DE3227132A1

DE3227132A1 - Process and apparatus for continuous casting of aluminium-containing steel and alloy melts

Info

Publication number: DE3227132A1
Application number: DE19823227132
Authority: DE
Inventors: Robert Ottawa Ontario Thomson
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1984-01-26

Abstract

A process is described for continuous casting in a mould which can move up and down, in which the mould is connected to a metal melt vessel through an expansible container containing inert gas under pressure, where the measurement function of the nozzle to control the flow speed from the vessel to the mould can be by-passed. The mouthpiece is connected to a pipe which forms a flow path between the vessel and the mould for a continuous melt stream which fills the pipe and connects the melt in the vessel to a melt meniscus in the mould. The lubrication of the surface between the moving, solidifying bars or strand and the mould wall is effected by the gas in the expansible chamber pushing the lubricant out through the air gap between the mould and the strand. Hence higher casting rates with improved surface and internal quality of the product can be achieved for different kinds of steel, and dimensions can be produced which are not achieved with measuring nozzles and occasional lubrication. The invention is especially suited to the continuous casting of aluminium-killed steels with cross-sectional sizes of between 26 and 485 cm<2>.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine VorrichtungThe invention relates to a method and an apparatus

zum kontinuierlichen oder Endlosgießen geschmolzener aluminiumhaltiger Stähle und Legierungen.for continuous or endless casting of molten aluminums Steels and alloys.

Es ist in der Technologie von Stahl-Strangguß- oder -Endlosgußverfahren seit langem bekannt, daß sich hier drei Hauptprobleme ergeben. Diese Probleme betreffen die Unzuverlässigkeit der zur Steuerung des Schmelzenstromes von der Zwischenpfanne oder Schmelzenpfanne zur Form benutzten Keramik-Zumeßdüse, das Ausfallen des passiven Schmiersystems, das zur Verhinderung des Anklebens des gegossenen Barrens an der Formwand benutzt wird und schließlich die Reoxidierung der Stahlschmelze, wenn sie frei von der Zumeßdüse durch die Luft in die Form strömt.It is in the technology of continuous or continuous steel casting processes It has long been known that there are three main problems here. These problems concern the unreliability of controlling the melt flow from the tundish ceramic metering nozzle used or melt pan to form, the failing passive Lubrication system designed to prevent the cast bar from sticking to the Mold wall is used and eventually the reoxidation of the molten steel if it freely from the metering nozzle through which air flows into the mold.

Mit Bezug auf den ersten Problembereich ist es bekannt, beim Stahlstrangguß oder beim kontinuierlichen Stahlguß den Schmelzenfluß von einem Gefäß zur Form dadurch zu steuern, daß eine Meßdüse bestimmter Größe in den Boden des Vorratsgefäßes eingefügt wird und daß daraufhin der Schmelzenstrom durch diese Düse so gesteuert wird, daß der auf diese Düse einwirkende Gefällhöhendruck sehr streng überwacht wird, d.h. die Höhe der Schmelze im Gefäß genau gesteuert wird, und daß die Temperatur der Metallschmelze im Gefäß gleichfalis in sehr engen Grenzen gesteuert wird. Bei der industriellen Anwendung sind in so gut wie allen -bekannten Fällen die Zumeß- oder Steuerdüsen ein zugehöriger Teil der Anlage für Strangguß oder kontinuierlichen Guß und sie werden aus hitzefesten Materialien hergestellt, deren physikalische, chemische und geometrische Auslegung kritisch für den erfolgreichen Betrieb der Anlage sind.With regard to the first problem area, it is known in the case of continuous steel casting or in continuous steel casting, the flow of melt from a vessel to the mold therethrough to control that a measuring nozzle of a certain size inserted into the bottom of the storage vessel and that thereupon the melt flow through this nozzle is controlled so that the gradient pressure acting on this nozzle is monitored very closely, i.e. the level of the melt in the vessel is precisely controlled, and that the temperature of the Molten metal in the vessel is also controlled within very narrow limits. In the industrial applications are in almost all known cases the metering or Control nozzles an associated part of the plant for continuous casting or continuous Cast and they are made of heat-resistant materials whose physical, chemical and geometric design critical to the successful operation of the Plant are.

Dadurch ergeben sich manche Nachteile, und unter diesen ist als schwierigster Nachteil die Wahrscheinlichkeit bekannt, daß die Düsenöffnung sich während des Betriebs verändern kann, so daß die Zuströmrate der Metallschmelze in die Form und in gleicher Weise die Abzugsrate des fertigen Produkts aus der Form geändert wird. Die Düsen- oder Mundstückgröße der Meßdüse kann infolge Erosion ansteigen, die durch die rasch durchtretende Metallschmelze hervorgerufen wird. Dadurch wird die Verwendung relativ kostenaufwendiger erosionsbeständiger hitzefester Materialien-nötig, und da es keine vollständig erosionsbeständigen Materialien gibt, wird auch hier eine Erhbhung'der Zufuhrrate der Metallschmelze zur Form nach längerer Zeit eintreten, und es ergibt sich eine erhöhte Gießrate aus der Form,bis schließlich die verringerte Verfestigungszeit in der Formzone einen Metallschmelzendurchbruch unterhalb der Form wahrscheinlich macht, so daß der Gußvorgang eingestellt werden muß. Die Größe des Mundstückes in der Meßdüse kann unter anderen Umständen auch abnehmen durch Ablagerung von Oxidmaterialien an der Innenfläche. Es ist dabei zu erkennen, daß die Quelle für diese die Düse blockierenden Ablagerungen in den Bestandteilen der Metallschmelze in dem Vorratsgefäß selbst zu finden ist. Bei Stahl ist bekannt, daß aluminiumhaltige Stahlsorten im Vorratsgefäß eine Blockierung oder ein Zusetzen der Meßdüse mit der Zeit verursachen, so daß in der Praxis es als unmöglich gefunden wurde, einen Strangguß oder Endlosguß von derartigen Stahlsorten mittels Meßdüsen zu erreichen, die ausgelegt sind für die Herstellung von üblichen Stranggrößen. Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung von Meßdüsen entsteht durch die Tatsache, daß die tatsächliche Mundstück- oder Düsengröße so ausgewählt wird, daß sie für eine besondere Produktgröße und den zugehörigen Legierungstyp innerhalb eines engen Zustandsbereiches der Metalltemperatur und der Flüssigkeitshöhe im Vorratsgefäß geeignet ist. Von diesen Variablen kann nur die Schmelzenhöhe oder Flüssigkeitshöhe durch die Bedienungsperson während des Gießvorganges beeinflußt werden, so daß die Gießrate grob durch Änderung der Legierungshöhe im Vorratsgefäß gesteuert wird. Damit kann die Bedienungsperson des Gießgerätes nur in sehr begrenztem Ausmaß auf eine Erosion oder ein Verstopfen der Meßdüse reagieren, da ja gleichzeitig auch die zu hohen oder zu niedrigen Metalltemperaturen berücksichtigt werden müssen. Jenseits der genannten Ansprechgrenzen ist das Gießverfahren nicht mehr zufriedenstellend zu betreiben.This has some drawbacks, and among these is the most difficult Disadvantage known the likelihood that the nozzle opening during operation change can, so that the inflow rate of the molten metal into the mold and in the same way the withdrawal rate of the finished product from the mold is changed. The nozzle or The size of the mouthpiece of the measuring nozzle can increase as a result of erosion caused by the rapidly penetrating Molten metal is caused. This makes it relatively more expensive to use Erosion-resistant heat-resistant materials-necessary, and since there is no completely erosion-resistant There are materials, here too there is an increase in the feed rate of the molten metal to enter the mold after a long period of time, and the result is an increased pouring rate out of the mold until finally the reduced solidification time in the molding zone Molten metal breakthrough below the mold makes it likely that the casting process must be set. The size of the mouthpiece in the measuring nozzle can, among other things It may also decrease due to the deposition of oxide materials on the inner surface. It can be seen that the source of these deposits blocking the nozzle can be found in the constituents of the molten metal in the storage vessel itself. In the case of steel, it is known that aluminum-containing steel types become blocked in the storage vessel or cause the measuring nozzle to clog over time, so that in practice it was found to be impossible to continuously cast or cast such steels to achieve by means of measuring nozzles, which are designed for the production of conventional Strand sizes. Another difficulty arises with the use of measuring nozzles by the fact that the actual mouthpiece or nozzle size is so selected will that they are for a particular product size and type of alloy within a narrow range of metal temperature and liquid level is suitable in the storage vessel. Of these variables, only the melt height or Liquid level by the operator during the casting process can be influenced so that the casting rate can be roughly influenced by changing the alloy height im Storage vessel is controlled. So that the operator of the casting device can only react to a very limited extent to erosion or clogging of the measuring nozzle, because at the same time too high or too low metal temperatures are taken into account Need to become. The casting process is not beyond the stated response limits operate more satisfactorily.

Dem Fachmann ist bekannt, daß Meßdüsen mit einem ausgewählten Mündungsdurchmesser von weniger als z.B. 31,7 mm sehr leicht verstopfen, wenn sie beim Gießen von aluminiumhaltigen Stahlsorten verwendet werden. Diese Erscheinung ist zeitabhängig, so daß einsetzbare Meßdurchgangszeiten mit Düsen erreicht werden können, deren Durchmesser größer als z.B. 31,7 mm sind, d.h. mit großen Düsen, die für große Barren oder Stränge bei Stranggußverfahren gebraucht werden können. Zur Herstellung von kleineren Strängen, Walzblöcken oder Barren wird der Meß-Mündungsdurchmesser unter z.B. 31,7 mm reduziert, und die Wahrscheinlichkeit von Störungen nimmt mit abnehmendem Düsendurchmesser stark zu.It is known to those skilled in the art that measuring nozzles with a selected mouth diameter of less than 31.7 mm, for example, very easily become clogged if they are used when casting aluminum-containing Steel grades are used. This phenomenon is time-dependent, so that it can be used Measurement throughput times can be achieved with nozzles whose diameter is greater than e.g. 31.7 mm, i.e. with large nozzles for large bars or strands Continuous casting can be used. For the production of smaller strands, For billets or bars, the measuring mouth diameter is reduced to below e.g. 31.7 mm, and the likelihood of malfunctions decreases with decreasing nozzle diameter strong too.

Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um das Zusetzen der Düse gering zu halten, und dabei die Meßfunktion bei aluminiumhaltigen Stahlschmelzen aufrechtzuerhalten. So wurde beispielsweise versucht, die Form der Düse komplizierter auszulegen, so daß beispielsweise ein inertes Gas wie Argon die Düsenwand durchdringen kann und so die Oxidierung der Stahlbestandteile verzögert wird, so daß auch die Abscheidung von Oxiden in der Bohrung des Mundstückes sich verringert. Weiter wurde versucht, Düsen mit sehr kleinem Verhältnis von Düsenlänge zu Durchmesser zu verwenden, so daß sich scheibenähnliche Zumeßmundstücke ergeben, die nur eine minimale Wandstärke zum Anhängen von Ablagerungen aufweisen. Eine weitere Möglichkeit besteht nach US-PS 4 313 975 darin, die Innenfläche der Düse mit einem Material'zu beschichten, das das Anwachsen von Oxidablagerungen hindert. Diese und andere komplizierte Düsenauslegungen ergeben den gemeinsamen Nachteil, daß kostenaufwendige und schwierig zu wartende Düsen benutzt werden müssen, deren Zuverlässigkeit trotzdem unsicher bleibt. Es ist demnach notwendig, die Meßfunktion nicht mehr durch die Düsengröße auslegen zu lassen, damit es möglich ist, einen weiten Bereich von verschiedenen aluminiumbehandelten Stahlsorten in unterschiedlichen Stranggrößen herzustellen.Various attempts have been made to alleviate clogging to keep the nozzle low, and thereby the measuring function in aluminum-containing steel melts maintain. For example, attempts have been made to complicate the shape of the nozzle designed so that, for example, an inert gas such as argon penetrate the nozzle wall can and so the oxidation of the steel components is delayed, so that the Deposition of oxides in the bore of the mouthpiece is reduced. Next became tries to find nozzles with a very small ratio of nozzle length to diameter to use, so that there are disk-like metering mouthpieces that only have a minimal Have wall thickness for attaching deposits. There is another possibility according to US-PS 4,313,975 in coating the inner surface of the nozzle with a material, that prevents the growth of oxide deposits. These and other complicated nozzle designs have the common disadvantage that they are expensive and difficult to maintain Nozzles must be used, the reliability of which still remains uncertain. It it is therefore necessary to no longer interpret the measuring function by means of the nozzle size so that it is possible to have a wide range of different aluminum treated Manufacture steel grades in different strand sizes.

