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WO1998035773A1 - Verfahren zum verhindern des kontaktes von sauerstoff mit einer metallschmelze - Google Patents

Verfahren zum verhindern des kontaktes von sauerstoff mit einer metallschmelze Download PDF

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Publication number
WO1998035773A1
WO1998035773A1 PCT/EP1998/000788 EP9800788W WO9835773A1 WO 1998035773 A1 WO1998035773 A1 WO 1998035773A1 EP 9800788 W EP9800788 W EP 9800788W WO 9835773 A1 WO9835773 A1 WO 9835773A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
casting
suction
chamber
inert gas
oxygen
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP1998/000788
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Hohenbichler
Stefano Pellissetti
Romeo Capotosti
Giuseppe Guasto
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.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Acciai Speciali Terni SpA
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Acciai Speciali Terni SpA
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
Priority to KR10-1999-7006578A priority Critical patent/KR100525035B1/ko
Priority to US09/367,434 priority patent/US6415849B1/en
Priority to AT98910649T priority patent/ATE202304T1/de
Priority to JP53534498A priority patent/JP2001512371A/ja
Priority to DE59800886T priority patent/DE59800886D1/de
Priority to CA002281703A priority patent/CA2281703A1/en
Priority to EP98910649A priority patent/EP0961665B1/de
Priority to BR9807225-0A priority patent/BR9807225A/pt
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH, Acciai Speciali Terni SpA filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Priority to AU64963/98A priority patent/AU744243B2/en
Priority to PL98335252A priority patent/PL335252A1/xx
Publication of WO1998035773A1 publication Critical patent/WO1998035773A1/de
Priority to UA99084539A priority patent/UA48296C2/uk
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased 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
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • 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
    • B22D11/06—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
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0642—Nozzles
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/003—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using inert gases

Definitions

  • the invention relates to a method for preventing the contact of oxygen with a molten metal during continuous casting, the molten metal flowing into a casting space delimited by walls and emerging from it as a strand, and a device for carrying out the method.
  • Continuous casting results in the accumulation of molten metal in the casting room, which must be protected against reoxidation and its bath level from excessive heat radiation.
  • the bath level is covered with casting powder or with an oil for this purpose.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has the object to provide a method of the type described above and a device for continuous casting, with which contact of oxygen with a molten metal can be prevented, which completely prevents reoxidation, u .zw. even if there is severe wear on the gaps between the walls forming the casting space.
  • This object is achieved in a method of the type described in the introduction in that any gaps that may be trying to penetrate between the walls and / or oxygen adhering to the walls are suctioned off.
  • a particularly efficient removal of the oxygen can advantageously be achieved in that the suction in several from the outside to the inside Suction stages arranged one behind the other take place, whereby the suction is expediently carried out with decreasing pressure from stage to stage from the outside inwards towards the casting chamber.
  • the suction pressure in the suction stage closest to the casting chamber is set below 50 mbar, preferably below 10 mbar.
  • an inert gas is expediently allowed to flow against the wall directly adjacent to the suction zone closest to the casting chamber on a wall delimiting the casting chamber, the pressure of the inert gas advantageously being increased by at least 10 mbar, preferably by more than 200 mbar the pressure of the neighboring suction stage.
  • the inert gas is preferably blown against the wall in a plurality of inert gas stages which are arranged adjacent to the outside of the casting chamber.
  • the inert gas is expediently blown onto the wall at a speed of at least 0.5 m / s, at most 10 m / s, preferably at more than 2 m / s.
  • a casting method in which at least one wall is moved relative to the casting chamber in which at least one wall is moved relative to the casting chamber, according to a preferred embodiment, wall regions of this wall which are newly entering the casting chamber are freed of oxygen adhering to them by suction before the entry.
  • the continuous casting is then advantageously carried out in the roll casting process, preferably in the two-roll casting process, that is to say that roll casting processes with only one casting roll, as described, for example, in EP-B-0 040 072, are also suitable for the process according to the invention.
  • the method according to the invention can also be used when casting a molten metal on any moving heat sink, for example a caterpillar chain according to DE-A-36 02 594. It may also be for Chill molds with rigid walls are advantageous, for example, if the application of a mold powder is not possible or would be too expensive.
