DE2321064A1

DE2321064A1 - Continuous casting of tubes - using pressurised fluid between mandrel and cast metal to prevent sticking

Info

Publication number: DE2321064A1
Application number: DE19732321064
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl In Pleschiutschnigg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-26
Filing date: 1973-04-26
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE2321064C3; DE2321064B2

Abstract

The fluid is pref. an inert gas, esp. one of the rare gases, and its pressure in the liq. metal region is at least as great as the static metal pressure. The fluid should not agitate the metal and pref. a cooling fluid stream is also provided between the mould and the cast metal. Pref. the fluid is supplied via porous plugs.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen metallischer Rohre Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gießen metallischer Rohre in einer gekühlten Durchlaufkokille unter Verwendung eines in diese hineinragenden, gekühlten Dornes. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Method and apparatus for casting metallic pipes The invention relates to a method of casting metallic pipes in a cooled Continuous mold using a cooled mandrel protruding into it. The invention also relates to a device for carrying out the aforesaid Procedure.

Verfahren der erwähnten Art sind bekannt und beispielsweise in den DP-PS 843 138, 844 802 und 844 805 beschrieben. Dabei ist es einerseits möglich, unter Verwendung der Durchlaufkokille Rohre in einem Stranggießprozeß zu schaffen, jedoch bereitet die Lösung der Rohre vom Dorn beträchtliche Schwierigkeiten. Man sieht deshalb vor, einen gekühlten Dorn konisch derart auszubilden, daß er sich in Richtung des erstarrenden Rohres verjüngt; Die Rohrinnenwandung löst sich jedoch trotzdem nur sehr schwer vom Dorn, da sie einerseits hinreichend lange mit dem Dorn in Berührung stehen muß, um durch Wärmeentzug zu erstarren, und da sie andererseits weiterhin die Neigung hat, auf dem Dorn aufzuschrumpfen oder sogar mit ihm zu verschweißen.Methods of the type mentioned are known and for example in the DP-PS 843 138, 844 802 and 844 805 described. On the one hand, it is possible to using the continuous mold to create tubes in a continuous casting process, however, the removal of the tubes from the mandrel presents considerable difficulties. Man therefore provides a conical shape of a cooled mandrel in such a way that he tapers in the direction of the solidifying tube; However, the inner wall of the pipe loosens nevertheless only very difficult from the mandrel, since on the one hand it takes a long time with the mandrel must be in contact in order to freeze due to the extraction of heat, and since they on the other hand continues to have a tendency to shrink or even weld to the mandrel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, um die Nachteile, die mit den Schwierigkeiten der Trennung von Dorn und Rohrinnenwandung verbunden sind, zu beheben. Die Lösung dieses Probiems sowie weitere Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß zwischen dem Dorn und der anfanqs flüssigen und dann zur Rohrinnenwandung erstarrenden Metallschicht eine Strömung mittels eines kühlenden Fluides erzeugt wird, dessen Druck im Bereich des noch flüssigen Metalls wenigstens so groß wie dessen statischer Druck ist. Bei diesem Verfahren wird in Abkehr des vom Kokillenguß her bekannten Wärmeentzuges durch Leitung, die durch Berührung flüssigen Metalls an der Kokillenwandung geschaffen wird, die Wärme durch Konvektion mittels des kühlenden Fluides entzogen. Dies hat weiterhin zur Folge, daß eine unmittelbare Berührung- zwischen dem Dorn und der Innenwandung des Rohres überhaupt nicht zustande kommt. Somit haftet die Innenwand des Rohres nicht am Dorn an und kann bei Absenkung des erstarrten Rohres dessen Bewegung völlig frei mitmachen, sofern nur durch eine hinreichende Bemessung der -Kühlwirkung des Fluides dafür Sorge getragen wird, daß am Ende des Dornes die Strangschale der Rohrinnenwandung genügend stark ist, um dem Rohr einen Halt zu geben. Da weiterhin der Druck des Fluides im Bereich des Dornes dem Gegendruck des flüssigen Metalles wenigstens das Gleichgewicht hält, kann es auch im Dornbereich nicht zu einen Durchbruch der Strangschale kommen. Letztere wird also im Dornbereich im wesentlichen durch das Fluid abgestützt, während sie außerhalb des Dornbereiches selbsttragend ist.The present invention is based on the object of a method and to create a device suitable for its implementation in order to avoid the disadvantages associated with the difficulty of separating the mandrel and the inner wall of the pipe are to fix. The solution to this problem and other advantages are provided by the invention achieved in that between the mandrel and the initial liquid and then to the pipe inner wall solidifying metal layer generates a flow by means of a cooling fluid whose pressure in the area of the still liquid metal is at least as great as whose static pressure is. In this process, a move away from the permanent mold casting known heat extraction by conduction, which occurs by touching liquid metal is created on the mold wall, the heat by convection by means of the cooling Fluid withdrawn. This also has the consequence that direct contact does not come about at all between the mandrel and the inner wall of the pipe. Thus, the inner wall of the pipe does not adhere to the mandrel and when the solidified tube whose movement can join in completely freely, provided that only by a sufficient one Dimensioning the cooling effect of the fluid care is taken that at the end of the Dornes the strand shell of the pipe inner wall is strong enough to give the pipe a To give support. Since the pressure of the fluid in the area of the mandrel continues to be the counter pressure of the liquid metal keeps at least the equilibrium, it can also do so in the area of the mandrel the strand shell does not break through. The latter is therefore in the thorn area substantially supported by the fluid while outside the mandrel area is self-supporting.

