EP0005820A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Metall in Ein- oder Mehrstranganlagen - Google Patents

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EP0005820A1
EP0005820A1 EP79101640A EP79101640A EP0005820A1 EP 0005820 A1 EP0005820 A1 EP 0005820A1 EP 79101640 A EP79101640 A EP 79101640A EP 79101640 A EP79101640 A EP 79101640A EP 0005820 A1 EP0005820 A1 EP 0005820A1
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EP
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casting
gas
pouring tube
metal
mold
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Markus Schmid
Klaus Heck
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Concast Holding AG
Concast AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/106—Shielding the molten jet
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/147—Multi-strand plants

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous casting of metal in single or multi-strand systems, the metal, in particular steel, being poured through a pouring tube from a pouring vessel into an oscillating mold with a closed, pressurized, gas-filled space located above the mold bath level and a device for this.
  • a common mold with several individual molds arranged next to one another is known. In their upper section, these individual molds have gas-filled cavities which are connected to one another. This maintains the same gas composition and pressure. Above the individual molds, there is a common attachment, which also oscillates with the mold, for receiving melt and which communicatively connects the individual molds. This has the advantage that the devices that move the individual strands can be driven at the same speed.
  • a disadvantage of these known solutions is that the bath level height in the mold is regulated by regulating the gas pressure in the cavities above, which inevitably leads to fluctuations in the bath level, which lead to a deterioration of the cast product. Furthermore, complex devices for determining the bath level in the casting container upstream of the mold and devices for pressure monitoring in the cavities as well as a corresponding control device must be provided. In the previously known continuous casting process for casting small formats, such as billets, in which work is carried out without throttling elements on the intermediate container, such as a slide or stopper, the casting speed is essentially dependent on the ferrostatic height above the spout.
  • inert gas is continuously fed into the room during the casting and the gas is separated into the atmosphere in the form of a bubble in counterflow to the metal flowing in the pouring tube.
  • this so-called closed casting system ensures that the bath level in the mold automatically adjusts to a certain level and with only the slightest deviation during the entire casting process remains at this level.
  • This level is determined or can be set by the corresponding height of the outlet opening of the immersed pouring tube in the mold cavity of the mold.
  • the previously customary devices for determining the mold bath level are no longer necessary.
  • the pouring speed is independent of the ferrostatic height or the bath level in the intermediate container. It is only determined by the easily adjustable pull-out speed.
  • the flow rate of the metal in the pouring tube is kept lower than the possible rate of ascent of the gas bubbles.
  • the flow rate of the metal in the pouring tube is set by the selected pull-out speed for a given flow cross section of the pouring tube.
  • the relatively low inflow speed of the unthrottled metal in the pouring tube achieves the advantage that washout of the pouring tube with the associated risk of tearing it off and disruptions caused by the flow channel in the pouring tube becoming smeared due to deposits are avoided. This increases the safety of the casting process and leads to an improvement in the quality of the cast product.
  • a further improvement of the cast product results from the fact that, with this closed casting system, no slag gets into the primary solidification area of the strand inside the mold, since reoxidation is not possible due to the inert atmosphere.
  • the cleaning effect achieved by the rising gas also has a favorable effect on the casting quality.
  • the lubrication can be done in a known manner with oil. However, due to the lack of oxygen, the amount of oil can be reduced considerably.
  • the inert gas for example argon or nitrogen, is supplied in an amount of up to 0.5 l / sec.
  • the gas flow For a smooth pouring process, it is advantageous to keep the gas flow constant and as small as possible for as long a casting period as possible, so that gas just rises to the bath level in the intermediate container.
  • the flow cross-section of the pouring tube should not be too Fully filled with metal, ie the amount of metal flowing into the pouring tube should be less than the swallowing capacity of the pouring tube. This enables the gas expanding in the cavity to escape upwards.
  • the device according to the invention is characterized in that the flow cross-section Q of the pouring tube is greater than or equal to Q k V, Q being the through-V g flow cross-section of the pouring tube, Q k the mold cross-section, V the pouring speed and V g the speed of the flowing metal in the pouring tube mean and a metering device is provided in the gas supply line.
  • the lower end of the pouring tube should be arranged at a distance of 2-15 cm from the upper mold edge.