  • a device with which contact of oxygen with a molten metal can be prevented during continuous casting wherein a casting space bounded by walls is filled with molten metal and a strand emerges from the casting space via a pouring gap in the pouring space, is characterized in that any between adjacent ones Walls existing gaps a suction device is provided for trying to penetrate through the gaps and / or for oxygen adhering to the walls.
  • a device for the continuous casting of a metal strip preferably a steel strip, with two counter-rotating casting rolls with parallel adjacent roller axes and two side dams, which together form a casting space for the reception of molten metal and with a covering hood which is arranged above the casting space and this closes at the top, as well as with a sealing device that prevents the entry of air into the casting space along a gap formed by the cover and the rotating casting rollers
  • the object on which the invention is based is advantageously achieved in that the sealing device has at least one atmospheric side in the vicinity of the Gap is arranged between the rotating casting rolls and the cover and extending parallel to the roll axis suction chamber.
  • This sealing device has a particularly effective effect if it is formed by a plurality of suction chambers arranged next to one another in the circumferential direction of the casting rolls. It is advantageous here if each suction chamber is connected to an assigned suction pump or to a stage of a multi-stage suction pump via a suction line.
  • the sealing device is designed as a serial multi-chamber system. This measure reduces the suction pressure in the direction of movement of the casting rolls from the suction chamber to the suction chamber. By a Corresponding coordination of the number of suction chambers to the peripheral speed of the casting rolls, a complete removal of the entrained air can be achieved.
  • the sealing device is arranged at a defined distance from the casting roll surface and the gap formed by the sealing device and the casting roll surface is sealed at least on the input and output sides with touching seals, preferably brush or rubber lip seals.
  • At least one of the suction chambers is additionally equipped with an inert gas purge.
  • the device is improved in that an inert gas supply is arranged between the cover and the suction device, this inert gas supply being designed as a vacuum chamber with an opening directed against the casting rolls.
  • the opening is advantageously designed as a nozzle which is directed obliquely towards the casting roll surface and inclined to the adjacent suction chamber.
  • FIG. 1 shows a cross section through the two-roll zeng screenstrom with a sealing device according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the sealing device according to the invention
  • FIG 3 shows a third embodiment of the sealing device according to the invention.
  • the two-roll casting installation as shown schematically in section in FIG. 1, has two driven casting rolls 1, 2, the roll axes 3, 4 of which are arranged parallel to one another and are arranged in a horizontal plane.
  • the two casting rolls 1, 2 rotating in opposite directions in the direction of the arrow 5, 6 are provided with internal cooling (not shown) for the casting roll shell, which forms the casting roll surface 7.
  • side dams 8 are arranged sufficiently close to the casting rolls 1, 2.
  • a casting chamber 9 is formed by the casting rolls 1, 2 and the side dams 8, into which melt 20 is introduced from a melt container or a distribution vessel (not shown) through a supply nozzle 11 provided with outlet openings 11, which forms a melt sump 12.
  • the casting chamber 9 is bounded at the top, with respect to the casting rollers 1, 2 and with respect to the side dams 8 by a cover 13 which has a refractory lining 14 on the melt side in order to protect the melt 20 against excessive heat losses and against reoxidation from the atmospheric oxygen.
  • a desired minimum gap 18 between the cover 13 and the casting rollers 1, 2 is set with a support device 15 for the cover 13, which is adjustable with respect to a stationary frame 16 with setting elements 17.
  • the cover 13 is penetrated by the feed nozzle 10, with the smallest possible gap being provided between these components, which may be covered by a seal.
  • a two-roll caster of this configuration it is possible to cast a thin metal strip, in particular a steel strip, in the thickness range from 1 mm to 12 mm, the melt 20 to be cast being introduced continuously into the casting space 9, as described at the beginning.
  • the casting rolls 1, 2 rotating and cooling in opposite directions are increasingly formed Stronger shells, which are connected in the narrowest cross section between the casting rolls to form a band formed by the casting rolls.
  • the thickness of the strip fed out by the casting rolls is determined by the distance between the two casting rolls.
  • a sealing device 23 formed by a suction chamber 24 is on the atmosphere side in the vicinity of the gap 18 and at a short distance from the casting roll surface 7 arranged.
  • the suction chamber 24 is open to the casting roll surface 7 and is connected to a suction line 25 and a suction pump, not shown.
  • the suction chamber 24 is formed in a simple manner by a U-profile open to the casting roll surface, which extends parallel to the roll axis 3, 4 at a short distance from the casting roll surface over the entire length of the casting roll.
