EP0294451B1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallsträngen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallsträngen Download PDF

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EP0294451B1
EP0294451B1 EP88900569A EP88900569A EP0294451B1 EP 0294451 B1 EP0294451 B1 EP 0294451B1 EP 88900569 A EP88900569 A EP 88900569A EP 88900569 A EP88900569 A EP 88900569A EP 0294451 B1 EP0294451 B1 EP 0294451B1
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EP
European Patent Office
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pressure vessel
continuous casting
casting
metal
mould
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EP88900569A
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Wilhelm Eul
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Heide Hein Engineering & Design
Original Assignee
Heide Hein Engineering & Design
Heide Hein Engineering & Design
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/145—Plants for continuous casting for upward casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/106—Shielding the molten jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B22D11/14—Plants for continuous casting

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the continuous casting of metal strands from refractory metals, in particular steel strands, with cross-sections close to the final dimensions, according to the principle of the communicating tubes, in which or in which the casting metal in each case from a pressure vessel through a sewer pipe one continuous casting mold is pressed.
  • a large number of continuous casting processes are known for the production of semi-finished products or primary material for rolling mills. Some of these processes are also used on an industrial scale. These include circular arc continuous casting plants, vertical bending continuous casting plants, die casting processes and horizontal continuous casting processes.
  • the present invention is based on a state of the art, as can be seen in the "Manual of Continuous Casting" from Herrmann Verlag Aluminum, Düsseldorf, edition 1958, page 691 with picture 1930 and page 694 with picture 1940.
  • a method of rising casting is also known (GB-A-2 116 888), which, however, is designed as a semi-continuous casting process, so that no continuously produced cast strand but metal strand castings of finite length, ie of a few meters in length, are produced.
  • the ascent of the cast will not based on the principle of communicating tubes, but by means of an unconnected liquid column.
  • the melt is discontinuously discharged from a melting furnace into a pressure-tight vessel and from there it is pressed by gas pressure onto the melt pool level and through a feed pipe into the mold.
  • the lengths of the individual pieces are determined by chilled molds.
  • the invention has for its object to design a ladle insert in such a way that the pouring pouring metal on the way to solidification is no longer exposed to reoxidation, degassing the pouring metal (including unsteady melting) immediately before the casting process to be able to make a temperature and analysis correction shortly before pouring and to achieve the control of the flow of casting metal to the continuous casting mold without additional manual or apparatus expenditure.
  • the object is achieved on the basis of the method described at the outset in that the casting metal is pressed from a higher-level storage container through the communicating sewer pipe into a pressure vessel with a gas dome, that the casting metal is passed through a vertical immersion pipe which is immersed in the casting metal through the gas dome , is transported into a substantially vertically oscillating, independent continuous casting mold and that the casting strand which is being formed is deflected in an arc from the vertical into the horizontal and drawn off.
  • This process combines the advantage of the air being completely sealed off from the casting metal until the largely solidified metal strand emerges at the exit from the continuous casting mold.
  • the metal inflow can be easily controlled by pressure control via the gas dome. With the rising casting, a dense, gap-free structure is created.
  • the casting metal can be degassed immediately before the actual casting process without significant temperature losses. There is also no slag fishing in front of the mold. According to the process, semi and unsteady steels can also be cast.
  • the device for carrying out the method is based on a pressure vessel and a continuous casting mold connected by means of a sewer pipe.
  • an exchangeable pan vessel is connected upstream of the pressure vessel via the sewer pipe, that an immersion tube is immersed through a gas dome in the casting metal located in the pressure vessel and is attached to an oscillatable continuous casting mold arranged above the pressure vessel and that a sealing compensator for the mold oscillation movement is arranged between the pressure vessel and the continuous casting mold.
  • the casting metal can advantageously be degassed during the casting process by connecting a vacuum chamber with airtight connection connections between the pan vessel and the pressure vessel.
  • the sewer pipe opens into the pressure vessel in the region of the pressure vessel bottom.
  • the shape and the length of the sewer pipe can hereby be influenced or determined or selected.
  • the cast metal level in the vacuum chamber run higher than the top of the horizontally removable metal strand.
  • the desired pressure conditions in the cast metal or in the solidifying metal strand are thereby set.
  • a casting tract is connected upstream of the pressure vessel, which has a degassing device and / or a pressure accumulator and / or an alloy addition device and / or a heating device.
  • slides are arranged next to the vacuum chamber and in front of the pressure vessel. These ensure that the pressure is maintained in parts of the system if there is a drop in pressure in other areas.
  • Another group of features consists of the fact that the pressure vessel has a considerably larger cross section than the sewer pipe or the immersion pipe. This measure allows the formation of the gas dome. Elimination and degassing processes, if desired, as well as purification processes can be facilitated.
  • An interchangeability of the dip tube is advantageously achieved and facilitated in that a frame is arranged between the compensator and the continuous casting mold, which is carried or driven by a mold oscillation drive and which also carries the continuous casting mold.
  • the formation of the cast strand or metal strand is also favored in that the continuous casting mold formed from cooled copper plates is provided at the inlet with semi-permeable strips and that these strips are provided with lubricant channels which are connected to a high-pressure lubricant pump. This reduces the friction of the metal strand and at the same time supports the detachment of the strand shell being formed.
