DE2238751A1 - Verfahren zum giessen von vormaterial fuer walzwerke sowie vorrichtungen zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

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108/72Pt 28.7.1972

PATENTANMELDUNG

Dr. Walter Hess, 43 Essen, Am Vogelherd 30

Verfahren zum Gießen von Vormaterial für Walzwerke sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen von Vormaterial für Walzwerke, bei dem der an sich bekannte Kokillen-Oberguß angewandt wird.

Für Walzer Zeugnisse, wie z.B. Rundeisen, Betonstahl, Bänder und leichte Profile, entstehen weltweit kleine bis mittlere Werke mit Jahreserzeugungen von 50-400 000 t Stahl und Schmelzeinheiten von 15-60 t, die in der Regel mit Elektrolichtbogenofen arbeiten. Zur Erzeugung dieser Walzerzeugnisse wird ein Vormaterial benötigt, das Stückgewichte von 120-250 kg besitzt. Häufig wird als Vormaterial Strangguß gewählt, weil hiermit die Materialquerschnitte so bemessen werden können, daß die folgende Verformung im Walzwerk in einer Hitze durchgeführt werden kann. Aufgrund des hohen Kapitalbedarfes derartiger Stranggießmaschi-

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nen werden die Erzeugungskosten der Walzerzeugnisse stark belastet. Darüberhinaus erfordern solche Stranggießmaschinen zusätzliche Einrichtungen für die Wasserversorgung und/oder für die Wasserrückgewinnung mit relativ hohem Aufwand. Hinzu kommt, daß diese Anlagen einen vergleichsweise hohen Aufwand an Betriebskosten, das sind:

a) für Betriebspersonal

b) für Feuerfestmaterial

c) für die laufende Wartung,

erfordern. Dadurch wird, insbesondere wenn die Erzeugungseinheit klein ist, der wirtschaftliche Erfolg der Walzwerke in Frage gestellt.

Es ist bekannt, daß Stranggußknüppel, insbesondere im Bereich der ersten erstarrenden Schicht, einen relativ hohen Gehalt an sehr fein verteilten mineralischen Einschlüssen aufweisen. Diese Einschlüsse stammen einerseits aus der durch die Vollberuhigung mit Aluminium sich bildenden Tonerde und andererseits aus der Berührung mit dem feuerfesten Material der Gießpfanne und insbesondere des Zwischenbehälters. Bei Betonstählen und anderen handelsüblichen Profilen stören diese feinen mineralischen Einschlüsse nicht. Bei Qualitätsstählen, beispielsweise für die Autoindustrie, ist jedoch ein Nachschleifen der Stranggußknüppel erforderlich. Der Aufwand hierfür kann so groß werden, daß die Erzeugung des Stranggusses unwirtschaftlich wird. Weiterhin führen die genannten mineralischen Einschlüsse beim Kaltziehen feinerer Abmessungen von Draht zum Abreißen und damit zu Störungen im Produktionsablauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangsgenannten Art möglichst wirtschaftlich zu gestalten, ein Nachschleifen des Materials auszuschalten und ein Abreißen des Ma-

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terials beim Kaltziehen feinerer Abmessungen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ver-

2 hältnis des mittleren Querschnitts 12Q - 150 mm zur Länge des Innenraums der Kokillen in dem Bereich 1:8 bis 1:15 gelegt wird, daß das Wärrnespeichervermögen der Kokillen um ein Vielfaches höher als der Wärmeinhalt des einzugießenden Stahls gelegt wird, daß die Kokillen mit einer Mindestgeschwindigkeit des Stahls von 7-10 kg/sec gefüllt werden, und daß die Kokillen * zwischen den Abgußintervallen solange mittels Luft gekühlt werden^ bis ihr Wärmespeichervermögen den Ausgangszustand annähernd erreicht. Vorzugsweise wird das Verhältnis des mittleren Quer-Schnitts zur Länge des Innenraums der Kokillen im Verhältnis 1 : 10 bis 1:12 gelegt. Weiterhin ist es besonders zweckmäßig die Kokillen mit einer Geschwindigkeit des Stahls von 12—18 kg/sec zu füllen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonder darin, daß die vorgenannten Nachteile vermieden werden u,nd eine Aluminiumzugabe nicht erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, daß es genügt, den Stahl mit Mangan und Silizium zu beruhigen. Darüberhinaus kann bei dem Gießverfahren nach der Erfindung die Abstichtemperatur des Stahles etwa 60-70 C unter der eines, im Strang vergossenen Stahles liegen, so daß die Karrossion des feuerfesten Materials, insbesondere der Gießpfannenausgüsse, wesentlich herabgesetzt wird. Ferner kommt bei dem Verfahren nach der Erfindung der Stahl nur mit einem einzigen Ausguss in Berührung.

