EP0746434B1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls Download PDF

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EP0746434B1
EP0746434B1 EP95910398A EP95910398A EP0746434B1 EP 0746434 B1 EP0746434 B1 EP 0746434B1 EP 95910398 A EP95910398 A EP 95910398A EP 95910398 A EP95910398 A EP 95910398A EP 0746434 B1 EP0746434 B1 EP 0746434B1
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EP
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strand
steel
steel strand
speed
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0631—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a travelling straight surface, e.g. through-like moulds, a belt
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling molten liquid produced by strip casting Steel, in which at least part of a metal nozzle of a metallurgical vessel emerging melt solidifies by contact with a cooling surface, a one reducing atmosphere forming gas stream or an inert gas stream, on the surface of the freely accessible liquid steel strand immediately after leaving the metal nozzle of the metallurgical vessel, and the strand surface at least up to complete solidification of this gas atmosphere is exposed, as well as a device to carry out the procedure.
  • inert gas is proposed in the production of steel blanks by continuously pouring a metal jet into a cooled mold at the upper part of the mold near the surface of the liquid metal above the metal.
  • Nitrogen or argon is proposed, which is previously liquefied by compressing and lowering the temperature and is applied in the liquefied state to the surface of the steel blank. From this document it is only known to expose liquid metal to an inert gas atmosphere and to set up the gas jet in such a way that the liquid metal of the pipe body is rotated about a vertical axis.
  • the gas used here is introduced into the housing in an undirected manner and is used exclusively for cooling and usually to reduce scale formation.
  • the inert gas was brought into contact with either the liquid or the already solidified surface.
  • belt casting as is known, for example, from DE 38 10 302, the liquid metal is placed on a cooled endless belt and the free surface of the belt strand cools down during transport on the conveyor belt, so that the free surface is still near the nozzle in the front area is liquid and then solidifies by cooling.
  • the invention has set itself the goal of a method and a to create appropriate device with the influence on the Surface of the metallic strand material both on its shape and on its quality is taken.
  • a gas stream is released onto the surface of the accessible liquid steel strand immediately after leaving it the metal nozzle of the metallurgical vessel.
  • the Strand surface at least until the complete solidification of the Steel strand exposed to a gas that creates an inert atmosphere forms.
  • inert gases such as argon or Nitrogen.
  • the gas in an amount and a rate in such a way to guide the surface of the steel strand that influence is taken on the shape of the casting strand.
  • it can Surface pressed in and the entire strand for example, the profile can be given in the form of a crown.
  • the gas can also be controlled in such a way that it complements the gas kinetics has a positive influence in reducing the formation of bumps.
  • FIG. 1 shows a metallurgical vessel 11, in which a Metal nozzle 12 flows out of a molten metal M.
  • the melt M is guided on a conveyor belt 43, which as Endless belt of a drive drum 41 and a deflection drum 42 is held.
  • a cooling device 44 is provided, which the steel strand S, which in Direction of conveyance s is transported, cools.
  • the metal strand S is surrounded by a housing 31, of which it is Outlet 32 surrounded by a seal 33 to minimize gas leakage is.
  • Gas nozzles 25 are passed through the ceiling of the housing 31. This Nozzles 25 have an angle between 0 and 45 ° on. These gas nozzles 25 are connected to gas distributors 26 which are connected to a compressor 21 via feed lines 23. The Gas nozzles 25 can be shut off individually by shut-off elements 24.
  • a heat exchanger 22 is located between the compressor 21 and the nozzles 25 arranged with which the temperature of a reduced atmosphere forming gas or the inert gas can be predetermined.
  • the compressor 21 is connected to a gas supply station 29.
  • a connecting line 28 is provided, which Gas supply station 29 via a gas manifold 27 with the Housing 31 connects in the area of the strand exit 32.
  • FIG. 2 shows how using identical position digits
  • Figure 1 shows a cross section through a strip caster. Is shown the arrangement of several gas nozzles 25 side by side, each one Have shut-off device 24 and are connected to a distributor 25, which has the lead 23.
