DEP0042530DA

DEP0042530DA - Casting process for metallic blocks, in particular steel mill blocks and the corresponding device

Info

Publication number: DEP0042530DA
Authority: DE
Inventors: Edmund Dr.-Ing. Krefeld Pakulla
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Publication date: 1950-12-21

Description

Beim Giessen von metallischen Blöcken, insbesondere von Blöcken in Stahlwerken, müssen durch Einhalten besonderer Bedingungen während des Gusses mannigfache Ergebnisse bezüglich der Ausbildung des Blockes erzielt werden. Abgesehen davon, dass die Oberfläche des Blockes einwandfrei sein muss, sodass möglichst wenig oder überhaupt keine spanabhebende Bearbeitung vor der weiteren Warmverarbeitung erforderlich ist, muss vor allen Dingen der Guss in jeder Beziehung dicht sein. Das bezieht sich nicht nur darauf, dass der Block keine Blasen aufweisen soll, sondern auch darauf, dass Lunker in jeder Form vermieden werden. Vor allem soll der Stahl keinen Fadenlunker und nach Möglichkeit auch keinen Kopflunker enthalten.When casting metallic blocks, in particular blocks in steelworks, various results with regard to the formation of the block must be achieved by observing special conditions during the casting. Apart from the fact that the surface of the block must be flawless, so that as little or no machining as possible is required before further hot processing, the casting must above all be tight in every respect. This not only refers to the fact that the block should not have any bubbles, but also that voids in any shape are avoided. Above all, the steel should not contain thread voids and, if possible, no head voids either.

Bislang wurden diese Ergebnisse durch besondere Formgebung der Kokille, durch Variierung der Giesstemperatur und der Giessgeschwindigkeit und durch Anordnung von Hauben erzielt, wobei aus den Hauben länger flüssig bleibender Werkstoff in dem sich ausbildenden Lunker nachgezogen und dieser so gefüllt werden konnte. Trotz aller Bemühungen in dieser Richtung mit Hilfe der erwähnten Methoden sind Erfolge nicht immer oder in nicht ausreichendem Masse eingetreten. Zum mindesten aber hat sich stets ein mehr oder minder grosser Abfall durch die Haube ergeben, in der ein Teil des eingegossenen Werkstoffes erstarrt. Die Werkstoffverluste, die auf diese Weise eintreten, sind nicht unerheblich und es kommt, wie bereits ausgeführt, hinzu, dass trotz dieser Massnahme in grossem Umfange Blöcke erzielt werden, dieSo far, these results have been achieved by special shaping of the mold, by varying the casting temperature and the casting speed and by arranging hoods, whereby material that remained liquid for a longer time could be drawn into the forming voids from the hoods and this could be filled in this way. Despite all efforts in this direction with the help of the methods mentioned, successes have not always occurred or to a sufficient extent. At the very least, however, there has always been a more or less large waste through the hood, in which part of the poured-in material solidifies. The material losses that occur in this way are not insignificant and, as already stated, there is also the fact that, despite this measure, blocks are achieved to a large extent that

Schwindungshohlräume enthalten, wobei diese Erscheinungen durch die Wahl der Giesstemperatur und Giessgeschwindigkeit, wahlweise Anwendung von Oberguss und Unterguss sowie durch geeignete Ausbildung der Kokille zwar gemildert, aber nicht vermieden werden können.Contain shrinkage cavities, although these phenomena can be alleviated, but not avoided, by the choice of casting temperature and casting speed, the optional use of top and bottom casting, and by suitable design of the mold.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren anzugeben, dass vollkommen dichte, lunkerfreie Blöcke mit einwandfreier Oberfläche herzustellen gestattet, wobei gleichzeitig Verluste durch Hauben- oder Kopfteile nur in ganz geringem Masse bzw. nicht entstehen.The inventor has set himself the task of specifying a method that allows the production of completely tight, void-free blocks with a flawless surface, while at the same time losses through hood or head parts only occur to a very small extent or not at all.