Soweit das Problem des Anhaftens des sich bewegenden Gußstranges an die Formwand betroffen ist, so ist bei den Stahl-Stranggußverfahren bekannt, beispielsweise entspannungsverdampfende Schmieröle (flash evaporatable lubricating oil), wie z.B. Pflanzen- oder Mineralöle auf die freiliegende Formfläche längs einer Linie in der Nähe der Formoberseite einige Zentimeter über der auf- und abgehenden Berührungslinie zwischen dem Schmelzen-Meniskus und der Wand aufzubringen. Bei diesem üblichen Verfahren wird eine passive Schmierung insoweit verwendet, als das Schmiermittel frei von der Auftragstelle die Formwand herunterfließt, so daß die Formfläche in einer unkontrollierten Weise benetzt wird.So much for the problem of the moving cast strand sticking to it the mold wall is affected, so is known in the steel continuous casting process, for example Flash evaporatable lubricating oil, such as Vegetable or mineral oils on the exposed mold surface along a line in the Sew the top of the shape a few inches above the up and down line of contact between the melt meniscus and the wall. With this usual procedure Passive lubrication is used insofar as the lubricant is free from the application site flows down the mold wall, so that the mold surface in an uncontrolled Way is wetted.

Bei jedem Abwärtshub der auf- und abwärtsgehenden Form wird dieser unbestiinmt benetzte Abschnitt der Formwand in Berührung mit der sich bewegenden Haut des sich verfestigenden Strangs gebracht, die eine hohe Temperatur aufweist, so daß der Schmierstoff von der Formwand rasch abdampft. So ist es bei dem nachfolgenden Aufwärtshub der Form unwahrscheinlich, daß sich in dem Bereich der engen Berührung von Form und Strang Schmierstoff befindet, so daß ein teilweises Anhängen auftritt und der sich verfestigende Mantel des Gußstranges ist schädlichen Zugspannungen unterworfen, die zu Mantelrissen führen kann. Es besteht deshalb das Ziel, eine aktive Schmierung der Zwischenfläche zwischen Formwand und Gießstrang in allen Verarbeitungsstufen beim Hin- und Hergehen zu erreichen. Bei einem anderen üblichen Verfahren, z.B. nach US-PS 3 888 294, wird als Schmierstoff aufgeschmolzene Schlacke oder ein fließfähiges Mittel verwendet, das durch Aufschmelzen eines Gußpulvers (casting powder) erhalten wird und der Berührungsfläche zwischen Form und Stahl zugeführt wird. Wiederum gibt es beim Aufwärtshub der hin- und hergehenden Form keine Möglichkeit, aktiv die Zwischenfläche von Form und Strang zu schmieren, um ein Anhängen und einen Mantelriß zuverlässig zu vermeiden.With each downward stroke of the ascending and descending shape, this becomes indefinitely wetted portion of the mold wall in contact with the moving Brought skin of the solidifying strand, which has a high temperature, so that the lubricant evaporates quickly from the mold wall. So it is with the following one Upward stroke of form unlikely, that is in the area the close contact of form and strand lubricant is located, so that a partial Attachment occurs and the solidifying coat of the cast strand is detrimental Subject to tensile stresses that can lead to jacket cracks. There is therefore that The aim is active lubrication of the interface between the mold wall and the cast strand to be achieved in all stages of processing when going back and forth. With another conventional process, e.g. according to US Pat. No. 3,888,294, is melted as a lubricant Slag or a flowable agent used by melting a casting powder (casting powder) is obtained and the contact surface between mold and steel is fed. Again on the upstroke there is the reciprocating shape no way to actively lubricate the interface of the form and strand in order to reliably to avoid attachment and a crack in the casing.

Es besteht der Wunsch, diese Unzulänglichkeiten der passiven Schmierung zu überwinden, dadurch, daß der Schmierstoff zwangsweise an die Zwischenfläche zwischen Form und Strang bei allen Stufen des Hin-und Herganges gebracht wird, so daß die Möglichkeit des Anhängens verringert und die Oberflächenqualität des Metallgusses erhöht wird. Passive Schmierung vermindert auch die möglichen Gußmengen, und so kann, wenn sie vermieden wird, eine Erhöhung des Gußausstoßes- erzielt werden.There is a desire to address these inadequacies of passive lubrication to overcome, in that the lubricant is forced to the interface between Form and strand is brought about at all stages of the to and fro, so that the Possibility of attaching decreases and the surface quality of the metal casting is increased. Passive lubrication also reduces the possible casting quantities, and so on If avoided, an increase in casting output can be achieved.

Der dritte Problembereich, die Reoxidierung des Stahls bei seinem freien Fall zur Meniskusfläche des Stranges, wurde schon von vielen Fachleuten behandelt. Es sind viele Einrichtungen bekannt, um den aus der Zumeßdüse austretenden Metallstrom in einen Schutzmantel aus inertem Gas, z.B.The third problem area, the reoxidation of the steel in his free fall to the meniscus surface of the cord has been discussed by many experts. Many devices are known to control the flow of metal emerging from the metering nozzle in a protective jacket of inert gas, e.g.

Argon oder Stickstoff einzuhüllen, um Luft von der Nähe der Metallschmelze fernzuhalten . So werden beispielsweise Führungsrohre verwendet, die mit dem Metallstrom in Berührung oder von diesem abgesetzt sind und es werden balgartige Bauteile eingesetzt, die eine Schutzatmosphäre enthalten, um die Hin- und Herbewegung der Form aufzunehmen und gleichzeitig eine abgedichtete Hülle zu schaffen. Derartige Möglichkeiten sind in den US-PS 3 402 757,3 840 062, 3 563 299, 4 023 614, 3 833 050 und 3 572 422 beschrieben.Argon or nitrogen enveloping air from near the molten metal keep away. For example, guide tubes are used that carry the metal flow are in contact with or separated from it and bellows-like components are used, which contain a protective atmosphere to accommodate the reciprocating movement of the mold while creating a sealed envelope. Such possibilities are U.S. Patents 3,402,757.3,840,062, 3,563,299, 4,023,614, 3,833,050, and 3,572,422 described.

Bei allen diesen Verfahren zur Beeinflussung der Reoxidation ist der Druckunterschied zwischen Schutz gas und Umgebungsluft entweder Null oder sehr gering. Dadurch wird die Schutzwirkung begrenzt, da Luft entweder mit dem Schutzgas mitgerissen werden oder in dieses eindiffundieren kann, so daß trotzdem eine Oxidierung des Metall stromes oder der Meniskus schicht erfolgen kann.In all of these methods of influencing reoxidation, the is Pressure difference between protective gas and ambient air either zero or very low. This limits the protective effect, since air is either entrained with the protective gas are or can diffuse into this, so that an oxidation of the Metal stromes or the meniscus layer can be made.

Aus der US-PS 3 788 383 ist der Versuch bekannt, bei der Reinigung von Elektroschlacke eine unter hohem Druck stehende Hülle aus nichtoxidierendem Gas einzuführen, und in der CA-PS 934 121 wird eine Gaszuführvorrichtung für eine dehnbare Hülle für Stranggußzwecke beschrieben, die zum Abstützen einer Metallschmelzen-Säule in einem Gießrohr derart-verwendet werden kann, wie sie in der US-PS 3 888 294.An attempt at cleaning is known from US Pat. No. 3,788,383 of electroslag is a high pressure shell of non-oxidizing Introduce gas, and in CA-PS 934 121 is a gas supply device for a Expandable casing for continuous casting purposes described, which is used to support a molten metal column can be used in a pouring tube such as that disclosed in U.S. Patent 3,888,294.

beschrieben ist. In der SU-PS 0597500 wird auf die Verwendung einer Druckgashülle um eine Längengußform Bezug genommen, die mit einem elektropneumatischen System zur Drucksteuerung verbunden ist, um der Wirkung der Stahlschmelzensäule und des daraus entstehenden Druckes über der Form entgegenzuwirken. Diese Beispiele der Verwendung von Gashüllen mit relativ hohem Druck ergeben jedoch weder einzeln noch in Kombination zufriedenstellende Lösungen für das Problem der Oxidationsveränderung beim Strangguß von Stahl mit hin-und hergehender Form. Bei diesen Ausführungsbeispielen sind derartige Nachteile vorhanden, daß Fachleute es für unmöglich halten, sie für industrielle Zwecke einzuführen.is described. SU-PS 0597500 refers to the use of a Pressurized gas envelope is referred to a length casting mold with an electropneumatic Pressure control system connected to the action of the molten steel column and to counteract the resulting pressure over the form. These examples however, the use of gas envelopes with relatively high pressure neither results individually still in combination, satisfactory solutions to the problem of oxidation change in the continuous casting of steel with a reciprocating shape. In these embodiments are such drawbacks exist that those skilled in the art consider it impossible keep importing them for industrial purposes.

Diese Nachteile rühren von der Schwierigkeit des Betriebs einer Stahl-Stranggußvorrichtung her, bei der die kritische Zone zwischen dem Zwischengefäß und der Form total umschlossen ist, so daß die Bedienungsperson den Gußvorgang nicht überblicken und dadurch die optimalen Betriebszustände für nicht die Ausrüstung/einhalten kann. Ein weiterer schwerer Nachteil der bekannten Hochdruck-Umhüllungen besteht darin, daß keine Dichtmittel vorgesehen sind für den Teil des umschlossenen Volumens, der sich in der Form selbst befindet, so daß Schutzgas längs, der Zwischenfläche zwischen Form und Gußstrang in beträchtlichem Maße unkontrolliert entweichen kann, so daß eine Steuerung des Überdruckes relativ schwierig wird.These disadvantages stem from the difficulty of operating a continuous steel caster in which the critical zone between the intermediate vessel and the mold is totally enclosed is, so that the operator does not overlook the casting process and thereby the optimal operating conditions for the equipment / cannot maintain. Another serious disadvantage of the known high pressure envelopes is that no sealant are intended for the part of the enclosed volume that is in the form itself is located so that protective gas along, the interface between the mold and cast strand can escape uncontrolled to a considerable extent, so that a control of the Overpressure becomes relatively difficult.

Jede Verbesserung des Standes der Technik, soweit er Niederdruck- und Hochdruck-Umhüllungen betrifft, muß notwendigerweise auch auf die Betriebsbedürfnisse zusätzlich zur Begrenzung der Reoxidation Rücksicht nehmen. So ist es wichtig, daß in der Form eine Abdichtung vorgesehen ist, daß die Betriebsperson das Führungsrohr, die Formwände und die Oberfläche der Metalschmelze beobachten kann und daß Vorkehrungen getroffen werden, daß nichtmetallische Verunreinigungen, die sich an der Schmelzenoberfläche ansammeln können, erfaßt und entfernt werden können, was vom Fachmann als "fischen" bezeichnet wird, und daß Einrichtungen vorgesehen werden, um Schmierstoff an die Formwand zu bringen, um den wirksamen Betrieb aufrechterhalten zu können. Damit ergeben sich die Ziele der Erfindung im Erreichen der aufgeführten Betriebserfordernisse.Any improvement in the state of the art, insofar as it involves low-pressure and high pressure enclosures must necessarily also meet the operational needs in addition to limiting reoxidation, be considerate. So it is important that in the form of a seal is provided that the operator the guide tube, the mold walls and the surface of the molten metal can observe and that precautions be taken that non-metallic impurities, which are on the melt surface can collect, grasp and remove what is called "fish" by the skilled person is referred to, and that facilities are provided to lubricate the Bring mold wall to maintain effective operation can. In order to the objectives of the invention are achieved in achieving the listed operating requirements.

