EP1531955A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallen

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EP1531955A1
EP1531955A1 EP03747822A EP03747822A EP1531955A1 EP 1531955 A1 EP1531955 A1 EP 1531955A1 EP 03747822 A EP03747822 A EP 03747822A EP 03747822 A EP03747822 A EP 03747822A EP 1531955 A1 EP1531955 A1 EP 1531955A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
pouring
dip tube
furnace
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03747822A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Bebber
Joseph Meseha
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Induga Industrieofen und Giesserei-Anlagen & Co KG GmbH
Original Assignee
Induga Industrieofen und Giesserei-Anlagen & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP1531955A1 publication Critical patent/EP1531955A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0605Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two belts, e.g. Hazelett-process
    • 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
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/064Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0642Nozzles

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous casting of metal or metal alloys, in particular copper or copper alloys, in which the liquid metal is passed from a heating vessel via a pouring nozzle into the pouring basin of a continuous casting installation which has a moving mold.
  • the invention further relates to a casting device for the continuous casting of metals, consisting of a furnace, a device for transferring the molten metal and a moving mold.
  • the molten metal is continuously fed to an open tundish and from there in an overflow process to the casting machine.
  • This has the disadvantage that the liquid metal comes into contact with air prior to solidification, so that oxygen or hydrogen-affine metal types cannot be cast with it at all.
  • Another disadvantage is that, at the end of the casting, a residue of the liquid metal remains in principle in the tundish, which must be disposed of. Emptying the tundish poses a security risk.
  • the pouring nozzle for the molten metal is designed as an immersion tube which projects into the pouring basin formed by co-rotating molds.
  • this measure is known in principle, there was the view in the other casting processes that, in order to build up a solidification front, the casting nozzle or the nozzle lips had to be arranged relatively close to a lower, cooled conveyor belt according to the desired liquid film thickness To be able to control fluid outflow better.
  • DE 37 07 897 AI proposes to adjust the inclination of the conveyor belt in the casting direction as a function of the casting speed and the material parameters of the metal melt in the case of a conveyor belt which is inclined to the horizontal in the casting direction.
  • the melt flow can still be controlled even when the inlet mouth of the co-rotating one Chill molds are built into which the dip tube is immersed. This largely prevents contact of the melt with the outside air.
  • the flow velocity of the melt and thus the flow profile in the pool can be influenced just as well via the dip tube diameter and the metallostatic pressure set via the bath level in the forehearth as the cooling and solidification profile in the casting pool.
  • This profile can be set, for example, via the immersion length of the immersion tube, the shape of the outlet opening and the flow speed, which in turn influence the heat transfer to the mold wall that moves along. Since the cooling with moving molds typically takes place much faster than with oscillating molds, the liquid phase is greatly shortened in time. This means that gravitational effects take a back seat and the flow profile (including backflows) or cooling efficiency become more important.
  • the inclination of the dip tube is preferably adapted to the level of the casting mirror and, if necessary, adjusted.
  • the idler mold sides are slightly inclined in a further embodiment of the invention relative to the horizontal, 'preferably between 3 ° and 45 °.
  • the molten metal is preferably transferred directly from the furnace into the dip tube, preferably under pressure.
  • the casting device described in claim 5 is used, which according to the invention is characterized in that the device for transferring the molten metal is an immersion tube which is arranged to be movable along its longitudinal axis. This longitudinal axial mobility is a prerequisite for the immersion tube always being able to be positioned at the desired immersion depth in the casting pool.
  • Distance sensors which are arranged on the outer jacket, are preferably used for positioning the immersion tube.
  • the distance sensors with a corresponding control ensure that the dip tube is tracked when the casting level changes and that the dip tube is centered in order to maintain the desired flow profile and to prevent thermal short-circuits with accompanying mold components.
  • the immersion tube is directly connected to the casting furnace, the furnace being movable along a path inclined to the horizontal, so that the immersion tube can be guided by the movement of the furnace.
  • This measure saves intermediate vessels, such as the overflow tundish required by the prior art.
  • the otherwise existing inertia of the feed system is eliminated by eliminating the transfer function of the Tundishes from the flow chain reduced.