  • a slide is arranged between the continuous casting mold and the dip tube. This measure allows the continuous casting mold to be changed without changing the immersion tube, e.g. when changing from a format of the metal strand to a new format.
  • the mold oscillation with a moving immersion tube requires new ways of construction.
  • the compensator consists of a labyrinth lower part fastened to the pressure vessel and a labyrinth upper part fastened to the continuous casting mold or to the slide, that the labyrinth lower part and the labyrinth upper part are provided with interacting teeth, the latter of which The stroke of movement corresponds to the stroke of the continuous casting mold.
  • the mold oscillation can thus advantageously be absorbed and the sealing elements are protected from damage in emergencies.
  • sealing elements are that the lower part of the labyrinth and the upper part of the labyrinth form a cylindrical, external seal. Such a seal can be better controlled.
  • the seal can be formed either in the manner of a piston ring seal or in the manner of an annular bellows.
  • the seal is cooled. Such cooling can take place from the outside or from the inside or on both sides.
  • the invention is not restricted to the use of a single-core continuous casting installation. It is therefore proposed that several parallel metal strands can be generated, wherein one or two pan vessels are provided and that a track runs in front of the continuous casting molds across the metal strands, on which one or more manipulators for changing continuous casting molds, compensators or dip tubes can be moved. Only one casting section is therefore necessary for all continuous casting molds. This arrangement also allows casting to be interrupted on any strand without having to stop pouring on the other strands.
  • an emergency casting device is arranged under the pressure vessel or the connected sewer pipe.
  • the casting metal flows from a pan vessel 1, regulated by a pan slide 2, into a one arranged below the pan vessel 1 Vacuum chamber 3.
  • the vacuum chamber 3 is connected to a machine (not shown) that generates the vacuum by means of a suction pipe 4.
  • An alloy addition device 5 for alloying agents and / or scrap is also provided on the vacuum chamber 3.
  • a gas-permeable insert 6 is arranged in the bottom region of the vacuum chamber 3.
  • a slide 7 arranged in the bottom area forms the bottom closure of the vacuum chamber 3 at the beginning of the casting process and, if necessary.
  • a sewer pipe 8 made of refractory material, which consists of a vertically downward section 8a, a horizontal section 8b and a vertically upward section 8c.
  • the sewer pipe 8 is provided at a suitable point with a heating device 36 in order to heat up the casting metal if necessary.
  • a closure device 11 is provided in the region of the deflection of the section 8b into the section 8c which, if necessary, enables the drainage of the sewer pipe 8.
  • the end of section 8c is formed by a slide 12. This slide 12 can also serve as a bottom closure of a pressure vessel 13. It is also possible to provide a second slide.
  • the pressure vessel 13 is used to hold the liquid casting metal shortly before entering a dip tube 14, which in turn feeds the casting metal to a continuous casting mold 15, which can basically consist of an arcuate casting mold or also of a straight continuous casting mold. There are special advantages associated with both systems.
  • the dip tube 14 is designed according to the format of the metal strand 10 to be cast or the corresponding continuous casting mold 15.
  • the pressure vessel 13 is enlarged in cross section with respect to the sewer pipe 8 and is under a gas pressure which is built up in a gas dome 20 and which hates the continuous casting mold 15 and a mold oscillation drive 30 partially compensated. Furthermore, the enlarged cross-section serves to calm the flow of the casting metal and to separate metal-accompanying substances, which are drawn off from time to time.
  • the gas pressure depends on the distance of the cast metal mirror 9 above the top of the horizontally removable metal strand 10.
  • a compensator 16 and a slide 17 are arranged above the pressure vessel 13.
  • the compensator 16 compensates for the mold stroke in relation to the fixed pressure vessel 13 and consists of a lower labyrinth part 16a and an upper labyrinth part 16b.
  • the gas-tight closure of lower part 16a and upper part 16b is achieved by means of piston rings 16d.
  • the lower part 16a and the upper part 16b are supplied with coolant via a line system 16e.
  • the gas pressure established in the pressure vessel 13 is controlled and monitored via a gas line 16f.
  • the labyrinth upper part 16b automatically falls on the labyrinth lower part 16a and, as a result of a toothing 16g, blocks the flow of the casting metal and prevents the piston rings 16d from being damaged.
  • the lower labyrinth part 16a and the upper labyrinth part 16b form a cylindrical, outer seal 16h (FIG. 4).
  • This seal 16h is formed either in the manner of a piston seal 16d (FIG. 4) or in the manner of an annular bellows 16c (FIG. 5).
  • the lower labyrinth part 16a and the upper labyrinth part 16b are connected by means of a flexible element, ie with a ring collar 16c, which is protected from damage by the toothing 16g.
  • the pressure vessel 13 has a gas inlet 18 and a slag tapping device 19.
  • the continuous casting mold 15 is equipped with a second slide, not shown, which lies above the slide 17.
  • the continuous casting mold 15 also has copper plates 22 (FIG. 2) which form the format for the metal strand. They can be designed for a block, tube or plate continuous casting mold 15 and are cooled from the outside.
  • semipermeable strips 23 are arranged in a ring, which serve to supply and distribute suitable lubricants.
  • the strips 23 have channels 24.
  • the channels 24 are segmented and are supplied with lubricant through a line 38 by means of a multi-cylindrical injection pump (not shown).
