CH684247A5

CH684247A5 - Method and apparatus for casting steel into a continuous casting mould

Info

Publication number: CH684247A5
Application number: CH216591A
Authority: CH
Inventors: Adrian Stilli; Rudolf Zellweger
Original assignee: Concast Standard Ag
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1994-08-15

Abstract

In a method and an apparatus for casting steel into a continuous casting mould (3), the molten steel is fed vertically to a mould (3) from a tundish (2). In order to achieve as far as possible undisturbed, uniform crystallisation of the strand crust, even in the case of a high casting rate, the proposal is to displace the stream (6) of steel striking the surface (8) of the molten metal from the essentially vertical direction of flow in the direction (5) of the wall (9) of the mould cavity by means of a flow deflector (10). <IMAGE>

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eingiessen von Stahl in eine Stranggiesskokille gemäss den Oberbegriffen von Verfahrensanspruch 1 und Vorrichtungsanspruch 5. The invention relates to a method and a device for pouring steel into a continuous casting mold according to the preambles of method claim 1 and device claim 5.

Beim Stranggiessen ist es bekannt, flüssigen Stahl aus einer Pfanne mit Bodenausguss in Intervallen in ein Zwischengefäss zu giessen. Aus dem Zwischengefäss oder Verteiler werden 1-8 Kokillen kontinuierlich mit Stahl versorgt. Solchen Zwischen-gefässen sind neben der Stahlverteilung auf mehrere Kokillen weitere Aufgaben zugeordnet, wie Stahl-speicherung bei einem Pfannenwechsel, Schlackenabscheidung, Temperaturausgleich, Strömungsabbau zwischen Pfanne und Kokille etc. In continuous casting, it is known to pour liquid steel from a pan with a base pouring into an intermediate vessel at intervals. 1-8 molds are continuously supplied with steel from the tundish or distributor. In addition to distributing the steel over several molds, such intermediate vessels are assigned other tasks, such as steel storage when changing the ladle, slag separation, temperature compensation, flow breakdown between the pan and the mold, etc.

Die Vielfalt dieser Funktionen erfordert für die Gestaltung solcher Zwischengefässe einen Kompro-miss. Bei Stranggiessanlagen mit höherer Giesslei-stung sind Zwischengefässe mit entsprechend grossen Kapazitäten und entsprechenden Badtiefen notwendig. The variety of these functions requires a compromise for the design of such intermediate vessels. In continuous casting plants with a higher casting capacity, intermediate vessels with correspondingly large capacities and corresponding bath depths are necessary.

Es ist allgemein bekannt, aus einem Zwischengefäss mit offenen, nicht regelbaren Ausgussdüsen mehrere Stranggiesskokillen zu speisen. Der auf den Badspiegel in der Kokille auftreffende Giess-strahl erzeugt im Badspiegelbereich Turbulenzen und unterhalb des Badspiegels unkontrollierte Strömungen von heissem Stahl, die zum Wiederaufheizen und zu Erosionen an der frisch erstarrten Strangkruste führen können. Daraus resultierende Temperaturunterschiede in der Strangkruste können Spannungen, spiesskantige Querschnitte, Risse und Durchbrüche erzeugen. It is generally known to feed several continuous casting molds from an intermediate vessel with open, non-controllable pouring nozzles. The pouring jet hitting the bath level in the mold creates turbulence in the area of the bath level and uncontrolled flows of hot steel below the level, which can lead to reheating and erosion on the freshly solidified strand crust. The resulting temperature differences in the strand crust can create tensions, skew-edged cross sections, cracks and breakthroughs.