  • the lower end of the pouring tube should be chamfered.
  • an intermediate wall with a passage opening near the bottom should be provided in the pouring vessel, the cross section of the opening being smaller than the flow cross section of the pouring tube.
  • a movable casing 3 is provided between an oscillating mold -1 and a stationary casting vessel 2, for example an intermediate container, which can compensate for the oscillating movements of the mold.
  • This shell shown as a flexible metal bellows in the example shown, delimits a cavity 5 together with a pouring tube 4 attached under the pouring vessel 2.
  • liquid metal for example steel
  • argon becomes an inert gas from a gas Container 7 supplied to the cavity 5 via lines 8.
  • an intermediate wall 11 is provided in the intermediate container, which has a passage opening 13, the cross-section of which is smaller than the flow cross-section 14 of the pouring tube 4. Therefore, the gas in the cavity 5, which expands due to the heating, can escape upward unhindered.
  • the intermediate wall 11 is so high that the steel flows above it in the intermediate container after the casting process at the desired bath level 15.
  • a pressure relief valve 12 is installed in the gas feed line for safety, which opens automatically at a pressure which corresponds to approximately twice the possible ferrostatic pressure. Due to the inert gas continuously introduced into the cavity 5, the bath level 6 adjusts itself exactly to the height of the lower end of the pouring tube 4. This is about 10 cm from the upper mold edge 17.
  • the strand 9 formed with a solidified shell is conveyed out of the mold 1 by driven rollers, for example a drive and / or straightening unit (not shown).
  • the gas introduced with a higher pressure than the ferrostatic column rises in the form of bubbles 16 in countercurrent - through the steel flowing downwards in the pouring tube and emerges through the bath level 15 in the intermediate vessel 2 into the free atmosphere.
  • the flow rate of the steel in the pouring tube is kept lower than the possible rate of ascent of the gas bubbles.
  • the beveling of the lower end of the pouring tube 4 facilitates the detachment of the gas bubbles.
  • a uniform removal of the gas bubbles from the lower region of the pouring tube 4 is achieved in that the liquid steel is advantageously moved rotationally symmetrically about the longitudinal axis 25 of the strand.
  • induction coils 26 are arranged around the mold cavity wall of the mold 1, with which a continuous or, if desired, intermittent movement of the liquid steel core can be caused.
  • the steel is fed without throttling and consequently the flow speed of the steel in the pouring tube can be easily adjusted by the selected pull-out speed for a given flow cross section of the pouring tube.
  • the product can also be derived from the continuity equation according to which the product of the casting speed V (cm / min) times the mold cross section Q k (cm 2 ) must be the same Flow velocity V g (cm / min) in the pouring tube times the flow cross-section Q g (cm) of the pouring tube, the required flow cross-section for preselected pouring speeds and mold formats can be calculated.
  • the diameter of the flow channel of the pouring tube is 55 mm.
  • the quantity of gas supplied is 0.005 l / sec at the start of the casting and is reduced to - a quantity of 0.002 l / sec after about 3 minutes.
  • a metering device 10 is provided in the gas feed line 8, which always delivers the same amount of gas at a certain setting, regardless of the upstream and back pressure.
  • the pressure of the gas in the cavity 5 is not regulated, as in the known methods, but only the amount of the continuously supplied inert gas. Since the inert gas can escape upwards, a pressure is automatically set in the cavity 5 which is the same as it corresponds to the ferrostatic height from the lower end of the pouring tube 4 to the bath level 15 in the intermediate container 2.
  • the mold bath level adjusts itself exactly to the height of the lower end of the immersing pouring tube and remains there during the entire pouring process.
  • the effective functioning of the system can be checked by observing the gas bubbles emerging through the bath level in the intermediate container.
  • the above-mentioned bath level indicator for the intermediate container is not required. Furthermore, there are no devices for regulating the flow rate of the steel into the mold.
  • the casting speed which is determined exclusively by the speed of the driving and / or straightening rollers, is only limited by the requirement that the flow rate of the steel in the pouring tube must be lower than the rate of ascent of the gas bubbles.
  • the casting speed is more than 1.5 m / min over a large range of the casting time.
  • 3 molds can be combined into one unit in the same water jacket 19 with only one cooling water inflow and outflow, as represented by the reference numerals 20 and 21.