  • an internally cooled frame 26 which is carried or driven by the mold oscillation drive 30 and which also carries the continuous casting mold 15.
  • the sewer pipe 8 runs in each case in the axis of symmetry of the continuous casting molds 15, i.e. perpendicular to the strand extraction direction 31.
  • two ladle containers 1 are expediently provided on the left and right of the system. This enables a smooth change of the ladle vessels 1 without the need for a conventional ladle turret with inevitable ladle changing times.
  • the mold oscillation drive 30 and segment drives are located under the strand discharge 37.
  • a slag receiving device 32 which can be moved transversely to the metal strands 10, is provided directly next to the slag accumulating in the pressure vessel 13.
  • a tapping device 33 is provided for receiving the casting metal from the casting tract in an emergency and for other cases. It can be moved across by means of a trolley 34 and is disposed of outside the casting area by crane.
  • a reel device 35 is provided in the strand discharge 36 for handling thin metal strands 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallsträngen aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere von Stahlsträngen, mit endabmessungsnahen Querschnitten, nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, bei dem, bzw. bei der das Gießmetall jeweils aus einem Druckgefäß durch jeweils ein Kanalrohr in jeweils eine Stranggießkokille gedrückt wird.
  • Zur Herstellung von Halbzeug bzw. Vormaterial für Walzwerke ist eine Vielzahl von Stranggießverfahren bekannt. Einige dieser Verfahren werden auch großtechnisch eingesetzt. Darunter fallen Kreisbogen-Stranggießanlagen, Senkrecht-Abbiege-Stranggießanlagen,Druckguß-Verfahren und Horizontal-Stranggießverfahren.
  • Die bekannten Verfahren sind entweder technisch problematisch oder sind in der Anlagentechnik sehr aufwendig und erfordern immer noch einen hohen Einsatz an Personal und Investitionskosten. Leistungsstarke Anlagen sind zudem sehr unflexibel in der Produktpalette.
  • Insbesondere die Forderung nach einer den vorstehenden Gesichtspunkten entsprechenden Gießanlage für die Herstellung endabmessungsnaher Querschnitte ist nach dem Stand der Technik unzureichend erfüllt. Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung dünner Stahlstränge mit einer Stranggießkokille sehr engen Querschnitts leidet unter erheblichen Problemen gießtechnischer Art, z.B. wird das Reinigen der Gießmetallbad-Oberfläche in der Kokille von Schlacke aufgrund des engen Querschnitts sehr erschwert. Ferner ist hier das Problem des Angießens bei hohen Gießgeschwindigkeiten ungelöst.
  • Ein bisher ebenfalls unbefriedigend gelöstes Problem ist die sich in der Stranggießkokille sammelnde Schlacke, die nicht nur beträchtliche Aufwendungen an das Gießpulver erfordert, sondern auch die Gießmannschaft erheblich fordert. Hieran anschließend zeigt sich mangelhaft trainiertes Personal als Urrsache für viele Gießfehler.
  • Ein weiteres Problem der bekannten Stranggießverfahren ist in der Reoxydation der Stahlschmelze vor und während des Gießprozesses zu sehen. So muß z.B. das Schattenrohr zwischen Gießpfanne und Verteiler für mehrere Prozeduren entfernt werden, wobei dann sofort Reoxydation des fließenden Gießstrahls eintritt. Erhebliche Zeit- und Kostenprobleme treten im Bereich der sog. Zwischenverteiler auf. Die voluminösen Verteiler müssen über der Stranggießkokille präzise ausberichtet werden, was bei sehr schmalen Strängen immer problematischer wird.
  • Allen großtechnisch angewendeten Stranggießverfahren haften Nachteile des großen Personalaufwandes im gießtechnischen Prozeß an (Pfanne,Verteiler,Kokille). Hieraus resultieren neben erheblichen Kosten auch große Mängel in der Prozeßführung und in der Qualität der Produkte.
  • Die vorliegende Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie sich dieser aus dem "Handbuch des Stranggießens" von Herrmann Verlag Aluminium, Düsseldorf, Ausgabe 1958, Seite 691 mit Bild 1930 und Seite 694 mit Bild 1940 ergibt.
  • Danach sind bei einem System des steigenden Gusses und eines kommunizierenden Rohres ein mit Reoxydation behafteter Eingießtrichter, eine feststehende Senkrecht- oder Horizontalstranggießkokille und entweder ein schroffer Übergang von der Vertikalen in die Horizontale oder nur ein vertikaler Strangabzug bekannt.