Um einen Giessstrahl gegen Oxidation zu schützen, ist es aus DE-AS 2 361 344 bekannt, zwischen dem Zwischengefäss und der Kokille Giess-rohre zu verwenden. Giessrohre, die in den Badspiegel eintauchen, sind mit verschiedenartigen Ausflussöffnungen bekannt, welche die Strömung des in die Kokille einfliessenden Stahles lenken. Sowohl Giessrohre mit in Giessrichtung und/oder mit seitlich angeordneten Ausflussöffnungen verursachen innerhalb der Kokille und im unmittelbar daran anschliessenden Bereich starke, in verschiedene Richtungen wirkende Strömungen, die eine regelmässige Erstarrung einer ersten sich bildenden Strangkruste bei Knüppel- und kleinen Vorblock-querschnitten stören. Das Giessen mit Giessrohren bei Knüppeiquerschnitten erfordert hohe Kosten, die für Massenstähle nicht gerechtfertigt sind. Im weiteren verhindern Giessrohre einen ungestörten Zugang zur Ausgussdüse des Zwischengefässes. In order to protect a pouring jet against oxidation, it is known from DE-AS 2 361 344 to use pouring tubes between the tundish and the mold. Pouring pipes which are immersed in the bath level are known with various outflow openings which direct the flow of the steel flowing into the mold. Both pouring pipes with outflow openings arranged in the pouring direction and / or with side openings cause strong currents in the mold and in the area immediately adjacent to it, which act in different directions and interfere with the regular solidification of the first strand crust that forms in billet and small billet cross sections. Casting with pouring tubes for billet egg slices requires high costs, which are not justified for bulk steels. In addition, pouring pipes prevent undisturbed access to the pouring nozzle of the tundish.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Anwendung offener Giessdüsen am Zwischengefäss die vorgenannten Nachteile zu überwinden und insbesondere eine möglichst ungestörte gleichmäs-sige Kristallisation der Strangkruste innerhalb und anschliessend an die Kokille zu erreichen. Dadurch soll sowohl die Strangqualität als auch die Giesslei-stung pro Strang verbessert werden. The invention has for its object to overcome the aforementioned disadvantages when using open pouring nozzles on the tundish and in particular to achieve as undisturbed a uniform crystallization of the strand crust inside and subsequently to the mold. This should improve both the strand quality and the casting performance per strand.

Gemäss der Erfindung wird dies durch die Summe der Merkmale von Verfahrensanspruch 1 und von Vorrichtungsanspruch 5 gelöst. According to the invention, this is solved by the sum of the features of method claim 1 and device claim 5.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der With the inventive method and

Vorrichtung können die Turbulenzen im Badspiegelbereich der Kokille und die unerwünschten, unkon-trollierten-Strömungen von heissem Stahl unterhalb des Badspiegels wesentlich verringert werden. Aufheizungen und Erosionen an der Strangschale, die zu Spannungen in der Stranghaut, spiesskantigen Querschnitten, Rissen und Durchbrüchen führen, können vermieden bzw. reduziert werden. Device, the turbulence in the bath level area of the mold and the undesired, uncontrolled flows of hot steel below the bath level can be significantly reduced. Heating and erosion on the strand shell, which lead to tensions in the strand skin, skew-edged cross sections, cracks and breakthroughs can be avoided or reduced.

Wird der Stahlstrahl innerhalb der Kokille in einen durch einen feuerfesten rohrförmigen Körper abgegrenzten Rohrinnenraum zugeführt und durch den Strömungsablenker aus der Giessrichtung abgelenkt, bevor der Stahl diesen rohrförmigen Innenraum verlässt, ist eine zusätzliche wesentliche Beruhigung des Stahlbades im Kokillenhohlraum zu erreichen. Der Strömungsablenker wird dabei innerhalb einem rohrförmigen feuerfesten Körper angeordnet, dessen obere Begrenzung oberhalb der Sollbadspiegelhöhe endet. If the steel jet within the mold is fed into a pipe interior delimited by a refractory tubular body and deflected by the flow deflector from the casting direction before the steel leaves this tubular interior, an additional substantial calming of the steel bath in the mold cavity can be achieved. The flow deflector is arranged inside a tubular refractory body, the upper limit of which ends above the target bath level.

Im nachfolgenden wird anhand von Beispielen der Gegenstand der Erfindung weiter erläutert. Es zeigen: The subject matter of the invention is explained in more detail below with the aid of examples. Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Zwischengefäss und eine Stranggiesskokille nach der Linie l-l von Fig. 2, 1 is a vertical section through an intermediate vessel and a continuous casting mold along the line I-1 of FIG. 2,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Kokille nach der Linie II-II, 2 is a horizontal section through the mold along the line II-II,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Beispiel einer Kokille und Fig. 3 is a vertical section through another example of a mold and

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV—IV in Fig. 3. FIG. 4 shows a section along line IV-IV in FIG. 3.

