WO1998055250A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von brammen - Google Patents

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Hans Jürgen SCHEMEIT
Gerhard Böcher
Peter Müller
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Salzgitter Ag
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    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
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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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing slabs, with a thickness D> 100 mm at casting speeds v ⁇ 3m / min, in a continuous casting installation in which a mold is supplied with melt from a storage container via an immersion spout and from the mouth side the strand shell encompassing a sump is withdrawn into a strand guide frame, in particular a continuous sheet casting installation, and a corresponding device for this.
  • FIG. 4 a baffle element is provided at the mouth of the immersion nozzle, which deflects the liquid melt to two openings on the narrow sides of the immersion nozzle.
  • FIG. 5 shows that two partial flows are created which, with high energy of each individual thread, lead to swirling of the melt.
  • an immersion nozzle in particular for thin slab casting, which has a lower section made of parallel side walls. Before entering the lower section, a transverse web is provided, which guides the melt flow in the direction of the extension of the lower flow shaft deflects. The narrow sides of this immersion nozzle, which is provided in particular for thin slab plants, are guided in parallel.
  • the diving nozzles known from the cited documents produce a pouring jet which flows into the depths at a relatively high speed
  • the invention has set itself the goal of creating a method and a corresponding device for producing slabs, in which concentrations of impurities are avoided and, in particular, acid-gas-resistant steel grades can also be cast on sheet-continuous casting plants.
  • the invention achieves the aim through the characterizing features of method claim 1 and device claim 5.
  • the liquid melt supplied to the mold enters the liquid sump of the slab in a broad front at speeds which are not significantly higher than the strand withdrawal speed.
  • the supplied melt has a rectangular profile and already has the same speed as the slab at a depth of not more than 2 m in the sump.
  • the immersion spout used for this purpose has narrow side walls that open conically at an angle ⁇ of 15 to 30 ° with respect to the center axis.
  • the inside width d of the casting part behaves
  • the profile produced by the proposed process in the mold also has a positive influence on the movement of the melt in the region of the melt level in the mold and on its behavior with regard to the mold powder.
  • the proposed method enables the production of slabs for steel grades with high demands both on the non-metallic degree of purity and on the freedom from segregation, as are required, for example, with acid gas-resistant steel grades.
  • the solidification time is reduced by the reduced inflow speed of the steel into the sump located in the strand shell.
  • the specific casting performance of the plants can be increased, on the one hand, or the specific, on the other hand
  • Secondary cooling can be reduced with a view to improved surface quality.
  • the shows 1 shows the area of immersion pouring / mold of a continuous casting device
  • FIG. 1 side view of a continuous caster
  • FIG. 1 shows a storage container 11 to which an immersion spout 12 is attached.
  • the immersion spout 12 has a tubular part 13 and on the mouth side a spade-shaped part 14 with the narrow sides 16 and the broad sides 17.
  • a throttle 15 is provided in the transition area between the two immersion pouring parts.
  • the spade-shaped part 14 extends to a depth T ⁇ into a mold 21 filled with melt S, which has narrow sides 22 and broad sides 23.
  • the current threads of the melt S are shown with the supplied melt Sz and the sump S B. It can be seen that the current threads penetrate into the melt S enveloped by a strand shell K with a view of the broad sides to a depth L.
  • the supplied current threads have a speed v ⁇ .
  • the flow threads In the area of the narrow sides 16 of the immersion nozzle, the flow threads have an angle ⁇ to the central axis I and move relatively early towards the narrow sides 22 of the mold and strive in the area of the level P of the melt to the center of the mold 21.
  • the view AA is shown with the mold 21, which has the narrow sides 22 and the broad sides 23, which form a rectangle with the width B and the thickness D and the area A.
  • the immersion nozzle 12 is arranged centrally in the cavity of the mold 21 with the broad sides 17 and the narrow sides 16, which form a rectangle with the width b and the thickness d and the area a.
  • FIG. 2 schematically shows a section through the continuous casting installation, here an arc continuous casting installation, with the storage container 11 and the immersion spout 12 with the tubular part 13 and the spade-shaped part 14, here the broad sides 17.
  • a throttle 15 arranged in the transition area of the immersion pouring parts 13, 14 in the transition area of the immersion pouring parts 13, 14 .
  • the mouth of the immersion pouring part 14 projects into the melt S located in the mold 21 to a depth T ⁇ .
  • the broad side walls 23 of the mold 21 are shown, the mouth-side end of which has formed a strand shell K from the slab, which envelops the melt S up to the sump tip S s .
  • the strand guide rollers 24 are arranged downstream of the mold 21.
