DE2921708A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HOLLOW BLANKS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HOLLOW BLANKSInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hohlen RohlingenMethod and device for the production of hollow blanks
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von hohlen Rohlingen, insbesondere zur Herstellung von Stahlrohren.The present invention relates to a method and an apparatus for producing hollow blanks, in particular for the production of steel pipes.
Der Grundgedanke dieser Erfindung besteht darin, die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Gießtechnik von geschmolzenem Metall auszunutzen, die auf dem Abziehen des Metalls nach oben beruht, und die Verfestigung während des Abziehens zu bewirken.The basic idea of this invention is the continuous or semi-continuous casting technique of molten Exploiting metal, which is based on the pulling of the metal upwards, and the solidification during the To cause peeling.
Das kontinuierliche oder halbkontinuierliche Gießen, das von einem Abziehen nach oben begleitet wird, kann im Prinzip auf zwei Arten betrachtet werden.The continuous or semi-continuous casting that accompanied by an upward pull can in principle be viewed in two ways.
Nach der einen Technik kann man entweder einen Ofen, der vorzugsweise elektrisch ist, oder eine Metallpfanne benützen, die flüssiges Metall enthalten und die sich ihrerseits im Innern eines hermetisch abschließbaren Raumes befinden. Der RaumAccording to one technique you can either use an oven, which is preferably is electric, or use a metal pan that contains liquid metal and which in turn is inside a hermetically sealed room. The space
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umfaßt die notwendigen Teile für eine Gaseinleitung, die dazu dient, den Druck im Innern des Raumes zu erhöhen, ebenso wie eine Steigleitung, durch die das Metall aufgrund des entstandenen Druckes austritt, um dann in einer Gußform zu erstarren und nach der Erstarrung kontinuia"! ich abgezogen zu werden.includes the necessary parts for a gas inlet, which is used to increase the pressure inside the room, as well as a riser, through which the metal escapes due to the pressure created, to then turn into a Casting mold to solidify and after solidification continuia "! I to be deducted.
Nach einer anderen Technik wird das flüssige Metall kontinuierlich durch eine Leitung ins Innere einer Metallpfanne geleitet, die sich in einem hermetisch abgeschlossenen Raum befindet, der eine zweite Leitung umfaßt, durch welche das Metall aufgrund des erzeugten ferrostatischen Druckes austritt, um dann in einer Gußform zu erstarren und kontinuierlich abgezogen zu werden.According to another technique, the liquid metal becomes continuous passed through a pipe inside a metal pan, which is hermetically sealed Space is located that includes a second line through which the metal due to the generated ferrostatic Pressure escapes to then solidify in a mold and be continuously withdrawn.
Nach ausreichender Verfestigung in der Gußform, wird die Abziehung des Produktes vorgenommen, was in beiden Fällen nach oben geschieht.After sufficient solidification in the mold, the product is removed, which in both cases happens to the top.
Um vollständig von den Vorteilen, die durch die Verbindung von der kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Gießtechnik und der Abziehung nach oben der gegossenen Produkte entstanden sind profitieren zu können, müssen die Probleme, die während der Verfestigung des Metalls im Innern der Gußform auftreten gelöst werden. Diese Probleme sind noch größer, wenn es darum geht, nach diesem Prinzip hohle Rohlinge mit gleichbleibender Wandstärke herzustellen,To fully benefit from the benefits brought by the connection from the continuous or semi-continuous casting technique and the upward withdrawal of the cast products have arisen to be able to benefit Problems encountered during solidification of the metal inside the mold are resolved. These problems are even bigger when it comes to producing hollow blanks with constant wall thickness according to this principle,
Die Anmelderin hat festgestelIt,daß das Abziehen von hohlen Rohlingen nach oben, eine Verbesserung der Qualität hinsichtlich der Verringerung des Gehalts an Unreinheiten in den Wänden dieser Produkte mit sich bringen kann. Nichtsdestoweniger ist diese Verbesserung nicht ausreichend ausgeprägt und wiederholbar, vor allem bei der Herstellung von legierten Stahlrohren oder Rohren aus Inox, wo das Vermeiden von Unreinheiten ein wichtigeres Kriterium ist als bei nicht legierten Stahlrohren.The applicant has found that the removal of hollow Blanks upwards, an improvement in quality in terms of reducing the level of impurities in the walls of these products. Nonetheless this improvement is not sufficiently pronounced and repeatable, especially in the production of alloy steel pipes or pipes made of inox, where the avoidance of impurities is a more important criterion than with non-alloy steel pipes.
