DE2830840B2

DE2830840B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Badspiegels beim Stranggießen

Info

Publication number: DE2830840B2
Application number: DE2830840A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Yokohama Kobatake; Masahisa Tate; Tetsuya Yoshiwara
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1981-04-09
Also published as: GB2001154A; JPS6056580B2; US4284214A; GB2001154B; JPS5418419A; DE2830840A1; BR7804416A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Badspiegels in einem Zwischenbehälter beim Stranggießen, bei dem die Schmelze aus einer Gießpfanne mit drehbaren Ausgußdüsen in den Zwischenbehälter abgegossen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 22 12 312 bekannt Der Zweck der bei den bekannten Verfahren so verwendeten drehbaren Ausgußdüsen besteht in einer Verlängerung der Lebensdauer der Düsenanordnung, wobei jeweils durch Verdrehen der Düsenanordnung eine neue Düse zum Einsatz gebracht wird, wenn die alte beschädigt ist.

Um den Badspiegel im Zwischenbehälter zu regeln, kann man eine Düse verwenden, die bei voller Öffnung den Badspiegel steigen läßt. Damit aber der Badspiegel tatsächlich nicht steigt, verengt man den Durchlaßquer' schnitt der Düse so weit, daß der Badspiegel auf gleichbleibendem Niveau bleibt Dies ergibt einerseits den Nachüeil, daß der Düsenöffnungsbereich, der je durch gegeneinander verschiebbare Teile gebildet wird, beschädigt werden kann, was zu einer kürzeren Lebensdauer führt. Die durch die Düsenverkleinerung erzeugte Strömung wird turbulent, da die eigentlich kreisförmige Düsenöffnung durch die Querschnittseinstellung verzerrt wird. Die turbulente Metallströmung wird durch Berührung mit dem atmosphärischen Sauerstoff oxydiert und das Metall erleidet durch Änderung seiner chemischen Zusammensetzung oder Beimischung von oxydiertem Material in das Produkt eine Qualitätsbeeinträchtigung.

Statt dessen kann man zwar ebenfalls eine Düse verwenden, die bei voller öffnung den Badspiegel steigen läßt Man wechselt hier jedoch zwischen voller öffnung und voller Schließung der Düse ab, um den Badspiegel im zeitlichen Mittel auf einem bestimmten Niveau zu halten. Bei diesem Verfahren koaguliert das geschmolzene Metall in der Düse, während diese geschlossen ist Ein abermaliges Ausfließen bei Wiederöffnung der Düse ist daher sehr schwierig. Außerdem läßt sich dieses Verfahren nicht ohne weiteres automatisch durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein automatisches Verfahren zu schaffen, Lei dem sowohl eine Oxydation des geschmolzenen Metalls durch die Luft verhindert als auch die Lebensdauer der Düsen vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß abwechselnd eine Ausgußdüse mit größerem und eine mit kleinerem Durchmesser voll geöffnet und der Badspiegel im Zwischenbehälter laufend gemessen wird, wobei auf ein Meßsignal hin beim Erreichen eines oberen Grenzpegek die Ausgußdüse mit kleinerem Durchmesser und bei Erreichen eines unteren Grenzpegels die Ausgußdüse mit größerem Durchmesser voll geöffnet wird, während jeweils die andere Ausgußdüse voll geschlossen wird.

Die Strömung durch die jeweils voll geöffnete Düse größeren oder kleineren Durchmessers bleibt stets laminar, da die Düsenöffnung stets einen kreisförmigen Querschnitt beibehält Es tritt daher keine Oxydation des geschmolzenen Metalls an Luft ein. Die Düsenöffnung kommt an ihrem Umfang gleichmäßig mit geschmolzenem Metall in Berührung. Dadurch wird die Abnützung vermindert Die Zeitdatt:-r der Düsenschließung wird stark verkürzt, so daß keine Koagulation von geschmolzenem Metall während dieser Zeitdauer eintreten kann. Somit wird ein kontinuierliches und gleichmäßiges automatisches Gießen ermöglicht