In Fig. 1 und 2 sind schematisch ein Zwischengefäss 2 oberhalb einer Stranggiesskokille 3 dargestellt. Aus einer offenen, d.h. ungeregelten, Ausflussdüse 4 fliesst Stahl oder ein anderes Metall in die Stranggiesskokille 3. Die Stahlzuflussmenge in die Kokille 3 könnte aber auch mittels bekannten Regelorganen beeinflusst werden. 1 and 2 schematically show an intermediate vessel 2 above a continuous casting mold 3. From an open, i.e. unregulated, discharge nozzle 4, steel or another metal flows into the continuous casting mold 3. However, the amount of steel flow into the mold 3 could also be influenced by means of known regulating elements.

Ein Stahlstrahl 6 taucht an einer Auftreffstelle 7 in einen Badspiegel 8 ein. Im Bereich der Auftreffstelle 7, in diesem Beispiel etwa 0,5-3 cm unterhalb des Badspiegels 8 ist ein Strömungsablenker 10 befestigt. Er ist mit Ablenkflächen 11, die schräg zur vertikalen Achse des Stahlstrahles 6 verlaufen, versehen. Der Stahlstrahl 6 könnte auch z.B. bei einer schräg angeordneten Kokille bis 10° von der vertikalen Achse abweichen. Durch den Strömungsablenker 10 wird erreicht, dass der auf den Badspiegel 8 auftreffende Stahlstrahl unterhalb des Badspiegels 8 mittels dem Strömungsablenker 10 aus der vertikalen Zuflussrichtung in Richtung des Pfeiles 5 gegen die Formhohlraumwand 9 verdrängt wird. A steel beam 6 dips into a bath mirror 8 at a point of impact 7. A flow deflector 10 is fastened in the area of the impact point 7, in this example approximately 0.5-3 cm below the bath level 8. It is provided with deflection surfaces 11 which run obliquely to the vertical axis of the steel beam 6. The steel beam 6 could also e.g. with an obliquely arranged mold deviate from the vertical axis by up to 10 °. The flow deflector 10 has the effect that the steel jet striking the bath level 8 below the bath level 8 is displaced from the vertical inflow direction in the direction of arrow 5 against the mold cavity wall 9 by means of the flow deflector 10.

Der Strömungsablenker 10 ist innerhalb einem rohrförmigen feuerfesten Körper 12 angeordnet, dessen obere Begrenzung oberhalb der Sollbadspiegelhöhe endet. The flow deflector 10 is arranged within a tubular refractory body 12, the upper limit of which ends above the target bath level.

Der Stahlstrahl 6 mündet innerhalb des rohrförmigen Körpers 12 und sämtliche Turbulenzen, die durch den Aufschlag des zentrisch in der Kokille auftreffenden Stahlstrahles verursacht werden, sind in ihrer Auswirkung quer zur Stranglaufrichtung begrenzt. Der einfliessende Stahl verlässt den Innenraum des rohrförmigen Körpers 12 unterhalb des im The steel jet 6 opens inside the tubular body 12 and all the turbulence caused by the impact of the steel jet hitting the center of the mold is limited in its effect transverse to the direction of the strand. The inflowing steel leaves the interior of the tubular body 12 below the inside

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Rohrinnenraum vorgesehenen Strömungsablenkers 10. Flow deflector 10 provided in the pipe interior.

In einen Ringspalt 14 zwischen dem Kokillenhohlraum und dem ringförmigen Körper 12 kann Giesspulver auf einen ausgewählten Teil des Giess-spiegels aufgebracht werden, wie durch Pfeil 15 angedeutet ist. In an annular gap 14 between the mold cavity and the annular body 12, casting powder can be applied to a selected part of the casting level, as indicated by arrow 15.

Der Strömungsablenker 10 ist auf seiner ganzen Länge eingetaucht, wenn der Badspiegel auf Sollhöhe steht. Es ist aber auch möglich, dass die Spitze des Strömungsablenkers 10 aus dem Badspiegel herausragt, wenn er auf Sollhöhe steht. Die untere Begrenzung des rohrförmigen Körpers 12 taucht in der Regel mindestens gleich tief in das Stahlbad ein wie der Strömungsablenker 10. The flow deflector 10 is immersed along its entire length when the bath level is at the desired height. However, it is also possible for the tip of the flow deflector 10 to protrude from the bath level when it is at the desired height. The lower boundary of the tubular body 12 generally plunges into the steel bath at least as deep as the flow deflector 10.

