DE3403152C2

DE3403152C2 - Verfahren zum Zuführen von Stahlschmelze aus einem Zwischenbehälter in eine Doppelbandstranggießkokille und Zwischenbehälter zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3403152C2
Application number: DE19843403152
Authority: DE
Inventors: Gerd 4030 Ratingen Artz; Dieter Dipl.-Ing. 4300 Essen Figge
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3403152A1

Abstract

Zum Zwecke der Erleichterung des Anfahrvorgangs einer Doppelbandstranggießkokille durch Absenkung des im Kokillenraum herrschenden statischen Druckes und zum Zwecke der Herbeiführung von Gleichmäßigkeit der Überhitzung der in den Kokillenraum eingeleiteten Stahlschmelze wird ein Verfahren zum Zuführen von Stahlschmelze aus einem Zwischenbehälter in eine Doppelbandstranggießkokille vorgeschlagen, bei dem lediglich bei Gießbeginn, d. h. während einer kurzen Zeitspanne nach Einleiten des Gießvorgangs, über den aus einer Hauptkammer des Zwischenbehälters austretenden Mengenstrom in einer Nebenkammer, von der aus die Stahlschmelze in den Kokillenraum gelangt, eine niedrigere Füllhöhe eingestellt wird als in der Hauptkammer. Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Zuführverfahrens geeignete Zwischenbehälter 1 ist mit einer Haupt- und einer der Gießdüse 13 vorausgehenden Nebenkammer 6 bzw. 5 ausgestattet, die durch einen Zwischenkanal 7 miteinander in Verbindung stehen; das Fassungsvermögen der Hauptkammer 5 ist dabei mindestens doppelt so groß wie dasjenige der Nebenkammer 6. Beide Kanäle, d. h. der im Bereich der Hauptkammer 5 angeordnete Zwischenkanal 7 und der im Bereich der Nebenkammer 6 angeordnete Bodenaustrittskanal 9, weisen einen Absperrstopfen 16' bzw. 17' auf, durch den der Durchflußquerschnitt des betreffenden Kanals veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Stahlschmelze aus einem Zwischenbehälter in eine Doppelbandstranggießkokille mit in Gießrichtung bewegten Kokillenwänden, wobei der in diese eintretende Mengenstrom durch Verändern der Größe eines Behälter-Durchflußquerschnitts beeinflußt wird, sowie einen Zwischenbehälter, an dessen Bodenaustrittskanal sich eine in den Kckillenraum einmündende Gießdüse anschließt, die mit den Kokillenwänden eine Dichtstelle bildet, wobei der Bodenaustrittskanal einen mittels eines Absperrstopfens veränderbaren Durchflußquerschnitt aufweist.

Aus Herrmann, »Handbook on Continuous Casting«, 1980, Seite 408, Kurzbeschreibung 2613, ist es bekannt. Metallschmelze unter Zwischenschaltung zweier voneinander unabhängiger Zwischenbehälter über eine sich anschließende offene Zufuhrrinne in eine nachgeschaltete Stranggießvorrichtung einzuleiten. Der erste Zwischenbehälter ist mit einer Absperreinrichtung in Form eines höhenverstellbaren Absperrstopfens ausgestattet, welcher den Durchflußquerschnitt des zugehörigen Bodenaustrittskanals — in Abhängigkeit von der aufgrund einer Gewichtsmessung ermittelten Füllhöhe des zweiten Zwischenbehälters — mehr oder weniger verschließt und damit größenmäßig verändert

Die bekannte Einrichtung ist also ausschließlich so ausgelegt, daß unabhängig von der Füllhöhe des ersten Zwischenbehälters der zweite Zwischenbehälter stets eine gleichbleibende Füllhöhe aufweist

