DK165581B - Fremgangsmaade til fremstilling af tynde metalstrenge, isaer staalstrenge - Google Patents

Description

i

DK 165581 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art.

Ued strengstøbning af metal, f.eks. stål, påkrystalli-seres metalsmelten på kølede flader, uden at det påkry-5 stalliserede materiale forbindes med de kølede flader.

Ved strengstøbning undgås således binding af støbematerialet til de anvendte støbeforme, så at arbejdsresultatet ikke ødelægges.

Der er dog sat grænser for strengstøbeteknologien ved 10 de opnåelige strengtykkelser, hvorved en minimal streng- tykkelse tages i betragtning og ikke en tiltagende streng-tykkelse. Ved den kendte teknik kan man opnå maksimale strengtykkelser på ca. 300 mm ved tilsvarende brede strenge, idet tværsnitsformater på 300 mm x 2. 100 mm 15 betegnes som Jumbo-strenge. Ved strengstøbeteknologien til støbning af så tynde strenge som muligt (ændring af strengtykkelsen nedadtil) er der sat minimumsgrænser til dels ved forholdene ved indhældning af støbematerialer i strengstøbekokilierne, fordi dykudstrømningsteknikken 20 huer svigter på grund af dimensionerne. Der er fremkom met flere forslag til strengstøbning af tynde metal-strenge. Disse forslags realisering synes ganske vist at være lovende, men deres udvikling til produktions-modning kræver betydelige midler.

25 Den i det foregående beskrevne strengstøbemetode under påkrystallisering på kølede flader er kendt fra bogen "Stranggiessen" af Dr. Waldemar Schwarzmaier, Verlag Berliner Union Stuttgart, siderne 44 og 43.

Den først omtalte metode til tilvejebringelse af tynde 30 metalstrenge er kendt fra CH-patentskrift nr. 301 042.

Som det endvidere fremgår af "Handbuch des Stranggies-sens" af Dr. Erhard Herrmann, Aluminium-Verlag, Diissel-

DK 165581 B

2 dorf, 1. oplag 1958, side 105, har man i 1951 gennemført forsøg med en alternativ strengstøbemetode, som M.P. Newby har rapporteret i "Development of Continuous Casting of Steel, 21 (1954), siderne 506 til 508). Ved 5 denne metode har man trukket 3,2 mm tykke stålstrimler gennem et stålbad med en temperatur på 1600QC, med en neddykningsvarighed på 0,5 see, og med en hastighed på 180 m/min, på en længde på 1,5 m. Herved opnåedes en tykkelsestilvækst op til 6,4 mm, d.v.s. en fordobling 10 af tykkelsen. Stålstrimlens kærne bragtes imidlertid kun op på en temperatur på 1100°C. Af dette resultat har man udledt, at neddykningens varighed tiltager med anden potens af den mindste tværsnitsdimension, og at der således ved en 4,8 mm tyk stålstrimmel skal regnes 15 med en neddykningsvarighed på mere end 1 see.

Som nylige forsøg har vist, opnås hverken den angivne temperatur på 1100°C i stålstrimlens kærne eller nogen diffusion af metalsmelten ind i stålstrimlen. Ved væg-tykkelser på 4,8 mm har man end ikke opnået nogen for-20 bindelse mellem de to materialer.

Den foreliggende opfindelse har derfor til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af tynde metalstrenge, især stålstrenge, med tykkelser under 20 mm, ved hvilken der ikke blot opnås et produkt meget 25 vidtgående svarende til slutproduktet (plader, bånd, rør, profiler), der således kun kræver minimal kold-og varmformgivning, men som tillige har en homogen struktur og kan fremstilles i økonomiske mængder.

Ovennævnte formål opnås ved de i krav l's kendetegnen-30 de del angivne foranstaltninger. Metalstrengen består af metalprofilet og af på dette (fasegrænsefrit) aflej-rede krystaller og smeltemateriale. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen medfører følgende tre hovedfordele:

DK 165581 B

3 a) Metalprofilets ringe vægtykkelser tillader til trods for afgysningen af den i kontakt værende metalsmelte ved begyndelsen en gennemtrængende opvarmning; b) der fås en metalstreng med homogen struktur, hvor 3 metalsmelten diffunderer så langt ind i metalprofi- let, at der senere ved valsning opnås en tilstrækkelig ensartet struktur; c) materialekredsløbet er ved det tidobbelte af strengens samlede tykkelse begrænset til 10%, så at frem- 10 gangsmåden er økonomisk.

Desuden er store rundtgående flanger på det tynde metal-profil lettere at håndtere. Det er desuden muligt, af flere tynde metalprofiler at fremstille såkaldte laminerede materialer. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kræ-15 ver desuden relativt beskedne udviklingsmidler og kan gennemføres med et forholdsvis enkelt apparatur. Det er herved særlig fordelagtigt, at der f.eks. ved plader og bånd fås valserette naturlige kanter, som understøtter valseprocessen. Alt i alt medfører fremgangsmå-20 den ifølge opfindelsen minimale omdannelsesomkostninger fra det flydende produkt (f.eks. stål) til det færdige produkt.