  • the supplied melt S s penetrates at a speed v 'into the sump SB located in the mold, namely at a depth T with respect to the broad sides 23. Then the sump has a speed v B that the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Brammen, mit einer Dicke D > 100 mm bei Gießgeschwindigkeiten v < 3 m/min, in einer Stranggießanlage, bei der eine Kokille aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguß Schmelze zugeführt und aus der mündungsseitig eine einen Sumpf umgreifende Strangschale in ein Strangführungsgerüst, insbesondere eine Bogenstranggießanlage, abgezogen wird. Erfindungsgemäß tritt die zugeführte Schmelze in die Kokille mit einer Geschwindigkeit (vK) ein, die sich zur Strangabzugsgeschwindigkeit (vB) verhält wie vK : vB = 6 : 1 bis 60 : 1 und die Stromfäden der zugeführten Schmelze werden in einer Weise geführt, daß sie bezogen auf den Schmelzenpegel in breiter Front im Querschnitt ein Rechteckprofil aufweisend in einer Länge L < 2 m in den Sumpf eindringen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Brammen, mit einer Dicke D > 100 mm bei Gießgeschwindigkeiten v < 3m/min, in einer Stranggießanlage, bei der eine Kokille aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguß Schmelze zugeführt und aus der mündungsseitig die einen Sumpf umgreifende Strangschale in ein Strangführungsgerüst, insbesondere einer Bogenstranggießanlage, abgezogen wird, und eine entsprechende Vorrichtung dazu.
Aus steel research 66 (1995) No. 7, Seite 287 bis 293 „Flow dynamics in thin slab caster moulds" ist ein Versuchsaufbau bekannt, bei dem ein an einem tundisch befestigter Tauchausguß in eine Kokille hineinragt. Die hier eingesetzte Kokille ist mit einer Dicke von etwa 60 mm das typische Maß für eine Anlage zum Erzeugen von Dünnbrammen und zeigt beim Einsatz eines eine offene Mündung aufweisenden Tauchausgußes (Fig. 10) einen zentralen Strahl, der tief in den Sumpf der Bramme hineinragt.
In einer weiteren Ausgestaltung (Figur 4) ist an der Mündung des Tauchausgußes ein Prallelement vorgesehen, die die Flüssigschmelze zu zwei Öffnungen an den Schmalseiten des Tauchausgußes ablenkt. Die Figur 5 zeigt, daß zwei Teilströme entstehen, die mit hoher Energie jedes einzelnen Stromfadens zur Verwirbelung der Schmelze führen.
Aus DE 43 20 723 ist ein Eintauchausguß, insbesondere zum Dünnbrammengießen, bekannt, der einen unteren Abschnitt aus parallel geführten Seitenwänden aufweist. Vor Eintritt in den unteren Abschnitt ist ein Quersteg vorgesehen, welcher die Schmelzenströmung in Richtung der Weiterung des unteren Strömungsschachtes auslenkt. Die Schmalseiten dieses insbesondere für Dünnbrammenanlagen vorgesehenen Tauchausgußes sind parallel geführt.
Die aus den genannten Schriften bekannten Tauchausgüsse erzeugen einen Gießstrahl, der mit relativ hoher Geschwindigkeit bis in entsprechende Tiefen in den
Sumpf eindringt.
In Kenntnis des genannten Standes der Technik hat sich die Erfindung das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen zu schaffen, bei der Konzentrationen von Verunreinigungen vermieden und insbesondere sauergasfeste Stahlgüten auch auf Bogenstranggießaniagen gießbar sind.
Die Erfindung erreicht das Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 5.
Erfindungsgemäß tritt die der Kokille zugeführte flüssige Schmelze in breiter Front mit nicht wesentlich höhere Geschwindigkeiten im Vergleich zur Strangabzugsgeschwindigkeit in den flüssigen Sumpf der Bramme ein. Bezogen auf den Querschnitt weist die zugeführte Schmelze ein Rechteckprofil auf und besitzt bereits in einer Tiefe nicht größer als 2 m im Sumpf die gleiche Geschwindigkeit wie die Bramme.
Die Geschwindigkeit vκ der zugeführten Schmelze, welche in die Kokille eintritt, verhält sich zu der Strangabzugsgeschwindigkeit vB wie K : vB = 6 : 1 bis 60 : 1.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die zugeführte flüssige Schmelze mit einem Eintrittsprofil in den Sumpf geführt, der als ein Rechteck ausgebildet ist, wobei sich die lichte Weite d des Rechtecks zur Schmalseite der Kokille D wie d : D = 1 : 3 bis 1 : 40 und die Breite b des Rechtecks zur Breitseite der
Kokille B sich wie b : B = 1 : 7 bis 1 : 1 ,2 verhält.
