DE4407873C2

DE4407873C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls

Info

Publication number: DE4407873C2
Application number: DE4407873A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Reichelt; Ulrich Dr Urlau; Paul Dipl Ing Freier; Karl-Heinz Dr Spitzer
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2014-03-05
Also published as: CA2184719A1; ZA951664B; WO1995023661A1; AU679342B2; DE4407873A1; US5836377A; CN1046447C; BR9506980A; JPH09511451A; EP0746434A1; ATE175136T1; KR100295950B1; CN1143340A; AU1753595A; RU2122919C1; EP0746434B1; CA2184719C; JP3016594B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls, insbesondere Bandgießen, bei dem mindestens ein Teil des aus einer Düse eines metallurgischen Gefäßes austretenden Flüssigmetalls durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim kontinuierlichen Gießen oder Stranggießen wird das flüssige Metall in eine gekühlte Form geführt, wobei sich durch den Kontakt mit der Kühlform sich eine Erstarrungsfront von außen beginnend zum Inneren des Stranges ausbildet. Zur Verbesserung der Qualität der Metallrohlinge ist bekannt, diesen ein inertes Gas zuzuführen.

So wird in der DE OS 21 63 928 vorgeschlagen, bei der Herstellung von Stahlrohlingen durch kontinuierliches Gießen eines Metallstrahls in eine gekühlte Form am oberen Teil der Form in der Nähe der Oberfläche des flüssigen Metalls über dem Metall inertes Gas einzuführen. Vorgeschlagen wird hierbei Stickstoff oder Argon, welches vorher durch Komprimieren und Absenken der Temperatur verflüssigt wird und in verflüssigtem Zustand auf die Oberfläche des Stahlrohlings aufgebracht wird.

Aus dieser Schrift ist es lediglich bekannt, flüssiges Metall einer Inertgasatmosphäre auszusetzen und den Gasstrahl so einzurichten, daß das flüssige Metall des Rohrlings in eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse versetzt wird.

Aus der Schrift DE 32 27 132 A1 ist es bekannt, einen aus einer Zumeßdüse austretenden Metallstrom in einen Schutzmantel aus inertem Gas, z. B. Argon oder Stickstoff einzuhüllen, um Luft von der Nähe der Metallschmelze fernzuhalten. Dieses unter Druck stehende inerte Gas schirmt den aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoff ab und verhindert dadurch eine Reoxidierung des freiliegenden Metallschmelzen-Meniskus. Eine weitergehende Beeinflussung des flüssigen Metalls entnimmt der Fachmann dieser Schrift nicht. Weiterhin ist der Einsatz inerten Gases zur Behandlung bereits erstarrter oder nur erwärmter metallischer Stränge oder Drähte bekannt.

Erwähnt sei hier beispielsweise die Schrift DE 35 06 597 A1, bei der ein Draht in einem Gehäuse einer Kühlkolonne einem leicht reduzierenden Gas ausgesetzt wird. Das hier eingesetzte Gas wird ungerichtet in das Gehäuse eingeführt und dient ausschließlich der Kühlung und üblicherweise der Verminderung einer Zunderbildung.

Bei den zitierten Gießverfahren wurde das inerte Gas entweder mit der flüssigen oder der bereits erstarrten Oberfläche in Kontakt gebracht. Beim Bandgießen, wie es etwa aus der Schrift DE 38 10 302 bekannt ist, wird das Flüssigmetall auf ein gekühles Endlosband aufgegeben und die freie Oberfläche des Bandstranges kühlt während seines Transportes auf dem Förderband ab, so daß im vorderen Bereich in Düsennähe die freie Oberfläche noch flüssig ist und danach durch Abkühlung erstarrt.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, mit der Einfluß auf die Oberfläche des metallischen Stranggutes sowohl auf seine Form wie auf seine Qualität genommen wird.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 11.

