DE2928054A1

DE2928054A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von metallen

Info

Publication number: DE2928054A1
Application number: DE19792928054
Authority: DE
Inventors: Pierre Dauby; Alain Palmaers
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1979-07-11
Publication date: 1980-02-21
Also published as: FR2432349A1

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stranggiessen von Metallen. Weiterhin sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vor.

In der nachstehenden Beschreibung wird auf das Stranggiesßen von Stahl eingegangen. Dies geschieht indes nur beispielsweise, da die Erfindung sich auch zur Feststellung der Höhe von Metall in jedem Behälter eignet.

Für den Fall des Stranggiessens von Stahl ist bekannt, daß das flüssige Metall in der Stahlwerksgiesspfanne zunächst einem Verteiler zugeführt wird, von wo aus er dann in eine oder in mehrere offene Kokillen fließt.

Der Block wird aus-der Kokille kontinuierlich im Verlaufe seiner Verfestigung herausgefördert, wobei diese Geschwindigkeit in direkter Verbindung mit der Geschwindigkeit der Versorgung der Kokille mit flüssigem Metall, welches aus dem Verteiler oder Zwischenbehälter fließt, steht.

Die Menge des zufließenden Metalls hängt vom ferrostatischen Druck an der Mündung des Ausflusses ab; die Höhenlage des flüssigen Metalls im Verteiler ergibt sich mithin als Kombination aus dem Ausfluß des Metalls in die Kokille einerseits und dem Zufluß des Stahls aus der Giesspfanne in den Verteiler bzw. Zwischenbehälter andererseits.

Während des Stranggiessens ist es von großer Bedeutung, daß die Höhenlage des flüssigen Metalls im Zwischenbehälter

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nicht unter einen Mindestwert absinkt, der es erlaubt, das Stranggiessen noch zu regulieren und zu gewährleisten, daß es zu einer Reinigung von den Einschlüssen infolge der genügend langen Aufenthalts zeit des Metalls im Zwischenbehälter bzw. Verteiler kommt.

Für das Stranggiessen hat außerdem die mit größtmöglicher Genauigkeit erfolgende Erfassung der Veränderung der Höhenlage erhebliche Bedeutung, um den bestmöglichen Augenblick für den Abbruch des Stranggiessens zu bestimmen, bevor die Schlacke beginnt, mitgenommen zu werden, damit dem Verteiler nur eine Mindestmenge nicht vergossenen Metalls zurückbleibt.

Veränderungen der erwähnten Höhenlage sind also von erheblichem Einfluss auf den guten Verlauf des Stranggiessvorganges.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, die Höhenlage des flüssigen Metalls in einem Zwischenbehälter für das Stranggiessen derart zu erfassen, daß den genannten Bedingungen Rechnung getragen werden kann.

Demgemäß besteht das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem das flüssige Metall aus einer Pfanne in einen Zwischenbehälter und von dort in eine Stranggiesskokille gegossen wird, im wesentlichen darin, daß die Badhöhe des flüssigen Metalls im Zwischenbehälter durch ein Element aus einem Material mit einer Dichte unterhalb derjenigen des flüssigen Metalls und mit seine Lage bezeichnenden Mitteln erfaßt wird.

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Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Element verwendet, dessen Dichte zwischen derjenigen des flüssigen Metalls und derjenigen der darauf schwimmenden Schlacke liegt, wobei das Element in der Trennfläche zwischen Metall und Schlacke schwimmt, und wobei die Prüfung dieser Lage mittels eines Meßsystems vorgenommen wird.

Als Schwimmelement findet insbesondere eine Strahlungsquelle Anwendung, die zum Beispiel radioaktive Strahlung aussendet, welche man mittels bekannter Systeme anvisieren und lokalisieren kann.

Darüber hinaus kann die Lage des Schwimmers durch einen Markierzeiger, der aus einer Serie von festen Marken gebildet ist, bezeichnet werden, der beispielsweise fest mit dem Zwischenbehälter verbunden ist und die Höhenlage des flüssigen Metalls im Zwischenbehälter anzugeben gestattet.