Die den Tauchausguß verlassenden Stromfäden strömen in einem Breitenwinkel von α = 15 bis 30° zur Brammenabzugsrichtung in den Sumpf ein. Bezogen auf die Seite D der Kokillenschmalseite trifft die zugeführte flüssige Schmelze auf den Sumpf in einer Tiefe T = 0,1 bis 1 ,5 x D. Der hierzu eingesetzte Tauchausguß besitzt Schmalseitenwände, die bezogen auf die Mittenachse sich konisch unter einem Winkel α von 15 bis 30° öffnen. Der freie Querschnitt a der Mündung des Gießteils des Tauchausgusses verhält sich zum Innenquerschnitt A der Kokille wie a:A = 1:30 bis 1:300. Hierbei verhält sich die lichte Weite d des Gießteiis des
Tauchausgusses zur Schmalseite D der Kokille wie d:D = 1:2 bis 1:40.
Das durch das vorgeschlagene Verfahren in der Kokille erzeugte Profil hat darüber hinaus positiven Einfluß auf die Bewegung der Schmelze im Bereich des Schmelzenpegels in der Kokille und auf sein Verhalten bezüglich des Gießpulvers.
Bei dem erfindungsgemäßen Vergießen wurde überraschend festgestellt, daß die bekannten Konzentrationsunterschiede über den Brammenquerschnitt nicht auftraten und der Reinheitsgrad, bezogen auf nicht metallische Einschlüsse, im wesentlichen verbessert wurde.
Durch das vorgeschlagene Verfahren wird die Erzeugung von Brammen für Stahlgüten mit hohen Anforderungen sowohl an den nicht metallischen Reinheitsgrad als auch an die Seigerungsfreiheit, wie sie beispielsweise bei sauergasbeständigen Stahlgüten gefordert werden, möglich.
Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Vergießen durch die reduzierte Einströmgeschwindigkeit des Stahls in den sich in der Strangschale befindenden Sumpf die Durcherstarrungszeit reduziert. Hierdurch kann einerseits die spezifische Gießleistung der Anlagen erhöht werden oder andererseits die spezifische
Sekundärkühlung im Hinblick auf eine verbesserte Oberflächenqualität reduziert werden.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt.
Dabei zeigt die Figur 1 den Bereich Tauchausguß/Kokille einer Stranggießeinrichtung
Figur 2 seitliche Ansicht einer Bogenstranggießanlage
Die Figur 1 zeigt einen Vorratsbehälter 11 , an dem ein Tauchausguß 12 befestigt ist.
Der Tauchausguß 12 besitzt einen rohrförmigen Teil 13 und mündungsseitig einen spatenförmigen Teil 14 mit den Schmalseiten 16 und den Breitseiten 17. Im Übergangsbereich beider Tauchausgußteile ist eine Drossel 15 vorgesehen.
Mündungsseitig reicht der spatenförmige Teil 14 bis zu einer Tiefe Tτ in eine mit Schmelze S gefüllte Kokille 21, die Schmalseiten 22 und Breitseiten 23 besitzt.
Im oberen Teil sind die Stromfäden der Schmelze S dargestellt mit der zugeführten Schmelze Sz und dem Sumpf SB. Es zeigt sich, daß die Stromfäden mit Blick auf die Breitseiten bis in eine Tiefe L in die von einer Strangschale K umhüllten Schmelze S eindringen. Die zugeführten Stromfäden haben eine Geschwindigkeit vκ. Im Bereich der Schmalseiten 16 des Tauchausgusses weisen die Stromfäden einen Winkel α zur Mittenachse I auf und bewegen sich relativ früh hin zu den Schmalseiten 22 der Kokille und streben im Bereich des Pegels P der Schmelze zum Zentrum der Kokille 21.
Im unteren Bereich ist die Ansicht AA dargestellt mit der Kokille 21, die die Schmalseiten 22 und die Breitseiten 23 aufweisen, die ein Rechteck bilden mit der Breite B sowie der Dicke D und der Fläche A.
Zentrisch in den Hohlraum der Kokille 21 ist der Tauchausguß 12 angeordnet mit den Breitseiten 17 und den Schmalseiten 16, die ein Rechteck bilden mit der Breite b sowie der Dicke d und der Fläche a.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Stranggießanlage, hier eine Bogenstranggießanlage, mit dem Vorratsbehälter 11 und dem Tauchausguß 12 mit dem rohrförmigen Teil 13 und dem spatenförmigen Teil 14, hier die Breitseiten 17. Im Übergangsbereich der Tauchausgußteile 13, 14 ist eine Drossel 15 angeordnet. Die Mündung des Tauchausgußteils 14 ragt in die sich in der Kokille 21 befindliche Schmelze S bis in eine Tiefe Tτ hinein. Von der Kokille 21 sind die Breitseitenwände 23 dargestellt, deren mündungsseitigen Ende sich von der Bramme eine Strangschale K gebildet hat, die die Schmelze S umhüllt bis hin zur Sumpfspitze Ss.