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Das Ziel dieser Erfindung ist also ein Verfahren aufzuzeigen, das die kontinuierliche oder halbkontinuierliche Herstellung von Stahlrohren durch ein Abziehen nach oben (Steiggießverfahren) erlaubt, indem sowohl einerseits viel weniger in das verfestigte Metall eingeschlossene Unreinheiten und andererseits eine erhöhte Flexibilität des Verfahrens, sowie die Einrichtung zu seiner Durchführung garantiert werden.The aim of this invention is therefore to show a process that is continuous or semi-continuous Manufacture of steel pipes by pulling upwards (vertical casting process) allowed by both on the one hand much fewer impurities trapped in the solidified metal and, on the other hand, increased flexibility of the procedure, as well as the facility to carry it out, are guaranteed.
Nach der Erfindung wird dieses Ziel durch ein Verfahren erreicht, das vorsieht kontinuierlich oder diskontinuierlich flüssiges Metall in einen dichten Behälter zu leiten, im Innern dieses Behälters einen ausreichenden Druck zu erzeugen, um das Metall in eine Gußform für kontinuierlichen Guß zu drücken, wo sich das Metall nach und nach verfestigt, und nach oben einen hohlen Rohling abzuziehen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man den vollen, aufsteigenden flüssigen Metallstrom auf elektromagnetische Weise einer Drehbewegung um die Achse der Gußform unterwirft. Die Drehbewegung wird vorzugsweise in dem Bereich, wo die Verfestigung des Metalls beginnt, am stärksten sein.According to the invention this object is achieved by a process which is continuous or discontinuous to conduct liquid metal into a tight container, to generate sufficient pressure inside this container, to push the metal into a mold for continuous casting, where the metal gradually solidifies, and pulling off a hollow blank at the top, the method being characterized in that the full, rising liquid metal stream on electromagnetic Way subjected to a rotary movement about the axis of the mold. The rotary movement is preferably in the area where the Solidification of the metal begins to be the strongest.
Dadurch, daß das flüssige Metall bei der Verfestigung in eine Drehung versetzt wird, werden zwei unterschiedliche Wirkungen hervorgerufen, nämlich eine dynamische Wirkung, die aufgrund der Zentrifugalkraft eine Konzentration der Unreinheiten in der Mitte des rotierenden Metalls bewirkt und eine geometrische Wirkung, die in einer überhöhung der Oberflächenränder des flüssigen Metalls besteht.The fact that the liquid metal is rotated as it solidifies produces two different effects caused, namely a dynamic effect, which due to the centrifugal force, a concentration of the impurities in the center of the rotating metal creates a geometric effect that results in an elevation of the surface edges of the liquid metal.
Die dynamische Wirkung dank der man eine Konzentration der leichteren Verunreinigungen des zu verfestigenden Metalls um die Drehachse herum bewirkt und dank der man ihre Mitnahme vermeidet, ist für die ausgezeichneten Ergebnisse hinsichtlich des Gehalts an Einschlüssen bei Rohren, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden, verantwortlich. The dynamic effect thanks to which you can achieve a concentration of the lighter impurities of the metal to be solidified the axis of rotation is made around and thanks to which one avoids its entrainment, is for the excellent results in terms of the content of inclusions in pipes produced by the method according to the invention.
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Die geometrische Wirkung, die sich in einer Überhöhung der Ränder der sich drehenden Metalloberfläche zeigt, äußert sich in einer beschleunigten und kontrollierbaren Verfestigung des Metalls, das die Form des aus der Gußform abzuziehenden Rohres annimmt.The geometric effect, which manifests itself in the elevation of the edges of the rotating metal surface in an accelerated and controllable solidification of the metal that takes the shape of the pipe to be withdrawn from the mold.
