EP3351317A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gussblöcken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von gussblöcken Download PDF

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EP3351317A1
EP3351317A1 EP18152247.5A EP18152247A EP3351317A1 EP 3351317 A1 EP3351317 A1 EP 3351317A1 EP 18152247 A EP18152247 A EP 18152247A EP 3351317 A1 EP3351317 A1 EP 3351317A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
insulating vessel
liquid metal
vessel
section
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18152247.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Dipl.-ing Dr. HOLZGRUBER
Klaus Dr. Von Eynatten
Michael Dipl.-Ing BREITLER (FH)
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.)
Inteco Melting And Casting Technologies GmbH
Original Assignee
Inteco Melting And Casting Technologies 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
Priority claimed from DE102017102326.7A external-priority patent/DE102017102326A1/de
Application filed by Inteco Melting And Casting Technologies GmbH filed Critical Inteco Melting And Casting Technologies GmbH
Publication of EP3351317A1 publication Critical patent/EP3351317A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B22D11/0401—Moulds provided with a feed head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/108—Feeding additives, powders, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/10—Hot tops therefor
    • B22D7/106—Configuration of hot tops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D9/00—Machines or plants for casting ingots
    • B22D9/003—Machines or plants for casting ingots for top casting

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cast blocks according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • the applicant is a method for producing cast blocks with the features of the preamble of claim 1 known.
  • the method known from this document is characterized essentially by the fact that after the end of the regular casting process further liquid material is supplied to an extent so that at least the shrinkage occurring during solidification of the metal or steel melt is compensated.
  • the method serves in particular to increase the economic efficiency in the production of relatively large ingots.
  • the known method also serves to avoid the formation of deep-reaching Primärlunkern, which typically occur in the formation of cast blocks with a relatively large cross-section. In the known method, this is according to the Fig.
  • the document provides, after the end of the casting process and removing a ladle (from which the metal is discharged during the actual casting process via a distributor or directly into the mold) to fill a seated on the mold feeder in the form of an insulating vessel, thus according to the progressive Solidification of liquid steel to compensate for the solidification shrinkage can flow into the block interior.
  • the inventive method for the production of cast blocks with the features of claim 1 has the advantage that an improved productivity of the device can be achieved, since disassembly of the insulating vessel from the mold against solidification end of the metal can be omitted, and thus the set-up times are reduced ,
  • the residence time of the strand end in the mold is reduced, whereby a better strand surface in this end region can be achieved, on the one hand by pouring liquid metal against the casting end, which was reduced by the solidification of the liquid metal Volume compensates, whereby the risk of quality-reducing defects would occur by the solidification process without supplying liquid metal, and on the other hand, the solidification process is optimized or delayed in that an insulating vessel is used for storing the liquid metal, which faces the ingot on the insulating vessel Side at least partially covered.
  • the used Isoliergefäß thus has a double benefit: First, it serves as a storage volume for the liquid metal, so that even without additional measures such as metering always sufficient liquid metal is available to compensate for the resulting by the shrinkage process volume of the ingot, and on the other hand, due to the insulating properties of the insulating vessel, a relatively slow solidification of the metal takes place at the end of the cast block, which has an effect on improving the quality of the structure or the cross section of the cast block (avoidance of defects) so that a higher output is made possible.
  • the delayed solidification of the liquid melt may be assisted by additional measures such as a heater (e.g., a burner such as a pore burner), the addition of exothermic powder, or also by electromagnetic stirring.
  • a heater e.g., a burner such as a pore burner
  • the filling of the storage space of the insulating vessel takes place via the feed element (for example in the form of a so-called shadow tube or dip tube), which is also used during the normal casting process.
  • the feed element for example in the form of a so-called shadow tube or dip tube
  • the insulating vessel is firmly connected to the mold or is weighted by a separate component.
  • the insulating vessel can be provided with devices which form a dimensionally stable connection in contact with the liquid metal or steel in the mold. This is intended, for example, to steel bolts or the like, which produce a connection between the metal in the mold and the insulating vessel during solidification of the liquid metal, thereby facilitating the discharge of the insulating vessel on the mold.
  • a further improvement in terms of reducing the cooling rate of the liquid metal or the retardation of the solidification is achieved if in addition to the liquid metal aids, in particular exothermic powders, are added to the storage space of the insulating vessel. This makes it possible, in particular, that it is possible to dispense with an additional heating device connected to the insulating vessel.
  • a further improvement in the cooling rate reduction occurs when, in the region of the isolation vessel, e.g. an inductive coil is installed.
  • a particularly simple installation of the insulating vessel in the region of the mold is made possible when the feeding element for supplying the liquid metal is temporarily removed from the region of the mold for mounting the insulating vessel on the mold.
  • the insulating vessel can be positioned above the mold without the feeding element immersed in coincidence with the cross section of the mold or in the mold.
