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Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Giesssträngen durch Walzen
Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer besonders zweckmässigen Vorrichtung zu dessen Ausübung zum Behandeln von Giesssträngen durch Walzen des nicht durcherstarrten Teiles zwischen in kleineren Abständen angeordneten Walzenpaaren.
Für Giessstränge aus Metall, insbesondere aus Stahl, bei denen aus einem flachen Rechtecksquerschnitt mehrere etwa quadratisch aneinanderhängende Stränge geformt werden sollen, hat man schon vorgeschlagen, die Stützwalzen als Verformungswalzen auszubilden, wobei der Verformungsgrad zu Anfang sehr gering, dann aber schnell ansteigend gehalten wird. Dabei ist von jedem Walzenpaar mindestens eine Walze angetrieben.
Es ist bei solchen Walzverfahren, die an das Giessen des Stranges direkt anschliessen, auch bekannt, innerhalb der von in kleineren Abständen angeordneten Walzenpaaren gebildeten Stichfolgen auf den Giessstrang so einzuwirken, dass eine Verformung quer zur Laufrichtung des Stranges stattfindet, wobei vom Zwischenstadium eines unstetig verlaufenden Walzquerschnittes mit von Stich zu Stich wechselndem Walzquerschnitt endlich der Endquerschnitt angestrebt wird. Allerdings liegt dem bekannten Vorschlag ein Walzverfahren für Bleche zugrunde. Trotzdem vermeidet das bekannte Verfahren die bei ebenen Walzen auftretenden seitlichen Überlappungen, die entstehen, wenn glatte Walzen nur an zwei gegenüberliegenden Seiten an den Strang gepresst werden.
Solche Überlappungen lassen sich im allgemeinen dann nicht vermeiden, wenn es sich um offene Walzkaliber handelt, d. h. um jeweils ein Paar von Verformungswalzen, das den Strang zwischen den Einzelwalzen presst. Die Anwendung von offenen Kalibern bringt daher ein gewisses Risiko mit sich, selbst wenn die Walzenpaare in kleineren Abständen angeordnet sind. Es ist jedoch nicht immer möglich, den Strangquerschnitt von allen Seiten mit Walzen umschlossen zu halten.
Sitzen die Walzen nunmehr in kleinen Abständen, so entstehen Walzspaltebenen, in denen die Strangquerschnittsseiten sich nach aussen aufbauchen. Es versteht sich, dass bei im Inneren noch flüssigen oder teigigen Giesssträngen damit die Gefahr innerer Risse bzw. gar eines Aufbrechens der Strangschale verbunden ist. Besonders erwächst diese Gefahr im Bereich nach der Durchlaufgiesskokille.
Es ist auch schon bekannt, zur Verformung von Giesssträngen Verformungswalzenpaare im Bereich der Sumpfspitze anzuordnen. Da das Stranginnere an dieser Stelle noch sehr locker ist, besteht die Möglichkeit, eine grössere Stichabnahme durch Pressen des Stranges zu erzielen. Diese Querschnittsabnahme liegt jedoch innerhalb des Bereiches, in dem sich das Innere des Stranges verdichten lässt.
Während das erste der beiden bekannten Verfahren ein sehr starres darstellt, das eine sanfte Behandlung des Stranges nur in geringem Umfang zulässt, kann das zweite Verfahren erst nach beträchtlicher Abkühlung des Stranges, d. h. in grösserem Abstand zur Durchlaufkokille, Anwendung finden.
An ein Verfahren, das an einem aus der Durchlaufkokille tretenden Strang mit geringer Strangschalendicke, Anwendung finden soll, werden jedoch besonders schwierige Anforderungen gestellt. Der Vorgang des Erstarrens und gleichzeitigen Verformens bedingt eine besonders behutsame Behandlung des Stranges.
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Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem besonders niedrige Verformungsgeschwindigkeiten eingehalten werden können, wobei der Giessstrang schon sehr früh nach Verlassen der Durchlaufkokille der Verformungsbehandlung unterzogen wird.
