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EP0746434A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls

Info

Publication number
EP0746434A1
EP0746434A1 EP95910398A EP95910398A EP0746434A1 EP 0746434 A1 EP0746434 A1 EP 0746434A1 EP 95910398 A EP95910398 A EP 95910398A EP 95910398 A EP95910398 A EP 95910398A EP 0746434 A1 EP0746434 A1 EP 0746434A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
strand
steel
steel strand
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP95910398A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0746434B1 (de
Inventor
Wolfgang Reichelt
Ulrich Urlau
Paul Freier
Karl-Heinz Spitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6512282&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0746434(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Publication of EP0746434A1 publication Critical patent/EP0746434A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0746434B1 publication Critical patent/EP0746434B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0631—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a travelling straight surface, e.g. through-like moulds, a belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling molten steel, in particular strip casting, in which at least part of the liquid metal emerging from a nozzle of a metallurgical vessel solidifies by contact with a cooling surface, and an apparatus for carrying out the method.
  • the liquid metal is led into a cooled form, whereby a solidification front forms from the outside to the inside of the strand due to the contact with the cooling form.
  • an inert gas it is known to supply them with an inert gas.
  • the gas used here is introduced into the housing in an undirected manner and is used exclusively for cooling and usually to reduce scale formation.
  • the inert gas was brought into contact with either the liquid or the already solidified surface.
  • BandgieQen as is known from DE 38 10 302, for example, the liquid metal is placed on a cooled endless belt and the free surface of the belt strand cools during its transport on the conveyor belt, so that the free surface in the front area near the nozzle is still free is liquid and then solidifies by cooling.
  • the invention has set itself the goal of creating a method and a corresponding device with which influence on the surface of the metallic extrudate is exerted both on its shape and on its quality.
  • a gas stream is directed onto the surface of the freely accessible liquid steel strand immediately after it leaves the metal nozzle of the metallurgical vessel.
  • the strand surface is exposed to a gas that forms an inert atmosphere at least until the steel strand has completely solidified.
  • inert gases such as argon or nitrogen are used in particular.
  • the use of the gas in the vicinity of the nozzle specifically influences the heat dissipation and the surface tension.
  • the inventors propose either to heat the gas and thereby prevent the strand surface from solidifying for a predeterminable distance, or in another embodiment to cool the 6as to such an extent that it is in liquid form is promoted.
  • the temperature of the gas can be pre-set in both extreme areas.
  • the gas can also be used at room temperature.
  • the gas in a quantity and at a speed to the surface of the steel strand in such a way that the shape of the casting strand is influenced.
  • the surface can be deliberately pressed in and, for example, the profile can be given a crown in the form of a crown.
  • the gas can also be controlled in such a way that the gas kinetics additionally have a positive influence in reducing the formation of bumps.
  • Figure 1 schematically shows a longitudinal section through the casting machine
  • Figure 2 schematically shows a cross section.
  • FIG. 1 shows a metallurgical vessel 11, in which a metal melt M flows out of a metal nozzle 12.
  • the melt M is fed onto a conveyor belt 43, which is held as an endless belt by a drive drum 41 and a deflection drum 42.
  • a cooling device 44 is provided on the underside of the upper run of the conveyor belt 43, which cools the steel strand S, which is transported in the conveying direction s.
  • the metal strand 5 is surrounded by a housing 31, of which it is surrounded at the outlet 32 by a seal 33 to minimize the gas leakage.
  • Gas nozzles 25 are passed through the ceiling of the housing 31. These nozzles 25 have an angle between 0 and 45 ° with respect to the steel strand S. These gas nozzles 25 are connected to gas distributors 26 which are connected to a compressor 21 via feed lines 23. The gas nozzles 25 can be shut off individually by shut-off elements 24.
  • a heat exchanger 22 is arranged between the compressor 21 and the nozzles 25, with which the temperature of the gas forming a reduced atmosphere or of the inert gas can be predetermined.
  • the compressor 21 is connected to a gas supply station 29.
  • a connecting line 28 is provided, which connects the gas supply station 29 to the housing 31 in the region of the strand outlet 32 via a gas manifold 27.
  • FIG. 2 shows a cross section through a strip casting machine using the same position numbers as FIG. 1.
  • the arrangement of several gas nozzles 25 next to one another is shown, each of which has a shut-off element 24 and is connected to a distributor 26 which has the feed line 23.
  • a seal 34 is provided in the upper area of the deflection drum 42, which minimizes the leakage between the side cheeks of the housing 31 and the side plates of the drum 42.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls, insbesondere durch Bandgiessen, bei dem mindestens ein Teil des aus einer Metalldüse eines metallurgischen Gefässes austretende Schmelze durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt. Erfindungsgemäss wird ein eine reduzierende Atmosphäre bildender Gasstrom auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse geleitet und die Strangoberfläche wird mindestens bis zum vollständigen Durchstarren dieser Gasatmosphäre ausgesetzt.

