DE2825360A1

DE2825360A1 - Horizontal-stranggiessverfahren zur kontinuierlichen herstellung von bolzen, walzplatten und baendern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2825360A1
Application number: DE19782825360
Authority: DE
Inventors: Guenter Phillipps; Erling Dr Ing Roller
Original assignee: Russ Elektroofen & Co KG GmbH; Fried Krupp AG
Current assignee: Russ Elektroofen & Co KG GmbH; Fried Krupp AG
Priority date: 1978-06-09
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB2024676B; CH638413A5; FR2427864A1; DE2825360C2; JPS54162629A; CA1137273A; GB2024676A; BE876827A

Description

PRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG IN ESSEN

und

RUSS-ELEKTROOFEN PRODUKTIONS GMBH & Go. KG IN KÖLN

Horizontal-Stranggießverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bolzen, Walzplatten und Bändern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Horizontal-Stranggießverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bolzen, Walzplatten und Bändern mittels eines geschmolzenes Metall aus einem Ofen aufnehmenden Gefäßes, aus dem das Metall durch eine oder mehrere Kokillen abgezogen wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Gestalt eines Gefäßes mit zumindest einer nachgeschalteten Kokille.

Das kontinuierliche Stranggießen von Metallen und Metalllegierungen, bei dem aus einem Ofen das in ihm erschmolzene Metall, der Schwerkraft folgend, direkt im freien Strahl einer in den Ofenraum mündenden, senkrecht unter ihm liegenden wassergekühlten Kokille zugeführt und aus dieser als Strang abgesenkt wird, ist beispielsweise aus der DE-PS 734 890 bekannt. Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens stellt das horizontale Stranggießen aus einem meist chargenweise mit geschmolzenem Metall gefüllten, beheizten Gefäß mit verhältnismäßig großem Passungsvermögen in der Größenordnung zwischen etwa 1 t und 10t. dar. An das Gefäß - dessen Beheizung insbesondere mittels eines Rinneninduktors bewirkt wird - ist in den

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meisten Pail en eine G-raphitkold.il e mit Wasserkühlung angeflanscht. Durch den soeben geschilderten Aufbau bekannter Horizontal-Stranggießaggregate sollte sichergestellt werden, daß stets eine genügend große Menge heißen Metalls für den Gieß- oder ZiehVorgang bereitsteht, um qualitätsmindernde Schwankungen der Gießtemperatur vermeiden oder zumindest in möglichst engen Grenzen halten zu können.

Das Gefäß dient darüber hinaus als Puffereinrichtung, um die Schmelzofenchargen mit einem Gewicht in der Größenordnung von einigen Tonnen aufnehmen zu können. Hieraus resultiert eine fortwährende Änderung des Badspiegels im Gefäß und damit eine entsprechende Änderung des metallοstatischen Drucks in der Kokille. Solche Druck-Schwankungen können aber insbesondere dann nicht zugelassen werden, wenn mit hoher Gieß- oder Ziehgeschwindigkeit gefahren werden soll, d.h. wenn die Kühlfläche der Kokille unter Vermeidung einer Spaltbildung zwischen Strang und Kokillenwand weitgehend ausgenutzt werden soll.

Um Wärmeverluste ausgleichen zu können, war man bestrebt, die Induktionsrinnen des bereits erwähnten Rinneninduktors in der Weise anzuordnen, daß die Metallzirkulation so nah wie möglich an die Kokille herangeführt wird, um dort eine unmittelbare, intensive, durch den Rinneninduktor erzeugte Wärmeübertragung zu erzielen. Dieses Ziel ist in der Praxis bei Verwendung großvolumiger Gefäße jedoch kaum zu erreichen, weil im Metall als besonders gutem Wärmeleiter der Wärmefluß in Richtung des größeren Wärmeinhalts erfolgt, also die induktiv erzeugte Wärme im Gefäß eher zur Seite der Einfüllung als zur Seite des Abzugs erfolgt, v/o sie in erster linie benötigt würde.