  • Such a unit therefore only requires an oscillation drive (not shown).
  • the three cast strands 9 are supported and guided by the same rollers 22 and also pulled out with the same pulling unit, not shown.
  • This has the advantage that all strands of the multi-strand system have the same bath level and are conveyed at the same speed.
  • only a simple water system 23 with control is required for the strands 9.
  • the line spacings 24 are approximately three times smaller than in conventional multi-line systems. Further advantages result, for example, from the design of the intermediate container, which can be built much shorter. In addition to the simpler design solution, this also brings metallurgical advantages. For example, the steel can be cast with a lower casting temperature. Also, because of the shorter distances between the point of impact of the pouring jet and the intermediate container spouts, the risk of closing is lower.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

Beim Stranggiessen von Metall in Ein- oder Mehrstranganlagen wird das Metall durch ein Giessrohr (4) aus einem Giessgefäss (2) in eine oszillierende Kokille (1) gegossen Oberhalb der Kokille (1) liegt ein abgeschlossener, unter Druck stehender, gasgefüllter Raum (5). Dieser ist von einer beweglichen Hülle (3) mit einer Gaszuleitung (8), versehen mit einer Dosiereinrichtung (10), umgeben. Der Durchflussquerschnitt (14) des Giessrohres (4) ist grösser oder gleich dem Produkt aus Kokillenquerschnitt mal der Giessgeschwindigkeit geteilt durch die Geschwindigkeit des strömenden Metalls im Giessrohr (4).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggiessen von Metall in Ein- oder Mehrstranganlagen, wobei das Metall, insbesondere Stahl, durch ein Giessrohr aus einem Giessgefäss in eine oszillierende Kokille mit einem, oberhalb des Kokillenbadspiegels liegenden, abgeschlossenen, unter Druck stehenden, gasgefüllten Raum gegossen wird sowie eine Vorrichtung dazu.
  • Zum gleichzeitigen Stranggiessen mehrerer Einzelstränge ist eine Gemeinschaftskokille mit mehreren, nebeneinander angeordneten Einzelkokillen bekannt. Diese Einzelkokillen weisen in ihrem oberen Abschnitt gasgefüllte Hohlräume auf, die untereinander verbunden sind. Dadurch wird eine gleiche Gaszusammensetzung und ein gleichmässiger Druck aufrecht erhalten. Oberhalb der Einzelkokillen ist ein gemeinsamer, mit der Kokille mit-oszillierender Aufsatz zur Aufnahme von Schmelze vorgesehen, der die Einzelkokillen kommunizierend verbindet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die, die Einzelstränge bewegenden Vorrichtungen mit gleicher Geschwindigkeit antreibbar sind.
  • Zum gleichzeitigen Giessen mehrerer Stränge ist es ferner bekannt, eine gasdicht abgeschlossene Stranggiesskokille mit mehreren Giessformen vorzusehen und Metall aus einer gemeinsamen, mit der Kokille verbundenen Wanne über Zufuhrleitungen unter den Badspiegel der einzelnen Stränge in die Giessformen zuzuleiten. Dabei wird in einem, nach aussen abgeschlossenen Raum zwischen den Giessformen und der Wanne ein gemeinsames, abgeschlossenes Gaspolster erzeugt, wodurch der Badspiegel der einzelnen Stränge untereinander in gleicher Höhe gehalten werden kann. Die Höhe des Gasdruckes wird durch die flüssige Metallsäule zwischen den Badspiegeln in den Giessformen und der Wanne bestimmt. Falls Gas zwischen Strang und Giessform austritt, kann der notwendige Gasdruck durch Zupumpen neuer Luft aufrechterhalten werden.
  • Es ist ferner eine gasdichte Verbindung einer ortsfesten Zwischenpfanne mit einer oszillierenden Kokille einer Einstranganlage bekannt, bei der durch eine Ausgleichskammer die durch die oszillierende Kokille entstehende Druckänderung kompensiert wird.
