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DE19711116C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von dünnen Strängen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von dünnen Strängen

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DE19711116C2 DE19711116A DE19711116A DE19711116C2 DE 19711116 C2 DE19711116 C2 DE 19711116C2 DE 19711116 A DE19711116 A DE 19711116A DE 19711116 A DE19711116 A DE 19711116A DE 19711116 C2 DE19711116 C2 DE 19711116C2
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0631—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a travelling straight surface, e.g. through-like moulds, a belt

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von dünnen Strängen, insbesondere aus Stahl, mit einer Bandgießeinrichtung, bei der aus einem metallurgischen Gefäß flüssiges Metall über eine Zuführeinrichtung einem Endlosband zugeführt wird und eine entsprechende Bandgießeinrichtung dazu.
Aus Scholz, R. u. a. Theoretical modelling of an isokinetical steel feeding system in Steel Research 64, 1993, No. 6, Seiten 300-306 sind verschiedene Untersuchungen über das Bandgießen bekannt.
Beim Herstellen von Bändern nach dem Bandgießverfahren mit einseitig gekühlter Bandoberfläche treten Schwierigkeiten auf, diese Bänder in engen Dickentoleranzen herzustellen.
Nach DE 35 21 778 C2 ist es bekannt, Metallstränge in Form von Bändern herzustellen, bei dem schmelzflüssiges Metall aus einer Düse auf die Kühlfläche mit von einem an der Düse mit engem Spalt vorbeibewegten Kühlkörper aufgebracht wird. Zum Herstellen von Bändern ist hier die Düse als Schlitzdüse ausgebildet. Die auslaufseitige Düsenlippe ist dabei in ihrem Abstand von der Kühlfläche des Kühlkörpers einstellbar. Die Weite der Düse (lichter Abstand) der stranganfang- und strangauslaufseitigen Düsenlippe ist in einem der Länge der kaltförmigen Erstarrungsfront des zu gießenden Bandes entsprechenden Abstand angeordnet.
Nach diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung hergestellte Bänder haben keine befriedigende Ergebnisse gebracht.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren mit entsprechender Vorrichtung zum Gießen von dünnen Strängen zu schaffen, bei dem mit einfachen konstruktiven Mitteln und sicherer Prozeßführung ein Endlosband eng toleriert in gewünschter Banddicke herstellbar ist.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und des Vorrichtungsanspruchs 8.
Erfindungsgemäß wird die Zufuhrmenge des flüssigen Metalls im Bezug auf die Abflußmenge des Fertigproduktes, also des von der Endlosbandanlage abgezogenen gegossenen Bandes konstant gehalten. Vordem Auftreffendes flüssigen Metalls auf das Endlosband wird die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze so weit gemindert, daß sie mit einer der Bandabzugsgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit auf das Endlosband auftrifft und die Schmelze im Auftreffbereich einer der gewünschten Strangdicke angepaßte Dicke aufweist. Der Pegel des Flüssigmetalls in dem der Zufuhreinrichtung vorgeschalteten metallurgischen Gefäß wird dabei auf einer Weise eingestellt, daß die geodätische Höhe sich verhält wie P < 10 × ds mit P = Pegel und ds = Strangdicke. Als Leitgröße kann hierbei sowohl der Pegel P wie auch die Strangdicke ds verwendet werden.
Zur exakten Einhaltung der Pegelhöhe sind Meßelemente zur Erfassung des Pegels vorgesehen, z. B. Schwimmer oder eine Perleinrichtung, und zur Einhaltung der Banddicke z. B. Distanzfühler, welche über eine Meß- und Regeleinrichtung auf einen Aktuator wirken, der Absperrelemente zur Regelung der Zuflußmenge steuert. Diese Absperrelemente können Schieber oder auch ein Stopfen sein.