Erfindungsgemäß werden mit dem die Höhe anzeigenden System vor allem extreme Zustände des oberen und unteren Bereichs ermittelt, die dann, wenn sie erreicht sind, Veranlassung für eine Verringerung oder eine Erhöhung der in den Zwischenbehälter geführten Menge flüssigen Metalls geben, wobei die Verringerung dem oberen und die Erhöhung dem unteren Zustand entspricht.

In vorteilhafter Weiterentwicklung der Erfindung wird ein Element in das Metall eingetaucht, dessen Dichte unterhalb der des Metalls liegt, und der archimedische Auftrieb gemessen, der auf dieses Element durch das flüssige Metall zur Einwirkung gelangt; hieraus wird dann die Höhenlage ermittelt.

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die das flüssige Metall im Zwischenbehälter einnimmt. Das genannte Element ist vorzugsweise von gleicher Dichte wie die Schlacke, so daß es nicht durch den archimedischen Auftrieb der letzteren beeinflußt und die Messung dementsprechend nicht verfälscht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Element im Zwischenbehälter eine Stange nach Art eines Stopfens, ähnlich wie eine Stopfenstange bei einer Stranggiess-Stopfenpfanne, in das flüssige Metall eingetaucht j die Verbindung des Stabes mit einem geeigneten Geber führt zu einem dem archimedischen Auftrieb, welchem die Stange unterliegt, entsprechenden Signal, welches sich dann benutzen läßt, um die Zuflußmenge des einströmenden Metalls zu verändern und damit die Regelung des StranggiessVorganges zu ermöglichen.

Das genannte Signal läßt sich mit Vorteil zur Veränderung sowohl der Menge des zufließenden Metalls als auch der Stranggiessbedingungen, und zwar vor allem der Geschwindigkeit, mit welcher Block austritt, verwenden, um somit Schwankungen in der Höhe des im Zwischenbehälter befindlichen Metalls zu verringern .

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung läßt sich mit Vorteil der Druck messen, der auf eine hydraulische Flüssigkeit unter dem kombinierten Einfluß des genauen Gewichtes einer aus der Stange und einem Arm bestehenden Anordnung und des archimedischen Auftriebes, welchem die Stange ausgesetzt ist, zur Einwirkung gelangt, so daß man daraus die Höhe der Flüssigkeit im Behälter ermitteln kann.

In vorteilhafter Ausführung dieses Vorschlages wird auf die hydraulische Flüssigkeit ein Anfangsdruck zur Einwirkung

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gebracht und die Druckänderung im hydraulischen System unter der Einwirkung des archimedischen Auftriebes gemessen, den die Stange in der Flüssigkeit erfährt, so daft man hieraus die Höhe der Flüssigkeit im Behälter ermitteln kann.

Zweckmäßig ist dabei, die hydraulische Flüssigkeit einem Anfangsdruck auszusetzen, der zumindest gleich der Verringerung des Druckes ist, der aus dem maximal auf den Stab einwirkenden archimedischen Auftrieb resultiert.

Unter diesem Gesichtspunkt ist es besonders vorteilhaft, das System derart zu verwirklichen, daß in Abwesenheit des archimedischen Auftriebes der Anfangsdruck, der auf dem hydraulischen System liegt, den Arm in eine horizontale oder zumindest leicht horizontale Lage bringt.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen geeigneten Heber, der es gestattet, den archimedischen Auftrieb, dem der eingetauchte Körper ausgesetzt ist und demgemäß das Niveau der Flüssigkeit im Zwischenbehälter zu repräsentieren vermag, kontinuierlich zur Anzeige zu bringen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Höhenanzeigevorrichtung, deren Ansprechzeit sehr kurz ist, und die es gestattet, auf jede Veränderung der Höhenlage augenblicklich zu reagieren.

