DE2001256B2

DE2001256B2 - Vorrichtung zur herstellung von bloecken

Info

Publication number: DE2001256B2
Application number: DE19702001256
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr.; Kühnelt Gert Dr.;Kapfenberg Plöckinger (Österreich)
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG (VEW), Wien Niederlassung Vereinigte Edelstahlwerke AG (VEW) Verkaufsniederlassung Büderich, 4005 Meerbusch
Priority date: 1969-01-20
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1976-09-30
Also published as: LU60198A1; FR2028729B1; BE744684A; SE421877B; FR2028729A1; DE2001256A1; US3820587A; US3916978A; JPS5013217B1; CH524413A

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend angeführten Nachteile zu vermeiden und eine in einfacher Weise herstellbare, besonders zweckmäßige und eine sehr gute Kühlwasserausnützung ergebende Vorrichtung zur Durchführung des eben erwähnten Verfahrens zu schaffen. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erreicht durch eine einzige, diese Wand umgebende, in deren oberen Bereich vorgesehene Verteilerkammer mit gegen diese Wand gerichteten Austrittsöffnungen für das Kühlwasser und durch eine unterhalb dieser Wand angeordnete, zum Sammeln des über dieselbe herabgeflossenen Kühlwassers dienende Rinne, wobei vorzugsweise diese Wand gegenüber der vertikalen Achse des Aufsatzes geneigt ist

Gegenüber der vorstehend beschriebenen bekannten Vorrichtungen bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Vorteile, daß sie in besonders einfacher Weise herstellbar ist und die Durchführung des eingangs definierten Verfahrens in besonders zweckmäßiger Weise bei sehr guter Kühlwasserausnützung gestattet.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das durch die Zeichnung im Längsschnitt schematisch dargestellt ist. .·>5

An der z. B. aus Gußeisen bestehenden, lediglich der umgebenden Atmosphäre ausgesetzten, d. h. nicht durch ein besonderes Mittel, z. B. eine Flüssigkeit, gekühlten Kokille 10 ist ein Aufsatz 20 befestigt, der aus miteinander verschweißten Metallblechen, z. B. aus Stahl, besteht An der oberen Kante des Aufsatzes 20 ist eine ringförmige Verteilerkammer 22 angebracht, in der sich eine Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, befindet.

Die Verteilerkammer 22 ist an die Flüssigkeitszuleitung 21 angeschlossen und weist entlang ihrer Unterseite Austrittsöffnungen 23 oder Sprühdüsen für den Austritt der Kühlflüssigkeit gegen die Außenseite der Wand 26 des Aufsatzes. 20 auf. An der Unterseite des Aufsatzes 20 ist für die herabrinnende Kühlflüssigkeit eine Sammelrinne 24 angebracht, die mit der Abflußleitung 25 in Verbindung steht.

Die Kokille 10 ruht auf einer Bodenplatte 40 auf und ist gegen diese abgedichtet., damit sie beim Gießen eines Blockes, beispielsweise aus Stahl, bis zum oberen Rand gefüllt werden kann, ohne daß Stahl an der Bodenfuge austritt. Der Aufsatz 20 schließt ebenfalls dichtend an den oberen Kokillenrand an, so daß über dem Stahlspiegel vorgeschmotzene Schlacke eingegossen werden kann. Die Aufsatzwände sind auf der Innenseite mit einer Schicht 51 aus erstarrter Schlacke bedeckt, die zufolge der Kühlung der Außenseite auch während starker Erwärmung der flüssigen Schlackenschicht 50 mittels Strom- oder anderweitiger Energiezufuhr nicht aufschmelzbar ist und zwischen dieser und der Wand eine fest° Trennschicht bildet

Über der Kokille 10 sind heb- und senkbar eine oder mehrere abschmelzbare Elektroden 60 in die über dem Stahlspiegel befindliche Schlackenschicht angebracht. Eine Wechselstromquelle 70 ist an die Elektrode 60 einerseits und andererseits an die Bodenplatte 40 und somit an den Block 30 so angeschlossen, daß durch das Eintauchen der Stromkreislauf durch die Schlackenschicht 50 geschlossen ist und diese infolge der Widerstandserwärmung auf hoher Temperatur gehalten und dem Block während der Erstarrung Wärme zugeführt werden kann. Die Stromquelle und alle ZuJeitungsteile dieses Kreislaufes sind entsprechend einer Energiezufuhr von mindestens 120 kWh/t Blockgewicht bei 30 bis 500 V Spannung bemessen, die zur Erreichung des hohen Reinheitsgrades und ein in allen Bereichen des Blockes dichtes und seigerungsfreies Gefüge erforderlich ist