Um die Geschwindigkeit der Schmelze sicher einzustellen, wird der Gießkanal in der Weise ausgestaltet, daß der erste Gießkanalteil einen Widerstandskanalteil bildet. Der zweite Gießkanalteil ist in seiner Mündung so ausgebildet, daß er die gleiche Querschnittsfläche besitzt, wie das spätere Fertigprodukt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Widerstandskanalteil als Drossel ausgebildet, erweist dabei eine Dicke auf, die kleiner als die spätere Strangdicke ist, entsprechend dw = 0,5 bis 0,8 × ds, mit dW = Dicke des Widerstandskanalteils und ds = Strangdicke.
Weiterhin besitzt der Gießkanal eine Form, bei der der erste als Widerstandskanal ausgebildete Kanalteil länger ist als der zweite Kanalteil.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist im Widerstandskanal ein Widerstandselement vorgesehen, das als Filter ausgebildet ist und dabei eine Freifläche von 0,6 bis 0,8 × der Querschnittsfläche des Gießkanals besitzt. Die freie Fläche dieses Filters kann dabei außen in einer Feuerfestplatte eingebrachten Bohrung bestehen.
In einer Ausgestaltungsform wird die Schmelze im Bereich der Zufuhreinrichtung beheizt. Hierzu wird vorgeschlagen, die Wand des Gießkanals aus elektrisch leitfähigem Feuerfestmaterial aufzubauen und als Heizeinrichtung eine Induktionsspule einzusetzen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Schmelze zu bremsen. Hierzu wird alleine oder ergänzend zu der oben beschriebenen Drossel eine Wirbelstrombremse vorgesehen, deren statisches magnetisches Feld die Geschwindigkeit der Schmelze abbremst. In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Linearmotor vorgesehen, der durch Erzeugung eines entgegen der Strömungsrichtung der Schmelze wandernden Feldes die Geschwindigkeit der Schmelze abbremst.
In einer besonderen Ausgestaltung wird der erste Gießkanalteil als Rohr ausgestaltet. Dieses Rohr kann im Boden des Aufnahmebehälters in vertikaler Richtung weisend angeordnet sein. Die Mündung dieses Ausgießrohres ist bei dieser Ausgestaltungsform mit einem zweiten Gießkanalteil verbunden, der als sich öffnender Trichter ausgestaltet ist, wobei dessen Mündung Abmessungen aufweist, die dem Fertigprodukt entsprechen. Dabei kann der zweite Kanalteil zur Erreichung einer gleichmäßigen Ausströmgeschwindigkeit über die Strangbreite Querschnittsflächen aufweisen, die in Strömungsrichtung der Schmelze im Gießkanalteil kleiner werden.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die
Fig. 1 und 3 schematisch die komplette Bandgießeinrichtung zum Erzeugen von dünnen Strängen.
Fig. 2 Widerstandselemente des Gießkanals.
Die Fig. 1 und 3 weisen ein mit Flüssigmetall M gefülltes metallurgisches Gefäß 21 auf, welches im Boden eine Bodenöffnung 22 besitzen. An dieser Bodenöffnung 22 ist ein Tauchausguß 23 angeordnet, der in eine Schmelze M eintaucht, welche sich in einem Aufnahmebehälter 12 befindet.
Die Bodenöffnung 22 des metallurgischen Gefäßes 21 ist in Fig. 1 durch einen Schieber 25 und in Fig. 3 durch einen Stopfen 24 verschließbar. Durch Ansteuerung über einen Aktuator 73 ist die aus dem metallurgischen Gefäß 21 abfließende Menge flüssigen Metalls M stufenlos einstellbar.
Der Pegelstand des sich im Aufnahmebehälter 12 befindenden Flüssigmetalls M wird über ein Pegelmeßelement 71 erfaßt, und zwar in der Fig. 1 durch einen Schwimmer 74 und in der Fig. 3 durch eine Perleinrichtung 75. Der Aktuator 73 und die Pegelmeßeinrichtung 71 sind mit einem Meß- und Regelgerät 72 verbunden.
Unterhalb des Aufnahmebehälters 12 ist ein Endlosband 31 vorgesehen, welches eine angetriebene Umlenkung 32 und eine lose Umlenkung 33 aufweist. Auf dem Obertrumm 34 des Endlosbandes 32 wird das Flüssigmetall aufgegeben, wo es erstarrt und als Fertigprodukt S abtransportiert wird.