Geht man in herkömmlicher Weise bei der diskontinuierlichen und nach oben gehenden Abziehung eines Vollkörpers außerhalb einer Gußform vor, ohne daß das flüssige Metall in Drehung versetzt wird, muß sich,ausgehend von den Wänden der Gußform auf eine bestimmte Distanz auf die Mitte zu, eine beachtliche Masse von flüssigem Metall in Form eines VoIlzylinders zunehmend verfestigen. Dies erfordert eine intensive Kühlung ebenso wie eine genaue Kontrolle der Temperatur des flüssigen Metalls und des Kühlmittels.If you go outside in the conventional manner with the discontinuous and upward removal of a solid body a casting mold before the liquid metal is set in rotation must, starting from the walls of the casting mold at a certain distance towards the center, a considerable mass of liquid metal in the form of a solid cylinder increasingly solidify. This requires intensive cooling as well as precise control of the temperature of liquid metal and coolant.
Dagegen ist es völlig anders, wenn man nach der Erfindung das flüssige Metall in Drehung versetzt. Es handelt sich nun nicht mehr um das Abkühlen eines flüssigen Metalls in Form eines Vollzylinder, sondern um das Abkühlen eines Metallkragens einer reduzierten Masse, die, nachdem sie an den abgekühlten Wänden der Gußform hochgestiegen ist, sich schnell, gleichmäßig und leicht kontrollierbar verfestigt. On the other hand, it is completely different if, according to the invention, the liquid metal is set in rotation. It is about now no longer about the cooling of a liquid metal in the form of a full cylinder, but about the cooling of a Metal collar of a reduced mass that after it Has risen on the cooled walls of the mold, solidifies quickly, evenly and easily controllable.
Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt die Geschwindigkeit des Abziehens des hohlen Rohlings zu bestimmen, indem man die Drehgeschwindigkeit, welcher das flüssige Metall unterworfen ist, verändert.The method according to the invention allows the speed of pulling off the hollow blank to be determined by the speed of rotation to which the liquid metal is subjected is changed.
Eine Knderunq der Drehgeschwindigkeit des Metalls wirkt sich sofort auf die Form des flüssiqen MetalIkraqens aus, der an den Wänden entlanq der Gußform aufsteiqt. So stellt man fest, daß eine höhere Drehgeschwindigkeit sich so auswirkt, daß der Kragen dünner und ausgeprägter wird, und ermöglicht aufgrund der beschleunigten Verfestigung die Steigerung der Abziehgeschwindigkeit.A change in the rotational speed of the metal acts immediately on the form of the liquid metal ink, which rises on the walls along the mold. So poses it is found that a higher speed of rotation has the effect that the collar becomes thinner and more pronounced, and enables the peeling speed to be increased due to the accelerated solidification.
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Außerdem ist es nach der Erfindung möglich,die Wandstärke des hohlen Rohlings zu regeln und zu kontrollieren, indem man nach Bedarf entweder die Drehgeschwindigkeit, der das flüssige Metall ausgesetzt ist, oder die Abziehgeschwindigkeit verändert.It is also possible according to the invention to adjust the wall thickness of the hollow blank to regulate and control by either the speed of rotation to which the liquid metal is exposed or the speed of withdrawal, as required changes.
Auf diese Weise ist es einfach, die Wandstärke des hohlen Rohlings zu regeln, da es z.B. ausreicht die Drehgeschwindigkeit zu erhöhen, um den Kragen und dadurch die Wand des hohlen Rohlings bei einer bestimmten Abziehgeschwindigkeit dünner zu machen.In this way it is easy to determine the wall thickness of the hollow blank to regulate, since it is e.g. sufficient to increase the speed of rotation to the collar and thereby the wall of the hollow blank to make thinner at a certain peeling speed.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens besteht ganz allgemein aus einem dicht abgeschlossenen, unter Druck setzbaren Raum, der einen Behälter mit flüssigem Metall enthält, ebenso wie eine Steigleitung für das Austreten des flüssigen Metalls, über der eine Gußform angeordnet ist, der geeignete Abziehorgane folgen, und ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Induktionseinrichtung um den aufsteigenden flüssigen Metallstrom, nahe des Bereiches, wo die Verfestigung beginnt, angeordnet ist, damit auf elektromagnetischem Wege eine Drehung um die Achse der Gußform in Richtung des zu verfestigenden flüssigen Metailstromes hervorgerufen werden kann.The device for carrying out this method consists quite generally of a tightly sealed, under pressure settable space containing a container with liquid metal, as well as a riser for the escape of the liquid metal, over which a casting mold is arranged, followed by suitable pulling members, and is in particular thereby characterized in that at least one induction device around the rising liquid metal stream, near the area where solidification begins, is arranged to allow electromagnetic rotation about the axis of the Casting mold in the direction of the liquid metal stream to be solidified can be evoked.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Induktionseinrichtung im Kühlwasserkreislauf der Gußform angeordnet und mit Strom, mit einer Frequenz von weniger als 15 Hz gespeist. Wenn es der Aufbau der Anlage erlaubt, ist es ebenfalls möglich, die Induktionseinrichtung auf dem Niveau der hitzebeständigen Leitung anzuordnen, an welche die Gußform angeschlossen ist oder um das Gehäuse der Gußform herum. Ebenso kann man die Stärke und die Frequenz des Speisestromes der Induktionseinrichtung an die gewünschte Drehgeschwindigkeit anpassen oder letztere durch Änderung der vorhergenannten Parameter regeln.According to a preferred embodiment, the induction device is arranged in the cooling water circuit of the casting mold and powered by electricity at a frequency less than 15 Hz. If the structure of the system allows it, it is also possible to arrange the induction device at the level of the heat-resistant line to which the mold is connected is or around the housing of the mold. You can also set the strength and frequency of the feed current Adapt the induction device to the desired rotational speed or the latter by changing the aforementioned Regulate parameters.