Zusammengefaßt ergibt sich im Licht der vorangehenden Besprechung des Standes der Technik und der drei Hauptprobleme beim kontinuierlichen Stahlguß oder Strangstahlguß als Aufgabe der Erfindung die Schaffung eines Stahlstranggußverfahrens, bei dem keine erosions- oder zusetzungs-gefährdete Meßdüse eingesetzt werden muß, bei dem eine aktive Zwangsschmierung des Berührungsbereiches von Strang und Form erreicht wird, und bei dem eine vollständig abgedichtete Gasumhüllung das Metall gegen Oxidation schützt, wobei trotzdem die erforderlichen Eingriffe der Bedienungsperson und die Uberwachungsmöglichkeit von Vorgängen innerhalb der Schutzgashülle möglich sind.In summary, it emerges in the light of the preceding discussion of the prior art and the three main problems with continuous steel casting or continuous steel casting as the object of the invention to create a steel continuous casting process, in which no erosion or clogging endangered measuring nozzle has to be used, in which an active forced lubrication of the contact area between strand and mold is achieved, and in which a completely sealed gas envelope the metal protects against oxidation while still requiring operator intervention and the possibility of monitoring processes within the protective gas envelope is possible are.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen oder Stranggießen von aluminiumhaltigen Stählen und Legierungen geschaffen, bei dem a) das geschmolzene Metall durch Einwirkung eines statischen Flüssigkeitsdruckes durch die Höhe der Metallschmelze in einem Gefäß aus einem nicht für Zumeßzwecke ausgelegten Auslaßmundstück ausgegossen wird durch ein Rohr aus hitzebeständigem Material, wobei dieses Rohr eine bestimmte -Schmelzenhöhe enthält, als eine Metallschmelzensäule, die das Rohr füllt, und das geschmolzene Metall in dem Gefäß mit einem Meniskus von Metallschmelze in einer auf- und abgehenden Form und um-das Rohr herum in Verbindung gebracht wird, b) die Oberflächentemperatur des Metallgusses in Nachbarschaft zum rormaustritt innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird durch Regulierung der Auszugsrate des Metallgusses aus der Form, c) der freiliegende Metallschmelzen-Meniskus mit unter Druck stehendem inerten Gas in einer dehnbaren Kammer geschützt wird, die das Rohr mit der Form abdichtet, d) der Druck des inerten Gases auf den Meniskus reguliert wird, um die Säulenhöhe der Metallschmelze in dem Gefäß und dem Rohr zu stützen und das Rohr mit Metallschmelze gefüllt zu halten, welche mit im wesentlichen der gleichen Volumengeschwindigkeit fließt, wie die Gießrate in der Form, e) kontinuierlich ein Formschmiermittel zwischen dem Meniskus und der Formwand am Formeingang eingebracht wird, so daß f) der Formschmierstoff eine Dichtung für das inerte Gas zwischen Metall und Form bildet, und g) das unter Druck stehende inerte Gas den Formschmierstoff zwischen dem Metall und der Form vorschiebt, um eine Flächenreibung zwischen den beiden zu vermindern.According to the invention a method for continuous casting or Continuous casting of aluminum-containing steels and alloys created in which a) the molten metal through the action of static liquid pressure the level of molten metal in a vessel from a non-metered vessel The outlet mouthpiece is poured through a tube made of refractory material, whereby this tube contains a certain melt height than a molten metal column, which fills the tube, and the molten metal in the vessel with a meniscus of molten metal in an ascending and descending form and around-the pipe in connection is brought, b) the surface temperature of the metal casting in the vicinity of Rormaustritt is kept within a predetermined range by regulation the extraction rate of the metal casting from the mold, c) the exposed one Molten metal meniscus with pressurized inert gas in an expandable Chamber is protected, which seals the tube with the mold, d) the pressure of the inert Gas on the meniscus is regulated to increase the column height of the molten metal in the To support the vessel and the pipe and to keep the pipe filled with molten metal, which flows at essentially the same volume velocity as the pouring rate in the mold, e) continuously applying a mold lubricant between the meniscus and the Mold wall is introduced at the mold entrance, so that f) the mold lubricant forms a seal forms for the inert gas between the metal and the mold, and g) the pressurized inert gas advances the mold lubricant between the metal and the mold to reduce surface friction between the two.

Weiter wird erfindungsgemäß eine Stranggußvorrichtung für aluminiumhaltige Stahlschmelzen und Legierungen geschaffen, die folgende Teile enthält: a) ein Gefäß für die Metallschmelze mit einem nicht für Zumeßzwecke ausgelegten Auslaßmundstück für die Metallschmelze, b) eine auf- und abgehende Form zur Aufnahme von Metallschmelze aus dem Gefäß, c) ein Rohr aus wärmebeständigem Material, das Metallschmelze in einer bestimmten Höhe enthält, so daß im Betrieb eine Metallschmelzensäule das Rohr füllt und eine Verbindung zwischen der Metallschmelze im Gefäß mit einem Meniskus der Metallschmelze in der Form um das Rohr herum geschaffen wird, d) eine Einrichtung zur Regelung der Oberflächentemperatur des Metallgusses an dem Formaustritt in einem vorbestimmten Bereich durch Steuerung der Auszugsrate des Metallgusses aus der Form, e) eine den Meniskus umgebende, ausdehnbare Kammer, die das Rohr mit der Form abdichtet, f) eine Einrichtung zum Zuführen unter Druck stehenden inerten Gases in die dehnbare Kammer über dem Meniskus, g) Einrichtungen zur Druckregulierung für das inerte Gas über dem-Meniskustum im Betrieb die Druckhöhe der Metallschmelze in dem Gefäß und dem Rohr abzustützen und das Rohr mit Metallschmelze gefüllt zu halten, die mit der gleichen Volumenrate wie die Gußrate in der Form fließt, und h) eine Einrichtung zur Schaffung eines kontinuierlichen Schmierstoffnachschubes zwischen den Meniskus und die Formwand am Formeingang.Furthermore, according to the invention, a continuous casting device for aluminum-containing Steel melts and alloys created, which contains the following parts: a) a vessel for molten metal with a non-metering outlet mouthpiece for molten metal, b) a rising and falling shape for receiving molten metal from the vessel, c) a tube made of heat-resistant material, the molten metal in contains a certain height, so that in operation a Molten metal column the tube fills and a connection between the molten metal in the vessel with a Meniscus of molten metal is created in the shape around the tube, d) a Device for regulating the surface temperature of the metal casting at the mold outlet in a predetermined range by controlling the extraction rate of the metal casting from the mold, e) an expandable chamber surrounding the meniscus, which the tube with the mold seals, f) means for supplying pressurized inert Gas into the expandable chamber above the meniscus, g) devices for pressure regulation for the inert gas above the meniscus during operation, the pressure level of the molten metal in the vessel and the tube and the tube is filled with molten metal that flows in the mold at the same volume rate as the casting rate, and h) a device for creating a continuous supply of lubricant between the meniscus and the mold wall at the mold entrance.

Bei einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird als Formschmierstoff ein entspannungsverdampfbares ül (flash evaporatable oil) eingesetzt. Bei anderen Ausführungen ist der Formschmierstoff ein Gußpulver.In some embodiments of the present invention, the molding lubricant is used a flash evaporatable oil is used. With others Versions, the mold lubricant is a casting powder.

Vorzugsweise sind Vorkehrungen getroffen, um Oxidansammlungen an dem Meniskus zu erfassen und sie zu entfernen.Preferably, precautions are taken to prevent oxide build-up on the Grasp the meniscus and remove it.

Die Erfindung erlaubt es, die .zusetz- und erosionsgefährdete Meßdüse fortzulassen, so daß recht große Mundstücke verwendet werden können, deren Flächengröße einen beträchtlichen Anteil der Querschnittsfläche des fertigen Gußteiles beträgt. Das wird dadurch erreicht, daß die Strömungsrate der Stahlschmelze durch den Gießapparat nur durch Messen der Oberflächentemperatur des erzeugten Stranges beim Verlassen der Form gesteuert wird. Daneben wird unter hohem Druck stehendes inertes Gas in einer dehnbaren Kammer zwischen dem die Metallschmelze enthaltenden Gefäß und der Form verwendet, um eine Metallschmelzensäule in dem Rohrfür die Metallschmelzensäule abzustützen und aufrechtzuerhalten, und zwar durch den Druck des inerten Gases, der auf dem-Meniskus der Metallschmelze in der auf- und abgehenden Form lastet und auf die Metallschmelze einwirkt, die um den aus dem Rohr austretenden Schmelzenanteil vorhanden ist. Dadurch wird es erforderlich, daß eine Dichtung zwischen dem Strang und der Form geschaffen wird, um den dazu nötigen Druck des inerten Gases aufrechtzuerhalten. Das wird dadurch erreicht, daß der Schmierstoff, der sich an der Formwand um den entstehenden Strang befindet, gleichzeitig als Dichtung wirkt. Der Schmierstoff kann diese beiden Funktionen dadurch ausführen, daß er in den bisher so genannten Form-Strang-Luftspalt hineingedrückt wird, so daß die Flächenreibung der Form an der sich bewegenden Stranghaut vermindert und gleichzeitig eine Abdichtung für das inerte Gas gebildet wird.The invention allows the .zusetz- and erosion endangered measuring nozzle omit, so that quite large mouthpieces can be used, their area size amounts to a considerable proportion of the cross-sectional area of the finished casting. This is accomplished by increasing the flow rate of the molten steel through the caster only by measuring the surface temperature of the strand produced when leaving the shape is controlled. In addition, inert gas under high pressure is in an expandable chamber between the vessel containing the molten metal and the Form used to put a molten metal column in the pipe for the molten metal column to be supported and maintained by the pressure of the inert gas, which rests on the meniscus of the molten metal in the ascending and descending form and acts on the molten metal around the portion of the melt emerging from the tube is available. This makes it necessary to have a seal between the strand and the mold is created in order to maintain the necessary pressure of the inert gas. This is achieved by the fact that the lubricant, which is on the mold wall around the resulting strand is, at the same time acts as a seal. The lubricant can carry out both of these functions by being in the so-called Form-strand-air gap is pressed in, so that the surface friction of the form of the moving cord skin and at the same time a seal for the inert gas is formed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt: Figur 1 eine schematische Seitenschnittansicht von Teilen üblicher Vorrichtungen zum Stranggießen von Metallschmelzen, Figur 2 und 3 schematische Seitenschnittansichten von Abschnitten von Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Art zum Stranggießen aluminiumhaltiger Stähle und Legierungen, Figur 4 und 5 vergrößerte Ausschnittsdarstellungen von Teilen der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung, zur Verdeutlichung der verbesserten Schmierwirksamkeit, und Figur 6 eine schematische Teilschnittansicht von Abschnitten der in Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung, die sich insbesondere auf die Nachführung von Schmierstoff zum Abdichten des unter Druck stehenden Inneren der dehnbaren Kammer bezieht.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail; in this shows: Figure 1 is a schematic side sectional view of parts of conventional devices for the continuous casting of molten metal, FIG. 2 and FIG. 3 is schematic side sectional views of portions of the devices of FIG type according to the invention for the continuous casting of aluminum-containing steels and alloys, FIGS. 4 and 5 enlarged detail views of parts of those shown in FIG Device for illustrating the improved lubricating effectiveness, and FIG. 6 Fig. 3 is a schematic partial sectional view of portions of that shown in Figs Device that focuses in particular on the tracking of lubricant for sealing the pressurized interior of the expandable chamber.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen oder Stranggießen von Metallschmelze gezeigt mit einem Gefäß f zur Aufnahme der Metallschmelze 2, das eine Auslaßöffnung oder ein Auslaßmundstück 4 besitzt, durch die sich ein Strom 6 von Metallschmelze unter dem Einfluß eines statischen, durch die Metallschmelzenhöhe erzeugten Druckes ergibt, mit einer auf- und abbewegbaren, gekühlten Form 8 bekannter Art, die die Metallschmelze 6 auffängt, mit einer dehnbaren Kammer 10, die den Fallweg der Metallschmelze 6 abschirmt und mit dem Gefäß 1 und der Form 8 dicht verbunden ist und mit Einrichtungen 12 und 13, um inertes Druckgas der Kammer 10 zuzuführen bzw. aus ihr zu entfernen.In Fig. 1 is an apparatus for continuous casting or continuous casting of molten metal shown with a vessel f for receiving the molten metal 2, which has an outlet opening or mouthpiece 4 through which a flow passes 6 of molten metal under the influence of a static, by the molten metal height produced pressure results, with an up and down movable, cooled mold 8 known Type that catches the molten metal 6, with an expandable chamber 10 that the fall path the molten metal 6 shields and tightly connected to the vessel 1 and the mold 8 is and with devices 12 and 13 to supply inert pressurized gas to the chamber 10 or to remove it from it.