Eine besonders einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der lichte Durchmesser der großen Ausgußdüse größer und der lichte Durchmesser der kleinen Ausgußdüse kleiner ist als jeweils zur Aufrechterhaltung eines Badspiegels bestimmter Höhe im Zwischenbehälter erforderlich ist

Bei dieser Vorrichtung kann abwechselnd die große oder die kleine Ausgußdüse jeweils voll geöffnet werden, so daß sich einerseits der Badspiegel sehr einfach regeln läßt und andererseits der Vorteil einer stets voll geöffneten Ausgußdüse erhalten bleibt

In den weiteren Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Schutz gestellt.

An Hand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, in welchem die pro Zeiteinheit durch die erfindungsgemäß verwendeten Düsen fließende Metallmenge gegen die seit dem Beginn des Gießvorgangs verstrichene Zeit aufgetragen ist,

Fig.2(A) und 2(B) Draufsicht bzw. Schnitt einer Ausführungsform einer drehbaren Düsenanordnung

gemäß der Erfindung, wobei die große Ausgußdüse voll geöffnet, und

Fig,3(A) und 3(B) Draufsicht bzw, Schnitt der in F i g, 2 dargestellten Ausführungsform, wobei die Düsen vollständig geschlossen sind,

Eine große Düse G, zwei mittlere Düsen M\ und M2 und eine kleine- Düse K weisen die von den Kurven gezeigte Beziehung zwischen der Durcbflußmenge des geschmolzenen Metalls pro Zeiteinheit und der seit Beginn des Gieffyorgangs beim Stranggießen verflösse- (0 nen Zeit auf. Demzufolge behält die große Düse G über den gesamten Zeitraum eine Durchflußmenge pro Zeiteinheit aufrecht, die höher ist als der gezeigte Bezugspegel Q und die mittlere Düse Mi ergibt eine Durchflußgeschwindigkeiv des geschmolzenen Metalls, die während der Anfangsphase des Gießvorgangs etwas höher liegt als der Bezugspegel und später ungenügend wird. Die kleine Düse K ist nicht für das Gießen einer nennenswerten Menge des geschmolzenen Metalls vorgesehen, sondern lediglich, um die Erstarrung des geschmolzenen Metalls dadurch zu verhindern, daß sie völlig geöffnet bleibt, wenn die übrigen Düsen über einen längeren Zeitraum geschlossen bleyen. Die mittlere Düse M\ ergibt einen Durchflußwert der zwischen denjenigen der großen Düse G und der mittleren Düse M₁ liegt und wird erforderlichenfalls von Zeit zu Zeit verwendet

Während die Einstellung der erforderlichen Durchflußmenge oder des Bezugspegels Q auf den der Badspiegel in einer Zwischenpfanne geregelt werden jo muß, von der Stranggießmaschine und dem verwendeten Gießverfahren abhängt ist es im tatsächlichen Betrieb schwierig, die Flüssigkeit dauernd auf den Bezugspegel zu halten, und deshalb wird der Badspiegel so geregelt daß er beiderseits um den Bezugspegel innerhalb eines zulässigen Bereichs schwankt Im Zusammenhang mit der Erfindung werden die oberen Grenzen dieses zulässigen Bereichs als oberer und unterer Grenzpegel bezeichnet