  • Nachteilig bei diesen bekannten Lösungen ist, dass die Regulierung der Badspiegelhöhe in der Kokille durch die Regulierung des Gasdruckes in den darüber liegenden Hohlräumen geschieht, wodurch unvermeidliche Badspiegelschwankungen auftreten, die zu einer Verschlechterung - des Gussproduktes führen. Ferner müssen dazu aufwendige Einrichtungen zur Bestimmung des Badspiegels in dem der Kokille vorgeordneten Giessbehälter und Einrichtungen zur Drucküberwachung in den Hohlräumen sowie eine entsprechende Regelvorrichtung vorgesehen werden. Bei den bisher bekannten Stranggiessverfahren zum Giessen kleiner Formate, wie Knüppel, bei denen ohne Drosselorgane am Zwischenbehälter, wie z.B. Schieber oder Stopfen, gearbeitet wird, ist die Giessgeschwindigkeit im wesentlichen abhängig von der ferrostatischen Höhe über dem Ausguss.
  • Diese Höhe ändert sich im laufenden Giessbetrieb häufig, wodurch dann auch die Kühlbedingungen geändert werden müssen. Dies ist einerseits umständlich und führt anderseits zu einer Verschlechterung des Gussproduktes. Beim Giessen grösserer Formate, wie z.B. Vorblöcke, sind üblicherweise Stopfen oder Schieber am oder im Zwischenbehälter vorgesehen, mit denen der Metallzufluss in die Kokille geregelt wird. Dies bringt oft wirtschaftliche Nachteile mit sich, da diese Drosselorgane nur eine beschränkte Lebensdauer haben und Störungen verursachen können.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestatten, mit einer vom jeweiligen Badspiegel im Zwischenbehälter unabhängigen Giessgeschwindigkeit und ohne die bisher zur Regelung der Zuflussrate des Metalls in die Kokille notwendigen Reguliereinrichtungen zu giessen. Ferner sollte die Qualität des Gussproduktes und die Sicherheit des Giessvorganges erhöht werden. Weiter sollte auch ein Wegfall der bisher üblichen Messeinrichtung des Kokillenbadspiegels ermöglicht werden. Zum Giessen der Stränge auf einer Mehrstranganlage sollte deren konstruktiver Aufwand gesenkt und wirtschaftlicher gegossen werden.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass während des Giessens kontinuierlich inertes Gas in den Raum zugeführt wird und das Gas blasenförmig im Gegenstrom zum im Giessrohr strömenden Metall nach oben in die Atmosphäre abgeschieden wird.
  • Durch die kontinuierliche Zuführung des Gases während des Giessens wird bei diesem sog. geschlossenen Giess-System erreicht, dass sich der Badspiegel in der Kokille von selbst auf ein bestimmtes Niveau einstellt und während des gesamten Giessverlaufes mit nur geringsten Abweichungen auf diesem Niveau bleibt. Dieses Niveau ist bestimmt bzw. kann eingestellt werden durch die entsprechende Höhenlage der Austrittsöffnung des eingetauchten Giessrohres im Formhohlraum der Kokille. Dadurch sind die bisher üblichen Einrichtungen zur Bestimmung des Kokillenbadspiegels nicht mehr notwendig. Durch den Wegfall von nennenswerten Badspiegelschwankungen wird eine erhebliche Verbesserung des Gussproduktes erzielt. Durch die drosselfreie Zuführung des Metalls, d.h. der Metalldurchfluss wird nicht vom Giessrohr bestimmt, ist die Giessgeschwindigkeit unabhängig von der ferrostatischen Höhe bzw. vom Badspiegel im Zwischenbehälter. Sie wird nur noch von der leicht einstellbaren Auszugsgeschwindigkeit bestimmt. Dadurch werden ebenfalls schädliche Badspiegelschwankungen vermieden und gegebenenfalls können die üblichen Regelorgane, wie z.B. Stopfen oder Schieber, die zum Erreichen einer konstanten Giessgeschwindigkeit sonst nötig waren, im oder am der Kokille vorgeordneten Giessgefäss entfallen.
  • Es ist wesentlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Metalls im Giessrohr kleiner gehalten wird als die mögliche Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Metalls im Giessrohr wird eingestellt durch die gewählte Ausziehgeschwindigkeit bei vorgegebenen Durchflussquerschnitt des Giessrohres.