Zur Lösung dieser Aufgabe soll der Block planmässig gekühlt werden, wobei gleichzeitig flüssiger Stahl aus der Haube nachgesaugt wird, um den sich ausbildenden Lunker jeglicher Form vollkommen auszufüllen. Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, beispielsweise Stahlwerksblöcke zu kühlen, wobei indes stets der gesamte Block bzw. die gesamte Oberfläche erfasst wurde, während es nach den Erkenntnissen des Erfinders darauf ankommt, eine planmässige Kühlung durchzuführen, die in ganz bestimmtem Sinne mit der Erstarrung des Blockes fortschreitet, wobei es ferner darauf ankommt, sich einstellende Wärmeisolationswirkungen auszuschalten. Bekanntlich löst sich der Block nach dem Eingiessen mit seiner erstarrten Randzone leicht von der Oberfläche der Kokille ab. Es bildet sich also ein Luft- oder Gaspolster zwischen Blockoberfläche und Kokillenwandung, das den Wärmeaustausch beeinträchtigt. Es kommt mithin nicht zu der gewünschten raschen Abkühlung des Blockes, sondern in gewissen Grenzen zu einer Verlangsamung der Abkühlung, die nicht ohne Einfluss auf die Erstarrungsbedingungen des Blockes ist.To solve this problem, the block should be cooled as planned, while at the same time liquid steel is sucked in from the hood in order to completely fill the forming voids of any shape. It has already been proposed to cool steel mill blocks, for example, whereby the entire block or the entire surface was always recorded, while according to the inventor's knowledge it is important to carry out planned cooling, which in a very specific sense with the solidification of the Block progresses, and it is also important to switch off any heat insulation effects. It is known that the block with its solidified edge zone is easily detached from the surface of the mold after pouring. An air or gas cushion is thus formed between the block surface and the mold wall, which impairs the exchange of heat. The desired rapid cooling of the block does not therefore occur, but rather, within certain limits, the cooling slows down, which is not without influence on the solidification conditions of the block.

Dem gegenüber wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Kokille kurz nach vollendetem Guss bzw. nach Bildung einer hinreichend starken erstarrten Randzone zu strippen und die Blockoberfläche alsdann von unten nach oben fortschreitend abzukühlen. Das Abkühlen erfolgt vorzugsweise durch Aufspritzen von Wasser, kann aber auch in besonderen Fällen mit Pressluft durchgeführt werden.In contrast, it is proposed according to the invention to strip the mold shortly after the casting has been completed or after the formation of a sufficiently strong solidified edge zone and then to cool the block surface progressively from bottom to top. The cooling is preferably carried out by spraying on water, but in special cases it can also be carried out with compressed air.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens sind grundsätzlich zwei Wege möglich.There are basically two possible ways of carrying out this procedure.

Das Strippen und das Kühlen können gleichzeitig erfolgen.Stripping and cooling can be done at the same time.

In diesem Falle erfolgt das Strippen und das Kühlen der nach und nach aus der Kokille austretenden Blockoberfläche im Tempo der Erstarrung der Oberflächenschichten, während das Blockinnere flüssig bleibt, bzw. zeitlich später erstarrt, sodass ständig flüssiger Werkstoff aus der Haube nachgesaugt wird.In this case, the stripping and cooling of the block surface gradually emerging from the mold takes place at the rate of solidification of the surface layers, while the interior of the block remains liquid or solidifies later, so that liquid material is constantly sucked out of the hood.

Die Haube aus feuerfestem Werkstoff wird so ausgebildet, dass sie sich durch die nach oben gestrippte Kokille frei hindurchbewegen kann und somit nach vollendetem Strippen oben auf dem fertigen Block sitzt und dort abgehoben werden kann. Die Kokillen werden bei diesem Verfahren im Gegensatz zu der sonst üblichen Form nicht konisch gestaltet oder höchstens von unten nach oben ganz geringfügig verjüngt. Die Haube kann am oberen Rand der Kokille durch geeignete Mittel festgehalten werden, die sich aus der Praxis für jeden Fachmann von selbst ergeben. Das Nachsaugen flüssigen Werkstoffes zur Füllung des Lunkers gelingt nach diesem Verfahren insbesondere deshalb, weil die nicht gekühlte, sondern vielmehr sogar noch wärmeisolierte Haube gegenüber dem positiv gekühlten Block relativ länger flüssig bleibt, als dies bei sonstigen Giessverfahren der Fall ist. Das Volumen der Haube wird so bemessen, dass hinreichend flüssiger Stahl während der Erstarrung zum Nachsaugen vorhanden ist, um so den Block bis an die Haube vollkommen dicht erstarren und den verlorenen Kopf praktisch ganz verschwinden zu lassen. Auf diese Weise wird ein möglichst hohes und verlustloses Ausbringen bie der Verarbeitung erzielt.The hood made of refractory material is designed in such a way that it can move freely through the mold that has been stripped upwards and thus, after the stripping has been completed, sits on top of the finished block and can be lifted off there. In this process, in contrast to the usual shape, the molds are not conical or at most are very slightly tapered from bottom to top. The hood can be held at the upper edge of the mold by suitable means which will be obvious to any person skilled in the art from practice. The suction of liquid material to fill the voids succeeds with this method, in particular, because the hood, which is not cooled, but rather still thermally insulated, remains liquid for relatively longer than is the case with other casting processes compared to the positively cooled block. The volume of the hood is dimensioned in such a way that sufficient liquid steel is available during the solidification for subsequent suction in order to solidify the block completely tightly up to the hood and to make the lost head practically completely disappear. In this way, the highest possible and lossless output during processing is achieved.

