DE2417512A1

DE2417512A1 - Verfahren zum einbringen von stahl in eine stranggiesskokille und vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE2417512A1
Application number: DE2417512A
Authority: DE
Inventors: Michael Cygler; Nils Erik Johansson
Original assignee: Concast Inc
Current assignee: Concast Inc
Priority date: 1973-04-12
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1974-10-31
Also published as: BE813712A; IT1012580B; AU6785974A; ES425565A1; SU645531A3; NL7404968A; AR203389A1; ATA304374A; AU473718B2; CA1019536A; US3867978A; RO65547A; DE2417512C3; FR2225236A1; GB1471063A; AT335092B; DE2417512B2; SE407911B; FR2225236B1; JPS5342016B2

Description

CONCAST INCORPORATED NEW YORK (USA)

Verfahren zum Einbringen von Stahl in eine Stranggiesskokille und Vorrichtung dazu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Stahl in den Giesskopf einer Stranggiesskokille, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekanntlich kann der Gehalt und die Verteilung von nichtmetallischen Einschlüssen durch geeignetes Einbringen von Stahl in den Giesskopf beeinflusst werden. Dies hat besondere Bedeutung bei der Verwendung von Giesspulver, mit dem der Badspiegel in der Kokille meistens abgedeckt wird, da das Verhalten des Pulvers u.a. abhängig ist von der Strömung im Giesskopf und von der Art des Eingiesssystems.

Eingetauchte Giessrohre mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen die unterhalb des Badspiegels in der Kokille liegen, sind ein erster Schritt zur Verbesserung des Reinheitsgrades des Stahles. Da die Wandstärke von üblichen Giessrohren relativ dünn ist, ist jedoch keine kontrollierte Führung des aus dem Rohr austretenden Metalls möglich. Ausserdem verschleissen Giessrohre relativ rasch bzw. ändert sich auch der Austrittsquerschnitt, wodurch eine gewünschte Einströmung unter unveränderter Führung des Metalls in den Giesskopf nicht möglich ist.

Es ist auch schon bekannt, einem Giessrohr eine Auffangkammer anzuschliessen, in die der Stahl einfliesst, in der er umgelenkt und allseitig geführt wird und hernach durch Austrittsöffnungen, die einen grösseren Querschnitt als das vorgeordnete Giessrohr besitzen, in den Giesskopf innerhalb einer Brammenkokille strömt. Dabei wird zwar die kinetische Energie des eintrömenden Stahles vermindert, durch die allseitige Führung und Umhüllung des Stahles durch die Kammerwände ist jedoch eine gute Durchmischung mit dem über der Kammer liegenden Stahl im Giesskopf nicht möglich. Das Metall wird zudem direkt in kompaktem Fluss an die Schmalseiten herangeführt und dort in zwei Ströme, nach unten und oben gerichtet, unterteilt. Dadurch kann es zu Auswaschungen mit Schwächungen bzw_o Ungleichmässigkeiten der sich bildenden Stranghaut kommen. Ausserdem ist ein befriedigender Temperaturausgleich im Giesskopf mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

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Es ist auch eine schwimmende Zuflussreguliereinrichtung bekannt, auf der der einfallende Giessstrahl abgelenkt wird. Unter der Einwirkung des aufprallenden Giessstrahles bzw. der Bewegung des Metalle im Giesskopf ist die Reguliereinrichtung in Bezug auf ihre Lage zum Giessrohr nicht stabil. Demzufolge können keine konstanten Strömungsverhältnisse im Giesskopf geschaffen werden, wodurch kein gleichmassiges Wachstum der Stranghaut möglich ist. Da die Metallströmung auch nicht kontrollierbar ist, sind auch keine gleichmässigen Abscheidebedingungen für Vereunreinigungen zu erzielen. Weiters behindern die notwendigen Schwimmkörper den Metallzufluss,was u.a. beim Giessen mit Abdeckpulvern weitere Nachteile mit sich bringt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Eingiessvorrichtung bzw. ein Eingiesssystem zu schaffen, die es gestatten, Stahl in den Giesskopf in kontrollierter Strömungsrichtung einzubringen und bei veränderten Giessbedingungen z.B. Formatwechsel eine einfache Anpassung des Eingiesssystems vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss so gelöst, dass der Giessstrahl unmittelbar nach seiner Umlenkung nur noch an seiner Unterseite mit einer nach oben gerichteten Strömungskomponente geführt wird, sowie an seiner Oberseite mit dem Stahl im Giesskopf gemischt wird.