  • the insulated vessel can alternatively also be suspended below at the intermediate vessel, wherein after the end of the casting the insulating vessel can be drained with existing discharge devices onto or partially into the mold.
  • the invention also includes an apparatus for carrying out a method according to the invention described so far, wherein the Characterized in that an insulating vessel is used, which forms a storage space for receiving liquid metal, wherein the insulating member has a passage for a supply element for liquid metal, in particular in the form of a raised and lowered in the direction of the mold shadow tube or dip tube. Furthermore, it is provided that the insulating vessel has over its entire axial extent a cross section which is smaller than the opening cross section of the mold over its entire length. This makes it possible to withdraw the insulating vessel together with the Gußblockende on the mold.
  • a particularly preferred structural embodiment of the insulating vessel provides that this is formed substantially sleeve-shaped.
  • the feeding element normally used for the normal casting process which is called a shadow tube or dip tube
  • the shape of the insulating vessel may be formed in cross-section, for example, cylindrical, conical or pyramidal. Also both one-piece, and preferably also multi-part formed Isoliergefäße are possible.
  • a cover for at least partially covering the cross section of the insulating vessel is provided on the side facing away from the mold.
  • Fig. 1 to 5 1 shows a partial area of a device 10 for producing a cast metal block 1.
  • the metal for making the ingot 1 is particularly, but not by way of limitation, a steel material.
  • a water-cooled mold 12 is used, in the (upper) opening cross section 14 in the direction of the double arrow 16 can be raised and lowered feeder 18, for example in the form of a so-called shadow or dip tube 20, inserted.
  • the dip tube 20 and the Feed device 18 is used at least during the normal casting process for filling the mold 12 with the liquid metal, wherein the liquid metal passes through a device only partially shown in the form of a distribution vessel 22 in the dip tube 20.
  • the mold 12 is formed on the opposite end of the feeder 18 as an open mold 12, such that the ingot 1, for example, by means of a in the opening cross section of the mold 12 on the opposite side of the feeder 18 submersible and lowerable platform from the mold 12 is removable.
  • the lowering of the ingot 1 takes place, as is known, in such a way that the portion of the cast block 1 withdrawn from the mold 12 is solidified at least substantially over its entire cross-sectional area.
  • an insulating vessel 25 arranged above the opening cross section 14 of the mold 12 is lowered in the direction of the mold 12.
  • the insulating vessel 25 consists for example of a thermally poorly conductive material and optionally also has a heating device, not shown.
  • the exemplary only integrally formed insulating vessel 25, which may preferably be formed of several parts, is in which in the Fig. 1 to 5 illustrated embodiment sleeve-shaped with a radially encircling wall 26 and has in a middle approximately in relation to the axial extent of the wall 26 a radially outwardly projecting retaining flange 28.
  • the retaining flange 28 may also serve to secure the insulating vessel 25 to a lifting or holding device (not shown).
  • the region of the insulating vessel 25 facing the mold 12 or the wall 26 has, up to the region of the holding flange 28, a cross section 30 which at most corresponds to the opening cross section 14 of the mold 12, taking into account a gap to the mold 12.
  • the retaining flange 28 has a cross section which at least partially projects beyond the opening cross section 14.
  • the insulating vessel 25 with the opening cross-section 14 facing end 32 can be inserted axially into the opening cross-section 14 of the mold 12 until the retaining flange 28 on the retaining flange 28 facing (upper) end face 34 of the mold 12 touches.
  • the supply of liquid metal from the dip tube 20 continues to take place.
  • the insulating vessel 25 outside the range of the mold 12 and out of coverage with the opening cross-section 14 of the mold 12 is located.
  • the feeder 18 and the dip tube 20 again introduced or lowered in the opening cross section 14 of the mold 12 to be able to supply liquid metal.
  • the insulating vessel 25 After the insulating vessel 25 is seated with its retaining flange 28 on the end face 34 of the mold 12, it is corresponding to the Fig. 3 provided that by means of two transversely displaceable cover plates 36, 38, the top of the retaining flange 28 is weighted such that the insulating vessel 25 is axially fixed or positioned between the end face 34 of the mold 12 and the two cover plates 36, 38 to avoid floating.
  • the insulating vessel 25 forms a storage space 40 in the area not penetrated by the dip tube 20.
  • This memory space 40 is according to the representation of Fig. 4 at the end of pouring with liquid metal from the dip tube 20 at least partially filled, in which in the Fig. 4 illustrated embodiment up to a filling level 42, which extends just below the top of the insulating vessel 25.
  • the cross section of the insulating vessel 25 which is open on the mold 12, it is possible to cover or fill the upper side of the metal mirror in the region of the insulating vessel 25 with auxiliary means, in particular with exothermic powders.
  • auxiliary means in particular with exothermic powders.
