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WO1998035772A1 - 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
WO1998035772A1
WO1998035772A1 PCT/EP1998/000787 EP9800787W WO9835772A1 WO 1998035772 A1 WO1998035772 A1 WO 1998035772A1 EP 9800787 W EP9800787 W EP 9800787W WO 9835772 A1 WO9835772 A1 WO 9835772A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
casting
oxygen
fuel gas
molten metal
walls
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/EP1998/000787
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Hohenbichler
Stefano Pellissetti
Romeo Capotosti
Riccardo Tonelli
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
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH, Acciai Speciali Terni SpA filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Priority to JP53534398A priority Critical patent/JP3983815B2/ja
Priority to DE59801869T priority patent/DE59801869D1/de
Priority to CA002281700A priority patent/CA2281700C/en
Priority to KR10-1999-7006579A priority patent/KR100525036B1/ko
Priority to UA99084540A priority patent/UA46886C2/uk
Priority to US09/367,473 priority patent/US6443220B1/en
Priority to EP98909453A priority patent/EP0971804B1/de
Priority to AT98909453T priority patent/ATE207394T1/de
Priority to PL335253A priority patent/PL192938B1/pl
Priority to AU63982/98A priority patent/AU730891B2/en
Priority to BR9807224-2A priority patent/BR9807224A/pt
Publication of WO1998035772A1 publication Critical patent/WO1998035772A1/de
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 air adhering to the micro-roughness of the roll surface is introduced into the casting chamber in the so-called laminar lower layer of the flow boundary layer.
  • This sub-layer adheres to the micro-roughness of the roller surface and cannot be wiped off by touching sliding seals or by non-contact seals.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its 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 prevent reoxidation, and the like .zw. even if there is severe wear on the gaps between the walls forming the casting room.
  • This object is achieved in a method of the type described at the outset by chemically converting oxygen that is trying to penetrate between the walls and / or adhering to the walls to form a compound that is harmless to the molten metal.
  • a method which is particularly simple to carry out is characterized in that the oxygen is burned, a flame formed by preferably preheated fuel gas expediently coming into direct contact with a wall of the casting space.
  • the combustion is expediently stoichiometric or sub-stoichiometric - i.e. under oxygen deficiency - carried out, preferably the combustion is carried out 1 to 50% substoichiometric.
  • a further preferred embodiment is characterized in that the oxygen is converted by means of gases and / or liquids, the gases or liquids being expediently used at a temperature between 0 and 300 ° C., preferably preheated, and further advantageously at a pressure between 0 , 5 and 5 bar can be used. Hydrocarbons are particularly advantageous for this purpose.
  • a casting process in which at least one wall is moved relative to the casting chamber wall regions of this wall which are newly entering the casting chamber are freed of oxygen adhering to them by chemical conversion of the oxygen before the entry occurs.
  • the continuous casting is then advantageously carried out in the roll casting process, preferably in the two-roll casting process, ie that also includes the roll casting process with only one casting roll, as described, for example, in EP-B - 0 040 072, are 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.
  • a particularly high efficiency of the method according to the invention can be achieved if the fuel gases are guided along wall regions of the walls of the casting chamber which are newly entering the casting chamber, since this results in a certain pre-cleaning of the wall regions which are newly entering the casting chamber.
  • a further preferred embodiment is characterized in that an inert gas is allowed to flow against the wall immediately adjacent to the zone of chemical conversion of the oxygen on a wall delimiting the casting space, preferably in a layer with a thickness of at least 0.5 mm, preferably at least 5 mm, and preferably with an inflow pressure between 0.6 and 1.5 times, preferably between 0.95 and 1.05 times, atmospheric pressure, an inert gas preferably after the combustion of the fuel gas on the roller surface thus freed from oxygen applied to the casting roll surface wi d.
  • 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 casting gap of the casting space, is characterized in that there are susceptible between adjacent ones Gaps present on the walls are provided with a feed for a gas or a liquid for the chemical conversion of oxygen which is trying to penetrate through the gaps and / or adheres to the walls, wherein a burner is preferably provided in the vicinity of the columns.
