EP3593923B1 - Verfahren zum stranggiessen insbesondere bei einer vertikalgiessanlage zum abgiessen von stahl - Google Patents

Verfahren zum stranggiessen insbesondere bei einer vertikalgiessanlage zum abgiessen von stahl Download PDF

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EP3593923B1
EP3593923B1 EP18183322.9A EP18183322A EP3593923B1 EP 3593923 B1 EP3593923 B1 EP 3593923B1 EP 18183322 A EP18183322 A EP 18183322A EP 3593923 B1 EP3593923 B1 EP 3593923B1
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EP
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tubular element
mould
casting
strand
mold
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EP18183322.9A
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EP3593923A1 (de
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Thomas Meier
Stephan Feldhaus
Flurin Heini
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SMS Concast AG
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SMS Concast AG
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Publication date
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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
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/11—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of mechanical pressing devices

Definitions

  • the invention relates to a method for continuous or semi-continuous continuous casting, in particular in a vertical casting plant for casting steel, in which the strand is lowered in a cooled mold at the end of casting after the melt supply has been stopped.
  • Such vertical casting systems are known to be used for the production of relatively short strands with larger cross-sectional formats.
  • molten metal is fed from a metallurgical vessel, such as from a pan or an intermediate container, through a pouring pipe into a water-cooled mold, for example made of copper material.
  • the strand that forms in it is poured vertically downwards until it has reached a defined length.
  • the output of these relatively short strands is achieved by reducing the volume of the cast Materials, especially steel, determined during solidification. This volume reduction leads to the fact that, without suitable countermeasures, a funnel is formed at the upper end of the solidified strand. In order to reduce or even prevent this funnel and thereby to increase the output of the continuously or semi-continuously cast strands, various methods are proposed.
  • a method in such a vertical casting installation is according to the publication WO-A-2015/101 553 known, in which after the end of the regular casting process, liquid metal is supplied to a certain extent.
  • a heating device positioned around the upper end region of the strand can be provided which controls the liquid metal reservoir at the top in the interior of the strand. At least the shrinkage of the metal melt that occurs during solidification can thus be compensated for and the resulting shrinkage cavity in the upper strand area can be shortened.
  • the invention is based on the object of largely eliminating these disadvantages and creating a method of the type mentioned above, which is characterized by simple handling in the continuous or semi-continuous casting of relatively short, large-sized strands and a higher output rate of the usable strand due to lower shrinkage cavities and consequently also enables cost savings.
  • the system according to the invention has the advantage that only one dipping of the pipe element into the mold and, if necessary, an addition of insulating casting or covering powder over the molten metal is necessary after the end of the casting process. This simple procedure enables better output rates due to the shorter upper strand end that has to be cut away.
  • the invention provides that the external dimensions of the tubular element are smaller than the internal dimensions of the mold, the gap formed between them being dimensioned accordingly that the gap dimension is, for example, approximately the thickness of the strand shell formed in the mold in the normal casting process corresponds to or is chosen to be smaller.
  • the melt located in this gap solidifies at a solidification rate predetermined by the mold cooling.
  • a connection between the outer strand shell and the pipe material can simultaneously serve as a holding element for the pipe element, while inside the pipe element the solidification process of the molten metal continues at a greatly reduced solidification rate due to the insulating effect of the pipe element.
  • the strand which is still liquid at the top, is lowered in the mold so that the melt displaced to the outside of the tubular element after the insertion of the pipe element does not flow over the mold, but rises to approximately the same level as when it was poured.
  • the outer contour of the tubular element is adapted to the inner contour of the mold in such a way that the gap formed between them is dimensioned uniformly over the entire circumference.
  • tubular element has a wall thickness that is uniform over its entire length.
  • an inwardly protruding ring attachment can be assigned to its lower end.
  • pipe element can also be advantageous for the pipe element to be assembled from different pipe segments in order, for example, to build up modularly pipe elements for different casting formats from segment parts.