Im Betrieb fließt Metallschmelze aus dem Gefäß 1 durch das Auslaßmundstück oder die Auslaßdüse 4 als ein freifallender Metallschmelzestrom 6 in die Form 8 und wird dort kontinuierlich zu einem Strangbarren gegossen und durch eine übliche (nicht gezeigte) Abzugvorrichtung aus dieser abgezogen.In operation, molten metal flows from the vessel 1 through the outlet mouthpiece or the outlet nozzle 4 as a free-falling molten metal stream 6 into the mold 8 and there it is continuously cast into an ingot and through a conventional Pull-off device (not shown) withdrawn from this.

Unter Druck stehendes inertes Gas, z.B. Stickstoff mit leicht erhöhtem Druck wird-indie Kammer 10 eingeführt, um den Metallschmelzenstrom 6 gegenüber dem aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoff abzuschirmen und dadurch eine Re-oxidierung der Metallschmelze 6 möglichst gering zu halten.Inert gas under pressure, e.g. nitrogen with a slightly increased Pressure is introduced into the chamber 10 to keep the molten metal stream 6 opposite the Shielding oxygen from the ambient air and thereby re-oxidizing to keep the molten metal 6 as low as possible.

Der freifallende Metallschmelzestrom 6 tritt aus dem Gefäß 1 durch das Mundstück oder die Düse 4 aus, dessen Querschnittsflächengröße die Metallströmungsmenge bestimmt und so die Gußrate in der Form 8 steuert. Daraus folgt, daß die Querschnittsfläche des Mundstücks oder der Düse 4 so klein ist, daß durch Ablagerung von Oxiden ein Zusetzen erfolgen kann.The free-falling molten metal stream 6 emerges from the vessel 1 the mouthpiece or nozzle 4, the cross-sectional area size of which is the metal flow rate determined and thus the casting rate in the mold 8 controls. It follows that the cross-sectional area of the mouthpiece or nozzle 4 is so small that a deposit of oxides Clogging can take place.

In Fig. 2 und 3 werden gleiche Bezugszeichen wie in Fig.1 für entsprechende Bauteile benutzt, so daß insoweit auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden kann.In Fig. 2 and 3, the same reference numerals as in Fig.1 are used for corresponding Components used, so that reference is made to the above description can.

Bei diesen Ausführungen wird ein Auslaßmundstück 4 mit einem größeren Durchmesser eingesetzt, so daß die Querschnittsfläche des Mundstückes 4 ein wesentlicher Bruchteil der Querschnittsfläche des Formhohlraums ist. Beispielsweise wird, falls der Hohlraum der Form 8 zur Erzeugung eines Barrens der Querschnittsfläche 127 mm x 127 mm (5 in. x 5 in.) dient, bei den bekannten Anlagen eine Meßdüsengröße von ca.In these designs, an outlet mouthpiece 4 with a larger one Diameter used, so that the cross-sectional area of the mouthpiece 4 is a substantial Is fraction of the cross-sectional area of the mold cavity. For example, if the cavity of the mold 8 to produce a Barrens of the cross-sectional area 127 mm x 127 mm (5 in. X 5 in.) Is used, in the known systems one measuring nozzle size from approx.

15 mm Durchmesser bei den meisten Stahlsorten und Betriebsbedingungen verwendet. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung kann die entsprechende Größe des Mundstückes 4 mehr als 60 mm Durchmesser betragen, so daß die Wahrscheinlichkeit eines Verstopfens des Mundstückes 4 vernachlässigbar wird, so daß aluminiumhaltige Stahlschmelze durchfließen kann. Unter dem Mundstück 4 befindet sich eine keramische Gleitplatte 14, die als Schieber eines Schieberventils 16 dient, wie es in der Technik anderweitig bekannt ist.15 mm diameter for most steel grades and operating conditions used. In the embodiment according to the invention, the corresponding size of the Mouthpiece 4 be more than 60 mm in diameter, so the probability clogging of the mouthpiece 4 is negligible, so that aluminum-containing Molten steel can flow through. Under the mouthpiece 4 there is a ceramic one Slide plate 14, which serves as a slide of a slide valve 16, as it is in the art is otherwise known.

Die grundlegende Funktion des Schieberventils 16 besteht darin, den Gießweg von dem Mundstück 4 zur Form 8 abzuschließen bzw. zu öffnen. Der Gleitschieber 16 kann also benutzt werden, um den Gießvorgang rasch anzuhalten und der Schieber kann gleichfalls sehr rasch von der Schließstellung in die öffnungsstellung beim Beginn des Gießvorgangs bewegt werden. Es kann auch in ansich bekannter Weise eine Mehrzahl von (nicht dargestellten) Öffnungen unterschiedlichen Durchmessers in der Keramikplatte 14 vorgesehen werden, so daß durch entsprechendes Ausrichten des Schieberventils 16 jeweils eine der Öffnungen für den Durchfluß zur Verfügung steht. So kann vorteilhafterweise am Gießanfangeine kleine Bohrung der Platte 14 die Geschwindigkeit des Füllvorganges der Form bis zum unteren Ende des wärmebeständigen Rohrs 18 begrenzen, und anschließend eine große Öffnung in der Platte 14 entsprechend der Größe des Mundstückes 4 eingestellt werden.The basic function of the slide valve 16 is the Complete or open the pouring path from the mouthpiece 4 to the mold 8. The sliding pusher 16 can therefore be used to stop the casting process quickly and the slide can also move very quickly from the closed position to the open position at The beginning of the casting process can be moved. It can also be a known per se A plurality of (not shown) openings of different diameters in the Ceramic plate 14 can be provided so that by appropriately aligning the slide valve 16 each one of the openings for the flow is available. So can be beneficial At the beginning of the casting a small hole in the plate 14 the speed of the filling process limit the shape to the lower end of the heat-resistant tube 18, and then a large opening in the plate 14 corresponding to the size of the mouthpiece 4 is set will.

In der dehnbaren Kammer 10 befindet sich das genannte hitzebeständige Rohr 18 und enthält Schmelze mit einem bestimmten, durch die Füllhöhe h festgelegten Druck. Das Rohr 18 ist mit seinem einen Ende 20 gegenüber einem die Öffnung 4 umgebenden Abschnitt des Gefäßes 1 um den Gleitschieber 16 herum abgedichtet , um Metallschmelze 6 aufzunehmen, wenn diese durch das Mundstück 4 ausfließt.In the expandable chamber 10 there is the aforementioned heat-resistant Tube 18 and contains melt with a certain, determined by the filling height h Pressure. The tube 18 is with its one end 20 opposite a one surrounding the opening 4 Section of the vessel 1 around the slide gate 16 sealed around in order to receive molten metal 6 as it flows out through the mouthpiece 4.

Das andere Ende 22 ist so angeordnet, daß im Betrieb eine Metallschmelzensäule das Rohr 18 anfüllt und die Schmelze im Gefäß 1 mit einem Meniskus 28 der Metallschmelze im Eingangsabschnitt 26 der Form 8 verbindet.The other end 22 is arranged so that, in use, a molten metal column the tube 18 fills and the melt in the vessel 1 with a meniscus 28 of the molten metal in the input section 26 of the mold 8 connects.

Die dehnbare Kammer 10 weist einen flexiblen Balg 50 auf, der durch Ringdichtungen 30 bzw. 32 mit dem Gefäß 1 bzw. der Form 8 abgedichtet ist. Die zum Zuführen unter Druck stehenden inerten Gases in die Kammer 10 dienende Einrichtung 12 ist hier mit einem Magnetventil 34 versehen. Ein Inert-Gas-Auslaß 36 ist für die Kammer 10 vorgesehen und enthält ein Magnetventil 38.The expandable chamber 10 has a flexible bladder 50 that passes through Ring seals 30 and 32 are sealed with the vessel 1 and the mold 8, respectively. The for Feeding pressurized inert gas into chamber 10 serving means 12 is provided with a solenoid valve 34 here. An inert gas outlet 36 is for the chamber 10 is provided and contains a solenoid valve 38.

Das Rohr 18 besteht vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material mit hoher thermischer Stoßfestigkeit, beispielsweise Urngesclzenem Quarzglas oder graphitiertem Aluminiumoxid, wie letzteres durch die Firma Vesuvius Crucible Company in Pittsburg, USA, in den Handel gebracht wird. Das Ende 22 des Rohrs 18 kann sich etwa 25 bis 50 mm tief in die Metallschmelze 24 am Eingang 26 der Form 8 erstrecken.The tube 18 is preferably made of a heat-resistant material with high thermal shock resistance, for example blown quartz glass or graphitized alumina such as the latter from Vesuvius Crucible Company in Pittsburg, USA. The end 22 of the tube 18 can about 25 to 50 mm deep into the molten metal 24 at the entrance 26 of the mold 8.

Die Höhe des Meniskus 28 kann durch bekannte Erfassungseinrichtungen festgestellt werden, beispielsweise durch Verwendung einer t -Strahlquelle.40und zu 40 uns eines Detektors 42, die außerhalb der Form 8 angebracht sind, oder durch in die Form 8 eingebettete Thermoelemente 44. Diese Pegelerfassungseinrichtungen werden benutzt, um automatisch über die Magnetventile 34 und 38 den absoluten Gasdruck in der dehnbaren Kammer 10 dadurch zu regeln, daß inertes Gas durch das Ventil 34 von einer (nicht gezeigten) Quelle für das inerte Gas zugelassen wird, sobald der Meniskus 28 zu hoch ansteigt, und daß das Ventil 38 zum Ablassen inerten Gases aus der dehnbaren Kammer 10 in eine (nicht dargestellte) Niederdruckkammer oder an die Atmosphäre benutzt wird, wenn der Meniskus unter den Sollstand abgesunken ist.The height of the meniscus 28 can be determined by known sensing means can be determined, for example by using a t -beam source.40and to 40 us of a detector 42, which are attached outside of the mold 8, or by Thermocouples 44 embedded in the mold 8. These level detectors are used to automatically adjust the absolute gas pressure via the solenoid valves 34 and 38 to regulate in the expandable chamber 10, that inert gas through the valve 34 from a source (not shown) approved for the inert gas is, as soon as the meniscus 28 rises too high, and that the valve 38 for draining inert gas from the expandable chamber 10 into a (not shown) low pressure chamber or to the atmosphere when the meniscus has dropped below the set point is.

Auf diese Weise wird die ferrostatische Druckhöhe "h" der Metallschmelze 6 im Gefäß 1 und der Röhre 18 kontinuierlich und selbsttätig geregelt durch die Druckregelung des eingeschlossenen Gases, dessen Druck auf den Meniskus 28 so einwirkt, daß die Füllhöhe "h" der ;Ctallschmelze im Gefäß 1 und der Röhre 18 abgestützt wird und die Röhre 18 mit Metallschmelze gefüllt gehalten wird, wobei diese mit im wesentlichen der gleichen Volumenrate wie'die Gießrate in der Form 8 aus fließt.In this way, the ferrostatic head "h" of the molten metal becomes 6 in the vessel 1 and the tube 18 continuously and automatically controlled by the Pressure control of the enclosed gas, the pressure of which acts on the meniscus 28 so that the filling level "h" of the molten metal in the vessel 1 and the tube 18 is supported and the tube 18 is kept filled with molten metal, this being substantially the same volume rate as the pouring rate in the mold 8 flows out.

