NL8502902A

NL8502902A - Werkwijze voor het regelen van de omstandigheden bij continu gieten.

Info

Publication number: NL8502902A
Application number: NL8502902A
Authority: NL
Original assignee: Centro Speriment Metallurg
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1985-10-23
Publication date: 1986-05-16
Also published as: ES547981A0; ATA296785A; FR2572316A1; FR2572316B1; GB8526280D0; IT8449069A0; JPS61103654A; IT1178173B; IT8449069A1; GB2166072B; DE3536879C2; AT396758B; DD239733A5; DE3536879A1; GB2166072A; ES8608967A1; CA1252268A; US4645534A; BE903517A

Description

0 Λ, 853105/vdV/Ba/cd 4

Titel: Werkwijze voor het regelen van de omstandigheden bij continu gieten.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de omstandigheden bij continu gieten. In het bijzonder heeft zij betrekking op het bewaken en regelen van de temperatuur van vloeibaar staal in de gietpan en/of het 5 schotelvat, alsook in de uitstroomopening. Als bijkomend voordeel waarborgt de uitvinding een regelmatiger vloei van staal door de uitstroomopening.

Continu gieten van staal is een bekende, veelvuldig toe-gepaste^ werkwijze. Het meest recente technologische en econo-1Q mische streven om hogere gietsnelheden en een betere kwaliteit van het half afgewerkte produkt van het continu gieten te waarborgen (bijvoorbeeld minder segregatie en een kleiner aantal oppervlakte- en inwendige fouten, zoals scheuren, axiale porositeit e.d., alsmede stollingsstrukturen), hebben tot nu 15 toe niet werkelijk een bevredigend antwoord gevonden.

De oplossing van deze problemen is echter uiterst belangrijk, niet alleen vanwege de wenselijkheid van het verbeteren van de kwaliteit maar ook vanwege de verdere technische ontwikkelingen die daaruit zouden kunnen volgen. Bijvoorbeeld 20 zouden de mogelijkheid van het uitbreiden van de praktijk van direkt walsen van het continu gegoten halfprodukt, wat op dit moment slechts bij een klein aantal staalfabrikanten wordt toegepast, of zelfs de mogelijkheid van het continu gieten van dunne produkten (te weten die van een aantal centime-25 ters dik) die door heet walsen direkt in plaat worden omgezet, werkelijk radikale vernieuwingen zijn, die de staalindustrie buitengewoon uitgesproken economische voordelen zouden verschaffen die zouden kunnen helpen om deze uit de huidige hoogst kritische situatie te halen. In algemene termen, is het rede-30 lijk om aan te nemen dat de meeste kwaliteitsproblemen die de continu gegoten halfprodukten beïnvloeden te wijten zijn aan schommelingen of variaties in de omstandigheden bij continu gieten. Twee werkomstandigheden die algemeen erkend worden als het belangrijkst zijn de temperatuur en de stroomsnelheid van 35 het vloeibare staal wanneer het de matrijs van de continu giet-inrichting bereikt. Het wordt wezenlijk geacht om te waarborgen dat deze parameters zo konstant mogelijk zijn.

' ' ~J

-2- £ 'V ' *

Wat de temperatuur betreft is het echter duidelijk dat het staal moet worden gegoten bij een temperatuur die hoger is dan die van de vloeistoffase. Dit temperatuursverschil, bekend als oververhitting, moet groot genoeg zijn om de normale 5 voortgang van de gietbewerking toe te laten, maar moet tezelfdertijd zo klein mogelijk zijn, om twee redenen. De eerste is dat de kosten van temperatuurverhoging in de elektrische oven hoog zijn, als gevolg van het betrekkelijk lage rendement van deze eenheid, n.1. rond 30%. De tweede is dat de werkwijze van IQ stolling van het staal in de mal een merkbare invloed heeft op de kwaliteit van het verkregen halfprodukt, waarbij de stolling op haar beurt wordt beinvloed door de oververhitting, wat weer juist beschouwd wordt als de fundamentele parameter • die de uiteindelijke struktuur bepaalt. Men heeft in het bij-15 zonder vastgesteld dat een oververhitting van minder dan 10° C wat betreft de segregatie de toestand aanzienlijk verbetert.

Een andere belangrijke parameter is de gelijkmatigheid van de temperatuur in het gegoten staal. Men heeft gevonden dat temperatuursschommelingen gedurende continu gieten een on-2Q gelijkmatige stolling veroorzaken die op zijn beurt leidt tot de vorming van longitudinale oppervlaktescheuren, porositeit en inwendige scheuren.

Bovendien resulteren bij het met hoge snelheid continu gieten een overmatige oververhitting en mogelijke temperatuurs-25 schommelingen in een onvoldoende vorming van een vaste huid zodat het gevaar van scheuren bestaat, in het bijzonder op de hoeken, of zelfs het uitbreken van delen.