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Die Gußform ist vorzugsweise aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus einer amagnetischen Eisenlegierung oder aus Graphit.The mold is preferably made of copper, made of a copper alloy, made of an amagnetic iron alloy or graphite.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:Further advantages and features of the invention emerge from the subclaims and the description in connection with the Drawings. Embodiments of the invention are shown in the drawings and will be described in more detail below explained. Show it:
Fig. 1 - 3 entsprechende Schnitte durch dieFig. 1 - 3 corresponding sections through the
Profile eines flüssigen Metalls in einer GußformProfiles of a liquid metal in a mold
Fig. 4 eine Vorrichtung, die zur Rotation des aufsteigenden flüssigen Metallstromes ausgebildet ist.Fig. 4 shows a device for rotating the rising liquid metal stream is trained.
Fig. 1 zeigt eine im wesentlichen ebene Oberfläche eines sich in Ruhe befindlichen flüssigen Metalls, d.h. ohne Rotation. Es ist festzustellen, daß sich bei Änderung der Abziehgeschwindigkei t des hohlen Rohlings, entweder um die Produktionsgeschwindigkeit oder um die Stärke der Wand des Rohlings zu ändern, eine schwer kontrollierbare Änderung der thermischen Bedingungen im Kühlbereich ergibt. Eine Erhöhung der Abziehgeschwindigkeit, sollte begleitet sein von einer Erhöhung der Intensität der Kühlung, um die Erstarrungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls zu steigern. Da die abzukühlende Metallmasse relativ groß ist, wird die Reaktion des Systems langsam sein, so daß die Änderungen der Abziehgeschwindigkeit langsam vorgenommen werden müssen. Dies ist besonders nachteilig, wenn schnell die Stärke der Körperwandungen durch Änderung der Abziehgeschwindigkeit geregelt werden soll.Fig. 1 shows a substantially flat surface of a self liquid metal at rest, i.e. without rotation. It should be noted that when changing the peeling speed t of the hollow blank, either by the production speed or to change the thickness of the wall of the blank, a change in thermal that is difficult to control Conditions in the cooling area results. An increase in the peeling speed should be accompanied by one Increasing the intensity of the cooling in order to increase the solidification rate of the liquid metal. Since the metal mass to be cooled is relatively large, the reaction of the system will be slow, so that the changes in the withdrawal rate need to be done slowly. This is especially detrimental when the strength of the body walls is increasing regulated by changing the peeling speed shall be.
Fig. 2 zeigt dagegen den Verlauf des Profils des flüssigen Metalls, das einer Drehbewegung ausgesetzt wird. Es ist zu erkennen, daß eine verhältnismäßig geringere Abkühlungsintensität genügt als vorher, damit das Metall erstarrt. DasIn contrast, FIG. 2 shows the profile of the liquid metal which is subjected to a rotary movement. It's closed recognize that a relatively lower cooling intensity than before is sufficient for the metal to solidify. That
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Drehen des Metalls bewirkt die Bildung eines Kragens (C) mit reduzierter Masse, deren Kühlung besser zu kontrollieren ist.Turning the metal causes the formation of a collar (C) with reduced mass, the cooling of which can be better controlled is.