Von besonderem Vorteil ist-es, die Strömungsmenge des Fluides derart zu wählen, daß das in der Kokille befindliche, flüssige Metall im wesentlichen ruhig bleibt.It is particularly advantageous to adjust the flow rate of the fluid in this way to choose that the liquid metal in the mold is essentially calm remain.

Somit wird nicht nur ein Auswurf an flüssigem Metall verhindert, sondern gleichfalls gewährleistet, daß sich innerhalb des zunächst noch flüssigen Metalls in horizontaler Richtung ein Temperaturgradient ausbilden kann, dem die Erstarrung zu folgen vermag.This not only prevents the ejection of liquid metal, but also ensures that within the initially still liquid metal can form a temperature gradient in the horizontal direction, which solidification able to follow.

Wenngleich grundsätzlich zahlreiche Fluide für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, so läßt sich letzteres dennoch besonders vorteilhaft unter Verwendung inerter Gase, und zwar insbesondere unter Verwendung von Edelgasen, wie Argon, ausführen.Although basically numerous fluids for the implementation of the Process according to the invention are suitable, the latter can nonetheless be particularly suitable advantageously using inert gases, in particular using of noble gases such as argon.

Weiterhin kann man die Ablösung der Rohraußenwandung von der Innenwandung der gekühlten Kokille dadurch verbessern, daß man zwischen den erwähnten beiden Wandungen ebenfalls eine Strömung eines kühlenden Fluides schafft.Furthermore, you can detach the outer wall of the pipe from the inner wall improve the cooled mold by choosing between the two mentioned Walls also creates a flow of a cooling fluid.

Als Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich ein Stopfen, der mittels des der Kühlung dienenden Fluides beaufschlagbar ist und außen im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Zweckmäßig ist er unten abgerundet. Wesentlich ist dabei, daß er einen radial-symmetrischen Austritt des Fluides ermöglicht. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Besonderes vorteilhaft läßt sich dies dadurch erreichen, daß der Stopfen aus porösem Material hergestellt wird.As a device for carrying out the method according to the invention a stopper that can be acted upon by the fluid used for cooling is suitable and is essentially cylindrical on the outside. It is useful downstairs rounded. It is essential that it has a radially symmetrical exit of the Fluid enables. This can be done in different ways. Particularly advantageous this can be achieved in that the plug is made of porous material will.