  • Fig. 1 shows schematically the mold area with a mold 1 of a vertical casting plant 10, which is used by continuous or semi-continuous continuous casting to produce, in particular, short, large-format strands.
  • a strand 5 which runs vertically downward from the mold 1 is produced, which is supported from below and can have a length of, for example, a few meters to 20 meters.
  • Conventional cooling zones for the solidification of the strand are arranged below the mold, but these are not illustrated in more detail.
  • FIG. 3a shows the mold 1 during the pouring of molten steel through a pouring pipe 13 made of a metallurgical not shown in detail Vessel, for example from a pan or from a distributor serving as an intermediate container.
  • the molten steel is poured in in a conventional manner at a given fill level 15 at the upper end of the mold by an adjustable closure element such as a stopper or a slide closure, and the strand 5 is correspondingly lowered from the mold at a withdrawal speed.
  • the vessel with the pouring pipe 13 is removed and, as in FIG Figure 3b is illustrated, the strand 5 and thus the level 15 'in the mold is lowered. However, before the level 15 'has reached the lower end of the mold 1, the strand is stopped.
  • a tubular element 2 for example with a weight 19, is inserted into the mold 1 by means of a manipulator (not shown in detail).
  • a manipulator not shown in detail.
  • fastening or coupling means are provided in the form of, for example, retractable and extractable bolts 9 or the like, which engage releasably into corresponding bores in the tubular element.
  • this tubular element 2 is dipped according to the invention with its lower end 2 'into the molten metal in the mold 1 in such a way that the fill level of the molten metal rises almost to the upper end of the mold 1, as during casting.
  • the pipe element 2 is optionally weighted by means of the weight 19, and a liquid metal reservoir 12 is formed in this pipe element, which can be covered at the top with a heat-insulating material, preferably covering powder 11.
  • the tubular element 2 is made as a sleeve-shaped body made of refractory material, the dimensions of which are narrower than the internal dimensions of the mold 1.
  • a gap 7 is formed over the entire circumference of the mold 1, which is dimensioned so that the pipe element 2 is located within a strand shell 5 'that forms in the mold during casting, while inside the pipe element the solidification process of the steel melt due to the insulating Effect of the pipe element is continued with a strongly reduced solidification rate compared to the conditions outside the pipe element.
  • the outer contour of the tubular element 2 is adapted to the inner contour of the mold 1 in such a way that the gap 7 between them is dimensioned with a uniform thickness d over the entire circumference.
  • the melt displaced when the tube element is immersed into the gap forms an optimal retaining ring for the tube element after it has solidified, which ring also has a uniform wall thickness.
  • This gap 7 formed is advantageously dimensioned approximately between 1 and 10% of the internal dimensions of the mold 1, so that an optimal state can be achieved by this retaining ring encompassing the tubular element.
  • the mold and the tubular element are rectangular in cross section. But you could of course also be designed differently, such as round, square, polygonal or other format.
  • the tubular element 2 is immersed in the mold 1 after the melt supply has ended by such a length as from Figure 3c it can be seen that its lower end 2 'is approximately the forming depth 14 of the shrinkage funnel 12 at the upper end of the strand after the strand 5 and the melt within the tubular element have solidified is equivalent to.
  • the melt volume located inside the pipe element compensates for the volume shrinkage due to the solidification of the strand located below the pipe element, whereby it must be ensured that the not yet solidified melt from the inner pipe volume into the lower strand can flow.
  • the pipe element 2 is preferably dimensioned with its wall thickness such that it has such a submerged volume in the submerged state at the defined depth that the fill level 15 of the molten metal results almost to the upper end of the mold, as during casting.
  • this tubular element 2 has such a length that it can protrude beyond the mold 1 at the opposite upper end in the state in the defined submerged depth. At its upper end, it is advantageously loaded with a weight 19, which prevents the lighter refractory material of the pipe element from floating in the melt and can also serve as a connecting means with the pipe element for coupling to the manipulator or a crane. It can thus be brought in from this via the mold and can then be dipped into it.