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Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde auch, schon der Einsatz geringvolumiger, tiegelartiger Gefäße mit einem Fassungsvermögen in der Größenordnung von mehreren 100 kg - beispielsweise von etwa 200 bis 300 kg - vorgeschlagen. Diese Gefäße, in welche das erschmolzene Metall von oben eingebracht wird, weisen an einer Seite einen Kokillenstein auf, an dessen Flanschstirnfläche die Kokille angelegt werden kann. Eine Beheizung der geringvolumigen Gefäße \iax nicht vorgesehen. Um eine Rückkühlung von der Kokille her in das vorgeschaltete Gefäß zu vermeiden, kann zwischen diesem und der Kokille eine isolierende Trennwand vorgesehen sein. Das in dieser ¥eise ausgestaltete Horizontal-Gießaggregat muß aber mit einer verhältnismäßig hohen Mindest-Ziehleistung betrieben werden, um die Entstehung kokillenseitiger Einfrierungen an der Trennwand zu vermeiden.

Der Betrieb mit hoher Ziehleistung ist aber durchaus nicht immer erwünscht, weil die mit der Ziehleistung im Zusammenhang stehende Ziehgeschwindigkeit stoffspezifisch eine Größe ist, die erheblichen Einfluß auf die Qualität des gezogenen Erzeugnisses hat. Wenn also beispielsweise bei einem bestimmten Metall eine hohe Ziehgeschwindigkeit qualitativ gute Erzeugnisse zur Folge hat, so kann eine derartige Ziehgeschwindigkeit bei einem anderen Metall oder bei einer anderen Legierung zu qualitativ schlechten Erzeugnissen führen, d.h. bei anderen Metallen oder anderen Legierungen kann es für die Herstellung qualitativ hochwertiger Erzeugnisse erforderlich sein, mit einer geringeren Ziehgeschwindigkeit zu arbeiten.

So wurde beispielsweise festgestellt, daß beim Gießen oder Ziehen von Messing mit steigendem Kupfergehalt die Ziehgeschwindigkeit - wegen der zunehmenden Leitfähigkeit des Metalls und damit zunehmender Rückkühlung - heraufgesetzt werden mußte. Diese Abhängigkeit läuft jedoch

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den technischen Gegebenheiten induktiv beheizter Schmelzofen entgegen, deren Schmelzleistung bekanntlich mit zunehmendem Kupfergehalt abnimmt. Dies würde in der Praxis dazu führen, daß die zu installierende Schmelz leistung in erster Linie nicht der gewünschten Produktion angepaßt v/erden kann, sondern - entsprechend den Erfordernissen des Horizontal-Gießaggregats - überhöht werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die jeweiligen Querschnitte und Metalle bzw. Legierungen bisher festliegenden Ziehgeschwindigkeiten an gewünschte Ziehgeschwindigkeiten sowie an die vor- und nachgeschalteten Einrichtungen - beispielsweise Schmelzofen - anpaßbar zu machen, ohne daß Erstarrungen im Kokillenbereich zu befürchten sind. Darüber hinaus soll die Erfindung es ermöglichen, die Vorteile eines Horizontal-Gießaggregats mit ofenunabhängiger Kokille hinsichtlich maximaler Ziehleistung, Handhabung und Ziehqualität in vollem Umfang zu bewahren.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Der Kerngedanke, der Erfindung besteht danach darin, fortlaufend jeweils nur eine geringe Metallmenge zu beheizen und dabei gleichzeitig Sorge dafür zu tragen, daß die soeben beheizte Metallmenge möglichst unmittelbar der Kokille zugeführt wird. Von wesentlicher Bedeutung ist es also, die beheizte Metallmenge schnell und in der Weise zu bewegen, daß die Bewegungsrichtung der beheizten Metallmenge zumindest annähernd mit der Längsachse des Ziehquerschnitts der nachgeschalteten Kokille zusammenfällt.

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Das Verfahren muß demzufolge insbesondere so durchgeführt werden, daß die Richtung der Zwangsführung der beheizten Metallmenge waagerecht oder zumindest annähernd waagerecht verläuft.