  • 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 covering hood and the rotating casting rollers
  • the object on which the invention is based is advantageously achieved in that the sealing device from an atmosphere side in the vicinity of the gap arranged burner, preferably gas burner, is formed between the rotating casting rolls and the cover.
  • the burner consists of a fuel gas chamber which is arranged at a distance from the casting roll surface and extends in the direction of the casting roll axis and has a supply line for fuel gas and at least one against the casting roll surface, preferably obliquely and counter to the direction of movement of the casting rolls is equipped against the roll surface outlet opening for fuel gas.
  • the outlet opening for fuel gas can be designed both as a slot nozzle and as a round nozzle. It is important for the complete combustion of the atmospheric oxygen that a continuous flame front is maintained in front of the gap formed by the covering hood and the casting roller.
  • the outlet openings for the fuel gas open into a flame chamber which is open to the surface of the casting roll.
  • This also makes it possible to reduce the consumption of fuel gas, since the flame chamber and the casting roll surface create a largely closed space into which the inflow of air is only possible through the gap between the wall of the flame chamber and the casting roll surface.
  • The is improved Effect of the flame chamber in that it is connected to an air supply and has a connection for a gas analyzer. The air supply enables the combustion to be controlled in a targeted manner depending on the flue gas composition determined by the gas analyzer.
  • an inert gas supply is arranged between the cover and the burner.
  • the inert gas supply has an outlet opening designed as a nozzle, which is directed toward the casting roll surface, preferably obliquely and opposite to the direction of movement of the casting rolls against the casting roll surface.
  • an inert gas layer close to the roll is applied to the casting roll, thus providing excellent protection against the ingress of oxygen or air. If an inert gas layer of a few millimeters thick is applied to the casting roll and an inert gas which is heavier than air is used, it is not necessary for the cover hood to be connected directly to the inert gas supply and the burner.
  • Fig. 1 shows a cross section through the two-roll zeng screenstrom with the sealing device according to the invention in two embodiments.
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 of the burner according to the invention with a flame chamber.
  • 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 lie in a horizontal plane.
  • Casting rolls 1, 2 are provided with an internal cooling (not shown) for the casting roll casing, which forms the casting roll surface 7.
  • On the face side, 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 (not shown) or a distribution vessel through a feed nozzle 10 provided with outlet openings 11.
  • the casting chamber 9 is bounded at the top, with respect to the casting rollers 1, 2 and with respect to the side dams, with 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 covering hood 13 is penetrated by the feed nozzle 10, an annular gap which is as small as possible being provided between these two components and possibly being 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. Stronger shells are formed on the counter-rotating and cooled casting rolls 1, 2, 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 gas burner 23 is arranged in front of these columns 18.
  • the gas burner consists of a fuel gas chamber 24 which extends in the direction of the casting roll axis and is connected to a feed line 25 for fuel gas connected and has an outlet opening 26 directed towards the casting roll surface for fuel gas.
  • the outlet opening 26 from the combustion gas chamber 24 is directed radially onto the casting roll surface 7 of the casting rolls 2.
  • the outlet opening 26 from the combustion gas chamber 24 is directed obliquely and opposite to the direction of movement of the casting roll surface 7.
  • the outlet opening 26 is designed as a slot nozzle, the slot-shaped outlet opening extending in the direction of the casting roll axis 4.
  • the outlet opening 26 can of course also consist of a plurality of shorter slots arranged one behind the other, which extend in a row along the entire length of the casting roll.
  • round nozzles are also possible, these nozzles being formed by a large number of bores arranged next to one another in the wall of the fuel gas chamber opposite the casting roll surface.
  • FIG. 2 shows a detail of the burner 23 already known from FIG. 1, the outlet opening 26 opening out of the combustion gas chamber 24 into a flame chamber 30.
  • the flame chamber 30 which is formed by a U-shaped housing, are the introduced combustion gases ignited and the oxygen introduced is burned.
  • the flame chamber 30 is protected to the casting roll surface 7 with a contacting lamella seal against excessive air access.
  • the flame chamber 30 is connected to an air supply 31 and has a connection 32 for a gas analyzer.