Der Kokille 21 nachgeordnet sind die Strangführungsrollen 24.
Die zugeführte Schmelze Ss dringt mit einer Geschwindigkeit v« in den sich in der Kokille befindlichen Sumpf SB ein und zwar in einer Tiefe T bezogen auf die Breitseiten 23. Danach besitzt der Sumpf eine Geschwindigkeit vB, die der
Abzugsgeschwindigkeit der Bramme und damit auch der Strangschale K entspricht.
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Positionsliste
Schmelzenzufuhr
11 Vorratsbehälter 12 Tauchausguß
13 Rohrförmiger Teil
14 Spatenförmiger Teil
15 Drossel
16 Schmalseiten Tauchausguß 17 Breitseiten Tauchausguß
Stranggießeinrichtung
21 Kokille
22 Kokillenschmalseite 23 Kokillenbreitseite
24 Strangführungsrollen
I Mittenachse
K Strangschale P Pegel
S Schmelze
Sz Schmelzenzufuhr
SB Sumpf
Ss Sumpfspitze T Eindringtiefe Schmelze Schmalseite
Tτ Tauchtiefe Tauchausguß
L Eindringtiefe Schmelze Breitseite vκ Strömungsgeschwindigkeit Schmelzenzufuhr vB Strömungsgeschwindigkeit Sumpf α Öffnungswinkel a Freier Querschnitt Mündung Tauchausguß
A Innenquerschnitt Kokille d Lichte Weite Gießteil
D Lichte Weite Schmalseitenkokille

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von Brammen, mit einer Dicke D > 100 mm bei Gießgeschwindigkeiten v < 3m/min, in einer Stranggießanlage, bei der eine Kokille aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguß Schmelze zugeführt und aus der mündungsseitig eine einen Sumpf umgreifende Strangschale in ein Strangführungsgerüst, insbesondere eine Bogenstranggießanlage, abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Schmelze in die Kokille mit einer Geschwindigkeit (vκ) eintritt, die sich zur Strangabzugsgeschwindigkeit (vB) verhält wie vκ : vB = 6 : 1 bis 60 : 1 und daß die Stromfäden der zugeführten Schmelze in einer Weise geführt werden, daß sie bezogen auf den Schmelzenpegel in breiter Front im Querschnitt ein Rechteckprofii aufweisend in einer Länge L < 2 m in den Sumpf eindringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte flüssige Schmelze mit einem als Rechteck ausgebildeten Eintrittsprofil in den Sumpf einströmt, wobei sich die lichte Weite (d) des
Rechtecks zur Schmalseite der Kokille (D) wie d : D = 1:3 bis 1:40 und die Breite (b) des Rechtecks zur Breitseite der Kokille (B) wie b : B_= 1:7 bis 1:1,2 verhält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schmalseiten (D) der Kokille zugewandten Stromfäden unter einem Winkel (α) von α = 15 bis 30° zur Brammenabzugsrichtung in den Sumpf einströmen.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Tauchausguß zugeführte flüssige Schmelze in einer Tiefe (T) auf den Sumpf trifft mit T = 0,1 bis 1 ,5 x D.
5. Stranggießeinrichtung zum Erzeugen von nach Verfahrensanspruch 1 herstellten Brammen mit einem Vorratsbehälter, aus dem die Schmelze über einen Tauchausguß in eine Kokille mit einer lichten Weite (D) mit D > 100 mm geführt wird und dieser Tauchausguß mindestens ein Gießteil mit einem länglichen Querschnitt besitzt einschließlich eines Drosselelementes, das den in diesen Gießteil eintretende Hauptstrom der Schmelze in Geschwindigkeit und Strömungsform verringert, dadurch gekennzeichnet, daß der einen länglichen Querschnitt besitzende Gießteil in der Weise ausgestaltet ist, daß die Schmalseitenwände zur Mittenachse einen sich in Strömungsrichtung öffnenden Winkel α = 15 bis 30° aufweisen.
6. Stranggießeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt (a) der Mündung des Gießteils des Tauchausgußes sich zum Innenquerschnitt (A) der Kokille verhält wie a : A = 1:30 bis 1:300, wobei die lichte Weite (d) des Gießteils des Tauchausgußes sich zur Schmalseite (D) der Kokille verhält wie d : D = 1 :2 bis 1:40.
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