  • a further improvement in the melt flow can be achieved if the dip tube is arranged inclined relative to the longitudinal axis of the casting gap and can be guided. This is ensured by appropriate control elements on the furnace frame, which always bring the furnace into the optimal position with the immersion tube attached to it.
  • Fig. 1 is a side view of a casting furnace together with a partial view of two cooled moving mold sides in the form of conveyor belts and
  • Fig. 2 is an enlarged view of the dip tube with respect to the pouring pool.
  • the casting furnace 10 shown in Fig. 1 is equipped with an inductive heating. From the casting furnace 10 a forearm 11 extends with an inclined bottom surface 12. At the end of the forearm 11 there is an immersion tube 13 which (see in particular FIG. 2) projects so far into the casting gap 14 ' between the two cooled transport rollers 15, 16, that the outlet end of the dip tube 13 is below the casting level 17.
  • the entire casting furnace is stored in such a way that the inclination of the dip tube as well as its relative position with respect to the cooled transport rollers 15, 16 is adjustable. Distance sensors and a control device on the dip tube are used for this.
  • the casting gap formed by the conveyor belts 15 and 16 is arranged obliquely to the horizontal and runs at least substantially parallel to the longitudinal axis 18 of the dip tube.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Giessen von Metall oder Metallegierungen, bei dem das flüssige Metall aus einem Schmelzgefäss über eine Ausgiessdüse in den von zwei gegenüberliegenden gekühlten Transportändern gebildeten Spalt geleitet wird. Erfindungsgemäss ist die Ausgiessdüse als Tauchrohr ausgebildet, das in den zwischen den Transportbändern gebildeten Giesstümpel eintaucht.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall oder Metallegierungen, insbesondere von Kupfer oder von Kupferlegierungen, bei dem das flüssige Metall aus einem Heizgefäß über eine Ausgießdüse in den Gießtümpel einer Strangießanlage geleitet wird, die eine mitlaufende Kokille besitzt .
Die Erfindung betrifft ferner eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Metallen, bestehend aus einem Ofen, einer Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles und einer mitlaufenden Kokille.
Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Gießverfahren wird das schmelzflüssige Metall kontinuierlich einem offenen Tundish und von dort aus im Überlaufverfahren der Gießmaschine zugeführt. Dies hat den Nachteil, dass das flüssige Metall vor der Erstarrung mit Luft in Berührung kommt, so dass Sauerstoff- oder Wasserstoffäffine Metallsorten hiermit erst gar nicht vergossen werden können.
Aber selbst wenn die genannte Affinität relativ eingeschränkt oder durch eine prinzipiell mögliche Einhausung, die sehr aufwendig ist, begrenzt werden kann, ist noch mit einer partiellen Verdampfung von leicht flüchtigen Legierungsbestandteilen zu rechnen.
Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, dass das im Überlaufverfahren in eine mitlaufende Kokille fließende Metall schwer kontrolliert und im Strömungsfluß nur mühsam beeinflußt werden kann. Dies kann zu unerwünschten Turbulenzen führen, womit die Gefahr von oxidischen oder gasförmigen Einschlüssen im Gießstrang sowie der ungewollten Verteilung des ' flüssigen Metalls und der dementsprechenden Wärme- und Legierungselementverteilung steigt. Weiterhin nachteilig ist, dass beim Gießende prinzipiell ein Rest des flüssigen Metalles im Tundish verbleibt, der entsorgt werden muß. Die Entleerung des Tundish stellt ein Sicherheitsrisiko dar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und das eingangs genannte Verfahren und die Vorrichtung hierzu entsprechend zu verbessern.
Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die Maßnahme nach Anspruch 1 gelöst . Erfindungsgemäß ist die Ausgießdüse für das schmelzflüssige Metall als Tauchrohr ausgebildet, das in den von mitlaufenden Kokillen gebildeten Gießtümpel hineinragt. Anders als beim vertikalen Strangguß, bei dem diese Maßnahme prinzipiell bekannt ist, bestand bei den übrigen Gießverfahren die Auffassung, dass zum Aufbau einer Erstarrungsfront die Gießdüse bzw. die Düsenlippen entsprechend der gewünschten Flüssigkeitsfilmdicke relativ nah an einem unteren gekühlten Transportband angeordnet sein müsse, um den Flüssigkeitsaus- fluß besser kontrollieren zu können. Um den hierbei befürchteten unsicheren Strömungs erlauf besser kontrollieren zu können, wird in der DE 37 07 897 AI vorgeschlagen, bei einem zur Horizontalen in Gießrichtung geneigt verlaufenden Transportband die Neigung des Transportbandes in Gießrichtung in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit und der Werkstoffparameter der Metallschmelze einzustellen. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass der Schmelzfluß selbst dann noch kontrollierbar ist, wenn eingangs der Einlaufmündung der mitlaufenden Kokillen ein Gießtümpel aufgebaut wird, in den das Tauchrohr eintaucht. Hierdurch wird ein Kontakt der Schmelze mit der Außenluft weitestgehend verhindert. Ferner lassen sich die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze und damit das Strömungs- profil im Tümpel über den Tauchrohrdurchmesser sowie den über das Badniveau im Vorherd eingestellten metallostatischen Druck ebenso gut beeinflussen wie das Abkühl- und Erstarrungsprofil im Gießtümpel. Dieses Profil ist z.B. über die Eintauchlänge des Tauchrohres, deren Form der Auslaßöffnung sowie die Strömungsgeschwindigkeit einstellbar, die ihrerseits die Wärmeübertragung auf die mitlaufende Kokillenwand beeinflussen. Da die Kühlung bei mitlaufenden Kokillen typischerweise wesentlich rascher erfolgt als bei oszillierenden Kokillen, ist die Flüssigkeitsphase zeitlich stark verkürzt. Damit treten Gravitationseffekte stark in den Hintergrund und das Strömungsprofil (einschließlich Rückstrδmungen) oder die Kühleffizienz gewinnen an Bedeutung .
Vorzugsweise wird das Tauchrohr in seiner Neigung dem Stand des Gießspiegels angepaßt und ggf. nachgeführt. Die mitlaufenden Kokillenseiten sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung leicht gegenüber der Horizontalen geneigt ,' vorzugsweise zwischen 3° und 45°. Schließlich wird das schmelzflüssige Metall bevorzugt vom Ofen unmittelbar in das Tauchrohr überführt, vorzugsweise unter Druck.
Mit den obengenannten Maßnahmen lassen sich überraschenderweise Oberflächenströmungen in der Schmelze und Turbulenzen erheblich erniedrigen und damit die Gefahr von Gaseinschlüssen wesentlich minimieren. Der Strömungsverlauf und die Rate der zugeführten Metallmengen können erheblich besser als bisher kontrolliert werden. Auch läßt sich bei Gießbeginn der Start mit dem präziser temperierbaren Metall aus der Druckkammer verbessern. Zur Beendigung des Gusses oder zur Unterbrechung wird der Druck, über den die Schmelze gefördert wird, abgebaut, so dass das gesamte Metall des Vorherdes in die Druckkammer zurückfließt.
Zur Durchführung des Verfahrens verwendet man die im Anspruch 5 beschriebene Gießvorrichtung, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles ein Tauchrohr ist, das entlang seiner Längsachse beweglich angeordnet ist. Diese längsaxiale Bewegbarkeit ist Voraussetzung dafür, dass das Tauchrohr stets in der gewünschten Eintauchtiefe im Gießtümpel positioniert werden kann.
Vorzugsweise verwendet man zur Positionierung des Tauchrohres Abstandssensoren, die an dessen Außenmantel angeordnet sind. Die Abstandssensoren mit einer entsprechenden Steuerung sorgen dafür, dass im Bedarfsfall das Tauchrohr bei sich ändernder Gießspiegelebene nachgeführt wird und dass das Tauchrohr zentriert wird, um das gewünschte Strömungsprofil aufrecht zu erhalten und Wärmekurzschlüsse mit mitlaufenden Kokillenkomponenten auszuschließen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Tauchrohr unmittelbar mit dem Gießofen fest verbunden, wobei der Ofen entlang einer zur Horizontalen geneigten Bahn bewegbar ist, so dass das Tauchrohr durch die Bewegung des Ofens führbar ist . Durch diese Maßnahme können Zwischengefäße, wie der nach dem Stand der Technik erforderliche Überlauftundish, eingespart werden. Ferner wird die ansonsten gegebene Trägheit des Einspeisungs- systems durch das Eliminieren der Übertragungsfunktion des Tundishes von der Strδmungskette reduziert. Eine weitere Verbesserung des Schmelzflusses kann dann erreicht werden, wenn das Tauchrohr relativ zur Gießspaltlängsachse geneigt angeordnet und führbar ist. Hierfür sorgen entsprechende Stellelemente am Ofenrahmen, welche den Ofen mit hieran befestigtem Tauchrohr stets in die optimale Positionierung bringen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gießofens zusammen mit einer Teilansicht zweier gekühlter mitlaufender Kokillenseiten in Form von Transportbändern und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Tauchrohres in bezug auf den Gießtümpel.
