DE1558224C3

DE1558224C3 - Verfahren und Vorrichtung zum horizontalen Stranggießen von schmelz flussigen Metallen, insbesondere Stahl

Info

Publication number: DE1558224C3
Application number: DE19671558224
Authority: DE
Inventors: Theodor Prof. Dr.-Ing. 3000 Hannover-Kirchrode Rummel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-24
Filing date: 1967-06-24
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE1558224B2; DE1558224A1

Description

messung und/oder Regelung der mechanischen und/ oder elektromagnetischen Größen, insbesondere zur Messung der Strangausbeulung, eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise mit Wasserdruck-, Druckluft- oder Gasdruckstrahlen gearbeitet wird.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung gehen beträchtliche Vorteile einher:

Das Verfahren läßt sich relativ leicht und kostenunaufwendig ausführen. Die zur Ausführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung ist einfach im Aufbau und daher auch den Anforderungen im Gießbetrieb gewachsen. Das horizontal und senkrecht zum Strang verlaufende Gleichmagnetfeld läßt sich im einfachsten Falle — verbunden mit großer Betriebssicherheit — aus wassergekühlten Spulen geeigneter Formgebung herstellen, die kein oder nur an gewissen Stellen Eisen enthalten.

Je nach den technologischen Gegebenheiten läßt sich das Magnetfeld auch mit Eisenjochen an den Strang heranführen. Bei Anwendung von Gleichstrom können diese Joche auf eine einfache und sichere Weise geschützt werden. Im allgemeinen ist dem Gleichfeldverfahren der Vorzug zu geben, weil bei diesem nicht nur das Auftreten von Rüttelkräften vermieden wird, sondern auch eine gleichmäßigere Kraftwirkung über den Strangquerschnitt erreichbar ist.

Eine überschlägige Berechnung hat ergeben, daß die Leistungsaufnahme pro laufenden Meter Strang in der Gefahrenzone für die völlige Gewichtsaufhebung, die jedoch zweckmäßigerweise nur bis zu etwa 95 % erreicht werden sollte, unter 1 kW/m bleibt und die Kupferverluste dabei ebenfalls in der gleichen Größenordnung liegen. Der Energieaufwand ist schließlich — etwa im Vergleich zum vertikalen Stranggießen — relativ niedrig, was auch für den gesamten technischen Aufwand im allgemeinen gilt. Die Ströme für einen Strang von etwa 10 X 10 cm Kantenlänge liegen in der Größenordnung von Kilo-Ampere und die magnetische Feldstärke in der Größenordnung von einigen Kilo-Ampere pro Zentimeter.

Die Gefahr eines Durchbruchs bei Stromausfall oder dergleichen ist sehr gering. Im äußersten Falle könnte eine — allerdings unerwünschte — Deformation des Stranges eintreten, die jedoch in keinem Verhältnis zu den wirtschaftlichen Schäden steht, die etwa bei einem Durchbruch auftreten.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Gießen waagerechter Metallstränge im Schnitt und

F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 in Draufsicht mit parallel zum Gießstrang verlaufenden Magnetspulen.

Aus einer nicht dargestellten, weil nicht zur Erfindung gehörenden Gießpfanne oder auch aus einem ebenfalls nicht dargestellten Vakuumgefäß gelangt das schmelzflüssige Metall 1 in das Sammel- und Verteilergefäß 2, in welchem es aus der vertikalen Gießrichtung in eine horizontale umgelenkt wird. An den Auslaufstutzen 2 α des Gefäßes 2 schließt sich die Kokille 3 an, zu deren Kühlung Wasser an dem unteren Pfeil in den Stutzen ein- und nach erfolgter ίο Kühlung an dem oberen Pfeil wieder austritt. Durch die Kokille 3 erhält der Strang 4 seine Form, die Formgebung wird dabei durch die Wasserkühlung innerhalb der Kokille unterstützt. Die Punktierung des Stranges4 soll in Fig. 1 den flüssigen bzw. flüssigteigigen Zustand des Stranges symbolisieren; die unpunktierten Stellen des Stranges 4 sind hingegen bereits in festem Zustand.