  • An inert gas supply 35 is arranged between the cover 13 and the burner 23 and connected to form a common structural unit, which precludes the possibility of entry of false air from this side and also eliminates the need for an independent adjustment of the inert gas supply 35 and the burner 23 with respect to the surface of the casting roll.
  • the inert gas supply 35 is constructed as an inert gas chamber 36 which is at a distance from the casting roll surface 7 and has an outlet opening 37 designed as a nozzle right half of FIG. 1 embodiment shown radially on the casting roll surface 7 and according to the embodiment shown in the left half of FIG. 1 obliquely and opposite to the direction of movement of the casting roll surface 7.
  • a thin layer of inert gas is applied to the surface of the casting roll with the combustion gas on the casting roll surface, with which the penetration of combustion gases into the casting chamber 9 is prevented.
  • Optimal conditions result when the inflow pressure of the inert gas is set to a value between 0.6 and 1.5 times, preferably between 0.95 and 1.05 times, atmospheric pressure.

Landscapes

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  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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  • Manufacture Of Switches (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze strömt Metallschmelze in einen von Wänden (1, 2, 13) begrenzten Giessraum ein und tritt aus diesem als Strang aus. Um den Kontakt von Sauerstoff mit einer Mettallschmelze und damit eine Reoxidation gänzlich zu verhindern, wird über allfällige Spalten (18) zwischen den Wänden (1, 2, 13) einzudringen versuchender und/oder an den Wänden (1, 2) anhaftender Sauerstoff unter Bildung einer für die Metallschmelze (20) unschädlichen Verbindung chemisch umgesetzt.

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 mit einer Raupenkette gemäß EP-A - 0 526886 oder von eine 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 Kontaktfl chen 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 einerseits 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 Walzenoberfl che 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 verhindern, u.zw. auch dann, wenn es zu einem starken Verschleiß an den zwischen 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 allfallige Spalte zwischen den Wänden einzudringen versuchender und/oder an den Wänden anhaftender Sauerstoff unter Bildung einer für die Metallschmelze unschädlichen Verbindung chemisch umgesetzt wird. Ein besonders einfach durchzuführendes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff verbrannt wird, wobei zweckmäßig eine von vorzugsweise vorgewärmtem Brenngas gebildete Flamme direkt mit einer Wand des Gießraumes in Kontakt gelangt.
Um auch geringste Sauerstoffmengen von der Metallschmelze fernzuhalten, wird zweckmäßig die Verbrennung stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch - d.h. unter Sauerstoffmangel - durchgeführt, wobei vorzugsweise die Verbrennung 1 bis 50 % unterstöchiometrisch durchgeführt wird.
Als Brenngas werden vorteilhaft gasförmiger Kohlenwasserstoff, wie Methan, Acetylen etc. oder Gemische davon oder auch Formiergase, wie N?H?-Mischgase, verwendet.
Um unterschiedlichen Betriebsbedingungen beim Stranggießen gerecht werden zu können, wird zweckmäßig eine Messung der chemischen Zusammensetzung der beim chemischen Umsetzen gebildeten Gase und in Abhängigkeit des Ergebnisses eine Regelung oder Steuerung des Umsetzvorganges, beispielsweise durch Erstellung des Verhältnisses Brenngasmenge zu Menge eines für den Brennvorgang erforderlichen Sauerstoffes, durchgeführt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mittels Gase und/oder Flüssigkeiten umgesetzt wird, wobei die Gase bzw. Flüssigkeiten zweckmäßig mit einer Temperatur zwischen 0 und 300°C, vorzugsweise vorgewärmt, eingesetzt werden und weiters vorteilhaft mit einem Druck zwischen 0,5 und 5 bar eingesetzt werden. Hierzu eignen sich besonders vorteilhaft Kohlenwasserstoffe.