Mit Rücksicht auf die für den einwandfreien Ablauf des Verfahrens genau einzuhaltenden Druckverhältnisse wird der Stopfen weiterhin mit einem im Innern konischen Hohlraum derart ausgeführt, daß sich eine nach unten verjüngende Wandung ergibt, wobei der Hohlraum mit dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Fluid aus dem unteren Teil des Stopfens mit dem größten Druck austreten kann, wohingegen der Druck des ausströmenden Fluides im oberen Teil, dem eine dickere Wandung zugeordnet ist, kleiner ist. Man kann also mit -einem derartigen Stopfen den Bedingungen, wie sie sich insbesondere beim Herstellen von Rohren aus Eisenwerkstoffen infolge des nach unten stark zunehmenden ferrostatischen Druckes ergeben, Rechnung tragen. Um mit Sicherheit die Erstarrungsbedingungen so zu beeinflussen, daß sich eine gleichmäßige Innenschicht des Rohres bildet, wird der Stopfen weiterhin noch mit Vorteil in eine Verstelleinrichtung eingesetzt, durch die seine Höhenlage in Bezug auf die Kokille bzw. den darin bestehenden Spiegel des flüssigen Metalles eingestellt werden kann. Selbstverständlich läßt sich eine derartige Verstelleinrichtung gleichfalls in eine Regeleinrichtung einbeziehen.With regard to the smooth running of the procedure The stopper will continue to have a pressure ratio that must be precisely maintained inside conical cavity designed in such a way that a downwardly tapering Wall results, wherein the cavity can be acted upon with the pressurized fluid. In this way it is achieved that the fluid from the lower part of the stopper with the greatest pressure can escape, whereas the pressure of the fluid flowing out in the upper part, which is assigned a thicker wall, is smaller. So you can With a stopper of this type, the conditions prevailing in particular during manufacture of pipes made of ferrous materials due to the downwardly increasing ferrostatic Pressure result, take into account. So with certainty the solidification conditions to influence that a uniform inner layer of the pipe is formed the stopper is still used with advantage in an adjusting device by its altitude in relation to the mold or the mirror in it of the liquid metal can be adjusted. Of course one can also include such adjusting device in a control device.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sei auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen, jeweils in schematischer Darstellung, Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer konzentrischen Fluidbeaufschlagung, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit zentraler Fluidbeaufschlagung, Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Stopfen unterschiedlicher wandstärke, Fig. 4 eine Ausführungsform mit Verstelleinrichtung für die Höhenlage des Stopfens in Bezug auf die Kokille und Fig. 5 eine Ausführunqsform mit gleichzeitiger Fluidbeaufschlagung zwischen der Kokilleninnenwandung und der Rohraußenwandung.To further illustrate the invention, refer to Reference drawings referring to exemplary embodiments. Show in it, respectively in a schematic representation, Fig. 1 shows an embodiment of the invention with a concentric fluid admission, FIG. 2 shows an embodiment according to the invention with central fluid admission, FIG. 3 shows an embodiment of the invention a plug of different wall thickness, FIG. 4 shows an embodiment with an adjusting device for the height of the plug in relation to the mold and Fig. 5 shows an embodiment with simultaneous application of fluid between the inner wall of the mold and the pipe outer wall.

Man erkennt gemäß Fig. 1 zunächst den schematisch veranschaulichten Kokillentisch 1, der die gekühlte Kokille 2 trägt und beispielsweise in an sich bekannter Form eine auf- und abwärtsgehende Bewegung auf die Kokille 2'übertragen kann, damit sich die äußere Strangschale 3 des in Erstarrung begriffenen Rohres von der Kokilleninnenwandung lösen kann. Das Rohr erstarrt dann während des weiteren Verlaufes vollständig und wird der weiteren Verarbeitunq, bei welcher an sich bekannte Mittel Verwendung finden, zugeführt. Die vollständige Erstarrung ist erreicht, wenn nicht nur die äußere Strangschale 3, sondern auch die innere Strangschale 4 so stark angewachsen sind, daß auch die zwischen den beiden Strangschalen befindliche, flüssige Phase 5 erstarrt ist.According to FIG. 1, the schematically illustrated one can initially be seen Mold table 1, which carries the cooled mold 2 and, for example, in itself known form an upward and downward movement on the mold 2 ' can so that the outer strand shell 3 of the solidified tube can solve from the Kokilleninnenwandung. The pipe then solidifies during the rest of the process The course is complete and will continue to be processed in what is known per se Find funds use, supplied. Complete solidification is achieved when not only the outer strand shell 3, but also the inner strand shell 4 so strong have increased that also the liquid located between the two strand shells Phase 5 has frozen.

