DE882481C

DE882481C - Method and device for the continuous casting of iron and steel

Info

Publication number: DE882481C
Application number: DEB15641A
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1951-07-01
Filing date: 1951-07-01
Publication date: 1953-07-09

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Eisen und Stahl Das Strang-,gießen von Eisen und Stahl unterscheidet sich in vieler Hinsicht grundlegend von dem Stranggießen der Leichtmetalle und Buntmetalle. Diese Unterschiede sind in erster Linie bedingt durch den hohen Wärmeinhalt des flüssigen Stahles. Die Schmelzwärme beträgt bei Stahl z. B. 4.oo kcal/d'm3, bei Aluminium hingegen nur 428kcal/dm2. Ferner besteht ein das Stran:ggießverfahrest grundlegend beeinflussender Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit, die bei Bunt- und Leichtmetallen ein Vielfaches derjeni en von Stahl ist. Dadurch ist es ,auch bei Eisen und Stahl im Gegensatz zu den Leicht- und Buntmetallen nicht möglich, den Wärmefluß bevorzugt in die Richtung der Kokill:enachse zu legen. Während man bei den Leicht- und Buntmetallen bestrebt ist, wie das Patentschrifttum der letzten Jahrzehnte ausführlich zeigt, den flüssigen Sumpf so flach als möglich z u halten, wobei die Tiefe desselben häufig nur einen Bruchteil der Kokillenlänge ausmacht, bildet sich beim Stranggießen vorn Eisen und Stahl ein tiefer flüssiger Sumpf aus, der zu einem wesentlichen Teil erst außerhalb der Kokille zum Erstarren gebracht werden kann, wenn man nicht außerordentlich große Kokillenlängen, die zu beträchtlichen technischen Schwierigkeiten führen würden, anwenden will oder wenn man nicht so niedrige Gießgeschwindigkeiten wählt, daß, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Frage gestellt ist.Method and apparatus for continuous casting of iron and steel Das Continuous casting, iron and steel are fundamentally different in many ways from the continuous casting of light metals and non-ferrous metals. These differences are primarily due to the high heat content of liquid steel. The heat of fusion is for steel z. B. 4.oo kcal / dm3, with aluminum, however, only 428 kcal / dm2. Furthermore, there is a difference that fundamentally influences the casting process in thermal conductivity, which is a multiple of those in non-ferrous and light metals is made of steel. As a result, even with iron and steel, in contrast to the light and non-ferrous metals not possible, the heat flow preferentially in the direction of the mold axis to lay. While efforts are made with light and non-ferrous metals, like the patent literature the last few decades shows in detail the liquid swamp as shallow as possible z u hold, the depth of which is often only a fraction of the mold length When iron and steel are continuously cast, a deeper liquid forms at the front Swamp from which to a large extent only outside of the mold to solidify can be brought, if you do not have extraordinarily large mold lengths that too would result in considerable technical difficulties, wants to apply or if one does not choose casting speeds that are so low that the economy of the Procedure is in question.

Das Stranggießen von Eisen und Stahlerfolgt zweckmäßig in dünnwandigen, flüssigkeitsgekühlten metallischen Kokillen, deren Länge mindestens das Dreifache, jedoch nicht mehr als das Zehnfache des Strangdurchm@essers beträgt. Wenn nicht kreisrunde Querschnitte gegossen werden, so ist der Ermittlung der Kokillenlänge der Durchmesser des flächengleichen Kreises zugrunde zu legen. Bei Verwendung von Kupferkokillen zum Stranggießen von Stahl wurde bereits vorgeschlagen, die Länge derselben gleich dem fünffachen Stran:gdurchmesser zu wählen.The continuous casting of iron and steel is expediently carried out in thin-walled, liquid-cooled metallic molds, the length of which is at least three times, but not more than ten times the strand diameter. Unless circular cross-sections are cast, so the determination of the mold length the diameter of the to be based on a circle of equal area. at The use of copper molds for the continuous casting of steel has already been proposed, the length of the same should be chosen to be equal to five times the strand diameter.