  • the gap between the suction chamber 24 and the casting roll surface 7 is covered with seals attached to the U-profile and the casting roll surface 7 touching seals 27, which are preferably designed as brush or rubber lip seals.
  • the suction device 23 is formed by a plurality of suction chambers 24 arranged side by side in the circumferential direction of the casting rolls 1, 2, and each suction chamber is via an associated suction line 25, each with a stage of a multi-stage suction pump, not shown connected.
  • This designed as a serial multi-chamber sealing device 23 makes it possible to operate the introduced air in several suction stages with the chamber pressure gradually decreasing in the direction of casting.
  • the pressure in the last suction chamber 31 in the direction of casting rotation is set to a value below 50 mbar, preferably below 10 mbar, in order to achieve optimal air suction.
  • an inert gas supply 28 is additionally between the suction chamber 24 and the cover 13 arranged, which is formed by a vacuum chamber 29 and has an opening 32 directed towards the casting roll surface. In addition, it is connected to a supply line 30 for inert gas.
  • the vacuum chamber 29 is designed in the same way as the suction chamber 24, and both are combined in one structural unit in order to prevent entry of false air. For the same reason, the vacuum chamber 29 is connected to the cover 13 in an airtight manner.
  • the vacuum chamber 29 is formed with an outlet opening directed against the casting roller surface 7, the vacuum chamber being combined with the serial multi-chamber system of the sealing device 23 to form a structural unit and being sealed against air access.
  • Inert gas is introduced into the vacuum chamber 29 in order to build up a flow boundary layer of inert gas on the casting roll surface 7, which is introduced into the casting chamber 9 instead of the air through the gap 18 between the casting rolls 1, 2 and the covering hood 13.
  • the pressure in the vacuum chamber 29 is set at least 10 mbar, preferably more than 200 mbar, above the pressure of the upstream suction device 23.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which a plurality of vacuum chambers 29, which are connected to a common inert gas supply 28, are arranged within a suction chamber 24, connected to a suction line 25, for the fresh air suction.
  • the inert gas pressure is set to a value above atmospheric pressure.
  • Last residues of the atmospheric oxygen adhering to the casting roll surface 7 in the boundary layer can be removed with the inert gas purging if the inert gas is blown directly against the casting roll surface 7 is, for which the flow velocity is set to at least 0.5 m / s, preferably to more than 2 m / s. Flow velocities of more than 10 m / s bring no additional effect.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze beim Stranggießen strömt die Metallschmelze (20) in einen von Wänden (1, 2, 13) begrenzten Gießraum ein und tritt aus diesem als Strang aus. Um den Kontakt von Sauerstoff mit der Metallschmelze und so eine Reoxidation gänzlich zu verhindern, wird über allfällige Spalte (18) zwischen den Wänden (1, 2, 13) einzudringen versuchender und/oder an den Wänden (1, 2) anhaftender Sauerstoff abgesaugt.

Description

Verfahren zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze beim Stranggießen, wobei die Metallschmelze in einen von Wänden begrenzten Gießraum einströmt und aus diesem als Strang austritt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Stranggießen kommt es im Gießraum zur Ansammlung von Metallschmelze, die gegen Reoxidation und deren Badspiegel vor starker Wärmeabgabe durch Strahlung geschützt werden muß. Beim konventionellen Stranggießen wird zu diesem Zweck der Badspiegel mit Gießpulver oder mit einem Öl bedeckt.
Zum Gießen dünner Bänder sind verschiedene Gießverfahren bekannt, bei denen der Gießraum nicht von starren Wänden, sondern von einer sich mit dem Strang bewegenden Wand oder von mehreren sich mit dem Strang bewegenden Wänden gebildet ist, beispielsweise von einer Raupenkette gemäß EP-A - 0 526886 oder von einer Walze gemäß EP-A - 0 568 211 oder EP-B - 0 040 072 oder von zwei sich gegenläufig bewegenden Gießwalzen gemäß US-A - 4,987,949 oder EP-B - 0 430841. Bei diesen Verfahren ist es nicht möglich, die Metallschmelze durch ein Gießpulver oder Öl zuverlässig gegen Reoxidation bzw. Wärmeabgabe zu schützen, wie dies bei Gießräumen bzw. Kokillen mit starren Wänden meist der Fall ist.