Der andere Weg besteht darin, nach hinreichend starker Erstarrung der Randzone den Block ganz zu strippen und ihn alsdann von unten nach oben fortschreitend zu kühlen, wobei flüssiger Werkstoff aus der Haube nachgesaugt wird. Das Strippen erfolgt hierbei entweder nach oben oder nach unten. Sofern eine gewisse geringfügige Konizität für die Kokille angewendet wird, muss diese selbstverständlich in der einen oder anderen Richtung verlaufen, je nachdem ob nach oben oder nach unten gestrippt werden soll. Ferner muss in jedem Falle dafür gesorgt werden, dass der verlorene Kopf und vor allem auch die Haube so ausgebildet sind, dass das Strippen ungestört erfolgen kann und nach vollendetem Strippen die Haube unverrückt auf dem Blockkopf sitzt.The other way is to strip the block completely after the edge zone has solidified sufficiently and then to cool it progressively from bottom to top, with liquid material being sucked out of the hood. The stripping takes place either upwards or downwards. If a certain slight conicity is used for the mold, it must of course run in one direction or the other, depending on whether it is to be stripped upwards or downwards. Furthermore, it must be ensured in each case that the lost head and, above all, the hood are designed in such a way that the stripping can take place undisturbed and that the hood sits immovably on the block head after the stripping has been completed.

Die Wirkung der planmässigen Kühlung der Blockoberfläche in Verbindung mit dem Nachsaugen aus der wärmeisolierenden Haube ist praktisch die gleiche wie bei dem Verfahren, bei welchem der nach aus der Kokille austretende Block im Tempo des Strippens gekühlt wird. Welche Methode im Einzelfall anzuwenden ist, ergibt sich jeweils auf Grund der örtlich gegebenen Verhältnisse. Selbstverständlich können sich bei der Ausführung des Verfahrens Abwandlungen ergeben, die aber eine Abweichung von der Erfindung nicht darstellen, vielmehr dadurch angezeigt sind, dass das Verfahren jeweils durch Versuche auf die Erfordernisse des einzelnen Werkstoffes, insbesondere der einzelnen Stähle, eingestellt werden muss. Die starke Abkühlung wirkt verdichtend auf das Gefüge des Blockes und unterstützt somit die durch die Kühlwirkung in erster Linie erreichte planmässige Füllung der Lunkerhohlräume in einem Sinne, dass selbst Fadenlunker unter allen Umständen vermieden werden. Das Mass der Kühlung muss aber so eingestellt werden, dass ein Reissen des erstarrten Blockes infolge dieser Spannungen ausgeschlossen bleibt. Das Mass der Abkühlung ist somit bei den einzelnen Werkstoffarten und auch bei den einzelnen Stahlsorten unterschiedlich, ergibt sich aber für den Fachmann auf Grund versuchsmässiger Erfahrungen.The effect of the planned cooling of the block surface in connection with the suction from the heat-insulating hood is practically the same as in the process in which the block emerging from the mold is cooled at the rate of stripping. Which method is to be used in each individual case depends on the local conditions. Of course, there may be modifications in the execution of the method, but these do not represent a deviation from the invention, rather are indicated by the fact that the method must be adjusted to the requirements of the individual material, in particular the individual steels, through tests. The strong cooling has a compacting effect on the structure of the block and thus supports the planned filling of the blowholes primarily achieved by the cooling effect in a sense that even thread blowholes are avoided under all circumstances. The degree of cooling must, however, be adjusted so that tearing of the solidified block as a result of these stresses is excluded. The degree of cooling is therefore different for the individual types of material and also for the individual types of steel, but this results for the expert on the basis of experimental experience.