Doppelbandstranggießkokillen, beschrieben beispielsweise in der DE-OS 30 29 223, weisen im Normalfall einen Kokillenraum auf, der bezüglich der Waagerechten allenfalls unter einem flachen Winkel (unterhalb von 20°) geneigt liegt und der von sich jeweils paarweise gegenüberliegenden endlosen Gießbändern und sich seitlich an diese anschließenden endlosen gegliederten Seitendämmen begrenzt ist Beim Vergießen von Stahlschmelze muß zur Vermeidung des Luftzutritts von außen bzw. des Austritts von Stahlschmelze nach außen sichergestellt sein, daß die in den Kokillenraum einmündende rohrförmige Gießdüse mit den sich dort in Gießrichtung bewegenden Kokillenwänden während des Gießvorgangs eine Dichtstelle, insbesondere in Form eines Dichtspalts in der Größenordnung von wenigen zehntel Millimetern, bildet, und zwar bevor an den Kokillenwänden eine Strangschale entstanden ist. Die mit der Abdichtung verbundenen Schwierigkeiten sind um so größer, je größer der Druck ist der von der Stahlschmelze im Übergangsbereich zwischen Gießdüse und Kokillenwänden ausgeübt wird. Falls die Stahlschmelze aus einem Zwischenbehälter mit einer Füllhöhe von 0,7 m in die Doppelbandstranggießkokille eingeführt wird, muß die Dichtung zwischen Gießdüse und Kokillenwänden für einen statischen Druck von etwa 0,5 bar ausgelegt sein; das Anfahren der Doppelbandstranggießkokille bei Gießbeginn führt zusätzlich zu einer kurzzeitigen Druckerhöhung, die unter Umständen ein Mehrfaches des erwähnten statischen Drucks ausmachen und damit zu einer weiteren unvermeidlichen Beanspruchung der Dichtung zwischen Gießdüse und Kokillenwänden führen kann.

Die bei Gießbeginn bestehenden Dichtungschwierigkeiten ließen sich dadurch herabsetzen, daß man den der Gießdüse vorgeschalteten Zwischenbehälter zunächst mit einer geringen Menge Stahlschmelze füllt. Angesichts des ungünstigen Verhältnisses zwischen der Füllmenge und der von dieser erfaßten Innenwandfläche müßte in diesem Falle beispielsweise Stahlschmelze mit 50°C Überhitzung in den Zwischenbehälter eingeleitet werden, damit der Gießvorgang mit 20°C Überhitzung im Kokillenraum begonnen werden kann.

Kurze Zeit nach dem Gießbeginn sollte zur Erzielung eines Gießerzeugnisses mit ausreichender Qualität mit höherem Druck gearbeitet werden; darüber hinaus macht die für einen Pfannenwechsel benötigte Zeitspanne die Verwendung eines Zwischenbehälters mit einer erheblich größeren Füllmenge erforderlich.

Falls man aus den geschilderten Gründen den Zwischenbehälter mit einer erheblich größeren Füllmengc versieht, erfährt die Stahlschmelze angesichts der dann günstigeren geometrischen Bedingungen einen geringeren Wärmeverlust beispielsweise von nur 2O⁰C; die weiterhin mit 50°C Überhitzung angelieferte Stahlschmelze würde demnach während des Dauerbetriebs der Doppelbandstranggießkokille mit einer stärkeren Überhitzung in diese eintreten als bei Gießbeginn. Dies hätte zur Folge, daß zur Bildung einer tragfähigen

Strangschale eine größere Wegstrecke benotigt wird: Der Kokiilenraum müßte also eine größere Längserstreckung aufweisen.

Der Gedanke, einen Zwischenbehälter bei Gießbeginn mit einer erheblich geringeren Füllhöhe zu betreiben als bei Dauerbetrieb, führt nach alledem zu einem Ergebnis, welches insbesondere in wirtschaftlicher Hinsicht unbefriedigend ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zuführen von Stahlschmelze in eine Doppelbandstranggießkokille und einen für diesen Zweck geeigneten Zwischenbehälter zu entwickeln, die es bei möglichst gleichmäßiger Überhitzung des durch die Gießdüse in den Kokillenraum zugeführten Mengenstroms ermöglichen, bei Gießbeginn, d. h. während einer kurzen Zeitspanne nach Einleiten des Zuführvorgangs, mit einem geringeren Druck zu arbeiten als während des Dauerbetriebs.

Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Gattung gelöst, welches im wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist Der der Erfindung zugrundeliegende Lösungsgedanke besteht darin, lediglich bei Gießbeginn, d.h. über eine kurze Zeitspanne nach Einleiten des Gießvorgangs, den aus einer Hauptkammer des Zwischenbehälters austretenden Mengenstrom so zu beeinflussen, daß in einer Nebenkammer, von der aus die Stahlschmelze in den Kokillenraum eingeleitet wird, eine niedrigere Füllhöhe eingestellt wird als in der Hauptkammer. Die in Frage kommende Zeitspanne, während der in der Nebenkammer die niedrigere Füllhöhe eingestellt wird, liegt vorzugsweise in der Größenordnung von etwa einer Minute.

Im Hinblick auf die Dichtungsschwierigkeiten im Übergangsbereich zwischen Gießdüse und Kokillenwänden sollte die bei Gießbeginn kurzzeitig einzustellende Füllhöhe wesentlich geringer sein als die Füllhöhe während des sich anschließenden Dauerbetriebs. Zweckmäßigerweise ist das Verfahren so ausgestaltet, daß die in der Nebenkammer eingestellte niedrigere Füllhöhe etwa 0,2 m beträgt (Anspruch 2).

Falls also in einem Zwischenbehälter bei einer Füllmcnge von 10 t Stahlschmelze während des Dauerbetriebs der Doppelbandstranggießkokille eine Füllhöhe von etwa 0,7 m vorliegt, macht die bei Gießbeginn kurzzeilig eingestellte niedrigere Füllhöhe weniger als ein Drittel des erstgenannten Wertes aus. Nach der erwähnten kurzen Zeitspanne wird der aus der Hauptkammer austretende Mengenstrom so verändert, daß die Füllhöhe in der Nebenkammer nach einer kurzen Übergangszeit stets mit der Füllhöhe in der Hauptkammer übereinstimmt

Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Zwischenbehälter weist gemäß Anspruch 3 als wesentliche Bestandteile zwei durch einen Zwischenkanal miteinander verbundene Kammern, nämlich eine Haupt- und eine der Gießdüse vorausgehende Nebenkammer auf, deren Fassungsvermögen allenfalls halb so groß ist wie dasjenige der Hauptkammer. Beiden Kammern ist jeweils ein Absperrstopfen zugeordnet, über welchen der zugehörige Durchflußquerschnitt von der Haupikammer in die Nebenkammer bzw. von dieser in die nachgeschaltete rohrförmige Gießdüse veränderbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der im Bereich des Zwischenkanals angeordnete Absperrstopfen als Regelstopfen ausgebildet, während der zweite Absperrstopfen lediglich eine Offen- oder Schließstellung einnimmt. Die niedrigere Füllhöhe in der Nebenkammer wird also — unabhängig von der Stellung des zweiten Absperrstopfens — ausschließlich mittels dei, Absperrstopfens im Bereich des Zwischenkanals eingestellt. Der zwei Kammern aufweisende Zwischenbehälter ist vorteilhaft so ausgebildet, daß das Fassungsvermögen der Hauptkammer mindestens dreimal so groß ist wie dasjenige der Nebenkammer (Anspruch 4): es hai sich als zweckmäßig erwiesen, bei einem Gesamtfassungsvermögen von 101 Stahlschmelze die Nebenkammer für ein Fassungsvermögen von allenfalls 3 t Stahlschmelze auszulegen. Diese sollte im übrigen so ausgebildet sein, daß sie eine im Verhältnis zu ihrem Fassungsvermögen kleine lnnenwandfläche aufweist, also zumindest in ihrem unteren Bereich der Form eines Würfels angenähert ist

Da der Übergangsbereich zwischen den beiden Kammern bzw. von der Nebenkammer in die Gießdüse besonders beansprucht ist, sind bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes der Bodenaustrittskanal der Nebenkammer und der Zwischenkanal der Hauptkammer jeweils in einer auswechselbaren Keramikkassette angeordnet, die jeweils in der Bodenfläche der betreffenden Kammer liegt (Anspruch 5).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Diese zeigt stark schematisiert einen Vertikalschnitt durch einen mit einer Gießdüse zusammenwirkenden Zwischenbehälter unmittelbar vor Einleiten des Gießvorgangs.