Aus der EP-B - 0 430841 ist es bei einer Zweiwal zengießanlage bekannt, den Badspiegel durch Vorsehen einer Abdeckhaube vor zu starker Wärmeabgabe durch Strahlung und gegen Reoxidation zu schützen. Bei dieser Lösung hat sich jedoch herausgestellt, daß es an den Kontaktflächen zwischen Abdeckhaube und Gießwalzen sowohl an der Abdeckhaube als auch an den Gießwalzen zu starkem Verschleiß kommt und durch thermische Verformung der Bauteile der Durchtritt von Luft und damit von Sauerstoff durch Spalte zwischen den den Gießraum begrenzenden Wänden nicht verhindert werden kann. Es kommt zu einer Reoxidation der Schmelze mit allen Nachteilen. Um den Durchtritt von Luft durch den Spalt zwischen Abdeckhaube und Gießwalzen zu minimieren, wird in der US-A - 4,987,949 und der EP-A - 0 714 716 vorgeschlagen, in einen definierten Spalt zwischen Abdeckhaube und Gießwalzen ein inertes Gas, vorzugsweise Stickstoff oder Argon einzublasen und so eine Sperre gegen eindringende Luft zu errichten. Diese Maßnahme reicht jedoch nicht aus, um den Zutritt von Luft in den Gießraum und damit zum Badspiegel restlos zu verhindern, so daß einerseites nach wie vor an der Badoberfläche Metalloxide gebildet werden, die zu Fehlstellen im Inneren des Metallbandes führen. Andererseits werden an der Oberfläche der sich bildenden Strangschale Metalloxide gebildet bzw. diffundiert Sauerstoff in die Randschicht des Metallbandes und bildet dort Einschlüsse, was die Rißanfälligkeit steigert. Trotz der Inertgaszuführung wird in der sogenannten laminaren Unterschicht der Strömungsgrenzschicht die in der Mikrorauhigkeit der Walzenoberfläche anhaftende Luft in den Gießraum eingeschleppt. Diese Unterschicht haftet in der Mikrorauhigkeit der Walzenoberfläche und läßt sich weder durch berührende gleitende Dichtungen noch durch berührungslose Dichtungen abstreifen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine Vorrichtung zum Stranggießen, mit der ein Kontakt von Sauerstoff mit einer Metallschmelze verhindert werden kann, zu schaffen, welche eine Reoxidation gänzlich verhindert, u.zw. auch dann, wenn es zu einem starken Verschleiß an den zwischen den den Gießraum bildenden Wänden vorhandenen Spalten kommt. Insbesondere soll es möglich sein, auch die sogenannte laminare Unterschicht der an den den Gießraum bildenden Wänden anhaftenden bzw. mitgeschleppten Luftschicht zu entfernen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß über allfällige Spalte zwischen den Wänden einzudringen versuchender und/oder an den Wänden anhaftender Sauerstoff abgesaugt wird.
Eine besonders effiziente Entfernung des Sauerstoffs läßt sich vorteilhaft dadurch erzielen, daß das Absaugen in mehreren von außen nach innen zum Gießraum hin hintereinander angeordneten Absaugstufen erfolgt, wobei zweckmäßig das Absaugen mit von Stufe zu Stufe von außen nach innen zum Gießraum hin abnehmendem Druck erfolgt.
Hierbei wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Absaugdruck in der dem Gießraum nächstliegenden Absaugstufe unter 50 mbar, vorzugsweise unter 10 mbar, eingestellt.
Um einen Druckausgleich gegenüber dem Gießraum sicherzustellen, wird zweckmäßig unmittelbar benachbart zur dem Gießraum nächstliegenden Absaugzone an einer den Gießraum begrenzenden Wand ein Inertgas gegen die Wand strömen gelassen, wobei vorteilhaft der Druck des Inertgases um mindestens 10 mbar, vorzugsweise um mehr als 200 mbar, über dem Druck der benachbarten Absaugstufe liegt.
Vorzugsweise wird das Inertgas in mehreren von außen nach innen zum Gießraum hin benachbart angeordneten Inertgasstufen gegen die Wand geblasen.
Zweckmäßig wird das Inertgas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,5 m/s, maximal 10 m/s, vorzugsweise mit mehr als 2 m/s, auf die Wand aufgeblasen.