Zwischen dem Austritt des Stranges 4 an der Stelle 3 α und den Kontaktwalzen 5, 5 α sind üblicherweise Transportrollen angeordnet, die jedoch in der Zeichnung aus Gründen übersichtlicher Darstellung weggelassen sind. Zur Kühlung werden diese Walzen mit Wasser besprüht. Zweckmäßigerweise werden diese Walzen sowie auch andere ins Feld ragende Teile aus unmagnetischem Material hergestellt, um Feldverzerrungen zu vermeiden.

In das im Sammel- und Verteilergefäß 2 befindliche flüssige Metall ragt die Elektrode 7 ein, die erforderlichenfalls gekühlt werden kann. Der der Gleichspannungsquelle 9 entnommene Strom gelangt über die Leitung 8 zur Elektrode 7 und von dort über den Strang 4 zu den Kontaktwalzen 5, 5a, von wo aus er über die Regeleinrichtung 10 zur Spannungsquelle 9 zurückfließt. Am Strang 4 ist ein Fühler 11 zur Messung der Strangausbeulung angeordnet; der Fühler steht dabei über die Leitung 8 a mit der Regeleinrichtung 10 in Verbindung. Diese Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem Indikator, der mittels Wasserdruck-, Druckluft- oder Gasdruckstrahlen arbeitet.

Das horizontal und senkrecht zum Strang 4 verlaufende Magnet-Gleichfeld ist mit 6 und die zugehörigen — gegebenenfalls wasser- oder luftgekühlten — Spulen mit 6 a bezeichnet, während das senkrecht zum Strang wirkende Kraftfeld die Bezeichnung P hat. Die Erfindung bietet die grundsätzliche Möglichkeit, Feld- und Stromverlauf zu vertauschen, was jedoch in der technischen Ausführung nicht so vorteilhaft ist. Dem Stromverlauf längs des Stranges 4 ist daher der Vorzug zu geben, da eine solche die bequeme Möglichkeit bietet, mit nur zwei räumlich relativ begrenzten Kontakteinrichtungen auszukommen, während man bei dem Querstromverlauf räumlich recht ausgedehnte Kontakteinrichtungen benötigte. Bei diesen wäre es sehr schwierig, insbesondere eine gleichmäßige Stromdichteverteilung im Strang 4 zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 tragen, was zu den schon erwähnten Deformationen Patentansprüche: führt. Wärmeabfuhr, Schrumpfung sowie auch Profil-

1. Verfahren zum horizontalen Stranggießen veränderung sind demzufolge beim Gießen horizonvon schmelzflüssigen Metallen, insbesondere Stahl, 5 taler Stränge Kriterien, die die Strangguß-Qualität bei dem der aus einer horizontalen Stranggieß- negativ zu beeinflussen vermögen.

kokille austretende Strang einem Gleich- oder Zur Vermeidung, mindestens aber zur Verringe-Wechselstromfeld ausgesetzt wird, dadurch rung dieser negativen Einflüsse wurde schon vorgegekennzeichnet, daß durch die Schmelze schlagen, den Strang nach Art der Pilgerschrittbe- und den gebildeten Strang in dessen Abzugs- io wegung weiterzuziehen, indem er vor jedem Weiterrichtung ein elektrischer Strom geführt wird und ziehen erst ein Stück nach rückwärts bewegt wird, daß ein Magnetfeld senkrecht zur Strangabzugs- < offenbar um vorübergehend einen den Querschnitt richtung waagerecht im Strang aufgebaut wird. aufweitenden Überdruck im Inneren zu erzeugen. Zu

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet diesem Zweck soll der Strang mit einem aus Federn durch die Anwendung von Gleichstrom und 15 bestehenden Kraftspeicher in Wirkverbindung geeinem magnetischen Gleichfeld. ■ bracht werden, der bei der von der Schmelze wegge-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekenn- richteten Bewegung geladen wird und der unter Entzeichnet durch die Anwendung eines möglichst lastung den Strang zur Schmelze hinbewegt. Der homogenen, magnetischen Gleichfeldes. ' Strang wird bei diesen Bewegungen von Klemm-

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens 20 backen umfaßt, an welchen sich die Federn abstützen, nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet Da die Pilgerschritteinrichtung samt Klemmbacken durch eisenlose oder eisenarme Spulen (6 a). und Federn in unmittelbarer Nähe der Kokille ange-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekenn- ordnet ist, liegt es auf der Hand, daß der an dieser zeichnet durch die Anordnung von Magnetjochen Stelle noch im flüssigteigigen Zustand befindliche in Strangnähe. 25 Strang in erheblichem Umfang mechanischen Be-