  • a seal 34 is provided in the upper region of the deflection drum 42, which the Lekagen between the side cheeks of the housing 31 and the Side shields of drum 42 minimized.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen durch Bandgießen erzeugten Stahles, bei dem mindestens ein Teil der aus einer Metalldüse eines metallurgischen Gefäßes austretenden Schmelze durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt, wobei ein eine reduzierende Atmosphäre bildender Gasstrom oder ein Inertgasstrom, auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet, und die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren dieser Gasatmosphäre ausgesetzt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren.
Beim kontinuierlichen Gießen oder Stranggießen wird das flüssige Metall in eine gekühlte Form geführt, wobei sich durch den Kontakt mit der Kühlform eine Erstarrungsfront von außen beginnend zum Inneren des Stranges ausbildet Zur Verbesserung der Qualität der Metallrohlinge ist bekannt, diesen ein inertes Gas zuzuführen.
So wird in der DE OS 21 63 928 vorgeschlagen bei der Herstellung von Stahlrohlingen durch kontinuierliche Gießen eines Metallstrahls in eine gekühlte Form am oberen Teil der Form in der Nähe der Oberfläche des flüssigen Metalls über dem Metall inertes Gas einzufahren Vorgeschlagen wird hierbei Stickstoff oder Argon, welches vorher durch Komprimieren und Absenken der Temperatur verflüssigt wird und in verflüssigtem Zustand auf die Oberfläche des Stahlrohlings aufgebracht wird.
Aus dieser Schrift ist es lediglich bekannt, flüssiges Metall einer Inertgasatmosphäre auszusetzen und den Gasstrahl so einzurichten, daß das flüssige Metall des Rohrlings in eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse versetzt wird.
Aus der Schrift DE 32 27 132 A1 ist es bekannt, einen aus einer Zumeßdüse austretenden Metallstrom in einen Schutzmantel aus inertem Gas, z. B. Argon oder Stickstoff einzuhüllen, um Luft von der Nähe der Metallschmelze fernzuhalten. Dieses unter Druck stehende inerte Gas schirmt den aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoff ab und verhindert dadurch eine Reoxidierung des freiliegenden Metallschmelzen-Miniskus. Eine weitergehende Beeinflussung des flüssigen Metalls entnimmt der Fachmann dieser Schrift nicht. Weiterhin ist der Einsatz inerten Gases zur Behandlung bereits erstarrter oder nur erwärmter metallischer Stränge oder Drähte bekannt. Erwähnt sei hier beispielsweise die Schrift DE 35 06 597A1, bei der ein Draht in einem Gehäuse einer Kühlkolonne einem leicht reduzierenden Gas ausgesetzt wird. Das hier eingesetzte Gas wird ungerichtet in das Gehäuse eingeführt und dient ausschließlich der Kühlung und üblicherweise der Verminderung einer Zunderbildung.
Bei den zitierten Gießverfahren wurde das inerte Gas entweder mit der flüssigen oder der bereits erstarrten Oberfläche in Kontakt gebracht. Beim Bandgießen, wie es etwa aus der Schrift DE 38 10 302 bekannt ist, wird das Flüssigmetall auf ein gekühles Endlosband aufgegeben und die freie Oberfläche des Bandstranges kühlt während seines Transportes auf dem Förderband ab, so daß im vorderen Bereich in Düsennähe die freie Oberfläche noch flüssig ist und danach durch Abkühlung erstarrt.
Aus dem gattungsbildenden JP-Abstract vol.10, no.195 (M-497) & JP-A-61-038747 ist ein Verfahren bekannt, bei dem schmelzflüssiger Stahl durch Kontakt mit einer Kühlzone erstarrt, wobei ein eine reduzierende Atmosphäre bildender Gasstrom auf die Oberfläche eines frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach Verlassen der Düse geleitet wird, und zwar bis zu dessen Durcherstarrung.
Hieraus ist auch eine Vorrichtung zum Stranggießen bekannt, bei der ein Gefäß zur Aufnahme der Schmelze eine Düse aufweist, über die die Schmelze einer mindestens eine Seite des Stahlstranges berührenden Kühlform zuführbar ist.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, mit der Einfluß auf die Oberfläche des metallischen Stranggutes sowohl auf seine Form wie auf seine Qualität genommen wird.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 11.