Bei einem Gießverfahren, bei dem mindestens eine Wand gegenüber dem Gießraum bewegt wird, werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in den Gießraum neu eintretende Wandbereiche dieser Wand vor dem Eintrten von an diesen anhaftendem Sauerstoff durch Absaugen des Sauerstoffes befreit. Das Stranggießen erfolgt dann vorteilhaft im Walzgießverfahren, vorzugsweise im Zweiwalzengießverfahren, d.h., daß auch Walzgießverfahren mit nur einer Gießwalze, wie beispielsweise in der EP-B - 0 040 072 beschrieben, für das erfindungsgemäße Verfahren in Frage kommen. Selbstverständlich läßt sich auch das erfindungsgemäße Verfahren beim Gießen einer Metallschmelze auf einem beliebigen bewegten Kühlkörper, beispielsweise einer Raupenkette gemäß der DE-A - 36 02 594, anwenden. Unter Umständen ist es auch für Kokillen mit starren Wänden von Vorteil, z.B., wenn das Aufbringen eines Gießpulvers nicht möglich ist oder zu aufwendig wäre.
Eine Vorrichtung, mit der ein Kontakt von Sauerstoff mit einer Metallschmelze beim Stranggießen verhindert werden kann, wobei ein von Wänden begrenzter Gießraum mit Metallschmelze gefüllt ist und aus dem Gießraum ein Strang über einen Gießspalt des Gießraumes austritt, ist dadurch gekennzeichnet, daß an allfälligen zwischen benachbarten Wänden vorhandenen Spalten eine Absaugeinrichtung für über die Spalte einzudringen versuchenden und/oder für an den Wänden anhaftenden Sauerstoff vorgesehen ist.
Bei einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes, vorzugsweise eines Stahlbandes, mit zwei gegenläufig rotierenden Gießwalzen mit parallel nebeneinanderliegenden Walzenachsen und zwei Seitendämmen, die zusammen einen Gießraum für die Aufnahme von schmelzflüssigem Metall bilden und mit einer Abdeckhaube, die oberhalb des Gießraumes angeordnet ist und diesen nach oben abschließt, sowie mit einer Abdichteinrichtung, die den Zutritt von Luft entlang eines von der Abdeckhaube und den rotierenden Gießwalzen gebildeten Spaltes in den Gießraum verhindert, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vorteilhaft dadurch gelöst, daß die Abdichteinrichtung von mindestens einer atmospährenseitig im Nahbereich des Spaltes zwischen den rotierenden Gießwalzen und der Abdeckhaube angeordneten und sich parallel zur Walzenachse erstreckenden Absaugkammer gebildet ist.
Besonders effektiv wirkt diese Abdichteinrichtung, wenn sie von mehreren nebeneinander in Umfangsrichtung der Gießwalzen angeordneten Absaugkammern gebildet ist. Hierbei ist es von Vorteil, wenn jede Absaugkammer über eine Absaugleitung mit einer zugeordneten Absaugpumpe oder einer Stufe einer mehrstufigen Absaugpumpe verbunden ist. Nach einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist die Abdichteinrichtung als serielles Mehrkammersystem ausgebildet. Durch diese Maßnahme nimmt der Saugdruck in Bewegungsrichtung der Gießwalzen von Absaugkammer zu Absaugkammer ab. Durch eine entsprechende Abstimmung der Anzahl der Absaugkammern auf die Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalzen ist eine vollständige Entfernung der mitgeschleppten Luft erzielbar.
Nach einer verbesserten Ausführungsform ist die Abdichteinrichtung im definierten Abstand zur Gießwalzenoberfläche angeordnet und der von der Abdichteinrichtung und der Gießwalzenoberfläche gebildete Spalt zumindest eingangs- und ausgangsseitig mit berührenden Dichtungen, vorzugsweise Bürsten- oder Gummi lippendichtungen abgedichtet. Dadurch wird der Luftzutritt bereits vor der ersten Absaugkammer weitgehend auf die mit der Grenzschicht mitgeschleppte Luft begrenzt.
Nach einer anderen Ausführungsform ist zumindest eine der Absaugkammern zusätzlich mit einer Inertgasspülung ausgestattet.