Het zal uit dit snelle overzicht duidelijk zijn dat het continu gieten moet worden uitgevoerd bij een bekende overver-3Q hitting die vastgelegd en zo gering mogelijk is. Onder die omstandigheden bestaat echter het gevaar dat het staal zal stollen voordat het gegoten is, in het bijzonder in gebieden waar de warmteverspreiding het grootst is, zoals in de uitstroom-opening. Uiteraard wordt dit gevaar groter naarmate de over-35 verhitting minder is.

De tot nu toe voorgestelde oplossingen van dit probleem zijn niet geheel bevredigend geweest, om een aantal redenen.

Men heeft bijv. voorgesteld om het staal in de gietpan of het schotelvat warm te houden door middel van boogelektroden of $309 fl fl 0 -3- door in de wanden van de houders ingebedde weerstanden. Los van het lage thermische rendement van dergelijke systemen echter, wat deze te kostbaar maakt, blijft er het probleem van stolling van het staal in de uitstroomopening, wat al-5 tijd mogelijk is, tenminste bij het begin van het gieten, wanneer de oververhitting op een geschikt laag niveau wordt gehouden.

Het doel van de onderhavige uitvinding is om deze moeilijkheden met een eenvoudige, doelmatige werkwijze te over-1Q winnen die het mogelijk maakt om bet staal bij esi aanzienlijk verlaagde temperatuur uit de oven te tappen^het staal bij een vastgelegde, minimale oververhitting continu te gieten en gedeeltelijke of gehele afsluiting van de uitstroomopening door gestold staal te voorkomen en wellicht de vorming van niet metal-15 lische insluitingen in de uitstroomopening te vertragen.

In een continu-gietinrichting waar het staal wordt afgetapt uit de oven in de gietpan, waarna het in een schotel-vat wordt gegoten, vanwaar het aan de continu-gietmatrijs via een ondergedompelde snorkel wordt geleverd wordt de werkwijze 2Q volgens de uitvinding gekenmerkt door het feit dat het vloeibare staal dat zich in tenminste een van genoemde vaten -gietpan of schotelvat - stroomopwaarts van de continu-gietmatrijs bevindt^onderworpen wordt aan straling en geleiding van een elektrisch bekrachtigde verwarmingsinrichting, en door het feit 25 dat men een stroom laat gaan door het vloeibare staal tussen genoemde verwarmingsinrichting en de continu-gietmal. Als alternatief, indien mogelijk en noodzakelijk, kan dé stroom vloeien tussen genoemde verwarmingsinrichting en een geschikt stroomafwaarts gelegen element zoals bijvoorbeeld de uitstroom-c 30 opening of delen van de continu-gietmachine die stroomafwaarts van de matrijs zijn gelegen of zelfs de gieteling die zelf halfvast is geworden. Deze alternatieve oplossingen vallen binnen de omvang van de onderhavige uitvinding aangezien, zoals in het hiernavolgende duidelijk zal worden, het feit dat een 35 stroom van voldoende amperage ook door het staal dat door de uitstroomopening tussen het schotelvat en de matrijs vloeit volgens de uitvinding,bij zonder belangrijk is.

Deze elektrische verwarmingsinrichting bestaat bij voorkeur uit een overgedragen-boog plasmatoorts, vanwege zijn •i · .-a -4- :. 3 · » grote thermische rerïdement en zijn vele regelmogelijkheden.

Tenslotte is het volgens de uitvinding ook mogelijk het staal, dat door de uitstroomopening tussen het schotelvat en de matrijs vloeit, te onderwerpen aan een direkt magnetisch 5 veld loodrecht op de stromingsrichting van het staal, zodat dit magnetische veld, tezamen met de stroomvloeirichting die daar loodrecht opstaat, krachten veroorzaakt die het staal binnen de uitstroomopening in beweging brengen, waardoor de opbouw van niet-metallische verontreinigingen^die een blok-1Qkering zouden kunnen veroorzaken, wordt voorkomen; door geschikt instellen van genoemd magneetveld en/of de door de uitstroomopening vloeiende stroom, is het ook mogelijk om enige invloed op de stroomsnelheid van het staal door de uitstroomopening uit te oefenen.

15 Deze uitvinding verzekert talloze voordelen, n.1,: - de mogelijkheid van het aftappen van staal uit de oven bij een minimale oververhitting die past bij de verblijftijden tussen aftappen en continu-gieten, - de mogelijkheid van het handhaven van een minimale, 2Q constante oververhitting gedurende het gieten, - handhaven van genoemde oververhitting bij minimale bedrijfskosten als gevolg van het hoge thermische rendement van de plasmatoorts, - dankzij het feit dat door middel van de overgedragen-25 boog toorts een stroom van hoog amperage door het vloeibare staal vloeit, in het bijzonder die welke door de uitstroomopening vloeit, is het mogelijk om het Joule-effekt te benutten om een aanvullende verwarming van het staal in de uitstroomopening te waarborgen, teneinde blokkering door het staal, dat 3Q vast zou kunnen worden als gevolg van de minimale oververhitting, te vermijden.