Somit soll insbesondere den Eigenschaften des erst langsam erstarrenden Stranges bei geringer Schalendicke Rechnung getragen werden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung darin, dass der Strang in dessen noch nicht durcherstarrtem Teil einer Walzenstichfolge etwa gleichbleibender Stufen geringen Sprunges aufeinanderfolgender Walzspalte (etwa zwischen 0, 5 und 3 mm) unterworfen wird und dabei auf den Strang nach einem oder mehreren Stichen jeweils eine Zugkraft ausgeübt wird.
Wenn nämlich der Strangquerschnitt in Abständen gestreckt wird, lassen sich die Überlappungen an den Strangkanten vermeiden, zumindest jedoch bis zur Unschädlichkeit vermindern. Die erfindungsgemässe Lehre vermittelt somit eine behutsame Behandlungsweise des Stranges. Man fasst gewissermassen die Wirkung auf die eben bleibenden Flächen des Stranges als einen Ziehvorgang auf, bei dem die Transportkräfte einen Zug auf die bereits erstarrte Aussenzone des Stranges ausüben und den Strang durch vorangehende Walzenpaare hindurchziehen. Zweckmässigerweise werden diese Walzenpaare als vertikale und horizontale Walzenpaare, jeweils um 900 versetzt zueinander angeordnet (auf die Querschnittsachsen bezogen), so dass auf den nocht nicht erstarrten Giessstrang Kräfte in zwei zueinander senkrecht stehenden Achsenrichtungen wirken.
Das Material erleidet dabei teils eine Stauchung, teils eine Streckung, wobei die Streckung nicht proportional der Querschnittsverminderung ist, da auch der flüssige Kern zusammengedrückt wird. Es ist auch besonders vorteilhaft, den Strang in kleineren Abständen zu pressen und zu ziehen.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemässe Bearbeitung des noch nicht durcherstarrten Stranges in sehr kleinen stetigen, aufeinanderfolgenden Schritten sowohl Oberflächenrisse als auch Risse im Inneren vermeidet. Darüber hinaus wird auch die durch den hydrostatischen Druck bedingte Aufbauchung des Stranges zwischen je zwei Walzen oder sonstigen Abstützstellen vermindert, weil die Bearbeitung in stetigen kleinen Schritten die Verwendung damit aufeinanderfolgender relativ kleiner Arbeitswalzen zulässt, so dass der Strang an zahlreichen Stellen abgestützt ist. Zwischen solchen kann sich keine nennenswerte Aufbauchung bilden, zumal die Aussenzone einer Zugbeanspruchung unterworfen wird.
Mit der Erfindung gelingt es, bei stetig gleichbleibendem Giessquerschnitt (Eingangsquerschnitt) am Ende des Stranges unterschiedliche am jeweiligen Walzenpaar angepasste Querschnitte des Giessstranges zu erhalten. Beispielsweise kann der Eingangsquerschnitt bzw. Kokillenquerschnitt auf 140 X 140 mm gehalten werden, während der Endquerschnitt des Stranges nach Belieben zwischen 80 und 120 mm Seitenlänge eines quadratischen Querschnittes beträgt.
Von besonderen Vorteil ist auch, dass das erfindungsgemässe Verfahren beinhaltet, die Strangverformung je nach den gegebenen Bedingungen für die Abkühlung sowie die Materialqualitäten durchzuführen. Ausserdem ist es möglich, auf verschiedene für die Weiterverarbeitung gewünschte Abmessungen Rücksicht zu nehmen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens baut nunmehr auf in kleinen Abständen angeordneten Walzenpaaren au± Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung dann derart gestaltet, dass auf der Verformungsstrecke des Stranges eine Vielzahl von Walzenpaaren angeordnet ist, deren Anstellung zusammen unter 25% der Stranganfangsdicke liegt, wobei nach einer oder mehreren Verformungsbzw. Stützwalzen jeweils eine Transportwalze bzw. ein Transportwalzenpaar eingeschaltet ist. Die Verformungsarbeit ist also auf dem Weg vor der Sumpfspitze verhältnismässig gering und begründet metallurgische Vorteile dadurch, dass nicht nur eine Streckung allein erzielt werden kann, sondern dass zusätzlich die notwendige Verdichtung des Stranginneren, das grösstenteils flüssig ist, eintritt.
Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, dass nur an einer, an zwei einander gegenüberliegenden oder an Paaren einander gegenüberliegender Strangseiten Verformungswalzen derart in Sätzen an geraden und/oder bogenförmigen Walzenträgern gelagert sind, dass in Stranglaufrichtung sich stetig verkleinernde Walzspalte zwischen je zwei einander gegenüberliegenden Walzen entstehen.
Während die Verformungswalzen von geringem Durchmesser sein können und eng aneinandergerückt sind, ist es vorteilhaft, für die Transportwalzen grössere Durchmesser vorzusehen, um eine entsprechende Zugkraft übertragen zu können.
Besonders vorteilhaft ist diese Massnahme deshalb, weil die Abstufung der Verformungsquerschnitte starr eingestellt ist und ganze Sätze von Walzen ausgetauscht werden können, um gleichzeitig Stützwalzengerüste zu ersparen. Auf diese Art lässt sich für jede Anlagenform, d. h. in senkrechter, bogenförmiger, kreisbogenförmiger oder krummer Ausführung, die geeignete Vorrichtung
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erstellen. Die Anordnung von solchen Gruppen von Verformungswalzen erleichtert die Justierung einzelner Walzen wesentlich und trägt auch dazu bei, für die betrieblichen Anforderungen einen schnellen Austausch ganzer Einheiten vornehmen zu können.
Die Erhöhung der Zugkraft in der Strangschale lässt sich nach einem weiteren erfindungsgemässen Merkmal dadurch bewirken, dass zwischen je zwei oder mehreren Verformungswalzen an einem Walzenträger die antreibbaren Transportwalzen vorgesehen sind.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn jeweils ein Ende eines Walzenträgers mittels eines Antriebes in Richtung quer zur Strangachse an gegenüberliegende Walzen anstellbar ist. Damit lässt sich insbesondere eine sehr genaue Querschnittsabnahme erzielen, weil die Anstellbewegung von einer grösseren Anzahl von Verformungswalzen gleichzeitig ausgeführt wird.
Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass mehrere Walzenträger abwechselnd um 900 versetzt am Strangquerschnitt angeordnet sind, wobei gegenüberliegende Walzen gegebenenfalls an einem ortsfesten Gerüst befestigt sind. Um auch anfänglich nicht behandelte Oberflächenseiten des Stranges vor einer unerwünschten Ausbauchung zu bewahren, sowie um ferner einen Druck auf den noch flüssigen Kern ausüben zu können, ist diese Massnahme geeignet, in verschiedenen, aufeinander senkrecht stehenden Achsrichtungen den Strang zu pressen. Dadurch werden auch innere Unregelmässigkeiten, wie beispielsweise Lunkerstellen od. dgl. beseitigt sowie Ansatzpunkte für Risse, Quetschungen od. dgl. verhindert.
Jedoch ist es mit Hilfe dieser Massnahme auch möglich, einen Strang mit quadratischem Giessquerschnitt wechselweise auf eine flache oder quadratische Querschnittsform zu bringen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Anstelltriebe paarweise an den Enden der Walzenträger angreifen. Diese Massnahme dient dazu, die Anzahl der Anstelltriebe zu verringern, d. h. mit wenig Antriebseinrichtungen auch auf grössere Stranglänge auszukommen.
Es ist auch ein Erfindungsmerkmal, dass die Anstelltriebe Exzenter aufweisen. Man kann damit eine besonders günstige Feineinstellung der Walzen auf eine bestimmte Walzspaltabmessung ermöglichen.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert : Fig. 1 stellt einen senkrechten Schnitt durch die erfindungsgemässe Stranggiessvorrichtung dar, wobei in den weiteren Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele mit einer Bogenrichtanlage gezeigt sind und in Fig. 4 eine Bogenanlage dargestellt ist und die Fig. 5 und 6 Sonderausführungen nach den Fig. 2 und 4 mit Transportwalzen zeigen.