Verbessert wird die Einrichtung dadurch, daß zwischen der Abdeckhaube und der Absaugeinrichtung eine Inertgaszuführung angeordnet ist, wobei diese Inertgaszuführung als Unterdruckkammer mit einer gegen die Gießwalzen gerichteten Öffnung ausgebildet ist. Vorteilhaft ist die Öffnung als Düse ausgebildet, die schräg gegen die Gießwalzenoberfläche und zur benachbarten Absaugkammer geneigt gerichtet ist. Durch diese Maßnahme wird eine walzennahe Inertgasschicht auf die Gießwalze aufgebracht und so ein hervorragender Schutz vor Sauerstoff- bzw. Luftzutritt erzeugt. Wird eine Inertgasschicht von einigen Millimetern Stärke auf der Gießwalze aufgebracht und ein Inertgas verwendet, welches schwerer als Luft ist, so ist es nicht notwendig, daß die Abdeckhaube unmittelbar an die Inertgaszuführung und Absaugeinrichtung anschließt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens zum Gießen eines Metallbandes in mehreren Ausführungsformen:
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Zweiwal zengießanlage mit einer Abdichteinrichtung nach einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdichteinrichtung;
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdichteinrichtung.
Die Zweiwalzengießanlage, wie sie in Fig. 1 schematisch im Schnitt dargestellt ist, weist zwei angetriebene Gießwalzen 1, 2 auf, deren parallel zueinander angeordnete Walzenachsen 3, 4 in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Die beiden gegenläufig in Pfeilrichtung 5, 6 rotierenden Gießwalzen 1, 2 sind mit einer nicht dargestellten Innenkühlung für den Gießwalzenmantel versehen, der die Gießwalzenoberfläche 7 bildet. Stirnseitig sind Seitendämme 8 hinreichend nahe an den Gießwalzen 1, 2 angeordnet. Von den Gießwalzen 1, 2 und den Seitendämmen 8 wird ein Gießraum 9 gebildet, in welchen von einem nicht dargestellten Schmelzenbehälter oder einem Verteilergefäß durch eine mit Austrittsöffnungen 11 versehene Zufuhrdüse 10 Schmelze 20 eingebracht wird, die einen Schmelzensumpf 12 bildet. Der Gießraum 9 ist nach oben, gegenüber den Gießwalzen 1, 2 und gegenüber den Seitendämmen 8 mit einer Abdeckhaube 13 begrenzt, die schmelzenseitig eine feuerfeste Auskleidung 14 aufweist, um die Schmelze 20 vor zu großen Wärmeverlusten und gegen Reoxidation aus dem Luftsauerstoff zu schützen. Mit einer Trageinrichtung 15 für die Abdeckhaube 13, die gegenüber einem stationären Gestell 16 mit Einstellelementen 17 justierbar ist, wird ein gewünschter minimaler Spalt 18 zwischen der Abdeckhaube 13 und den Gießwalzen 1, 2 eingestellt. Die Abdeckhaube 13 ist von der Zufuhrdüse 10 durchsetzt, wobei zwischen diesen Bauteilen ein möglichst geringer Spalt vorgesehen ist, der gegebenenfa ls von einer Dichtung abgedeckt wird.
Mit einer Zweiwalzengießanlage dieser Konfiguration ist es möglich, ein dünnes Metallband, insbesondere ein Stahlband, im Dickenbereich von 1 mm bis 12 mm zu gießen, wobei die zu vergießende Schmelze 20, wie eingangs beschrieben, kontinuierlich in den Gießraum 9 eingebracht wird. An den gegensinnig rotierenden und gekühlten Gießwalzen 1, 2 bilden sich zunehmend stärker werdende Strangschalen aus, die im engsten Querschnitt zwischen den Gießwalzen zu einem von den Gießwalzen geformten Band verbunden werden. Die Dicke des von den Gießwalzen ausgeförderten Bandes wird vom Abstand der beiden Gießwalzen bestimmt.