Fig.2 und 3 zeigen eine Ausführungsform einer drehbaren Düsenanordnung gemäß der Erfindung, die an einer Gießpfanne befestigt ist In den Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Stammplatte und Γ eine Gießöffnung. Die Stammplatte 1 ist so befestigt, daß die Gießöffnung Γ mit der Düsenöffnung im Boden einer nicht gezeigten Gießpfanne ausgerichtet ist Bezugszahl 2 bezeichnet eine Gleitplatte, 2' eine große Gießöffnung der Gleitplatte 2, die praktisch den gleichen Durchmesser wie die Gießöffnung Γ besitzt, und 3 eine große Düse, die fest unter der großen Gießöffnung 2' montiert ist Die Bezugszahl 2" bezeichiiet eine kleine Gießöffnung der Gleitplatte 2, und eine ideine Düse 3' ist fest unter der kleinen Gießöffnung 2" montiert. Die Bezugszahlen 3" und 3'" bezeichnen Düsenöffnungen. Die Gleitplatte 2 ist so gelagert, daß sie auf der Unterfläche der Stammplatte 1 gleitet während sie mit einem gleichbleibenden Druck in gleitender Berührung mit derselben gehalten wird. Bezugszahl 4 bezeichnet einen Tragrahmen für die Gleitplatte, 4' einen Schraubbolzen zum Befestigen des Tragrahmens an dem Gießpfannenkörper und 5 bezeichnet eine Feder.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zu Beginn des Gießvorgangs die große Düse geöffnet, so daß die Zwischenpfanne mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, um den Füllstand innerhalb kurzer Zeit auf einen oberen Grenzpegel bezüglich eines vorbestimmten Bezugspegels zu bri, gen, so daß ein Absinken der Temperatur des geschmolzenen Metall» und das Absetzen von verfestigtem Metall verhindert wird, wonach die große Düse geschlossen und die kleine Düse voll geöffnet wird, um einen Ausgleichsgießvorgang zu erreichen, bei dem das geschmolzene Metall aus der Gießpfanne in den Zwischenbehälter proportional zum Absinken des Badspiegels in demselben gegossen wird. Wenn der Badspiegel etwas weiter ansteigt, wird die kleine Düse voll geschlossen, solange der Badspiegel höher bleibt als der obere Grenzpegel, Während der mittleren Phase des Gießvorgangs, in der die Durchflußmenge aufgrund des Absinkens des statischen Drucks des geschmolzenen Metalls in der Gießpfanne sowie der Verengung des Öffnungsquerschnitts der Düsenöffnungen durch Ablagerungen von Tonerde etc. nicht mehr auszureichen beginnt, wird die kleine Düse geschlossen und die große Düse wieder voll geöffnet um eine Steuerfolge zwischen voll geöffneter und voll geschlossener Düse zu erhalten. Dieses Verfahren wird möglich durch wahlweise Verwendung einer Zahl von Düsen mit verschiedenem Durchmesser durch eHe Drehbewegung der drehbaren Düsenanordnung. Die Tatsache, daß die drehbare Düsenanordnung eine Drehbewegung in jeder Umfangsrichtung ausführen kann, macht das Verfahren noch vorteilhafter. Diese Ein-Aus-Steuerung der Düsen wird vollständig durch Füllstandsignale von einer Fühlereinheit für den Badspiegel des Zwischenbehälters betätigt

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Oxydation des geschmolzenen Metalls durch die Luft verhindert werden. Insbesondere die Menge der nichtmetallischen Einschlüsse in der Nähe der Oberflächenschicht der Gußplatten aus mit Aluminium beruhigtem Stahl zum Kaltwalzen kann auf etwa ein Fünftel der Menge reduziert werden, die beim Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik entsteht, und auch die Menge der großen Einschlüsse in den Gußplatten kann reduziert werden, wodurch sich die Ausbeute bei der Herstellung von kaltgewalzten Blechen aus erstklassigem Stahl und aus Sonderstahl stark erhöht

Weiterhin läßt sich durch das Verfahren gemäß der Erfindung das Vergießen von geschmolzenem Metall aus einer Gießpfanne in einen Zwischenbehälter während der gesamten Vergießzeit automatisch durchführen, mit Ausnahme eines teilweisen Handbetriebs während der Anfangsphase sowie am Ende des Gießvorgangs. Infolgedessen kann die Bedienperson einer Gießpfanne ihre Bedienungsstellung während des automatischen Gießbetriebs verlassen. Durch die Anwendung dieses automatischen Gießverfahrens kann nicht nur die Bedienperson von einer Arbeit entlastet werden, die einen hohen Grad von Anspannung in einer Umgebung mit hoher Temperatur erfordert, nämlich dem Vergießen des geschmolzenen Metalls unter Beobachtung des Oberflächenpegels des geschmolzenen Metalls im Zwischenbehälter während des gesamten Gießvorgangs, sondern die Bedienperson kann auch einige Zusatzhandgriffe ausführen, zum Beispiel eine Reihe von Handg:iffen, die einen Teil des automatischen Gießvorganges darstellen, zum Beispiel:

1) 7 Min/Arbeitsgang χ 4 für Probenentnahme und Probenzustellung.