Weitere Einzelheiten und Merkmale zweier Vorrichtungen zur Durchführung des erftndungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, von denen eines in der Zeichnung dargestellt ist.

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Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Drehtisch mit doppelreihigen Kokillen und ortsfest angeordneter Gießpfanne nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Drehtisch nach der Erfindung gemäß der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie B-B durch den Drehtisch nach Fig. 1 mit unterschiedlichen Aufsetzgewichten.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich vor allem bei sehr kleinen Anlagen eine Vorrichtung, bei der oberhalb einer feststehenden Doppelreihe der Kokillen ein über diese taktmäßig fahrbarer Gießwagen mit einer Gießpfanne angeordnet ist. Die Kokillen werden durch ständig zugeführte Kühlluft umspült. Bei dieser Vorrichtung müssen vor der Bildung einer festen Decke am Blockkopf in der Kokille manuell Ösen eingelassen werden, die rasch einfrieren. Hierdurch wird die Bildung eines festen Blockkopfs begünstigt, was durch Abschrecken mit Wasser weiter unterstützt werden kann. In die auf diese Weise mit ösen versehenen Blöcke können dann mittels eines Kranes aus der sich nach oben konisch erweiterenden Kokille herausgezogen werden.

Mit einer derartigen Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren in folgenden Teilschritten durchgeführt:

1 . Die einzelne Kokille wird bei einem Verhältnis von lichtem Querschnitt zu lichter Länge von vorzugsweise 1 : 10 bis 1 : 12 so in ihrer Wandstärke bemessen, daß ihr Wärmespeichervermögen ein Vielfaches, vorzugsweise das zweivierfache, des Wärmeinhaltes des abzugießenden Stahl-

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blockes betrage.

2. Die ortsfeste Kokille wird nach dem Abguß bis zum nächsten Abguß so weit abgekühlt, daß das ursprüngliche Wärmespeichervermögen der Kokille wieder annähernd erreicht wird. Vorzugsweise wird diese Kühlung mittels Luft erreicht, wobei dieselbe so geführt wird, daß sie stetig außen vorbei geführt wird oder den Innenraum vom Ziehen des Blockes bis kurz vor dem Angießen durchspült.

3. Somit werden auch alle Wartungsarbeiten, wie beispielsweise das Aufspritzen mit Schutzüberzügen ortsfest ausgeführt.

4. Die Gießgeschwindigkeit wird, bezogen auf den an sich bekannten Blockoberguß, erhöht. Gießt man z.B. eine Kokille mit 150 kg Inhalt in 12 Sek. oder mit 250 kg in 18 Sek. ab, so werden die Spritzer, die zwangsläufig beim Angießen an die Wand kommen, wieder aufgelöst, so daß eine Oberfläche gewährleistet ist, die frei von Schalen ist. Dieses Ergebnis wird begünstigt durch eine besondere Formgebung der Kantenradien der Kokille und durch die Einhaltung eines bestimm-

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ten Temperaturbereiches ca. 10 C über dem Liquiduspunkt, so daß trotz des äußerst raschen Abgusses Kantenrisse am erstarrten Block vermieden werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren für größere Anlagen zeichnet sich erfindungemäß dadurch aus, daß unterhalb einer feststehenden Gießpfanne ein taktmäßig fahrbarer Drehtisch mit einer Doppelreihe Kokillen angeordnet ist. Hierbei sind die Kokillen normal konisch, d.h. mit dem großen Querschnitt nach unten, in zwei Reihen in einem Drehtisch 2 an einem Traggestell 3 aufgehängt. Jede Kokille 1 ist mit einem abklappbaren Boden 4 versehen". Die ortsfest über dem Drehtisch 2 angeordnete Gießpfanne 5 weist zwei Ausgüsse auf. Der Dreh-