Kokillenlänge und Absenkgeschwindigkeit werden so.aufeinander abgestimmt, daß der Strang beim Verlassen der Kokille bereits eine ausreichende Wandstärke hat, die mindestens die Hälfte des Stran;gquerschnitbes rausmachen soll. Dabeiwird dem Strang so viel Wärme entzogen, daß er auch ohne besondere oder größere Wärmeabfuhr von selbst erstarren würde. In der Stranggießkokille beträgt die Wärm@eübergan;gszahl etwa 5oo bis i 5ookcal/m2/h/° C Tritt der Strang aus der Kokille ,aus, so fällt die Wärmeübergangszahl auf wesentlich niedrigere Werbe, die vor allem von der Oberflächentemperatur des Stranges abhängen. Bei einer Oberflächentemperatur von z. B. i 5oo° C beträgt die Wärmeübergangszahl nur mehr knapp i 5o kcal/m2/h/° C. Dies führt dazu, daß unmittelbar nach dem Verlassen der Kokille die Temperatur der Strangoberfläche beträchtlich zunimmt, wobei Temperatursteigerungen bis zu 3oo° C und mehr beobachtet werden konnten. Diese Erscheinung ist sehr nachteilig, weil dadurch die Erstarrung des flüssigen Sumpfes außerordentlich verlangsamt wird bzw. die Zunahme der Wandstärke je Längeneinheit des Stranges sprunghaft abnimmt.The length of the mold and the lowering speed are coordinated with one another in such a way that that the strand already has a sufficient wall thickness when it leaves the mold, which should make out at least half of the strand; The So much heat is withdrawn from the strand that it can be removed without any special or greater heat dissipation would freeze by itself. In the continuous casting mold, the heat transfer coefficient is about 500 to 15 oookcal / m2 / h / ° C. If the strand emerges from the mold, it falls the heat transfer coefficient to advertising much lower, mainly from the surface temperature depend on the strand. At a surface temperature of z. B. i 500 ° C the heat transfer coefficient is only just under i 5o kcal / m2 / h / ° C. This leads to immediate after leaving the mold, the temperature of the strand surface is considerable increases, with temperature increases of up to 300 ° C and more could be observed. This phenomenon is very disadvantageous because it causes the solidification of the liquid Sump is extremely slowed down or the increase in wall thickness per unit length of the strand decreases by leaps and bounds.

Hieraus ergibt sich, daß beim Stranggießen, von Stahl auf den bereits bekannten Vorschlag, im Anschluß ,an die Kokille gegebenenfalls eine Kühlvorrichtung vorzusehen, z. B. in Form ein-es ringförmigen Rohres mit zahlreichen Austrittsdüsen für das Kühlwasser, auf keinen Fall verzichtet werden kann.It follows from this that in continuous casting, from steel to the already known proposal, in connection with the mold, if necessary a cooling device to be provided, e.g. B. in the form of an annular tube with numerous outlet nozzles for the cooling water, can in no case be dispensed with.

Der vorliegenden Erfindung liegt neun die Erkenntnis zugrunde, da.ß es keineswegs genügt, überhaupt eine derartige Kühlung vorzusehen, sondern es ist auch zur Erzielung einwandfreier Stränge und zur Erzielung eines störungsfreien Betriebes wesentlich, daß mit dieser Kühleinrichtung bestimmte Forderungen -erfüllt werden können.The present invention is based on the knowledge that it is by no means sufficient to provide such cooling at all, it is also to achieve flawless strands and to achieve a trouble-free one Operation essential that certain requirements met with this cooling device can be.

Auf Grund. umfangreicher Untersuchungen konnte festgestellt erden, daß die Wanddickenzunahme je Zentimeter Stranglänge wenigstens o,25 mm betragen soll. Dieser Mindestwert, der selbstverständlich schon in der Kokille nicht unterschritten; werden darf, würde nach dem Austritt des Stranges aus der Kokille !ohne besondere Kühlung ,auf etwa die Hälfte oder noch weniger ,abfallen.Because of. extensive investigations could establish that the increase in wall thickness per centimeter of strand length is at least 0.25 mm target. This minimum value, which of course is not fallen below even in the mold; after the strand emerges from the mold! without any special Cooling will drop to about half or even less.

Um nun zu wirtschaftlichen Gießgeschwindigkeiten und zu einwandfreien Strängen zu kommen, muß die im Anschluß an die Kokille vorzusehende Kühlvorrichtung so bemessen werden und außerdem derart einstellbar sein, daß die Wanddickenzunahme des Stranges außerhalb der Kokille mindestens gleich groß, ;aber nicht mehr .als zweimal so groß ist wie in der Kokille selbst. Es muß, also ,auch vermieden werden, daß durch zu schroffe Kühlung zu hohe Temperaturspannungen. entstehen, die schließlich zu Zerreißungen bzw. Innenzerreißungen des Stranges führen würden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung ,einer Kühlung, die derart wirkt, daß die Zunahme der Wandstärlce so verläuft, als .ob die Kokille noch in diesem Teil des Stranges wirksam wäre.In order to achieve economical casting speeds and flawless To come strands, the cooling device to be provided after the mold must be provided be dimensioned and also be adjustable so that the wall thickness increase of the strand outside the mold at least the same size, but not more than is twice as large as in the mold itself. It must, therefore, also be avoided that too high temperature stresses due to too abrupt cooling. emerge that eventually would lead to tears or internal tears of the strand. Particularly beneficial is the application of a cooling, which acts in such a way that the increase in the wall thickness runs as if the mold were still effective in this part of the strand.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die vorstehenden, -als richtig erkannten Erstarrungsb.edinigungen für Eisen-und Stahlstränge einzuhalten. Es besteht darin, daß die Kühlungsintensität im Anschluß an die zweckmäßig bemessene und eine ausreichende Erstarrungsgeschwindigkeit ermöglichende Kokille so geregelt wird, daß di^ Temperatur der Strangaberfläche bis zur völligen Erstarrung des Stranginneren nicht über i i oo" C und nicht unter 750° C liegt.The method of the present invention enables the above, -The solidification conditions recognized as correct for iron and steel strands must be observed. It consists in the fact that the cooling intensity following the appropriately dimensioned and a mold allowing a sufficient solidification rate is thus regulated It becomes that the temperature of the strand surface up to the complete solidification of the strand interior is not above i i oo "C and not below 750 ° C.

Zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung können in. ,an sich bekannter Weise flüssige, dampfförmige oder gasförmige Kühlmittel einzeln oder gemeinsam zur Anwendung kommen. Menge, Geschwindigkeit und gegebenenfalls die Temperatur der Kühlmittel müssen regelbar sein, um die erfindungsgemäß erforderliche Kühlwirkung einhalten zu können.To carry out the method of the present invention can in., per se known manner liquid, vapor or gaseous coolants individually or used together. Amount, speed and, if applicable, the The temperature of the coolant must be controllable in order to achieve that required according to the invention To be able to maintain the cooling effect.

Besonders zweckmäßig erweisen sich Kühlvorrichtun;gien, bei welchen in verschedenien Zonen der Kühlstrecke verschiedene Kühlmittel angewendet werden, und zwar empfiehlt es sich, im kokillennahe gelegenen Teil mindestens eine Flüssigkeitsbrause, insbesondere Wasserbrause, und imkokillenferne;gelegenen Teil der Kühlstrecke mindestens eine Dampf- oder Gas-, insbesondere Luftbrause anzuordnen.Cooling devices have proven to be particularly useful in which Different coolants are used in different zones of the cooling section, it is advisable to have at least one liquid shower in the part near the mold, in particular water shower, and at least part of the cooling section located in the distance from the mold to arrange a steam or gas, in particular air shower.

Die Länge der Kühlstrecke, innerhalb welcher der Strang völlig erstarrt, soll zweckmäßig da,g o,5fache bis höchstens 3fache der Kokillenlänge betragen.The length of the cooling section within which the strand completely solidifies, should expediently da, g o.5 times to at most 3 times the length of the mold.

Die Regelung der Kühlmittelmengen und/oder Kühlmitbelgeschwindigkeiten, gegebenenfalls der Kiihl@mitteltemperaturen kann in an sich bekannter Weise selbsttätig in Abhängigkeit von der Absenkgeschwindigkeit des Stranges erfolgen. . Besonders vorteilhaft ist eine Regelung der Kühlungsintensität, -die durch Kühlimmittelmenge, Kühlmittelgeschudndigkeit und Kühl.mitteltemperatur bestimmt wird, in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des Stranges. Diese wird mit Hilfe elektrischer und/oder optischer Temperaturfühler abgenommen, die in an sich bekannter Weise die Regelkraft für die Regelorgane abgeben. Die besten Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn man die Kühlstrecke in mehrere Teilstrecken auflöst und für jede Teilstrecke einen eigenen Temperaturfühler vorsieht, der die Kühlungsintensität für seine Teilstrecke in an sich bekannter Weise selbsttätig regelt.The regulation of the coolant quantities and / or coolant velocities, if necessary, the coolant temperatures can be automatic in a manner known per se depending on the lowering speed of the strand. . Particularly It is advantageous to regulate the cooling intensity, -the amount of coolant, Kühlmittelgeschudndigkeit and coolant temperature is determined, depending on on the surface temperature of the strand. This is done with the help of electrical and / or optical temperature sensor removed, the control force in a known manner submit for the regulatory bodies. The best results can be achieved if you divides the cooling section into several sections and a separate section for each section Provides temperature sensor that controls the cooling intensity for its section regulates itself in a known manner.

Mit Hilfe derartiger Kühlvorrichtungen ist es möglich, den Verlauf der Temperatur an der Strangoberläche optimal einzustellen und hierdurch die technisch und metallurgisch günstigsten Erst.arrungsbedingungen reit Sicherheit einzuhalten.With the help of such cooling devices, it is possible to track the course optimally adjust the temperature on the strand surface and thereby the technical and metallurgically most favorable solidification conditions with safety to be observed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the continuous casting of iron and steel in thin-walled, liquid-cooled metallic molds that have a wall thickness Increase per centimeter of strand length of at least 0.25 mm and their length that Three to ten times the strand diameter, with. Following the Mold a cooling device is provided, characterized in that the cooling intensity , is regulated outside the mold so that the temperature of the strand surface until the inside of the strand completely solidifies: not above i i oo "C and not below 750 ° C.

2. Cooling device for performing the method according to claim i, characterized by the arrangement of at least one liquid shower, in particular Water shower, in the kokillennalie part and by the arrangement at least a steam or gas, in particular air shower in the part remote from the mold the cooling section.

3. Cooling device according to claim 2, characterized in that the length of its cooling section, within which the strand completely solidifies, 0.5 times up to a maximum of 3 times the length of the mold. ¢. Cooling device according to claims 2 and 3, characterized in that the cooling section consists of several sections, a separate temperature sensor is arranged for each section, which the Automatic cooling intensity for its section in a manner known per se regulates.