2) 10 Min/Arbeitsgang χ 2 für Vorbereitungsarbeiten einschließlich Transport von Wärmehaltungsmittel für Zwischenbehälter etc.

3) 5 Min/Arbeitsgang χ 2 für die Entgegennahme der

Gießpfanne mit der zweiten Schmelze und Rückgabe der Gießpfanne für die erste Schmelze beim Stranggießen.

Somit ist eine Arbeitsersparnis sowohl für die Bedienperson als für das Hilfspersonal möglich. Durchgeführte Versuche zeigten, daß die gesamte Arbeitszeit der Bedienperson für die Gießpfanne und Gehilfen von 190 Minuten auf 100 Minuten reduziert wurde, das heißt ein Rückgang um 47%, und der Gehilfe wurde bei dem Vorgang nur 12 Minuten lang benötigt.

Die Vorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden:

(A) Bessere Qualität der Gußplatten (weniger Einschlüsse) durch Verhinderung der Oxydation des geschmolzenen Metallstroms, der von der Gießpfanne in den Zwischenbehälter fließt.

(B) Geringerer Schmelzverlust der feuerfesten Steine, zum Beispiel Stammplatte, Gleitplatte etc.

(C) Einsparung von Arbeitszeit und größerer Tätigkeitsumfang für die Bedienperson der Gießpfanne.

(D) Reduzierung des Umfangs der Überwachungstätigkeit beim Vergießen.

(E) Vereinheitlichung des Gießvorgangs.

(F) Leichte Steuerung des Badspiegels im Zwischenbehälter.

(G) Reduzierte Temperaturschwankung des geschmolzenen Metalls im Zwischenbehälter.

(H) Reduzierte Pegelschwankunp des geschmolzenen

Metalls im Zwischenbehälter und dadurch geringe-

re Oxydation (Oxydation der Wandungen des

Zwischenbehälters durch Senkung des Badspiegels

des geschmolzenen Metalls).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Regeln des Badspiegels in einem Zwischenbehälter beim Stranggießen, bei dem die Schmeljse aus einer Gießpfanne mit drehbaren Ausgußdüsen in den Zwischenbehälter abgegossen wird, cladurch gekennzeichnet, daß abwcchsejjnd eine Ausgußdüse mit größerem und eine mit kleinerem Durchmesser voll geöffnet und der Badspiegel im Zwischenbehälter laufend gemessen wird, wobei auf ein Meßsignal hin beim Erreichen eines oberen Grenzpegels die Ausgußdöse mit kleinerem Durchmesser und bei Erreichen eines unteren Grenzpegels die Ausgußdüse mit größerem is Durchmesser voll geöffnet wird, während jeweils die andere Ausgußdüse voll geschlossen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Durchmesser der großen Ausgußdüse größer und der liebt«;; Durchmesser der kleinen Ausgußdüse kleiner ist als jeweils zur Aufrechterhaltung eines Badspiegels bestimmter Höhe im Zwischenbehälter erforderlich ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ausgußdüse mit mittlerem lichten Durchmesser, der so bemessen ist, daß der metallostatische Druck in der Gießpfanne bewirkt, daß zuerst mehr Schmelze durchfließt, als zur Aufrechterhaltung des Badspiegels mit bestimmter Höhe erforderlich ist, während danach infolge des sinkenden nn tallos tatischen Druckes weniger Schmelze als zur AufrechterhaUung erforderlich ist, durchfließt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine weitere Ausgußdüse mit mittlerem lichten Durchmesser, der sich vom Durchmesser der Düse gemäß Anspruch 3 unterscheidet