  • Es ist auch ein Verfahren des steigenden Gusses bekannt (GB-A-2 116 888), das allerdings als semikontinuierlicher Gießvorgang ausgestaltet ist, so daß kein kontinuierlich erzeugter Gußstrang sondern Metallstranggußstücke von endlicher Länge, d.h. von ein paar Metern Länge entstehen. Das Aufsteigen des Gusses wird nicht nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren bewirkt, sondern durch eine nicht zusammenhängende Flüssigkeitssäule. Es wird aus einem Schmelzofen diskontinuierlich Schmelze in ein druckdichtes Gefäß abgelassen und von dort durch Gasdruck auf den Schmelzbadspiegel und durch ein Zuführungsrohr in die Kokille gedrückt. Die Längen der Einzelstücke werden durch aneinandergereihte Kokillen bestimmt. Es handelt sich hierbei nicht um biegefähiges, d.h. wickelfähiges Gießgut und vor allen Dingen nicht um durch geringe Verformungsenergie auf endabmessungsnahe Querschnitte verformbare Querschnitte, die wickelfähiges Gießgut bilden könnten. Vielmehr werden nach dem bekannten Verfahren Rund-oder Quadratblöcke erzeugt, die nach den herkömmlichen Methoden der Blockwalzwerke weiterverarbeitet werden müssen. Ein Gießpfanneneinsatz, eine Vermeidung von Reoxydation auf dem gesamten Erstarrungsweg, eine Entgasung der Schmelze unmittelbar vor dem Gießen, Temperatur- und Analysenkorrekturen und die Regelung des Gießmetallzuflusses werden hier nicht berücksichtigt.
  • Aus dem "Handbook on Continuous Casting", 1980,Aluminium-Verlag Düsseldorf, Seite 290, Fig. 1656, ist das eingangs bezeichnete gattungsgemäße Verfahren ebenfalls bekannt, wobei das Prinzip der kommunizierenden Röhren angewendet wird. Dort wird das Gießmetall aus einem auf Hüttenflur angeordneten Druckgefäß durch ein Kanalrohr in eine feststehende Bogenkokille gedrückt, wobei allerdings Induktionspumpen im Kanalrohr angewendet werden, um Druck zu erzeugen. Ein anderes Verfahren (Fig. 1658) wendet ebenfalls Bogenkokillen an. Hier wird daher der Gußstrang während der Abkühlung d.h. während des Erstarrens gebogen und nicht im gestreckten Zustand gegossen und gekühlt.
  • Aus den "Patents Abstracts of Japan", Vol.6,No.178 (M-155) vom 11.9.82 und JP-A-57-85 655, ist das Gießen von Hohlsträngen bekannt, wobei Schmelze in einem vorgeschalteten Behandlungsgefäß entgast wird. Da die Schmelze anschließend von einem tieferliegenden Schmelzenspiegel aus in die senkrechte stillstehende Kokille gefördert wird,liegt auch hier kein System kommunizierender Röhren vor und keine zusammenhängende Flüssigkeitssäule zwischen Ofen und Kokille. Die Rohre sind weder biegefähig noch wickelfähig.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gießpfanneneinsatz in der Weise zu gestalten, daß das abfließende Gießmetall auf dem Weg zur Erstarrung einer Reoxydation nicht mehr ausgesetzt wird, eine Entgasung des Gießmetalls (auch unberuhigter Schmelzen) unmittelbar vor dem Gießprozeß durchführen zu können, überhaupt eine Temperatur- und Analysenkorrektur kurz vor dem Abgießen vornehmen zu können und die Regelung des Zuflusses von Gießmetall zur Stranggießkokille ohne zusätzlichen manuellen oder apparativen Aufwand zu erreichen.
  • Die gestellte Aufgabe wird auf der Grundlage des eingangs bezeichneten Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gießmetall aus einem höhergelegenen Vorratsbehälter durch das kommunizierende Kanalrohr in ein Druckgefäß mit Gasdom gedrückt wird, daß das Gießmetall durch ein vertikales Tauchrohr, das durch den Gasdom in das Gießmetall eintaucht, in eine im wesentlichen vertikal oszillierende, unabhängige Stranggießkokille transportiert wird und daß der sich bildende Gußstrang im Bogen von der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt und abgezogen wird. Dieses Verfahren verbindet den Vorteil völligen Luftabschlusses des Gießmetalls bis zum Austritt des weitestgehend durcherstarrten Metallstranges am Ausgang aus der Stranggießkokille. Der metallzufluß ist hier leicht durch Druckkontrolle über den Gasdom zu regeln. Bei dem steigenden Guß wird ein dichtes lückenfreies Gefüge erzeugt. Das Gießmetall kann unmittelbar vor dem eigentlichen Gießprozeß entgast werden ohne nennenswerte Temperaturverluste. Ein Schlackenfischen entfällt vor der Kokille ebenfalls. Hach dem Verfahren können auch halb- und unberuhigte Stähle vergossen werden.
  • Eine Verbesserung ergibt sich daraus, daß der in den Gasdom generierte Druck in Abstimmung mit der Stranggießkokillen-Oszillation gesteuert wird. Die Erstarrungsverhältnisse in der Stranggießkokille, d.h. die Bildung der Strangschale können mit diesem Schritt vorteilhaft beeinflußt werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß zwischen der Erstarrungsfront im gegossenen Metallstrang und der Gießmetall-Oberfläche in dem Druckgefäß bzw. der Gießmetall-Oberfläche in der Vakuumkammer eine metallostatische Druckdifferenz von mindestens 780 Torr kontinuierlich aufrechterhalten wird. Diese maßnahmen gewährleisten die Herstellung eines dichten Gefüges, wobei Entgasungsvorgänge an dieser Stelle unterdrückt werden können.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens basiert auf einem Druckgefäß und einer mittels eines Kanalrohrs verbundenen Stranggießkokille.