Nach einem anderen, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind über der Kokille und dem Aufsatz eine oder mehrere nicht abschmelzbare Elektroden heb- und senkbar derart angeordnet, daß der Stromkreislauf durch Absenken bis zur Berührung der Elektrode mit der flüssigen Schlacke geschlossen werden kann und auf diese Weise deren Widerstandserwärmung bewirkt wird. Ebenso können andere Einrichtungen, wie z. B. Plasmabrenner, oder andere Energiezuführungen zur Erwärmung der Schlackenabdeckung an Stelle der Stromzufuhr über Elektroden vorgesehen sein.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte Stahlblöcke weisen nach der Erstarrung an allen Stellen eine gute Primärkristallisation, vollkommen dichtes Gefüge sowie einen geringen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen auf. Mittels dieser Vorrichtung lassen sich, z. B. durch Regelung der Erstarrungsgeschwindigkeit, Blöcke herstellen, die in der axialen Blockzone frei von den bekannte V-Seigerungsind.

Häufig empfiehlt es sich (z. B. wenn die Kokille in einem Vakuumbehälter angeordnet werden soll), den Kokillenaufsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung als doppelwandigen, vom Kühlwasser durchströmten Hohlkörper auszubilden. Auch in diesem Fall genügt für den Kokillenaufsatz eine Schweißkonstruktion aus Stahlblechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus unlegierten und legierten Stählen mit verbesserter Primärkristallisation, verringerter Blockseigerung und vermindertem Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen, wobei in eine Kokille flüssiger Stahl in einer dem gewünschten Blockgewicht mindestens annähernd entsprechenden Menge eingegossen, anschließend auf diesen eine Schlacke aufgebracht und dieser Schlacke während der Erstarrung des Stahles Energie zugeführt wird und weiters bei im wesentlichen gleichbleibender Blockhöhe durch Energiezufuhr zur bereits aufgeschmolzenen Schlakke entsprechend mindestens 12OkWh bzw. 103 200 kcal je Tonne Blockgewicht die flüssige Kernzone dieser Schlacke auf hoher Temperatur gehalten wird, während zur Bildung und Aufrechterhaltung einer Schicht fester Schlacke an der die Schlacke seitlich begrenzenden Wand eine Kühlung derselben mit Hilfe einer Flüssigkeit erfolgt, und wobei die das Schlackenbad seitlich begrenzende Wand von einem flüssigkeitsgekühlten Aufsatz gebildet ist. gekennzeichnet durch eine einzige, diese Wand (26) umgebende, in deren oberen Bereich vorgesehene Verteilerkammer (22) mit gegen diese Wand (26) gerichteten Austrittsöffnungen (23) für das Kühlwasser und durch eine unterhalb dieser Wand (26) angeordnete, zum Sammeln des über dieselbe herabgeflossenen Kühlwassers dienende Rinne (24), wobei vorzugsweise diese Wand (26) gegenüber der vertikalen Achse des Aufsatzes geneigt ist.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus unlegierten und legierten Stählen mit verbesserter Primärkristallisation, verringerter Blockseigerung und vermindertem Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen, wobei in eine Kokille flüssiger Stahl in einer dem gewünschten Blockgewicht mindestens annähernd entsprechenden Menge eingegossen, anschließend auf diesen eine Schlacke aufgebracht und dieser Schlacke während der Erstarrung des Stahles Energie zugeführt wird und weiters bei im wesentlichen gleichbleibender Blockhöhe durch Energiezufuhr zur bereits aufgeschmolzenen Schlacke entsprechend mindestens 120 kWh bzw. 103 200 kcal je Tonne Blockgewicht die flüssige Kernzone dieser Schlacke auf hoher Temperatur gehalten wird, während zur Bildung und Aufrechterhaltung einer Schicht fester Schlacke an der die Schlacke seitlich begrenzenden Wand eine Kühlung derselben mit Hilfe einer Flüssigkeit erfolgt, und wobei die das Schlackenbad seitlich begrenzende Wand von einem flüssigkeitsgekühlten Aufsatz gebildet ist. Demgemäß dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines ganz bestimmten, eben definierten Verfahrens.

