VERFAHREN ZUM EINFÜLLEN METALLISCHER SCHMELZE IN EINE KOKILLE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfüllen metallischer Schmelze, insbesondere Stahl, über ein an einem Gieß behälter befestigten Tauchausguß zur einer vertikal oszillierenden Kokille befindlichen Schmelze. Aus der JP 58 035 051 ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei die hierbei beschriebene Vorrichtung ein Zwischengefäß mit einer offenen ersten Kammer aufweist, in die Metallschmelze aus einer Gießpfanne zugeführt wird, und eine geschlossene mit einer Unterdruckeinrichtung verbundene zweite Kammer besitzt, in dessen Boden ein Tauchrohr vorgesehen ist, das in vertikal oszillierbare Kokille hineinragt.

[0002] Aus EP 0 410 273 ist ein Behälter mit einer ersten, gegen Atmosphärendruck offenen Kammer zur Aufnahme schmelzflüssigen Materials und einer damit über eine mit Öffnung versehene Wand verbundenen zweiten Kammer zur Abgabe von Metall bekannt, wobei die zweite Kammer abgedichtet und an eine Unterdruckeinrichtung angeschlossen ist, um dadurch in der zweiten Kammer ein höheres Metallniveau als in der ersten Kammer einzustellen. In der zweiten Kammer ist ein nicht näher beschriebener Auslaß vorgesehen, der durch ein Ventil verschließbar ist.

[0003] Aus DE-OS 2017469 ist eine Anlage zum Stranggießen von schmelzflüssigem Metall mit einer Stranggießkokille bekannt, die ein gasdicht abschließbares und evakuierbares Zwischengefäß aufweist, bei der ein Unterdruck einstellbar ist, der das Metall aus dem Auslaufrohr praktisch drucklos in die Kokille einfließen läßt.

[0004] Das hieraus bekannte Tauchgießrohr ist so ausgestaltet, daß immer noch der Metallstrahl in den flüssigen Sumpf eindringt, auch wenn die Geschwindigkeit des ausfließenden Metalls durch eine trichterförmige Ausgestaltung im Mündungsbereich des Auslaufrohres weiter vermindert wird.

[0005] Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren zu schaffen, das ein an kinetischer Energie freies, strömungsberuhigtes Eingießen der Metallschmelze in die Kokille ermöglicht, insbesondere zur Erzeugung von Dünn brammen.

[0006] Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1. Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Erfindungsgemäß wird die hydraulische Höhe der zugeführten Schmelze eingestellt und die das Zwischengefäß verlassende Schmelze wird isokinetisch dem flüssigen Teil des Stahlstranges zugeführt. Das Einstellen der hydraulischen Höhe zwischen 50 bis 600 mm oberhalb des in der Kokille befindlichen Pegels der Schmelze wird einmal erreicht, das auf ein zwei Kammern aufweisendes Zwischengefäß auf die Oberfläche der in der zweiten Kammer befindlichen Schmelze ein Unterdruck ausgeübt wird und zwar in einer Größenordnung, daß der Pegel des der Atmosphäre ausgesetzten Oberfläche der Schmelze im Zwischengefäß geringfügig über den in der Kokille befindlichen Pegel sich einstellt.

[0008] Die hydraulische Höhe wird in einer zweiten Ausführungsform in der Weise eingestellt, daß die Zuflußmenge über ein Verschlußorgan geregelt wird und der Stromfaden im Tauchgießrohr stets einen positiven Druck aufweist.

[0009] Die zufließende Menge des flüssigen Metalls wird jeweils so eingestellt, daß sie der abgezogenen Menge des teilerstarrten Stranges entspricht. Durch dieses Verfahren wird der sonst übliche Gießstrahl, der in den flüssigen Strangkern eindringt, vermieden. Dies bringt insbesondere den Vorteil mit sich, daß eine völlig ebene Badoberfläche entsteht, die ein exaktes gleichmäßiges Einbringen des Gießmittels erlaubt. Weiterhin wird die Strangschale gleichmäßig und ungehindert erstarren, was nicht nur die Oberfläche verbessert, sondern auch die Durchbruchneigung vermindert. Weiterhin wird ein Gießen von Strängen mit großem Längen-/Breitenverhältnis möglich, da keinerlei unerwünschte Querströmung innerhalb der Kokille stattfindet.

[0010] Die Querschnittsflächen vom Tauchgießrohr und Kokille sind so gewählt, daß unabhängig vom Pegel die frei der Atmosphäre ausgesetzte Ringfläche eine konstante Breite aufweist. In vorteilhafter Weise können Maßnahmen zur Einflußnahme auf das Gleitmittel durchgeführt werden. Hierzu zählt insbesondere ein einfaches Aufheizen des Gleitmittels und eine gezielte Dosierung.

[0011] Die Mündung des Tauchgießrohres sollte eine Querschnittsfläche auf weisen die nicht kleiner als das 0,3-fache bis 0,9-fache des Innenquerschnitts der Durchtrittsfläche der Kokille beträgt. Zur Minderung der thermischen Spannungen des Mantels des Tauchgießrohres ist es vorteilhalt, die Ecken des Tauchgießrohres abzurunden und zwar in einem Radius, der größer als ein Viertel der Tauchgießrohrbreite ist.

[0012] Zur Steigerung der sicheren Zufuhr des Gleitmittels ist es zweckmäßig, Eintauchdüsen entlang der Kokilleninnenwandung sich an dieser anlehnend anzuordnen. Das Gleitmittel kann dabei unter Druck in der erforderlichen Menge in das Bad an der gewünschten Trennstelle zwischen Kokille und Schmelze eingebracht werden.

[0013] Neben der vom Schmelzbad abgegebenen Wärme kann das Gleitmittel noch durch Fremdenergie erhitzt werden. So wird vorgeschlagen, einen Laser einzusetzen, dessen Laserstrahl auf der Oberfläche steuerbar geführt wird und so exakt die erforderliche Wärmeenergie abgibt.

[0014] Das erfindungsgemäße Gießverfahren ist für beliebe Formate einsetzbar wie rund, Knüppel oder Bramme. Es eignet sich in besonderer Weise auch für Dünnbrammen mit Abmessungen beispielsweise 60 mm x 1.500 mm.

[0015] Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. So zeigen:

Figur 1

Schnitt durch die Gießeinrichtung mit Zweikammerngefäß

Figur 2

Schnitt durch die Gießeinrichtung mit offenem Gefäß

Figur 3

Schnitt und Draufsicht durch das Tauchgießrohr und die Kokille.

[0016] In der Figur 1 fließt Schmelze S aus einer Gießpfanne 11 in eine erste Kammer 13 eines Zwischengefäßes 12. Die erste Kammer 13 ist durch eine Trennwand 15 von einer zweiten Kammer 14 getrennt. Die zweite Kammer 14 ist gasdicht verschließbar und über ein Verbindungsrohr 32 mit einer Pumpe 31 einer Unterdruckeinrichtung verbunden. Durch Erzeugen eines Unterdrucks wird die Schmelze in der Kammer 14 so hoch angehoben, daß sich in der ersten Kammer 13 ein solcher Pegel P₁₃ einstellt, der nur geringfügig über dem Pegel P₄₁ der in der Kokille 41 befindlichen Schmelze liegt.
An der zweiten Kammer 14 ist ein Tauchgießrohr 21 befestigt, dessen Mündung 27 in die in der Kokille 41 befindlichen Schmelze S eintaucht.

[0017] Auf die mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Ringfläche der Schmelze S in der Kokille 41 ist ein Gleitmittel G über mit Düsen 52 versehenen Zuleitungen 53 aus einem Gleitmittelbehälter 55 einer Gleitmittelzuführung 51 zuführbar.

[0018] Weiterhin ist auf die Oberfläche der Ringfläche der Schmelze S in der Kokille 41 über eine Heizeinrichtung 61 Wärmeenergie einbringbar, beispielsweise durch einen Laser 62.

[0019] Der zumindest teilerstarrte Strang E wird über Stranggießrollen 43 aus der oszillierenden Kokille 41 gefördert.

[0020] Die Figur 2 zeigt eine Gießeinrichtung mit zur Figur 1 identischer Schmelzenzufuhr und Strangabfuhr, aber mit einem Gießgefäß 12, das nur eine Kammer aufweist, nach oben offen ist. Am Boden des Gießgefäßes 12 ist ein Tauchgießrohr 21 befestigt. Die Zuflußöffnung zum Tauchgießrohr 21 ist durch ein Verschließelement 16, hier durch eine Stopfenstange 17 absperrbar. Durch vertikales Verstellen der Stopfenstange wird Einfluß auf die das Gießgefäß 12 verlassende Schmelzenmenge genommen.

[0021] An das Tauchgießrohr 21 ist ein Absaugrohr 18 angeschlossen, das mit einer Abzugsvorrichtung 19 in Verbindung steht. Mit der Abzugsvorrichtung 19 wird Einfluß auf den Inneridruck des Tauchgießrohres 21 genommen und zwar in der Weise, daß der Stromfaden der zugeführten Schmelze stets positiven Druck aufweist.

[0022] Die Figur 3 zeigt im oberen Teil einen Ausschnitt des Tauchrohres 21, dessen Mündung 27 in die sich in der Kokille 41 befindende Schmelze S eintaucht. Weiterhin ist die sich allmählich bildende Strangschale des erstarrenden Stranges E dargestellt. Die Pfeile zeigen Richtung und Größe der Fließgeschwindigkeit des flüssigen Metalls.