In der Fig. 1 ist die Zuführeinrichtung 11 als Gießkanal ausgebildet, der einen ersten Gießkanalteil 14 besitzt, welcher als Widerstandskanalteil ausgebildet ist. An diesem ersten Gießkanalteil 14 schließt sich ein zweiter Gießkanalteil 15 an, welcher eine Austrittsöffnung 16 besitzt.
Die Dicke dw des Widerstandskanalteils ist kleiner als die Strangdicke ds. Der Widerstandskanalteil hat dabei eine Länge L14, die größer ist als die Länge des zweiten Kanalteils L15.
Statt der geringen Dicke dw kann im ersten Gießkanalteil ein Widerstandselement vorgesehen sein, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Es kann als eigenes Widerstandselement mit Rechtecköffnung aufgebaut sein (Oberteil des Bildes) oder auch als ein Filter 42 bestehen, der Bohrungen 43 besitzt (untere Hälfte des Bildes). Die freie Fläche AF setzt sich dabei zusammen aus der Summe der Bohrungen 43 und hat dabei eine Größe von 0,6 bis 0,8 × AK (Querschnittsfläche des Gießkanals).
In der Wand 17 ist im unteren Teil der Zuführeinrichtung 11 eine Heizeinrichtung skizzenhaft dargestellt und im oberen Teil eine Induktionsspule 52.
In der Fig. 3 ist der erste Gießkanalteil 14 rohrförmig ausgestaltet, welchem sich ein zweiter Gießkanalteil 15 der Zuführeinrichtung 11 anschließt. Der zweite Gießkanalteil ist dabei als sich öffnender Trichter ausgestaltet, der zum Obertrumm 34 des Endlosbandes 31 geneigt ist.
Bezugszeichenliste
Zuführung 11Zuführeinrichtung
12Aufnahmebehälter
13Gießkanal
14Erster Gießkanalteil/Widerstandskanalteil
15Zweiter Gießkanalteil
16Austrittsöffnung
17Wand
Gefäß 21Metallurgisches Gefäß
22Bodenöffnung
23Tauchausguß
24Stopfen
25Schieber
Band 31Endlosband
32Angetriebene Umlenkung
33Lose Umlenkung
34Obertrumm
Widerstand 41Widerstandselement mit Rechtecköffnung
42Filter
43Bohrung
Heizen 51Heizeinrichtung
52Induktionsspule
Bremse 61Wirbelstrombremse
62Linearmotor
Meß- und Regeleinrichtung 71Pegelmeßelement
72Meß- und Regelelement
73Aktuator
74Schwimmer
75Perleinrichtung

Claims (18)

1. Verfahren zum Gießen von dünnen Strängen, insbesondere aus Stahl, mit einer Bandgießeinrichtung, bei der aus einem metallurgischem Gefäß flüssiges Metall über eine Zuführeinrichtung einem Endlosband zugeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) das flüssige Metall wird von dem metallurgischen Gefäß in einen Aufnahmebehälter gegeben, an dem die in zwei Längenabschnitte geteilte Zuführrichtung angeschlossen ist,
  • b) in dem ersten Längenabschnitt der Zuführeinrichtung wird vor dem Auftreffen des flüssigen Metalls auf das Endlosband der Schmelze ein Widerstand entgegengesetzt, der dessen Strömungsgeschwindigkeit soweit mindert, daß sie mit einer der Bandabzugsgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit auf das Endlosband auftrifft und im Auftreffbereich eine der Strangdicke angepaßten Dicke aufweist,
  • c) der Pegel des im Aufnahmebehälter befindlichen flüssigen Metalls und/oder die Dicke des auf dem Endlosband befindlichen Stranges wird gemessen und regeltechnisch auf einem konstanten Wert gehalten
  • d) die aktuellen Meßwerte werden einem Aktuator zugeführt, der die Abflußmenge des flüssigen Metalls aus dem metallurgischen Gefäß steuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im metallurgischen Gefäß die Zufuhrmenge des flüssigen Metalls in der Weise eingestellt wird, daß die geodätische Höhe des Flüssigkeitspegels (P) sich zur Strangdicke (ds) verhält wie P < 10 × ds.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze im Bereich der Zuführeinrichtung beheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigmetall auf einer Temperatur nahe seinem Schmelzpunkt gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Schmelze durch Drosselemente reduziert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Schmelze gebremst wird und daß zur Abbremsung der Geschwindigkeit der Schmelze ein statisches magnetisches Feld erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Schmelze gebremst wird und zur Abbremsung der Geschwindigkeit der Schmelze ein entgegen der Strömungsrichtung der Schmelze gerichtetes magnetisches Feld erzeugt wird.
