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EP0749789A1 - Stranggiessanlage mit einem beheizbaren Mehrkammerofen mit ofenabhängiger Kokille - Google Patents

Stranggiessanlage mit einem beheizbaren Mehrkammerofen mit ofenabhängiger Kokille Download PDF

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EP0749789A1
EP0749789A1 EP96250133A EP96250133A EP0749789A1 EP 0749789 A1 EP0749789 A1 EP 0749789A1 EP 96250133 A EP96250133 A EP 96250133A EP 96250133 A EP96250133 A EP 96250133A EP 0749789 A1 EP0749789 A1 EP 0749789A1
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EP
European Patent Office
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chamber
furnace
mold
pressure
arrangement
Prior art date
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EP96250133A
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Erling Dr.-Ing. Roller
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SMS Siemag AG
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Mannesmann AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/183—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring molten metal weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/143—Plants for continuous casting for horizontal casting

Definitions

  • the invention relates to a continuous caster with a heatable multi-chamber furnace with an oven-dependent mold for casting a molten metal.
  • DE 43 25 432 discloses a horizontal continuous casting installation with a holding vessel designed as a pressure chamber, which is fed with the molten metal to be cast through an inlet channel and from which the molten metal is removed via a pouring channel and fed to a mold.
  • the warming vessel is closed pressure-tight with a lid to which a pressure generating device is connected.
  • the level of the molten metal in the pouring channel is kept constant by varying the pressure conditions in the holding vessel according to its degree of filling.
  • bath level detection devices are provided in the pouring channel and in the holding vessel, which refer directly to the medial boundary layer between the volume of the pouring channel or the holding vessel filled and unfilled by the molten metal. From experience in the operation of such devices, however, it is known that mechanical, thermal or electrical bath level detection devices in such an arrangement are very unreliable on the one hand because of the high temperatures and on the other hand, in particular when casting heavy metal alloys, because of the slag accumulation that occurs.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a continuous casting installation of the type mentioned at the outset in which the reliability of the level measurement is improved and in which the parallelism of the longitudinal directions of the mold is maintained regardless of the thermal conditions of the furnace
  • FIG. 1 a schematic, partially sectioned illustration of a horizontal continuous casting installation is shown in FIG. 1
  • An essential part of this horizontal continuous caster is a pressure-controlled multi-chamber furnace 1, which has a pressure chamber 3, which is fed with the molten metal to be cast through an inlet channel 2, and a mold chamber 4, which is in flow connection with the pressure chamber 3.
  • the pressure chamber 3 is assigned a pressure generating device 11, with which the gas pressure of the melt-free volume above the bath level in the pressure chamber 3 is regulated as a function of the degree of filling of the multi-chamber furnace 1 in order to maintain a constant metallostatic pressure in the mold chamber 4.
  • the multi-chamber furnace 1 is dynamically supported on a weighing device 6, with which the gross weight of the multi-chamber furnace 1 is recorded.
  • this Gross weight which is composed of the empty weight of the ready-to-operate multi-chamber furnace 1 and the weight of the molten metal located in the multi-chamber furnace 1, a measure of the degree of filling of the multi-chamber furnace 1 and as such a control variable for the pressure generating device 11.
  • the measurement quantity gain for the degree of filling of the multi-chamber furnace 1 becomes independent of incrustations through inevitable slag formation in the chambers 3 and 4 and thereby more reliable.
  • a mold arrangement 5 is attached to the multi-chamber furnace 1.
  • This mold arrangement 5 can be constructed from a mold, for example for casting strips, or a plurality of molds arranged next to one another, for example for multi-strand round casting.
  • An essential feature of the invention is that this mold arrangement 5 is mounted separately on an oven-independent support frame 10 and is non-positively connected to the multi-chamber furnace 1 via a compressible seal 9, with a flow connection between the mold arrangement 5 and the mold chamber 4 of the multi-chamber furnace 1.
  • a horizontally directed force acts between the mold arrangement 5 and the multi-chamber furnace 1, which results from a static contact force, reduced by the strand withdrawal force caused by a strand withdrawal device 8, from the positive connection of the mold arrangement 5 with the multi-chamber furnace 1.
  • a static contact force reduced by the strand withdrawal force caused by a strand withdrawal device 8
  • an average, essentially constant contact pressure is established.
  • the orthogonally acting, vertically directed weight of the multi-chamber furnace 1, which acts on the weighing device 6, remains unaffected by the process of pulling off the strand.
  • the weighing device 6 in the case of discontinuously intermittent strand withdrawal, is to be activated as a measuring element only when the strand withdrawal arrangement 8 is at rest.
  • the discontinuous intermittent strand withdrawal is formed by successive cycles with the successive phases train-pause-recoil-pause, where the pauses can last for several seconds.
  • the force between the mold arrangement 5 and the multi-chamber furnace 1 is free of dynamics and In this respect, the pause phases are particularly advantageously suitable for the precise determination of the degree of filling of the multi-chamber furnace 1.
  • the slight vertical movement of the multi-chamber furnace 1 required for the weighing process is irrelevant with varying degrees of filling, because the molten metal enters through the seal 9 into the mold arrangement and only gradually solidifies there.
  • the gross weight detected by the weighing device 6 is relieved by the essentially constant weight portion of the mold arrangement 5 and the variable weight portion of the strand 7, and thus the ratio of the fill weight of the molten metal to the gross weight is improved in favor of a higher measuring accuracy.