Erfindungsgemäß wird ein Gasstrom auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet. Dabei wird die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren des Stahlstranges einem Gas ausgesetzt, das eine inerte Atmosphäre bildet. Neben der Möglichkeit des Einsatzes von sauerstoffarmen Gasen wie Rauchgas kommen hier insbesondere inerte Gase wie Argon oder Stickstoff zum Einsatz.

Durch den Einsatz dieser Gase wird intensiv Einfluß auf die Oberfläche des Stahlstranges genommen, und zwar sowohl im flüssigen Bereich, wie im erstarrten Bereich, als auch im Übergangsbereich flüssig/fest. Zum einen wird hierdurch jegliche Verzunderung vermieden. Darüber hinaus wird durch den Einsatz des Gases in Düsennähe gezielt die Wärmeabfuhr und die Oberflächenspannung beeinflußt. In Abhängigkeit der gewünschten Qualität des Stahlstranges bzw. des Stahlbandes schlagen die Erfinder vor, das Gas entweder zu erhitzen und hierdurch ein Erstarren der Strangoberfläche für eine vorgebbare Strecke zu verhindern, oder in einer anderen Ausführungsform, das Gas soweit abzukühlen, daß es in flüssiger Form gefördert wird. In beiden extremen Bereichen kann die Temperatur des Gases vorgebbar geführt werden. Selbstverständlich kann das Gas auch bei Raumtemperatur eingesetzt werden.

Neben der Temperatur wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Gas einer Menge und einer Geschwindigkeit in der Weise auf die Oberfläche des Stahlstranges zu leiten, daß Einfluß auf die Form des Gießstranges genommen wird. Zum einen kann die Oberfläche gezielt eingedrückt werden und dem Gesamtstrang beispielsweise das Profil in Form einer Bombierung gegeben werden. Das Gas kann aber auch so gesteuert werden, daß die Gaskinetik ergänzend einen positiven Einfluß bei der Verminderung einer Beulenbildung nimmt.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch die Gießanlage,

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt.

Die Fig. 1 zeigt ein metallurgisches Gefäß 11, bei dem aus einer Metalldüse 12 eine Metallschmelze M ausströmt.

Die Schmelze M wird auf ein Transportband 43 geführt, welches als Endlosband von einer Antriebstrommel 41 und einer Umlenktrommel 42 gehalten wird. Auf der Unterseite des Obertrumms des Transportbandes 43 ist eine Kühleinrichtung 44 vorgesehen, die den Stahlstrang S, der in Förderrichtung s transportiert wird, kühlt.

Der Metallstrang S ist von einer Einhausung 31 umgeben, von der er am Austritt 32 durch eine Dichtung 33 zur Minimierung der Gasleckage umgeben ist.

Durch die Decke der Einhausung 31 sind Gasdüsen 25 durchgeführt. Diese Düsen 25 weisen gegenüber dem Stahlstrang S einen Winkel zwischen 0 und 45° auf. Diese Gasdüsen 25 sind an Gasverteiler 26 angeschlossen, die über Zuleitungen 23 mit einem Verdichter 21 in Verbindung stehen. Die Gasdüsen 25 sind durch Absperrorgane 24 einzeln absperrbar.

Zwischen dem Verdichter 21 und den Düsen 25 ist ein Wärmetauscher 22 angeordnet, mit dem die Temperatur des eine reduzierende Atmosphäre bildenden Gases bzw. des Inertgases vorgebbar einstellbar ist. Der Verdichter 21 ist an eine Gasversorgungsstation 29 angeschlossen. In der Fig. 1 ist eine Verbindungsleitung 28 vorgesehen, die die Gasversorgungsstation 29 über eine Gassammelleitung 27 mit der Einhausung 31 im Bereich des Strangaustrittes 32 verbindet.

Die Fig. 2 zeigt unter Verwendung identischer Positionsziffern wie Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Bandgießanlage. Dargestellt ist die Anordnung mehrerer Gasdüsen 25 nebeneinander, die jeweils ein Absperrorgan 24 aufweisen und an einen Verteiler 25 angeschlossen sind, der die Zuleitung 23 aufweist.