Bevorzugte Ausfuhrungsformen des neu vorgeschlagenen Verfahrens weisen zusätzlich zumindest die Merkmale eines der Ansprüche 2 bis 4 auf.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren weist insbesondere die Merkmale des Anspruchs 5 auf. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind zusätzlich mit den I-Ierkaalen eines oder mehrerer der sich anschließenden Ansprüche 6 bis 8 ausgestattet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen:

Pig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt

durch ein Gefäß mit Kokillenanschluß im Bereich eines Kanals zur !Führung und Beheizung der für den Ziehvorgang

benötigten Metallmenge, und

Eig, 2 einen Horizontalschnitt durch das in

Pig. 1 dargestellte Gefäß in Höhe der vorhandenen Kanäle.

Das zu verarbeitende geschmolzene Metall wird — von einem (nicht dargestellten) Schmelzofen kommend - mittels eines Zuführungsrohrs 1 einem Gefäß 2 kontinuierlich oder chargenweise zugeführt. In die feuerfeste Zustellung 3 des Gefäßes 2 sind eine Püllkammer 4 und im Abstand von dieser eine Abgabekammer 5 eingeformt,

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deren Querschnitt in Richtung des KoIdLIlananschlusses abnimmt. Die Killkammer 4 und die Abgabekammer 5 sind durch Kanäle 6 miteinander verbunden, d.h. diese durchdringen etwa in Höhe der horizontalen Längsachse 7 der (nicht dargestellten) KoId-Ile einen Kern 8, welcher die Wollkämmer 4 von der Abgab ekainaier 5 trennt. Die Jüllkaiamer 4 liegt dabei - in Richtung auf den Kokillenanschluß gesehen - vor der Abgabekammer 5, in deren verengten Abschnitt 5¹ ein Kokillenstein 9 hineinragt. An die nach außen gerichtete Planschstirnfläche 9' des Kokillensteins 9 kann die (nicht dargestellte) Kokille mechanisch mit Druck angelegt werden.

Die Kanäle 6 - deren Längsachse 6¹ vorzugsweise waagerecht oder zumindest a:niiähernd waagerecht verläuft sind - in der Draufsicht betrachtet (vgl. 2¹Ig. 2) vorzugsweise in der 'vielse angeordnet und ausgebildet, daß die in ihrem Bereich geführte und beschleunigte geringe Hetallmsnge unmittelbar in den 2ex*eich der Bohrung 3" des Kokillensteins 9 und damit unmittelbar in den Bereich des Ziehquerschnitts der (nicht dargestellten) Kokille gelangt.

Das Gefäß 2 weist zusätzlich eine Induktionhei^iuig 10 auf, die vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet ist, daß Gie insbesondere im Bsreicli der Kanäle 6 wirküam wird, also die in diesen geführte Mütallmonga schnell beheizt und dabai gleichzeitig in Richtung auf den Kokillenstein 9 ausrichtet. Die Induktionsheizung besteht im wesentlichen aus einem Kern 11 und zugehöriger Wicklung Die -Teile 11 und 12 sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel (vgl. 2¹Ig. 1) dvirch. den Kern 8 vollständig hindurchgeführt. Dieser weist also eine durchgehende Aufnali^L-ibohrung 13 auf (vgl. Pig. 2).

Während des Zi eh vor gangs ist die Püllkammer 4 mittels eines Pfropfens 14 verschlossen, der sich in der 3ohrung eine mit dem Gefäß 2 verbundenen Gluteinstichs 15 abstützt.

Das Gesarrtfassungsvermögen der Kammern 4 und 5 (einschließlich des Abschnitts 5¹) und der Kanäle 6 beträgt beispielsweise 200 kg, was einer Gesamtlänge des Gefäßes 2 von etwa einem Meter entspricht.