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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit einem beheizbaren, druckgeregelten Mehrkammerofen (1) mit ofenabhängiger Kokille (5) zum Vergießen einer Metallschmelze, bei der zur Aufrechterhaltung eines konstanten metallostatischen Druckes in der Kokillenkammer (4) die Druckverhältnisse in der Druckkammer (3) in Abhängigkeit von ihrem Füllstand mit einer Druckerzeugungsvorrichtung (11) geregelt werden. Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Füllstandsbestimmung wird vorgeschlagen, die Kokille (5) auf einen ofenunabhängigen Tragrahmen (10) statisch zu montieren, den Mehrkammerofen (1) dynamisch auf einer Wägeeinrichtung (6) zu lagern und die Kokille (5) mit dem Mehrkammerofen (1) über eine kompressible Dichtung (9) kraftschlüssig zu verbinden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit einem beheizbaren Mehrkammerofen mit ofenabhängiger Kokille zum Vergießen einer Metallschmelze.
  • Bekannt ist aus DE 43 25 432 eine Waagerecht-Stranggieß-Anlage mit einem als Druckkammer ausgebildeten Warmhaltegefäß, das durch einen Einlaufkanal mit der zu vergießenden Metallschmelze beschickt wird und aus dem die Metallschmelze über einen Abgußkanal entnommen und einer Kokille zugeführt wird. Das Warmhaltegefäß ist druckdicht mit einem Deckel verschlossen, an den eine Druckerzeugungseinrichtung angeschlossen ist.
  • Zur Aufrechterhaltung eines konstanten metallostatischen Druckes in der Kokille wird der Pegel der Metallschmelze im Abgußkanal konstantgehalten, indem die Druckverhältnisse im Warmhaltegefäß entsprechend seinem Füllungsgrad variiert werden. Dazu sind im Abgußkanal und im Warmhaltegefäß Badspiegel-Erfassungseinrichtungen vorgesehen, die in direkter Weise auf die mediale Grenzschicht zwischen dem von der Metallschmelze gefüllten und ungefüllten Volumen des Abgußkanals bzw. des Warmhaltegefäßes Bezug nehmen. Aus der Erfahrung beim Betrieb derartiger Einrichtungen ist jedoch bekannt, daß mechanische, thermische oder elektrische Badspiegel-Erfassungseinrichtungen in derartiger Anordnung einerseits wegen der hohen Temperaturen und andererseits, insbesondere beim Vergießen von Schwermetallegierungen, wegen des auftretenden Schlackeanfalls sehr unzuverlässig sind.
  • Ein weiteres Problem bei der bekannten Stranggießanlage besteht darin, daß beim mehrsträngigen Stranggießen infolge unvermeidlicher thermischer Verformung des Ofengefäßes die Längsachsen der außenliegenden Kokillen in Gießrichtung einen in seiner Größe variablen, spreizenden Winkel zur untereinander parallelen Strangführung der Strangachsen einnehmen. Beim Abziehen der parallel geführten Stränge treten in den einzelnen Strängen unterschiedliche Strangabzugskräfte auf, die durch Querkräfte in Abhängigkeit der Winkellage der jeweiligen Kokille zur Strangabzugsrichtung hervorgerufen werden. Darüber hinaus wird die Strangqualität durch Gefügeveränderungen während des Erstarrungsprozesses negativ beeinflußt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stranggießanlage der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der die Zuverlässigkeit der Füllstandsmessung verbessert wird und bei der die Parallelität der Kokillenlängsrichtungen unabhängig von den thermischen Verhältnissen des Ofens erhalten bleibt
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel einer Horizontal-Stranggießanlage näher erläutert. Dazu ist in Figur 1 eine schematisierte, teilweise geschnittene Darstellung einer Horizontal-Stranggießanlage gezeigt.
  • Wesentlicher Bestandteil dieser Horizontal-Stranggießanlage ist ein druckgesteuerter Mehrkammerofen 1, der eine Druckkammer 3, die durch einen Einlaufkanal 2 mit der zu vergießenden Metallschmelze beschickt wird, und eine Kokillenkammer 4, die mit der Druckkammer 3 in Fließverbindung steht, aufweist.
  • Der Druckkammer 3 ist eine Druckerzeugungsvorrichtung 11 zugeordnet, mit der in Abhängigkeit vom Füllungsgrad des Mehrkammerofens 1 zur Aufrechterhaltung eines konstanten metallostatischen Druckes in der Kokillenkammer 4 der Gasdruck des schmelzefreien Volumens oberhalb des Badspiegels in der Druckkammer 3 geregelt wird.