Erfindungsgemäß wird ein Gasstrom auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet. Dabei wird die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren des Stahlstranges einem Gas ausgesetzt, das eine inerte Atmosphäre bildet. Neben der Möglichkeit des Einsatzes von sauerstoffarmen Gasen wie Rauchgas kommen hier insbesondere inerte Gase wie Argon oder Stickstoff zum Einsatz.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Gas in einer Menge und einer Geschwindigkeit in der weise auf die Oberfläche des Stahlstranges zu leiten, daß Einfluß auf die Form des Gießstranges genommen wird. Zum einen kann die Oberfläche gezielt eingedrückt werden und dem Gesamtstrang beispielsweise das Profil in Form einer Bombierung gegeben werden. Das Gas kann aber auch so gesteuert werden, das die Gaskinetik ergänzend einen positiven Einfluß bei der Verminderung einer Beulenbildung nimmt.
Durch den Einsatz dieser Gase wird intensiv Einfluß auf die Oberfläche des Stahlstranges genommen, und zwar sowohl im flüssigen Bereich, wie im erstarrten Bereich, als auch im Übergangsbereich flüssig/fest. Zum einen wird hierdurch jegliche Verzunderung vermieden. Darüber hinaus wird durch den Einsatz des Gases in Düsennähe gezielt die Wärmeabfuhr und die Oberflächenspannung beeinflußt. In Abhängigkeit der gewünschten Qualität des Stahlstranges bzw. des Stahlbandes schlagen die Erfinder vor, das Gas entweder zu erhitzen und hierdurch ein Erstarren der Strangoberfläche für eine vorgebbare Strecke zu verhindern, oder in einer anderen Ausführungsform, das Gas soweit abzukühlen, daß es in flüssiger Form gefördert wird. In beiden extremen Bereichen kann die Temperatur des Gases vorggebar geführt werden. Selbstverständlich kann das Gas auch bei Raumtemperatur eingesetzt werden.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die
Figur 1
schematisch einen Längsschnitt durch die Gießanlage
Figur 2
schematisch einen Querschnitt.
Die Figur 1 zeigt ein metallurgisches Gefäß 11, bei dem aus einer Metalldüse 12 eine Metallschmelze M ausströmt.
Die Schmelze M wird auf ein Transportband 43 geführt, welches als Endlosband von einer Antriebstrommel 41 und einer Umlenktrommel 42 gehalten wird. Auf der Unterseite des Obertrumms des Transportbandes 43 ist eine Kühleinrichtung 44 vorgesehen, die den Stahlstrang S, der in Förderrichtung s transportiert wird, kühlt.
Der Metallstrang S ist von einer Einhausung 31 umgeben, von der er am Austritt 32 durch eine Dichtung 33 zur Minimierung der Gaslekage umgeben ist.
Durch die Decke der Einhausung 31 sind Gasdüsen 25 durchgeführt. Diese Düsen 25 weisen gegenüber dem Stahlstrang S einen Winkel zwischen 0 und 45 ° auf. Diese Gasdüsen 25 sind an Gasverteiler 26 angeschlossen, die über Zuleitungen 23 mit einem Verdichter 21 in Verbindung stehen. Die Gasdüsen 25 sind durch Absperrorgane 24 einzeln absperrbar.
Zwischen dem Verdichter 21 und den Düsen 25 ist ein Wärmetauscher 22 angeordnet, mit dem die Temperatur des eine reduzierte Atmosphäre bildenden Gases bzw. des Inertgases vorgebbar einstellbar ist. Der Verdichter 21 ist an eine Gasversorgungsstation 29 angeschlossen. In der Figur 1 ist eine Verbindungsleitung 28 vorgesehen, die die Gasversorgungsstation 29 über eine Gassammelleitung 27 mit der Einhausung 31 im Bereich des Strangaustrittes 32 verbindet.
Die Figur 2 zeigt unter Verwendung identischer Positionsziffern wie Figur 1 einen Querschnitt durch eine Bandgießanlage. Dargestellt ist die Anordnung mehrerer Gasdüsen 25 nebeneinander, die jeweils ein Absperrorgan 24 aufweisen und an einen Verteiler 25 angeschlossen sind, der die Zuleitung 23 aufweist.
Im oberen Bereich der Umlenktrommel 42 ist eine Dichtung 34 vorgesehen, die die Lekagen zwischen den Seitenwangen der Einhausung 31 und den Seitenschildern der Trommel 42 minimiert.