Der Zwischenbehälter 1 mit einem außenliegenden Stahlmantel 2 und einer feuerfesten Auskleidung 3 ist durch eine Zwischenwand 4 in eine größere Hauptkammer 5 mit einem Fassungsvermögen von 7 t Stahlschmelze und eine nachgeschaltete kleinere Nebenkammer 6 mit einem Fassungsvermögen von 31 Stahlschmelze unterteilt. Die Verbindung zwischen den beiden Kammern 5 und 6 wird durch einen Zwischenkanal 7 gebildet, der in einer auswechselbaren Keramikkassette 8 angeordnet ist. Diese liegt in der Bodenfläche 5' der Hauptkammer 5 und kann von der Nebenkammer 6 her ein- und ausgebaut werden.

Die Nebenkammer 6 steht über einen Bodenaustrittskanal 9, der Bestandteil einer weiteren Keramikkassette 10 ist, sowie über zwei Keramikkörper 11 und 12 mit dem Vorderabschnitt einer Gießdüse 13 in Verbindung, die in an sich bekannter Weise in den nicht dargestellten Kokillenraum einer Doppelbandstranggießkokille einmündet

Die Keramikkörper 11 bis 13 sind jeweils mit Bohrungen 11' bis 13' ausgestattet, welche die Fortsetzung des Bodenaustrittskanals 9 darstellen.

Der Keramikkörper 12 stützt sich über seine konvex gekrümmte Zapfenfläche 12" auf der angepaßten Pfannenfläche 13" der Gießdüse 13 ab und bildet mit dieser eine Gelenkverbindung, die in geringem Umfang Verschiebungen der Gießdüse bezüglich des Keramikkörpers 12 zuläßt.

Die Längsachse 13'" der Gießdüse ist — ebenso wie die Längsachse der nicht dargestellten Doppelbandstranggießkokille — gegenüber der Waagerechten unter einem Winkel von 6° geneigt.

Die Keramikkassette 10 liegt ebenfalls in der Bodenfläche 6'der Nebenkammer 6.

Beide Kassetten 8 und 10 sind am Eintritt in den zugehörigen Kanal 7 bzw. 9 mit einem keramischen Lochstein 14 bzw. 15 ausgestattet, auf dem sich in der

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Schließstellung der Absperrstopfen 16' bzw. 17' einer höhenverstellbaren Stopfenstange 16 bzw. 17 abstützt.

Der in der Hauptkammer 5 angeordnete Absperrstopfen 16' dient als stufenlos verstellbarer Regelstopfen: im Gegensatz dazu wird die in der Nebenkammer 6 angeordnete Stopfenstange 17 so bewegt, daß ihr Absperrstopfen 17' entweder die in der Zeichnung dargestellte Schließstellung oder eine vorgegebene Offenstellung

einnimmt.
Zum Einfüllen der Stahlschmelze in die Hauptkam-

mer 5 wird die Stopfenstange 16 durch Absenken in die Schließstellung gebracht, in welcher der Absperrstopfen 16' auf dem Sitzring 14 aufliegt und den Durchflußquerschnitt in den Zwischenkanal 7 verschließt. Nach dem Einfüllen von Stahlschmelze bis zu der vorgesehe- 15 ||