Fig. 3 zeigt das Ergebnis, das durch die gegenüber Fig. 2 erhöhte Drehgeschwindigkeit erreicht wird. Dieses Ergebnis besteht in der Ausbildung eines noch dünneren Kragens (C), und in einer entsprechenden Verbesserung der Reguliermöglichkeiten. FIG. 3 shows the result that is achieved by the increased rotational speed compared to FIG. 2. This result consists in the formation of an even thinner collar (C), and in a corresponding improvement in the adjustment options.
Es läßt sich leicht und schnell jede gewünschte Änderung der Produktionsgeschwindigkeit oder der Wandstärke des hohlen Rohlings verwirklichen, wenn die dazu notwendigen Schritte durch das Regulieren der Drehgeschwindigkeit des flüssigen Metalls unterstützt werden. Gegebenenfalls kann auf ein kostspieliges,regulierbares Kühlsystem der Gußform verzichtet werden, ohne deswegen eine konstante Kühlung von der Intensität her gesehen auszuschließen. Diese Besonderheit wirkt sich günstig auf die Kosten der gesamten Anlage aus.Any desired change in the production speed or the wall thickness of the Realize hollow blank if the necessary steps by regulating the rotational speed of the liquid metal are supported. If necessary, can on an expensive, controllable cooling system of the mold can be dispensed with without ruling out constant cooling in terms of intensity. This particularity has a positive effect on the costs of the entire system.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, das im wesentlichen einen dichtabgeschlossenen Raum (1) umfaßt, der mit einer Leitung (7) versehen ist, durch die ein vorzugsweise neutrales Gas in sein Inneres mit Hilfe einer Pumpe (8) geleitet werden kann, ebenso enthält er ein Druckmessgerät (10). Eine Metallpfanne (2) befindet sich in dem dichtabgeschlossenen Raum (1). Dieser Pfanne (2) wird das flüssige Metall durch eine mit einem Schieber oder Ventil (9) ausgestatteten Speiseleitung (3) zugeführt und aus ihr heraus führt eine Abfließleitung (4), die in eine mit Wasser gekühlte Gußform für kontinuierliches Gießen führt. Die Gußform (5), die schwenkbar sein kann, ist mit einer elektromagnetischen, äußeren Induktionseinrichtung (6) versehen. Ihr folgt ein Antriebssystem (11), das zum Abziehen des hohlen Rohlings dient. Kontrollorgane der Induktionseinrichtung (6), der Pumpe (8) und des Meßgerätes (10), die an einen Mikro-Fig. 4 shows an embodiment according to the invention, which essentially comprises a tightly sealed space (1), which is provided with a line (7) through which a preferably neutral gas into its interior with the help of a Pump (8) can be directed, it also contains a pressure gauge (10). A metal pan (2) is located in the tightly sealed space (1). This pan (2) is the liquid metal through a with a slide or valve (9) equipped feed line (3) and out of it leads a discharge line (4), which is cooled with water Casting mold for continuous casting leads. The mold (5), which can be pivoted, is provided with an electromagnetic, external induction device (6). you This is followed by a drive system (11) which is used to pull off the hollow blank. Control organs of the induction device (6), the pump (8) and the measuring device (10), which are connected to a micro-
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prozessor (13) angeschlossen sind, können vorgesehen werden.processor (13) are connected, can be provided.
Die Anlage kann auch ein Meßsystem (IE) umfassen, das zur ständigen Bestimmung der Wandstärke (14) des hohlen Rohlings dient und das seinerseits an den Mikroprozessor (13) angeschlossen ist.The system can also include a measuring system (IE) that is used to constant determination of the wall thickness (14) of the hollow blank is used and this in turn is connected to the microprocessor (13) is.
Aufgrund eines nach Erfahrungswerten, die im Verlauf von Versuchen gewonnen wurden, aufgestellten Programms, erhält der Mikroprozessor (13) vom Meßsystem (12) für die Wandstärke (14) Signale, die er dazu verwendet, entweder den Durchsatz der Pumpe (8) oder die Drehgeschwindigkeit der Induktionseinrichtung (6) oder auch die Antriebsgeschwindigkeit des Abzugsystems (11) zu regeln.On the basis of a program based on empirical values obtained in the course of experiments the microprocessor (13) from the measuring system (12) for the wall thickness (14) signals that it uses to either the Throughput of the pump (8) or the speed of rotation of the induction device (6) or the drive speed to regulate the trigger system (11).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |