Verfahren und Vorrichtung zum Horizontalstranggiessen von flüssigen Metallen, insbesondere von Stahl

Abstract

 Das flüssige Metall wird unter dem Einfluß der Schwerkraft aus einem Vorratsbehälter (2) geregelt in eine gekühlte Horizontalstranggießkokille (7) geleitet, darin auf dasselbe eine elektromagenische Kraft in Gießrichtung ausgeübt und der erstarrte Gießstrang kontinuierlich abgezogen. Das flüssige Metall wird aus dem Vorratsbehälter (2) nach unten in die Horizontalstranggießkokille (7) abgelassen und darin in die horizontale Abzugrichtung umgelenkt und zwar so, daß die elektromagnetische Kraft im Sinne einer Zurückhaltung des Gießspiegels in einer entsprechenden oberen Eingießöffnung (6) der Horizontalstranggießkokille (7) unterhalb der eintrittsseitigen Oberkante (10) des anschließenden horizontalen Gießkanals (9) eingestellt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Horizontalstranggießen von flüssigen Metallen, insbesondere von Stahl, gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.

[0002] Das Horizontalstranggießen bietet gegenüber dem vertikalen Stranggießen den Vorteil, daß aufwendige hohe Gerüste einer vertikal angeordneten Stranggießvorrichtung und ein anschließendes Umlenken des nach unten hin erkaltenden Gußstranges entbehrlich werden. Beim horizontalen Stranggießverfahren besteht jedoch die Gefahr, daß bei der Erstarrung des Gießmetalls entstehende Lunker in den oberen Querschnittsbereich des waagerechten Gießstranges verschoben und nicht wieder mit flüssigem Metall gefüllt werden. Auch besteht der Mangel, daß Verunreinigungen des Gießmetalls sich bei dessen Erkalten im unteren Bereich des waagerechten Gießstranges absetzen und so zu einer nachteiligen Entmischung der Metallzusammensetzung führen können. Außerdem ist bei den bekannten Vorrichtungen zum Horizontalstranggießen die Verbindung vom Vorratsbehälter zur Horizontalstranggießkokille häufig eine kritische Stelle, da bei den bis über 1500°C betragenden Gießtemperaturen hochbeanspruchte Einrichtungsteile, wie z.B. der Vorratsbehälter, ein zur Horizontalstranggießkokille führendes Ausflußrohr und die Kokille selbst leicht zu Wiederinstandsetzungsarbeiten zugänglich sein müssen, wie sie nach mehreren Abgüssen erforderlich sind.

[0003] In der DE-AS 1 296 747 ist zur Verbesserung der Qualität des horizontal gebildeten Gießstranges bereits vorgeschlagen worden, zwischen dem Vorratsbehälter und der Horizontalstranggießkokille einen horizontalen Kanal vorzusehen, der von einer als magnetische Pumpe wirkenden Magnetspule umgeben ist. Durch diese Pumpe wird das flüssige Metall stets unter einem in Gießrichtung wirkenden Druck gehalten, wodurch ein hoher Füllungsgrad des Innenraumes der Horizontalstranggießkokille erzielt werden soll. Es wird damit also die Gefahr verringert, daß sich beim Horizontalstranggießen im oberen Teil des Produktes Lunker bilden. Außerdem soll der in Gießrichtung wirkende Druck dazu führen, daß der Wärmeaustausch zwischen dem Gießmetall und den Wänden der Horizontalstranggießkokille verbessert und das Erstarren des Gießstranges erleichtert wird. Wenn die bekannte Vorrichtung auch weitgehend unter Luftabschluß arbeitet und somit Reoxidationen des flüssigen Metalls nicht befürchtet zu werden brauchen, so führt der vorgenannte horizontale Kanal doch nicht nur zu einer ungünstig langen Transportstrecke des flüssigen Metalls, sondern auch zu einem hohen Energieaufwand für die magnetische Pumpe und hohen Wärmeverlusten, wobei die Vorrichtung während des Betriebes auch nur schwierig zu kontrollieren und zu handhaben ist.

[0004] Der Erfindung liegt, ausgehend von der Gattung des _Pa-tentanspruchs 1 die Aufgabe zugrunde, ein solches Horizontalstranggießverfahren zu finden, bei welchem das Gießmetall ohne enge und lange Zuführungskanäle auf möglichst kurzem Wege und damit möglichst ohne Temperaturverluste und mit einem möglichst herabgesetzten Energieaufwand für die in Gießrichtung wirkende elektromagnetische Kraft so in die Horizontalstranggießkokille hineingelangen kann, daß ebenfalls möglichst keine Lunkerbildung im oberen Querschnittsbereich des Gießstranges befürchtet zu werden braucht.

[0005] Die gestellte Aufgabe ist, ausgehend von der Gattung des Patentanspruchs 1 durch die in dessen kennzeichnendem Teil wiedergegebene Lehre gelöst.

[0006] Mit einem solchen Verfahren ergibt sich nicht nur eine für die Wartung der Gießvorrichtung vorteilhafte Trennung von Vorratsbehälter oder einem entsprechenden Verteiler von der Horizontalstranggießkokille, sondern der Energieaufwand für die in Gießrichtung wirksame elektromagnetische Kraft kann im wesentlichen darauf beschränkt werden, ein unzulässig weites Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels in der Eingießöffnung der Horizontalstranggießkokille auszuschließen. Trotzdem reicht eine solche elektromagnetische Kraft dazu aus, in der Stranggießkokille einen. ausreichenden Druck in Gießrichtung zu erzeugen, der eine etwaige Lunkerbildung erschwert und beim Erkalten des Gießmetalls einem etwaigen Einfallen der gebildeten Strangschale an deren Oberseite entgegenwirkt. Die Eingießöffnung der Horizontalstranggießkokille macht es weiterhin möglich, auf das Metallbad in gleicher Weise, wie es beim Vertikalstranggießen üblich ist, ein Gießpulver od. dgl. Schmiermittel zu geben.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen _Ver- fahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 beansprucht.

[0008] Die Erfindung umfaßt auch eine in den Patentansprüchen 5 bis 11 beanspruchte vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Horizontalstranggießens.

[0009] In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 einen schematisch gehaltenen lotrechten Teillängsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung;

Fig. 2 einen gleichen Teillängsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung.

[0010] Die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Vorrichtung zum Horizontalstranggießen weist einen Flüssigstahl 1 enthaltenden üblichen, und deshalb nicht näher dargestellten Flüssigkeitsbehälter 2 auf, dessen Boden eine mit einem Abschlußschieber 3 versehene Ausgießöffnung 4 aufweist. Der bei mehr oder weniger weit geöffnetem Abschlußschieber 3 nach unten ausströmende Gießstrahl 5 strömt in die Eingießöffnung 6 einer in geringem Abstand darunter befindlichen Horizontalstranggießkokille 7, die nur mit ihrem einlaßseitigen Ende angedeutet ist und im übrigen irgendeiner üblichen Art entsprechen kann.

[0011] Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, weist die Horizontalstranggießkokille 7 eintrittsseitig einen zur oberen Eingießöffnung 6 führenden Krümmer 8 auf, wobei der anschließende Gießkanal 9 nach der Eingießöffnung 6 hin eine scharfkantige Oberkante 10 bildet.. Im übrigen ist das einlaßseitige Ende der Horizontalstranggießkokille 7 von einer auch die Eingießöffnung 6 überdeckenden Magnetspule 11 umgeben, die in üblicher, nicht besonders dargestellter Weise elektrisch erregt werden kann, wobei die Feldstärke des erzeugten Magnetfeldes in üblicher Weise von einem Regler 12 her geregelt werden kann. Da die Magnetspule 11 auch die Eingießöffnung 6 überdeckt, weist sie an der Stelle des Gießstrahles 5 eine entsprechende Durchbrechung 13 auf.

[0012] Aus Fig. 1 geht weiterhin hervor, daß die Horizontalstranggießkokille 7 in Gießrichtung beweglich gelagert und von einem Antrieb 14 her in dieser Richtung mit einer kleinen Amplitude hin- und herbewegbar ist. Da die Wirkung des Magnetfeldes auf den Flüssigstahl 1 auch durch eine geringfügige axiale Verschiebung der Magnetspule 11 relativ zur Horizontalstranggießkokille 7 beeinflußt werden kann, kann auch der Antrieb 14 auf einer Unterlage 14a in Abzugrichtung des Gießstranges in entsprechenden Grenzen einstellbar gelagert sein.

[0013] Beim Betrieb der beschriebenen Gießvorrichtung wird der in die Eingießöffnung 6 einströmende Gießstrahl 5 durch den Krümmer 8 in den Gießkanal 9 hin abgelenkt. Durch eine übliche, nicht besonders veranschaulichte Kühlung der Horizontalstianggießkokille 7 erkaltet der Flüssigstahl 1 von der Innenwandung 15 des Gießkanals 9 aus zunehmend in Gießrichtung, bis ein genügend fester Gießstrang gebildet ist, der die Stranggießkokille austrittsseitig verläßt und dort in üblicher, nicht besonders dargestellter Weise von einer Abzugvorrichtung her abgezogen wird. Durch die oszillierende Hin- und Herbewegung der Horizontalstranggießkokille 7 wird dazu beigetragen, daß sich die beim Erkalten des Flüssigstahles 1 bildende Strangschale 16 fortlaufend von der Innenwandung 15 der Stranggießkokille löst.

[0014] Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Eingießöffnung 6 leicht so zugänglich gehalten werden kann, daß ein Stranggießen mit einem Schmiermittel -(Öl oder Gießpulver) möglich ist.

