DE3703997A1

DE3703997A1 - DEVICE FOR CONTINUOUSLY CASTING STRINGS IN METAL, ESPECIALLY IN STEEL

Info

Publication number: DE3703997A1
Application number: DE19873703997
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl Ing Kubon; Walter Ulrich Luening; Wolfgang Prof Dr Ing Reichelt; Peter Dr Ing Voss-Spilker
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1988-08-18
Also published as: EP0278202B1; EP0278202A2; JP2843983B2; DE3703997C2; EP0278202A3; JPS63199052A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen Strängen aus Metall, insbesondere aus Stahl, unter ca. 20 mm Dicke, mit einem Paar kreiszylindrischer, synchron in Stranglaufrichtung drehangetriebener, gekühlter Walzen, deren Länge etwa der Strangbreite und deren Walzenmantel-Abstand in der Achsenebene der Strangdicke entspricht, mit einem dem durch das Walzenpaar gebildeten Trichter zugeordneten Zuführbehälter für die Metallschmelze.The invention relates to a device for the continuous casting of thin Strands of metal, especially steel, less than about 20 mm thick with a pair of circular cylindrical, synchronous in the direction of the strand rotary driven, cooled rolls, the length of which is approximately the strand width and whose roller shell distance in the axis plane corresponds to the strand thickness, with a funnel associated with the pair of rollers formed Feed tank for the molten metal.

Derartige Vorrichtungen sind auch als Rollen-Kristallisatoren bekannt. Der Einsatz solcher Vorrichtungen in der Praxis steht jedoch für Stahl als Gießmetall immer noch aus. Insbesondere die stahlspezifischen Eigenschaften verlangen eine besondere Technik. Außerdem bestehen Probleme hinsichtlich der verlangten Gießgeschwindigkeiten, Erstarrungsgeschwindigkeit, Erstarrungsart der erzeugten Stahl-Gußstränge u. dgl. sowie die bei Walzenpaaren auftretenden Dichtungsprobleme an den Endbereichen der Walzen.Such devices are also known as roller crystallizers. The Use of such devices in practice, however, stands for steel as Cast metal still out. Especially the steel-specific ones Properties require a special technique. There are also problems with regard to the required casting speeds, Solidification rate, type of solidification of the cast steel strands produced u. Like. And the sealing problems that occur with roller pairs on the End areas of the rollers.

Eine funktionsfähige Vorrichtung, die auch noch für eine Produktion von dünnen Stahlsträngen geeignet wäre, ist derzeit daher nicht bekannt.A functional device that is also suitable for the production of thin steel strands would be suitable, is therefore currently not known.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Dichtproblem in denjenigen Bereichen der Vorrichtung zu lösen, innerhalb deren das Gießmetall noch flüssig bzw. zähflüssig ist und einer Stützung bedarf.The present invention has for its object in the sealing problem to solve those areas of the device within which the Casting metal is still liquid or viscous and needs support.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zuführbehälter an den den Walzen zugewandten Außenflächen zusammen mit den Walzenmänteln eine Dichtung bildet und daß ein unterhalb von Austrittsöffnungen des Zuführbehälters gebildeter Gießraum an den Endbereichen der Walzen mittels einer an dem Zuführbehälter vorgesehenen Stirnwand abgedichtet ist und daß die Walzen in den Endbereichen die Strangbreite jeweils um die Dicke der Stirnwand überragend einen Laufspalt bilden. Diese Lösung stellt eine ideale Kombination im Hinblick auf die Abdichtung des flüssigen Gießmetalls gegen Austreten und gleichzeitig gegen Reoxidation der Metallschmelze dar. Der Vorteil des gebildeten Gießraums besteht in einer notwendigen Strecke zum Wärmeentzug über den metallischen Walzenmantel, d. h. zur Bildung einer Strangschale, und außerdem besitzt der Gießraum den Vorzug, eine Überbeanspruchung des Walzenmantels zu verhindern. Ein weiterer Vorteil besteht aus der Stirnwand, die den Gießraum seitlich zwischen den Walzen abdichtet.The object is achieved in that the Feed container on the outer surfaces facing the rollers together with the Roll sleeves form a seal and that one below Outlet openings of the feed container formed the casting End regions of the rollers by means of a provided on the feed container End wall is sealed and that the rollers in the end areas Strand width each protruding a running gap by the thickness of the end wall form. This solution represents an ideal combination in terms of Sealing the liquid cast metal against leakage and at the same time against Reoxidation of the molten metal. The advantage of the casting chamber formed consists in a necessary route for heat removal via the metallic Roll shell, d. H. to form a strand shell, and also has the Casting room the preference to overstress the roll shell prevent. Another advantage is the front wall, which the Seals the casting chamber laterally between the rollers.