Description

verfahren und Vorrichtung zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls, insbesondere Bandgieβen, bei dem mindestens ein Teil des aus einer Düse eines metallurgischen GefäQes austretenden Flüssigmetalls durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim kontinuierlichen GieBen oder StranggieQen wird das flüssige Metall in eine gekühlte Form geführt, wobei sich durch den Kontakt mit der Kühlform sich eine Erstarrungsfront von auβen beginnend zum Inneren des Stranges ausbildet. Zur Verbesserung der Qualität der Metallrohlinge ist bekannt, diesen ein inertes Gas zuzuführen.
So wird in der DE 05 21 63 928 vorgeschlagen, bei der Herstellung von Stahlrohlingen durch kontinuierliches Gießen eines Metallstrahls in eine gekühlte Form am oberen Teil der Form in der N he der Oberfläche des flüssigen Metalls über dem Metall inertes Gas einzuführen. Vorgeschlagen wird hierbei Stickstoff oder Argon, welches vorher durch Komprimieren und Absenken der Temperatur verflüssigt wird und in verflüssigtem Zustand auf die Oberfläche des Stahlrohlings aufgebracht wird.
Aus dieser Schrift ist es lediglich bekannt, flüssiges Metall einer
Inertgasatmosphäre auszusetzen und den Gasstrahl so einzurichten, daQ das flüssige Metall des Rohrlings in eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse versetzt wird.
Aus der Schrift DE 32 27 132 A1 ist es bekannt, einen aus einer Zumeβdüse austretenden Metallstrom in einen Schutzmantel aus inertem Gas, z. B. Argon oder Stickstoff einzuhüllen, um Luft von der Nähe der Metallschmelze fernzuhalten. Dieses unter Druck stehende inerte Gas schirmt den aus der Umgebungsluft stammenden Sauerstoff ab und verhindert dadurch eine Reoxidierung des freiliegenden Metallschmelzen-Miniskus. Eine weitergehende Beeinflussung des flüssigen Metalls entnimmt der Fachmann dieser Schrift nicht. Weiterhin ist der Einsatz inerten Gases zur Behandlung bereits erstarrter oder nur erwärmter metallischer Stränge oder Drähte bekannt. Erwähnt sei hier beispielsweise die Schrift DE 35 06 5S7A1, bei der ein Draht in einem Gehäuse einer Kühlkolonne einem leicht reduzierenden Gas ausgesetzt wird. Das hier eingesetzte Gas wird ungerichtet in das Gehäuse eingeführt und dient ausschließlich der Kühlung und üblicherweise der Verminderung einer Zunderbildung. Bei den zitierten Gieβverfahren wurde das inerte Gas entweder mit der flüssigen oder der bereits erstarrten Oberfläche in Kontakt gebracht. Beim BandgieQen, wie es etwa aus der Schrift DE 38 10 302 bekannt ist, wird das Flüssigmetall auf ein gekühles Endlosband aufgegeben und die freie Oberfläche des Bandstranges kühlt während seines Transportes auf dem Förderband ab, so daQ im vorderen Bereich in Düsennähe die freie Oberfläche noch flüssig ist und danach durch Abkühlung erstarrt. Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, mit der EinfluQ auf die Oberfläche des metallischen Stranggutes sowohl auf seine Form wie auf seine Qualität genommen wird.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 11.
Erfindungsgemaß wird ein Gasstrom auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet. Dabei wird die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren des Stahlstranges einem Gas ausgesetzt, das eine inerte Atmosphäre bildet. Neben der Möglichkeit des Einsatzes von sauerstoffarmen Gasen wie Rauchgas kommen hier insbesondere inerte Gase wie Argon oder Stickstoff zum Einsatz.