Der flüssige Stahl oder das flüssige Nichteisenmetall gelangen aus der Giesspfanne --1-- in die Giesskokille--2--, die in Höhe einer Giessbühne--3--mit einer Oszillationsvorrichtung--4--
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behutsam anzufassen, zu stützen bzw. zu verformen.
Gemäss der Erfindung sind dafür Walzenträger--7 und 8--vorgesehen, die jeweils einen gerüstfesten Drehanschluss--9--besitzen. Im Bereich der Biegerichtanlage--10--befinden sich Anstelltriebe --11--, die um eine Achse --12-- schwenkbar und deren Schubstangen bei--13-- an die Walzenträger--7 und 8--angelenkt sind. Bei Betätigung der Anstelltriebe --11--, unter der Voraussetzung, dass beide Seiten verstellt werden, ergibt sich eine keilförmige Einstellung der beiden Walzenträger--7 und 8--, derart, dass sämtliche Verformungswalzen--14--sowie Transportwalzen --15-- mit ihrem wirksamen Umfang die Linie --16-- der Keilform bilden.
Der Strang --5-- läuft in reduziertem Zustand nunmehr weiteren Verarbeitungsstationen zu und kann beispielsweise einem weiteren Walzgerüst direkt zugeführt werden. Insbesondere bietet sich dafür eine spezielle Vorrichtung an, in der eine grosse Stichabnahme bei verhältnismässig geringer Vorschubgeschwindigkeit erzielt werden kann.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Walzenträger--7 und 8--in kürzere Strecken unterteilt, wobei vorteilhafterweise im mittleren Abschnitt solche Walzenträger--17 und 18--vorgesehen sind, die mittels beidendiger Stellantriebe-11-sowohl auf die Einstellung des oberen Abschnittes als auch des unteren Abschnittes vorbereitet sind.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind weitere Walzenträger--17 und 18--im mittleren Abschnitt vorgesehen, die am Strangquerschnitt um 900 versetzt angeordnet liegen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt eine Bogengiessanlage, wobei die erfindungsgemässen Walzenträger auf der einen Seite des Giessstranges --5-- als starre Segmente--19--ausgebildet sind. Für diesen Fall sind an der gegenüberliegenden Strangseite spezielle Walzenträgersegmente --20-- vorgesehen, denen jeweils Doppel-Anstelltriebe-11-wie in Fig. 2 erläutert, zugeordnet
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sind. Diese Segmente können je nach ihrer Lage länger oder kürzer ausgeführt sein und mehr oder weniger grosse Anzahlen von Verformungswalzen tragen. Im etwa horizontalen Bereich übernimmt ausserdem ein Transportwalzenpaar--21--den Strang, wo selbstverständlich auch weitere Verformungseinheiten liegen können.
In Fig. 5 weist die in drei Abschnitte aufgeteilte Verformungsstrecke zwischen den Abschnitten selbständig anstellbare Transportwalzenpaare-15-auf.
Ähnlich ist die Bogenanlage nach Fig. 6 aufgebaut. Dort lagern zwischen den Segmenten--20-die Transportwalzen--15--, welche ebenfalls ohne die Anstelltriebe--11--selbständig an den Strang --5-- stellbar sind.
Die Erfindung gestattet eine vielfältige Zusammenstellung aller wesentlichen Elemente, die eine Verformung in geringen Stufen grosser Anzahl im Bereich nach der Kokille, aber vor der Sumpfspitze, ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Behandeln von Giesssträngen durch Walzen des nicht durcherstarrten Teiles
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dass der Strang in dessen noch nicht durcherstarrtem Teil einer Walzenstichfolge etwa gleichbleibender Stufen geringen Sprunges aufeinanderfolgender Walzspalte (etwa zwischen 0, 5 und 3 mm) unterworfen wird und dabei auf den Strang nach einem oder mehreren Stichen jeweils eine Zugkraft ausgeübt wird.
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