  • Der Mehrkammerofen 1 ist auf einer Wägeeinrichtung 6 dynamisch gelagert, mit der das Bruttogewicht des Mehrkammerofens 1 erfaßt wird. Dabei ist dieses Bruttogewicht, das sich aus dem Leergewicht des betriebsbereiten Mehrkammerofens 1 und dem Gewicht der im Mehrkammerofen 1 befindlichen Metallschmelze zusammensetzt, ein Maß für den Füllungsgrad des Mehrkammerofens 1 und als solches Regelgröße für die Druckerzeugungsvorrichtung 11.
  • In vorteilhafter Weise wird die Meßgrößengewinnung für den Füllungsgrad des Mehrkammerofens 1 unabhängig von Verkrustungen durch unvermeidliche Schlackenbildung in den Kammern 3 und 4 und dadurch zuverlässiger.
  • An dem Mehrkammerofen 1 ist eine Kokillenanordnung 5 angebaut. Diese Kokillenanordnung 5 kann aus einer Kokille, beispielsweise zum Gießen von Bändern, oder mehreren nebeneinandergeordneten Kokillen, beispielsweise zum .mehrsträngigen Rundstrangguß, aufgebaut sein. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß diese Kokillenanordnung 5 separat auf einen ofenunabhängigen Tragrahmen 10 montiert ist und über eine kompressible Dichtung 9 mit dem Mehrkammerofen 1 kraftschlüssig verbunden ist, wobei eine Fließverbindung zwischen der Kokillenanordnung 5 und der Kokillenkammer 4 des Mehrkammerofens 1 besteht.
  • Dabei wirkt zwischen der Kokillenanordnung 5 und dem Mehrkammerofen 1 eine horizontal gerichtete Kraft, die sich aus einer um die von einer Strangabzugseinrichtung 8 hervorgerufene Strangabzugskraft verminderte statische Anpreßkraft aus der kraftschlüssigen Verbindung der Kokillenanordnung 5 mit dem Mehrkammerofen 1 ergibt. Insbesondere beim permanent oszillierenden Strangabzug stellt sich dabei eine mittlere, im wesentlichen konstante Anpreßkraft ein. Die orthogonal dazu wirkende, vertikal gerichtete Gewichtskraft des Mehrkammerofens 1, die auf die Wägeeinrichtung 6 wirkt, bleibt dabei von dem Vorgang des Strangabzuges unbeeinflußt.
  • In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist bei diskontinuierlich intermittierendem Strangabzug vorgesehen, die Wägeeinrichtung 6 als Meßglied ausschließlich bei ruhender Strangabzugseinrichtung 8 zu aktivieren. Der diskontinuierliche intermittierende Strangabzug wird durch aufeinanderfolgende Zyklen mit den aufeinanderfolgenden Phasen Zug-Pause-Rückstoß-Pause gebildet, wobei die Pausen eine Dauer von mehreren Sekunden haben können. Während der Pausen ist die Kraft zwischen der Kokillenanordnung 5 und dem Mehrkammerofen 1 dynamikfrei und insoweit sind die Pausenphasen besonders vorteilhaft zur präzisen Bestimmung des Füllungsgrades des Mehrkammerofens 1 geeignet.
  • Für den Gießprozeß ist die für den Wägeprozeß erforderliche geringe vertikale Bewegung des Mehrkammerofens 1 bei wechselnden Füllungsgraden unerheblich, weil die Metallschmelze im fließfähigen Zustand durch die Dichtung 9 bis in die Kokillenanordnung eintritt und erst dort allmählich erstarrt.
  • Vorteilhafterweise wird dadurch das mit der Wägeeinrichtung 6 erfaßte Bruttogewicht um den im wesentlichen konstanten Gewichtsanteil der Kokillenanordnung 5 und den variablen Gewichtsanteil des Stranges 7 entlastet und somit das Verhältnis des Füllgewichtes der Metallschmelze zum Bruttogewicht zugunsten einer höheren Meßgenauigkeit verbessert.
  • Darüber hinaus ist durch Vermeidung einer starren mechanischen Kopplung zwischen dem Mehrkammerofen 1 und der Kokillenanordnung 5 gewährleistet, daß unvermeidbare, thermisch bedingte Verwerfungen der kokillenseitigen Wandung des Mehrkammerofens 1 nicht auf eine Lageveränderung der Kokillenachsen einer mehrsträngigen Gießanlage durchgreifen. Vielmehr werden derartige Verwerfungen durch die kompressible Dichtung 9 kompensiert, so daß unabhängig von thermischen Formänderungseffekten vor dem Gießbeginn parallel ausgerichtete Kokillenachsen einer mehrsträngigen Kokillenanordnung 5 auch während des Gießens ihre Parallelität beibehalten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mehrkammerofen
    2
    Einlaufkanal
    3
    Druckkammer
    4
    Kokillenkammer
    5
    Kokillenanordnung
    6
    Wägeeinrichtung
    7
    Strang
    8
    Strangabzugseinrichtung
    9
    Dichtung
    10
    Tragrahmen
    11
    Druckerzeugungsvorrichtung