Dadurch dass der Giessstrahl unmittelbar nach seiner Umlenkung nur noch an seiner Unterseite geführt wird und zwar derart, dass eine nach oben gerichtete Strömungskomponente erzeugt wird, wird an der Oberseite des umgelenkten Strahles eine freie Mischungsmöglichkeit mit dem Stahl im Giesskopf geschaffen. Dies ergibt eine Strömung, die die Abscheidung bzw. Verteilung von nichtmetallischen Einschlüssen günstig beeinflusst. Ferner wird ein weitgehend ungestörtes Wachstum der Stranghaut gefördert und im Giesskopf ein Temperaturausgleich geschaffen, der sich bei Verwendung von Giesspulver sehr vorteilhaft auf das Verhalten des Pulvers auswirkt.

Zum Giessen von rechteckigen Strängen, z.B. in einer Brammenkokille wird der umhüllte Giessstrahl in zwei Strahlen geteilt, die in Richtung auf die Schmalseiten der Kokille umgelenkt werden, so dass die relativ dünne Stranghaut an den Breitseiten nicht direkt mit dem Stahl beaufschlagt werden.

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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung als Verteilerplatte ausgebildet und am Giessrohr lösbar befestigt ist, diese Verteilerplatte Führungsflächen für den aus dem Giessrohr austretenden Giessstrahl aufweist, wobei diese Führungsflächen den auslaufenden Giessstrahl nur an seiner Unterseite umgeben und nach aufwärts unter einem Winkel zur Horizontalen geneigt sind.

Durch die lösbare Befestigung der Verteilerplatte ist ein Auswechseln der Platte und somit eine Anpassungsmöglichkeit an verschiedene Giessparameter gegeben. Der auslaufende Stahl wird von den Führungsflächen nach aufwärts geleitet wodurch die nichtmetallischen Einschlüsse nach oben geschwemmt und von der Schlacke aufgenommen werden. Dies verringert die Einschlussmenge des Gussproduktes wesentlich. Die nichtabgeschiedenen Einschlüsse werden durch die Strömung im Giesskopf so verteilt, dass keine hohe Konzentration der Verunreinigungen an bestimmten Stellen auftritt. Der Neigungswinkel der Führungsflächen, die dem Stahl in seiner Strömung eine, der Stranglaufrichtung entgegengesetzt gerichtete Komponente nach oben erteilen, kann durch Auswahl entsprechender Verteilerplatten gewählt und den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden und liegen mit Vorteil zwischen 10° - 35 zur Horizontalen. In der Regel werden beim Giessen grösserer Formate die Neigungswinkel kleiner gewählt werden.

Eine schüsselartige Form der Verteiler?¹stten, wobei die Führungsflächen geneigt sind und eine Mulde bilden, hat sich als günstig erwiesen, weil damit eine geführte und gerichtete Strömung erzeugt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Führungsflächen und die Platte in Strömungsrichtung des umgelenkten Giessstrahles zuerst breiter und dann wieder schmaler, zu einer Spitze zulaufend ausgebildet sind oder sich die Platte zu einer Spitze verjüngt.

.Eine sehr gute Führung wird mit Verteilerplatten erzielt, deren Führungsfläche eine oder mehrere Rillen oder Rinnen aufweist. Beim Giessen von Strängen mit rechteckigem Querschnitt wird sich üblicherweise die Verteilereinrichtung auf die Schmalseiten hin erstrecken, wobei die Platte vorteilhaft Rillen aufweisen kann die sich in Richtung auf die Schmalseiten divergierend erstrecken.

Die Befestigung der Verteilerplatte kann mittels Drehverschluss oder durch ein Schraubgewinde geschehen.

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Um einen kontrollierten Fluss des Stahles unmittelbar nach seiner Umlenkung aus seiner ursprünglichen Richtung zu erhalten, soll mit Vorteil die Länge der Führungsflächen mindestens dem Betrag des grössten Rohrdurchmessers entsprechen. Falls sehr grosse Formate mit hoher Geschwindigkeit gegossen werden sollten, kann es von Vorteil sein, dass das Giessrohr in der Höhe der Verteilerplatte noch zusätzliche Austrittsöffnungen für den Stahl aufweist, um etwas Metall, z.B. beim Brammengiessen, auch gegen die Breitseiten zu richten und um tote Winkel zu vermeiden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt und werden im folgenden näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Giessgefässes über einer Kokille, das Eingiesssystem und den sich bildenden Strang im Schnitt,

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 zeigt eine weitere Ausbildungsform des Eingiesssystems, Fig. 5 a ist ein Schnitt nach der Linie Va-Va der Fig. 5, Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 stellt eine weitere Ausbildungsform des Eingiesssystems dar,

Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 ist ein Schnitt nach der Linie IX-TX der Fig. 8, Fig. 10 zeigt eine weitere Ausbildungsform des Eingiesssystems, Fig. 11 ist ein Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10, Fig. 12 ist ein Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11. Nach den Fig. 1 und 2 wird Stahl 1 aus einem Giessgefäss 2, in diesem Fall ein Zwischenbehälter, mittels eines Giessrohres 3, das den Giessstrahl mit der Strömungsrichtung 4 am Umfang umhüllt, bis unter den Badspiegel in einer Kokille 14 geleitet. Der Badspiegel 7 des Metalls ist mit einer Schlackenschicht 8 bedeckt. Nachdem der Giessstrahl durch das Giessrohr geflossen und durch die Oeffnung 3^! ausgeteten ist, wird er durch eine, am Giessrohr 3 lösbar befestigte Verteilereinrichtung in Form einer Verteilerplatte 9 aus seiner ursprünglichen Strömungsrichtung 4 abgelenkt und unmittelbar nach seiner Umlenkung nur noch an seiner Unterseite durch Führungsflächen

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mit einer nach oben gerichteten Strömungskomponente geführt. Die Führungsflächen sind unter einem Winkel 11 zur Horizontalen geneigt. Dieser Winkel kann je nach Giessbedingungen zwischen 10 und 35 betragen. Die Länge 17 der Führungsflächen 10 bzw. der Platte 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel grosser als der äussere Durchmesser 5 des Giessrohres 3.

In diesem Beispiel wird der Stahl in den Giesskopf 13 einer Kokille 14 mit rechteckigem Querschnitt des Formhohlraumes 19 zum Giessen von Brammen, eingebracht. Nach der Umlenkung wird dabei der eingebrachte Stahl an der Oberseite seiner Strömung unmittelbar mit dem sich schon in der Kokille 14 befindlichen Stahl, der den Giesskopf 13 bildet, gemischt, wodurch günstige Abseheidungsmöglichkeiten für nichtmetallische Einschlüsse sowie ein guter Temperaturausgleich stattfindet. Die Ausbildung der Strangschale 12 wird nicht gestört.

Die Verteilerplatte 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel schüsselartig ausgebildet, wobei die Breiten der Platte 9 und der Führungsflächen 10 in Richtung auf die Schmalseiten 15 der Kokille zuerst grosser werden und dann zu einer Spitze 27 zusammenlaufen, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Führungsfläche 10 ist rillenartig bzw. muldenförmig gewölbt wie Fig. 4 zeigt. Die Verteilerplatte 9 ist am Giessrohr 3 mittels eines Steckkeiles 16 lösbar verbunden, wie Fig. 3 zeigt, und kann bei Bedarf leicht ausgewechselt werden.

Die Fig. 5 und 5a stellen eine weitere Ausbildungsform des erfindungsgemässen Eingiesssystems dar. Dabei weist das Giessrohr zwei seitliche Austrittsöffnungen 21 für den Giessstrahl auf. Die Ablenkung aus seiner ursprünglichen Strömungsrichtung 4 geschieht jedoch schon im Giessrohr 20, das nach unten durch einen Boden 28 verschlossen ist. Die Verteilerplatte 9 ist dabei, wie aus Fig. 6 ersichtlich, mittels eines Drehverschlusses in Form eines Bajonettverschlusses 29 am Giessrohr 20 befestigt. Zusätzlich kann das Rohr, wie strichliert angedeutet, zwei weitere Austrittsöffnungen 26 aufweisen, die, z.B. beim Giessen von Brammen, gegen die Breitseiten gerichtet sind, um einen kleinen Teil des Stahlvolumens gegen die Breitseiten hin austreten zu lassen.

Fig. 7, 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform, wobei die Verteilerplatte 9 Rillen oder Rinnen 22 aufweist, die in Richtung des ausströmenden Stahles auseinandergehen. Dadurch wird eine gute

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Führung und eine beträchtliche Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Anstelle der in diesem AusfUhrungsbeispiel dargestellten drei Rinnen, können auch nur jeweils zwei Rinnen, voneinander durch einen keilförmigen Mittelteil getrennt, vorgesehen werden. Dabei wird ler Stahl jeweils in zwei Strömen schräg nach oben und winkelig zu den Längsachsen der Verteilerplatte in Richtung auf die Schmalseiten hin geführt.