  • cover the open cross-section of the insulating vessel 25 for better thermal insulation by means of a cover element, not shown, in particular in the form of a lid having a passage opening for passing through the dip tube 20.
  • the lid may optionally after the end of the filling of the insulating vessel 25 and after removing the Immersion tube 20 executed as a full cover on the insulating vessel 25 are placed.
  • the insulating vessel 25 is lifted out of the mold 12 or the opening cross section 14 of the mold 12 and thus removed, and the cast block 1 is withdrawn axially from the mold 12.
  • a modified device 10 and a modified, inventive insulating vessel 25a is shown.
  • the insulating vessel 25a differs from the insulating vessel 25 in that it has over its entire axial extent a cross-section 30a which is adapted to the opening cross section 14 of the mold 12 such that a complete axial insertion of the insulating 25a in the opening cross-section 14 of the mold 12 allows becomes.
  • the cross section 30a of the insulating vessel 25a is adapted to the (inner) cross section of the mold 12 such that the insulating vessel 25a can be conveyed through the mold 12 over the entire length of the mold 12.
  • the Fig. 6 and 7 In particular, it can be seen that on the side facing away from the mold 12 of the insulating vessel 25a this one of the weighting serving cover plate 44 having a through hole 46 for the dip tube 20 has.
  • the cover plate 44 makes it possible in particular that according to the representation of the Fig. 8 a floating of the insulating vessel 25a is prevented insofar as that at least a portion of the insulating vessel 25a is also within the opening cross section 14 of the mold 12 during filling of the storage space 40 of the insulating vessel 25a via the dip tube 20. After filling the storage space 40 of the insulating vessel 25 a is according to the representation of Fig.
  • the immersion tube 20 is removed from the insulating vessel 25a and either during the solidification process of the ingot 1 or the liquid metal located in the storage space 40, or subsequently the ingot 1 together with the insulating vessel 25a in the direction of the arrow 48 withdrawn from the mold 12.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken (1), bei dem eine Metallschmelze über eine Zuführeinrichtung (18) in eine nach unten offene Kokille (12) abgegeben wird, wobei der erstarrte Bereich des Gussblocks (1) während des Gießvorgangs aus der Kokille (12) abgezogen wird, und wobei gegen Gießende flüssiges Metall zugeführt wird, um zumindest die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung auszugleichen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass zum Zuführen des flüssigen Metalls gegen Gießende ein den Querschnitt des Gussblocks (1) vorzugsweise zumindest bereichsweise überdeckendes Isoliergefäß (25a) in Wirkverbindung mit der Kokille (12) angeordnet wird, und dass ein von dem Isoliergefäß (25a) gebildeter Speicherraum (40) mit flüssigem Metall gefüllt wird, wobei das flüssige Metall den Gussblock (1) auf der dem Isoliergefäß (25a) zugewandten Seite zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest nahezu vollständig überdeckt.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Aus der WO 2015/101553 A2 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Das aus dieser Schrift bekannte Verfahren zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass nach Ende des regulären Gießvorgangs weiter flüssiges Material in einem Ausmaß zugeführt wird, so dass mindestens die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung der Metall- bzw. Stahlschmelze ausgeglichen wird. Das Verfahren dient insbesondere der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei der Erzeugung relativ großer Gussblöcke. Darüber hinaus dient das bekannte Verfahren auch der Vermeidung der Ausbildung von tiefreichenden Primärlunkern, die typischerweise beim Ausbilden von Gussblöcken mit relativ großem Querschnitt auftreten. Bei dem bekannten Verfahren ist es hierzu gemäß der Fig. 5 der Schrift vorgesehen, nach dem Ende des Gießvorgangs und Entfernen einer Gießpfanne (aus der das Metall während des eigentlichen Gießvorgangs über einen Verteiler oder direkt in die Kokille abgegeben wird) einen auf der Kokille sitzenden Speiser in Form eines Isoliergefäßes zu füllen, damit entsprechend der fortschreitenden Erstarrung flüssiger Stahl zur Kompensation der Erstarrungsschrumpfung in das Blockinnere nachfließen kann.
  • Weiterhin ist es bei der Ausbildung von Gussblöcken mittels Standkokillen, d.h. bei Kokillen, bei denen kein Abzug des Gussblocks aus der Kokille während des Gießvorgangs erfolgt, an sich bekannt, nach dem Gießende die offene Stirnseite der Kokille mit einer Haube abzudecken, um den sogenannten Blockkopf warmzuhalten, damit entsprechend der fortschreitenden Erstarrung flüssiger Stahl in das Blockinnere nachfließen kann. Hierzu dienen sogenannte exotherme Haubenaufsätze, die ggf. zusätzlich in Verbindung mit exothermen Pulvern verwendet werden.