Da das aus der Püllkammer 4 in die Abgabekammer 5 strömende Metall in Bereich der Kanäle 6 beheizt wird, gelangt eine überhitzte Metallmenge vor den Kokillenstein 9 bzw. vor die Kokille, wodurch die Gefahr der Entstehung von Erstarrungen vor der Kokille beseitigt oder zumindest herabgesetzt wr<.-a. Durch geeignete Ausbildung und Steuerung der Induktionsheizung 10 kann zusätzlich dafür gesorgt v/erden, daß die im Bereich der Kanäle 6 befindliche I-Ietallmenge eine Orientierung in Richtung auf den Kokillenstein 9 und die (nicht dargestellte) Kokille erhält.

Die induktive Wärmezufuhr wird vorzugsweise kontinuierlich regelbar mittels eines (nicht dargestellten) Drehtrans format or s beeinflußt; bei kontinuierlicher Regelung der Heizleistung kann insbesondere an Hand einer fortlaufend durchgeführten Temperaturmessung - beispielsweise an der Anflanschstelle der (nicht dargestellten) Kokille an den Kokillenstein 9 - herbeigeführt werden. Ein wesentlicher, bei der Erfindung ermöglichter Vorteil besteht darin, daß die Beheizung - und damit die Überhitzung - des zu verarbeitenden Metalls sehr schnell herbeigeführt werden kann, so daß die normalerweise in dieser Hinsicht vorhandene Trägheit bekannter Gefäße beseitigt ist. Die Beheizung kann insbesondere innerhalb eines Zeitraums von weniger als einer Minute bis zu höchstens 10 Minuten herbeigeführt werden, und zwar dadurch, daß fortlaufend jeweils einer verhältnismäßig kleine Metallmenge - nämlich die jeweils in den Kanälen 6 befindliche l'letalliaenge - eine hohen induktiv erzeugten Heizleistung ζ να sehen etwa 10 bis 300 kW ausgesetzt wird. Diese hohe, in Richtung der Kokille verlaufende Energiemenge kann so gesteuert werden, daß sie die Rückkühlung aus der Kokille

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auch, bei höchsten leitfähigkeitswerten übertrifft, so daß es nöglich ist, auf die Erstarrungsverhältnisse in der Kokille in der zur Erzielung einwandfreier Erzeugnisse erforderlichen Vieise Einfluß s>u nehmen.

In Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann die neu vorgeschlagene Torrichtung vorzugsweise auch, so ausgestaltet sein, daß in die Abgabekammer 5 bzw. in deren Teilabschnitt 5' mehrere Kokillensteine hineir.reichen bzw. ein Kokillenstein mit mehreren Öffnungen hineinreicht. Darüber hinaus kann der in der Zeichnung dargestellte Einphaseninduktor durch einen Köhrt)hasenindulctor ersetzt werden.

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Leerseite

Claims

Ansprüche :

* Horizontal-Stranggießverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bolzen, Walzplatten und Bändern mittels eines geschmolzenes Metall aus einem Ofen aufnehmenden Gefäßes, aus dem das Metall du,-oh eine oder mehrere Kokillen abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Ziehvorgang benötigte Metallmenge zwangsweise in Rich bung der Kokille geführt und dabei induktiv beheizt v.^:irl. .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zv/angsführung in Richtung der Kokille durch die Induktionskräfte unterstützt wird.
3. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des geschnalze- v.eii He tall s vor der induktiven Zwangs führung erfolge.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3_S dadtirch gekennzeichnet, daß die induktive Beheizung in Abhängigkeit von der im Bereich des Eintritts in die Kokille gomeosoTjen Temperatur.· geregelt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Gestalt eines Gefäßes mit zumindest einer nachgeschalteten Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß eine für die Aufnahme flüssigen Metalls bestimmte Püllkammer und im Abstand von dieser eine mit einem Kokillenanschluß ausgestattete Abgabekaimaer aufweist, wobei die Jiillkammer und die Abgabekaraner durch Kanäle miteinander verbunden sind und im Bereich der Kanäle und der 5¹UIl- und Abgabakair:.ner eine Induktionsheizung vorgesehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Vorrichtung nach, Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Püllkammer und die Abgabekammer in die feuerfeste Zustellung des Gefäßes eingearbeitet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle zumindest annähernd horizontal verlaufen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabekammer unmittelbar in
einen Kokillenstein übergeht.