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden lastungen ausgesetzt ist, die zu Deformierungen oder Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ab- sogar zum Ausreißen Anlaß geben.
Standsmessung und/oder Regelung der mechani- Aus einem älteren Vorschlag (Patentanmeldung sehen und/oder elektromagnetischen Größen, ins- gemäß deutsche Offenlegungsschrift 1 558 217) ist es besondere zur Messung der Strangausbeulung, 30 bekannt geworden, auf den noch flüssigen Strangeine Regeleinrichtung (10) vorgesehen ist. kern mit Hilfe von elektromagnetischen Kräften

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekenn- einen ferrostatischen Druck auszuüben. Der Druck zeichnet durch die Verwendung von Wasser- wirkt sich in axialer Richtung zur Strangachse aus druck-, Druckluft- oder Gasdruckstrahlen. ' und kann beliebig verstärkt oder vermindert werden.

^;; 35 Durch diese Maßnahme wird der im Inneren der Strangschale wirksame statische Druck des noch

flüssigen Strangkerns verstärkt und dadurch die

Strangschale in ihrem oberen Bereich gestützt. Eine mögliche Deformation des Stranges kann dadurch je-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu 40 doch nicht vermieden werden.

dessen Ausführung erforderliche Vorrichtung zum Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachhorizontalen Stranggießen von schmelzflüssigen Me- ^: teile, insbesondere die Deformation bzw. das Abtallen, insbesondere Stahl, bei dem der aus einer reißen des im flüssigen bzw. teigigen Zustand behorizontalen Stranggießkokille austretende Strang findlichen Stranges, zu vermeiden. Die Erfindung beeinem Gleich- oder Wechselstromfeld ausgesetzt wird. 45 steht bei einem eingangs genannten Verfahren daher Beim horizontalen Stranggießen liegt die Unter- darin, daß durch die Schmelze und den gebildeten seite des Stranges bekannterweise auf der unteren Strang in dessen Abzugsrichtung ein elektrischer Kokillenwand und nach Austreten aus der Kokille Strom geführt wird und daß ein Magnetfeld senkauf den Transportwalzen auf. Infolge der relativen . recht zur Strangabzugsrichtung und waagerecht im Weichheit des Stranges besteht die Gefahr von De-^] 50 Strang aufgebaut wird. Das Magnetfeld erzeugt eine formationen. Diese führen in der Regel dazu, daß gerichtete Kraft pro Volumen-Einheit, durch die das solcherart Stränge aus dem weiteren Bearbeitungsab- Stranggewicht beeinflußt wird, so daß es gegen Null

lauf ausgeschieden werden müssen. tendieren kann. _. . .

Nachteilig wirkt sich beim horizontalen Strang- Vorzugsweise wird dabei Gleichstrom und ein

gießen auch der Erstarrungsschwund auf der Strang- 55 senkrecht auf diesem stehendes Gleichfeld angewandt. Oberseite aus. Durch diese Erscheinung bildet sich Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht

zwischen der Oberseite des Stranges und der oberen darin, daß zur Erzielung einer über den Strangquer-Kokillenwandung ein Spalt, der sich mit Dampf- schnitt gleichmäßigen Kraft mit möglichst homogenen blasen des Kühlmittels erfüllt, wodurch die Wärme- magnetischen Gleichfeldern gearbeitet wird,
abfuhr verzögert wird. Die Dampfblasen entstehen 60 Bei der Vorrichtung zur Ausführung des Verdabei vor allem dann, wenn der rotwarme Strang die fahrens wird nach einem weiteren Merkmal der ErKokille verläßt und die in deren Nähe befindlichen findung vorgeschlagen, daß die Magnetfelder mittels Transportwalzen mit Wasser besprüht werden. eisenloser oder eisenarmer Spulen erzeugt werden. Während die Schrumpfung in der oberen Strang- Einem weiteren Vorrichtungsmerkmal zufolge sind die seite bereits noch in der Kokille durch das Strang- 65 Magnetjoche in Strangnähe angeordnet, wodurch die Eigengewicht entsprechende Unterstützung erfährt, Magnetfelder an den Strang herangeführt werden, müssen die unteren Strangschichten die Last des zum Von wesentlicher Bedeutung ist auch das weitere

Teil noch flüssigen, zum Teil teigigen Materials Merkmal der Erfindung, demzufolge zur Abstands-