Bei einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Art können die Ventile 34 und 38 so ausgelegt sein, daß sie eine konstante Einleit- bzw. Ablaßgeschwindigkeit des Gases in die Kammer 10 bzw. aus dieser zulassen, wobei die Einleit- und Ablaßgeschwindigkeiten getrennt durch das Signal von den Detektoren für den Meniskuspegel beeinflußt werden, um so den erforderlichen Druck in der Kammer 10 zu halten und gleichzeitig einen Austausch des Schutzgases während des Gießvorganges zu ermöglichen.In another embodiment of the type according to the invention, the Valves 34 and 38 can be designed so that they have a constant inlet and outlet rates, respectively of the gas into and out of the chamber 10, the inlet and outlet speeds separately influenced by the signal from the detectors for the meniscus level, so as to keep the required pressure in the chamber 10 and at the same time a To enable exchange of the protective gas during the casting process.

Bei der praktischen Ausführung ist der beeinflußte Druck des inerten Gases in der dehnbaren Kammer 10 Störungen unterworfen durch das Aufheizen des inerten Gases durch die Metallschmelze 6, die das Rohr 18 durchfließt, und durch die Volumen-Verringerungs- bzw.-Dehnungswirkungen, die durch die auf- und abbewegbare Form 8 erzeugt werden.In practice, the pressure affected is the inert one Gas in the expandable chamber 10 subjected to interference by the heating of the inert Gas through the molten metal 6, which flows through the pipe 18, and through the volume reduction or stretching effects generated by the mold 8 which can be moved up and down.

Bei dieser Ausführung werden diese Störungen dadurch korrigiert, daß das Druckregelsystem einen empfindlichen Druckumsetzer 46 enthält, der ein zeitabhängiges Signal ddP abgibt, das zur Betätigung der Ventile 34 oder 38 bedt nutzt wird unter Vorwegnahme von Druckschwankungen des inerten Gases gegenüber dem durch die Meniskuspegel-Erfassungseinrichtung bestimmten Gasdruck. Auf diese Weise wird jede zyklische Abweichung des Gasdruckes des inerten Gases gegenüber dem angestrebten mittleren Druck oder ein Abtriften des Druckwertes von dem angestrebten Mitteldruck.With this implementation, these disturbances are thereby corrected, that the pressure control system includes a sensitive pressure transducer 46 which is a time-dependent Outputs signal ddP, which is used to actuate the valves 34 or 38 under Anticipation of pressure fluctuations of the inert gas from that by the meniscus level sensing device certain gas pressure. In this way, any cyclical deviation in gas pressure of the inert gas compared to the desired mean pressure or drifting the pressure value of the desired mean pressure.

wert in zureichender Weise ausgeglichen. In ähnlicher Weise stellt das beschriebene Druckregelsystem selbsttätig den Absolutdruck des auf den Meniskus einwirkenden Gasdruckes zum Ausgleich von Änderungen der Füllhöhe "h" nach, die sich dann ergeben, wenn die Pegelhöhe der Metallschmelze 2 im Gefäß 1 sich im Verlauf des Gießvorganges ändert, d.h.worth adequately balanced. Similarly poses the pressure control system described automatically adjusts the absolute pressure of the meniscus acting gas pressure to compensate for changes in the filling level "h" according to the arise when the level of the molten metal 2 in the vessel 1 is in the course the casting process changes, i.e.

abnimmt, oder wenn diese Höhe durch Zugabe von Schmelze zu dem Gefäß 1 ansteigt.decreases, or if this level is increased by adding melt to the vessel 1 increases.

Wie bereits festgestellt, wird das Rohr 18 mit Schmelze gefüllt gehalten, wobei diese mit der gleichen Volumenrate fließt, wie die Gießrate in der Form 8 beträgt, und diese Strömung wird nur durch die Volumenrate-bestimst, mit der der fertige. Gußstrang aus der Form 8 abgezogen wird, und diese Abziehrate wird, wie später beschrieben dazu benutzt um die Oberflächentemperatur des gegossenen Metalls in Nachbarschaft zum Ausgang der Form 8 in einem vorbestimmten Bereich zu halten.As already stated, the tube 18 is kept filled with melt, this flowing at the same volume rate as the pouring rate in the mold 8 is, and this flow is only determined by the volume rate at which the finished. Cast strand is withdrawn from the mold 8, and this withdrawal rate is how later used to determine the surface temperature of the cast metal in the vicinity of the exit of the mold 8 in a predetermined area.

Die auf- und abbewegbare Form 8 ist von bekannter Art, und die Auf- und Abbewegung wird bezogen auf den Gußvorgang während des Betriebs durchgeführt. Eine Schmierung in Form eines Öls 53 oder einer flüssigen Schlacke 54 wird durch entsprechende Zuführöffnungen zur Berührungslinie zwischen Meniskus und Formwand gebracht, um das Druckgas in dem Formeingangsbereich 26 abzudichten.The form 8 which can be moved up and down is of a known type, and the and downward movement is performed with respect to the casting process during operation. A lubrication in the form of an oil 53 or a liquid slag 54 is carried out corresponding feed openings to the line of contact between meniscus and brought the mold wall to seal the pressurized gas in the mold entrance area 26.

Die dehnbare Kammer 10 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 48, dem Balgabschnitt 50 und einer scheibenförmigen Endwand 52, die jeweils mit Dichtflanschen aneinanderstoßen.The expandable chamber 10 consists of a cylindrical section 48, the bellows section 50 and a disc-shaped end wall 52, each with sealing flanges butt against each other.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist das Rohr 18 mit konstantem Innendurchmesser versehen, jedoch können auch bei anderen Ausführungen Rohre 18 verwendet werden, die der Größe und der Form des zu gießenden Produktes angemessene Gestalt besitzen. Damit soll gesagt sein, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von Rohren 18 mit konstanten Innenquerschnitten beschränktist, sondern daß auch Rohre 18 verwendet werden können, die in später zu beschreibender Weise z.B. trichterförmig ausgeführt sein können mit rundem, aber auch mit rechtwinkligem Querschnitt.In the embodiment shown in Fig. 2, the tube 18 is constant Provided inside diameter, but tubes 18 appropriate to the size and shape of the product to be cast Own shape. That is to say, the present invention does not extend to the use of tubes 18 with constant internal cross-sections is limited, but rather that tubes 18 can be used in a manner to be described later E.g. can be funnel-shaped with round, but also with right-angled Cross-section.

Im Betrieb wird die Metallschmelze, z.B. die Stahlschmelze, kontinuierlich durch Einführen des geschmolzenen Metalls 2 durch den durch die Füllhöhe "h" ausgeübten Druck von der Auslaßöffnung 4 im Gefäß 1 in die auf- und abbewegbare Form 8 geleitet, durch das Rohr 18 in der dehnbaren Kammer 10 , die der Weg der Metallschmelze 6 umhüllt oder ummantelt und das Gefäß 1 mit der Form 8 dicht verbindet , während ein inertes Gas, z.B. Stickstoff, über die Zuführleitung 12 mit einem bestimmten Druck in die dehnbare Kammer 10 eingeführt wird, um den Gasdruck "P" auf den Meniskus 28 einwirken zu lassen, so daß das Rohr 18 mit Metallschmelze 6 gefüllt gehalten wird, welche im wesentlichen mit der gleichen Volumenrate fließt, wie die Gießrate in der Form 8.During operation, the molten metal, e.g. the molten steel, becomes continuous by introducing the molten metal 2 through that exerted by the level "h" Pressure is passed from the outlet opening 4 in the vessel 1 into the mold 8 which can be moved up and down, through the tube 18 in the expandable chamber 10 which is the path of the molten metal 6 enveloped or sheathed and the vessel 1 with the mold 8 tightly connects, while an inert gas, e.g. nitrogen, via the supply line 12 with a certain Pressure is introduced into the expandable chamber 10 to increase the gas pressure "P" on the meniscus 28 to act so that the tube 18 is kept filled with molten metal 6 which flows at substantially the same volume rate as the pour rate in the form 8.

Um den Meniskus 28 der Metallschmelze im Eingangsabschnitt 26 der Form8 um das Ende des Rohrs 18 zu halten, während die Form 8 um eine Mittellage auf- und abbewegt wird, werden die Druckschwankungen in der dehnbaren Kammer 10, die diese Auf- und Abbewegung der Form 8 erzeugt, durch Betätigung der Magnetventile 34 und 38 in Abhängigkeit von den Bewegungen der Form 8 ausgeglichen.Around the meniscus 28 of the molten metal in the entrance section 26 of the Form8 to hold the end of the tube 18, while Form 8 to hold a center position is moved up and down, the pressure fluctuations in the expandable chamber 10, which generates this up and down movement of the mold 8 by actuating the solenoid valves 34 and 38 balanced as a function of the movements of the mold 8.

Als unterschiedliches Mittel zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Gasdruckes in der dehnbaren Kammer 10 kann auch die Auslegung der Wand dienen, bei der statt des Faltenbalges 50 der in Fig. 2 dargestellten Art eine andere Bauart eingesetzt wird . Diese andere Balgbauart besitzt die Eigenschaft, daß das vom Balg eingeschlossene Volumen immer konstant bleibt unabhängig von der Längsdehnung oder -pressung des Balges in den durch die Hin- und Herbewegung der Form 8 gesetzten Grenzen. Diese Konstantvolumeneigenschaft kann so erreicht werden, daß dreieckförmige Segmente der Balgwand aus einem elastischen, wärmebeständigen Material, z.B. aus einem bestimmten, hochtemperaturbeständigen Polymermaterial aufgebaut werden. Dadurch, und möglicherweise auch durch andere dem Fachmann bekannte Mittel können die Druckschwankungen in der Kammer, die durch die kolbenartige Bewegung der Form 8-erzeugt werden, wesentlich so reduziert werden, daß eine annehmbar kleine Schwankung des Meniskus 28 erzielt wird.As a different means of maintaining a predetermined one Gas pressure in the expandable chamber 10 can also be used to design the wall instead of the bellows 50 of the type shown in FIG. 2, another type of construction is used. This other type of bellows has the property that the bellows enclosed volume always remains constant regardless of the longitudinal expansion or -press the bellows in the set by the back and forth movement of the mold 8 Limits. This constant volume property can be achieved so that triangular Segments of the bellows wall made of an elastic, heat-resistant material, e.g. a specific, high temperature resistant polymer material. Through this, and possibly also by other means known to the person skilled in the art, the pressure fluctuations in the chamber, which are generated by the piston-like movement of the mold 8-substantially so reduced that an acceptably small fluctuation of the meniscus 28 is achieved will.

Im praktischen Betrieb liegen die zulässigen Veränderungen des Pegels des Meniskus 28 im Bereich von + 3 mm bis + 6mm (+ 0,125 bis + 0,25 in).The permissible changes in the level are in practical operation of the meniscus 28 in the range of + 3 mm to + 6 mm (+ 0.125 to + 0.25 in).

Der nötige Druck wird durch das spezifische Gewicht der Schmelze bestimmt, und bei Stahlschmelze kann der Druck p in bar in Abhängigkeit von der Höhe "h" in cm durch die Formel P-= 1,0135 + 0,00733.h ausgedrückt werden, wobei der Druck auf + 0,007 bar geregelt wird (P = 14,7 + 0,27.h in psi, h in "in" und Regelung auf +-0,1 psi).The required pressure is determined by the specific weight of the melt, and in the case of molten steel, the pressure p in cash depending on the height "h" in cm can be expressed by the formula P- = 1.0135 + 0.00733.h, where the pressure is regulated to + 0.007 bar (P = 14.7 + 0.27.h in psi, h in "in" and Regulation to + -0.1 psi).