Der in Fig. 1 dargestellte Gießofen 10 ist mit einer induktiven Heizung ausgestattet. Vom Gießofen 10 erstreckt sich ein Vorherdarm 11 mit einer geneigten Bodenfläche 12. Am Ende des Vorherdarmes 11 ist ein Tauchrohr 13 angeordnet, das (siehe insbesondere Fig. 2) derart weit in den Gießspalt 14 ' zwischen den beiden gekühlten Transportrollen 15, 16 hineinragt, dass das Auslaufende des Tauchrohres 13 unterhalb des Gießspiegels 17 liegt.
Durch Druckaufbringung in den Gasraum oberhalb des Badspiegels im Gießofen wird das flüssige Metall in den Vorherdarm gepreßt und strömt aus dem Tauchrohr aus . Zur Beendigung des Gießverfahrens wird der Druck aufgehoben, so dass etwa im Vorherdarm befindliches Flüssigmetall aufgrund der geneigten Bodenfläche 12 in den Ofen zurückfließen kann. Der gesamt Gießofen ist derart gelagert, dass die Neigung des Tauchrohres sowie seine relative Lage in bezug auf die gekühlten Transportrollen 15, 16 einstellbar ist. Hierzu dienen am Tauchrohr vorhandene Abstandssensoren sowie eine Steuereinrichtung. Der durch die Transportbänder 15 und 16 gebildete Gießspalt ist schräg zur Horizontalen angeordnet und verläuft zumindest im wesentlichen parallel zur Tauchrohrlängsachse 18.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Metall oder Metallegierungen, insbesondere von Kupfer oder von Kupferlegierungen, bei dem das flüssige Metall aus einem Heizgefäß über eine Ausgießdüse in den Gießtümpel einer Stranggießanlage geleitet wird, die eine mitlaufende Kokille besitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausgießdüse als Tauchrohr ausgebildet ist, das in den von mitlaufenden Kokillenseiten gebildeten Gießtümpel hineinragt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr in seiner Neigung dem Stand des Gießspiegels angepaßt und ggf. nachgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbänder leicht gegenüber der Horizontalen geneigt sind, vorzugsweise zwischen 3° und 45° und/oder dass deren Abstand > 20 mm beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Metall vom Ofen unmittelbar in das Tauchrohr überführt wird, vorzugsweise unter Druck.
5. Gießvorrichtung zum kontinuierlichen horizontalen Gießen von Metallen, bestehend aus einem Ofen (10) , einer Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metalles und einer mitlaufenden Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Überführen des schmelzflüssigen Metal- les ein Tauchrohr (13) ist, das entlang seiner Längsachse (18) beweglich angeordnet ist.
6. Gießvorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass das Tauchrohr (13) , vorzugsweise an seinem Außenmantel, Abstandssensoren aufweist, mit denen die relative Lage des Tauchrohres zum Gießtümpel gesteuert einstellbar ist .
7. Gießvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr unmittelbar mit dem Gießofen (10, 11) fest verbunden ist und dass der Ofen entlang einer zur Horizontalen geneigten Bahn bewegbar ist, so dass das Tauchrohr (13) durch die Bewegung des Ofens führbar ist .
8. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (13) relativ zur Gießspaltlängsachse geneigt angeordnet und führbar ist .
EP03747822A 2002-09-03 2003-08-26 Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen giessen von metallen Withdrawn EP1531955A1 (de)

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WO (1) WO2004022263A1 (de)

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