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tisch 2 wird im Takt so unter der Gießpfanne 5 vorbeigeführt, daß jeweils zwei Kokillen 1 unter den Ausgüssen der Gießpfanne 5 stehen und gleichzeitig gefüllt werden können. Zweckmäßigerweise sind die Ausgüsse der Gießpfanne 5 mittels an sich bekannter Plattenschieber am Boden der Gießpfanne verschlossen. Derartige Plattenschieber erhöhen nicht nur die Sicherheit des Arbeitsablaufes sondern beschleunigen auch den Arbeitstakt. Der Gießpfanne 5 nachgeordnet sind im einzelnen nicht näher dargestellte Wasserdüsen zur Abschreckung des Kokillenkopfes. Um eine besonders vorteilhafte Kühlung des Kokillenkopfes zu erhalten, sind der Gießpfanne 5 mehrere wasserdurchflossene Formstücke 6 aus Metall unterschiedlichen Gewichtes_#die vorzugsweise aus einer Kupferlegierung bestehen, nachgeordnet (Fig. 4). Mit diesen Formstük— ken kann nicht nur eine beschleunigte Abkühlung und damit eine rasche Deckenbildung des erstarrenden Blockes erzielt werden, sondern es kann bei entsprechender Formgebung durch eine stufenweise Erhöhung des Gewichtes derselben der Druck so geregelt werden, daß die Blockdecke soweit in den Block hineingedrückt wird, daß sich beim Erstarrungsvorgang darunter solange keine Hohlräume bilden, bis die Decke am Blockkopf so stark ausgebildet ist, daß sie bei der nachfolgenden Erwärmung der Blöcke im Stoßofen nicht mehr durchzundern kann.

Nach einer taktmäßigen Drehung des Drehtisches um etwa 315 nach dem Abguß wird der Boden 4 geöffnet, so daß der gegossene, teilerstarrte Block aus der Kokille rutscht. Dieser rotglühende Block wird intensiv gekühlt und zwar entweder während des Abrutschens mit Wasser besprüht oder in ein Wasserbad fallen gelassen oder aber einer intensiven Luftkühlung auf einer Kühlstrecke, bevorzugt verbunden mit laufendem Wenden der Blöcke nach Art des an sich bekannten Wendekühlbettes, unterworfen. In der nachfolgenden Takt-

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stellung des Drehtisches 2 wird die Kokille 1 mit einem Schutzüberzug ausgespritzt und in der darauffolgenden Taktstellung mittels durchgeblasener Luft gekühlt. Dann wird der Boden 4 wieder mit der Kokille 1 verbunden.

Bei den Plattenschiebern der bekannten Art wird die Gießleistung hydraulisch in der Weise gesteuert, daß sich die kreisförmigen Öffnungen des Schiebers und des Lochsteins unterschiedlich überdecken. Beim schnellen Blockguß ist es jedoch vorteilhaft, gegen Ende des Gießtaktes mittels eines einstellbaren Zeitrelais automatisch in zwei oder drei Stufen den Durchflußquerschnitt des Plattenschiebers zu verringern. Nach letzter automatischer Einstellung wird dann der Schieber nach Sicht von Hand durch Knopfdruck geschlossen. Die Einstellung des Zeitrelais wird während des Gießens der Schmelze nach einer Anfangskorrektur jeweils auf den fortschreitenden Abgießvorgang abgestimmt. Hiermit erfolgt eine Anpassung auf den sich ändernden f.Änrostatischen Druck.

Nachfolgend wird ein Zahlenbeispiel für eine erfindungsgemäße Gießvorrichtung gegeben, die für den Abguß von 30 t Schmelzge— wicht geeignet ist.

Das vorgesehene Blockgewicht ist 150 kg, so daß für einen Abguß 200 Kokillen benötigt werden. Hinzu kommt eine Reserve von 40 Kokillen. Diese sind auf dem Drehtisch 2 in zwei Reihen zu je 120 Paaren angeordnet. Die Kokillen 1 sind nach oben verjüngt und haben einen abklappbaren Boden 4. Im Bereich des Bodens 4 ist der Abstand von Kokille zu Kokille und von der inneren zur äußeren Reihe jeweils 3 cm und bildet den engsten Strömungsquerschnitt.

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Die Gießpfanne 5 mit zwei Plattenschieberverschlüssen steht beim Abgießen so ortsfest über dem Drehtisch 2, daß die auf einem Radius angeordneten Kokillen gleichzeitig gefüllt werden können. Der Gießvorgang dauert 12-13 Sek.. Nach der Füllung der Kokillen wird der Drehtisch so weitergedreht, daß das nächste Kokillenpaar zum Abguß bereit steht. Dieser Vorgang dauert 2 Sek.,, so daß für den Gießtakt 14 - 15 Sek. benötigt werden.

Im dritten Feld nach dem Abgießstand erhalten die beiden Kokillen eine dosierte Wassermenge zur beschleunigten Festigung des Blockkopfes und nach dem Passieren des Pfannenrandes erfolgt ein Aufsetzen der wasserdurchflossenen Formstücke 6 und zwar mit zunehmendem Gewicht. Unterhalb des Drehtisches ist im Bereich der beiden Kokillenreihen ein Windkanal angeordnet, der während des Gießvorganges und der nachfolgenden Wartezeit mit Kaltluft versorgt wird. Der Abgießvorgang selbst dauert 23 - 25 Min. und die anschließende Wartezeit 17 - 15 Min..

