NL8603099A

NL8603099A - Werkwijze voor het controleren van continue gietomstandigheden.

Info

Publication number: NL8603099A
Application number: NL8603099A
Authority: NL
Original assignee: Centro Speriment Metallurg
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1987-07-01
Also published as: GB2184377B; CA1278416C; JPH0129619B2; JPS62161444A; GB2184377A; IT1183045B; DE3641617A1; US4756749A; ES2002079A6; FR2591135A1; IT8548890A0; GB8629278D0; FR2591135B1

Description

1 1 I _ i

86.3113/vdKl/MvC

Korte aanduiding: werkwijze voor het controleren van continue gietomstandigheden.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde werkwijze voor het regelen van continue gietomstandigheden. In het bijzonder heeft hij betrekking op middelen voor het controleren en regelen van de temperatuur van vloeibaar staal in de 5 gietschijf. Het continu gieten van staal is een algemeen bekende, uitgebreid toegepaste werkwijze. Tot nu toe is echter geen bevredigende oplossing gevonden voor de eisen die zijn gesteld door het recente technologische en economische streven naar hogere gietsnelheid en betere kwaliteit van 10 het halfprodukt (bijvoorbeeld laag scheidingsniveau, laag percentage van oppervlakte en inwendige fouten zoals barsten, axiale porositeit en dergelijke, alsmede stollingsstructuren).

De oplossing van deze problemen is zeer belangrijk, niet alleen om de kwaliteit als zodanig te verbeteren, doch 15 eveneens vanwege de verdere mogelijkheden van technologische ontwikkeling die daaruit kan voortvloeien. De mogelijkheid van uitgebreide toepassing van het direct walsen van het gegoten halfprodukt bijvoorbeeld,dat momenteel wordt toegepast door slechts een aantal producenten, of zelfs de mogelijkheid 20 voor het contiu gieten van produkten die slechts enkele centimeters dik zijn om direct heet gewalst te worden zouden nl. zeer radicale vernieuwingen vormen en uit technisch en economisch oogpunt grote voordelen voor de staalindustrie verschaffen die de huidige kritische situatie waarvan iedereen 25 zich bewust is helpen verlichten. In het algemeen is het redelijk te veronderstellen dat de meeste kwaliteitsproblemen die continu gegoten halfprodukten beïnvloeden te wijten zijn aan fluctuaties of veranderingen in de gietomstandigheden; twee van de uitvoeringsparameters die algemeen in 30 dit opzicht als de meest belangrijke zijn onderkend zijn de temperatuur en stroomsnelheid van het staal dat wordt uitgegoten in de vorm van de continue gietinrichting. In het bijzonder wordt het wezenlijk geacht dat deze parameters tijdens het gieten zo constant mogelijk worden gehouden.

8603099 ν' - 2 -

Ten aanzien van de temperatuur is het vanzelfsprekend noodzakelijk om het staal te gieten bij een temperatuur die hoger is dan de liquidus temperatuur. Dit temperatuursverschil, bekend als oververhitting, moet hoog genoeg zijn 5 om het regelmatige gietgedrag mogelijk te maken, doch dient eveneens om twee redenen zo klein mogelijk te zijn. De eerste is dat het kostbaar is om de temperatuur van het vloeibare staal in de oven te verhogen. De tweede is dat het stollingsproces van staal in de vorm een duidelijk effect bezit op 10 de kwaliteit van het verkregen halfprodukt, en dat deze stolling wordt beïnvloed door de oververhitting, waarvan momentaal wordt aangenomen dat het de fundamentele parameter is die de eindstructuur regelt. Gevonden is nl. dat een oververhitting van minder dan 10°C zowel de afscheiding 15 als de stollingsstructuur (zeer hoog percentage equi- axiale structuur) aanzienlijk verbeterd.

Een andere belangrijke parameter is de gelijkmatigheid van de giettemperatuur van het staal; vastgesteld is dat fluctuaties in de temperatuur tijdens het continu gieten 20 een ongelijkmatige stolling tot gevolg heeft die op zijn beurt leidt tot de vorming van longitudinale oppervlakte-breuken en porositeit en centrale breuken. Voorts leiden bij het continu gieten met hoge snelheid sterke oververhitting en eventuele temperatuursfluctuaties tot onvoldoende 25 vorming van een vaste huid, waardoor aldus het risico van breuken, in het bijzonder op de hoekpunten, of zelfs van het afbreken, verhoogt.

