EP0080433A1 - Verfahren zum Kühlen eines Giessstranges während des Stranggiessens - Google Patents

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EP0080433A1
EP0080433A1 EP82810487A EP82810487A EP0080433A1 EP 0080433 A1 EP0080433 A1 EP 0080433A1 EP 82810487 A EP82810487 A EP 82810487A EP 82810487 A EP82810487 A EP 82810487A EP 0080433 A1 EP0080433 A1 EP 0080433A1
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cooling
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Alusuisse Holdings AG
Schweizerische Aluminium AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling a casting strand emerging from a continuous casting mold during continuous casting by applying coolant directly to the surface of the strand.
  • heat is removed from the casting strand emerging from the mold by applying coolant to the surface of the strand directly below the mold.
  • the coolant initially only touches the start-up floor.
  • the indirect heat removal that occurs leads to a mild solidification of the liquid metal and to an even formation of the strand base.
  • the coolant strikes the surface of the strand, which is associated with a sudden increase in heat dissipation from the casting strand.
  • the thermal stresses that occur as a result of this temperature shock are greater than the tensile strength of the cast strand and lead to permanent deformation in the form of a convex curvature of the strand base and, if the tensile strength is exceeded, to cracks in the strand.
  • the strand In order to obtain a casting strand with a flat foot, the strand must not be cooled too much during the start-up process.
  • a method is known in which the coolant is applied in a pulsating manner in order to reduce the cooling intent, at least during the starting process.
  • the coolant contains a gas introduced under pressure at least during the starting process.
  • the coolant strikes the surface of the strand, the dissolved gas forms an insulating film that reduces heat flow, which results in a reduction in the cooling intensity.
  • the inventor has set itself the goal of creating a method of the type mentioned at the outset with which the cooling intensity can be reduced in a simple manner and without the disadvantages mentioned above.
  • polymers with a molecular weight of 10 4 to 10 8 are added to the coolant, at least during the start-up process.
  • the polymers can be in concentrated form - for example as a solution with 10 to 50 g of polymer / liter of coolant - Are fed into a coolant supply line from a storage container via a metering pump.
  • non-ionic polyethylene oxides with a molecular weight of 10 5 to 5 ⁇ 10 6 in solution have been found to be particularly suitable polymers.
  • partially hydrolyzed anionic polyacrylamides with a molecular weight of 10 6 to 5 ⁇ 10 7 are used as polymers.
  • Preferred polyacrylamides have a degree of hydrolysis of 10 to 20% and a molecular weight of about 1.5 ⁇ 10 7 .
  • the method according to the invention can be implemented both with conventional and with electromagnetic continuous casting molds and is particularly suitable for casting light metals, in particular aluminum and aluminum alloys.
  • concentration of the additive depends on the desired reduction in cooling intensity and is usually in the order of 1 to 100 mg / liter.
  • the supply of the polymers to the coolant can be interrupted.
  • the concentration of the polymers in the coolant is continuously reduced during the start-up process. In certain cases, however, it may prove expedient to maintain the method according to the invention during the entire casting process. Further advantages, features and details emerge from the following description of preferred exemplary embodiments.
  • an alloy 3004 was cast under normal conditions to bars of the format 500 mm x 1600 mm.
  • the cooling water supply was kept constant at 600 liters / minute during the entire casting process.
  • the polymers listed in the table were mixed with the cooling water up to a strand length of 100 mm.
  • a solution with 10 to 50 g of polymer per liter of water was fed directly from a storage tank into the main cooling water line via a metering pump.
  • the concentrations of the polymers set in the cooling water are also included in the table.
  • the supply of the polymers was interrupted during the further casting process after starting. If the concentrations of the additives in the cooling water listed in the table were observed during the start-up process, a continuous curvature and crack-free continuous casting formed as a result of the reduced cooling effect.