  • Aus der US 3,381,741 sowie der US 4,450,893 ist es bekannt, auf eine Kokille Isoliergefäße anzuordnen, die über den gesamten Querschnitt der Kokille reichen und mit einer Stirnseite auf der Kokille aufsitzen. Weiterhin werden diese Isoliergefäße bereits zu Beginn des Gießvorgangs an den Kokillen befestigt bzw. angeordnet und sind während des Gießbetriebs in Betrieb, d.h. mit flüssigem Stahl gefüllt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Produktivität der Vorrichtung erzielt werden kann, da auf eine Demontage des Isoliergefäßes von der Kokille gegen Erstarrungsende des Metalls verzichtet werden kann, und somit die Rüstzeiten verringert werden. Hierzu ist es gemäß der Lehre des Anspruchs 1 vorgesehen, dass das in Wirkverbindung bringen des Isoliergefäßes mit der Kokille gegen Gießende erfolgt, dass bis zum Erstarren des Gussblocks und des im Speicherraum des Isoliergefäßes befindlichen Metalls die Abzugsbewegung des Gussblocks unterbrochen wird, wobei nach dem Erstarren der Gussblock zusammen mit dem Isoliergefäß aus der Kokille abgezogen wird, oder dass während der Erstarrung des flüssigen Metalls der Gussblock zusammen mit dem Isoliergefäß aus der Kokille abgezogen wird.
  • Es ist somit, wie an sich bekannt möglich, dass auch der Querschnitt des Gussblocks gegen Gießende, d.h. der entsprechende Stirnbereich des Gussblocks qualitativ hochwertig ist, d.h. insbesondere keine Fehlstellen wie Primärlunker usw. aufweist. Dadurch ist es möglich, zumindest nahezu die gesamte Länge des Gussblocks für die Weiterverarbeitung zu nutzen.
  • Durch das Abziehen des Stranges mit dem Isoliergefäß während der Enderstarrung wird die Verweilzeit des Strangendes in der Kokille verringert, wodurch auch eine bessere Strangoberfläche in diesem Endbereich erzielt werden kann, einerseits durch Zuführen von flüssigem Metall gegen Gießende, das durch die Erstarrung des flüssigen Metalls verminderte Volumen ausgleicht, wobei durch den Erstarrungsprozess ohne Zuführen von flüssigem Metall die Gefahr von qualitätsmindernden Fehlstellen auftreten würde, und andererseits wird der Erstarrungsprozess insofern optimiert bzw. verzögert, als dass ein Isoliergefäß zur Speicherung des flüssigen Metalls verwendet wird, das den Gussblock auf dem Isoliergefäß zugewandten Seite zumindest teilweise überdeckt. Das verwendete Isoliergefäß weist somit einen Doppelnutzen auf: Zum einen dient es als Speichervolumen für das flüssige Metall, so dass auch ohne zusätzliche Maßnahmen wie bzw. Dosiereinrichtungen stets genügend flüssiges Metall zur Verfügung steht, um das durch den Schrumpfungsprozess entstehende Volumen des Gussblocks auszugleichen, und zum anderen findet durch die isolierenden Eigenschaften des Isoliergefäßes eine relativ langsame Erstarrung des Metalls am Gussblockende statt, was sich qualitätsverbessernd auf die Struktur bzw. den Querschnitt des Gussblocks (Vermeidung von Fehlstellen) auswirkt, so dass eine höhere Ausbringung ermöglicht wird.
  • Die verzögerte Erstarrung der flüssigen Schmelze kann ggf. durch zusätzliche Maßnahmen, wie eine Heizeinrichtung (z.B. einen Brenner wie einen Porenbrenner), die Zugabe von exothermem Pulver oder auch durch elektromagnetisches Rühren unterstützt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gussblöcken sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Befüllen des Speicherraums des Isoliergefäßes über das Zuführelement (zum Beispiel in Form eines sogenannten Schattenrohrs oder Tauchrohres) erfolgt, das auch während des normalen Gießvorgangs Verwendung findet. Es sind somit keine zusätzlichen Elemente bzw. Einrichtungen zum Zuführen von flüssigem Metall erforderlich.
  • Um beim Befüllen des Speicherraums des Isoliergefäßes mit dem flüssigen Metall zu vermeiden, dass das Isoliergefäß aufschwimmt bzw. axial aus der Kokille herausgehoben wird und somit flüssiges Metall aus der Kokille austritt, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass zumindest während des Befüllens des Speicherraums des Isoliergefäßes mit dem flüssigen Metall das Isoliergefäß mit der Kokille fest verbunden wird oder durch ein separates Bauteil beschwert ist. Zusätzlich kann das Isoliergefäß mit Vorrichtungen versehen sein, die in Kontakt mit dem flüssigen Metall bzw, Stahl in der Kokille eine formfeste Verbindung eingehen. Gedacht ist hierbei beispielsweise an Stahlbolzen o.ä., die beim Erstarren des flüssigen Metalls eine Verbindung zwischen dem Metall in der Kokille und dem Isoliergefäß herstellen und dadurch das Abführen des Isoliergefäßes über die Kokille erleichtern.
  • Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit des flüssigen Metalls bzw. der Verzögerung der Erstarrung wird erzielt, wenn dem Speicherraum des Isoliergefäßes zusätzlich neben dem flüssigen Metall Hilfsmittel, insbesondere exotherme Pulver, zugegeben werden. Dies ermöglicht es insbesondere, dass auf eine zusätzliche, mit dem Isoliergefäß verbundene Heizeinrichtung verzichtet werden kann.
  • Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit findet statt, wenn im Bereich des Isoliergefäßes z.B. eine induktive Spule installiert ist.
  • Eine besonders einfache Montage des Isoliergefäßes im Bereich der Kokille wird ermöglicht, wenn zur Montage des Isoliergefäßes an der Kokille das Zuführelement zum Zuführen des flüssigen Metalls zeitweise aus dem Bereich der Kokille entfernt wird. Dadurch kann insbesondere das Isoliergefäß ohne das in Überdeckung mit dem Querschnitt der Kokille bzw. in die Kokille eintauchende Zuführelement oberhalb der Kokille positioniert werden. Gleichzeitig ist eine gute Zugänglichkeit zur Oberseite der Kokille während des normalen Gießvorgangs, d.h. vor Gießende sichergestellt, da dann sich das Isoliergefäß außerhalb des Bereichs der Zuführeinrichtung bzw. der Kokille befindet.
  • Um die Zugänglichkeit zur Kokille während des Gießvorgangs nicht zu beeinträchtigen kann das Isoliergefäß alternativ auch unter am Zwischengefäß aufgehängt sein, wobei nach Gießende das Isoliergefäß mit vorhandenen Ablassvorrichtungen auf oder teilweise in die Kokille abgelassen werden kann.
  • Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, dass ein Isoliergefäß verwendet wird, das einen Speicherraum zur Aufnahme von flüssigem Metall ausbildet, wobei das Isolierelement einen Durchgang für ein Zuführelement für flüssiges Metall, insbesondere in Form eines in Richtung der Kokille heb- und senkbaren Schattenrohrs oder Tauchrohres aufweist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Isoliergefäß über seine gesamte axiale Erstreckung einen Querschnitt aufweist, der geringer ist als der Öffnungsquerschnitt der Kokille über deren gesamte Länge. Dadurch wird es ermöglicht, das Isoliergefäß zusammen mit dem Gussblockende über die Kokille abzuziehen.
  • Eine besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung des Isoliergefäßes sieht vor, dass dieses im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird insbesondere die Verwendung des für den normalen Gießvorgang üblicherweise verwendeten Zuführelements (das als Schattenrohr oder Tauchrohr bezeichnet wird) ermöglicht, das in axialer Richtung weiterhin frei beweglich angeordnet ist und nicht durch die Anwesenheit des Isolierelements an seiner Beweglichkeit gehindert ist. Die Form des Isoliergefäßes kann dabei im Querschnitt zum Beispiel zylindrisch, konisch oder pyramidenförmig ausgebildet sein. Auch sind sowohl einteilige, als vorzugsweise auch mehrteilig ausgebildete Isoliergefäße möglich.
  • Zuletzt kann es zur Verbesserung der isolierenden Wirkung des Isolierelements vorgesehen sein, dass ein Abdeckelement zum zumindest teilweisen Abdecken des Querschnitts des Isoliergefäßes auf der der Kokille abgewandten Seite vorgesehen ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigt in:
    • Fig. 1 bis Fig. 5
    jeweils im Längsschnitt einen Teilbereich einer Vorrichtung zum Erzeugen von Gussblöcken, bei der der Gussblock über eine Kokille abgezogen wird, unter Verwendung eines ersten, nicht von der Erfindung umfassten Isoliergefäßes während aufeinanderfolgender Zeitpunkte und
    Fig. 6 bis Fig. 9
    die Vorrichtung gemäß der Fig. 1 unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Isoliergefäßes, ebenfalls in Längsschnitten während aufeinanderfolgender Zeitpunkte.
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In den Fig. 1 bis 5 ist ein Teilbereich einer Vorrichtung 10 zum Herstellen eines aus Metall bestehenden Gussblocks 1 dargestellt. Bei dem Metall zur Herstellung des Gussblocks 1 handelt es sich insbesondere, jedoch nicht einschränkend, um einen Stahlwerkstoff.