  • Durch die relativ niedrige Einströmgeschwindigkeit des ungedrosselten Metalls im Giessrohr wird der Vorteil erzielt, dass Auswaschungen des Giessrohres mit der damit verbundenen Gefahr des Abreissens desselben und Störungen, verursacht durch ein Zuschmieren des Durchflusskanals im Giessrohr durch Anlagerungen vermieden werden. Dies erhöht die Sicherheit des Giessvorganges und führt zu einer Qualitätsverbesserung des Gussproduktes.
  • Eine weitere Verbesserung des Gussproduktes entsteht dadurch, dass bei diesem geschlossenen Giess-System keine Schlacke in den primären Erstarrungsbereich des Stranges innerhalb der Kokille gelangt, da eine Reoxydation infolge der inerten Atmosphäre nicht möglich ist. Ebenfalls günstig auf die Gussqualität wirkt sich die, durch das aufsteigende Gas erzielte Reinigungswirkung aus.
  • Die Schmierung kann in bekannter Weise mit Oel erfolgen. Infolge des fehlenden Sauerstoffes kann die Oelmenge jedoch beträchtlich reduziert werden.
  • Bei Anwendung der Erfindung auf Mehrstranganlagen ergibt sich der Vorteil, dass verschiedene Baueinheiten, wie z.B. Strangführung, Treib- und/oder Richtaggregat, Oszillationsvorrichtung, Kokillenwassermantel, Sprüh-System etc. für mehrere, nebeneinander liegende Stränge gemeinsam verwendet werden können. Ferner können die Strangabstände wesentlich verkleinert werden, wodurch sich insgesamt günstige Bedingungen sowohl konstruktiver als auch metallurgischer Art ergeben.
  • Beim Stranggiessen von Stahl ist es vorteilhaft, die Strömungsgeschwindigkeit im Giessrohr kleiner als 0,6 m/sec zu halten, um ein sicheres Aufsteigen der Gasblasen entgegen dem einfliessenden Metall im Giessrohr zu - gewährleisten. Das inerte Gas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, wird in einer Menge bis zu 0,5 1/sec zugeführt.
  • Für einen ruhigen Giessablauf ist es günstig, den Gasfluss während eines möglichst langen Giesszeitabschnittes konstant und so klein wie möglich zu halten, so dass gerade noch Gas zum Badspiegel im Zwischenbehälter aufsteigt. Beim Auffüllen der Kokille zu Giessbeginn sollte auch der Durchflussquerschnitt des Giessrohres nicht zur Gänze mit Metall ausgefüllt werden, d.h. die ins Giessrohr einströmende Metallmenge sollte kleiner als das Schluckvermögen des Giessrohres sein. Dadurch wird ermöglicht, dass das im Hohlraum sich ausdehnende Gas nach oben entweichen kann.
  • Um eine gleichmässige Gasblasenentfernung aus dem unteren Bereich des Giessrohres zu erzielen, ist es vorteilhaft, das flüssige, sich im Badspiegelbereich befindliche Metall kontinuierlich zu bewegen. Dies geschieht durch die Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes, und zwar vorteilhaft derart, dass das Metall rotationssymmetrisch um die Stranglängsachse bewegt wird. Ein derartiges Rühren mit einer Bewegung der Schmelze um die Stranglängsachse ist z.B. aus der US-PS 3,905,417 bekannt. Dabei wird nicht nur die Ablösung von kleineren Gasblasen gefördert und deren Aufstieg durch das Giessrohr eingeleitet, sondern auch das Ansetzen von kaltem, erstarrtem Metall in Badspiegelbereich an das Giessrohr und/oder an die Kokillenwand weitgehend verhindert. Ebenso werden dabei die an sich bekannten günstigen metallurgischen Effekte, wie verbesserte Oberflächenqualität, bewirkt.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt Q des Giessrohres grösser oder gleich Qk V ist, wobei Q den Durch-V g flussquerschnitt des Giessrohres, Qk den Kokillenquerschnitt, V die Giessgeschwindigkeit und Vg die Geschwindigkeit des strömenden Metalls im Giessrohr bedeuten und in der Gaszuleitung eine Dosiereinrichtung vorgesehen ist.
  • Da die Lage des unteren Giessrohrendes auch die Höhenlage des Kokillenbadspiegels bestimmt, sollte aus Sicherheitsgründen, insbesondere beim Giessen kleinerer Knüppelformate, das untere Giessrohrende in einem Abstand von 2-15 cm vom oberen Kokillenrand angeordnet sein.