Durch den Einsatz dieser Gase wird intensiv Einfluß auf die Oberfläche des Stahlstranges genommen, und zwar sowohl im flüssigen Bereich, wie im erstarrten Bereich, als auch im Übergangsbereich flüssig/fest. Zum einen wird hierdurch jegliche Verzunderung vermieden. Darüber hinaus wird durch den Einsatz des Gases in Düsennähe gezielt die Wärmeabfuhr und die Oberflächenspannung beeinflußt. In Abhängigkeit der gewünschten Qualität des Stahlstranges bzw. des Stahlbandes schlagen die Erfinder vor, das Gas entweder zu erhitzen und hierdurch ein Erstarren der Strangoberfläche für eine vorgebbare Strecke zu verhindern, oder in einer anderen Ausführungsform, das 6as soweit abzukühlen, daQ es in flüssiger Form gefördert wird. In beiden extremen Bereichen kann die Temperatur des Gases vorggebar geführt werden. Selbstverständlich kann das Gas auch bei Raumtemperatur eingesetzt werden. Neben der Temperatur wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Gas einer Menge und einer Geschwindigkeit in der Weise auf die Oberfläche des Stahlstranges zu leiten, daß Einfluß auf die Form des Gieβstranges genommen wird. Zum einen kann die Oberfläche gezielt eingedrückt werden und dem Gesamtstrang beispielsweise das Profil in Form einer Bombierung gegeben werden. Das Gas kann aber auch so gesteuert werden, daß die Gaskinetik ergänzend einen positiven Einfluß bei der Verminderung einer Beulenbildung nimmt.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die
Figur 1 schematisch einen Längsschnitt durch die Gießanlage Figur 2 schematisch einen Querschnitt.
Die Figur 1 zeigt ein metallurgisches GefäQ 11, bei dem aus einer Metalldüse 12 eine Metallschmelze M ausströmt.
Die Schmelze M wird auf ein Transportband 43 geführt, welches als Endlosband von einer Antriebstrommel 41 und einer Umlenktrommel 42 gehalten wird. Auf der Unterseite des Obεrtrumms des Transportbandes 43 ist eine Kühleinrichtung 44 vorgesehen, die den Stahlstrang S, der in Förderrichtung s transportiert wird, kühlt.
Der Metallstrang 5 ist von einer Einhausung 31 umgeben, von der er am Austritt 32 durch eine Dichtung 33 zur Minimierung der Gaslekage umgeben ist.
Durch die Decke der Einhausung 31 sind Gasdüsen 25 durchgeführt. Diese Düsen 25 weisen gegenüber dem Stahlstrang S einen Winkel zwischen 0 und 45 ° auf. Diese Gasdüsen 25 sind an Gasverteiler 26 angeschlossen, die über Zuleitungen 23 mit einem Verdichter 21 in Verbindung stehen. Die Gasdüsen 25 sind durch Absperrorgane 24 einzeln absperrbar.
Zwischen dem Verdichter 21 und den Düsen 25 ist ein Wärmetauscher 22 angeordnet, mit dem die Temperatur des eine reduzierte Atmosphäre bildenden Gases bzw. des Inertgases vorgebbar einstellbar ist. Der Verdichter 21 ist an eine Gasversorgungsstation 29 angeschlossen. In der Figur 1 ist eine Verbindungsleitung 28 vorgesehen, die die Gasversorgungsstation 29 über eine Gassammelleitung 27 mit der Einhausung 31 im Bereich des Strangaustrittes 32 verbindet.
Die Figur 2 zeigt unter Verwendung identischer Positionsziffern wie Figur 1 einen Querschnitt durch eine Bandgieβanlage. Dargestellt ist die Anordnung mehrerer Gasdüsen 25 nebeneinander, die jeweils ein Absperrorgan 24 aufweisen und an einen Verteiler 26 angeschlossen sind, der die Zuleitung 23 aufweist.
Im oberen Bereich der Umlenktrommel 42 ist eine Dichtung 34 vorgesehen, die die Lekagen zwischen den Seitenwangen der Einhausung 31 und den Seitenschildern der Trommel 42 minimiert.
Positionsliste:
10 Metallzuführung
11 metallurgisches Gefäß
12 Metalldüse
20 Gaszuführung
21 Verdichter
22 Wärmetauscher
23 Zuleitung
24 Absperrorgan
25 Gasdüse
26 Verteiler
27 Gassammelleitung
28 Verbindungsleitung
23 Gasversorgungsstation
30 Gasatmosphäre
31 Einhausung
32 Austritt Strang
33 Dichtung.(32)
34 Dichtung (42)
40 Gießmaschine
41 Antriebstrommel
42 Umlenktrommel
43 Transportband
44 Kühleinrichtung 5 Metallstrang s Förderrichtung
M Schmelze
ERSATZBLATT

