DE2163928B2 - StranggieBverfahren sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Stranggießverfahren unter Verwendung einer Schutzgasatmosphäre sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zylindrische Stahlrohlinge werden in vielen Fällen durch Stanggießen hergestellt. Diese zylindrischen Stahlrohlinge werden durch Einleiten flüssigen Stahls in eine gekühlte sich um eine senkrechte Achse drehende Gießkokille erzeugt, wobei der erzeugte Stahlstrang nach unten hin abgezogen wird und einer Drehbewegung mit einer Geschwindigkeit unterworfen wird, die gleich der Drehgeschwindigkeit der Gießkolille ist.

Es ist jedoch relativ schwierig, ein einwandfreies Metall in dem mittleren Teil des Stahlstranges zu erzielen, wenn mit höheren Abziehgesehwindigkeiten gearbeitet wird (beispielsweise in der Größenordnung von 2 Metern pro Minute für einen Strangdurchmesser in der Größenordnung von 130 bis 150 mm).

Die sich in dem mittleren Teil ergebenden Fehler beruhen einerseits auf Lunkern, die sich während der Erstarrung bilden und andererseits auf Einschlüssen von Schlacke oder anderen Verunreinigungen. Diese Fehler sind in vielen Fällen unannehmbar, insbesondere wenn die so gewonnenen Stränge zur Herstellung von Stahlrohren mit hoher Qualität verwendet werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, das Drehstranggießvcrfahren von massiven Stahlsträngen so durchzuführen, daß dem Strahl des geschmolzenen Metalls bestimmte Lageneigenschaften gegeben werden, die die oben erwähnten Fehler be* nächtlich verringern. Es ist jedoch anzustreben, die Lunkerbildunge:: .·;·;! die Einschlüsse, die in dem mittleren Teil des Stranges vornanden sind, vollständig zu beseitigen.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, das Stranggießverfahren von hohlen Stahlstängen so durchzuführen. daß das geschmolzene Metall in eine sich drehende, mit einem Mitteldorn versehene Gießkokille derart eingeführt wird, daß gleichzeitig die Bildung von zwei festen konzentrischen Metaf'häuten hervorgerufen wird, /wischen denen sich der rohrförmige Strang bildet.

Trotz aller Verbesserungen, die bei dieser An des Verfahrens erzielt wurden, weist die Innenwand des rohrförmigen Stranges in vielen Fällen Fehler auf, die auf dem Auftreten von Einschlüssen von Schlacke oder anderen Verunreinigungen in der Nähe dieser Haut oder Wand beruhen und die weiterhin in dem Fall sehr störend sind, in dem Slahlrohre mit hoher Qualität geschaffen werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Stranggießverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das bzw. die eine Verbesserung der Qualität der gegossenen Stränge ermöglicht, und zwar in bezug auf ihren mittleren Teil, wenn es sich um massive Stränge handelt,oder in bezug auf die Nähe ihrer Innenwand, wenn e<. sich um Hohlstränge handelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgerr.äß durch die Verwendung von Flüssiggas als Schutzgasatmosphäre bei einem Stranggießverfahren, bei dem die Schmelze um eine senkrechte Achse in Drehung versetzt wird, gelöst, wobei das auf den Badspiegel in der Stranggießkokille zupreführte Flüssiggas inert ist. Hierbei kann beispielsweise als Flüssiggas flüssiger Stickstoff oder flüssiges Argon verwendet werden.