  • this heat-insulating material preferably covering powder 11, can be filled onto the molten metal 12 in this protruding area of the tubular element.
  • FIG. 11 shows a variant of a tubular element 22 in FIG Figure 3c explained casting phase. It differs from the tubular element 2 only in that an inwardly protruding ring shoulder 18 is assigned to its lower end.
  • Fig. 5 shows a pipe element 24 composed of several pipe segments 25, 26 in the mold 1 in cross section.
  • the outer contour of the tubular element 24 is in turn adapted to the inner contour of the mold 1 in such a way that a uniformly thick gap 7 is present between them over the entire circumference.
  • These pipe segments 25, 26 are, for example, flat-walled or corner-shaped, as shown, and are advantageously mortared to one another. Depending on the size, more or fewer such pipe segments could also be used.
  • this ceramic tube element could already be immersed in the melt after the melt supply has been stopped while the strand is being lowered in the mold. This would only lower the level slightly.
  • the outer and / or inner shape of the ceramic tube element could be provided with a taper in cross section in the casting direction.
  • the tapering of the outer shape could be selected so that it is adapted to the solidified strand shell, which increases in the pouring direction. In this way, the space between the pipe element and the inner shape of the strand could be optimized.
  • the tubular element could theoretically also be made of metal, for example steel, or partly of ceramic material and partly of steel be made.
  • a design partially made of steel advantageously on the outside of the pipe element allows the pipe element to fuse with the melt in the gap 7 between the pipe element and the mold, which, due to the solidification caused by the mold cooling, leads to a firm connection between the pipe element and the outer strand shell in the gap 7 so that the weight 19 can be removed at a very early stage after the casting is finished.
  • the tubular element could also be pushed into the mold without this gap 7 and thereby have approximately the internal dimensions of the mold.
  • the heat-insulating effect of the pipe element in connection with the possible task of the insulating powder is advantageously chosen so that, despite slowly progressing solidification within the pipe element, a liquid reservoir is kept for so long that the volume shrinkage in the strand located below the pipe element due to the faster solidification there than can be approximately or completely compensated for in the melt located within the pipe element.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen oder semi-kontinuierlichen Stranggiessen insbesondere bei einer Vertikalgiessanlage zum Abgiessen von Stahl, bei dem bei Giessende nach dem Anhalten der Schmelzenzufuhr in einer gekühlten Kokille der Strang abgesenkt wird.
  • Derartige Vertikalgiessanlagen werden bekanntlich zur Herstellung von verhältnismässig kurzen Strängen mit grösseren Querschnittsformaten eingesetzt. Es wird dabei Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäss, wie aus einer Pfanne oder einem Zwischenbehälter, durch ein Giessrohr in eine wassergekühlte Kokille zum Beispiel aus Kupfermaterial zugeführt. Der sich darin bildende Strang wird vertikal nach unten bis zum Erreichen einer definierten Länge gegossen. Das Ausbringen dieser relativ kurzen Stränge wird jeweils durch die Volumenreduktion des vergossenen Materials, insbesondere von Stahl, bei der Erstarrung bestimmt. Diese Volumenreduktion führt dazu, dass sich ohne geeignete Gegenmassnahmen ein Trichter am oberen Ende des erstarrten Stranges bildet. Um diesen Trichter zu verringern oder gar zu verhindern und dadurch das Ausbringen der kontinuierlich oder semi-kontinuierlich vergossenen Stränge zu erhöhen, werden verschiedenen Verfahren vorgeschlagen.
  • Zum Beispiel ist ein Verfahren bei einer solchen Vertikalgiessanlage gemäss der Druckschrift WO-A-2015/101 553 bekannt, bei dem nach dem Beenden des regulären Giessvorgangs weiter flüssiges Metall in einem bestimmten Ausmass zugeführt wird. Es kann zudem eine um den oberen Endbereich des Strangs positionierte Heizeinrichtung vorgesehen sein, die das flüssige Metallreservoir oben im Innern des Strangs steuert. Mindestens die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung der Metallschmelze kann damit ausgeglichen und der entstehende Schwindungshohlraum im oberen Strangbereich verkürzt werden.
