EP0080433B1

EP0080433B1 - Method of cooling a cast strand during continuous casting

Info

Publication number: EP0080433B1
Application number: EP82810487A
Authority: EP
Inventors: Raoul Sautebin
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1986-01-15
Also published as: AU9038382A; NO823860L; IS1379B6; AU555976B2; ZA828266B; JPS5893548A; ATE17451T1; NO157888B; JPH0215302B2; IS2762A7; EP0080433A1; DE3268600D1; US4473106A; CA1201273A; NO157888C

Abstract

A continuously cast strand or ingot of metal is cooled as it emerges from the mold by applying a coolant directly to the surface of the strand. In order to prevent distortion at the foot of the ingot due to too abrupt cooling, polymers of molecular weight 104-108 are added to the coolant at least during the initial phase of casting. By the addition of polymers to the coolant the kinetics of formation and discharge of vapor bubbles as the coolant strikes the ingot surface are significantly altered due to the reduction in the surface tension of the coolant; as a result of this an insulating film of coolant vapor forms on the surface of the ingot thus reducing the heat flow from the ingot.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines aus einer Stranggießkokille während des Stranggießens austretenden Gießstranges durch Aufbringen von Wasser unmittelbar auf die Strangoberfläche, wobei dem Wasser zumindest während des Anfahrvorganges ein die Kühlwirkung herabsetzender Zusatz beigemischt wird.The invention relates to a method for cooling a casting strand emerging from a continuous casting mold during the continuous casting by applying water directly to the surface of the strand, the water being admixed with an additive which reduces the cooling effect, at least during the start-up process.

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 . Überschreiten 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.In continuous casting with direct cooling, heat is removed from the casting strand emerging from the mold by applying coolant to the surface of the strand directly below the mold. During the start-up process, the coolant initially only touches the start-up floor. The indirect heat removal that occurs here leads to a mild solidification of the liquid metal and to a flat formation of the strand foot. With the progressive lowering of the start-up floor, the coolant hits 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. Exceeding the tensile strength also leads to cracks in the strand. In order to obtain a cast strand with a flat foot, the strand must not be cooled too much during the start-up process.

Aus der DE-A-29 09 990 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. Die Notwendigkeit, das Kühlmittel unter Druck zu halten erschwert jedoch die Anwendung dieses Verfahrens.From DE-A-29 09 990 a method is known in which the coolant contains a gas introduced under pressure at least during the starting process. When the coolant strikes the surface of the strand, the dissolved gas forms an insulating film which reduces the heat flow, which results in a reduction in the cooling intensity. However, the need to keep the coolant under pressure complicates the use of this method.

Aus dem Abstract Nr. 153 963 im Band 93 der "Chemical Abstracts" ist bekannt, zur Beeinflussung der Abschreckwirkung beim Stahl-Härten dem Wasser Polyäthylenoxid beizumischen.From abstract No. 153 963 in volume 93 of the "Chemical Abstracts" it is known to add polyethylene oxide to the water in order to influence the quenching effect during steel hardening.

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 vorstehnd genannten Nachteile vermindert werden kann.In view of these circumstances, 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.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß dem Kühlwasser zumindest während des Anfahrvorganges partiell hydrolysierte anionische Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 106 bis 5 x 10⁷ beigemischt werden.The solution to this problem is that partially hydrolyzed anionic polyacrylamides with a molecular weight of 106 to 5 × 10 ⁷ are added to the cooling water at least during the start-up process.

Durch diesen Zusatz zum Kühlwasser 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 lsolierfilm aus Wasserdampf aufbaut.

This addition to the cooling water reduces the kinetics of the formation and detachment of

Vapor bubbles when the coolant strikes the hot strand surface as a result of the strong reduction in the surface tension of the coolant changes so drastically that an insulating heat film which inhibits the outflow of heat builds up on the strand surface.