Eine Durchbruchsicherung wird erforderlichenfalls dadurch geschaffen, daß eine der beiden kreiszylindrischen, synchron drehangetriebenen, gekühlten Walzen mit einer den Gießraum abdichtenden und sich jeweils an der Stirnseite der Gegenwalze vorbeibewegenden Ringfläche versehen ist. Diese Ringfläche ist gleichzeitig für eine Vergrößerung des Laufspaltes durch Wärmedehnung vorgesehen.A breakthrough protection is created if necessary in that one of the two circular cylindrical, synchronously driven, cooled Rolls with a sealing the casting room and each on the End face of the counter roller moving ring surface is provided. These The ring surface is also for an enlargement of the running gap Thermal expansion provided.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden kreiszylindrischen Walzen auf die jeweilige Strangdicke durch Veränderung des parallelen Achsabstandes der vertikalen Verstellung des Zuführbehälters und bei angepaßter Dichtung einstellbar sind.In a development of the invention it is provided that the two circular cylindrical rollers to the respective strand thickness by changing the parallel center distance of the vertical adjustment of the feed container and are adjustable with an adapted seal.

Der Durchmesser der beiden Walzen kann nicht beliebig gewählt werden. Es wurde nämlich gefunden, daß die Krümmungen der Walzen großen Einfluß auf eine einwandfreie Schalenbildung ausüben. Hierbei ergeben sich nach weiteren Merkmalen der Erfindung gewisse Grenzen für die Durchmesser der Walzen, wobei der jeweilige Walzendurchmesser D zwischen Werten D 1 und D 2 wählbar ist, wobei The diameter of the two rollers cannot be chosen arbitrarily. It has been found that the curvatures of the rollers have a great influence on the correct formation of the shells. Here, according to further features of the invention, there are certain limits for the diameter of the rolls, the respective roll diameter D being selectable between values D 1 and D 2, wherein

undand

sind, wobei bedeuten:are, meaning:

Vg = Gießgeschwindigkeit in m/min s = 1/2 Strangdicke = d/2 in mm, k = Erstarrungsbeiwert für Stahl, α = Winkel, DA = Breite des Walzenspaltes am Erstarrungsanfang in mm. Vg = casting speed in m / min s = 1/2 strand thickness = d / 2 in mm, k = solidification coefficient for steel, α = angle, DA = width of the roll gap at the start of solidification in mm.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß sich die Dichtung zwischen Zuführbehälter und Walzenmänteln an einem Düsenkörper mit in Abständen innerhalb der Gußstrangbreite angeordneten Austrittsöffnungen befindet.According to a particularly advantageous embodiment, it is provided that the seal between the feed container and roller sleeves on one Nozzle body arranged at intervals within the width of the cast strand Outlet openings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it

Fig. 1 einen Querschnitt der Walzen mit Zuführbehälter, Fig. 1 shows a cross-section of the rollers with feed tank,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Walzen mit Zuführbehälter, Fig. 2 is a plan view of the rollers with feed tank,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Walzenquerschnitt mit Gießraum und Dichtung in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 shows a detail of the roller cross-section with the casting space and sealing in an enlarged scale,

Fig. 4 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 3, Fig. 4 shows a section AA according to FIG. 3,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Vorratsbehälter gemäß der Schnittangabe B-B in Fig. 2 und Fig. 5 is a partial section through the storage container according to the section BB in Fig. 2 and

Fig. 6 die Geometrie der Dichtung zwischen den beiden Walzen. Fig. 6 shows the geometry of the seal between the two rollers.