Bei bestehenden Auslegungen von Stranggußvorrichtungen für Stahlstrangguß, die-mit relativ geringem Aufwand zu einer erfindungsgemäßen Stranggußvorrichtung umgebaut werden kann, liegt die Höhe "h in der Größenordnung von 63,5 bis 127 cm (25 bis 50 in). Damit erfordert der Ausbau zu dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Absolutdruckwert des inerten Gases innerhalb der dehnbaren Kammer 10 im Bereich von 1,38 bis 1,93 bar (20 bis 28 psi).With existing designs of continuous casting devices for continuous steel casting, die-with relatively little effort to a continuous casting device according to the invention can be converted, the height "h" is in the order of 63.5 to 127 cm (25 to 50 in). The expansion of the method according to the invention thus requires a Absolute pressure value of the inert gas within the expandable chamber 10 in the range from 1.38 to 1.93 bar (20 to 28 psi).

Aus dieser Beschreibung ergibt sich nun für den Fachmann, daß die Rate, mit der der Guß aus der Form abgezogen wird, die Nachfließrate der Metallschmelze 6 durch das Mundstück 4 bestimmt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren geradezu eine Umkehr des bekannten Verfahrens bedeutet, bei dem eine Meßdüse 4 (Fig. 1) die Gießrate bestimmt. Weiter wird klar, daß durch die Abtrennung der Gießate von den Einflüssen des Meßmundstückes die Freiheitsgrade beim Betrieb der Stranggußvorrichtung beträchtlich vergrößert, so daß die Gießrate durch die Bedienungsperson bei jedem angemessenen Wert festgesetzt werden kann. Bei der praktischen Ausführung wird bevorzugt die Gießrate so gesteuert, daß die Produktionsrate möglichst groß, gleichzeitig aber die Wahrscheinlichkeit des Ausbrechens von Schmelze unter der Form sehr klein gehalten wird. Damit bestimmt in einer Ausführung der Erfindung die Wärmetausch- oder Wärmeabgabegeschwindigkeit in der Form die maximale Gießrate. Es hat sich als nötig erwiesen, auf den Wärmetauschvorgang in der Form durch Messen der Oberflächentemperatur des Gußmetalls an dem Formaustritt zu schließen. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung für diese Messung dargestellt, und zwar ist ein Temperaturmeßgerät 56, beispielsweise eine optische Faser eingefügt, die Spektraldaten von der strahlenden Oberfläche 57 des Gußstückes an ein Instrument 58 überträgt. Dieses Instrument vergleicht die erfaßte Strangtemperatur mit einem durch die Bedienungsperson festgesetzten Temperaturbereich und signalisiert einer Steuerung 59, ob die Geschwindigkeit der (nicht dargestellten) üblichen Auszugswalzen erhöht oder verringert werden muß. Damit hängt die Gußgeschwindigkeit davon ab, ob die Temperatur der Oberfläche 57 größer oder kleiner als ein vorbestimmter Bereich ist. Bei verschiedenen Ausführungen wird der Temperatursensor an der Form 8 angebracht und bewegt sich mit dieser und enthält ein (nicht dargestelltes) Kratzwerkzeug, um von der Oberfläche 57 anhaftenden Zunder und dergl. abzuschaben und so die wahre Metalloberfläche für den Temperatursensor 56 freizulegen. Ein typischer Temperaturbereich für den Austritt von aluminiumhaltigen Stählen liegt zwischen 11100 C bis 11250 C.From this description it now follows for the person skilled in the art that the Rate at which the casting is withdrawn from the mold, the post-flow rate of the molten metal 6 determined by the mouthpiece 4, so that the inventive method downright a reversal of the known method means in which a measuring nozzle 4 (Fig. 1) the Casting rate determined. It is also clear that by separating the pouring from the Influences of the measuring mouthpiece the degrees of freedom in the operation of the continuous casting device increased considerably so that the pouring rate by the operator for each reasonable value can be set. In practice it is preferred the casting rate is controlled so that the production rate is as high as possible, simultaneously but the likelihood of melt breaking out under the mold is very small is held. In one embodiment of the invention, the heat exchange or heat release rate in the mold the maximum casting rate. It has themselves proved necessary on the heat exchange process in the mold by measuring the surface temperature of the cast metal to close at the mold exit. In Fig. 3 is an embodiment a device for this measurement is shown, namely a temperature measuring device 56, for example an optical fiber inserted, the spectral data from the radiating Surface 57 of the casting is transferred to an instrument 58. This instrument compares the detected strand temperature with one set by the operator Temperature range and signals a controller 59 whether the speed of the (not shown) usual pull-out rollers must be increased or decreased. The casting speed thus depends on whether the temperature of the surface 57 is larger or smaller than a predetermined range. With different versions the temperature sensor is attached to the mold 8 and moves with it and includes a (not shown) scraping tool to remove adherence from surface 57 Scrape off scale and the like and thus the true metal surface for the temperature sensor 56 to expose. A typical temperature range for the escape of aluminous Steels is between 11100 C and 11250 C.

Durch eine Magnetventilöffnung des Magnetventils 34 oder durch mehrere solche Magnetventilöffnungen kann eine druckdichte Durchführung eine einstellbare optische Faser 61 enthalten, um einen Einblick in das Innere der Kammer zu erlauben, so daß der Zustand des Rohres 18 und die Sauberkeit der Schmelzoberfläche 28 überwacht werden können, um beispielsweise den Metallschmelzenmeniskus 28 zu "fischen und darauf schwimmende Oxidansammlungen zu entfernen. Derartige Einblick- und "Fisch"geräte können auch an der auf- und abbewegbaren Form 8 angebracht oder durch einen stationären Teil der Hülle eingeführt werden, wie beispielsweise das durch den Flansch 52 eingeführte Einblick- und Säuberungsgerät 63. Die Geräte 61 und 63 können mit einem Signalaufnehmer 63a verbunden sein, der im Sichtbetrieb arbeiten kann oder der das Lichtsignal in ein remperatursignal für das Sichtfeld wandelt. Es können andere Hilfen für die Betriebsperson eingebaut werden, um die Funktionen in der Druckhülle zu überwachen und zu beeinflussen, beispielsweise kann ein Gasanalyse-Sensor 64 verwendet werden, um den Gehalt an Gasverunreinigungen, wie z.B. Sauerstoff, zu erfassen. Das Einrichten der Vorrichtung vor und während des Gußbeginns kann durch Einblicköffnungen in den Flanschen 48 und 52 erleichtert werden. Bei anderen Ausführungen der Erfindung können beispielsweise die Relativlagen und die Höhen der Flansche 48, 52 und des Balges 10 geändert werden, um das Öffnen von gelenkig angebrachten Abschnitten (nicht dargestellt) an den Bereichen 48 und 52 zu ermöglichen, so daß Zugang zu dem Führungsrohr 20 (Fig'. 3) und den Schmierkanälen 66 und 70 möglich ist.By a solenoid valve opening of the solenoid valve 34 or by several Such solenoid valve openings can be a pressure-tight implementation an adjustable optical fiber 61 included to allow insight into the interior of the chamber, so that the condition of the tube 18 and the cleanliness of the melt surface 28 are monitored for example, to "fish" molten metal meniscus 28 and to remove floating oxide build-ups. Such insight and "fish" devices can also use the up and movable form 8 attached or be introduced through a stationary part of the sheath, such as the Inspection and cleaning device 63 inserted through flange 52. Devices 61 and 63 can be connected to a signal pick-up 63a, which is in visual mode can work or convert the light signal into a temperature signal for the field of vision transforms. Other aids for the operator can be built in to support the To monitor and influence functions in the pressure envelope, for example, can a gas analysis sensor 64 can be used to determine the level of gas impurities, such as oxygen. Setting up the device before and during The start of casting can be facilitated by viewing openings in the flanges 48 and 52 will. In other embodiments of the invention, for example, the relative positions and the heights of the flanges 48, 52 and the bellows 10 can be changed to accommodate the opening of hinged sections (not shown) at areas 48 and 52, so that access to the guide tube 20 (Fig '. 3) and the lubrication channels 66 and 70 is possible.

In Fig. 4 und 5 sind Einrichtungen gezeigt, um Schmier- und Dichtmittel zu der Schmelzenoberfläche zuzuführen. In Fig. 4 enthält ein Verteilerrohr 65 ein Dichtmittel in einem Kanal 66, das unter Druck der Formwand 67 und von da dem Meniskus 68 zugeführt wird. Der Zuführdruck wird so gesteuert, daß er leicht über dem gemessenen Innendruck P in der Kammer liegt. In Fig. 5 ist eine Einrichtung zum Zuführen eines Gießpulvers gezeigt, um eine Dichtung mit einer aufgeschmolzenen Schlacke zu bilden. Das Pulver kann pneumatisch zugeführt werden mittels Röhren 69, die mit unter Druck stehendem Argon gefüllt sind, oder es kann in den Formeingangsbereich 26 mittels eines durchbohrten Flansches 70 eingeblasen werden, wozu ein Vorratsgefäß 71 dient. Ebenfalls in Fig. 5 ist ein bereits erwähntes trichterförmiges wärme festes Rohr 72 gezeigt, bei dessen Verwendung die Tendenz zur Bildung von Brücken aus erstarrtem Metall zwischen dem Ende 22 des Rohrs und der Formwand 67 unterbunden wird.In Fig. 4 and 5 devices are shown to lubricate and sealant to be supplied to the melt surface. In Fig. 4, a manifold 65 includes a Sealing means in a channel 66, which under pressure the mold wall 67 and from there the meniscus 68 is fed. The feed pressure is controlled so that it is slightly above the measured Internal pressure P is in the chamber. In Fig. 5 is a device for feeding a Mold powder shown to form a seal with a melted slag. The powder can be fed pneumatically by means of tubes 69 which are provided with under pressure standing argon are filled, or it can be in the mold inlet area 26 by means a pierced flange 70 are blown in, what a storage jar 71 serves. Also in Fig. 5 is an already mentioned funnel-shaped heat-resistant Tube 72 shown, when used, the tendency to form bridges of solidified Metal between the end 22 of the tube and the mold wall 67 is prevented.