Die Menge des Flüssiggases, die dem Badspiegel in der Stranggießkokille zugeführt wird, kann innerhalb ziemlich großer Bereiche variieren. Sie hängt insbesondere vom Durchmesser der Gießkokille ab, in der die Erstarrung durchgeführt wird. Es ist jedoch festzustellen, daß die maximale Durchflußmenge des Flüssiggases der Menge entspricht, die zugeführt werden kann, ohne den Zustand des Badspiegels zu stören und insbesondere ohne ein Aufkochen des Badspiegels hervorzurufen. In der Praxis bemerkt man bei Einführung einer anwachsenden Durchflußmenge des Flüssiggases zunächst keine Änderung des Zustandes des Badspiegels, während bei Überschreiten einer gegebenen Durchflußmenge ein Aufkochen auftritt, das sich verstärkt und eine Erscheinung darstellt, die bei der Erzielung von Metallsträngen mit guter Qualität nicht wün-

sehenswert ist. Andererseits ist es möglich, die minima- |e Flüssiggasmenge, die dem Badspiegel zugeführt werden muß. dadurch zu beurteilen, daß der Zeitpunkt bestimmt wird, von dem an der schwarze Rauch, der sich aus der Einfuhrung des Schmieröls in die Stranggießkokille ergibt, aufhört, sichtbar zu sein. Heim Stranggießen von Stahl ist es üblich, eine geringe Menge eines Öls und insbesondere eines Pflanzenöls, wie z. B. Rapsöl einzuführen, und das Auftreffen dieses Öls auf die Stahlschmelze ergibt einen schwarzen Rauch, der dadurch zum Verschwinden gebracht wird, daß eine .usj-eichende Flüssiggasmenge eingeleitet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Durchfluümenge des Flüssiggases verwendet, die zwischen 0,08 und 0,5 Liter pro Minute und pro Quadratzentimeter des Formquerschnittes liegt.

Hierbei ergibt insbesondere eine Verwendung von ungefähr 0,3 Litern pro Minute und pro Quadratzentimeter allgemein gute Ergebnisse.

Durch die Verwendung von Flüssiggas ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Schlacken und anderer Verunreinigungen, die normalerweise arr Badspiegel geführt werden. Bei der Zuführung von Flüssiggas ist es in den meisten Fällen nicht mehr möglich, die geringste Schlackenmenge auf dem Badspiegel festzustellen. Dadurch wird die Erzielung von Strängen mit besserer Qualität, die im wesentlichen frei von Fehlern sind, ermöglicht, während bei den üblichen Verfahren entweder in dem mittleren Teil von massiven Strängen oder auf dem Umfang der Innenflächen von Hohlsträngen starke Fehler auftreten können. Dieses vorteilhafte Ergebnis beruht insbesondere auf der Kombination der Zuführung des inerten Gases in flüssiger Form sowie der Drehung des Rohlings.

Es ist zwar bereits bekannt, ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff, in gasförmigem Zustand als Schutzgasatmosphäre zu verwenden. Dieses bekannte Verfahren bei der Verwendung von gasförmigem Stickstoff ergibt jedoch nicht das gewünschte Ergebnis.

Durch die Verwendung des Gases in flüssiger Form ergibt sich insbesondere bei dem Drehstranggießen eine ausgezeichnete Verteilung des Flüssiggases in dem Moment, in dem es mit dem Badspiegel in Berührung kommt.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Flüssiggases besteht darin, daß die erforderliche Schmierölmenge um ungefähr 50 % verringert werden kann.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung für die Verwendung von Flüssiggas als Schutzgasatmo-Sphäre umfaß! die Kombination einer gekühlten Drehstranggießkokille mit senkrechter Achse, eines Ausgusses zur Zuführung von geschmolzenem Metall in die Drehstranggießkokille und einer oberhalb der Drehstranggießkokille angeordneten Speiseleitung für Flüssiggas,

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung unter Verwendung von Flüssiggas geschaffen, die durch die Kombination einer feststehenden gekühlten kreisförmigen Stranggießkokille mit senkrechter Achse, eines Ausgusses für die Zuführung von geschmolzenem Metall in die Stranggießkokille, Einrichtungen zur Erzeugung von elektromagnetischer« Feldern für die Drehung der Schmelze innerhalb der Stranggießkokille und einer oberhalb der Stranggießkokille angeordneten Speiseleitung für Flüssiggas gekennzeichnet ist.