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Abstract

Die Kühlung eines aus einer Stranggiesskokille während des Stranggiessens austretenden Giessstranges erfolgt durch Aufbringen von Kühlmittel unmittelbar auf die Strangoberfläche. Zur Verminderung der bei zu schroffer Abkühlung des Stranges auftretenden Wölbung des Strangfusses werden dem Kühlmittel zumindest während des Anfahrvorganges Polymere mit einem Molekulargewicht von 10<4> bis 10<8> beigemischt. Durch den Polymerzusatz zum Kühlmittel wird die Kinetik der Bildung und Ablösung von Dampfblasen beim Auftreffen des Kühlmittels auf der heissen Strangoberfläche als Folge der starken Verminderung der Oberflächenspannung des Kühlmittels derart drastisch verändert, dass sich auf der Strangoberfläche ein den Wärmeabfluss hemmender Isolierfilm aus Kühlmitteldampf aufbaut.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines aus einer Stranggiesskokille während des Stranggiessens austretenden Giessstranges durch Aufbringen von Kühlmittel unmittelbar auf die Strangoberfläche.
  • Beim Stranggiessen mit direkter Kühlung wird dem aus der Kokille austretenden Giessstrang durch Beaufschlagen der Strangoberfläche mit Kühlmittel unmittelbar unterhalb der Kokille Wärme entzogen. Während des Anfahrvorganges berührt das Kühlmittel zunächst nur den Anfahrboden. Der hierbei eintretende indirekte Wärmeentzug führt zu einer milden Erstarrung des flüssigen Metalls und zu einer ebenen Ausbildung des Strangfusses. Mit fortschreitendem Absenken des Anfahrbodens trifft das Kühlmittel direkt auf die Oberfläche des Stranges auf, was mit einer sprunghaften Erhöhung der Wärmeabfuhr aus dem Giessstrang verbunden ist. Die als Folge dieses Temperaturschocks auftretenden Wärmespannungen sind grösser als die Dehnungsfestigkeit des Giessstranges und führen zu einer bleibenden Verformung in Form einer konvexen Wölbung des Strangfusses und bei Ueberschreiten der Zerreissfestigkeit überdies zu Rissen im Strang. Um einen Giessstrang mit ebenem Fuss zu erhalten, darf der Strang demzufolge während des Anfahrvorganges nicht zu stark gekühlt werden.
  • Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Kühlmittel zur Verminderung der Kühlintentsität zumindest während des Anfahrvorganges pulsierend aufgebracht wird.
  • Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Kühlmittel zumindest während des Anfahrvorganges ein unter Druck eingebrachtes Gas enthält. Das gelöste Gas bildet beim Auftreffen des Kühlmittels auf der Strangoberfläche einen den Wärmeabfluss vermindernden Isolierfilm, welcher eine Herabsetzung der Kühlintensität zur Folge hat.
  • Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art .zu schaffen, mit welchem die Kühlintensität auf einfache Weise und ohne die vorstehend genannten Nachteile vermindert werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass dem Kühlmittel zumindest während des Anfahrvorganges Polymere mit einem Molekulargewicht von 104 bis 108 beigemischt werden.
  • Durch diesen Polymerzusatz zum Kühlmittel wird die Kinetik der Bildung und Ablösung von Dampfblasen beim Auftreffen des Kühlmittels auf der heissen Strangoberfläche als Folge der starken Verminderung der Oberflächenspannung des Kühlmittels .derart drastisch verändert, dass sich auf der Strangoberfläche ein den Wärmeabfluss hemmender Isolierfilm aus Kühlmitteldampf aufbaut.
  • Die Polymere können in konzentrierter Form -- beispielsweise als Lösung mit 10-bis 50 g Polymeren/Liter Kühlmittel -- von einem Vorratsbehälter über eine Dosierpumpe in eine Kühlmittelzufuhrleitung eingespiesen werden.
  • Wird Wasser als Kühlmittel verwendet, haben sich als besonders geeignete Polymere nicht-ionogene Polyäthylenoxide mit einem Molekulargewicht von 105 bis 5 x 106 in gelöster Form herausgestellt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Durchführungsart des Verfahrens mit Wasser als Kühlmittel werden als Polymere partiell hydrolysierte anionische Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 106 bis 5 x 107 eingesetzt. Hierbei weisen bevorzugte Polyacrylamide einen Hydrolysierungsgrad von 10 bis 20% und ein Molekulargewicht von etwa 1,5 x 107 auf.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich sowohl mit konventionellen als auch mit elektromagnetischen Stranggiesskokillen realisieren und ist besonders geeignet zum Giessen von Leichtmetallen, insbesondere von Aluminium und Aluminiumlegierungen. Die Konzentration des Zuschlagstoffes richtet sich nach der jeweils gewünschten Verminderung der Kühlintensität und liegt üblicherweise in der Grössenordnung von 1 bis 100 mg/Liter.
  • Nach beendetem Anfahrvorgang kann die Zufuhr der Polymere zum Kühlmittel unterbrochen werden. Bei einer anderen Durchführungsart des Verfahrens wird die Konzentration der Polymere im Kühlmittel während des Anfahrvorganges kontinuierlich vermindert. In gewissen Fällen kann es sich jedoch als zweckmässig erweisen, das erfindungsgemässe Verfahren während des gesamten Giessvorganges beizubehalten. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Auf einer Vertikalstranggiessanlage mit elektromagnetischer Kokille wurde eine Legierung 3004 unter praxisüblichen Bedingungen zu Barren vom Format 500 mm x 1600 mm vergossen. Die Kühlwasserzufuhr wurde während des gesamten Giessvorganges auf 600 Liter/Minute konstant gehalten. Bis zu einer erzeugten Stranglänge von 100 mm wurden die in der Tabelle angeführten Polymere dem Kühlwasser beigemischt. Hierzu wurde aus einem Vorratstank eine Lösung mit 10 bis 50 g Polymeren pro Liter Wasser über eine Dosierpumpe direkt in die Hauptkühlwasserleitung eingespiesen. Die im Kühlwasser eingestellten Konzentrationen der Polymere sind ebenfalls in der Tabelle enthalten. Die Zufuhr der Polymere wurde nach dem Anfahren während des weiteren Giessvorganges unterbrochen.
    Figure imgb0001
    Bei Einhaltung der in der Tabelle angeführten Konzentrationen der Zuschlagstoffe im Kühlwasser während des Anfahrvorganges bildete sich als Folge der verminderten Kühlwirkung ein praktisch wölbungs- und rissfreier Strangguss aus.

Claims (6)

1. Verfahren zum Kühlen eines aus einer Stranggiesskokille während des Stranggiessens austretenden Giessstranges durch Aufbringen von Kühlmittel unmittelbar auf die Strangoberfläche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Kühlmittel zumindest während des Anfahrvorganges Polymere mit einem Molekulargewicht von 104 bis 108 beigemischt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel Wasser und als Polymere nicht-ionogene Polyäthylenoxide mit einem Molekulargewicht von 105 bis 5 x 106 in gelöster Form eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel Wasser und als Polymere partiell hydrolysierte anionische Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 106 bis 5 x 107 eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Polyacrylamide mit einem Hydrolysierungsgrad von 10 bis 20% und einem Molekulargewicht von etwa 1,5 x 107 eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymere dem Kühlmittel in einer Konzentration von 1 bis 100 mg/Liter beigemischt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymere dem Kühlmittel in der Form einer konzentrierten Lösung mit 10 bis 50 g/Liter zudosiert werden.
EP82810487A 1981-11-20 1982-11-12 Verfahren zum Kühlen eines Giessstranges während des Stranggiessens Expired EP0080433B1 (de)

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