DE3307589C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ablage einer Pulverschicht auf der Oberfläche einer Schmelze in einer Stranggießkokille - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Stranggießen von Metallen, bei­ spielsweise von Stahl. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Zuführung und Steuerung der Ab­ lage einer gleichmäßig verteilten Schicht eines pulver- oder granulatförmigen Materials auf der Oberfläche einer Schmelze in einer Stranggießkokille, nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1, sowie eine Vorrichtung zur Zuführung und Steuerung der Ablage einer gleichmäßig verteilten Schicht eines pul­ ver- oder granulatförmigen Materials auf der Oberfläche ei­ ner Schmelze in einer Stranggießkokille, nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 2.

Während des Stranggießens wird die Oberfläche des Stahls in der Stranggießkokille ständig mit einer Schicht eines pul­ verförmigen oder granulatförmigen Materials bedeckt, das im folgenden als Pulver bezeichnet wird. Das Pulver hat die Aufgaben, die Schmelze wärmezudämmen, eine Oxydation des Me­ talls zu verhindern, den Einschluß von schwimmenden Schlackenteilen zu verhindern, und schließlich die Wände der Stranggießkokille zu schmieren. In seinem Berührungsbereich mit dem flüssigen Metall wird das Pulver zu Schlacke ge­ schmolzen und die Wände der Stranggießkokille bedecken sich bei ihrer auf- und abgehenden Bewegung in Richtung auf den oberen Bereich der Stranggießkokille mit Schlacke. Jede hin- und hergehende Bewegung ergibt daher eine Verminderung der Menge der Schlacke auf der Oberfläche der Schmelze und aus­ gehend davon der Dicke der Pulverschicht. Die Zuführung des Pulvers zum Ausgleich seines Verbrauches ändert sich in Ab­ hängigkeit der Eigenschaften des Pulvers, derjenigen der Stranggießanlage, derjenigen der Betriebsbedingungen der An­ lage ebenso wie in Abhängigkeit von den Eigenschaften des vergossenen Metalls.

Eine Optimierung der vier Abhängigkeiten des Pulvers wird in der Praxis dadurch erreicht, daß man die Dicke der Schicht oberhalb der Metalloberfläche konstant hält. Die Steuerung dieser Dicke der Schicht kann von Hand oder automatisch durchgeführt werden. Eine automatische Methode ermöglicht eine größere Sicherheit der Ausnutzung, eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen, eine verbesserte Qualität der gegos­ senen Produkte und eine Verminderung der Personalkosten.

Aus den FR-PSen 2 231 456 und 2 432 353 sind automatische Einrichtungen zur Verteilung des Pulvers und zur Steuerung der Schichtdicke bekannt, bei denen die Zuführung von Pulver zum Ausgleich des Verbrauches durch die Erfassung von Werten erreicht wird, die ein Nichtvorhandensein von Pulver oder eine Verminderung der Schichtdicke anzeigen. Zur Ausführung dessen werden Meßfühler und an diese angeschlossene elektri­ sche und elektronische Einrichtungen verwendet, die die Si­ gnale der Meßfühler verarbeiten und auf verschiedene Weise mechanisierte Dosiervorrichtungen und Zuführvorrichtungen steuern, um die der Vorschrift entsprechende Pulverdicke wiederherzustellen. Automatische Einrichtungen dieser Art weisen den Nachteil auf, daß ein Konstanthalten der Dicke der Pulverschicht nicht möglich ist. Die dosierten und stoß­ weisen Ausgleichsvorgänge führen tatsächlich zu Mehrverbräu­ chen oder wiederholtem Mangel an Pulver. Die Betriebssi­ cherheit ist zufällig aufgrund der Multiplikation der Gefah­ ren von Fehlern der relativ hochgezüchteten Materialien, die verwendet werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist der er­ höhte Anschaffungspreis und die erhöhten Betriebskosten.

Beim Gegenstand der DE-OS 26 53 306 wird das Gießpulver in die Kokille einer Stranggießanlage für Metalle dadurch einge­ bracht, daß zunächst von einem großvolumigen Vorhaltsbehäl­ ter das Gießpulver pneumatisch in einen kleineren Behälter gefördert wird, der in unmittelbarer Nachbarschaft eines Zwischenbehälters für das Metall angeordnet ist. Im Zuge der Beschickung der Kokille aus dem Zwischenbehälter mit flüssi­ gem Metall wird über eine mechanische Fördereinrichtung aus dem kleinen Behälter Gießpulver auf den Badspiegel in der Kokille gefördert. Hierdurch sollen die Platzverhältnisse um die Kokille herum verbessert werden und weiterhin sollen Probleme vermieden werden, welche bei einer rein mechani­ schen Förderung des Gießpulvers über längere und insbeson­ dere gekrümmte Strecken auftreten.