^ie erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der ein in die Flüssigkeit eintauchender Stab fest mit einem Arm verbunden ist, der durch ein Gelenk an einer mit dem Behälter verbundenen Stütze angeschlossen ist, kennzeichnet sich dadurch, daß ein Geber aus einem hydraulischen System und einem im hydraulischen System vorhandenen Druckmeßgerät vorgesehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED

In vorteilhafter Weiterentwicklung dieses Vorschlages ist das hydraulische System mit einem hydraulischen Übersetzer ausgebildet, für welchen weiterhin ein System zum Zwecke der Druckbeaufschlagung der hydraulischen Flüssigkeit besteht.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel darstellen. Darin zeigen:

Figur 1 eine schematische Gesamtanordnung einer ersten Ausführungsform, während

Figur 2 eine ausschnittweise Darstellung einer anderen Ausführungsform wiedergibt.

Figur 1 zeigt den Zwischenbehälter 1 der Stranggiessanlage, der mit einer feuerfesten Auskleidung 1' sowie mit einem Deckel l'¹ versehen ist und das Metallbad 2 aufnimmt, auf welchem die Schlackenschicht 3 schwimmt. Durch die Ausflußdüse 2' fließt das Metallbad 2 in die offene Kokille 12. In das Metall taucht der stangenförmig ausgebildete Stopfen 4 ein, der am Ende des Arms 5 befestigt ist, welchletzterer an die Stütze 8 über eine Spannungsmeßzelle 6 angeschlossen ist. Unter der Einwirkung des archimedischen Auftriebes auf den Stopfen 4 liefert die Spannungsmeßzelle 6 für das Anzeigegerät 7 ein repräsentatives elektrisches Signal, welches der vorn Metall im Zwischenbehälter 1 eingenommenen Höhe entspricht. Das Signal des Anzeigers 7 wird einem Steuergerät zugeführt, welches seinerseits gestattet, die Absenkgeschwindigkeit des Blockes aus der Kokille mittels des Reglers 13 zu steuern, und weiterhin die Zuflußmenge aus der Gießpfanne 9 in den Zwischenbehälter 1 durch Betätigung der Mechanik des Schieberverschlusses 10 zu steuern.

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung im teilweisen Querschnitt, bei welcher der stangenförmige Stopfen 4 aus feuerfestem

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Material in den Zwischenbehälter 1 eintaucht. Der Stopfen ist an dem Arm 5 angeschlossen,der über ein Gelenk 23 und die Stütze 2 2 kraftschlüssig mit dem Zwischenbehälter in Verbindung steht. Als Geber findet erfindungsgemäß ein hydraulischer Obersetzer 26 Anwendung, der zwischen der Stütze 2 2 und dem Arm 5 in Nähe des Gelenkes 2 3 angeordnet ist. In der Ruhestellung stützt sich der Arm 5 auf das Widerlager 27, welches an der Stütze 2 2 vorgesehen ist. Zur Inbetriebnahme wird die hydraulische Vorrichtung mit einem Druck derart beaufschlagt, daß die Ausschubkraft des Kolbens des Übersetzers den Arm anhebt und ihn in eine horizontale Lage bringt. Sodann erfährt der Stopfen durch den flüssigen Stahl einen archimedischen Auftrieb, der umso stärker ist, je größer die Höhe des Stahls wird. Wenn man eine Gleichgewichtsbedingung der Biegemomente, bezogen auf das Gelenk 23, anwendet, kann man hieraus die Kraft bestimmen, die den Kolben des Übersetzers unterstützt und einem entsprechenden Druck des hydraulischen Fluides zugeordnet ist.

Das Druckmeßgerät 28 mißt den Druck des hydraulischen Fluides und erlaubt mithin eine Aussage über das Maß der Höhe des flüssigen Stahls im Zwischenbehälter 1.

