AT392029B - Stranggiessanlage zum stranggiessen von stahl - Google Patents

Description

AT 392 029 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stranggießanlage zum Stranggießen von Stahl, mit einer einen in Strangrichtung gleichbleibenden Hohlraumquerschnitt auf weisenden ersten Kokille und einer dieser nachgeordneten Verformungsvorrichtung, vorzugsweise eine einem in Strangrichtung abnehmenden Hohlraumquerschnitt auf weisende zweite Kokille.

Beim üblichen Stranggießen mit stationären Kokillen lassen sich einerseits auf Grund der Notwendigkeit einer starken Wärmeabfuhr durch die Kokille und der dadurch bedingten intensiven Berührung zwischen Strang und Kokille, anderseits durch den Zwang, wegen der erforderlichen Gleitbewegung des Stranges innerhalb der Kokille und der noch wenig belastbaren Strangschale für möglichst günstige Reibungsveihältnisse zu sorgen, nur geringe Gießgeschwindigkeiten, etwa 1,5 bis 5 m/min erreichen und nur recht kurze, ca. 900 mm lange Kokillen einsetzen. Um trotz dieser recht einschränkenden Voraussetzungen noch wirtschaftliche Gießleistungen erzielen zu können, müssen Stränge mit großen Dicken, beispielsweise Strangdicken von 210 mm gewählt werden, so daß die durch dieses Stranggießen entstehenden Brammen oder Vorblöcke bei der nachfolgenden Weiterverarbeitung zu Breitband mit nur wenigen Millimetern Dicke eine enorme Querschnittsreduktion und dementsprechend auch teure und aufwendige Anlagen verlangen. Bekannte mitlaufende Kokillen, die eine Relativbewegung zwischen Strang und Kokillenwandung vermeiden, erlauben den stationären Kokillen gegenüber eine Steigerung der Gießgeschwindigkeit und ermöglichen dadurch bei gleichbleibender Gießleistung eine Verringerung der Strangdicke auf etwa 100 bis 150 mm Dicke, wobei die herkömmlichen Gießrohrdimensionen einen entsprechenden Eintrittsquerschnitt der Kokille bedingen und eine Überschreitung dieser Strangdicken ohne reduzierende Kokille unmöglich machen. Auch die mit der mitlaufenden Kokille konstanten Hohlraumquerschnittes herstellbaren Brammen bleiben daher zu dick und verhindern eine durchgreifendere Rationalisierung der Weiterverarbeitung.

Weiters gibt es schon stationäre Kokillen mit reduzierendem Hohlraum, um Dünnbrammen herzustellen, doch sind dabei wegen des kleinen Eintrittsquerschnittes besondere Gießtrichter zu verwenden und der die Kokille verlassende Strang besitzt nur eine dünne Schale, die eine zusätzliche Abstützung und Abkühlung erfordert. Außerdem können mit dieser Kokille keine Gießgeschwindigkeiten erreicht werden, die eine direkte Zuführung der Dünnbrammen zu einer Walzstraße erlauben.

Zum Stranggießen von Dünnbrammen mit einer Dicke von ca. 50 mm wurde auch bereits eine reduzierende Kokille vorgeschlagen, die als mitlaufende Plattenkokille aus konisch zusammenlaufenden Plattenketten ausgebildet ist, wodurch ein den Gießrohrdimensionen angepaßter großer Eintrittsquerschnitt während des Kokillendurchganges auf einen entsprechend verkleinerten Ausgangsquerschnitt reduziert wird. Diese reduzierende Kokille ermöglicht zwar die Herstellung verhältnismäßig dünner Brammen bei üblichen Gießbedingungen, doch bleiben auch hier die erreichbaren Gießgeschwindigkeiten aus mechanischen und metallurgischen Gründen für eine unmittelbare Zuregelung der Brammen zu einer Walzanlage zu gering. Darüber hinaus werden durch das schwierige Abdichten des Kokillenhohlraumes, auf Grund der Verschleißerscheinungen an den verschiebbaren Plattenteilen, der Störanfälligkeit u. dgl. sehr hohe Anforderungen an die Kokillenkonstruktion gestellt und es ist fraglich, ob das gleichzeitige Erstarren und Verformen des Stranges nicht zu metallurgischen Fehlem führt.