Det er en yderligere fordel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, at denne uden videre alternativt kan gen-25 nemføres diskontinuerligt eller kontinuerligt.

En særlig bemærkelsesværdig fordel består imidlertid i, at man i modsætning til, hvad der er tilfældet ved strengstøbning, alene ved ændring af kontakttiden mellem det ikke-afkølede metallegeme og metalsmelten kan 30 indstille eller kontrollere metalstrengens tykkelse.

Ved strengstøbning disponerer man i så henseende kun

DK 165581 B

4 over forholdsvis bekostelige indretninger til indstilling af en strengstøbekokilles smalsideplader, så at tykkelsen i første omgang ikke kan ændres under streng-støbningen. De tynde metalprofiler tillader desuden, 5 at der i metalsmelten ikke kun anvendes materialer, som er fuldstændig ens med metalprofilmåterialet.

Den i krav 2 kendetegnede udførelsesform for fremgangsmåden er beregnet til kontinuerlig fremstilling af tynde metalstrenge.

10 Ved det i krav 3 angivne opnås en over tværsnittets omkreds konstant tykkelse af det påførte smeltemateriale .

Ved det i krav 4 angivne kan der frembringes særlig tykke metalstrenge.

15 Ved det i krav 5 angivne opnås kontakttider med en til banens længde svarende bestemt ønsket varighed.

Ved det i krav 6 angivne kan der tilvejebringes metal-strenge bestående af forskellige materialelag.

En yderligere ulempe ved den kendte strengstøbeteknik 20 er støbehastigheden. Ved de tilsvarende større trækha stigheder for det ikke-kølede metallegeme henholdsvis den ikke-kølede metalprofilstreng kan den samlede streng umiddelbart efter dens fjernelse fra metalsmelten underkastes en varmformgivnings- og/eller koldformgivnings- 25 proces.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 er et vertikalt tværsnit i en smeltebeholder,

DK 165581 B

5 fig. 2 er et tværsnit i et ikke-kølet metallegeme henholdsvis en ikke-kølet metalprofilstreng, fig. 3 viser en på basis af metalprofilstrengen i fig.

2 opnået samlet streng, 5 fig. 4 viser en metalprofilstreng, fig. 5 viser den til fig. 4 hørende opnåede samlede streng, og fig. 6 er et lodret snit i en alternativ udførelses-form for smeltebeholderen.

10 Fremgangsmåden til frembringning af tynde metalstrenge, især strenge af stål, gennemføres i en metalsmeltebe-holder 1, i hvilken temperaturen af en metalsmelte 4 ved hjælp af varme- og/eller køleelementer 2 reguleres svarende til det i det foregående omtalte højere ener-15 gipotentiale af metalsmelten. Om nødvendigt kan metalsmelten 4 bringes til at cirkulere ved hjælp af en elektromagnetisk omrøreindretning 3 til opnåelse af en temperaturudligning i metalsmelten.

Et ikke-kølet metalprofil 5 har et lavt energipotenti-20 ale, selv når det indføres forvarmet. Til kontinuerlig udøvelse af fremgangsmåden anvendes en ikke-kølet metalprof ilstreng 5a med et forudbestemt tværsnit 5b og en fast strukturtilstand. Metalsmelten 4 og metalprofilet 5 henholdsvis metalprofilstrengen 5a har som regel 25 i det væsentlige samme sammensætning. Under gennemtræk- ningen gennem metalsmelten 4 overholdes en sådan kontakttid, at det indre af metalprofilet 5 eller metalpro-filstrengen 5a højst opvarmes til solidustemperaturen.

I fig. 1 anvendes et metalprofil 5 med et rektangulært 30 tværsnit 5b, d.v.s. et båndtværsnit. Metalprofilstren-

DK 165581 B

6 gen 5a skydes fra neden gennem tilførselsåbningen la op gennem metalsmelten 4. Den samlede streng 6 kan, efter at den er skudt ud gennem en udløbsåbning lb, holdes i en mod oxidation beskyttende atmosfære, indtil 5 den er afkølet eller indføres i et formeapparat, hvori strengen 6 underkastes en varmformnings- og/eller koldformningsproces. Den samlede streng 6's tykkelse kan som beskrevet øges i flere cykler, idet den mellem disse ligeledes afkøler i et med inert gas fyldt rum.

10 Denne afkøling skal holdes inden for visse grænser, for at smeltefasematerialet (fasegrænsefrit) efter hver cyklus påføres metalstrengen. Herved er det endog muligt, i de enkelte smeltebadbeholdere 1 at påføre metalsmelte 4 med forskellige materialer, d.v.s. at til-15 vejebringe såkaldte laminatmaterialer. Den herved op brugte metalsmelte 4 erstattes fortløbende under det tilsvarende metallostatiske tryk gennem et smeltetilløb 7, hvorved metalsmelteniveauet 7a kontrolleres.