Es sind Vorrichtungen zur Herstellung von Blöcken aus Stählen mit guter Primärkristallisation, geringer Blockseigerung und niedrigem Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen bekannt, die im wesentlichen aus einer unten verschlossenen Kokille sowie einer oder mehreren in diese von oben absenkbaren, abschmelzbaren oder nicht abschmelzbaren Elektroden bestehen, die an eine Stromquelle angeschlossen sein können. Wenn bei der Herstellung eines Stahlblockes die beispielsweise aus Gußeisen bestehende und ohne Zuhilfenahme eines besonderen flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels abkühlende Kokille mit geschmolzenem Stahl gefüllt und dessen freie Oberfläche mariner flüssigen Schlackenschicht bedeckt ist, kann nach dem Prinzip der Blockschopfheizung durch Stromzufuhr zu den in die flüssige Schlackenschicht eintauchenden Elektroden der unmittelbar darunter befindliche oberste Teil der Stahlschmelze so lange erwärmt und dadurch flüssig gehalten werden, bis vom Boden her der größte Teil zu einem festen Block erstarrt ist Die auf diese Weise gebildeten Blöcke weisen gegenüber den in herkömmlichen Kokillen gegossenen kürzere, durch Einschlüsse und Hohlräume unhomogene und daher unverwendbare Köpfe und geringe Schwingungshohlräume in ihrem oberen Teil auf.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist der obere, zur Aufnahme der auf der Stahlschmelze schwimmenden flüssigen Schlackenschicht bestimmte Kokillenteil feuerfest ausgekleidet Diese Auskleidung ist aber dem Angriff der Schlacke und der Stahlschmelze ausgesetzt und erfordert häufige Erneuerung und damit hohe Instandhaltungskosten. Außerdem verändert die Herauslösung von Bestandteilen der feuerfesten Auskleidung die chemische Zusammensetzung der mn ihr in Berührung stehenden flüssigen Schlacke und verunreinigt die erstarrende Stahlschmelze durch nichtmetallische Einschlüsse. Diese Nachteile verstärken sich bei starker Strom- bzw. Wärmezufuhr über die Schlacke so weit, daß schließlich die Zerstörung der Auskleidung in kurzer Zeit unzulässige Ausmaße erreicht. Solche bekannten Vorrichtungen sind daher nur zur Aufnahme geringer Strom- bzw. Wärmemengen geeignet, die zu einer durchgreifenden Gefügebeeinflussung nicht ausreichen wurden.

Eine Vorrichtun, der eingangs genannten Art enthält einen aus geschweißten Stahlblechen bestehenden Kokillenaufsatz, der eine das Schlackenbad seitlich begrenzende vertikale Wand sowie einen Außenmantel mit einem Zu- und einem Ablaufstutzen für Kühlwasser aufweist; dieses durchströmt den zwischen dem Außenmantel und der vorstehend erwähnten Wand vorhandenen Raum von unten nach oben. Der eben beschriebene Kokillenaufsatz ergibt die Nachteile, daß er verhältnismäßig schwer herstellbar und kostspielig ist und ein großes Gewicht aufweist und daß zur Durchführung des eingangs definierten Verfahrens mittels dieses Kokillenaufsatzes große Kühlwassermengen erforderlich sind.

Eine bekannte Vorrichtung zum Gießen von Metallblöcken nach dem Unterschlackengießverfahren enthält keine mit einem wassergekühlten Aufsatz versehene Kokille, sondern lediglich eine einzige, in ihrem gesamten Höhenbereich flüssigkeitsgekühlte oder nicht gekühlte Kokille.

Es ist eine Vorrichtung zum Strang- oder Blockgießen bekannt, bei welcher der aus einer flüssigkeitsgekühlten Kokille austretende, auf einer absenkbaren Bodenplatte aufliegende Gußblock mittels einer direkt mit ihm in Berührung kommenden Flüssigkeit weiter abgekühlt wird.

Eine bekannte Vorrichtung zum Elektroschlackeumschmelzen weist nur eine in ihrem gesamten Höhenbereich flüssigkeitsgekühlte Kokille auf.

Wie fast alle der vorstehend angeführten Vorrichtungen eignen sich auch die drei zuletzt erwähnten nicht zur Durchführung des eingangs definierten Verfahrens.