Zur weiteren Verbesserung der Strömung im Giesskopf kann die mit den Rinnen versehene Verteilerplatte seitlich hochgezogene Seitenwände mit Schlitzen, nahe den Austrittsöffnungen des Giessrohres angeordnet, aufweisen. Dadurch wird durch die Strömung des umgelenkten Strahles in den Rinnen Stahl vom Giesskopf seitlich angesaugt und eine geringe Zirkulationsströmung mit Rückfluss den Breitseiten der Kokille entlang, erzeugt. Dies fördert insbesondere den guten Temperaturausgleich zwischen Breitseiten und Verteilerplatte. Die schüsseiförmige Verteilerplatte ist am Giessrohr durch ein Schraubgewinde 23 aufgeschraubt und gegen Verdrehung mittels einer Gegenmutter 24 gesichert. Mit dieser Schraubverbindung 23 kann, wie durch den Doppelpfeil 24 angedeutet, eine Höhenverstellung der Verteilerplatte vollzogen werden. So kann eine beliebige Einstellung des Eingiesssystems auf wechselnde Giessparameter erzielt werden. Bei Formatwechsel kann beispielsweise die Verteilerplatte gegen eine andere mit anderen Neigungswinkeln der Führungsflächen ausgewechselt werden; bei Aenderung der Giessgeschwindigkeit kann der Abstand der Verteilerplatte vom Badspiegel der Kokille, d.h. die Eintauchtiefe, geändert werden. So besteht eine sehr grosse Variationsmöglichkeit in Bezug auf den einstellbaren Strömungsverlauf im Giesskopf.

Die Fig. 10, 11, 12 zeigen eine weitere Ausbildungsform der Eingiessvorrichtung. Hierbei ist um das zentrale Giessrohr 20 eine etwa elliptische Form aufweisende Verteilerplatte mittels eines Bajonettverschlusses befestigt. Ausflussöffnungen 21 sind koaxial zur Längsachse der Verteilerplatte angeordnet und werden bei Einsatz des Eingiesssystems in einer Brammenkokille zu den Schmalseiten hin gerichtet. Das Rohr 20 weist ferner Ausflussöffnungen 26 auf, die koaxial zur Querachse der Verteilerplatte verlaufen und auf Breitseiten einer Brammenkokille hin gerichtet werden.

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Die erfindungsgemässe Eingiessvorrichtung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. So kann die Verteilerplatte z.B. auch ebene Führungsflächen aufweisen. Beim Giessen von Vorblöcken mit quadratischen Querschnitten kann der umgelenkte Stahl in Richtung auf die Ecken geführt werden, wobei am Giessrohr eine Verteilerplatte mit vier Führungsflächen lösbar befestigt ist.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Verfahren zum Einbringen von Stahl in den Giesskopf in einer Stranggiesskokille, wobei ein am Umfang allseitig umhüllter Giessstrahl bis unter den Badspiegel geleitet und hernach aus seiner ursprünglichen Strömungsrichtung umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Giessstrahl unmittelbar nach seiner Umlenkung nur noch an seiner Unterseite mit einer nach oben gerichteten Strömungskomponente geführt wird, sowie an seiner Oberseite mit dem Stahl im Giesskopf gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Einbringen von Stahl aus einem Giessgefäss in den Giesskopf einer Kokille mit rechteckigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Giessgefäss strömende Giessstrahl in zwei Strahlen geteilt und diese in Richtung zu den Schmalseiten der Kokille umgelenkt und geführt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei einem Giessrohr eine Verteilereinrichtung nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung als Verteilerplatte (9) ausgebildet und am Giessrohr (3, 20) lösbar befestigt ist, diese Verteilerplatte (9) Führungsflächen (10) für den aus dem Giessrohr (3, 20) austretenden Giessstrahl aufweist, wobei diese Führungsflächen (10) den auslaufenden Giessstrahl nur an seiner Unterseite umgeben und nach aufwärts unter einem Winkel (11) zur Horizontalen geneigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (9) eine schüsselartige Form mit geneigten Führungsflächen (10) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breiten der Verteilerplatte (9) und der Führungsflächen (10) in Strömungsrichtung des umgelenkten Stahles zuerst zunehmen, dann jedoch bis zur Ausbildung einer Spitze abnehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die schüsselartige Platte in Strömungsrichtung des auslaufenden Stahles verjüngt.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (10) eine oder mehrere Rillen (22) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Stahl in eine Kokille mit rechteckigem Querschnitt eingebracht wird und sich die Verteilereinrichtung in Richtung auf die Schmalseiten erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (9) eine oder mehrere, in Richtung auf die Schmalseiten (15) der Kokille verlaufenden Rillen (22) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (22) in Richtung auf die Schmalseiten (15) divergieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (9) durch einen Drehverschluss an dem Giessrohr befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (9) durch ein Schraubgewinde (23) an dem Giessrohr (20) lösbar befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (10) der Verteilerplatte (9) unter einem Winkel (11) von 10° τ 35° gegen die Horizontale geneigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (17) der Führungsflächen mindestens dem äusseren Rohrdurchmesser (5) entspricht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessrohr (20) etwa in der Höhe der Verteilerplatte (9) gegen die Breitseiten (25) der Kokille gerichtete Austrittsöffnung (26) aufweist.

CONCAST AG

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