Die Vorrichtung zum Stranggießen von dünnen Strängen aus Metall, z. B. aus Stahl, unter ca. 20 mm Dicke weist ein Paar kreiszylindrische Walzen 1 und 2 auf, die mittels eines weiter nicht dargestellten Drehantriebs synchron angetrieben werden, wobei die Drehgeschwindigkeit auf die Gießgeschwindigkeit sehr genau abgestimmt ist. Die Walzen 1 und 2 bestehen aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit und weisen Kühlkanäle 3 für ein strömendes Kühlmittel auf. In der Achsenebene 4 wird durch den Walzenmantelabstand "s" die Strangdicke "d" festgelegt. Hierbei bilden die Walzen 1 und 2 zwischen sich einen Trichter 5, dem ein Zuführbehälter 6 zugeordnet ist. Der Zuführbehälter 6 besteht aus Feuerfestmaterial, so daß die Temperatur der Metallschmelze durch Wärmeleitung nicht sehr schnell absinkt. Derartige Zuführbehälter 6 werden auch als "hot top" bezeichnet. Das wichtigste und bisher nicht beherrschbare Problem ist beim hot-top- System die Abdichtung der beiden Walzen 1 und 2. Erst bei entsprechender Abdichtung gegen Auslaufen der Metallschmelze 7 und gegen Reoxidation können Metall-, insbesondere Stahlbänder unter ca. 20 mm Dicke ohne mittige Gefügeauflockerungen und ohne Quetschungen im Randbereich und ohne Entmischungen hergestellt werden, die auch außen keine störende Oberflächenrauhigkeit besitzen.The device for continuous casting of thin strands of metal, e.g. B. of steel, about 20 mm thick has a pair of cylindrical rollers 1 and 2 , which are driven synchronously by means of a rotary drive, not shown, the rotational speed is very precisely matched to the casting speed. The rollers 1 and 2 consist of a metal with high thermal conductivity and have cooling channels 3 for a flowing coolant. In the axis plane 4 , the strand thickness "d" is determined by the roller shell distance " s" . Here, the rollers 1 and 2 form a funnel 5 between them, to which a feed container 6 is assigned. The feed container 6 consists of refractory material, so that the temperature of the molten metal does not drop very quickly due to heat conduction. Such feed containers 6 are also referred to as "hot top". The most important and so far unmanageable problem with the hot-top system is the sealing of the two rollers 1 and 2 . Only with appropriate sealing against leakage of the molten metal 7 and against reoxidation can metal, in particular steel strips with a thickness of approximately 20 mm be produced without central loosening of the structure and without crushing in the edge area and without segregation, which also have no disturbing surface roughness on the outside.