Das Verfahren kann in Verbindung mit zweckentsprechend ausgestalteten Giessgrubenmitteln angewendet werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, derart zu verfahren, dass die Kokillen auf einen Drehtisch aufgestellt werden. Mit Hilfe dieses Drehtisches werden die Kokillen der an einer Stelle verbleibenden Pfanne bzw. deren Ausguss zugeführt. Nachdem eine Kokille gefüllt ist, wird der Drehtisch um einen weiteren Schritt gedreht, sodass die nächste Kokille unter die Pfanne gerät, während die bereits gefüllte Kokille der Strippstelle zugeführt wird. An der Strippstelle wird, wie oben dargestellt, nach kurzer Zeit mit dem Strippen begonnen, wobei beispielsweise mittels einer zweckmässigerweise aufklappbaren Ringdüse, die um den Block herumgeführt wird, das Kühlmittel der Oberfläche zugeleitet wird. Vornehmlich wird mit Wasser, und zwar unter Anwendung grosser Flüssigkeitsmengen, zu kühlen sein. Der Drehtisch wird infolgedessen mit Vertiefungen, Kanälen oder dergleichen versehen, die einen Abfluss des Wassers gestatten, ohne dass sich durch die WassermengenThe method can be used in conjunction with appropriately designed casting pit means. It has proven to be particularly advantageous to proceed in such a way that the molds are set up on a turntable. With the help of this turntable, the molds are fed to the pan that remains at one point or to its spout. After a mold has been filled, the turntable is rotated one more step so that the next mold comes under the ladle while the already filled mold is fed to the stripping point. At the stripping point, as shown above, the stripping is started after a short time, with the coolant being fed to the surface, for example by means of an expediently hinged ring nozzle that is guided around the block. It will primarily be possible to cool with water using large amounts of liquid. As a result, the turntable is provided with recesses, channels or the like that allow the water to drain off without the water flowing through it

Störungen des an benachbarter Stelle durchgeführten Gusses der anderen Kokillen ergeben. Im allgemeinen wird es zweckmässig sein, das Kühlwasser letztlich durch einen zentralen Kanal in der Achse des Drehtisches abzuführen.Disturbances of the cast of the other molds carried out at an adjacent point result. In general, it will be expedient to ultimately discharge the cooling water through a central channel in the axis of the turntable.

Beispielsweise kann auch die Kokille feststehend angeordnet werden, währen der gegossene Block absenkbar ist derart, dass beim Absenkungsvorgang gleichzeitig eine Kühlung des Blockes durch eine Ringdüse mit Wasser oder Luft erfolgt.For example, the mold can also be arranged in a stationary manner, while the cast block can be lowered in such a way that, during the lowering process, the block is simultaneously cooled by an annular nozzle with water or air.

Bei der Durchführung des Verfahrens und der Gestaltung der erforderlichen Giessgrubeneinrichtungen sind Abweichungen möglich, ohne dass hierdurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen würde, zumal ohnehin die einzelnen Verfahrensschritte auf den jeweilig zur Verarbeitung gelangenden Stahl abgestellt werden müssen. Das Verfahren ist ferner nicht nur für Stahl- und Stahllegierungen aller Art verwendbar, wobei sich besondere Vorteile bei den sogenannten Spezialstählen ergeben, sondern sinngemäss auch für Metall und Metallegierungen.When carrying out the process and designing the required casting pit equipment, deviations are possible without departing from the basic concept of the invention, especially since the individual process steps have to be based on the respective steel being processed. The method can also be used not only for steel and steel alloys of all kinds, with particular advantages resulting from so-called special steels, but also for metal and metal alloys.

Claims

1. A method for casting metallic blocks, in particular steel mill blocks, characterized in that the mold is stripped shortly after the casting has been completed or after a sufficiently strong solidified edge zone has formed and the block surface is cooled from bottom to top, in particular by spraying water on it.

2. The method according to claim 1, characterized in that the stripping and cooling of the block surface gradually emerging from the mold takes place at the rate of solidification of the surface layers, while the inside of the block remains liquid or solidifies later, so that constantly liquid material from the Hood is sucked up.

3. The method according to claim 1, characterized in that the block is completely stripped after sufficiently strong solidification of the edge zone and the block is gradually cooled from bottom to top while sucking in liquid material from the hood.

4. The method according to claim 1-3, characterized in that a hood made of ceramic, refractory material is used, which can move freely through the upwardly stripped, at most slightly conical mold.

5. The method according to claim 1-4, characterized in that the mold including the lost head is designed so that the stripping can be done properly either down or up.

6. The method according to claim 1-5, characterized in that the volume of the hood is dimensioned so that sufficient liquid steel is available during the solidification for suction to solidify the block completely tight up to the hood and the lost head practically disappear allow.

7. Apparatus for performing the method according to claims 1-6, characterized in that the molds are placed on a turntable which is provided with drainage channels for the cooling water and with the help of which the molds are fed to the steel pan and the stripping point by turning.