Nach Ablauf der 40 Minuten wird der Drehtisch wieder in Bewegung gesetzt und im 102. Feld mittels einer automatischen Ausklinkvorrichtung der Boden geöffnet, so daß die Blöcke in einen absenkbaren Köcher rutschen, aus dem sie auf ein Plattenband gelegt werden, das die Blöcke zu einem Kühlrost fördert. Im 104. Feld werden die Kokillen und der Boden mittels Spritze mit einem Überzug versehen. Danach wird der Drehtisch im Takt von je 12,5 Sek.

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um 360 gedreht und hierbei im verstärkten Maße Kühlluft von unten zugeführt, so daß die Kokillen von innen und von außen gekühlt wei— den. Anschließend wird im 115. Feld der Boden manuell so eingeklinkt, daß er mit der Kokille fest verbunden ist. Nach dem sechsten Einklinken eines Kokillenbodens ist das erste Kokillenpaar wieder ab-

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gußbereit. Die folgenden Böden werden dann im Gießtakt wieder eingeklinkt und daß Arbeitsspiel beginnt von neuem.

Mit diesem Verfahren kann auf der beschriebenen Vorrichtung alle 70 Minuten eine Schmelze abgegossen werden, d.h. sie kann den in zwei 30 t UHP - Elektrolichtbogenofen erschmolzenen Stahl aufnehmen, wobei eine tap-to-tap Zeit je Ofen von 2 Stunden und 20 Min. erreicht werden kann.

Für das Abgießen werden bei der Vorrichtung nach der Erfindung nur drei Bedienungsleute benötigt, während bei dem bekannten Strangguß eine gleiche Gießleistung 10 Bedienungsleute erforderlich sind. Darüberhinaus ist die Vorrichtung im Aufbau konstruktiv wenig aufwendig, wenig störanfällig und erfordert einen geringen Wartungsaufwand.

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-Patentansprüche-

Claims (13)

108/72 Pt 28.7.1972 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Gießen von Vormaterial für Walzwerke bei dem der an sich bekannte Kokillenblock-Oberguß angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis

2 . des mittleren Querschnitts von 120 - 150 mm zur Länge des Innenraumes der Kokillen in den Bereich 1 : 8 bis 1 : 15 gelegt wird, daß das Wärmespeichervermögen der Kokillen um ein Vielfaches höher als der Wärmeinhalt des einzugießenden Stahls gelegt wird, daß die Kokillen mit einer ■ Mindesgeschwindikeit des Stahls 7-10 kg/sec gefüllt werden, und daß die Kokillen zwischen den Abguß Intervallen solange mittels Luft gekühlt werden, bis ihr Wärmespeichervermögen den Ausgangszustand annähernd erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des mittleren Querschnitts zur Länge des Innenraumes der Kokillen in den Bereich 1 : 10 bis 1 : gelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen mit einer Geschwindigkeit des Stahls von 12-18 kg/sec gefüllt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 -3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer feststehenden Doppelreihe der Kokillen ein über diese taktmäßig fahrbarer Gießwagen mit einer Gießpfanne ange-

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ordnet ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 -3 , Sadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer feststehenden Gießpfanne (5) ein taktmäßig fahrbarer Drehtisch (2) mit einer Doppelreihe Kokillen (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (1) in den Drehtisch (2) mit dem großen Querschnitt des konischen Innenraumes nach unten aufgehängt und mit einem absenk- oder abklappbaren Boden (4) versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießpfanne (5) mit zwei an sich bekannten Plattenschieberverschlüssen versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 4 -7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsstelle des Stahlblockes aus der Kokille Wasserspritzdüsen zur schnellen Erstarrung des Blockes nachgeschaltet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsstelle des Stahlblockes aus der Kokille ein Wassertauchbecken zur schnellen Erstarrung des Blockes nachgeordnet ist.

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10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsstelle des Stahlblockes eine mit einem intensiven Luftstrom arbeitende Kühlstrecke nachgeschaltet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblöcke auf der Kühlstrecke nach Art eines Wendekühlbettes drehbar sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche S - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe der Kokillen (1) durch Wasser durchflossene Formstücke (6) unterschiedlichen Gewichtes aus Metall abkühlbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser durchflossenen Formstücke (6) aus einer Kupferlegierung bestehen.

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