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 Eintreten von an diesen anhaftendem Sauerstoff durch chemische Umsetzung der 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 besonders große Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dann erzielbar, wenn die Brenngase entlang von in den Gießraum neu eintretenden Wandbereichen der Wände des Gießraumes geführt werden, da hierdurch eine gewisse Vorreinigung der neu in den Gießraum eintretenden Wandbereiche stattfindet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar benachbart der Zone der chemischen Umsetzung des Sauerstoffes an einer den Gießraum begrenzenden Wand ein Inertgas gegen die Wand strömen gelassen wird, vorzugsweise in einer Schicht mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm, und vorzugsweise mit einem Anströmdruck zwischen dem 0,6- bis 1,5-fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,95- und dem 1.05-fachen Atmosphärendruck, wobei vorzugsweise nach dem Verbrennen des Brenngases auf der hierdurch von Sauerstoff befreiten Gießwalzenoberfläche ein Inertgas auf die Gießwalzenoberfläche aufgebracht wi d.
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 anfälligen zwischen benachbarten Wänden vorhandenen Spalten eine Zuführung für ein Gas oder eine Flüssigkeit zur chemischen Umsetzung von durch die Spalte einzudringen versuchenden und/oder an den Wänden anhaftendem Sauerstoff vorgesehen ist, wobei vorzugsweise im Nahbereich der Spalten ein Brenner 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 einem atmosphärenseitig im Nahbereich des Spaltes zwischen den rotierenden Gießwalzen und der Abdeckhaube angeordneten Brenner, vorzugsweise Gasbrenner, gebildet ist.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Brenners ist dadurch gegeben, daß der Brenner aus einer im Abstand von der Gießwalzenoberfläche angeordneten, sich in Richtung der Gießwalzenachse erstreckenden Brenngaskammer besteht und mit einer Zuführleitung für Brenngas und mindestens einer gegen die Gießwalzenoberfläche, vorzugsweise schräg und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Gießwalzen gegen die Walzenoberfläche gerichteten Austrittsöffnung für Brenngas ausgestattet ist. Die Austrittsöffnung für Brenngas kann sowohl als Schlitzdüse als auch als Runddüse ausgebildet sein. Wichtig für die vollständige Verbrennung des Luftsauerstoffs ist es, daß vor dem von der Abdeckhaube und der Gießwalze gebildeten Spalt eine durchgehende Flammenfront aufrechterhalten wird.
Um die Verbrennung gezielt steuern zu können ist es von Vorteil, daß die Austrittsöffnungen für das Brenngas in eine zur Gießwalzenoberfläche offenen Flammenkammer münden. Dadurch ist zusätzlich eine Reduzierung des Brenngasverbrauches möglich, da durch die Flammenkammer und die Gießwalzenoberfläche ein weitgehend geschlossener Raum geschaffen wird, in den der Zufluß von Luft nur mehr durch den Spalt zwischen der Wand der Flammenkammer und der Gießwalzenoberfläche möglich ist. Verbessert wird die Wirkung der Flammenkammer dadurch, daß sie mit einer Luftzuführung verbunden ist und einen Anschluß für ein Gasanalysegerät aufweist. Mit der Luftzuführung wird eine gezielte Steuerung der Verbrennung in Abhängigkeit von der vom Gasanalysegerät ermittelten Rauchgaszusammensetzung möglich.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist zwischen der Abdeckhaube und dem Brenner eine Inertgaszuführung angeordnet. Die Inertgaszuführung weist eine als Düse ausgebildete Austrittsöffnung auf, die gegen die Gießwalzenoberfläche, vorzugsweise schräg und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Gießwalzen gegen die Gießwalzenoberfl che 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 den Brenner anschließt.
Vorteilhaft ist es, wenn zwischen Brenner und Inertgaszuführung eine Dichtung, vorzugsweise eine Lamellendichtung vorgesehen ist.
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 der erfindungsgemäßen Abdichteinrichtung in zwei Ausführungsformen.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 des erfindungsgemäßen Brenners mit einer Flammenkammer.