In den zentralen Bereich der rund ausgeführten Kokille 2 ist der gleichfalls mit rundem Querschnitt ausgebildete Stopfen 6 eingesetzt. In Richtung der Pfeile 7 ist er mit einem Fluid beaufschlagbar, wohingegen er in Richtung des Doppelpfeiles 8 in seiner Höhenlage geregelt werden kann.The same is in the central area of the round mold 2 Plug 6 designed with a round cross-section is used. In the direction of the arrows 7 it can be acted upon with a fluid, whereas it is in the direction of the double arrow 8 can be regulated in its altitude.

Die Beaufschlagung mittels eines Fluides erfolgt in einer inneren, ringförmigen Kammer 9 des Stopfens 6, die am unteren Ende offen ist. Die Strömung des Fluides wird mit Hilfe der den unteren Teil des Stopfens 6 abschließenden Umlenkkappe 10 umgelenkt, so daß das Fluid in Richtung der Pfeile 11 aus der Kokille austreten kann. Die Umlenkkappe ist zu diesem Zweck nach unten derart abqerundet, daß sie tangential in die Innenwandfläche 12 des in Herstellung befindlichen Rohres übergeht.The application by means of a fluid takes place in an inner, annular chamber 9 of the plug 6, which is open at the lower end. The current of the fluid is with the help of the lower part of the stopper 6 closing deflection cap 10 deflected so that the fluid emerges in the direction of the arrows 11 from the mold can. For this purpose, the deflection cap is rounded off at the bottom in such a way that it merges tangentially into the inner wall surface 12 of the pipe being manufactured.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform findet ein abgewandelter Stopfen 12 Verwendung, der eine zentrale Öffnung 13 hat, die in Richtung des Pfeiles 7 mit dem Fluid beaufschlagt wird. In diesem Falle ist die Wandung des Stopfens porös. Ein Teil der aus der Wandung austretenden Gase kann in Richtung des Pfeiles 14 nach außen gelangen, wohingegen ein anderer Teil der Gase in Richtung des Pfeiles 15 ins Innere des in Herstellung befindlichen Rohres gelangt.In the embodiment shown in FIG. 2 there is a modified one Stopper 12 use that has a central opening 13 pointing in the direction of the arrow 7 is acted upon with the fluid. In this case the wall of the plug is porous. Some of the gases emerging from the wall can move in the direction of the arrow 14 get to the outside, whereas another part of the gases in the direction of the arrow 15 reaches the interior of the pipe being manufactured.

Bei dem in Fig, 3 zur Verwendung gelangenden Stopfen 16 besteht ein innerer, konischer Hohlraum 17, der gleichfalls in Richtung des Pfeiles 7 mit dem Fluid beaufschlagt wird, welches sodann den Zwischenraum zwischen dem Stopfen und der in Erstarrung befindlichen Innenwand des herzustellenden Rohres ausfüllt, um in Richtung der Pfeile 14 bzw. 15 zu entweichen.In the case of the stopper 16 used in FIG. 3, there is a inner, conical cavity 17, which is also in the direction of arrow 7 with the Fluid is applied, which then the space between the plug and the solidified inner wall of the pipe to be produced fills in order to to escape in the direction of arrows 14 and 15, respectively.

Bei den Ausführungsformen, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, kann man zur Vermeidung unnötigen Fluidaustrittes den nicht in die Schmelze eintauchenden Teil des Stopfens 12 bzw. 16 mit einer Blechmanschette oder dergleichen verkleiden.In the embodiments as shown in FIGS are, you can not in the melt to avoid unnecessary fluid leakage immersed part of the stopper 12 or 16 with a sheet metal sleeve or the like disguise.

Da es in besonderem Maße darauf ankommt, dem statischen Druck des flüssigen Metalls in erforderlichem Maße das Gleichgewicht zu halten, sind die Stopfen 6, 12 bzw. 16 gemäß Fig. 4 in einer Verstelleinrichtung 18 angeordnet.Since the static pressure of the Liquid metal to the extent necessary to keep the equilibrium, are the stoppers 6, 12 and 16 according to FIG. 4 are arranged in an adjusting device 18.