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls, insbesondere durch Bandgießen, bei dem mindestens ein Teil des aus einer Metalldüse eines metallurgischen Gefäßes austretenden Schmelze durch Kontakt mit einer Kühlfläche erstarrt, dadurch gekennzeichnet, daQ ein eine reduzierende Atmosphäre bildender Gasstrom, insbesondere ein Inertgasstrom, auf die Oberfläche des frei zugänglichen flüssigen Stahlstranges unmittelbar nach seinem Verlassen der Metalldüse des metallurgischen Gefäßes geleitet, und daQ die Strangoberfläche mindestens bis zum vollständigen Durcherstarren dieser Gasatmosphäre ausgesetzt wird.
2. verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ die .Temperatur des Gases vorgebbar geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daQ das Gas auf eine Temperatur erhitzt wird, die ein Erstarren der Strangoberfläche verhindert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daQ das HeiQgas in Strangförderrichtung in einem Bereich auf die Strangoberfläche aufgetragen wird, in dem die auf der Gegenseite einsetzende Erstarrungsfront den Strang in Dickenrichtung noch nicht durchdrungen hat.
ERSATZBLATT 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas soweit abgekühlt wird, daß es in flüssiger Form gefördert wird.
6. Verfahren nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daQ das Gas in einem Winkel zwischen 0 und 50° auf die Oberfläche des Stahlstranges auftrifft.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daQ das Gas zur Verminderung der Oberflächenspannung des Stahlstranges auf diesen isokinεtisch und unter einem Winkel <10D aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daQ das Gas in so großer Menge und so hoher Geschwindigkeit auf der Oberfläche des Stahlstranges auftrifft, daQ der Strang im Querschnitt sich verringernd an der Oberfläche eingedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daQ der Gasstrom so gesteuert wird, daQ in Richtung quer zur
Förderrichtung des Stahlstranges ein Geschwindigkeits- und
Druckprofil eingestellt wird.
ERSATZBLATT 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeits- und Druckprofil die Form einer Bombierung aufweist.
11. Vorrichtung zum StranggieBen von Stahl mit einem, eine Metalldüse aufweisenden Gefäß, über die Schmelze einer mindestens eine Seite des Stahlstranges, insbesondere von Metallbändern, berührende Kühlform führbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1. dadurch gekennzeichnet, daQ eine Einhausung (31) vorgesehen ist, die den Stahlstrang (S) in dem Bereich bis zu seiner vollständigen Durcherstarrung umhüllt, daQ innerhalb der Einhausung in Strangführungsrichtung (s) parallel zur Metalldüse (12) des Gefäßes (11) mindestens in ihrer unmittelbaren Nähe Gasdüsen (25) angeordnet sind, die an eine
Gasversorgungsstation (29) angeschlossen sind, und daQ die Einhausung (31) im wesentlichen an der
Strangaustrittsöffnung (32) eine Abdichtung (33) aufweist, die die
Gaslekagen minimiert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daQ in Abhängigkeit des gewünschten Gasvolumens und/oder der Gasaustrittsgeschwindigkeit auf den Stahlstrang die Anzahl und die Anordnung der Gasdüsen (25) in Strangförderrichtung (s) sowie in Strangbreitenrichtung festgelegt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gasversorgungsstation (29)
ERSATZBLATT und den Gasdüsen (25) ein Wärmetauscher vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daQ an die Versorgungsstation ein Verdichter (21) angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daQ an der Einhausung (31) am Strangaustrittsende (32) eine Gassammelleitung (27) vorgesehen ist, die mit der Gasversorgungsstation (29) des Gases in Verbindung steht.
EP95910398A 1994-03-04 1995-02-10 Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls Expired - Lifetime EP0746434B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4407873 1994-03-04
DE4407873A DE4407873C2 (de) 1994-03-04 1994-03-04 Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen schmelzflüssigen Stahls
PCT/DE1995/000196 WO1995023661A1 (de) 1994-03-04 1995-02-10 Verfahren und vorrichtung zum kühlen schmelzflüssigen stahls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0746434A1 true EP0746434A1 (de) 1996-12-11
EP0746434B1 EP0746434B1 (de) 1998-12-30

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Country Status (13)

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EP (1) EP0746434B1 (de)
JP (1) JP3016594B2 (de)
KR (1) KR100295950B1 (de)
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AT (1) ATE175136T1 (de)
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