  • Ein solcher Gegenstand wird nach der weiteren Erfindung dadurch verbessert, daß dem Druckgefäß über das Kanalrohr ein auswechselbares Pfannengefäß vorgeschaltet ist, daß ein Tauchrohr durch einen Gasdom in das in dem Druckgefäß befindliche Gießmetall eintaucht und an einer über dem Druckgefäß angeordneten, oszillierbaren Stranggießkokille befestigt ist und daß zwischen Druckgefäß und Stranggießkokille ein dichtender Kompensator für die Kokillen-Oszillationsbewegung angeordnet ist. Der Gedanke eines Gasdoms in Verbindung mit dem Druckgefäß gestattet ein Fernhalten des Gießmetalls von gegen die Stranggießkokille abdichtenden Teilen im Zusammenhang mit einem steigenden und reoxydationsfreien Guß.
  • Vorteilhaftweise kann die Entgasung des Gießmetalls während des Gießprozesses erfolgen, indem zwischen dem Pfannengefäß und dem Druckgefäß eine Vakuumkammer mit luftdichten Anschlußverbindungen eingeschaltet ist.
  • Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, daß das Kanalrohr am Druckgefäß im Bereich des Druckgefäß-Bodens einmündet. Vorteilhafterweise kann hiermit die Form und die Länge des Kanalrohres beeinflußt bzw. bestimmt oder gewählt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Gießmetallspiegel in der Vakuumkammer höher als die Oberseite des horizontal abziehbaren Metallstranges verläuft. Dadurch werden die gewünschten Druckverhältnisse im Gießmetall bzw. im erstarrenden Metallstrang eingestellt.
  • In Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß dem Druckgefäß ein Gießtrakt vorgeschaltet ist, der eine Entgasungseinrichtung und/oder einen Druckspeicher und/oder eine Legierungszugabeeinrichtung und/oder eine Heizeinrichtung aufweist. Diese Merkmale stehen im Sinn von vorteilhaften Vorbehandlungsmaßnahmen für das Gießmetall, um z.B. unerwünschte Ausscheidungsvorgänge zu vermeiden.
  • Ferner ist vorgesehen, daß an die Vakuumkammer anschließend und vor dem Druckgefäß jeweils Schieber angeordnet sind. Diese gewährleisten eine Aufrechterhaltung des Druckes in Teilen der Anlage, falls in anderen Teilbereichen ein Druckabfall eintritt.
  • Eine andere Merkmalsgruppe besteht daraus, daß das Druckgefäß gegenüber dem Kanalrohr bzw. gegenüber dem Tauchrohr einen erheblich größeren Querschnitt aufweist. Diese Maßnahme gestattet die Bildung des Gasdoms. Ausscheidungs- und Entgasungsvorgänge können, falls erwünscht, sowie auch Entschlackungsvorgänge erleichtert ablaufen.
  • Ein anderer Vorschlag besteht darin, daß das Druckgefäß im oberen Bereich mit einer Schlacken-Absticheinrichtung versehen ist. Damit kann ohne besonderen Aufwand Restschlacke entfernt werden.
  • Eine Auswechselbarkeit des Tauchrohrs wird vorteilhafterweise dadurch erzielt und erleichtert, daß zwischen dem Kompensator und der Stranggießkokille ein Rahmen angeordnet ist, der durch einen Kokillen-Oszillationsantrieb getragen bzw. angetrieben ist und der auch die Stranggießkokille trägt.
  • Das Bilden des Gußstranges bzw. Metallstranges wird außerdem dadurch begünstigt, daß die aus gekühlten Kupferplatten gebildete Stranggießkokille am Einlauf mit semipermeablen Leisten versehen ist und daß diese Leisten mit Schmiermittelkanälen versehen sind, die mit einer Hochdruckschmiermittelpumpe verbunden sind. Dadurch wird die Reibung des Metallstranges vermindert und gleichzeitig das Ablösen der sich bildenden Strangschale unterstützt.
  • Nach weiteren Merkmalen ist zwischen der Stranggießkokille und dem Tauchrohr ein Schieber angeordnet. Diese Maßnahme erlaubt das wechseln der Stranggießkokille ohne das Wechseln des Tauchrohrs, z.B. beim wechsel von einem Format des Metallstranges auf ein neues Format.
  • Die Kokillen-Oszillation bei einem mitbewegten Tauchrohr erfordert neue wege der Konstruktion. So wird hierzu vorgeschlagen,daß der Kompensator aus einem an dem Druckgefäß befestigten Labyrinth-Unterteil und einem an der Stranggießkokille bzw. an dem Schieber befestigten Labyrinth-Oberteil besteht, daß das Labyrinth-Unterteil und das Labyrinth-Oberteil mit zusammenwirkenden Verzahnungen versehen sind, deren Bewegungshub dem Hub der Stranggießkokille entspricht. Damit kann die Kokillenoszillation vorteilhaft aufgefangen werden und die Dichtungselemente werden in Notfällen vor Beschädigungen geschützt.
  • Vorteilhafte Merkmale für die Dichtungselemente bestehen darin, daß das Labyrinth-Unterteil und das Labyrinth-Oberteil eine zylindrische, außen liegende Dichtung bilden. Ein solche Dichtung kann besser kontrolliert werden.
  • Die Dichtung kann nach einem anderen Vorschlag entweder in der Art einer Kolbenring-Dichtung oder in der Art eines Ringbalges gebildet sein.