Man kann das Druckmeßgerät 28 noch durch eine zeichnerisch nicht dargestellte Vorrichtung ergänzen, die ein elektrisches Signal abgibt, welches eine Steuerung des Ausflusses aus der Gießpfanne oder eine Regelung des Stranggiessvorganges ermöglicht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zum Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl, wobei das flüssige Metall aus einer Pfanne in einen Zwischenbehälter und von dort in eine Stranggiesskokxlle gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Badhöhe des flüssigen Metalls im Zwischenbehälter durch ein Element aus einem Material mit einer Dichte unterhalb derjenigen des flüssigen Metalls und mit seine Lage bezeichnenden Mitteln erfaßt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Elementes kontinuierlich festgestellt und die vom flüssigen Metall im Zwischenbehälter eingenommene Höhenlage kontinuierlich ermittelt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element von einem Schwimmer gebildet wird, dessen Dichte zwischen derjenigen des flüssigen .Metalls und derjenigen der Schlacke liegt, die auf dem flüssigen Metall schwimmt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kennzeichnung der Lage des Schwimmers eine Strahlung aussendende Substanz, insbesondere eine readioaktive Substanz, im Innern des Schwimmers verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage des Schwimmers durch einen Markierzeiger, der aus einer Serie von festen Marken gebildet ist, festgestellt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Elementes extreme Zustände aufgesucht werden, auf Grund derer dann, wenn sie erreicht werden, eine Veränderung des Zuflusses und/oder, des Abflusses des Metalls im Zwischenbehälter vorgenommen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Element eine Stange nach Art eines Stopfens wenigstens teilweise in das flüssige Metall eingetaucht wird, und daß weiterhin der archimedische Auftrieb gemessen wird, der auf dieses Element durch das flüssige Metall einwirkt, und daß daraus das Niveau, welches das flüssige Metall im Zwischenbehälter einnimmt, ermittelt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

B. Ver-fahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange benutzt wird, deren Dichte gleich oder nahezu gleich derjenigen der Schlacke ist.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab mit einem Geber verwendet wird, der ein repräsentatives Signal des archmedischen Auftriebes liefert, welcher durch den Stab bedingt ist, und daß das Signal benutzt wird, um die Zuflussmenge des Metalls im Zwischenbehälter zu verändern und/oder die Regelung des Stranggiessverfahrens zu gewährleisten.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck gemessen wird, der auf eine hydraulische Flüssigkeit unter dem kombinierten Einfluss des genauen Gewichtes einer aus der Stange und einem Arm bestehenden Anordnung und des archimedischen Auftriebes, welcher durch die Stange hervorgerufen wird, zur Anwendung gelangt, und daß daraus die Höhe der Flüssigkeit im Behälter ermittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die hydraulische Flüssigkeit ein Anfangsdruck zur Einwirkung gebracht wird, und daß die Veränderung des Druckes im hydraulischen System unter der Einwirkung der Veränderung des archimedischen Auftriebes der Stange in der Flüssigkeit erfaßt wird, und daß daraus die Veränderung der Höhe der Flüssigkeit im Behälter ermittelt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die hydraulische Flüssigkeit einem An-'fangsdruck ausgesetzt wird, der zumindest gleich der

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Verringerung des Druckes ist, welcher aus dem maximal auf den Stab einwirkenden archimedischen Auftrieb resultiert.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die hydraulische Flüssigkeit einem Anfangsdruck derart unterworfen wird, daß der Arm in die horizontale Lage oder in eine fast horizontale Lage gebracht wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 10 bis 13, bei der ein in die Flüssigkeit eintauchender Stab fest mit einem Arm verbunden ist, der durch ein Gelenk an einer mit dem Behälter verbundenen Stütze am Behälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geber aus einem hydraulischen System und einem im hydraulischen System vorgesehenen Druckmeßgerät vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische System ein hydraulischer Obersetzer (26)ist, dessen Kolbenstange vertikal auf den Arm (5) einwirkt, und daß ein System für die Druckbeaufschlagung des hydraulischen Fluides vorgesehen ist.

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