[0023] Oberhalb der Oberkante 42 der Kokille 41 wird ein Gleitmittel G über Düsen 52, die an Zuleitungen 53 angeordnet sind, zugeleitet. Üblicherweise wird ein Gießpulver eingesetzt.

[0024] Durch eine Heizeinrichtung 61, hier als Lasergerät 62 wird Wärmeenergie auf die sich zwischen dem Tauchrohr 21 und der Kokille 41 bildende Ringoberfläche der Schmelze S aufgebracht, die mit Gießpulver bedeckt ist.

[0025] Im unteren Teil der Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Kokille 41 im Schnitt AA dargestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Bramme, die durch die Breitseiten 44, 46 und die Längsseiten 45, 47 der Kokille 41 geformt wird. Die Seiten 44 bis 47 umschließen dabei eine Querschnittsfläche A_K der Kokille 41.

[0026] In diesen Innenraum taucht ein Tauchrohr 21 ein mit den Breitseiten 22, 24 und den Längsseiten 23, 25 mit einer freien Innenfläche von A_T.

[0027] Die Ecken 26 des Tauchrohres 21 sind abgerundet, und zwar in einem Radius r, der größer als ein Viertel der Breite des Tauchgießrohres B ist.

[0028] In den von dem Tauchrohr 21 und der Kokille 41 gebildeten Ringraum führen Düsen 52, die über Dosiereinrichtungen 54 an nicht weiter dargestellte Gießmittelbehälter 55 angeschlossen sind. Die Dosiereinrichtungen 54 können mit unterschiedlicher Anzahl von Zuleitungen 53 verbunden sein. Dargestellt sind die Möglichkeiten mit einer, zwei, drei und einer größeren Zahl von Zuleitungen 53.

Positionsliste

Gefäße

[0029] 

11

Gießpfanne

12

Gießbehälter

13

Erste Kammer

14

Zweite Kammer

15

Trennwand

16

Verschließelement

17

Stopfenstange

18

Absaugrohr

19

Abzugsvorrichtung

Tauchausgußeinrichtung

[0030] 

21

Tauchgießrohr

22, 24

Breitseiten

23, 25

Längsseiten

26

Ecken

27

Mündung

Unterdruckeinrichtung

[0031] 

31

Pumpe

32

Verbindungsrohr

Strangabzug

[0032] 

41

Kokille

42

Oberkante

43

Stranggießrollen

44, 46

3 Breitseiten

45, 47

Längsseiten

Gleitmitteleinrichtung

[0033] 

51

Gleitmittelzuführung

52

Düsen

53

Zuleitungen

54

Dosiereinrichtung

55

Gleitmittelbehälter

Heizen

[0034] 

61

Heizeinrichtung

62

Laser

AT

Querschnittsfläche Tauchgießrohr

AK

Querschnittsfläche Kokille

r

Radius Ecken 26

B

Breite Tauchgießrohr

G

Gießmittel

P

Pegel

s

Schmelze

E

Erstarrter Strang

Ansprüche

1. Verfahren zum Zuführen von metallischer Schmelze, insbesondere Stahl, über ein an einem Gießbehälter befestigten Tauchgießrohr zur in einer vertikal oszillierenden Kokille befindlichen Schmelze,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Gießbehälter durch das Tauchgießrohr verlassende Schmelze isokinetisch dem flüssigen Teil des aus der Kokille geförderten Stranges zugeführt wird,wozu die hydraulische Höhe der zugeführten Schmelze in der Weise eingestellt wird, daß sie zwischen 50 bis 600 mm höher liegt als die der in der Kokille befindichen Schmelze, und die Schmelze dem Kokilleninnenraum mit einer Querschnittsfläche (A_T) zugeführt wird, die nur geringfügig kleiner ist als die Querschnittsfläche (A_K) der im Kokilleninnenraum befindlichen Schmelze.

2. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einstellung der hydraulischen Höhe auf einen Teil der in einem zwei Kammern besitzenden Gießbehälter befindlichen mit der Kokille in Verbindung stehenden Schmelze ein solcher Unterdruck ausgeübt wird, daß der Pegel der Oberfläche der im Gießbehälter der Atmosphäre ausgesetzten Schmelze über dem in der Kokille befindlichen Pegel liegt.

3. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Einstellung der hydraulischen Höhe von Gießbeginn an der Stromfaden der zugeführten Schmelze stets positiven Druck aufweist, und
daß die Zuflußmenge geregelt zugeführt wird.

4. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß unabhängig vom Pegel die der freien Atmosphäre ausgesetzte Ringfläche der in der Kokille vorhandenen Schmelze das Tauchrohr in konstanter Breite umgibt.

5. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem das Tauchrohr umgebenden Ring der Schmelze ein Gleitmittel gleichmäßig zugeführt wird.

6. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitmittel in flüssiger Form zugeführt wird.

7. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach den Ansprüchen 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitmittel durch Fremdenergie aufgeheizt wird.

8. Verfahren zum Zuführen metallischer Schmelze nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitmittel unter Druck gesetzt und mengenmäßig regelbar zugeführt wird.

Claims

1. Method for supplying metallic melt, in particular steel, via a submerged casting nozzle, which is attached to a casting vessel, to the melt located in a vertically oscillating mould,
characterised in
that the melt leaving the casting vessel through the submerged casting nozzle is isokinetically supplied to the liquid part of the strand which is conveyed out of the mould, for which purpose the hydraulic head of the supplied melt is adjusted such that it lies between 50 and 600 mm higher than the melt located in the mould, and
the melt is supplied to the mould interior with a cross-sectional area (A_T) which is only slightly smaller than the cross-sectional area (A_K) of the melt located in the mould interior.

2. Method for supplying metallic melt according to Claim 1,
characterised in
that, in order to adjust the hydraulic head, a part of the melt which is located in a casting vessel having two chambers and which is in contact with the mould is subjected to an underpressure which is such that the level of the surface of the melt which is exposed to the atmosphere in the casting vessel lies above the level in the mould.

3. Method for supplying metallic melt according to Claim 1,
characterised in
that, in order to adjust the hydraulic head, the stream filament of the supplied melt is always at positive pressure from the time when casting commences, and that the quantity flowing in is supplied in regulated fashion.

4. Method for supplying metallic melt according to Claim 1,
characterised in
that the annular area, which is exposed to the free atmosphere, of the melt in the mould surrounds the submerged nozzle with a constant width, irrespective of the level.

5. Method for supplying metallic melt according to Claim 4,
characterised in that a lubricant is uniformly supplied to the ring of the melt which surrounds the submerged nozzle.

6. Method for supplying metallic melt according to Claim 5,
characterised in
that the lubricant is supplied in liquid form.

7. Method for supplying metallic melt according to Claim 5 or 6,
characterised in
that the lubricant is heated by external energy.

8. Method for supplying metallic melt according to any one of the preceding Claims,
characterised in
that the lubricant is pressurised and supplied such that it can be regulated in terms of quantity.

Revendications

1. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique, en particulier de l'acier, par l'intermédiaire d'un tube de coulée à immersion fixé à un récipient de coulée vers la matière en fusion se trouvant dans une coquille oscillant verticalement,
caractérisé en ce que la matière en fusion quittant le récipient de coulée par le tube de coulée à immersion est amenée à la partie liquide de la barre transportée hors de la coquille de façon isocinétique, la hauteur hydraulique de la matière en fusion amenée étant réglée de façon qu'elle soit supérieure d'entre 50 et 600 mm à celle de la matière en fusion se trouvant dans la coquille, et la matière en fusion étant amenée à la cavité de la coquille avec une surface de section transversale (AT) qui est seulement légèrement plus petite que la surface de section transversale (A_K) de la matière en fusion se trouvant dans la cavité de la coquille.

2. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon la revendication 1,
caractérisé en ce que, pour régler la hauteur hydraulique sur une partie de la matière en fusion se trouvant dans un récipient de coulée possédant deux chambres et étant reliée à la coquille, une dépression est exercée de façon telle que le niveau de la surface de la matière en fusion exposée à l'atmosphère dans le récipient de coulée est au-dessus du niveau se trouvant dans la coquille.

3. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon la revendication 1,
caractérisé en ce que, pour régler la hauteur hydraulique, à partir du début de la coulée, la veine fluide de la matière en fusion amenée présente toujours une pression positive, et en ce que la quantité d'alimentation est amenée de façon réglée.

4. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon la revendication 1,
caractérisé en ce que, de façon indépendante du niveau, la surface annulaire, soumise à l'atmosphère libre, de la matière en fusion présente dans la coquille entoure le tube à immersion sur une largeur constante.

5. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon la revendication 4,
caractérisé en ce qu'un lubrifiant est amené uniformément à l'anneau, entourant le tube à immersion, de la matière en fusion.

6. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon la revendication 5,
caractérisé en ce que le lubrifiant est amené sous forme liquide.

7. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon la revendication 5 ou 6,
caractérisé en ce que le lubrifiant est chauffé par de l'énergie externe.

8. Procédé pour amener de la matière en fusion métallique selon une des revendications précitées,
caractérisé en ce que le lubrifiant est amené sous pression et en pouvant être réglé concernant sa quantité.

Zeichnung