Der Zuführbehälter 6 bildet an den den Walzen 1 und 2 zugewandten Außenflächen 8 a und 8 b eines Düsenkörpers 8 eine Dichtung 9 zusammen mit den Walzenmänteln 10 a und 10 b. Die Austrittsöffnungen 11 (11 a bis 11 g - Fig. 2) münden in einen Gießraum 12. Die Endbereiche 1 a und 1 b der Walzen 1 und 2 sind mittels jeweils einer an dem Zuführbehälter 6 vorgesehenen Stirnwand 6 a abgedichtet (Fig. 4), und zwar bis etwa auf eine Höhe der Schnittebene A-A in Fig. 3, in der die beiden auf den Walzenmänteln 10 a und 10 b gebildeten Gußstrangschalen 13 a und 13 b zusammengewachsen sind, so daß bei eingehaltener günstigster Gießgeschwindigkeit der Gußstrang 13 in der Achsenebene 4 durcherstarrt ist. Die Walzen 1 und 2 bilden in ihren Endbereichen 1 a und 1 b zusammen jeweils einen Laufspalt 14, dessen Länge weitestgehend der Dicke 15 der Stirnwand 6 a entspricht. The feed container 6 forms on the outer surfaces 8 a and 8 b of a nozzle body 8 facing the rollers 1 and 2 a seal 9 together with the roller shells 10 a and 10 b . The outlet openings 11 ( 11 a to 11 g - FIG. 2) open into a casting space 12 . The end regions 1 a and 1 b of the rollers 1 and 2 are each sealed by means of an end wall 6 a provided on the feed container 6 ( FIG. 4), to approximately the level of the cutting plane AA in FIG. 3, in which the two on the roll shells 10 a and 10 b formed Gußstrangschalen 13 a and b together grown 13 are such that is solidified in the axis plane at 4-observed Favorable casting speed of the cast strand. 13 In their end regions 1 a and 1 b , the rollers 1 and 2 together form a running gap 14 , the length of which largely corresponds to the thickness 15 of the end wall 6 a .

Die Walzen 1 und 2 können vorteilhafterweise an den Enden der Gußstrangbreite 16 mit Ausrundungen 17 versehen sein.The rollers 1 and 2 can advantageously be provided with fillets 17 at the ends of the cast strand width 16 .

Gegen Strangdurchbrüche ist eine der beiden kreiszylindrischen, synchron drehangetriebenen, gekühlten Walzen 1 und 2 mit einer den Gießraum 12 abdichtenden und sich jeweils an der Stirnseite 1 c der Gegenwalze 1 und 2 vorbeibewegenden Ringfläche 18 versehen.Against strand breakthroughs, one of the two circular cylindrical, synchronously rotationally driven, cooled rollers 1 and 2 is provided with an annular surface 18 which seals the casting chamber 12 and moves past the end face 1 c of the counter roller 1 and 2 .

Der Zuführbehälter 6 wird an Vorsprüngen 19 und 20 mittels jeweils einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Hubeinrichtung 21, die sich auf ein ortsfestes Fundament 22 stützt, derart gehalten (Fig. 1), daß die Dichtung 9 die Bewegung der Walzen 1 und 2 in den Pfeilrichtungen 23 gestattet.The feed container 6 is held on projections 19 and 20 by means of an electrically, hydraulically or pneumatically actuatable lifting device 21 , which is based on a stationary foundation 22 ( FIG. 1), that the seal 9 prevents the movement of the rollers 1 and 2 in the arrow directions 23 allowed.

Eine Veränderung der Strangdicke, d. h. eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Abstandes der beiden Walzen 1 und 2 in der Achsenebene 4 erfolgt dadurch, daß die beiden kreiszylindrischen Walzen 1 und 2 auf die jeweilige Strangdicke "d" durch Veränderung des parallelen Achsabstandes 24, bei Betätigung der Hubeinrichtung 21 und durch Anpassung der Dichtung 9 vorgenommen wird.A change in the strand thickness, that is, a reduction or enlargement of the distance between the two rollers 1 and 2 in the axis plane 4 takes place in that the two circular cylindrical rollers 1 and 2 to the respective strand thickness "d" by changing the parallel center distance 24 when the Lifting device 21 and by adjusting the seal 9 is made.