Uit deze snelle uiteenzetting van de situatie is duidelijk dat voor het continu gieten behoefte is aan een bekende, 30 vastgestelde oververhitting die zo laag mogelijk is. Dit brengt echter het risico met zich mee dat het staal vast wordt voordat het is gegoten, in het bijzonder in zones met het grootste warmteverlies, zoals de mondstukken; vanzelfsprekend is naarmate de oververhitting lager is, het 35 risico groter.

De voor dit probleem tot nu toe voorgestelde oplossingen zijn om een aantal redenen niet geheel bevredigend gebleken. Voorgesteld is bijvoorbeeld dat het staal in de gietlepel of de gietschijf heet moet worden gehouden met behulp 8803099 f * - 3 - van boogeleetroden of weerstanden die zijn verzonken in de wanden van deze houders.

Afgezien van het lage warmterendement van dergelijke systemen, die ze voor gebruik zeer kostbaar maakt, blijft 5 het probleem nog steeds bestaan om de temperatuur van het staal bij de verschillende mondstukken constant te houden.

De uitvinding beoogt . om deze problemen te overwinnen met een eenvoudige, doelmatige werkwijze die het mogelijk maakt om het staal uit de oven bij een aanzienlijk lagere 10 temperatuur te onttrekken, het staal continu te gieten met een vastgestelde, minimale oververhitting, aen het gedeeltelijk of volledig blokkeren van de mondstukken door gestold staal te voorkomen.

In de Italiaanse octrooiaanvrage no. 49069A/84 is voorge-15 steld dat het staal in de gietL^peL en/of de gietschijf wordt verhit met electrische middelen, die bij voorkeur het gebruik omvatten van de plasma toorts. Verdere onderzoekingen en proeven op dit gebied hebben echter aangetoond dat een ander probleem aanwezig is, nl. dat het bij het continu gieten 20 verschillende strengen kan voorkomen dat de temperatuur van de stalen gieteling bij twee verschillende strengen op een bepaald moment verschillend is. Dit is duidelijk een onbevredigende situatie, omdat het betekent dat het onmogelijk is om alle gietstrengen op dezelfde wijze, ten 25 aanzien van koelsnelheid en derhalve metallurgische stollings-omstandigheden, uit te voeren. Gevonden is nl. dat het niet voldoende is om het aantal verhittingspunten te verhogen om een voldoende gelijkmatige temperatuur bij de verschillende gietstrengen te waarborgen.

30 Vloeistof-dynamisch onderzoek van gietschijven heeft een aantal algemene stromingspatronen aangetoond die de wegen tot gevolg hebben die door het staal worden gevolgd en de verblijfstijden die opmerkelijk verschillend zijn bij de verschillende gietstrengen; de situatie is betrekkelijk 35 eenvoudig in het geval van gietschijven met slechts enkele mondstukken, doch wordt bijzonder ingewikkeld bij inrichtingen die veel strengen bezitten die^/^^ezelfde gietschijf worden gevoed. Onder dergelijke omstandigheden is het noodzakelijk om elke streng te verhitten, doch dit is duidelijk onbevre- 8603099 - 4 - digend zowel vanwege de hoge kosten van een dergelijke oplossing, als omdat elke streng waarschijnlijk een tamelijk specifieke werking zal vereisen die verschillend is van die van de andere.

5 Uit het hierbovengenoemde vloeistof-dynamische onderzoek blijkt echter dat in de staalstroom "knooppunten" aanwezig zijn, waarbij een knooppunt wordt omschreven als een plaats in de vloeistofmassa waar de staalstroom zich splitst in twee of mee stromen, waarbij de algebraïsche som van de 10 stromen in het knooppunt nul is. Volgens de onderhavige uitvinding kunnen deze knooppunten met voordeel worden toegepast als verhittingszones, of het is bij voorkeur mogelijk om knooppunten zodanig te vormen dat de wegen tussen deze punten en twee of meer gietopeningen gelijk waardig zijn.

15 De werkwijze volgens de uitvinding wordt derhalve gekenmerkt doordat in het vloeibare staal dat in een gietschijf beweegt, vloeistofknooppunten worden geïdentificeerd die zich elk bevinden in een centrale plaats ten opzichte van tenminste twee gietopeningen, en dat in tenminste een gedeelte van 20 deze knooppunten het staal wordt onderworpen aan verhitting afkomstig van een hoge temperatuur, niet-verontreinigende warmtebron.

Bij voorkeur worden deze verhittingsknooppunten op zorgvuldige wijze gevormd door een keerplaat langs de weg van 25 het staal aan te brengen.

Voorts is bij voorkeur een der te verhitten knooppunten aanwezig nabij de zone waar het staal uit de gietlepel in de gietschijf wordt afgevoerd.