Bei beiden Vorrichtungen ist es vorteilhaft, wenn der Ausguß tangential zur Kokille angeordnet ist und die Speiseleitung für das Flüssiggas exzentrisch zur Kokillenachse und in Drehrichtung der Schmelze hinter dem Ausguß angeordnet ist.

Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, die Speiseleitung für da* Flüssiggas in Drehrichtung der Schmelze vor einer Schmierölzuführung anzuordnen.

In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Speiseleitung für das Flüssiggas wärmeisoliert ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch näher erläutert. In der Zeichung zeigt

F i g. 1 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zur Verwendung von Flüssiggas,

F i g. 2 eine Draufsicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie IH-Hl nach F i g. 4 einer abgeänderten Ausführungsform zur Herstellung von Hohlsträngen,

Fig.4 eine Draufsicht auf die " orrichiung nach F i g. 3.

In F i g. 1 ist schematisch die Stranggießkokille 1 dargestellt, die durch eine Wasserströmung in dem Volumen 2 gekühlt ist, und in deren Innerem der Beginn der Erstarrung des massiven zylindrischen Stranges 3 erfolgt.

Die Stranggießkokille 1 wird durch eine beliebige, nicht dargestellte Vorrichtung um ihre senkrechte Achse in Richtung des Pfeiles Fgedreht.

In F i g. 1 sind weiterhin schematisch die Vorrichtungen 4 zur Zerstäubung von Wasser dargestellt, die den Strang kühlen, wenn dieser den unteren Teil der Stranggießkokille 1 verlassen hat.

Schließlich sind am unteren Teil der F i g. 1 schematisch die Abziehrollen 5 dargestellt, die die Verschiebung des Stranges 3 nach unten bewirken und die in sich drehbar angetrieben werden und sich inrgesamt um die Achse des Stranges mit einer Drehbewegung drehen, die die gleiche Geschwindigkeit aufweist wie die Bewegung der Stranggießkokille, wie dies in gleicher Weise schematisch durch die Pfeile in den Zeichnungen dargestellt ist.

Am oberen Teil der Fig.) wird ein Strom 7 von geschmolzenem Stahl über einen Zulauf 6 Badspiegel an einem Punkt zugeführt, der in bezug auf die Achse des Stranges exzentrisch ist.

Weiterhin ist ein wärmeisolierter Rohrstutzen 8 dargestellt, der das Flüssiggas in Form eines Strahls 7 mit kleinen Abmessungen zuführt.

Schließlich ist aus der Zeichnung die Leitung IC zu erkennen, die eine geringe Schmierölmenge 11 zuführt, das beispielsweise Rapsöl ist.

Aus F i g. 2 sind die Elemente zu erkennen, die sich an dem oberen Teil nach F i g. 1 befinden und es ist zu erkennen, daß die Zuführungsvorrichtungen einerseits des geschmolzenen Stahls 7, andererseits des Flüssiggases 9 und schließlich des Schmieröls 11 entsprechend der bevorzugten Ausführungsform in Drehrichtung der Stranggießkokille ausgerichtet sind und derart angeordnet sind, daß sich in bezug auf die Flüssiggasströmung der Metal'strom strömungsaufwärts und der Schmierölstrom str^mungsabwärts befindet.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird eine Stranggießkokille 1 verwendet, die einen Innendurchmesser von 130 mm aufweist, die kontinuierlich einefi massiven Sta'.ilstrang mit im wesentlichen

dem gleichen Durchmesser erzeugt, der nach unten mit einer Lineargeschwindigkeit abgezogen wird, die zwischen t,8 und 2,2 m pro Minute liegt. Erfindungsgemäß wird durch den Rohrstutzen 8 eine Durchflußmenge von flüssigem Stickstoff eingeleitet, die zwischen 0,3 und 0,5 Liter pro Minute liegt. Man kann sich mit einer Rapsöl-Durchflußmenge in der Größenordnung von 5 bis 6 cm³ pro Minute begnügen, was im wesentlichen der Hälfte der Menge entsprieht, die zugeführt werden muß, wenn kein flüssiger Stickstoff zugeführt wird.