[0015] Beim Betrieb-der Gießvorrichtung-wird-das Magnetfeld -vom Regler 12 her so eingestellt, daß auf den Flüssigstahl 1 in der Horizontalstranggießkokille 7 eine solche elektromagnetische Kraft in der Horizontalgießrichtung entsteht, daß unter der Eingießöffnung 6 ein entgegen der Abzugrichtung um 1° bis 10° geneigter Gießspiegel 17 entsteht, dessen höchste Stelle 18 in Abzugrichtung mit Abstand vor der eintrittsseitigen Oberkante 10 des Gießkanals 9 liegt. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Neigungswinkel α des Gießspiegels 17 entgegen der Abzugrichtung zwischen 3° und 5° eingestellt wird, da bei einem solchen Gießspiegel die angestrebte Zurückhaltung des Flüssigstahles 1 im Gießkanal 9 unterhalb der Eingießöffnung 6 mit genügender Sicherheit bei einem zugleich minimalen Energieaufwand für die Erzeugung des Magnetfeldes gewährleistet werden kann.

[0016] Bei einer gewissen Stahlqualität und gewissen Abmessungen der Horizontalstranggießkokille 7 kann es vorteilhaft sein, den Gießstrahl 5 statt im freien Fall durch ein gemäß Fig. 2 beim zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehenes Gießrohr 19 in die Horizontalstranggießkokille 7 zu leiten. Dabei ragt das von der Ausgießöffnung 4 des Vorratsbehälters 2 ausgehende und an diesem festgelegte Gießrohr 19 von oben in die Eingießöffnung 6 hinein und reicht mit einer austrittsseitigen Krümmung 20 axial in den an die Eingießöffnung 6 anschließenden Gießkanal 9 der Horizontalstranggießkokille 7 hinein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Gießrchr 19 an der Stelle, wo sie die Magnetspule 11 an deren Durchbrechung 13 durchsetzt, mit der Magnetspule 11 fest verbunden.

[0017] Bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen umgibt die Eingießöffnung 6 der Horizontalstranggießkokille 7 den Gießstrahl 5 bzw. das Gießrohr mit einem die horizontalen Oszillationsbewegungen und gegebenenfalls auch eine der Einjustierung dienende zusätzliche Verschiebung der Horizontalstranggießkokille 7 gegenüber der Magnetspule 11 zulassenden Spiel. Da die dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Stranggießvorrichtung in allen übrigen Einzelheiten mit der in Verbindung mit Fig. 1 bereits beschriebenen Vorrichtung übereinstimmt, erübrigt sich eine weitergehende Beschreibung und Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels.

[0018] Der Vorratsbehälter 2 könnte in bekannter Weise auch als sogen. Verteiler ausgebildet sein, von dem aus durch mehrere Ausgießöffnungen zugleich mehrere parallel zueinander angeordnete Horizontalstranggießkokillen mit Flüssigstahl beliefert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Horizontalstranggießen von flüssigen Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem das flüssige_.Metall unter dem Einfluß der Schwerkraft aus einem Vorratsbehälter geregelt in eine gekühlte Horizontalstranggießkokille geleitet, darin auf dasselbe eine elektromagnetische Kraft in Gießrichtung ausgeübt und der erstarrte Gießstrang kontinuierlich abgezogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das flüssige Metall aus dem Vorratsbehälter (2) nach unten in die Horizontalstranggießkokille (7) abgelassen und darin in die horizontale Abzugrichtung umgelenkt wird, und daß die elektromagnetische Kraft im Sinne einer Zurückhaltung des Gießspiegels in einer entsprechenden oberen Eingießöffnung (6) der HorizontalstranggieBkokille (7) unterhalb der eintrittsseitigen Oberkante (10) des anschließenden horizontalen Gießkanals (9) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kraft im Sinne der Bildung eines entgegen der Abzugrichtung um 1° bis 10° geneigten Gießspiegels (17) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel (α) des Gießspiegels (17) von 3° bis 5° eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalstranggießkokille (7) während des Gießvorganges horizontal oszillierend angetrieben wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Horizontalstranggießkokille, einem an der Einlaufseite dieser Kokille angeordneten Vorratsbehälter für flüssiges Metall und einer um die Strangachse verlaufenden Magnetspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalstranggießkokille (7) eintrittsseitig einen zu einer oberen Eingießöffnung (6) führenden Krümmer (8) und der Vorratsbehälter (2) eine oberhalb derselben befindliche untere Ausgießöffnung (4) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der anschließende Gießkanal (9) nach der Eingießöffnung (6) hin eine scharfkantige Oberkante (10) bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (11) die Eingießöffnung (6) in axialer Richtung überragt und eine Durchbrechung (13) für den Gießstrahl .(5) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (2) ein von seiner Ausgießöffnung (4) ausgehendes Gießrohr (19) aufweist, das nach unten durch die Eingießöffnung (6) der Horizontalstranggießkokille (7) hindurch und mit einer austrittsseitigen Krümmung (20) axial in den an die Eingießöffnung (6) anschließenden Gießkanal (9) hineinreicht.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießrohr (19) die Magnetspule (11) durchsetzt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalstranggießkokille (7) in axialer Richtung oszillierbar gelagert ist und die Eingießöffnung (6) der Horizontalstranggießkokille (7) den Gießstrahl (5) bzw. das Gießrohr (19) mit einem horizontale Oszillationsbewegungen der Horizontalstranggießkokille (7) zulassenden Spiel umgibt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalstranggießkokille (7) in ihrer Ausgangslage axial einjustierbar ist.

Zeichnung