Um den Zutritt von Luft entlang eines von der Abdeckhaube 13 und den rotierenden Gießwalzen 1, 2 gebildeten Spalten 18 in den Gießraum zu verhindern, ist eine von einer Absaugkammer 24 gebildete Abdichteinrichtung 23 atmosphärenseitig im Nahbereich des Spaltes 18 und im geringen Abstand von der Gießwalzenoberfläche 7 angeordnet. Die Absaugkammer 24 ist zur Gießwalzenoberfläche 7 offen und mit einer Absaugleitung 25 sowie einer nicht dargestellten Absaugpumpe verbunden. Die Absaugkammer 24 ist in einfacher Weise von einem zur Gießwalzenoberfläche offenen U-Profil gebildet, welches sich parallel zur Walzenachse 3, 4 im geringen Abstand von der Gießwalzenoberfläche über die gesamte Gießwalzenlänge erstreckt. Der Spalt zwischen Absaugkammer 24 und der Gießwalzenoberfläche 7 ist mit an den U-Profil schenkein befestigten die Gießwalzenoberfläche 7 berührenden Dichtungen 27 abgedeckt, die vorzugsweise als Bürsten- oder Gummi lippendichtungen ausgebildet sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Absaugeinrichtung 23 von mehreren nebeneinander in Umfangsrichtung der Gießwalzen 1, 2 angeordneten Absaugkammern 24 gebildet und jede Absaugkammer ist über eine zugeordnete Absaugleitung 25 mit je einer Stufe einer nicht dargestellten mehrstufigen Absaugpumpe verbunden. Diese als serielles Mehrkammersystem ausgebildete Abdichteinrichtung 23 ermöglicht es, die eingeschleppte Luft in mehreren Absaugstufen mit in Gießwal zendrehrichtung stufenweise abnehmenden Kammerdruck zu betreiben. Der Druck in der in Gießwal zendrehrichtung letzten Absaugkammer 31 ist zur Erzielung einer optimalen Luftabsaugung auf einen Wert unter 50 mbar, vorzugsweise unter 10 mbar, eingestellt.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist zusätzlich zwischen der Absaugkammer 24 und der Abdeckhaube 13 eine Inertgaszuführung 28 angeordnet, die von einer Unterdruckkammer 29 gebildet ist und einen gegen die Gießwalzenoberfläche gerichtete Öffnung 32 aufweist. Zusätzlich ist sie mit einer Zufuhrleitung 30 für Inertgas verbunden. Im Detail ist die Unterdruckkammer 29 gleichermaßen wie die Absaugkammer 24 ausgebildet und um Falschluftzutritt zu vermeiden, sind beide in einer Baueinheit zusammengefaßt. Aus gleichem Grund ist auch die Unterdruckkammer 29 luftdicht mit der Abdeckhaube 13 verbunden.
In der Ausführungsform, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Unterdruckkammer 29 mit einer gegen die Gießwalzenoberfl che 7 gerichteten Austrittsöffnung ausgebildet, wobei die Unterdruckkammer mit dem seriellen Mehrkammersystem der Abdichteinrichtung 23 zu einer Baueinheit zusammengefaßt und gegen Luftzutritt abgedichtet ist.
Inertgas wird in die Unterdruckkammer 29 eingebracht, um an der Gießwalzenoberfläche 7 eine Strömungsgrenzschicht aus Inertgas aufzubauen, die durch den Spalt 18 zwischen den Gießwalzen 1, 2 und der Abdeckhaube 13 anstelle der Luft in den Gießraum 9 eingebracht wird. Hierzu genügt es, wenn der Druck in der Unterdruckkammer 29 um mindestens 10 mbar, vorzugsweise um mehr als 200 mbar, über dem Druck der vorgelagerten Absaugeinrichtung 23 eingestellt wird.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der mehrere Unterdruckkammern 29, die mit einer gemeinsamen Inertgaszuführung 28 verbunden sind, innerhalb einer mit einer Absaugleitung 25 verbundenen Absaugkammer 24 für die Frischluftabsaugung angeordnet sind. Bei der in Gießwalzendrehrichtung letzten und direkt vor der Abdeckhaube 13 positionierten Unterdruckkammer 29a wird im Gegensatz zu den vorgeordneten Unterdruckkammern 29 der Inertgasdruck auf einen Wert über dem Atmosphärendruck eingestellt.