De verhittingsbron kan met voordeel een plasma toorts 30 zijn, bij voorkeur van het overgangsboogtype, met gelijkstroom of wisselstroomtoevoer, vanwege het hoge warmte-rendement van deze inrichting, de mogelijkheid om grote hoeveelheden warmte die is geconcentreerd in een zeer goed begrensde ruimte af te geven, de goede regelmogelijkheid, 35 de afwezigheid van verontreiniging en de zeer beperkte afmetingen .

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van enkele uitvoeringsvormen die uitsluitend ter toelichting en zonder beperking zijn weergegeven in de tekening 40 waarin: 8603099 7· > - 5 - - Figuur 1 een schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm in een gietschijf met drie gietopeningen, - Figuur 2 een schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm in een gietschijf met vier openingen voorstelt.

5 Uit beide tekeningen blijkt dat een gietschijf 1 is voorzien van een aantal gietopeningen 2 en een ontvangende verdieping 5, nl. een zone waar het gesmolten staal vanuit een gietlepel die op een hoger niveau is geplaatst (niet weergegeven) wordt gevoerd in de gietschijf.

10 Het is duidelijk dat verschillende wegen aanwezig zijn van de ontvangende verdieping naar de verschillende gietopeningen, zodat de tijd die voor het staal nodig is om deze wegen af te leggen en derhalve de betreffende mate van koeling van geval tot geval zal veranderen.

15 Volgens de uitvinding is een keerschot 4 geplaatst in de gietschijf op zodanige wijze dat het staal gedwongen wordt om hieromheen te stromen voordat het naar een bepaalde gietopening gaat. Op deze wijze worden de specifieke knooppunten 3' en 3" gevormd (op plaatsen die verschillende zijn 20 van die welke zonder keerschot 4 zouden optreden) waar de verhittingsinrichtingen zijn geïnstalleerd, waarbij deze knooppunten zich bevinden op een centrale plaats tussen de twee gietopeningen die het dichtst bij elkaar liggen.

De uitdrukking "centrale plaats" betekent hier een plaats 25 die speciaal is gekozen zowel ten aanzien van de afstand als de metaalstroom. In figuur 1ontvangt bijvoorbeeld de middelste gietopening aldus staal uit zowel knooppunt 3' als knooppunt 3", zodat de stroming van staal uit deze knooppunten naar de middelste gietopening waarschijnlijk lang-30 zamer is dan naar de meer aan de buitenzijde gelegen openingen. Hieruit volgt derhalve dat het staal langer verblijft op deze weg en meer zal afkoelen, zodat de knooppunten 3' en 3" enigszins dichter bij de middelste opening zullen worden geplaatst dan de aan de buitenzijde gelegen openingen.

35 In beide tekeningen is knooppunt 3 gevormd door de staal- stroom vanuit de gietlepel in de gietschijf (en daarna door de stromingen naar de knooppunten 3' en 3", waarbij deze stromingen schematisch zijn weergegeven met pijlen en daarna vanaf de knooppunten 3' en 3" naar de gietopeningen), en 8603099 c - 6 - wordt het bij voorkeur verhit. De regeling van de temperatuur zoals en het gebruik van de plasma toorts/volgens de uitvinding is eveneens bijzonder belangwekkend vanwege de metallurgische behandelingen die het mogelijk maakt. Lage oververhitting 5 maakt nl. het volledig gebruik niet mogelijk van een hoeveelheid vloeibare slakken voor de secundaire metallurgische behandeling, waarbij hun reactiviteit temperatuursafhankelijk is. Het toevoegen van dergelijke slakken, in vaste toestand, of zelfs van legeringselementen of speciale gassen, in het 10 plasma van de toorts die gericht is op de knooppunten leidt tot hogere opbrengsten en homogene verdeling van de behandeling in het staal.

- conclusies - 8603099

Claims

1. Werkwijze voor het regelen van continue gietomstandig-heden, met het kenmerk, dat in het vloeibare staal dat in een gietschijf beweegt vloeistofknooppunten worden vastgesteld, elk in een centrale plaats ten opzichte 5 van tenminste twee gietopeningen, en dat in tenminste een gedeelte van deze knooppunten het staal wordt onderworpen aan verhitting door een warmtebron.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verhitte knooppunten speciaal zijn 10 gevormd door keerplaten langs de weg van het staal aan te brengen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een der verhitte knooppunten is aangebracht nabij de zone waar het staal wordt gevoerd in de gietschijf.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtebron bestaat uit een overdrachts-boogplasmatoorts.

860. Q 9 9 k ^ ___