  • Zur Erzeugung des Gussblocks 1 findet eine beispielsweise wassergekühlte Kokille 12 Verwendung, in deren (oberen) Öffnungsquerschnitt 14 eine in Richtung des Doppelpfeils 16 heb- und senkbare Zuführeinrichtung 18, beispielhaft in Form eines sogenannten Schatten- oder Tauchrohrs 20, einführbar ist. Das Tauchrohr 20 bzw. die Zuführeinrichtung 18 dient zumindest während des normalen Gießvorgangs zum Befüllen der Kokille 12 mit dem flüssigen Metall, wobei das flüssige Metall über eine lediglich bereichsweise dargestellte Einrichtung in Form eines Verteilergefäßes 22 in das Tauchrohr 20 gelangt.
  • Die Kokille 12 ist auf der der Zuführeinrichtung 18 gegenüberliegenden Stirnseite als offene Kokille 12 ausgebildet, derart, dass der Gussblock 1 beispielsweise mittels einer in den Öffnungsquerschnitt der Kokille 12 auf der der Zuführeinrichtung 18 gegenüberliegenden Seite eintauchbaren und senkbaren Plattform aus der Kokille 12 abziehbar ist. Das Absenken des Gussblocks 1 erfolgt dabei, wie an sich bekannt, derart, dass der aus der Kokille 12 abgezogene Abschnitt des Gussblocks 1 zumindest im Wesentlichen über seine gesamte Querschnittsfläche erstarrt ist.
  • Während des normalen Gießvorgangs ist es beispielhaft vorgesehen, dass entsprechend der Darstellung der Fig. 1 die Zuführeinrichtung 18 bzw. das Tauchrohr 20 innerhalb des flüssigen Bereichs 2 des (noch nicht erstarrten) Gussblocks 1 eintaucht.
  • Gegen Gießende, d.h., wenn der Gussblock 1 zumindest nahezu seine vorgesehene Länge erreicht hat, wird ein oberhalb des Öffnungsquerschnitts 14 der Kokille 12 angeordnetes Isoliergefäß 25 in Richtung der Kokille 12 abgesenkt.
  • Das Isoliergefäß 25 besteht beispielsweise aus einem thermisch schlecht leitenden Material und weist ggf. zusätzlich eine nicht dargestellte Heizeinrichtung auf. Das lediglich beispielhaft einteilig ausgebildete Isoliergefäß 25, das vorzugsweise auch mehrteilig ausgebildet sein kann, ist bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel hülsenförmig mit einer radial umlaufenden Wand 26 ausgebildet und weist in einem in etwa in Bezug auf die axiale Erstreckung der Wand 26 mittleren Bereich einen radial nach außen abstehenden Halteflansch 28 auf. Der Halteflansch 28 kann auch der Befestigung des Isoliergefäßes 25 an einer Hebe- oder Haltevorrichtung (nicht dargestellt) dienen. Der der Kokille 12 zugewandte Bereich des Isoliergefäßes 25 bzw. die Wand 26 weist bis in den Bereich des Halteflansches 28 einen Querschnitt 30 auf, der höchstens und unter Berücksichtigung eines Spalts zur Kokille 12 dem Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 entspricht. Demgegenüber weist der Halteflansch 28 einen Querschnitt auf, der den Öffnungsquerschnitt 14 zumindest teilweise überragt.
  • Dadurch ist es möglich, dass entsprechend der Fig. 2 das Isoliergefäß 25 mit der dem Öffnungsquerschnitt 14 zugewandten Stirnseite 32 in den Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 axial eingeführt werden kann, bis der Halteflansch 28 auf der dem Halteflansch 28 zugewandten (oberen) Stirnfläche 34 der Kokille 12 aufsetzt. Während des Verbindens bzw. Einführens des Isoliergefäßes 25 in die Kokille 12 kann es vorgesehen sein, dass die Zufuhr von flüssigem Metall aus dem Tauchrohr 20 weiterhin stattfindet.
  • Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Isoliergefäß 25 bereits während des normalen Gießvorgangs im Bereich oberhalb der Kokille 12. Es kann jedoch auch vorgesehen sein (nicht dargestellt), dass während des normalen Gießbetriebs sich das Isoliergefäß 25 außerhalb des Bereichs der Kokille 12 bzw. außer Deckung mit dem Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 befindet. In diesem Fall ist es möglich, über ein Anheben der Einrichtung 18 bzw. des Tauchrohrs 20 aus der Kokille 12 ein Positionieren des Isoliergefäßes 25 über dem Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 zu ermöglichen. Alternativ ist es möglich, das Tauchrohr 20 kurzzeitig vollständig zu entfernen. Anschließend wird die Zuführeinrichtung 18 bzw. das Tauchrohr 20 wieder in den Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 eingeführt bzw. abgesenkt, um flüssiges Metall zuführen zu können.