  • Es ist auch bekannt, auf die Kokille einen Hülsenkörper aus feuerfestem Material aufzusetzen und damit Raum für ein thermisch isoliertes Schmelzreservoir zu bilden, aus dem die Schmelze dann in den darunter befindlichen Kokillenbereich absinkt, in dem die Erstarrung des Strangs beginnt. Nach Beendigung der Schmelzenzufuhr kann aus diesem Reservoir die Volumenschrumpfung infolge der Erstarrung des Giessstranges ausgeglichen werden.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung gemäss der Druckschrift US 1,546,796 ist ein hohler Stöpsel aus Metall oben in eine Kokille passend eingeschoben, bis sich der Badspiegel der Schmelze an seinem oberen Ende befindet und darüber im Stöpsel ein isolierender Verschluss gesetzt ist. Damit kann die Wärme im oberen Bereich des Blockgusses zurückgehalten werden und es wird eine gleichmässige Abkühlung desselben über seine gesamte Höhe erzielt.
  • Diese bekannten Verfahren zum Verringern des Schwindungshohlraums bei Strängen oder Giessblöcken haben jedoch den Nachteil eines verhältnismässig sehr aufwendigen Aufbaus. Experimentelle Untersuchungen zum zweiten Verfahren haben gezeigt, dass der Übergang von der thermisch isolierten "Reservoirzone" zu der gekühlten Kokille kaum betriebssicher gestaltet werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile weitgehend zu beheben und ein Verfahren nach der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich beim kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Giessen von relativ kurzen grossformatigen Strängen durch eine einfache Handhabung auszeichnet und eine höhere Ausbringungsrate des verwendbaren Strangs durch geringere Schwindungshohlräume und demzufolge auch Kostenersparnisse ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemässe Anlage hat den Vorteil, dass nur ein Eintauchen des Rohrelementes in die Kokille und allenfalls eine Zugabe von isolierendem Giess- oder Abdeckpulver über die Metallschmelze nach Ende des Giessprozesses erforderlich ist. Durch diese einfache Verfahrensweise werden bessere Ausbringungsraten aufgrund des kürzeren wegzuschneidenden oberen Strangendes ermöglicht.
  • Damit das vorteilhaft aus feuerfestem Material bestehende Rohrelement nach dem Ende der Schmelzzufuhr in die Kokille einfach in dieselbe eingebracht werden kann, ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass die Aussenabmessungen des Rohrelementes kleiner als die Innenabmessungen der Kokille sind, wobei der dazwischen gebildete Spalt so bemessen ist, dass das Spaltmass zum Beispiel ungefähr der Dicke der im normalen Giessprozess in der Kokille gebildeten Strangschale entspricht oder aber kleiner gewählt wird. Die in diesem Spalt befindliche Schmelze erstarrt mit einer durch die Kokillenkühlung vorgegebenen Erstarrungsgeschwindigkeit. Eine Verbindung zwischen der äusseren Strangschale und dem Rohrmaterial kann gleichzeitig als Halteelement für das Rohrelement dienen, während im Inneren des Rohrelementes der Erstarrungsprozess der Metallschmelze aufgrund der isolierenden Wirkung des Rohrelementes mit stark reduzierter Erstarrungsgeschwindigkeit fortgesetzt wird.
  • Vorteilhaft wird nach Giessende der oben noch flüssige Strang in der Kokille soweit abgesenkt, dass sich die nach dem Einsetzen des Rohrelementes zur Aussenseite desselben verdrängte Schmelze nicht über die Kokille hinausfliesst, sondern sich annähernd bis zum gleichen Füllstand wie beim Abgiessen anhebt.
  • Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Aussenkontur des Rohrelementes der Innenkontur der Kokille so angepasst ist, dass der dazwischen gebildete Spalt im gesamten Umfang gleichmässig dimensioniert ist.
  • Es ist fertigungstechnisch zweckmässig, wenn das Rohrelement eine über die gesamte Länge gleichmässige Wandstärke aufweist. Zur Steigerung seiner Stabilität in der Kokille und zur weiteren Erhöhung des Ausbringens kann seinem unteren Ende ein nach innen vorstehender Ringansatz zugeordnet sein.
  • Es kann auch vorteilhaft sein, dass das Rohrelement aus verschiedenen Rohrsegmenten zusammengesetzt wird, um zum Beispiel Rohrelemente für unterschiedliche Giessformate aus Segmentteilen modular aufzubauen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt vereinfacht und schematisch des Kokillenbereichs einer Vertikalgiessanlage mit einem Rohrelement vor dem Eintauchen in die Metallschmelze;
    Fig. 2
    einen schematischen Querschnitt einer rechteckigen Kokille und dem darin befindlichen Rohrelement;
    Fig. 3a bis Fig. 3d
    Längsschnitte des Kokillenbereichs nach dem erfindungsgemässen Verfahren, ebenfalls vereinfacht und schematisch dargestellt;
    Fig. 4
    einen Längsschnitt des Kokillenbereichs nach Fig. 1 mit einer Variante eines Rohrelementes im eingetauchten Zustand; und
    Fig. 5
    einen schematischen Querschnitt einer rechteckigen Kokille und einem darin befindlichen mehrteiligen Rohrelement.
  • Fig. 1 zeigt schematisch den Kokillenbereich mit einer Kokille 1 einer Vertikalgiessanlage 10, welche durch kontinuierliches oder semi-kontinuierliches Stranggiessen zum Herstellen insbesondere von kurzen grossformatigen Strängen dient. Bei semi-kontinuierliches Stranggiessen wird dabei ein vertikal nach unten aus der Kokille 1 auslaufender Strang 5 erzeugt, welcher von unten gestützt ist und eine Länge von beispielsweise einigen Metern bis 20 Metern aufweisen kann. Unterhalb der Kokille sind übliche Kühlzonen für das Erstarren des Strangs angeordnet, die jedoch nicht näher veranschaulicht sind.
  • Die erfindungsgemässe Verfahrensweise nach dem Ende der Schmelzenzufuhr in die Kokille, dem Giessende der Vertikalgiessanlage 10, ist in Fig. 3a bis Fig. 3d schematisch veranschaulicht, wie nachfolgend erläutert ist:
    Fig. 3a zeigt die Kokille 1 während dem Giessen von Stahlschmelze durch ein Giessrohr 13 aus einem nicht näher gezeigten metallurgischen Gefäss, wie beispielsweise aus einer Pfanne oder aus einem als Zwischenbehälter dienenden Verteiler. Die Stahlschmelze wird dabei auf herkömmliche Weise bei einem gegebenen Füllstand 15 beim oberen Kokillenende fortwährend durch ein verstellbares Verschlussorgan, wie ein Stopfen oder ein Schiebeverschluss, geregelt eingegossen und entsprechend wird der Strang 5 mit einer Abzugsgeschwindigkeit aus der Kokille abgesenkt.
  • Nach dem Giessende, bei dem der Strang 5 mit der vorgegebenen Länge gegossen ist, wird das Gefäss mit dem Giessrohr 13 entfernt und wie in Fig. 3b veranschaulicht ist, wird der Strang 5 und damit der Füllstand 15' in der Kokille abgesenkt. Bevor jedoch der Füllstand 15' am unteren Ende der Kokille 1 angelangt ist, wird der Strang angehalten.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, wird ein Rohrelement 2 zum Beispiel mit einem Gewicht 19 mittels eines nicht näher gezeigten Manipulators in die Kokille 1 eingesetzt. Zum Verbinden des Rohrelementes mit dem darauf liegenden Gewicht sind Befestigungs- bzw. Kupplungsmittel in der Gestalt von beispielsweise ein- und ausziehbaren Bolzen 9 oder dergleichen vorgesehen, die in entsprechende Bohrungen des Rohrelementes lösbar hineingreifen.