Wie bereits erwähnt, ist es wünschenswert, die Dicke der Schicht oberhalb der Metalloberfläche oder des Schmelzenpe­ gels konstant zu halten. Da im Bereich der Schmelzenoberflä­ che des flüssigen Metalls ein stetiger Verbrauch des aufge­ brachten Gießpulvers erfolgt, da in dem Berührungsbereich mit dem flüssigen Metall das Pulver zu Schlacke geschmolzen und zusammen mit dem Stranggußaustrag aus der Kokille geför­ dert wird, reduziert sich auch die Dicke der auf die Schmel­ zenoberfläche auf gebrachten Pulverschicht ständig. Es muß somit kontinuierlich Gießpulver nachgefördert werden, um die Dicke der Gießpulverschicht im wesentlichen konstant zu hal­ ten. Diese Zufuhrraten des Pulvers zum Ausgleich seines Ver­ brauches ändern sich jedoch abhängig von den jeweiligen Pul­ vereigenschaften, denjenigen der Stranggießanlage, den Be­ triebsbedingungen der Anlage, sowie abhängig von den Eigen­ schaften des gerade vergossenen Metalls. Mit anderen Worten, eine einmal konstant eingestellte Fördermenge für eine be­ stimmte Art von Gießpulver bei einem bestimmten Metall mag zwar in einem bestimmten Anwendungsfall eine weitestgehend konstante Schichtdicke des Gießpulvers auf der Schmelzen­ oberfläche erzeugen, bei Verwendung eines anderen Gießpul­ vers und/oder beim Aufschmelzen eines anderen Metalls und/oder bei anderen Betriebsparametern der Stranggießanlage ist jedoch durch einen kontinuierlichen Förderstrom des Gießpulvers eine konstante oder im wesentlichen konstante Schichtdicke des Gießpulvers auf der Schmelzenoberfläche nicht mehr sicherzustellen. Es muß von daher dafür Sorge ge­ tragen werden, entweder von Hand oder automatisch die zuge­ führte Menge an Gießpulver abhängig von den jeweiligen Be­ triebsbedingungen so zu steuern und zu optimieren, daß die ange­ strebte weitestgehend konstante Schichtdicke des Gießpulvers auf der Schmelzenoberfläche erhalten werden kann.

Ausgehend von dieser Problematik hat es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren bzw. eine Vor­ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2 zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, kontinuier­ lich und sofort auf den momentanen Verbrauch des Gießpulvers zu reagieren und durch Nachförderung einer entsprechenden Gießpulvermenge eine im wesentlichen konstante Dicke der Pulverschicht zu erhalten, wobei die hierzu verwendete Vor­ richtung einfach im Aufbau und damit zuverlässig im Betrieb sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 2.

Im Gegensatz zur DE-OS 26 53 306, bei der das Gießpulver mit einer zwar jeweils einstellbaren, dann jedoch konstanten Rate durch einen mechanischen Schneckenförderer oder der­ gleichen auf die Oberfläche der Schmelze aufgebracht wird, wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Gießpul­ ver unter Schwerkrafteinfluß auf die Schmelzenoberfläche aufgebracht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Querschnitts durch eine Stranggießkokille, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, und