  • Eine Maßnahme zum Schutze gegen die Betriebswärme besteht darin, daß die Dichtung gekühlt ist. Eine solche Kühlung kann von außen oder von innen oder auf beiden Seiten erfolgen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung einer einadrigen Stranggießanlage beschränkt. Es wird deshalb vorgeschlagen, daß mehrere parallel verlaufende Metallstränge erzeugbar sind, wobei ein oder zwei Pfannengefäße vorgesehen sind und daß quer zu den Metallsträngen eine Gleisbahn vor den Stranggießkokillen verläuft, auf der ein oder mehrere Manipulatoren für den Wechsel von Stranggießkokillen, Kompensatoren oder Tauchrohren verfahrbar sind. Für sämtliche Stranggießkokillen ist daher nur ein Gießtrakt notwendig. Diese Anordnung erlaubt außerdem ein Unterbrechen des Abgießens auf einer beliebigen Strangader, ohne den Gießbetrieb auf den anderen Strangadern abbrechen zu müssen.
  • Schließlich ist es noch vorteilhaft, daß unter dem Druckgefäß bzw. dem angeschlossenen Kanalrohr eine Notgießeinrichtung angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Gesamtansicht der Stranggießvorrichtung im Aufriß von der Seite gesehen,
    • Fig.2 einen Ausschnitt bezüglich einer Bogenstranggießkokille mit Tauchrohr und Druckgefäß im senkrechten Schnitt, gegenüber Fig.l in einem vergrößerten Maßstab,
    • Fig.3 ein Detail zwischen Bogenstranggießkokille und Tauchrohr im Längsschnitt wie Fig.2, jedoch in einem noch mehr vergrößerten Maßstab,
    • Fig.4 einen Teil-Querschnitt durch den Kompensator in einer ersten Ausführungsform,
    • Fig.5 einen Teil-Querschnitt wie Fig.4 durch den Kompensator in einer zweiten Ausführungsform,
    • Fig.6 einen Grundriß für eine Mehrstranggießanlage in einer ersten Ausführungsform und
    • Fig.7 einen Grundriß wie Fig.6 für eine Mehrstranggießanlage in einer zweiten Ausführungsform.
  • Aus einem Pfannengefäß 1 fließt das Gießmetall, geregelt durch einen Pfannenschieber 2, in eine unter dem Pfannengefäß 1 angeordnete Vakuumkammer 3. Die Vakuumkammer 3 ist mit einer das Vakuum erzeugenden Maschine (nicht gezeichnet) mittels eines Saugrohrs 4 verbunden.
  • An der Vakuumkammer 3 ist auch eine Legierungszugabeeinrichtung 5 für Legierungsmittel und/oder Schrott vorgesehen. Im Bodenbereich der Vakuumkammer 3 ist ein gasdurchlässiger Einsatz 6 angeordnet. Ein im Bodenbereich angeordneter Schieber 7 bildet zu Beginn des Gießprozesses und im Bedarfsfall den bodenseitigen Verschluß der Vakuumkammer 3.
  • Im Anschluß an eine Ausgußdüse 7a der Vakuumkammer 3 befindet sich ein Kanalrohr 8 aus feuerfestem Werkstoff, das aus einem vertikal nach unten gerichteten Abschnitt 8a, einem horizontalen Abschnitt 8b und einem vertikal nach oben gerichteten Abschnitt 8c besteht. Das Kanalrohr 8 ist an geeigneter Stelle mit einer Heizeinrichtung 36 versehen, um das Gießmetall bei Bedarf aufzuheizen. Im Bereich der Umlenkung des Abschnitts 8b in den Abschnitt 8c ist eine Verschlußeinrichtung 11 vorgesehen, die erforderlichenfalls die Drainage des Kanalrohrs 8 ermöglicht. Den Abschluß des Abschnitts 8c bildet ein Schieber 12. Dieser Schieber 12 kann gleichzeitig als Bodenverschluß eines Druckgefäßes 13 dienen. Es ist auch möglich, einen zweiten Schieber vorzusehen. Das Druckgefäß 13 dient der Aufnahme des flüssigen Gieß- metalls kurz vor Eintritt in ein Tauchrohr 14, das seinerseits das Gießmetall einer Stranggießkokille 15 zuführt, die grundsätzlich aus einer Bogenstranggießkokille oder aber auch aus einer geraden Stranggießkokille bestehen kann. Mit beiden Systemen sind besondere Vorteile verbunden.
  • Das Tauchrohr 14 ist entsprechend dem zu gießenden Format des Metallstranges 10 bzw. der entsprechenden Stranggießkokille 15 ausgebildet. Das Druckgefäß 13 ist gegenüber dem Kanalrohr 8 in seinem Querschnitt vergrößert und steht unter einem Gasdruck, der in einem Gasdom 20 aufgebaut ist und der die Hassen der Stranggießkokille 15 und eines Kokillen-Oszillationsantriebs 30 zum Teil kompensiert. Ferner dient der vergrößerte Querschnitt der Beruhigung der Strömung des Gießmetalls und der Abscheidung von metallbegleitenden Stoffen, die von Zeit zu Zeit abgezogen werden.
  • Der Gasdruck richtet sich nach dem Abstand des Gießmetallspiegels 9 über der Oberseite des horizontal abziehbaren Metallstranges 10.