Die Zweiwalzengießanlage, wie sie in Fig. 1 schematisch im Schnitt dargestellt ist, weist zwei angetriebenen Gießwalzen 1, 2 auf, deren parallel zueinander angeordnete Walzenachsen 3, 4 in einer horizontalen Ebene liegen. 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. Der Gießraum 9 ist nach oben, gegenüber den Gießwalzen 1, 2 und gegenüber den Seitendämmen 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 beiden Bauteilen ein möglichst geringer Ringspalt vorgesehen ist, der gegebenenfalls 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 zueinander 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 ein Gasbrenner 23 vor diesen Spalten 18 angeordnet. Der Gasbrenner besteht aus einer sich in Richtung der Gießwalzenachse erstreckenden Brenngaskammer 24, ist an eine Zuführleitung 25 für Brenngas angeschlossen und weist eine gegen die Gießwalzenoberfläche gerichtete Austrittsöffnung 26 für Brenngas auf. Nach der in der rechten Bildhälfte der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 26 aus der Brenngaskammer 24 radial auf die Gießwalzenoberfläche 7 der Gießwalzen 2 gerichtet. Nach der in der linken Bildhälfte der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 26 aus der Brenngaskammer 24 schräg und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Gießwalzenoberfläche 7 gerichtet. Die Austrittsöffnung 26 ist als Schlitzdüse ausgebildet, wobei sich die schlitzförmige Austrittsöffnung in Richtung der Gießwalzenachse 4 erstreckt. Die Austrittsöffnung 26 kann selbstverständlich auch aus mehreren hintereinander angeordneten kürzeren Schlitzen bestehen, die sich aneinandergereiht über die ganze Gießwalzenlänge erstrecken. Alternativ sind auch Runddüsen möglich, wobei diese Düsen von einer großen Zahl nebeneinander angeordneter Bohrungen in der der Gießwalzenoberfläche gegenüberliegenden Wand der Brenngaskammer gebildet sind.
In Fig. 2 ist in einem Ausschnitt der bereits aus Fig. 1 bekannte Brenner 23 dargestellt, wobei die Austrittsöffnung 26 aus der Brenngaskammer 24 in eine Flammenkammer 30 mündet. Erst in der Flammenkammer 30, die von einem U-förmigen Gehäuse gebildet ist, werden die eingeleiteten Brenngase zur Entzündung gebracht und der eingeschleppte Sauerstoff verbrannt. Die Flammenkammer 30 ist zur Gießwalzenoberfläche 7 mit einer berührenden Lamellendichtung gegen zu starken Luftzutritt geschützt. Die Flammenkammer 30 ist mit einer Luftzuführung 31 verbunden und weist einen Anschluß 32 für ein Gasanalysegerät auf.
Zwischen der Abdeckhaube 13 und dem Brenner 23 ist eine Inertgaszuführung 35 angeordnet und zu einer gemeinsamen Baueinheit verbunden, womit die Möglichkeit für einen Falschluftzutritt von dieser Seite ausgeschlossen ist und auch eine unabhängige Justierung der Inertgaszuführung 35 und des Brenners 23 in bezug auf die Gießwalzenoberfläche entfällt. Die Inertgaszuführung 35 ist konstruktiv als eine sich im Abstand von der Gießwalzenoberfläche 7 befindende Inertgaskammer 36 ausgebildet und besitzt eine als Düse gestaltete Austrittsöffnung 37. Sie ist nach der in der rechten Bildhälfte der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform radial auf die Gießwalzenoberfläche 7 und nach der in der linken Bildhälfte der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform schräg und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Gießwalzenoberfl che 7 gerichtet.