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende, vergrößerte Darstel­ lung eines in Fig. 1 dargestellten Bereichs, wo das Zuführen von Pulver und das Unterbrechen der Zuführung von Pulver erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird die Zuführung des Pulvers oder der Granulate zum Ausgleich deren Verbrauches und zum Auf­ rechterhalten einer konstanten Dicke der Pulverschicht di­ rekt durch das Bestreben der Pul­ verschicht bewirkt in unmittelbarer Nachbarschaft der Förderöffnung des Endbereiches der Förderleitung von einem höheren Niveau abzusinken, wo­ bei die Förderleitung ständig beschickt wird. Ein Stoppen des Zuführens erfolgt dann, wenn das obere Niveau der Pul­ verschicht die Höhe der Förderöffnung erreicht.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Förderöff­ nung 1 eines Endabschnittes 2a einer Förderleitung 2 ober­ halb einer Höhe 3 der Fläche eines Metalles in einer Höhe 4 angeordnet, die gleich oder leicht oberhalb einer vorbe­ stimmten oder einer einem Maß e entsprechenden Vorschrift oder einer Höhe 4′ einer Schicht 5 eines festen Pulvers 5a und eines geschmolzenen Pulvers 5b liegt, wobei die Höhe 3 als Bezugsgröße verwendet wird, da sie für ein gutes Funktionieren des Stranggießens so gleich wie möglich gehal­ ten wird. Die Förderöffnung 1 wird vorzugsweise im gleichen Abstand von Längswänden 6 der Stranggießform und in einem passend gewählten Abstand zu den nicht näher dargestellten Querwänden der Stranggießform angeordnet. Das mit 7 bezeich­ nete Abfließen des geschmolzenen Pulvers 5b, das im folgen­ den als Schlacke bezeichnet wird, bewirkt durch Erzeugung eines Schmierfilmes auf den Wänden 6 der Stranggießform eine Verschiebung der Schlackeschicht in Richtung auf die Wände 6 der Stranggießform in Richtung der eingezeichneten Pfeile. Die dadurch und durch die nicht näher dargestellten Schmelzzuflüsse des Zwischenbehälters erzeugten Turbulenzen des Me­ talls bewirken gleichermaßen diese Verschiebung der Schlacke in der eingezeichneten Richtung.

Während die Schlacke in der angezeigten Richtung fließt, nimmt sie den oberen Teil der noch nicht verflüssigten Pulverschicht mit. Diese Lageänderung des Pulvers, wie auch das fortwährende Schmelzen des Pulvers aufgrund des Ver­ brauches des Teiles, der bereits geschmolzen ist, senken das obere Niveau der Pulverschicht unter die Ebene der Förderöffnung 1 ab, wodurch ein Raum unter der Förderöffnung 1 freige­ geben wird. Gemäß der Erfindung wird der auf diese Weise freigegebene Raum sofort durch eine aufgrund der Schwerkraft nachrutschende Menge Pulver ausgefüllt, die einen Hügel 8 bildet, der das Nachrutschen des Pulvers beendet, wenn der Gipfel des Hügels 8 die Förderöffnung 1 erreicht. Dieser Hügel 8, der fortschreitend auseinanderfällt, gibt von neuem einen Raum unterhalb der Förderöffnung 1 frei. Die­ ser Raum bewirkt ein erneutes Nachrutschen von Pulver, das sich von neuem unter Bildung eines Hügels verteilt.

Theoretisch verläuft die Förderung von Pulver ohne das Vorhandensein von Reibung ständig und das in Fig. 2 dar­ bestellte Niveau 4 der Förderöffnung läge auf dem Niveau 4′ der Oberfläche der Schicht des Pulvers 5, und es gäbe genau genommen keinen Hügel.

In Wirklichkeit ist die Höhe 4 der Förderöffnung 1 im Ver­ gleich zur Höhe 4′ um einen Wert Δ erhöht. Dieser sehr ge­ ringe Wert Δ, der die Höhe des Hügels 8 bildet, ist ge­ mäß den Fließeigenschaften des verwendeten Pulvers unter­ schiedlich.