8. Bandgießeinrichtung zum Erzeugen von dünnen Strängen, insbesondere aus Stahl, mit einem Endlosband, dem über eine einen Gießkanal aufweisende mit einem metallurgischen Gefäß in Verbindung stehende Zuführeinrichtung flüssiges Metall zugeführt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführeinrichtung (11) als Gießkanal (13) ausgestaltet ist, der einen ersten als Widerstandskanalteil (14) ausgebildeten ersten Gießkanalteil und
der einen zweiten in seiner Mündung (16) dem Endlosband (31) zugewandten und eine dem Fertigprodukt (S) in seiner Querschnittsfläche entsprechende Abmessung aufweisenden zweiten Gießkanalteil (15) besitzt und
daß die Zuführeinrichtung (11) an einem Aufnahmebehälter (12) angeschlossen ist, in den von einem metallurgischen Gefäß (21) Flüssigschmelze (M) zuführbar ist, und
daß Meßelemente (61) vorgesehen sind, mit denen der Pegel (P) der Flüssigschmelze (M) im Aufnahmebehälter (12) und/oder die Dicke (ds) des auf dem Endlosband (31) befindlichen Stranges (S) erfaßbar ist,
daß die Meßwerte über ein Meß- und Regelelement (7) mit einem Aktuator (73) in Verbindung stehen, der mit einem Element (24, 25) zur Einstellung der Ausflußmenge aus dem metallurgischen Gefäß (21) verbunden ist.
9. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskanalteil (14) eine Dicke (dw) aufweist, entsprechend dW = 0,5 bis 0,8 × ds mit ds = Strangdicke
10. Bandgießeinrichtung nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskanalteil (14) eine Länge (L14) aufweist, wobei, L14 < L15 ist; mit L15 = Länge des zweiten Kanalteils (15).
11. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Widerstandskanalteil (14) ein Widerstandselement (41) vorgesehen ist, das als Filter (42) ausgestaltet ist, mit einer Freifläche (AF), mit AF = 0,6 bis 0,8 × AK mit AK = Querschnittsfläche des Gießkanals.
12. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Fläche (AF) des Filters (42) aus in einer Feuerfestplatte (44) eingebrachten Bohrungen (43) besteht.
13. Bandgießeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (17) des Gießkanals (13) eine Heizeinrichtung (51) vorgesehen ist.
14. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (17) des Gießkanals (13) aus elektrisch leitfähigem Feuerfestmaterial aufgebaut ist und daß die Heizeinrichtung (51) eine Induktionsspule (52) ist.
15. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (17) des Gießkanals (13) eine Wirbelstrombremse (61) vorgesehen ist, die die Geschwindigkeit der Schmelze durch ein statisches magnetisches Feld abbremst.
16. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Linearmotor (62) vorgesehen ist, der durch Erzeugung eines entgegen der Strömungsrichtung der Schmelze wandernden Feldes die Geschwindigkeit der Schmelze abbremst.
17. Bandgießeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Gießkanalteil (14) als Rohr ausgestaltet ist, dessen Querschnittsfläche an seinem Mündungsbereich als sich öffnender Trichter ausgestaltet ist, und
daß der zweite Kanalteil (15) im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche aufweist wie die des Stranges (S).
18. Bandgießeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer gleichmäßigen Ausströmgeschwindigkeit des flüssigen Metalls die Querschnittsflächen des Gießkanals (13) in Strömungsrichtung des Metalls kleiner werden.
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