  • Zur leichteren Ablösung der gebildeten Gasblasen soll das untere Ende des Giessrohres abgeschrägt sein.
  • Um beim Angiessen, d.h. Füllen der Kokille zu Giessbeginn den Giessrohrdurchmesser nicht zur Gänze mit Metall auszufüllen, soll im Giessgefäss beispielsweise eine Zwischenwand mit einer in Bodennähe liegenden Durchtrittsöffnung vorgesehen sein, wobei der Querschnitt der Oeffnung kleiner als der Durchflussquerschnitt des Giessrohres ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 die erfindungsgemässe Vorrichtung, teilweise geschnitten, mit zugehöriger Gasdosiereinrichtung und
    • Fig. 2 die erfindungsgemässe Vorrichtung bei einer Mehrstranganlage.
  • Gemäss Fig. 1 ist zwischen einer oszillierenden Kokille -1 und einem stationären Giessgefäss 2, z.B..einem Zwischenbehälter, eine bewegliche Hülle 3 vorgesehen, die die Oszillationsbewegungen der Kokille kompensieren kann. Diese Hülle, im dargestellten Beispiel als flexibler Metallbalg dargestellt, begrenzt gemeinsam mit einem unter dem Giessgefäss 2 angebrachten Giessrohr 4 einen Hohlraum 5. Zu Giessbeginn wird flüssiges Metall, beispielsweise Stahl, aus dem Zwischenbehälter durch das Giessrohr in die Kokille geleitet und bildet dort einen Badspiegel 6 aus. Gleichzeitig wird Argon als Inertgas aus einem Gasbehälter 7 über Leitungen 8 dem Hohlraum 5 zugeführt. Um beim Angiessen, d.h. beim Füllen der Kokille mit Stahl den Durchflussquerschnitt 14 des Giessrohres 4 nicht vollständig mit einfliessendem Stahl auszufüllen, ist im Zwischenbehälter eine Zwischenwand 11 vorgesehen, die eine Durchtrittsöffnung 13 besitzt, deren Querschnitt kleiner als der Durchflussquerschnitt 14 des Giessrohres 4 ist. Daher kann das im Hohlraum 5 befindliche Gas, das sich durch die Erwärmung ausdehnt, ungehindert nach oben entweichen. Die Zwischenwand 11 ist so hoch, dass nach dem Angiessvorgang bei gewünschter Badspiegelhöhe 15 im Zwischenbehälter der Stahl darüber fliesst.
  • Im weiteren ist zur Sicherheit ein Ueberdruckventil 12 in der Gaszuleitung eingebaut, das sich bei einem Druck, der etwa dem zweifachen möglichen ferrostatischen Druck entspricht, selbsttätig öffnet. Durch das kontinuierlich in den Hohlraum 5 eingebrachte Inertgas stellt sich der Badspiegel 6 genau auf die Höhe des unteren Endes des Giessrohres 4 ein. Dieses liegt ca. 10 cm vom oberen Kokillenrand 17 entfernt. Der mit einer erstarrten Schale gebildete Strang 9 wird durch angetriebene Rollen, z.B. eines nichtgezeichneten Treib- und/oder Richtaggregates aus der Kokille 1 ausgefördert. Das mit einem höheren als der ferrostatischen Säule entsprechenden Druck eingebrachte Gas steigt in Form von Blasen 16 im Gegenstrom - durch den im Giessrohr nach abwärts strömenden Stahl nach oben und tritt durch den Badspiegel 15 im Zwischengefäss 2 in die freie Atmosphäre aus. Dazu ist es wesentlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Stahls im Giessrohr kleiner gehalten wird als die mögliche Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen. Durch eine Abschrägung 18 des unteren Endes des Giessrohres 4 wird das Ablösen der Gasblasen erleichtert. Im weiteren wird eine gleichmässige Entfernung der Gasblasen aus dem unteren Bereich des Giessrohres 4 dadurch erreicht, dass der flüssige Stahl vorteilhaft rotationssymmetrisch um die Stranglängsachse 25 bewegt wird. Zur Erzeugung des dazu benötigten elektromagnetischen Feldes sind um die Formhohlwand der Kokille 1 Induktionsspulen 26 angeordnet, mit denen eine kontinuierliche oder, falls erwünscht, auch stossweise Bewegung des flüssigen Stahlkernes verursacht werden kann. Der Stahl wird drosselfrei zugeführt und demzufolge ist die Strömungsgeschwindigkeit des Stahles im Giessrohr durch die gewählte Ausziehgeschwindigkeit bei vorgegebenem Durchflussquerschnitt des Giessrohres leicht einstellbar. Bei bekannter Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen, die unter anderem von der jeweiligen Zähigkeit der Metallschmelze abhängt, kann auch aus der Kontinuitätsgleichung, gemäss der das Produkt aus Giessgeschwindigkeit V (cm/min) mal dem Kokillenquerschnitt Qk (cm2) gleich sein muss dem Produkt aus Strömungsgeschwindigkeit Vg (cm/min) im Giessrohr mal dem Durchflussquerschnitt Q g (cm ) des Giessrohres der erforderliche Durchflussquerschnitt für vorgewählte Giessgeschwindigkeiten und Kokillenformate berechnet werden.