  • Nachdem das Isoliergefäß 25 mit seinem Halteflansch 28 auf der Stirnfläche 34 der Kokille 12 aufsitzt, ist es entsprechend der Fig. 3 vorgesehen, dass beispielhaft mittels zweier quer verschiebbarer Abdeckplatten 36, 38 die Oberseite des Halteflansches 28 derart beschwert wird, dass das Isoliergefäß 25 zwischen der Stirnfläche 34 der Kokille 12 und den beiden Abdeckplatten 36, 38 zur Vermeidung des Aufschwimmens axial fixiert bzw. positioniert ist.
  • Das Isoliergefäß 25 bildet in dem von dem Tauchrohr 20 nicht durchsetzten Bereich einen Speicherraum 40 aus. Dieser Speicherraum 40 wird entsprechend der Darstellung der Fig. 4 beim Gießende mit flüssigem Metall aus dem Tauchrohr 20 zumindest teilweise befüllt, bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel bis zu einem Füllpegel 42, der knapp unterhalb der Oberseite des Isoliergefäßes 25 verläuft. Durch das Befüllen des Isoliergefäßes 25 bzw. des Speicherraums 40 mit dem flüssigen Metall gelangt das flüssige Metall in unmittelbare Berührung mit der Oberseite des Gussblocks 1 bzw. bildet einen integralen, monolithischen Bestandteil des Gussblocks 1 aus. Über den auf der Kokille 12 abgewandten Seite offenen Querschnitt des Isoliergefäßes 25 ist es möglich, die Oberseite des Metallspiegels im Bereich des Isoliergefäßes 25 mit Hilfsmitteln, insbesondere mit exothermen Pulvern, abzudecken bzw. zu befüllen. Ebenso ist es denkbar, den offenen Querschnitt des Isoliergefäßes 25 zur besseren thermischen Isolierung mittels eines nicht dargestellten Abdeckelements, insbesondere in Form eines Deckels, der eine Durchgangsöffnung zum Durchführen des Tauchrohrs 20 aufweist, zu überdecken. Der Deckel kann gegebenenfalls nach Ende des Befüllens des Isoliergefäßes 25 und nach Entfernen des Tauchrohrs 20 als Vollabdeckung ausgeführt auf das Isoliergefäß 25 aufgesetzt werden.
  • Nach dem Befüllen des Speicherraums 40 des Isoliergefäßes 25, während dessen Zeitraum beispielsweise die Abzugsbewegung des Gussblocks 1 aus der Kokille 12 unterbrochen ist, wird anschließend das Tauchrohr 20 bzw. die Zuführeinrichtung 18 angehoben, bis sich diese außerhalb des Isoliergefäßes 25 befindet (Fig. 5). In diesem Zustand erstarrt das in dem Speicherraum 40 bzw. dem Isoliergefäß 25 befindliche flüssige Metall.
  • Anschließend kann es vorgesehen sein, dass nach der Entfernung der Abdeckplatten 36, 38 das Isoliergefäß 25 aus der Kokille 12 bzw. dem Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 angehoben und somit entfernt wird und der Gussblock 1 axial aus der Kokille 12 abgezogen wird.
  • In den Fig. 6 bis 9 ist eine abgewandelte Vorrichtung 10 bzw. ein abgewandeltes, erfindungsgemäßes Isoliergefäß 25a dargestellt. Das Isoliergefäß 25a unterscheidet sich von dem Isoliergefäß 25 dadurch, dass es über seine gesamte axiale Erstreckung einen Querschnitt 30a aufweist, der dem Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 derart angepasst ist, dass ein vollständiges axiales Einführen des Isoliergefäßes 25a in den Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12 ermöglicht wird. Darüber hinaus ist der Querschnitt 30a des Isoliergefäßes 25a dem (Innen-)Querschnitt der Kokille 12 derart angepasst, dass das Isoliergefäß 25a über die gesamte Länge der Kokille 12 durch die Kokille 12 gefördert werden kann.
  • Die Fig. 6 und 7 zeigen den Einführvorgang des Isoliergefäßes 25a in den Öffnungsquerschnitt 14 der Kokille 12. Insbesondere ist erkennbar, dass auf der der Kokille 12 abgewandten Seite des Isoliergefäßes 25a dieses eine der Beschwerung dienende Abdeckplatte 44 mit einer Durchgangsöffnung 46 für das Tauchrohr 20 aufweist. Die Abdeckplatte 44 ermöglicht es insbesondere, dass entsprechend der Darstellung der Fig. 8 ein Aufschwimmen des Isoliergefäßes 25a insofern verhindert wird, als dass zumindest ein Teilbereich des Isoliergefäßes 25a auch während des Befüllens des Speicherraums 40 des Isoliergefäßes 25a über das Tauchrohr 20 sich innerhalb des Öffnungsquerschnitts 14 der Kokille 12 befindet. Nach dem Befüllen des Speicherraums 40 des Isoliergefäßes 25a wird entsprechend der Darstellung der Fig. 9 das Tauchrohr 20 aus dem Isoliergefäß 25a entfernt und entweder noch während des Erstarrungsprozesses des Gussblocks 1 bzw. des in dem Speicherraum 40 befindlichen flüssigen Metalls, oder aber anschließend der Gussblock 1 zusammen mit dem Isoliergefäß 25a in Richtung des Pfeils 48 aus der Kokille 12 abgezogen.