  • Wie aus Fig. 3c ersichtlich ist, wird dieses Rohrelement 2 erfindungsgemäss mit seinem unteren Ende 2' derart in die Metallschmelze in der Kokille 1 eingetaucht, dass der Füllstand der Metallschmelze wie beim Giessen annähernd bis zum oberen Ende der Kokille 1 ansteigt. Das Rohrelement 2 wird gegebenenfalls mittels des Gewichts 19 beschwert, und es bildet sich in diesem Rohrelement ein flüssiges Metallreservoir 12, welches oben mit einem wärmeisolierenden Material, vorzugsweise Abdeckpulver 11, abgedeckt werden kann.
  • Gemäss Fig. 2 ist das Rohrelement 2 als hülsenförmiger Körper aus feuerfestem Material hergestellt, dessen Abmessungen schmäler als die Innenabmessungen der Kokille 1 sind. Es ist dabei über den gesamten Umfang der Kokille 1 ein Spalt 7 gebildet, der so bemessen ist, dass sich das Rohrelement 2 innerhalb einer beim Giessen in der Kokille bildenden Strangschale 5' befindet, während im Inneren des Rohrelementes der Erstarrungsprozess der Stahlschmelze aufgrund der isolierenden Wirkung des Rohrelementes mit gegenüber den Gegebenheiten ausserhalb des Rohrelementes stark reduzierter Erstarrungsgeschwindigkeit fortgesetzt wird.
  • Dabei ist die Aussenkontur des Rohrelementes 2 der Innenkontur der Kokille 1 so angepasst, dass der Spalt 7 zwischen ihnen im gesamten Umfang mit einer gleichmässigen Dicke d dimensioniert ist. Dadurch bildet die beim Eintauchen des Rohrelementes in den Spalt verdrängte Schmelze nach deren Erstarrung einen optimalen Haltering für das Rohrelement, welcher eine ebenfalls gleichmässige Wandstärke aufweist. Vorteilhaft ist dieser gebildete Spalt 7 etwa zwischen 1 und 10% der Innenabmessungen der Kokille 1 dimensioniert, damit ein optimaler Zustand durch diesen das Rohrelement umfassenden Haltering erzielt werden kann.
  • Die Kokille und das Rohrelement sind im Querschnitt rechteckig ausgebildet. Sie könnten aber selbstverständlich auch andersförmig ausgestaltet sein, wie zum Beispiel rund, quadratisch, polygonal oder andersformatig.
  • Das Rohrelement 2 wird nach Beendigung der Schmelzenzufuhr um eine solche Länge in die Kokille 1 eingetaucht, wie aus Fig. 3c entnommen werden kann, dass sein unteres Ende 2' annähernd der sich bildenden Tiefe 14 des Schrumpfungstrichters 12 beim oberen Strangende nach dem Erstarren des Strangs 5 und der Schmelze innerhalb des Rohrelementes entspricht. Unter Berücksichtigung der Erstarrung des Stranges als auch derjenigen innerhalb des Rohrelementes gleicht das im Innern des Rohrelementes befindliche Schmelzvolumen den Volumenschrumpf infolge Erstarrung des sich unterhalb des Rohrelementes befindlichen Stranges aus, wobei gewährleistet sein muss, dass die noch nicht erstarrte Schmelze aus dem inneren Rohrvolumen in den unteren Strang nachfliessen kann.
  • Das Rohrelement 2 ist vorzugsweise mit seiner Wandstärke derart bemessen, dass es im eingetauchten Zustand in der definierten Tiefe ein solches eingetauchtes Volumen aufweist, dass sich der Füllstand 15 der Metallschmelze wie beim Giessen annähernd bis zum oberen Ende der Kokille ergibt.