Mit der Inertgaszuführung wird zeitlich nach dem Verbrennen des Brenngases auf der Gießwalzenoberfl che eine dünne Inertgasschicht auf die Gießwalzenoberfläche aufgebracht, mit der das Eindringen von Verbrennungsgasen in den Gießraum 9 verhindert wird. Hierfür wird eine Schichtdicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mehr als 5 mm benötigt. Optimale Bedingungen ergeben sich, wenn der Anströmdruck des Inertgases auf einen Wert zwischen dem 0,6- bis 1,5-fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,95- und 1,05-fachen Atmosphärendruck eingestellt ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verhindern des Kontaktes von Sauerstoff mit einer Metallschmelze (20) beim Stranggießen, wobei die Metallschmelze in einen von Wänden (1, 2, 13) begrenzten Gießraum einströmt und aus diesem als Strang austritt, dadurch gekennzeichnet, daß über allfallige Spalte (18) zwischen den Wänden (1, 2, 13) einzudringen versuchender und/oder an den Wänden (1, 2) anhaftender Sauerstoff unter Bildung einer für die Metallschmelze (20) unschädlichen Verbindung chemisch umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff verbrannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von vorzugsweise vorgewärmtem Brenngas gebildete Flamme direkt mit einer Wand (1, 2) des Gießraumes in Kontakt gelangt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung 1 bis 50 % unterstöchiometrisch durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Brenngas gasförmiger Kohlenwasserstoff, wie Methan, Acetylen etc. oder Gemische davon oder auch Formiergase, wie N2H2-Mischgase, verwendet werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Messung der chemischen Zusammensetzung der beim chemischen Umsetzen gebildeten Gase und in Abhängigkeit des Ergebnisses eine Regelung oder Steuerung des Umsetzvorganges, beispielsweise durch Erstellung des Verhältnisses Brenngasmenge zu Menge eines für den Brennvorgang erforderlichen Sauerstoffes, durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mittels Gase und/oder Flüssigkeiten umgesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase bzw. Flüssigkeiten mit einer Temperatur zwischen 0 und 300 °C, vorzugsweise vorgewärmt, eingesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase bzw. Flüssigkeiten mit einem Druck zwischen 0,5 und 5 bar eingesetzt werden.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umsetzen Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand (1, 2) gegenüber dem Gießraum bewegt wird und in den Gießraum neu eintretenden Wandbereiche dieser Wand (1, 2) vor dem Eintreten von an diesen anhaftendem Sauerstoff durch chemische Umsetzung des Sauerstoffs befreit werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stranggießen im Walzgießverfahren, vorzugsweise im Zweiwalzen-Gießverfahren, durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngase entlang von in den Gießraum neu eintretenden Wandbereichen der Wände des Gießraumes geführt werden.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar benachbart der Zone der chemischen Umsetzung des Sauerstoffes an einer den Gießraum begrenzenden Wand ein Inertgas gegen die Wand strömen gelassen wird, vorzugsweise in einer Schicht mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm, und vorzugsweise mit einem Anströmdruck zwischen dem 0,6- bis 1,5-fachen, vorzugsweise zwischen dem 0,95- und dem 1,05-fachen Atmospärendruck.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verbrennen des Brenngases auf der hierdurch von Sauerstoff befreiten Gießwalzenoberfläche ein Inertgas auf die Gießwalzenoberfläche aufgebracht wird.
17. 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 Zuführung für ein Gas oder eine Flüssigkeit zur chemischen Umsetzung von durch die Spalte (18) einzudringen versuchenden und/oder an den Wänden (1, 2) anhaftenden Sauerstoff vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Nahbereich der Spalten ein Brenner (23) vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, 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, 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 von einem atmosphärenseitig im Nahbereich des Spaltes (18) zwischen den rotierenden Gießwalzen (1, 2) und der Abdeckhaube (13) angeordneten Brenner (23), vorzugsweise Gasbrenner, gebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (23) aus einer im Abstand von der Gießwalzenoberfläche (7) angeordneten, sich in Richtung der Gießwalzenachse (3, 4) erstreckenden Brenngaskammer (24) besteht und mit einer Zuführleitung (25) für Brenngas und mindestens einer gegen die Gießwalzenoberfl che (7), vorzugsweise schräg und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Gießwalzen (1, 2) gegen die Gießwalzenoberfläche (7) gerichteten Austrittsöffnung (26) für Brenngas ausgestattet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (26) für Brenngas als Schlitzdüse ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (26) für Brenngas als Runddüse ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (26) für das Brenngas in eine zur Gießwalzenoberfl che (7) offenen Flammenkammer (30) münden.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenkammer (30) mit einer Luftzuführung (31) verbunden ist und einen Anschluß (32) für ein Gasanalysegerät aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abdeckhaube (13) und dem Brenner (23) eine Inertgaszuführung (35) angeordnet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgaszuführung (35) eine als Düse ausgebildete Austrittsöffnung (37) aufweist, die gegen die Gießwalzenoberfläche (7), vorzugsweise schräg und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Gießwalzen gegen die Gießwalzenoberfläche gerichtet ist.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Brenner (23) und Inertgaszuführung (35) eine Dichtung, vorzugsweise eine Lamellendichtung, vorgesehen ist.
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