Der Walzendurchmesser D wird nach den in Anspruch 4 vorgegebenen Grenzen (D 1 und D 2) gewählt (Fig. 6). Hierbei werden die Gießgeschwindigkeit Vg, die halbe Strangdicke "s", der Erstarrungsbeiwert "k" für Stahl und der sich ergebende Winkel alpha auf Grund des Erstarrungsweges AB (Strecke b) zugrundegelegt. Ein kleinster Walzendurchmesser wird über die Formel D 2 ermittelt, in der die Dicke DA des Düsenkörpers 8 zugrundegelegt ist, um diesen ausreichend standfest zu gestalten. Die Höhe des Kreisabschnittes ist mit "x" bezeichnet. DA ist die Unterkante des Düsenkörpers 8. Das Ende des Sumpfes ist mit C bezeichnet.The roller diameter D is selected according to the limits specified in claim 4 (D 1 and D 2) ( Fig. 6). The casting speed Vg , half the strand thickness "s" , the solidification coefficient "k" for steel and the resulting angle alpha on the basis of the solidification path AB (section b) are used as a basis. A smallest roller diameter is determined using the formula D 2, in which the thickness DA of the nozzle body 8 is taken as a basis in order to make it sufficiently stable. The height of the section of the circle is labeled "x" . DA is the lower edge of the nozzle body 8 . The end of the swamp is labeled C.

Für eine Dichtung 9 ist ein Düsenkörper 8 vorgesehen (Fig. 5), der die in Abständen angeordneten Austrittsöffnungen 11 a bis 11 f aufweist. Durch den ausgefüllten Gießraum 12 ist eine gesteuerte Kristallisation (Schalenbildung) mit Beginn bei 25 und Ende bzw. Durchstarrung bei C möglich. Sie ist spätestens nach dem Durchlaufen des engsten Querschnittes (Achsenebene 4) vollendet.For a seal 9 , a nozzle body 8 is provided ( FIG. 5), which has the outlet openings 11 a to 11 f arranged at intervals. Controlled crystallization (shell formation) with start at 25 and end or solidification at C is possible through the filled casting chamber 12 . It is completed at the latest after passing through the narrowest cross-section (axis level 4 ).

Claims

1.Device for the continuous casting of thin strands of metal, in particular steel, with a thickness of approx. 20 mm, with a pair of circular cylindrical, cooled rollers driven synchronously in the direction of the strand running, their length approximately the strand width and their roller shell spacing in the axial plane of the strand thickness corresponds to a feed container for the molten metal associated with the funnel formed by the pair of rollers, characterized in that the feed container ( 6 ) on the outer surfaces ( 8 a , 8 b) facing the rollers ( 1, 2 ) together with the roller shells ( 10 a , 10 b) forms a seal ( 9 ) and that a casting space ( 12 ) formed below outlet openings ( 11 ) of the feed container ( 6 ) at the end regions ( 1 a , 1 b) of the rollers ( 1, 2 ) by means of one each the feed container ( 6 ) provided end wall ( 6 a) is sealed and that the rollers ( 1, 2 ) in the end regions ( 1 a , 1 b) the strand width in each case by the thickness ( 15 ) of the end wall ( 6 a) form a running gap ( 14 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that one of the two circular cylindrical, synchronously rotationally driven, cooled rollers ( 1, 2 ) with a the casting chamber ( 12 ) sealing and each on the end face ( 1 c) of the counter roller ( 1 or 2 ) moving ring surface ( 18 ) is provided.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the two circular cylindrical rollers ( 1, 2 ) to the respective strand thickness (d) by changing the parallel center distance ( 24 ) of the vertical adjustment of the feed container ( 6 ) and with an adapted seal ( 9 ) are adjustable.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the roller diameter (D) can be selected between values D 1 and D 2, wherein and are, meaning:
Vg = casting speed in m / min, s = 1/2 strand thickness = d / 2 in mm, k = solidification coefficient for steel, α = angle, DA = width of the roll gap at the start of solidification in mm.

5. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the seal ( 9 ) between the feed container ( 6 ) and roll shells ( 10 a , 10 b) on a nozzle body ( 8 ) with at intervals within the cast strand width ( 16 ) arranged outlet openings ( 11 ).