Die F i g. 3 und 4 entsprechen dem oberen Teil der F i g. 1 und der F i g. 2, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Vorrichtung zum Drehstranggießen von Hohlsträngen 3' verwendet wird.

In der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind gleichermaßen Zuführungen für das geschmolzene Metall, das Flüssiggas und das Schmiermittel gezeigt, die im wesentlichen gleichmäßig über den Umfang der Stranggießkokille verteilt sind.

Im Inneren der Stranggießkokille 1 befindet sich ein Dorn 12, der ebenfalls um seine senkrechte Achse durch eine nicht dargestellte Vorrichtung gedreht wird und der außerdem in üblicher Weise durch eine Wasserströmung in seinem Inneren gekühlt ist.
Diese Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung von zwei erstarrten konzentrischen Metallhäuten oder -wänden im Bereich der Form, zwischen denen das geschmolzene Metall erstarrt und den Hohlstrang bildet.

In dieser Ausführungsform sind weitere Merkmale der Erfindung zu erkennen, die weiter oben beschrieben wurden.

Die beschriebene Verwendung von Flüssiggas ermöglicht die Erzielung von Metallsträngen und insbesondere von Stahlsträngen, die besonders befriedigende innere Eigenschaften aufweisen.

Es ist ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens, daß es nicht auf die Verwendung von Stahl beschränkt ist, sondern daß alle Metalle oder Legierungen verwendet werden können, die ähnliche Eigenschaften wie Stahl aufweisen, insbesondere in bezug auf die Erstarrungstemperatur und die Erstarrungsbedingungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verwendung von Flüssiggas als Schutzgasatmosphäre bei einem Stranggießverfohren, bei dem die Schmelze um eine senkrechte Achse in Drehung versetzt wird, wobei das auf den Badspiege! in der Stranggießkokille zugeführte Flüssiggas inert ist.

2. Verwendung von flüssigem Stickstoff für eine Verwendung nach Anspruch 1.

3. Verwendung von flüssigem Arbon für eine Verwendung nach Anspruch 1.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche I bis 3 bei einer Durchflußmenge des Flüssiggases, die zwischen 0,08 und 0,5 Liter pro Minute und pro Quadratzentimeter des Formquerschnittes liegt.

5. Verwendung nach Anspruch 4 einer Durchflußmenge von ungefähr 0,3 Litern pro Minute und pro Quadratdezimeter.

6. Vorrichtung für die Verwendung nach einem der Ansprüche i bis 5, gekennzeichnet durch die Kombination einer gekühlten Drehstranggießkokil-Ie (1) mit senkrechter Achse, eines Ausgusses (6) zur Zuführung von geschmolzenem Metall in die Drehstranggießkokille (1) und einer oberhalb der Drehstranggießkokille (t) angeordneten Speiseleitung für Flüssiggas.

7. Vorrichtung zur Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Kombination einer ferstehenden, gekühlten, kreisförmigen Stranggießkokille mit senkrechter Achse, eines Ausgusses (6) für die Zuführung von geschmolzenem Metall (7) in die Strang3ießkokille, Einrichtungen zur Erzeugung von elektromagnetischen Feldern für die Drehung der Schmelze innerhalb der Stanggießkokille (1) und einer oberhalb der Stranggießkokille (1) angeordneten Speiseleitung für Flüssiggas.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausguß (6) tangential zur Kokille angeordnet ist, und daß die Speiseleitung (8) für das Flüssiggas exzentrisch zur Kokillenachse und in Drehrichtung der Schmelze hinter dem Ausguß (6) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitjng (8) für das Flüssiggas in Drehrichtung der Schmelze vor einer Schmierölzuführung (10) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (8) für das Flüssiggas wärmeisoliert ist.