Die Endleitung 2 ist an einem nicht näher dargestellten Vorratsbehälter angeschlossen. Dieser Vorratsbehälter, der oberhalb der Gießebene angeordnet ist, fördert mittels Schwerkraft Pulver 9 in die Förderleitung 2. Im Falle, in dem der Platzbedarf der Gießebene um die Kokille herum eine Anordnung des Vorratsbehälters in der Nachbarschaft der Kokille nicht ermöglicht und in dem die Förderleitung 2 derart geneigt ist, daß das Fließen des Pulvers 9 in der Förderleitung 2 nicht ausreichend gut durch Schwerkraft zum Herausfließen aus dem Vorratsbehälter erfolgen kann, kann man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, mit­ tels mechanischer oder pneumatischer Transporteinrichtun­ gen derart Pulver fördern, daß der Endabschnitt 2a der Förderleitung 2 knapp oberhalb der Förderöffnung 1 stän­ dig mit Pulver versorgt wird, damit das Nachrutschen auf­ grund von Schwerkraft der Menge an erforderlichem Pulver erfolgen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwen­ dung von einer Förderöffnung 1 beschränkt. Man könnte viel­ mehr so viele Förderöffnungen 1 vorsehen, wie sie für ein in geeigneter Weise durchzuführendes Bedecken der gesamten Oberfläche des Stahles mit einer gewünschten Pulverdicke erforderlich sind. Man könnte beispielsweise eine einzige Förderöffnung 1 für eine Kokille zur Herstellung von Knüp­ peln oder kleineren Brammen vorsehen und z. B. zwei Förder­ öffnungen 1 für eine Kokille zum Herstellen von größeren Brammen und Blöcken. Im letzteren Falle werden die Förder­ öffnungen 1 vorteilhafterweise in der Nachbarschaft und zu beiden Seiten des Schmelzenzuflusses des Tundishes angeordnet, wobei die Ausschüttung des Pulvers vorteilhaf­ terweise in Längsrichtung der Stranggießkokille vorgenom­ men wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Zuführung und Steuerung der Ablage einer gleichmäßig verteilten Schicht eines pulver- oder gra­ nulatförmigen Materials auf der Oberfläche einer Schmelze in einer Stranggießkokille unter Verwendung einer Förderleitung, deren Endabschnitt mit einer För­ deröffnung versehen ist, die oberhalb der Oberfläche der Schmelze angeordnet wird, gekennzeichnet durch:

• a) Anordnen der Förderöffnung (1) in einer Höhe oberhalb der Oberfläche der Schmelze, welche gleich oder etwas größer ist als ein vorbestimmter Sollwert (e) der Schichtdicke des Materials (5a, 5b);
• b) ständiges Offenhalten der Förderöffnung (1) der Förderleitung (2) für eine mögliche Materialströ­ mung;
• c) Schwerkraftförderung des Materials (9) im Endabschnitt (2a) der Förderleitung (2); und
• d) Zusammenwirkenlassen des unter der Förderöff­ nung (1) liegenden Materials mit der Förderöffnung (1) zwecks Regelung der auf die Schmelzenoberfläche aufzu­ bringenden Materialmenge derart, daß der durch Materi­ alverbrauch unter der Förderöffnung (1) frei werdende Raum durch eine entsprechende, aufgrund der Schwerkraft aus der Förderöffnung (1) austretenden Materialmenge sofort wieder aufgefüllt wird.

2. Vorrichtung zur Zuführung und Steuerung der Ablage ei­ ner gleichmäßig verteilten Schicht eines pulver- oder granulatförmigen Materials auf der Oberfläche einer Schmelze in einer Stranggießkokille, mit einer Förder­ leitung, deren Endabschnitt mit einer Förderöffnung versehen ist, die oberhalb der Oberfläche der Schmelze angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Förderöffnung (1) in einer Höhe oberhalb der Oberfläche der Schmelze (3) angeordnet ist, die gleich oder etwas größer ist als ein vorbestimmter Sollwert (e) der Schichtdicke des auf die Schmelze auf­ gebrachten Materials (5a, 5b);
• b) die Förderöffnung (1) zur Ermöglichung einer Materialströmung ständig geöffnet ist; und
• c) der Endabschnitt (2a) der Förderleitung (2) zur Schwerkraftförderung ausgelegt ist, all dies derart, daß
• d) das unterhalb der Förderöffnung (1) liegende Material bei Erreichen der Höhe der Förderöffnung (1) zur Unterbrechung des unter Einwirkung der Schwerkraft aus der Förderöffnung (1) austretenden Materialflusses dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderöffnung (1) zu den Längswänden (6) der Stranggießkokille gleiche Abstände hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem der Förderöffnung (1) abgewandten Ende der Förderleitung (2) ein Vorratsbehälter für das Material vorgesehen ist, der mittels Schwerkraftförde­ rung die Förderleitung (2) beschickt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem der Förderöffnung (1) abgewandten Ende der Förderleitung (2) ein Vorratsbehälter für das Material vorgesehen ist, der mittels mechanischer oder pneumatischer Fördereinrichtungen die Förderleitung (2) beschickt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Förderöffnungen (1) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderöffnungen (1) in der Nachbarschaft und in Längsrichtung zu beiden Seiten des Schmelzenzuflusses des Zwischenbehälters angeordnet sind, der die Stranggießko­ kille mit Metall beschickt.