  • Beim vorliegenden Beispiel zum kontinuierlichen Giessen von Stahlknüppeln mit einem Querschnitt von 115 mm x 115 mm beträgt der Durchmesser des Durchflusskanals des Giessrohres 55 mm. Die zugeführte Gasmenge beträgt zu Giessbeginn 0,005 1/sec und wird nach etwa 3 Min. auf - eine Menge von 0,002 1/sec reduziert. Um einen kontinuierlichen und kontrollierten Gasfluss zu ermöglichen, ist in der Gaszuleitung 8 eine Dosiereinrichtung 10 vorgesehen, welche bei einer bestimmten Einstellung unabhängig vom Vor- und Gegendruck immer die gleiche Gasmenge liefert.
  • Es wird jedoch festgestellt, dass gemäss der Erfindung nicht der Druck des Gases im Hohlraum 5 reguliert wird, wie bei den bekannten Verfahren, sondern nur die Menge des kontinuierlich zugeführten Inertgases. Da das Inertgas nach oben entweichen kann, stellt sich im Hohlraum 5 selbsttätig ein Druck ein, der gleich ist, als es der ferrostatischen Höhe vom unteren Ende des Giessrohres 4 bis zum Badspiegel 15 im Zwischenbehälter 2 entspricht.
  • Es liegt daher ein wesentlich anderes System vor als bei den, zum Stande der Technik gehörenden Verfahren, bei denen die Höhe des Badspiegels in der Kokille mittels des Druckes eines Gaspolsters eingeregelt werden muss. Dabei werden wegen des, während des Giessverlaufes praktisch ständig schwankenden Badspiegels im Zwischenbehälter aufwendige Regeleinrichtungen benötigt. Auch ist z.B. für die Druckregelung des Gases im Hohlraum je nach ferrostatischer Höhe eine Badspiegelanzeige für den Zwischenbehälter unbedingt erforderlich. Eine derartige kontinuierlich arbeitende Anzeige ist jedoch derzeit noch nicht in Betrieb.
  • Im Gegensatz dazu stellt sich bei der Erfindung der Kokillenbadspiegel genau auf die Höhe des unteren Endes des eintauchenden Giessrohres ein und bleibt dort während des gesamten Giessvorganges. Das wirkungsvolle Arbeiten des Systems kann durch Beobachten der durch den Badspiegel im Zwischenbehälter austretenden Gasblasen kontrolliert werden. Die obgenannte Badspiegelanzeige für den Zwischenbehälter ist nicht erforderlich. Ferner sind keine Einrichtungen zur Regelung der Zuflussrate des Stahles in die Kokille vorhanden.
  • Die Giessgeschwindigkeit, die ausschliesslich durch die Geschwindigkeit der Treib- und/oder Richtrollen bestimmt wird, ist nur begrenzt durch die Forderung, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Stahles im Giessrohr kleiner sein muss als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen. Im vorliegenden Beispiel zum Giessen von Stahlknüppeln im Format 115 mm x 115 mm beträgt die Giessgeschwindigkeit über einen grossen Bereich der Giesszeit mehr als 1,5 m/min.