  • Darüberhinaus weist dieses Rohrelement 2 eine solche Länge auf, dass es im Zustand in der definierten eingetauchten Tiefe am gegenüberliegenden oberen Ende über die Kokille 1 hinaus vorstehen kann. An seinem oberen Ende ist es vorteilhaft mit einem Gewicht 19 beaufschlagt, welches ein Aufschwimmen des leichteren Feuerfestmaterials des Rohrelementes in der Schmelze verhindert und zudem als Verbindungsmittel mit dem Rohrelement zum Kuppeln mit dem Manipulator oder einem Kran dienen kann. Damit kann es von diesem über die Kokille herangeführt und anschliessend in diese hineingetaucht werden kann. Zudem kann in diesem vorstehenden Bereich des Rohrelementes dieses wärmeisolierende Material, vorzugsweise Abdeckpulver 11, auf die Metallschmelze 12 gefüllt werden.
  • Abschliessend wird gemäss Fig. 3d der Strang 5 zusammen mit dem Rohrelement 2 aus der Kokille herausgeführt und, nach Erstarren der Schmelze innerhalb des Rohrelementes 2, der Oberteil 12 des Strangs 5 mit dem darin eingetauchten Rohrelement 2 getrennt. Damit kann der mit dem Erstarren des gegossenen Metalls entstehende Schwindungshohlraum 14 kurz gehalten werden.
  • Fig. 4 zeigt eine Variante eines Rohrelementes 22 in der mit Bezug auf Fig. 3c erläuterten Giessphase. Es unterscheidet sich vom Rohrelement 2 lediglich dadurch, dass an seinem unteren Ende ein nach innen vorstehender Ringansatz 18 zugeordnet ist.
  • Fig. 5 zeigt ein aus mehreren Rohrsegmenten 25, 26 zusammengesetztes Rohrelement 24 in der Kokille 1 im Querschnitt. Die Aussenkontur des Rohrelementes 24 ist wiederum der Innenkontur der Kokille 1 so angepasst, dass ein gleichmässig dicker Spalt 7 zwischen ihnen über den gesamten Umfang vorhanden ist. Diese Rohrsegmente 25, 26 sind zum Beispiel wie dargestellt flachwandig bzw. eckförmig ausgebildet und vorteilhaft aneinander gemörtelt. Es könnten auch je nach Grösse mehr oder weniger solcher Rohrsegmente verwendet werden.
  • Die Erfindung ist mit dem erläuterten Ausführungsbeispiel ausreichend dargetan. Als Variante könnte dieses keramische Rohrelement bereits nach dem Anhalten der Schmelzenzufuhr während dem Absenken des Strangs in der Kokille in die Schmelze eingetaucht werden. Damit würde sich der Füllstand nur geringfügig absenken.
  • Das keramische Rohrelement könnte im Prinzip bei seiner Aussenund/oder Innenform mit einer Verjüngung im Querschnitt in Giessrichtung versehen sein. Die Verjüngung der Aussenform könnte so gewählt sein, dass diese der erstarrten Strangschale, welche in Giessrichtung zunimmt, angepasst ist. So könnte der Zwischenraum vom Rohrelement und der Stranginnenform optimiert werden.
  • Das Rohrelement könnte theoretisch auch aus Metall, zum Beispiel Stahl, oder teilweise aus keramischem Material und teilweise aus Stahl gefertigt sein. Eine Ausführung teilweise aus Stahl vorteilhaft auf der Aussenseite des Rohrelementes erlaubt eine Verschmelzung des Rohrelementes mit der im Spalt 7 zwischen Rohrelement und Kokille befindlichen Schmelze, was aufgrund der durch die Kokillenkühlung bestimmten Erstarrung zu einer festen Verbindung zwischen Rohrelement und der aussenseitigen Strangschale im Spalt 7 führt, so dass das Gewicht 19 zu einem sehr frühen Zeitpunkt nach dem Beenden des Giessens entfernt werden kann.