In Fig. 6 ist die zweifache Verwendung eines Materials als Dicht- wie als Schmiermittel schematisch gezeigt. In der linken Hälfte der Fig. 6 ist die Verwendung eines Öls dargestellt, und in der rechten Hälfte die Verwendung eines Gießpulvers zur Ausbildung einer flüssigen Schlacke. In beiden Fällen ist in der Zeichnung schematisch die Stellung dargestellt, die beim Ende des Abwärtshubs der sich auf-und abbewegenden Form 8 eingenommen wird. Ein dicker Ölfilm wird durch den in der Kammer herrschenden Innendruck P in den Luftspalt zwischen Form und Gußstrang hineingedrückt, da das Schutz gas durch seinen Druck an die Umgebung 73 abblasen möchte. Der im unteren Teil der rorm 8 entstehende Luftspalt wird durch das nachdringende Öl geschlossen und abgesperrt. Bei der Verwendung von Gießpulver, das über einen Kanal 70 in der gezeigten Weise zugeführt wird, aber auch gemäß Fig. 5 durch ein Rohr 69 zugeführt werden kann, ergibt sich die in der Zeichnung dargestellte Lage oder Schicht aus teilweise gesintertem Pulver 74, das dort, wo es in Berührung mit der Oberfläche der Stahlschmelze steht, einen Film 75 aus flüssiger Schlacke ausbildet, so daß diese flüssige Schlacke den Innenraum 76 der dehnbaren'Kammer gegen die Umgebung. abdichtet und dabei zwischen der Form und dem Gußstrang unter Einwirkung des Druckes P in der dehnbaren Kammer in den entstehenden Spalt nach unten gedrückt wird. Das aus flüssiger Schlacke bestehende Dichtmittel bildet gleichzeitig eine Schutzschicht an der Außenfläche des Gußteiles, so daß sich sowohl eine wirksame Schmierung als. auch ein erhöhter Wärmeübergang zwischen der Gußhaut und der Formwand einstellt.In Fig. 6, the double use of a material as a sealing as shown schematically as a lubricant. In the left half of Fig. 6 is the The use of an oil is shown, and the right half shows the use of one Molding powder for the formation of a liquid slag. In both cases, the Drawing schematically shows the position that at the end of the downward stroke of the Up and down moving form 8 is occupied. A thick film of oil will appear through the internal pressure P prevailing in the chamber in the air gap between the mold and the cast strand pressed in, since the protective gas blows off due to its pressure to the environment 73 would like to. The air gap that arises in the lower part of the rorm 8 is caused by the penetrating Oil closed and shut off. When using casting powder that has a Channel 70 is supplied in the manner shown, but also according to FIG. 5 through a Tube 69 can be fed, the result is the position shown in the drawing or layer of partially sintered powder 74 that is where it is in contact with the surface of the molten steel is, forms a film 75 of liquid slag, so that this liquid slag the interior 76 of the expandable'Kammer against the environment. seals and thereby between the mold and the cast strand under the action of pressure P is pressed down into the resulting gap in the expandable chamber. That Sealant consisting of liquid slag also forms a protective layer on the outer surface of the casting, so that there is both an effective lubrication as. an increased heat transfer between the casting skin and the mold wall also sets.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, aus dem Gefäß 1 Stahlsorten und Legierungen zu gießen, die mit Aluminium beruhigt oder deoxidiert sind, und bei denen das Aluminium in einem Vorzustand der Legierungsaufbereitung zugegeben wurde, so daß es nicht mehr notwendig ist, das Aluminium direkt in die Form 8 einzubringen. Der Grund, warum eine Schmelze aus aluminiumberuhigtem Stahl mit Hilfe der vorliegenden Erfindung auf diese Weise gegossen werden kann,besteht darin, daß viel größere Öffnungen oder Mundstücke 4 Verwendung finden können, d.h. ein Mundstück 4 mit einer solchen Größe kann eingesetzt werden, daß keine Verstopfung durch Ablagerung durch Aluminiumoxideinschlüsse an den Wänden erfolgen kann. Beispielsweise ist es bekannt, daß ein aluminiumbehandelter Stahl im Gefäß 1 mit einem Restaluminiumpegel von 0,04 Gew% bereits eine Verstopfung des Mundstückes 4 während eines Gießdurchlaufs von ca. 60 Minuten erfährt, wenn der Durchmesser des Mundstückes nicht -mehr als 31,7 mm (1 1/4 in) beträgt. Die freifließende Nachströmrate des unter eigenem Gewicht fliessenden geschmolzenen Stahls ist bei einem solchen Mundstück derart groß, daß, bevor diese Erfindung eingesetzt wurde, nur sehr große Stränge oder Knüppel aus aluminiumhaltigen Stählen gegossen werden konnten. Zum Gießen von kleinen Barren mit Größen von beispielsweise 10,2 x 10,2 cm (4 x 4 in) oder 15,2 x 15,2 cm (6 x 6 in) wurden kleinere nüsenmundstücke mit einem Durchmesser von 15,9 mm (0,625 in) verwendet, und beim Einsatz von aluminiumbehandeltem Stahl im Gefäß 1 setzt eine solche Düsenöffnung 4 schnell zu. Da bei der vorliegenden Erfindung weder die Größe des Mundstückes 4 noch der Gasdruck in der dehnbaren Kammer 10 die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze beeinflußt, ist es möglich, eine größere Offn-ung 4 in der Düse oder im Mundstück zu benutzen, als es vorher der Fall war, so daß keine Ansammlung von Aluminium-oiden an der Mundstückwand auch in längeren Zeitabschnitten -zu befürchten ist, so daß ein Folgeguß möglich ist, ünd auch nach lEngerer Zeit noch kein so schwerer Ansatz von Aluminiumoxiden vorkommt, daß dieses größere Mundstück 4 vollständig zugese-tzt wird.With the help of the present invention it is possible to get out of the vessel 1 Casting steels and alloys that are calmed or deoxidized with aluminum and in which the aluminum is in a preliminary state of alloy preparation was added so that it is no longer necessary to insert the aluminum directly into the Form 8 to be introduced. The reason why a melt of aluminum killed steel can be cast in this way using the present invention in that much larger openings or mouthpieces 4 can be used, i. a mouthpiece 4 of such a size can be used that no clogging can be caused by deposition through aluminum oxide inclusions on the walls. For example it is known that an aluminum-treated steel in the vessel 1 with a residual aluminum level of 0.04% by weight already a blockage of the mouthpiece 4 during a casting run of about 60 minutes if the diameter of the mouthpiece does not exceed Is 31.7 mm (1 1/4 in). The free flowing wake rate of the under its own weight flowing molten steel is so large in such a mouthpiece that, before this invention was used, only very large strands or billets were made steels containing aluminum could be cast. For casting small bars with sizes of, for example, 10.2 x 10.2 cm (4 x 4 in) or 15.2 x 15.2 cm (6 x 6 in) smaller nut mouthpieces with a diameter of 15.9 mm (0.625 in) is used, and when using aluminum-treated steel in the vessel 1, a such nozzle opening 4 closes quickly. As in the present invention, neither the size of the mouthpiece 4 nor the gas pressure in the expandable chamber 10 affects the flow rate of the molten metal, it is possible to use a larger opening 4 in the nozzle or mouthpiece than before Case was so that no accumulation of aluminum-oids on the mouthpiece wall either is to be feared in longer periods of time, so that a subsequent cast is possible, and even after a long time there is still no such severe build-up of aluminum oxides, that this larger mouthpiece 4 is completely covered.

Ein teilweises Zusetzen der Öffnung 4, wodurch vorher in oft recht schlimmer Weise die Durchflußrate' der Metallschmelze von dem Gefäß 1 durch das Mundstück 4 zur Form 8 behindert wurde, bleibt nun- folgenlos, da die Strömung der Metallschmelze durch ein teilweise blockiertes größeres Mundstück 4 immer noch für kleine bis mittlere Knüppel oder Stränge ausreicht, da der Durchfluß nur durch das Abziehen des halberstarrten Gußteiles aus der Form 8 bestimmt wird.A partial clogging of the opening 4, which was previously in often quite worse, the flow rate of the molten metal from the vessel 1 through the Mouthpiece 4 was hindered to form 8, now remains without consequence, since the flow of the Metal melt through a partially blocked larger mouthpiece 4 still for small to medium-sized billets or strands are sufficient, as the flow is only through the Withdrawal of the semi-solidified casting from the mold 8 is determined.

Man kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Stränge, Knüppel und Barren in' allen möglichen Großen aus aluminiumhaltigen Stählen und Le-gierungen gießen, aber gleichzeitig ergibt sich noch eine Einrichtung zur Erhöhung der Schmierwirksamkeit für die Zwischenfläche zwischen Form und Strang dadurch, daß Öle oder Schl-acken für den doppelten Zweck der Abdichtung des einen erhohten Druck haltenden Innenraumes, der die Verwendung großer Mundstücke gestattet, eingesetzt werden, und durch Verwendung dieser Dichtmittel als aktive Formwandschmiermittel, die ihre Wirksamkeit bei dem Aufwärtshub der Form behalten durch den unter Druck stattfindenden Fluß des Schmiermittels die Zwischenfläche zwischen Form und GuBmetall hinab. Diese letztere Wirkung kann noch dadurch verbessert werden, daß in bekannter Weise vertikale Nuten-Q6er-Kerben oder flache Kanäle in die Formwand eingearbeitet werden.You can with the device according to the invention strands, billets and Bars of all sizes made of aluminous steels and alloys pour, but at the same time there is still a device for increasing the lubricating effectiveness for the interface between form and strand by using oils or slugs for the dual purpose of sealing the interior space that maintains increased pressure, which allows the use of large mouthpieces, inserted and by use these sealants act as active mold wall lubricants which are effective in the The upward stroke of the mold is retained by the pressurized flow of lubricant down the interface between the mold and the cast metal. This latter effect can can still be improved by the fact that, in a known manner, vertical grooved Q6 notches or shallow channels can be worked into the mold wall.

Zusätzlich dazu, daß die Erfindung ein Mittel zum Gießen aluminiumbehandelter Stähle unter verbesserter Formschmierung ergibt, kann auch noch eine Reoxidationsbeeinflussung in einer Form erhalten werden, die sich bekannten Versuchen gegenüber als überlegeneerweist, und es kann die Beeinflussung der zu bestimmenden Gußgeschwindigkeit nicht durch zweit- oder drittrangige Eingriffe in das System erzielt werden, sondern durch das wichtigste Phänomen beim Stranggießen, nämlich durch den Wärmeaustausch zwischen dem sich -verfestigenden Mantel des Metallgusses und der Form.In addition to providing a means for casting aluminum treated Steels with improved mold lubrication can also have an influence on reoxidation be obtained in a form which proves to be superior to known tests, and it cannot influence the casting speed to be determined Second or third-rate interventions in the system can be achieved, but through the most important phenomenon in continuous casting, namely through the heat exchange between the solidifying shell of the metal casting and the mold.

Durch Benutzung nur dieses Parameters und seine Bestimmung durch Messung der Austrittstemperatur der Oberfläche des Metallgußteils kann der Gießvorgang direkt so gesteuert werden, daß die Gußrate so groß wie möglich gehalten werden kann bei gleichzeitiger Verringerung der Wahrscheinlichkeit von-Ausbrechfehlern auf das geringstmögliche Maß.By using only this parameter and determining it by measurement the exit temperature of the surface of the metal casting can directly affect the casting process can be controlled so that the casting rate can be kept as high as possible at the same time reducing the probability of breakaway errors to the lowest possible level Measure.

Zusätzlich zur Verbesserung der Betriebseigenschaften des Stranggußverfahrens für aluminiumber,uhigte Stähle durch Verbessern der Gußrate und Verringern der Risse und anderer Schäden an dem geformten Strang ergibt die vorliegende Erfindung den zusätzlichen Vorteil, daß der verwendbare Bereich von Gießtemperaturen weitestgehend erhöht werden kann, da die Gußrate nicht mehr von dieser abhängt. Das kann durch die folgende allgemein gehaltene Beschreibung des Standes der Technik und der durch die vorliegende Erfindung sich ergebenden Möglichkeiten gezeigt werden. Nach dem Stand der Technik ist die optimale Gußrate VO verbunden mit und bestimmt durch die Wäremübertragungseigenschafte Ho der Form 8 und die optimale Schmelzentemperatur TO des Metalls.In addition to improving the operating properties of the continuous casting process for aluminum-coated steels by improving the casting rate and reducing cracks and other damage to the formed strand, the present invention provides that additional advantage that the usable range of casting temperatures largely can be increased because the casting rate no longer depends on this. That can go through the following general description of the prior art and of the by possibilities arising from the present invention are shown. After this Prior art is associated with and determined by the optimal casting rate VO Form 8 heat transfer properties Ho and the optimum melt temperature TO of the metal.