Im oberen Bereich der Umlenktrommel 42 ist eine Dichtung 34 vorgesehen, die die Leckagen zwischen den Seitenwangen der Einhausung 31 und den Seitenschildern der Trommel 42 minimiert.

Bezugszeichenliste

10 Metallzuführung
11 metallurgisches Gefäß
12 Metalldüse
20 Gaszuführung
21 Verdichter
22 Wärmetauscher
23 Zuleitung
24 Absperrorgan
25 Gasdüse
26 Verteiler
27 Gassammelleitung
28 Verbindungsleitung
29 Gasversorgungsstation
30 Gasatmosphäre
31 Einhausung
32 Austritt Strang
33 Dichtung (32)
34 Dichtung (42)
40 Gießmaschine
41 Antriebstrommel
42 Umlenktrommel
43 Transportband
44 Kühleinrichtung
S Metallstrang
s Förderrichtung
M Schmelze

Claims

1. Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls, insbesondere durch Bandgießen, bei dem mindestens ein Teil der aus einer Metalldüse eines metallurgischen Gefäßes austretenden Schmelze durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt, dadurch gekennzeichnet,
daß ein eine reduzierende Atmosphäre bildender Gasstrom, insbesondere ein Inertgasstrom, auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet, und
daß die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren dieser Gasatmosphäre ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gases vorgebbar geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas auf eine Temperatur erhitzt wird, die ein vorzeitiges Erstarren der Strangoberfläche verhindert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißgas in Strangförderrichtung in einem Bereich auf die Strangoberfläche aufgetragen wird, in dem die auf der Gegenseite einsetzende Erstarrungsfront den Strang in Dickenrichtung noch nicht durchdrungen hat.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas soweit abgekühlt wird, daß es in flüssiger Form gefördert wird.

6. Verfahren nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einem Winkel zwischen 0 und 50° auf die Oberfläche des Stahlstranges auftrifft.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß das Gas zur Verminderung der Oberflächenspannung des Stahlstranges auf diesen isokinetisch und unter einem Winkel <10° aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in so großer Menge und so hoher Geschwindigkeit auf der Oberfläche des Stahlstranges auftrifft, daß der Strang im Querschnitt sich verringernd an der Oberfläche eingedrückt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom so gesteuert wird, daß in Richtung quer zur Förderrichtung des Stahlstranges ein Geschwindigkeits- und Druckprofil eingestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeits- und Druckprofil die Form einer Bombierung aufweist.

11. Vorrichtung zum Stranggießen von Stahl mit einem, eine Metalldüse aufweisenden Gefäß, über die Schmelze einer mindestens eine Seite des Stahlstranges, insbesondere von Metallbändern, berührende Kühlform führbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einhausung (31) vorgesehen ist, die den Stahlstrang (S) in dem Bereich bis zu seiner vollständigen Durcherstarrung umhüllt,
daß innerhalb der Einhausung in Strangführungsrichtung (s) parallel zur Metalldüse (12) des Gefäßes (11) mindestens in ihrer unmittelbaren Nähe Gasdüsen (25) angeordnet sind, die an eine Gasversorgungsstation (29) angeschlossen sind, und
daß die Einhausung (31) im wesentlichen an der Strangaustrittsöffnung (32) eine Abdichtung (33) aufweist, die die Gasleckagen minimiert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des gewünschten Gasvolumens und/oder der Gasaustrittsgeschwindigkeit auf den Stahlstrang die Anzahl und die Anordnung der Gasdüsen (25) in Strangförderrichtung (s) sowie in Strangbreitenrichtung festgelegt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gasversorgungsstation (29) und den Gasdüsen (25) ein Wärmetauscher vorgesehen ist.

14, Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Versorgungsstation ein Verdichter (21) angeschlossen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einhausung (31) am Strangaustrittsende (32) eine Gassammelleitung (27) vorgesehen ist, die mit der Gasversorgungsstation (29) des Gases in Verbindung steht.