  • Das Rohrelement könnte auch ohne diesen Spalt 7 in die Kokille hineinschiebbar sein und dabei annähernd die Innenabmessungen der Kokille aufweisen.
  • Die wärmeisolierende Wirkung des Rohrelementes im Zusammenhang mit der allfälligen Aufgabe des isolierenden Pulvers ist vorteilhaft so gewählt, dass trotz langsam fortschreitender Erstarrung innerhalb des Rohrelementes ein Flüssigkeitsreservoir so lange gehalten wird, dass der Volumenschrumpf im unterhalb des Rohrelementes befindlichen Strang aufgrund der dort schneller fortscheitenden Erstarrung als in der innerhalb der Rohrelementes befindlichen Schmelze annähernd oder vollständig ausgeglichen werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zum kontinuierlichen oder semi-kontinuierlichen Stranggiessen insbesondere bei einer Vertikalgiessanlage zum Abgiessen von Stahl, bei dem der Strang (5) bei Giessende nach dem Anhalten der Schmelzenzufuhr in einer gekühlten Kokille (1) abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Strang (5) angehalten wird bevor der Füllstand (15') das untere Ende der Kokille (1) erreicht und dabei ein Rohrelement (2) mit seinem unteren Ende (2') derart in die Metallschmelze in der Kokille (1) eingetaucht wird, dass der Füllstand (15') der Metallschmelze bis zum oberen Ende der Kokille wie beim Giessen ansteigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenabmessungen des Rohrelements (2) schmäler als die Innenabmessungen der Kokille (1) sind, wobei der dazwischen gebildete Spalt (7) über den gesamten Umfang der Kokille so bemessen ist, dass sich das Rohrelement (2) innerhalb einer beim Giessen in der Kokille bildenden Strangschale (5') befindet, während im Inneren des Rohrelements (2) der Erstarrungsprozess der Metallschmelze normal oder mit reduzierter Erstarrungsgeschwindigkeit fortgesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenabmessungen des Rohrelementes (2) den Innenabmessungen der Kokille (1) im Querschnitt gesehen so angepasst sind, dass der dazwischen gebildete Spalt (7) über den gesamten Umfang mit einer gleichmässigen Dicke (d) zwischen 1 und 10% der Innenabmessungen der Kokille (1) versehen ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (2) nach Beendigung der Schmelzenzufuhr um eine solche Länge in die Kokille (1) eingetaucht wird, dass sein unteres Ende (2') der sich bildenden Schrumpfungstiefe (14) beim oberen Strangende nach dem Erstarren des Strangs (5) entspricht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (2) mit den Aussenabmessungen und seiner Wandstärke derart bemessen ist, dass es im eingetauchten Zustand in der definierten Tiefe ein solches eingetauchtes Volumen aufweist, dass sich der Füllstand (15) der Metallschmelze wie beim Giessen bis zum oberen Ende der Kokille einstellt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (2) an seinem oberen Ende mit einem Verbindungsmittel versehen ist, damit es von einem Manipulator über die Kokille herangeführt und anschliessend in diese hineingetaucht werden kann.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (2) im oberen Ende über der Kokille vorsteht und in diesem Bereich ein wärmeisolierendes Material, vorzugsweise Abdeckpulver (11), auf die Metallschmelze gefüllt wird.
  8. Verwendung eines Rohrelementes für das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (2) aus einem keramischen feuerfesten Material oder aus einer Kombination aus einem Feuerfestmaterial und einem Stahlmantel hergestellt ist.
  9. Verwendung eines Rohrelementes nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (2) zylindrisch ausgebildet ist und über die gesamte Länge eine gleichmässige Wandstärke aufweist, oder dass an seinem einen Ende ein nach innen vorstehender Ringansatz (18) zugeordnet ist.
  10. Verwendung eines Rohrelementes nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rohrelement (24) aus verschiedenen Rohrsegmenten (25, 26) zusammengesetzt ist.
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