nen Füllhöhe von etwa 0,7 m wird durch Anheben der i|

Stopfenstange 16 solange ein Durchflußquerschnitt zwi- ;/

sehen den Teilen 14 und 16' freigegeben, bis die in die <

Nebenkammer 6 einströmende Stahlschmelze eine Füllhöhe von etwa 0,2 m erreicht hat. Im Anschluß daran kann durch Bewegen der Stopfenstange 17 in die Offenstellung (d. h. durch Freigeben des Durchflußquerschnitts zwischen den Teilen 15 und 17') der Gießvorgang eingeleitet werden. Die Stopfenstange 16 wird dabei in der Weise bewegt, daß die zuvor eingestellte niedrigere Füllhöhe h in der Nebenkammer 6, trotz fortlaufender Zufuhr von Stahlschmelze in Richtung auf die Doppelbandstranggießkokille, während einer kurzen Zeitspanne von etwa einer Minute aufrechterhalten bleibt. Erst danach, d. h. bei Übergang auf Dauerbetrieb,

wird die Stopfenstange 16 so weit angehoben, daß nach : ;;

kurzer Übergangszeit die Füllhöhe in beiden Kammern 5 und 6 stets übereinstimmt. Der zur Erleichterung des Anfahrvorgangs herabgesetzte statische Druck in der

Stahlschmelze wird also zu einem gewünschten späte- 35 W

ren Zeitpunkt erhöht, um im Kokillenraum der Doppelbandstranggießkokille möglichst günstige Gießverhält- λ nisse zu erreichen. ^; Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit stimmen die bei- : den Keramikkassetten 8 und 10 in allen Einzelheiten 40 :■ miteinander überein. i; Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbe- £ sondere darin, daß sich mit einfachen Mitteln in einem *| weiten Umfang der Druck einstellen läßt, der aufgrund ff der Flüssigkeitssäule der im vorgeschalteten Zwischen- 45 jl behälter befindlichen Stahlschmelze im Kokillenraum !': wirksam ist. Dabei ist durch die Bemessung der Neben- i| kammer gewährleistet daß sowohl bei Gießbeginn mit % einer niedrigen Flüssigkeitssäule als auch danach im S Dauerbetrieb mit Pfannenwechsel und einer erheblich 50 höheren Flüssigkeitssäule mit einer ausreichend gleich- ·:■ mäßigen Überhitzung, vorzugsweise von etwa 20⁰C, gegossen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zuführen von Stahlschmelze aus einem Zwischenbehälter in eine Doppelbandstranggießkokille mit in Gießrichtung bewegten Kokillenwänden, wobei der in diese eintretende Mengenstrom durch Verändern der Größe eines Behälter-Durchflußquerschnitts beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich bei Gießbeginn über den aus einer Hauptkammer des Zwischenbehälters austretenden Mengenstrom in einer Nebenkammer, von der aus die Stahlschmelze in den Kokillenraum eingeleitet wird, eine niedrigere Füllhöhe eingestellt wird als in der Hauptkammer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Nebenkammer eingestellte niedrigere Füllhöhe etwa 0,2 m beträgt

3. Zwischenbehälter zum Zuführen von Stahlschmelze nach Anspruch 1 oder 2, an dessen Bodenaustrittskanal sich eine in den Kokillenraum einmündende Gießdüse anschließt, die mit den Kokillenwänden eine Dichtstelle bildet, wobei der Bodenaustrittskanal einen mittels eines Absperrstopfens veränderbaren Durchflußquerschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterraum in eine Haupt- und eine der Gießdüse (13) vorausgehende Nebenkammer (5 bzw. 6) unterteilt ist, die durch einen Zwischenkanal (7) miteinander in Verbindung stehen, wobei das Fassungsvermögen der Hauptkammer (5) mindestens doppelt so groß ist wie dasjenige der Nebenkammer (6), und daß auch der Zwischenkanal mit einem seinen Durchflußquerschnitt (Teile 14, 16') verändernden Absperrstopfen (16') ausgestattet ist.

4. Zwischenbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen der Hauptkammer (5) mindestens dreimal ?o groß ist wie dasjenige der Nebenkammer (6).

5. Zwischenbehälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenaustrittskanal (9) und der Zwischenkanal (7) jeweils in einer auswechselbaren Keramikkassette (10 bzw. 8) angeordnet sind, die jeweils in der Bodenfläche (6' bzw. 5') der betreffenden Kammer (6 bzw. 5) liegt.