Udstrømning af metalsmelte 4 gennem den af ildfaste 20 materialer fremstillede metalsmeltebeholder 1 forhin dres af et ildfast tætningsorgan 8, der er anbragt i en dette omgivende trykbeholder 9 indeholdende en inert gas, f.eks. argon, som indføres under tryk. Tætningsorganet 8 trykkes mod strengen ved hjælp af trykorganer 25 8a. Til indføring af den inerte gas har trykbeholderen 9 et gasindløb 10. Ved tilførselsåbningen la er anbragt en læbetætning 11, der forhindrer udstrømning af gas.

Metalprofilstrengen 5a's tværsnit 5b er ganske vist valgt rektangulært, men forsøg har vist, at der til 30 trods herfor på bredsiderne af metalprofilstrengen med en samlet tykkelse 12 findes en naturlig kant 13, der er særlig fordelagtig med henblik på efterfølgende vals-ning af metalstrengen.

DK 165581 B

7

Også i tilfælde af forskellige metalsmeltematerialer fås en fasegrænsefri materialestruktur, idet metalsmelten 4 ved diffusion trænger ind i den samlede streng 6's opblødte indre 5c.

5 Den i det foregående beskrevne proces kan som antydet gentages flere gange, hvorved der senest efter valsnin-gen fasegrænsefrit overføres ny metalsmelte 4 på de underliggende lag, der allerede er stivnet eller i færd med at stivne.

10 Fig. 6, der anskueliggør det alternative udførelsesek sempel, viser smeltebeholderen 1 som beskrevet. Ved udløbsåbningen lb har beholderbunden 14 enten en ydre flade, der omslutter en del af en rulle 16 (højre halvdel af fig. 6), eller en rulle 15 danner en del af be-15 holderbunden 14 (venstre halvdel af fig. 6). Rullerne 15, 16 kan drives med indbyrdes modsat omløbsretning.

Ved udførelsesformen til højre i fig. 6 kan rullen bestå af metal og eventuelt være kølet. Ved den anden version (venstre halvdel af fig. 6) består rullen 15 20 af keramik eller af et dårligt varmeledende materiale.

I begge tilfælde kan rullerne 15, 16 yde varmformningsarbejde. Metalprofilet 5's henholdsvis metalprofilstrengen 5a's tilførselsretning fra oven og nedadtil, d.v.s. modsat tilførselsretningen ved udførelseseksemplet iføl-25 ge fig. 1 har særlig betydning. Også ved udførelseseksemplet ifølge fig. 6 udnyttes kapacitivt et forholdsvis koldt metallegemes energipotentiale i modsætning til den konduktive varmebortledning ved strengstøbningen.

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af metalstrenge, især stålstrenge med en tykkelse under 20 mm, ved hvilken et ikke-kølet, renset metalprofil (5) med et lavt var-meindhold (kcal) i det mindste på profiltværsnittets 5 ene side bringes i berøring med en i en smeltebadbehol- der (1) værende metalsmelte (4), som bringes til at påkrystallisere, og hvor metalstrengens tykkelse reguleres ved hjælp af kontakttidens længde under hensyntagen til metalprofilets og metalsmeltens temperatur på 10 en sådan måde, at en gensmeltning af det påkrystallise-rede materiale undgås, og metalstrengen (6) trækkes ud af metalsmelten (4) i smeltebadbeholderen, kendetegnet ved, at et metalprofil (5) med en tykkelse på 0,1 til 1,4 mm maksimalt holdes i kontakt med 15 metalsmelten (4) i en sådan tid, at der dannes en af metalprofilet (5) og af på dette aflejrede krystaller og aflejret smelte bestående metalstreng (6) med en samlet tykkelse (12) på ca. 6 til 10 gange det oprindelige metalprofils (5) tykkelse.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en metalprofilstreng (5a) med et fastlagt tværsnit (5b) og en fast strukturtilstand indføres i en beslægtet metalsmelte (4) og i den fastlagte tid på alle sider omgivet af metalsmelten (4) føres gennem 25 denne, i hvilken profilstrengens indre (5c) maksimalt opvarmes til solidustemperaturen, og at dernæst den af metalsmelte (4) omgivne metalprofilstreng (5a) uden for metalsmelten (4) underkastes en styret afkøling.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendeteg-30 net ved, at metalprofilstrengen (5a) fra neden og opadtil bevæges gennem metalsmelten (4). DK 165581 B

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 3, kendetegnet ved, at metalprofilstrengen (5a) i flere cykler bevæges gennem en enkelt metalsmelte (4).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 4, kendete g- 5 net ved, at metalprofilstrengen (5a) bevæges gennem metalsmelten (4) på en forudbestemt bane.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 5, kendetegne t ved, at metalprofilstrengen (5a) i flere cykler bevæges gennem smeltebadbeholdere (1) med forskellige 10 metalsmelter.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 6, kendetegne t ved, at den af metalprofilstrengen og på denne aflejret metalsmelte bestående samlede streng (6) umiddelbart efter dens fjernelse fra metalsmelten (4) under- 15 kastes en varmformnings- og/eller koldformningsproces.