In Fig. 1 ist der rohrförmige Körper 12 mit einer gestrichelt dargestellten nach innen gebogenen Verlängerung 17 versehen. Wenn es erwünscht ist, können mit solchen Verlängerungen 17 je nach Kokillenform zusätzliche Verbesserungen bezüglich einer gleichmässigen Erstarrung erreicht werden. In Fig. 1 the tubular body 12 is provided with an inwardly bent extension 17 shown in dashed lines. If desired, such extensions 17 can be used to achieve additional improvements in terms of uniform solidification, depending on the mold shape.

Der Strömungsablenker 10 ist in diesem Beispiel als Drehkörper gestaltet. Im Oberteil ist er spitzkegelförmig und im Unterteil halbkugelförmig geformt. Anstelle der Halbkugel könnte, wie im Oberteil, auch eine Spitzkegelform mit einer nach unten gerichteten Spitze gewählt werden. Der Strömungsablenker 10 ist mittels Rippen 18 mit dem rohrförmigen Körper 12 verbunden. Die Form der Rippen 18 kann so gewählt werden, dass eine vorbestimmte Strömung erreicht wird. Beispielsweise könnten die Rippen 18 ähnlich wie Turbinenschaufeln gestaltet und zur Erzeugung einer Rührbewegung des Stahles in der Kokille mitverwendet werden. The flow deflector 10 is designed as a rotating body in this example. In the upper part it is shaped like a cone and in the lower part it is hemispherical. Instead of the hemisphere, a pointed cone shape with a tip pointing downwards could also be selected, as in the upper part. The flow deflector 10 is connected to the tubular body 12 by means of ribs 18. The shape of the ribs 18 can be selected so that a predetermined flow is achieved. For example, the ribs 18 could be designed similarly to turbine blades and could also be used to generate a stirring movement of the steel in the mold.

Der rohrförmige Körper 12 trägt für eine zentrische Positionierung innerhalb der Kokille mindestens 3 Auflagearme 19 mit Zentrierflächen 20. The tubular body 12 carries at least 3 support arms 19 with centering surfaces 20 for central positioning within the mold.

Für die geometrische Ausbildung des Strömungsablenkers werden folgende Grunddaten vorgeschlagen. Der Durchmesser der Giessdüse am Zwischengefäss und der Durchmesser bzw. die Breite des Strömungsablenkers sollen in einem Verhältnis von 1:2 bis 1:4 zueinander stehen. Der Durchmesser der Giessdüse soll zur lichten Querschnittsfläche zwischen dem Strömungsablenker 10 und dem rohrförmigen Körper 12 1:5 bis 1:15 betragen. Im weiteren wird vorgeschlagen, den Querschnitt des Kokillenhohlraumes und der Querschnitt der äusseren Begrenzung des rohrförmigen Körpers 12 in ein Verhältnis von 4:1 bis 2:1 zu setzen. The following basic data are proposed for the geometric design of the flow deflector. The diameter of the pouring nozzle on the intermediate vessel and the diameter or the width of the flow deflector should be in a ratio of 1: 2 to 1: 4 to one another. The diameter of the pouring nozzle should be 1: 5 to 1:15 to the clear cross-sectional area between the flow deflector 10 and the tubular body 12. It is further proposed to set the cross section of the mold cavity and the cross section of the outer boundary of the tubular body 12 in a ratio of 4: 1 to 2: 1.

In Fig. 2 ist der rohrförmige Körper 12 mit zwei verschiedenen Formen dargestellt, in der oberen Zeichnungshälfte beispielsweise als zylinderisches Rohr und in der unteren Zeichnungshälfte beispielsweise als Vierkantrohr. In Fig. 2 the tubular body 12 is shown with two different shapes, for example in the upper half of the drawing as a cylindrical tube and in the lower half of the drawing for example as a square tube.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Bogenkokille 33 mit beispielsweise kleinem Bogenradius von 2.5-4 m. Ein zentrisch in die Kokille 33 einfliessender Stahlstrahl 36 wird von einem Strömungsablenker 40 mit einer zur Einfliessrichtung schrägen Fläche 32 so geleitet, dass die Erstarrungsverhältnisse am äusseren und am inneren Radius des sich bildenden Stranges möglichst gleichmässig sind. Der Strömungsablenker 40 wird hier nur von einer Tragrippe 37 gehalten. Im weiteren ist der rohrförmige Körper 42 3 and 4 show an arc mold 33 with, for example, a small arc radius of 2.5-4 m. A steel jet 36 flowing centrally into the mold 33 is directed by a flow deflector 40 with a surface 32 which is inclined to the direction of flow in such a way that the solidification conditions on the outer and the inner radius of the strand being formed are as uniform as possible. The flow deflector 40 is held here only by a support rib 37. Furthermore, the tubular body 42