Letzte Reste des in der Grenzschicht an der Gießwalzenoberfläche 7 anhaftenden Luftsauerstoffes können mit der Inertgasspülung entfernt werden, wenn das Inertgas direkt gegen die Gießwalzenoberfl che 7 geblasen wird, wozu die Anströmgeschwindigkeit auf mindestens 0,5 m/s, vorzugsweise auf mehr als 2 m/s, eingestellt wird. Anströmgeschwindigkeiten von mehr als 10 m/s bringen keinen zusätzlichen Effekt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze (20) beim Stranggießen, wobei die Metallschmelze (20) in einen von Wänden (1, 2, 13) begrenzten Gießraum einströmt und aus diesem als Strang austritt, dadurch gekennzeichnet, daß über allfällige Spalte (18) zwischen den Wänden (1, 2, 13) einzudringen versuchender und/oder an den Wänden (1, 2) anhaftender Sauerstoff abgesaugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugen in mehreren von außen nach innen zum Gießraum hin hintereinander angeordneten Absaugstufen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugen mit von Stufe zu Stufe von außen nach innen zum Gießraum hin abnehmendem Druck erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugdruck in der dem Gießraum nächstliegenden Absaugstufe unter 50 mbar, vorzugsweise unter 10 mbar, eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar benachbart zur dem Gießraum nächstliegenden Absaugzone an einer den Gießraum begrenzenden Wand (1, 2) ein Inertgas gegen die Wand (1, 2) strömen gelassen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Inertgases um mindestens 10 mbar, vorzugsweise um mehr als 200 mbar, über dem Druck der benachbarten Absaugstufe liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas in mehreren von außen nach innen zum Gießraum hin benachbart angeordneten Inertgasstufen gegen die Wand geblasen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,5 m/s, maximal 10 m/s, vorzugsweise mit mehr als 2 m/s, auf die Wand (1, 2) aufgeblasen wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand (1, 2) gegenüber dem Gießraum bewegt wird und in den Gießraum neu eintretende Wandbereiche dieser Wand (1, 2) vor dem Eintreten von an diesen anhaftendem Sauerstoff durch Absaugen des Sauerstoffes befreit werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stranggießen im Walzgießverfahren, vorzugsweise Zweiwalzen-Gießverfahren, durchgeführt wird.
11. Vorrichtung zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze beim Stranggießen, wobei ein von Wänden begrenzter Gießraum mit Metallschmelze gefüllt ist und aus dem Gießraum ein Strang über einen Gießspalt des Gießraumes austritt, dadurch gekennzeichnet, daß an anfälligen zwischen benachbarten Wänden vorhandenen Spalten eine Absaugeinrichtung für über die Spalte einzudringen versuchenden und/oder für an den Wänden anhaftenden Sauerstoff vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, zum kontinuierlichen Gießen eines Metallbandes, vorzugsweise Stahlbandes, mit zwei gegenläufig rotierenden Gießwalzen (1, 2), mit parallel nebeneinanderliegenden Walzenachsen (3, 4) und zwei Seitendämmen (8), die zusammen einen Gießraum (9) für die Aufnahme von schmelzflüssigem Metall bilden und mit einer Abdeckhaube (13), die oberhalb des Gießraumes (9) angeordnet ist und diesen nach oben abschließt, sowie mit einer Abdichteinrichtung (23), die den Zutritt von Luft entlang eines von der Abdeckhaube (13) und den rotierenden Gießwalzen (1, 2) gebildeten Spaltes (18) in den Gießraum (9) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichteinrichtung (23) von mindestens einer atmospährenseitig im Nahbereich des Spaltes (18) zwischen den rotierenden Gießwalzen (1, 2) und der Abdeckhaube (13) angeordneten und sich parallel zur Walzenachse erstreckenden Absaugkammer (24) gebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abdichteinrichtung (23) von mehreren nebeneinander in Umfangsrichtung der Gießwalzen angeordneten Absaugkammern (24) gebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Absaugkammer (24) über eine Absaugleitung (25) mit einer zugeordneten Absaugpumpe oder einer Stufe einer mehrstufigen Absaugpumpe verbunden ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichteinrichtung (23) als serielles Mehrkammersystem ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichteinrichtung (23) im definierten Abstand zur Gießwalzenoberfl che (7) angeordnet ist und der von der Abdichteinrichtung und der Gießwalzenoberfläche gebildete Spalt (18) zumindest eingangs- und ausgangsseitig mit berührenden Dichtungen (27), vorzugsweise Bürsten- oder Gummi lippendichtungen abgedichtet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Absaugkammern (24) zusätzlich mit einer Inertgasspülung ausgestattet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abdeckhaube (13) und der Absaugkammer (24) eine Inertgaszuführung (28) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgaszuführung (28) als Unterdruckkammer (29) mit einer gegen die Gießwalzenoberfl che gerichteten Öffnung (32) ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (31) als Düse ausgebildet ist, die schräg gegen die Gießwalzenoberfläche und zur benachbarten Absaugkammer (24) geneigt gerichtet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Absaugkammer (24) und Abdeckhaube (13) eine Lamellendichtung angeordnet ist.
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