  • Über dem Druckgefäß 13 sind ein Kompensator 16 und über diesem ein Schieber 17 angeordnet. Oer Kompensator 16 kompensiert den Kokillenhub gegenüber dem feststehenden Druckgefäß 13 und besteht aus einem Labyrinth-Unterteil 16a und einem LabyrinthOberteil 16b.
  • Gemäß Fig.4 ( einer ersten Ausführungsform) wird der gasdichte Abschluß von Unterteil 16a und Oberteil 16b mittels Kolbenringen 16d erreicht. Das Unterteil 16a und das Oberteil 16b werden über ein Leitungssystem 16e mit Kühlmittel versorgt. Über eine Gasleitung 16f wird der sich im Druckgefäß 13 einstellende Gasdruck gesteuert und überwacht. Bei Ausfall oder unzulässigen Abfall des Gasdrucks im Druckgefäß 13 fällt das Labyrinth-Oberteil 16b automatisch auf das Labyrinth-Unterteil 16a und blockiert infolge einer Verzahnung 16g dem Gießmetall den Durchfluß und verhindert die Beschädigung der Kolbenringe 16d.
    Das Labyrinth-Unterteil 16a und das Labyrinth-Oberteil 16b bilden eine zylindrische, außen liegende Dichtung 16h (Fig.4). Diese Dichtung 16h ist entweder in der Art einer Kolbendichtung 16d (Fig.4) oder in der Art eines Ringbalges 16c (Fig.5) gebildet.
  • Gemäß Fig.5 (einer zweiten Ausführungsform) werden das Labyrinth-Unterteil 16a und das Labyrinth-Oberteil 16b mittels eines flexiblen Elementes, d.h. mit einer Ringmanschette 16c verbunden, die durch die Verzahnung 16g vor Beschädigung geschützt wird.
  • Das Druckgefäß 13 weist einen Gaseintritt 18 und eine Schlackenabsticheinrichtung 19 auf.
  • Die Stranggießkokille 15 ist für eine modifizierte Steuerungstechnik mit einem zweiten, nicht gezeigten Schieber, der über dem Schieber 17 liegt, ausgestattet.
  • Die Stranggießkokille 15 besitzt ferner Kupferplatten 22 (Fig.2), die das Format für den Metallstrang bilden. Sie können für eine Block-, Rohr- oder Platten-Stranggießkokille 15 ausgebildet sein und werden von außen gekühlt.
  • Am Einlaufteil 22a der Stranggießkokille 15 (Fig.3) sind semipermeable Leisten 23 ringförmig angeordnet, die der Zuführung und Verteilung geeigneter Schmiermittel dienen. Die Leisten 23 weisen Kanäle 24 auf. Die Kanäle 24 sind sektorial gegliedert und werden mittels einer vielzylindrischen Einspritzpumpe (nicht gezeigt) durch eine Leitung 38 mit Schmiermittel versorgt. Zwischen dem Kompensator 16 und der Stranggießkokille 15 ist ein (innent gekühlter Rahmen 26 angeordnet, der durch den Kokillen-Oszillationsantrieb 30 getragen bzw. angetrieben ist und der auch die Stranggießkokille 15 trägt.
  • Gemäß den Fig.6 bzw. 7 können mehrere Systeme für Metallstränge 10 nebeneinander angeordnet werden. In diesem Fall verläuft das Kanalrohr 8 jeweils in der Symmetrieachse der Stranggießkokillen 15, d.h. senkrecht zur Strangausziehrichtung 31. Für Hochleistungsanlagen werden zweckmäßigerweise zwei Pfannengefäße 1 jeweils links und rechts der Anlage vorgesehen. Hierdurch wird ein reibungsloses Wechseln der Pfannengefäße 1 ermöglicht, ohne einen üblichen Pfannendrehturm mit unvermeidlichen Pfannenwechselzeiten zu benötigen.
  • Die dem Anlagenteil des Strangaustrags 37 abgewendete Gießstand-Front 27 (Fig.1) dient allgemein zur Kontrolle der Anlage und dem Service. Hierfür ist ein Manipulator 28 auf Schienen 28a vorgesehen, um die Handhabung folgender und anderer Einrichtungen zu ermöglichen:
    • des Tauchrohrs 14
    • des Kompensators 16
    • des Schiebers 17
    • der Stranggießkokille 15
    • von Segmenten 29 der Strangführung.
  • Unter dem Strangaustrag 37 befindet sich der Kokillenoszillationsantrieb 30 sowie (nicht gezeigte) Segmentantriebe.
  • Für die Aufnahme von im Druckgefäß 13 anfallender Schlacke ist unmittelbar neben diesem eine quer zu den Metallsträngen 10 verfahrbare Schlackenaufnahmevorrichtung 32 vorgesehen.
  • Zur Aufnahme des Gießmetalls aus dem Gießtrakt im Notfall und für andere Fälle ist eine Absticheinrichtung 33 vorgesehen. Sie ist mittels eines Wagens 34 querverfahrbar und wird außerhalb des Gießbereichs per Kran entsorgt.
  • Zur Handhabung dünner Metallstränge 10 ist im Strangaustrag 36 eine Haspeleinrichtung 35 vorgesehen.