Die Polyacrylamide können in vorgängig präparierter konzentrierter Form - beispielsweise als wässrige Lösung mit 10 bis 50 g Polyacrylamiden/Liter Lösung - von einem Vorratsbehälter über eine Dosierpumpe in eine Kühlmittelzufuhrleitung eingespiesen werden.The polyacrylamides can be fed in a previously prepared concentrated form - for example as an aqueous solution with 10 to 50 g polyacrylamides / liter solution - from a storage container via a metering pump into a coolant supply line.

Die Polyacrylamide weisen bevorzugt einen Hydrolysierungsgrad von 10 bis 20 % und ein Molekulargewicht von etwa 1,5 x 10⁷ auf.The polyacrylamides preferably have a degree of hydrolysis of 10 to 20% and a molecular weight of approximately 1.5 × 10 ⁷ .

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. Der Anteil des Zusatzes im Kühlmittel richtet sich nach der jeweils gewünschten Verminderung der Kühlintensität und liegt üblicherweise in der Größenordnung von 1 bis 100 mg/Liter Wasser.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. The proportion of the additive in the coolant depends on the desired reduction in the cooling intensity and is usually in the order of 1 to 100 mg / liter of water.

Nach beendetem Anfahrvorgang kann die Zufuhr der Polyacrylamide zum Kühlmittel unterbrochen werden. Bei einer anderen Durchführungsart des Verfahrens wird die Konzentration der Polyacrylamide 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.After the start-up process, the supply of the polyacrylamides to the coolant can be interrupted. In another way of carrying out the method, the concentration of the polyacrylamides 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.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further advantages, features and details emerge from the following description of preferred exemplary embodiments.

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 anionische, 15 % hydrolysierte Polyacrylamide mit einem Molekulargewickt von 1,5 x 10⁷ dem Kühlwasser beigemischt. Hierzu wurde aus einem Vorratstank eine wässrige Lösung mit 10 bis 50 g Polyacrylamiden pro Liter Lösung über eine Dosierpumpe direkt in die Hauptkühlwasserleitung eingespiesen. Die im Kühlmittel eingestellte Konzentration der Polyacrylamide betrug 5 - 25 mg pro Liter Wasser. Die Zufuhr der Polyacrylamide wurde nach dem Anfahren während des weiteren Gießvorganges unterbrochen.On a vertical continuous caster with an electromagnetic mold, an alloy 3004 was cast under normal conditions into 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. Anionic, 15% hydrolyzed polyacrylamides with a molecular weight of 1.5 × 10 ^{7 were} added to the cooling water up to a strand length of 100 mm. For this purpose, an aqueous solution containing 10 to 50 g of polyacrylamides per liter of solution was fed directly into the main cooling water pipe from a storage tank. The concentration of polyacrylamides in the coolant was 5 - 25 mg per liter of water. The supply of the polyacrylamides was interrupted after the start-up during the further casting process.

Bei Einhaltung dieser Konzentrationen des Zusatzes im Kühlwasser während des Anfahrvorganges bildete sich als Folge der verminderten Kühlwirkung ein praktisch wölbungs- und rißfreier Strangguß aus.If these concentrations of the additive in the cooling water were adhered to during the start-up process, as a result of the reduced cooling effect, a continuous curvature and crack-free continuous cast formed.

Claims

1. A method of cooling a cast strand emerging from a continuous-casting chill mould during continuous casting, by the application of water directly to the surfaces of the strand, where at least during the starting process an additive which decreases the cooling effect is mixed into the water,
characterized in that
as the additive partially hydrolyzed anionic polyacrylamides are used, having a molecular weight of from 10⁶ to 5 x 10⁷.

2. A method as in Claim 1, characterized in that polyacrylamides are used, having a degree of hydrolysis of from 10 to 20% and a molecular weight of about 1.5 x 10^?.

3. A method as in Claim 1 or 2, characterized in that the polyacrylamides are mixed into the water in a proportion of from 1 to 100 mg/litre of water.

4. A method as in one of the Claims 1 to 3, characterized in that the polyacrylamides are proportioned into the water in the form of a concentrated aqueous solution of from 10 to 50 g/litre of solution.