Regeling van de temperatuur van het vloeibare staal voordat het de matrijs binnenkomt en in het bijzonder in de schotel-vatuitstroomopening wordt, uiteraard, gewaarborgd door bekende 35 inrichtingen die dientengevolge ook de toorts-werking parameters regelen - voltage, stroom, gasstroom en afstand tot het bad -om de oververhittingswaarde konstant te houden.

Zoals eerder aangegeven, is een andere belangrijke parameter die de halfproduktkwaliteit bepaalt, de temperatuurge- : · Ps n ... r i y * V ' -5- lijkmatigheid. Uiteraard kunnen gedurende continu gieten en in het bijzonder in grote installaties, temperatuurverschillen voorkomen, zelfs binnen de gietpan zelf. Deze ongelijkmatigheid wordt onvermijdelijk overgedragen aan de matrijs, waar-5 door alle voordelen, die voortvloeien met de onderhavige uitvinding, teniet gaan. Gebruik van een speciaal schotelvat, zoals beschreven in de Italiaanse octrooiaanvrage 48151A/84, en ingediend door Centro Sperimentale Metallurgico SpA, waarborgt een uitstekende homogenisering van de vloeibare staal-1Q samenstelling en de temperatuur, en heft genoemde nadelen volledig op.

In een serie praktijkproeven volgens de uitvinding uitgevoerd op werkschaal in een 25 ton/u continu gietlijn, was het mogelijk om de oververhitting in de oven met 40°C te verlagen, 15 om het staal aan een serie gietpanbehandelingen te onderwerpen en om het in het schotelvat op een konstante oververhitting van 7 tot 8°C te houden, onder toepassing van het Joule-effekt om een aanvullende verhitting in de uitstroomopening, variërend van 1 tot 10°C, zoals gewenst te verschaffen.

2Q Proeven uitgevoerd op een 50 t/u continu-gietinrichting hebben .de mogelijkheid van het verkrijgen van gelijke resultaten aangetoond, waarbij uiteraard grotere stromen werden toegepast.

Als gevolg van het beperkte vermogen dat per toorts be-25 schikbaar is, was het niet mogelijk om op grotere continu-gietinstallaties te werken. Toepassing echter van de beschikbare gegevens op een continu-gietmachine met een capaciteit van 150 t/u/balk, geven de mogelijkheid van het verkrijgen van temperatuursstijgingen van 1 tot 2°C in de uitstroomopening 3Q door het Joule-effekt met stromen met ongeveer 15.0QQ A aan, waarbij ook de oververhitting in het schotelvat en/of de gietpan, met een toorts van geschikte capaciteit, verminderd en geregeld wordt.

Uit voorlopige proeven volgt dat werken volgens de uit-35 vinding een stellige verbetering van segragatie oplevert, een vermindering van tenminste 30% in de dendrietstruktuur en een vrijwel volledig opheffen van axiale defekten zoals porositeit en krimpholten, benevens een uitgesproken vermindering - rond 50% - van scheuren op de vlakken en hoeken van de gevorm-40 de continu-giet halfprodukten. - Conclusies - -v --t \ -1% - Λ B'

* K

Claims

1. Werkwijze voor het regelen van de omstandigheden bij continu-gieten waarbij men het staal dat uit de oven is getapt in een gietpan laat stromen en vandaar, in het continu-giet-station, wordt afgevoerd in tenminste een schotelvat vanwaar 5 het naar de continu-gietmatrijs gezonden wordt via een ondergedompelde uitstroomopening, met het kenmerk, dat het vloeibare staal dat zich in tenminste een van de houders voorafgaand aan de continu-gietmatrijs bevindt, wordt onderworpen aan straling en geleiding van een elektrisch verwarmingselement en dat men IQ een stroom door het vloeibare staal laat lopen van genoemde verwarmingsinrichting naar een afvoer die stroomafwaarts van genoemde inrichting is opgesteld.

2. Werkwijze voor het regelen van de continue gietomstan-digheden volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde 15 verwarmingsinrichting een overgedragen-boog plasmatoorts is.

3. Werkwijze voor het regelen van de continu-gietomstan-digheden volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stroom-afvoer stroomafwaarts van genoemde verwarmingsinrichting via de continu gietmatrijs plaatsvindt. 20

4. Werkwijze voor het regelen van de -omstandigheden bij hert rcontinu- gieten volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het staal dat door de uitstroomopening tussen het schotelvat en de continu-gietmatrijs stroomt niet alleen wordt onderworpen aan de doorvoer van stroom maar ook aan een direkt magne- 25 tisch veld loodrecht op de staalstroom. 1 ··. ·; &