als gebogenes Rohr dargestellt. Er kann aber auch nur teilweise gebogen sein oder nur schräge Flächen aufweisen. Ebenfalls kann der Rohrkörper ganz oder teilweise konisch gestaltet sein und in Giessrichtung sich erweitern oder verengen. shown as a curved tube. However, it can also be only partially curved or have only inclined surfaces. The tubular body can also be designed completely or partially conical and expand or contract in the casting direction.

Oberhalb der Kokille ist ein Schutzbalg 35 dargestellt, der nach der Angiessoperation den Stahlstrahl 36 gegen Oxydation schützen soll. Trotz diesem Schutzbalg 35 kann Giesspulver, wie durch Pfeil 45 angedeutet, als Schmiermittel eingebracht werden. Durch entsprechende Gestaltung des rohrförmigen Körpers 42 im oberen, aus dem Stahlbad herausragenden Bereich, können Verschluss und Verbärungen des Schutzbalges 35 durch Stahlspritzer vermieden werden. A protective bellows 35 is shown above the mold and is intended to protect the steel jet 36 against oxidation after the casting operation. Despite this protective bellows 35, casting powder, as indicated by arrow 45, can be introduced as a lubricant. By appropriately designing the tubular body 42 in the upper region protruding from the steel bath, closure and wear of the protective bellows 35 by steel splashes can be avoided.

Claims

1. A method for pouring steel into a continuous casting mold, wherein the liquid steel is fed from an intermediate vessel (2) in the vertical direction to a continuous casting mold (3), characterized in that one hits the bath level (8) in the mold (3) Steel jet (6) below the bath level, which is at the desired height, is displaced by means of a flow deflector (10) from the essentially vertical inflow direction in direction (5) to the mold cavity wall (9).

2. The method according to claim 1, characterized in that the steel jet (6) inside the mold (3) opens into a tube interior delimited by a refractory tubular body (12) and the inflowing steel below the flow deflector provided in the tube interior (10) the tube interior leaves.

3. The method according to claim 2, characterized in that in an annular gap (14) between the mold cavity and the tubular body (12) casting powder is applied to the bath level.

4. The method according to claim 1-3, characterized in that the target bath level is changed during casting with the proviso that chemical and physical erosions on the flow deflector and on the tubular body (12) are reduced.

5. Device for performing the method according to claim 1, consisting of an intermediate container (2) with outflow nozzles (4) above continuous casting molds (3), characterized in that in the area of the impact point (7) of the steel jet (6) on the bath level ( 8) a flow deflector (10) is fastened and the flow deflector (10) is provided with deflecting surfaces (11) which run obliquely to the essentially vertical steel beam axis.

6. The device according to claim 5, characterized in that the flow deflector (10) is arranged within a tubular refractory body (12) whose upper limit ends above the target bath level.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the flow deflector (10) is arranged over its entire length below the target bath level.

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8. Device according to one of claims 6 or

7, characterized in that the tubular body (12) in the casting direction is immersed at least as deep as the flow deflector (10) in the steel bath.

9. Device according to one of claims 5 to

8, characterized in that the flow deflector (10) has a pointed cone-like shape in the upper part, the tip being directed upward, and ends in the lower part with a hemispherical or pointed cone-like shape.

10. Device according to one of claims 5 to

9, characterized in that the flow deflector (10) and the tubular body (12) are connected by means of connecting ribs (17, 18).

11. The device according to one of claims 6 to

10, characterized in that the tubular body (12) is provided with at least three support arms (19) and centering surfaces (20).

12. The device according to one of claims 5 to

11, characterized in that the diameter of the pouring nozzle (4) on the intermediate vessel (2) and the diameter or the width of the flow deflector (10) have a ratio of 1: 2 to 1: 4.

13. Device according to one of claims 5 to

12, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the pouring nozzle (4) at the intermediate vessel (2) and a clear cross-sectional area between the flow deflector (10) and the tubular body (12) is 1: 5 to 1:15.

14. Device according to one of claims 5 to

13, characterized in that the cross section of the mold cavity and the cross section of the outer boundary of the tubular body (12) is 4: 1 to 2: 1.

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