Claims (20)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metallsträngen aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere von Stahlsträngen, mit endabmessungsnahen Querschnitten, nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, bei dem das Gießmetall jeweils aus einem Druckgefäß durch jeweils ein Kanalrohr in jeweils eine Stranggießkokille gedrückt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gießmetall aus einem höhergelegenen vorratsbehälter durch das kommunizierende Kanalrohr in ein Druckgeläß mit Gasdom gedrückt wird, daß das Gießmetall durch ein vertikales Tauchrohr , das durch den Gasdom in das Gießmetall eintaucht, in eine im wesentlichen vertikal oszillierende, unabhängige Stranggießkokille transportiert wird und daß der sich bildende Gußstrang im Bogen von der vertikalen in die Horizontale umgelenkt und abgezogen wird.
2. verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in dem Gasdom generierte Druck in Abstimmung mit der Stranggießkokillen-Oszillation gesteuert wird.
3. verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Erstarrungsfront im gegossenen Metallstrang und der Gießmetall-Oberfläche in dem Druckgefäß bzw. der Gießmetall-Oberfläche in der vakuumkammer eine metallostatische Druckdilferenz von mindestens 780 Torr kontinuierlich aufrechterhalten wird.
4. vorrichtung zur Durchführung des verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Druckgefäß und einer mittels eines Kanalrohrs verbundenen Stranggießkokille,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Druckgeläß (13) über das Kanalrohr (8) ein auswechselbares Pfannengeläß (1) vorgeschaltet ist, daß ein Tauchrohr (14) durch einen Gasdom (20) in das in den Druckgeläß (13) belindliche Gießmetall eintaucht und an einer über dem Druckgeläß (13) angeordneten, oszillierbaren Stranggießkokille (15) befestigt ist und daß zwischen Druckgeläß (13) und Stranggießkokille (15) ein dichtender Kompensator (16) für die Stranggießkokillen-Oszillationsbewegung angeordnet ist.
5. vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Pfannengefäß (1) und dem Druckgefäß (13) eine vakuumkammer (3) mit luftdichten Anschlußverbindungen eingeschaltet ist.
6. vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kanalrohr (8) am Druckgefäß (13) im Bereich des Druckgefäß-Bodens einmündet.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießmetallspiegel (9) in der vakuumkammer (3) höher als die Oberseite des horizontal abziehbaren Metallstranges (10) verläuft.
8. vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Druckgeläß (13) ein Gießtrakt vorgeschaltet ist, der eine Entgasungseinrichtung und/oder einen Druckspeicher (3a) und/oder eine Legierungszugabeeinrichtung (5) und/oder eine Heizeinrichtung (36) aufweist.
9. vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß an die vakuumkammer (3) anschließend und vor dem Druckgeläß (13) jeweils Schieber (7;12) angeordnet sind.
10. vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckgefäß (13) gegenüber dem Kanalrohr (8) bzw. gegenüber dem Tauchrohr (14) einen erheblich größeren Querschnitt aufweist.
11. vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckgefäß (13) im oberen Bereich mit einer Schlakken-Absticheinrichtung (19) versehen ist.
12. vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Kompensator (16) und der Stranggießkokille (15) ein Rahmen (26) angeordnet ist,der durch einen Kokillen-Oszillationsantrieb (30) getragen bzw. angetrieben ist und der auch die Stranggießkokille (15) trägt.
13. vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die aus gekühlten Kupferplatten (22) gebildete Stranggießkokille (15) am Einlauf (22a) mit semipermeablen Leisten (23) versehen ist und daß diese Leisten (23) mit Schmiermittelkanälen (23) versehen sind, die mit einer Hochdruckschmiermittelpumpe verbunden sind.
14. vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Stranggießkokille (15) und dem Tauchrohr (14) ein Schieber (17) angeordnet ist.
15. vorrichtung nach mehreren der Ansprüche 4 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompensator (16) aus einem an dem Druckgeläß (13) befestigten Labyrinth-Unterteil (16a) und einem an der Stranggießkokille (15) bzw. an dem Schieber (17) befestigten Labyrinth-Oberteil (16b) besteht,daß das Labyrinth-Unterteil (16a) und das Labyrinth-Oberteil (16b) mit zusammenwirkenden verzahnungen (16g) versehen sind, deren Bewegungshub dem Hub der Stranggießkokille (15) entspricht.
16. vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Labyrinth-Unterteil (16a) und das Labyrinth-Oberteil (16b) eine zylindrische,außen liegende Dichtung (16h) bilden.
17. vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtung (16h) entweder in der Art einer Kolbenring-Dichtung (16d) oder in der Art eines Ringbalgs (16c) gebildet ist.
18. vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtung (16h) gekühlt ist.
19. vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere parallel verlaufende Metallstränge (10) erzeugbar sind, wobei ein oer zwei Pfannengeläße (1) vorgesehen sind und daß quer zu den Metallsträngen (10) eine Gleisbahn (28a) vor den Stranggießkokillen (15) verläuft, auf der ein oder mehrere Manipulatoren (28) für den Wechsel von Stranggießkokillen (15), Kompensatoren (16) oder Tauchrohren (14) verfahrbar sind.
20. vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter dem Druckgeläß (1) bzw. dem angeschlossenen Kanalrohr (8) eine Notgießeinrichtung (33,34) angeordnet ist.
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