  • Das soweit beschriebene Verfahren bzw. die soweit beschriebene Vorrichtung 10 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Gussblock
    2
    Bereich
    10
    Vorrichtung
    12
    Kokille
    14
    Öffnungsquerschnitt
    16
    Doppelpfeil
    18
    Zuführeinrichtung
    20
    Tauchrohr
    22
    Verteilergefäß
    25, 25a
    Isoliergefäß
    26
    Wand
    28
    Halteflansch
    30, 30a
    Querschnitt
    32
    Stirnseite
    34
    Stirnfläche
    36
    Abdeckplatte
    38
    Abdeckplatte
    40
    Speicherraum
    42
    Füllpegel
    44
    Abdeckplatte
    46
    Durchgangsöffnung
    48
    Pfeil

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung von Gußblöcken (1), bei dem eine Metallschmelze über eine Zuführeinrichtung (18) in eine nach unten offene Kokille (12) abgegeben wird, wobei der erstarrte Bereich des Gussblocks (1) während des Gießvorgangs aus der Kokille (12) abgezogen wird, wobei gegen Gießende flüssiges Metall zugeführt wird, um zumindest die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung auszugleichen, wobei zum Zuführen des flüssigen Metalls ein den Querschnitt des Gussblocks (1) zumindest bereichsweise überdeckendes Isoliergefäß (25; 25a) in Wirkverbindung mit der Kokille (12) angeordnet wird, wobei ein von dem Isoliergefäß (25; 25a) gebildeter Speicherraum (40) mit flüssigem Metall gefüllt wird, und wobei das flüssige Metall den Gussblock (1) auf der dem Isoliergefäß (25; 25a) zugewandten Seite zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest nahezu vollständig überdeckt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das in Wirkverbindung bringen des Isoliergefäßes (25a) mit der Kokille (12) gegen Gießende erfolgt, dass bis zum Erstarren des Gussblocks (1) und des im Speicherraum (40) des Isoliergefäßes (25a) befindlichen Metalls die Abzugsbewegung des Gussblocks (1) unterbrochen wird, wobei nach dem Erstarren der Gussblock (1) zusammen mit dem Isoliergefäß (25a) aus der Kokille (12) abgezogen wird, oder dass während der Erstarrung des flüssigen Metalls der Gussblock (1) zusammen mit dem Isoliergefäß (25a) aus der Kokille (12) abgezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Befüllen des Speicherraums (40) des Isoliergefäßes (25a) über die Zuführeinrichtung (18) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest während des Befüllens des Speicherraums (40) des Isoliergefäßes (25a) mit dem flüssigen Metall das Isoliergefäß (25a) mit der Kokille (12) fest verbunden wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dem Speicherraum (40) des Isoliergefäßes (25a) zusätzlich Hilfsmittel, insbesondere exothermes Pulver, zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum in Wirkverbindung bringen des Isoliergefäßes (25a) mit der Kokille (12) die Zuführeinrichtung (18) zeitweise aus dem Bereich der Kokille (12) entfernt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Isoliergefäß (25a) mit einer dem Gussblock (1) zugewandten Stirnseite in den Öffnungsquerschnitt (14) der Kokille (12) eingeführt wird.
  7. Vorrichtung (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend ein Isoliergefäß (25a), das einen Speicherraum (40) zur Aufnahme von flüssigem Metall aufweist, wobei das Isoliergefäß (25a) einen Durchgang für eine Zuführeinrichtung (18) für flüssiges Metall, insbesondere in Form eines in Richtung der Kokille (12) heb- und senkbaren Tauchrohrs (20) aufweist, und wobei das Isoliergefäß (25a) über seine gesamte axiale Erstreckung einen Querschnitt aufweist, der geringer ist als der Öffnungsquerschnitt (14) der Kokille (12), so dass das Isoliergefäß (25a) durch die Kokille (12) in Längsrichtung der Kokille (12) hindurchführbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das ein- oder mehrteilig ausgebildete Isoliergefäß (25a) im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Abdeckelement (44) zum zumindest teilweisen Abdecken des Querschnitts des Isoliergefäßes (25a) auf der der Kokille (12) abgewandten Seite vorgesehen ist.
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Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1429335A (en) * 1972-03-31 1976-03-24 Aikoh Co Hot top
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KR20100085748A (ko) * 2009-01-21 2010-07-29 주식회사 포스코 수직형 반연속 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법

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