  • Bei der Anwendung der Erfindung auf Mehrstranganlagen ergeben sich weitere Vorteile. Wie in Fig. 2 dargestellt, können 3 Kokillen zu einer Einheit im gleichen Wassermantel 19 mit nur einem Kühlwasser-Zu- und Abfluss, wie durch die Bezugszeichen 20 und 21 dargestellt ist, zusammengefasst werden. Eine derartige Einheit benötigt damit auch nur einen, nichtgezeichneten Oszillationsantrieb. Die drei gegossenen Stränge 9 werden durch die gleichen Rollen 22 gestützt und geführt und auch mit dem gleichen, nichtgezeichneten Auszieh-Aggregat ausgezogen. Das bringt den Vorteil, dass alle Stränge der Mehrstranganlage einen gleich hohen Badspiegel haben und mit gleicher Geschwindigkeit gefördert werden. Ferner wird für die Stränge 9 nur ein einfaches Wasser-System 23 mit Steuerung benötigt. Durch die Zusammenfassung von mehreren Kokillen zu einer Einheit mit einheitlichem Wassermantel, können die bisher bei Mehrstranganlagen üblichen Strangabstände wesentlich verkleinert werden. Beim dargestellten Beispiel einer Dreistrang-Anlage sind die Strangabstände 24 etwa um den Faktor 3 kleiner als bei konventionellen Mehrstranganlagen. Weitere Vorteile ergeben sich beispielsweise bei der Ausgestaltung des Zwischenbehälters, der wesentlich kürzer gebaut werden kann. Dies bringt neben der einfacheren konstruktiven Lösung auch metallurgische Vorteile. Beispielsweise kann der Stahl mit niedrigerer Giesstemperatur vergossen werden. Auch wegen der kürzeren Abstände zwischen dem Auftreffort des Giessstrahles zu den Zwischenbehälterausgüssen ist die Gefahr des Zugehens geringer.

Claims (13)

1. Verfahren zum Stranggiessen von Metall in Ein- oder Mehrstranganlagen, wobei das Metall, insbesondere Stahl, durch ein Giessrohr aus einem Giessgefäss in mindestens eine oszillierende Kokille mit einem, oberhalb des Kokillenbadspiegels liegenden, abgeschlossenen, unter Druck stehenden, gasgefüllten Raum gegossen wird, dadurch gekennzeichnet., dass während des Giessens kontinuierlich inertes Gas in diesen Raum zugeführt und das Gas blasenförmig im Gegenstrom zum im Giessrohr strömenden Metall nach oben in die Atmosphäre abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Stranggiessen von Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindig- keit des Stahles im Giessrohr kleiner als 0,6 m/sec gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas in einer Menge bis zu 0,5 1/sec zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als inertes Gas Argon verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Giesszeit der Gasfluss konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass während des Auffüllens der Kokille zu Giessbeginn der Durchflussquerschnitt des Giessrohres nicht zur Gänze mit Metall ausgefüllt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Badspiegelbereich befindliche flüssige Metall durch Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall rotationssymmetrisch um die Stranglängsachse bewegt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Giessgefäss, mindestens einer oszillierenden Kokille und einem in diese reichendes Giessrohr, wobei sich zwischen der Kokille und dem Giessgefäss ein von einer beweglichen Hülle umgebener, gasgefüllter Raum mit einer Gaszuleitung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt Qg (14) des Giessrohres (4) grösser oder gleich Qk . V ist, wobei V 9 Q9 den Durchflussquerschnitt des Giessrohres, Qk den Kokillenquerschnitt, V die Giessgeschwindigkeit, Vg die Geschwindigkeit des strömenden Metalls im Giessrohr bedeuten und in der Gaszuleitung (8) eine Dosiereinrichtung (10) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Giessrohres (4) in einem Abstand von 2-15 cm vom oberen Kokillenrand (17) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Giessrohres (4) abgeschrägt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessgefäss (2) stationär angeordnet ist und eine Zwischenwand (11) mit einer Durchtrittsöffnung (13) aufweist, deren Querschnitt kleiner als der Durchflussquerschnitt (14) des Giessrohres (4) ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gaszuleitung (8) ein Ueberdruckventil (12) vorgesehen ist.
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