Positionsliste:
10
Metallzuführung
11
metallurgisches Gefäß
12
Metalldüse
20
Gaszuführung
21
Verdichter
22
Wärmetauscher
23
Zuleitung
24
Absperrorgan
25
Gasdüse
26
Verteiler
27
Gassammelleitung
28
Verbindungsleitung
29
Gasversorgungsstation
30
Gasatmosphäre
31
Einhausung
32
Austritt Strang
33
Dichtung (32)
34
Dichtung (42)
40
Gießmaschine
41
Antriebstrommel
42
Umlenktrommel
43
Transportband
44
Kühleinrichtung
S
Metallstrang
s
Förderrichtung
M
Schmelze

Claims (12)

  1. Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen durch Bandgießen erzeugten Stahles, bei dem mindestens ein Teil der aus einer Metalldüse eines metallurgischen Gefäßes austretenden Schmelze durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt, wobei ein eine reduzierende Atmosphäre bildender Gasstrom oder ein Inertgasstrom, auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet, und die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren dieser Gasatmosphäre ausgesetzt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas in einem Winkel größer 0 und kleiner 50° auf die Oberfläche des Stahlstranges auftrifft und daß das Gas in so großer Menge und so hoher Geschwindigkeit auf der Oberfläche des Stahlstranges auftrifft, daß der Strang im Querschnitt sich verringernd an der Oberfläche eingedrückt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Temperatur des Gases vorgebbar geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas auf eine Temperatur erhitzt wird, die ein Erstarren der Strangoberfläche eine zeitlang verhindert.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Heißgas in Strangförderrichtung in einem Bereich auf die Strangoberfläche aufgetragen wird, in dem die auf der Gegenseite einsetzende Erstarrungsfront den Strang in Dickenrichtung noch nicht durchdrungen hat.
  5. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas soweit abgekühlt wird, daß es in flüssiger Form gefördert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas zur Verminderung der Oberflächenspannung des Stahlstranges auf diesen mit einer in etwa der Strangabzugsgeschwindigkeit entsprechenden Auftreffgeschwindigkeit und unter einem Winkel < 10° aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Gasstrom so gesteuert wird, daß in Richtung quer zur Förderrichtung des Stahlstranges ein Geschwindigkeits- und Druckprofil eingestellt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Geschwindigkeits- und Druckprofl die Form einer Bombierung aufweist.
  9. Vorrichtung zum Stranggießen von Stahl mit einem, eine Metalldüse aufweisenden Gefäß, über die Schmelze zu einer mindestens eine Seite des Stahlstranges, insbesondere von Metallbändern, berührende Kühlform führbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Einhausung (31) vorgesehen ist, die den Stahlstrang (S) in dem Bereich bis zu seiner vollständigen Durcherstarrung umhüllt,
    daß innerhalb der Einhausung in Strangführungsrichtung (s) parallel zur Metalldüse (1 2) des Gefäßes (1 1) mindestens in ihrer unmittelbaren Nähe Gasdüsen (25) angeordnet sind, die an eine Gasversorgungsstation (29) angeschlossen sind und die gegenüber dem Stahlstrang (S) einen Winkel zwischen 0 und 45 ° aufweisen, daß die Einhausung (31) im wesentlichen an der Strangaustrittsöffnung (32) eine Abdichtung (33) aufweist, die die Gasleckagen minimiert und
    daß in Abhängigkeit des gewünschten Gasvolumens und/ oder der Gasaustrittsgeschwindigkeit auf den Stahlstrang die Anzahl und die Anordnung der Gasdüsen (25) in Strangförderrichtung (s) sowie in Strangbreitenrichtung festgelegt sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen der Gasversorgungsstation (29) und den Gasdüsen (25) ein Wärmetauscher vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an die Versorgungsstation ein Verdichter (21) angeschlossen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Einhausung (31) am Strangaustrittsende (32) eine Gassammelleitung (27) vorgesehen ist, die mit der Gasversorgungsstation (29) des Gases in Verbindung steht.
EP95910398A 1994-03-04 1995-02-10 Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls Expired - Lifetime EP0746434B1 (de)

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DE4407873A DE4407873C2 (de) 1994-03-04 1994-03-04 Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls
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