Claims (2)

  1. Stranggießanlage mit einem beheizbaren Mehrkammerofen, bestehend aus einer Druckkammer, die mit einer Kokillenkammer in Fließverbindung steht und durch einen Einlaufkanal beschickbar ist, wobei zur Aufrechterhaltung eines konstanten metallostatischen Druckes in der Kokillenkammer die Druckverhältnisse in der Druckkammer in Abhängigkeit von ihrem Füllstand mit einer Druckerzeugungsvorrichtung geregelt werden, mit einer ofenabhängigen Kokillenanordnung, die mit der Kokillenkammer in Fließverbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Kokillenanordnung (5) auf einem ofenunabhängigen Tragrahmen (10) statisch montiert ist,
    - daß der Mehrkammerofen (1) dynamisch auf einer Wägeeinrichtungen (6) gelagert ist, die als Meßglied mit der Druckerzeugungsvorrichtung (11) verbunden ist und
    - daß die Kokillenanordnung (5) und der Mehrkammerofen (1) über eine kompressible Dichtung (9) miteinander verbunden sind.
  2. Stranggießanlage nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei diskontinuierlich intermittierendem Strangabzug die Wägeeinrichtung (6) als Meßglied ausschließlich bei ruhender Strangabzugseinrichtung (8) aktiv ist.
EP96250133A 1995-06-22 1996-06-14 Stranggiessanlage mit einem beheizbaren Mehrkammerofen mit ofenabhängiger Kokille Expired - Lifetime EP0749789B1 (de)

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