnung in einen Aufnahmekörper abgegossen wird, dessen Breite erheblich größer ist als seine Dicke.In the above, the novel process was based on the casting of metal from an intermediate tundish into a continuous casting mold or using a belt type continuous casting machine; it is pointed out, however, that other possible uses are also possible, the liquid for any one of them Casting vessel with bottom pouring opening is poured into a receiving body, the width of which is considerably greater than its thickness.

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Claims

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1. Method of pouring a liquid from a Bottom pouring vessel in a receiving device, the width of which is significantly greater than its thickness, characterized in that, that the casting vessel is arranged above the receiving device and a fan-shaped one from the casting vessel into the receiving device Liquid flow is discharged in relation to the levels is symmetrical, which the receiving device in the direction of their Halve the width and thickness, and widen towards the first-mentioned level.

2. The method of claim 1, wherein the liquid is steel, the casting vessel is a tundish and the receiving device is a continuous casting mold for slabs, characterized in that, that the fan-shaped stream distributes the steel over the mold width and local high temperature areas in effectively avoids the skin of a partially solidified cast body when it emerges from the bottom of the mold.

3o method according to claim 1, wherein the liquid is steel, the casting vessel is a tiltable tundish and the receiving device is a belt type continuous caster.

k. Nozzle for carrying out the method according to one of claims 1-3 »characterized by a shell-shaped, heat-resistant body with a circular pouring opening (1-5) in its bottom wall, the top of the bottom wall having a pair of relatively high zones (16) on diametrically opposite sides the opening (15) and a pair of relatively low zones (l?) on diametrically opposite sides of the opening (15) between the high zones (l6), and wherein the underside of the bottom wall has a recess (l8) which extends under the along high zones (i6), whereby the liquid exiting through the opening (15) forms a fan-shaped flow which widens in the direction of the longitudinal extension of the recess (18), 10 9 8 8 2/1302

5. Nozzle according to claim 4, characterized in that the nozzle is arranged on a pouring vessel with a testicle-side pouring opening

6. Nozzle according to claim 4, characterized in that the nozzle (15, 13a) is arranged in a lower transverse edge of the casting vessel is",

7. Nozzle according to claim 4, characterized in that the diq nozzle

in connection with a continuous casting mold is used, whose Width is considerably greater than its thickness that an intermediate casting ladle (12) is carried over the continuous casting mold (10), in the bottom wall of which is the nozzle (13, 13a) which is oriented so that the fan-shaped stream emerging from it is symmetrical with respect to the planes which bisect the mold in the direction of its width and its thickness, and which in the direction of the first-mentioned level, in order to distribute the steel across the width of the mold, whereby local high-temperature areas in the skin of a partially solidified, from the Cast body (6) emerging from the mold (10) can be avoided.

8. Nozzle according to claim 4, characterized in that the nozzle (13a) in connection with a continuous casting machine of the belt type is used, which is a pair of spaced apart has horizontal bands (21, 22), the opposite sides of which migrate in the downward direction, and that an inclinable intermediate pouring pan (23) for pouring liquid metal into the space between the bands (21, 22) is provided in its lower Edge next to the space mentioned has the nozzle (13 &), with which a fan-shaped stream of metal can be discharged into the space which widened in the direction of the width of the bands (21, 22)

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