Der Durchmesser des eingesetzten Mundstücks 4 muß genau so bestimmt werden, daß die Metallschmelze mit einer volumetrischen Fließgeschwindigkeit V0 bei der optimalen Gießtemperatur T0 aus fließt. Der zugehörige Durchmesser des Mundstücks 4 sei dabei Dg. Alle diese Parameter hängen nach dem Stand der Technik voneinander ab und eine Veränderung eines dieser Parameter über die relativ eng gehaltenen Grenzen hinaus läßt den ganzen Vorgang fehllaufen. Wenn beispielsweise die Schmelztemperatur Tg auf T abfällt, wobei T0> T, wird die Fließfähigkeit der Stahlschmelze durch das Mundstück 4 mit dem Durchmesser Do verringert, d.h. Vo nimmt nach V1 ab. Wenn beispielsweise Tt TQ, z . B. wenn bei Stahl die Temperaturdifferenz T0-T? 100° C, können diethermischen Verluste am Mundstück 4 dazu führen, daß dieses vollständig zusetzt, so daß kein Ausströmen, also kein Gußvorgang mehr erfolgen kann. Im anderen Extrem, falls die Temperatur T über die optimale Gießtemperatur steigt, Tf Tor wird die Strömungsrate durch das Mundstück 4 mit dem Durchmesser Dg etwas vergrößert, aber in schwerwiegenderer Weise wird die Verweilzeit des Metalls in der Wärmetauschzone der Form 8, die nun mit der Wärmeübergangsmenge Ho oder ein wenig mehr arbeitet,-nicht ausreichen, die zusätzliche Wärme abzuführen, damit wird eine geringere Verfestigung eintreten und der Strangmantel unzureichend verfestigt sein, so daß am Ausgang aus der Form 8 Risse zum Ausbrechen von'Metallschmelze führen. Das kann nicht durch Verringerung der Ausströmrate Vo verhindert werden, da diese ja nur von Do abhängt. So können bei-der praktischen Ausführung Abweichungen der Schmelzentemperatur von T0 den ganzen Vorgang beim Stand der Technik unterbrechen oder es kann sogar ein Schaden entstehen.The diameter of the mouthpiece 4 used must be determined in exactly the same way be that the molten metal with a volumetric Flow rate V0 flows out at the optimal casting temperature T0. The associated diameter of the Mouthpiece 4 is Dg. All of these parameters depend on the prior art from each other and a change in one of these parameters over the relatively narrow If the boundaries are kept, the whole process goes wrong. For example, if the melting temperature Tg drops to T, where T0> T, the flowability becomes the molten steel is reduced through the mouthpiece 4 with the diameter Do, i. Vo decreases after V1. For example, if Tt TQ, e.g. B. if the temperature difference in steel T0-T? 100 ° C, the thermal losses at the mouthpiece 4 can lead to this completely clogs, so that no leakage, so no more casting process take place can. At the other extreme, if the temperature T is above the optimal casting temperature increases, Tf gate, the flow rate through the mouthpiece 4 increases with the diameter Dg is somewhat increased, but more serious is the residence time of the metal in the heat exchange zone of the form 8, which is now with the heat transfer amount Ho or a little more works, -not enough to dissipate the additional heat so that it becomes a lower level of solidification occur and the strand jacket solidifies insufficiently so that at the exit from the mold 8 cracks lead to the breaking out of metal melt. This cannot be prevented by reducing the outflow rate Vo, since this yes only depends on Thu. In the practical implementation, deviations in the Melt temperature of T0 interrupt the whole process in the prior art or it can even cause damage.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können Werte für Tot Do und Ho sowie V0 in einem weiten Bereich kombiniert werden, so daß sich Haltezeiten oder ein Versagen des Systems vermeiden lassen können. VO kann unabhängig von Dg verändert werden, so daß z.B. bei einer Überhitzung der Metallschmelze die Durchflußgeschwindigkeit V gegenüber VO reduziert werden kann, um dem'Metallstrang eine ausreichende Verweilzeit in der Form 8 zur Ausbildung eines sicher verfestigten Mantels am Ausgang der Form 8 zur Verfügung zu stellen, so daß der Mantel nicht reißt. Falls die Schmelztemperatur geringer als der Optimalwert T0 ist, dann führt keineswegs ein kleines Mundstück 4 zu einem Anhalten des Durchflusses, da der Mundstückdurchmesser Do bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vielfach größer gehalten werden kann, als es beim Stand der Technik der Fall ist.In the method according to the invention, values for Tot Do and Ho and V0 can be combined in a wide range, so that holding times or avoid system failure can leave. VO can be independent can be changed by Dg so that, for example, if the molten metal is overheated, the Flow rate V can be reduced compared to VO to dem'Metallstrang a sufficient residence time in the mold 8 to form a securely solidified To provide jacket at the exit of the form 8, so that the jacket does not rips. If the melting temperature is lower than the optimal value T0, then leads by no means a small mouthpiece 4 to stop the flow, as the mouthpiece diameter Do can be kept many times greater in the method according to the invention than it is the case with the prior art.

Zusammengefaßt ergibt sich als nützlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, erfolgreich Stranggüsse von Schmelzenlmit einem größeren Gießtemperaturbereich durchzuführen, als es bisher der Fall war. Ferner sind nach dem Stand der Technik nur sehr geringfügige Veränderungen des Mundstückdurchmessers Do zulässig, da eine Verringerung der Querschnittsfläche durch Zusetzen der Düse oder eine -Erhöhung der Querschnittsfläche durch Erosion der Düse in beiden Fällen direkt die Gußgeschwindigkeit beeinflussen und die Kontinuität des Gießverfahrens stören. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Düsengröße von Dg von geringer oder vernachlässigbarer Bedeutung für das Gießverfahren.In summary, a useful advantage arises from the present Invention the possibility of successful continuous castings of molten oil with a larger Perform casting temperature range than was previously the case. Further are after only very minor changes in the diameter of the mouthpiece in the prior art Do permissible because the cross-sectional area is reduced by clogging the nozzle or an increase in cross-sectional area due to erosion of the nozzle in both cases directly affect the casting speed and the continuity of the casting process disturb. In the present invention, the nozzle size of Dg is less than or equal to negligible importance for the casting process.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Wärmeübertragung weit höhere Werte annehmen kann. Der durch das inerte Gas in der dehnbaren Kammer 10 auf den darunterliegenden Meniskus 28 ausgeübte Druck verbessert die Wärmeübertragung zwischen der Außenfläche des sich Verfestigenden Gußteiles und der Wand der Form 8. Dieser Vorteil rührt daher, daß die natürliche Tendenz des heißen verfestigten Gußteilmantels, sich zusammenzuziehen und von der Wand der Form 8 wegzuschrumpfen, durch die erhöhten hydrostatischen Kräfte der Metallschmelze ausgeglichen wird, welche auf die an der Wand der Form 8 anliegende Metallschicht von dem noch flüssigen Inneren her einwirkt, so daß der sich verfestigende Mantel zunächst nach außen zur Wand der Form hin ausbeult. Wie es dem Fachmann bekannt ist, verbessert jede Verringerung des Luftspaltes zwischen der Formwand und der Oberfläche des gegossenen Metallteils, wie es sich erfindungsgemäß durch die Druckeinwirkung auf den flüssigen Kern ergibt, oder durch das Mitziehen des aus -Schlacke bestehenden Schmierstoffes in dem Luftspalt, eine Vergrößerung der Wärmeübertragung zwischen dem Gießteil und der Form 8 erzeugt, so daß schnellere Verfestigung im Gußteil staEtfindet. Damit erlaubt die vorliegende Erfindung beträchtliche vorteilhafte Erhöhungen der Gußausbeute bei allen Erzeugnissen, seien sie nun aluminiumbehandelt oder nicht.Another advantage is that the heat transfer is much higher Can assume values. The by the inert gas in the expandable chamber 10 on the underlying meniscus 28 pressure exerted improves heat transfer between the outer surface of the solidifying casting and the wall of the mold 8. This The advantage arises from the fact that the natural tendency of the hot, solidified casting shell, themselves to contract and to shrink away from the wall of the mold 8, due to the raised hydrostatic forces of the molten metal is balanced, which on the at the Wall of the mold 8 applied metal layer acts from the still liquid interior, so that the solidifying coat initially bulges outwards towards the wall of the mold. As is known to those skilled in the art, any reduction in the air gap between the mold wall and the surface of the cast metal part, as it is according to the invention by applying pressure to the liquid core, or by pulling it along of the lubricant consisting of slag in the air gap, an enlargement the heat transfer generated between the casting and the mold 8, so that faster Solidification takes place in the casting. Thus, the present invention allows considerable advantageous increases in the casting yield for all products, if they are now aluminum-treated or not.

Als weiterer Vorteil kann noch angeführt werden, wenn auch der Einfluß auf das Verfahren selbst nicht so groß erscheint, daß die Standhöhe der Schmelze im Gefäß 1 keinen so großen Einfluß mehr auf den Durchfluß durch das Mundstück 4 besitzt, d.h.Another advantage can be cited, albeit the influence on the process itself does not appear so great that the level of the melt In the vessel 1, there is no longer such a great influence on the flow through the mouthpiece 4 owns, i.e.

daß tiefere oder-flachere Schmelzenstände ohne weiteres hingenommen werden können. Größere Metalltiefen im Zwischengefäß erleichtern ein Abschwemmen von Einschlüssen, während flachere Tiefen der Metallschmelze Folgegußvorgänge erleichtern.that deeper or shallower melt levels are readily accepted can be. Larger metal depths in the intermediate vessel make it easier to wash away inclusions, while shallower molten metal depths facilitate subsequent casting operations.

Da die Gießrate nun willentlich bis zu einem Maximalwert beeinflußt werden kann, der durch den Wärmeaustausch in der Form bestimmt wird, kann nötigenfalls der Gießvorgang so verlangsamt werden, daß, falls nicht rechtzeitig neue Metallschmelze als Nachschub vorhanden ist, eine Unterbrechung des Gießvorganges,d.h. eine-En-tleerung des Gefäßes 1 vermieden werden kann. Die Herstellko$ten können dadurch abgesenkt werden, daß ein billigeres wärmebeständiges Material für die Düse eingesetzt werden kann, und nur eine Düsengröße für alle Schmelzensorten und Produktgrößen verwendet wird.Since the pouring rate is now deliberately influenced up to a maximum value determined by the heat exchange in the mold, if necessary the casting process can be slowed down so that, if not in time, new metal melt is available as replenishment, an interruption of the casting process, i.e. an-emptying of the vessel 1 can be avoided. The manufacturing costs can thereby be reduced will, that a cheaper heat-resistant material can be used for the nozzle, and only one nozzle size is used for all melt types and product sizes.

Claims

Method and device for the continuous casting of aluminum-containing Steel and alloy melting claims: 1. Process for continuous Casting of aluminum-containing steel and alloy melts, thereby k e n n -draws, a) that the metal melt by the dead weight of the melt column in a vessel from a non-metering outlet mouthpiece through a melt column containing pipe made of heat-resistant material as the pipe filling and the Molten metal column connecting molten metal in the vessel to a molten metal meniscus is poured into a linear cyclically movable mold and around the pipe, b) that controlling the surface temperature of the metal casting adjacent the mold outlet the pull rate of the metal casting from the mold is kept in a predetermined range will, c) that the exposed molten metal meniscus with under Pressurized inert gas in an expandable that tightly connects the tube to the mold Chamber is covered, d) that the gas pressure acting on the meniscus of the inert Gas is regulated to the static weight of the molten metal column in the vessel and to brace in the tube and to keep the tube filled with molten metal that flows out of the mold at substantially the same volume rate as the pour rate, e) that continuously a mold lubricant between the meniscus and mold wall on the Mold inlet is supplied, whereby f) the mold lubricant as a seal for the inert gas is used between the metal and the mold, and g) that pressurized inert gas presses the mold lubricant between the metal and the mold, around the To reduce surface friction.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the molding lubricant is a flash evaporatable lubricating oil is.

3. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the molding lubricant is a casting powder.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized g e k It is noted that oxide accumulations on the melt meniscus are detected and removed.

5. Device for continuous casting of aluminum-containing steel and alloy melts, g e k e n n -z e i c h n e t by a) a vessel (1) for the molten metal with a non-measuring outlet nozzle (4) for the molten metal, b) a cyclically linearly movable mold (8) for receiving molten metal from the Vessel (1), c) a tube (18) containing a molten metal column (6) from a heat-resistant material which, during operation, fills the tube (8) with a column of molten metal (6) contains the molten metal (2) in the vessel (1) with a in the form (8) the lower end (22) of the tube surrounding molten metal meniscus (28) connects, d) means (56, 58, 59) for maintaining the surface temperature of the metal casting (57) in the vicinity of the outlet of the mold (8) in a predetermined Range by regulating the pull rate of the metal casting from the mold, e) one the Meniscus (28) shielding and the tube (18) with the form (8) sealing expandable Chamber (10), f) devices (12, 36) for the continuous introduction of under Pressurized inert gas into the expandable chamber (10) via the meniscus (28), g) means (34, 38, 46) for regulating the pressure of the inert gas on the meniscus in such a way that the melt column (2, 6) in the vessel (1) and in the operation Tube (18) supported and the tube (18) with Molten metal filled is maintained with the molten metal at substantially the same volume rate how the casting rate flows in the mold (8), and h) means (65, 66; 70, 71) for continuous supply of lubricant between the meniscus (28) and the wall the mold (8) at the mold inlet (26).

6. Apparatus according to claim 5, g e k e n n z e i c h n e t through Means (60, 61, 63a; 62, 63, 63a) for detecting the formation of oxide clusters on the meniscus (28) and for removing it from the meniscus.