Letztere besteht aus einem in beiden Richtungen des Pfeiles 19 antreibbaren Einstellrad 20, welches mit einer Zahnstange 21 kämmt, die ihrerseits den Stopfen 6, 12 bzw. 16 hält. Neben dem Stopfen erkennt man in Fig. 4 noch einen Zwischenbehälter 21 für flüssiges Metall, welches aus diesem Zwischenbehälter in die Kokille 2 gelangt. In zeichnerisch nicht dargestellter Weise kann die Verstelleinrichtung 18 Bestandteil eines Regelkreises sein, wobei die möglichst gleichmäßige Bildung einer inneren Strangschale die Zielgröße ist. Messtechnisch bieten sich Möglichkeiten dadurch an, daß das aus dem Stopfen austretende Fluid einen anderen Gegendruck zu überwinden hat, wenn es unmittelbar vor das flüssige Metall trifft, als wenn es vor eine ggfls. auch nur sehr dünne Strangschale trifft.The latter consists of a drivable in both directions of arrow 19 Adjustment wheel 20, which meshes with a rack 21, which in turn the stopper 6, 12 or 16 holds. In addition to the stopper, an intermediate container can also be seen in FIG 21 for liquid metal which enters the mold 2 from this intermediate container. In a manner not shown in the drawing, the adjusting device 18 can be a component of a control loop, where the formation that is as uniform as possible an inner strand shell is the target size. There are possibilities in terms of measurement technology in that the fluid emerging from the stopper has a different counterpressure has overcome when it hits the molten metal immediately before as if it does before a possibly. meets only a very thin strand shell.

Wie Fig. 5 zeigt, kann man zusätzlich zu einem Stopfen 6, 12 bzw. 16 die Innenwandung einer wassergekühlten Kokille 2 mit einem auf Abstand gehaltenen porösen Mantel 23 versehen, der in Richtung der Pfeile 7 mit einem Fluid beauf schlagt wird. Letzteres kann durch die Kühlung der Kokille 2 noch abgekühlt werden, bevor es durch die poröse Schicht 24 austritt, um einerseits einen Abstand zwischen der Innenwand der Kokille und der Außenwand des in Erstarrung befindlichen RohreS zu schaffen und andererseits dem in Erstarrung befindlichen Rohr im erforderlichen Ausmaß Wärme zu entziehen.As FIG. 5 shows, in addition to a plug 6, 12 or 16 the inner wall of a water-cooled mold 2 with one held at a distance porous jacket 23 provided, which beats in the direction of arrows 7 with a fluid beauf will. The latter can still be cooled by cooling the mold 2 before it exits through the porous layer 24 to on the one hand a distance between the Inner wall of the mold and the outer wall of the solidified tubeS create and on the other hand the solidified pipe in the required Extent to withdraw heat.

Abweichend von den vorstehend-beschriebenen Ausführungsformen, bei denen der Stopfen 6, 12, 16 von zylindrischem Querschnitt war, kann letzterer auch einen polygonalen Querschnitt haben, so daß sich Rohre mit anderen als runden Innenquerschnitten erzeugen lassen.Notwithstanding the embodiments described above, in where the plug 6, 12, 16 was of cylindrical cross-section, the latter can also have a polygonal cross-section, so that pipes with other than round inner cross-sections let generate.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Method for casting metallic pipes in a cooled continuous mold using a cooled mandrel protruding into this, characterized in that that between the mandrel and the initially liquid and then solidifying to the pipe inner wall Metailschicht a flow is generated by means of a cooling fluid, the Pressure in the area of the still liquid metal at least as great as its static Pressure is.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the fluid is chosen such that the liquid metal located in the mold essentially remains calm.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the fluid is a gas that is inert with respect to the metal, in particular a noble gas, is used.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that that between the inner wall of the mold and the outer wall of the tube there is a flow a cooling fluid is generated.

5. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, characterized in that the fluid used for cooling actable plug (6, 12, 16) is cylindrical and rounded at the bottom as well Has means for a radially symmetrical exit of the fluid.

6. Apparatus.according to claim 5, characterized in that the stopper (12,16) consists of porous material.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the stopper inside a conical cavity (17) such that a downwardly tapering Wall thickness results, and that the cavity (17) with the pressurized fluid can be acted upon.

8. Vorrichtun8 according to claims 5 to 7, characterized in that that from the mold (2) protruding part of the plug (6, 12, 16) in a Adjusting device (18) installed for its height in relation to the mold (2) is.

9. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, characterized in that the fluid used for cooling loadable stopper a substantially constant over its entire length, has a polygonal cross-section and means for a radially symmetrical exit of the Having fluids.

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