Es wurden auch schon Stranggießanlagen vorgeschlagen, die eine Kombination aus einer ersten Kokille mit gleichbleibendem Hohlraumquerschnitt und einer nachgeordneten zweiten Kokille od. dgl. mit reduzierendem Hohlraumquerschnitt umfassen, wobei die erste Kokille einen ovalen oder mittig ausgebauchten Querschnitt besitzen kann, um einerseits Platz für ein Gießrohr zu erhalten und anderseits nicht den ganzen Querschnitt entsprechend dick ausbilden zu müssen. So lassen sich zwar verhältnismäßig flache Brammen mit hoher Gießgeschwindigkeit herstellen, doch treten hier bei der Verformung eines so gegossenen Stranges über den Querschnitt ungleichmäßig verteilte Formänderungen und unterschiedliche Streckungen und Längungen auf, was zwangsweise Beeinträchtigungen des Gefüges und Qualitätsminderungen nach sich zieht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Stranggießanlage der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß bei vergleichsweise geringem Bauaufwand das wirtschaftliche Gießen eines dünnen, zur direkten Weiterverarbeitung geeigneten Stranges bester Gefügequalität möglich ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Querschnitt der ersten Kokille im wesentlichen die Form eines flachgedrückten Parallelogramms besitzt und daß dieser Querschnitt in der Verformungsvorrichtung bzw. der zweiten Kokille in Richtung der kleineren Querschnittshöhe abnimmt, bis ein planparalleler Bandquerschnitt am Ausgangsquerschnitt der Verformungsvorrichtung erreicht ist Diese Querschnittsform bietet im Mittenbereich einen ausreichend großen Freiraum zum ordnungsgemäßen Einsatz üblicher Gießrohre und gewährleistet durch die schmal zusammenlaufenden Seiten das erwünschte rasche Durcherstarren der Randschale. Darüber hinaus wird aber außerdem beim Verformen des Querschnittes die gesamte Querschnittsbreite erfaßt und die Voraussetzung für ein optimales Endprodukt geschaffen.

Eine konstruktiv günstige Ausgestaltung ergibt sich, wenn als erste Kokille eine mitlaufende Plattenkokille dient, die aus einem Paar einander gegenüberliegender, zwischen sich den Kokillenhohlraum begrenzender endlos umlaufender Plattenketten besteht, und wenn die zweite, als stationäre Kokille ausgebildete Kokille in Fortsetzung der Plattenketten zwei zwischen sich den Kokillenhohlraum begrenzende Wandteile aufweist, die um im Einlaufbereich liegende Querachsen schwenkverstellbar lagern. Sind dabei erfindungsgemäß die paarweise einander zugeordneten Platten der beiden Plattenketten der ersten Kokille stumpf abgewinkelt und ergänzen sich zu einem Parallelogramm, wobei sich die Platter jeweils mit einem an der anderen Platte stiinseitig aufsetzenden -2-

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Randsteg gegeneinander abstützen, und sind die Wandteile der stationären Kokille in mehrere einzelne Längsbalken aufgeteilt, an denen jeweils eigene Stelltriebe, vorzugsweise Hydrauliktriebe, angreifen, ergeben sich zudem besonders gute Verhältnisse für das Stranggießen selbst. Der gegossene Strang wird durch die Plattenketten mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt hergestellt, der an den Schmalseiten, entsprechend den Randstegen, bereits eine der gewünschten Dicke des Vorbandes angepaßte Dimensionierung besitzt und problemlos zu einem flachen Vorband verformt weiden kann. Die einander paarweise zugeordneten Platten lassen sich dabei auch quer zur Durchgangsrichtung verstellen, um die Querschnittsabmessungen ändern zu können. Durch die Aufteilung der stationären Kokille in einzelne Längsbalken ist auch hier eine exakte Anpassung der Wandteile an die jeweilige Querschnittsform des Stranges möglich. Abgesehen davon, wird der Strang durch die einzelnen Balken beim Durchgang streifenweise verformt, was die gewünschte Querschnittsreduktion mit minimalem Aufwand ermöglicht.

Sind die Balken in an sich bekannter Weise mit hintereinandergereihten, von Balken zu Balken gegeneinander versetzt angeordneten Laufrollen bestückt, die vorzugsweise in einstellbaren Lagerböcken lagern, und sind zwischen den Balken und den Laufrollen Düsen od. dgl. zum Einbringen eines Kühlmittels vorgesehen, kommt es zu einer Verbesserung der Reibungsverhältnisse in der reduzierenden Kokille und die versetzt angeordneten und daher überlappend wirkenden Laufrollen gewährleisten eine ordnungsgemäße Strangverformung. Die einstellbaren Lagerböcke erlauben es, die Laufrollen an verschiedene Strangquerschnitte und vor allem an den jeweiligen Verformungsverlauf anzupassen, wobei durch diese Lagerböcke mit Hilfe von Zwischenstücken od. dgl. die Höhenlage und Neigung der Laufrollen-Drehachsen verändert werden können. Ein Kühlmitteleinsatz wiederum ermöglicht es, den Abkühl- und Erstarrungsvorgang während des Strangdurchganges durch die zweite Kokille zu beeinflussen und gegebenenfalls auf den Verformungsvorgang abzustimmen.

Da auf Grund des Platzbedarfes der Kokillen zwischen erster und zweiter Kokille ein bestimmter Freiraum verbleibt, kann nach einer Weiterbildung der Erfindung eine diesen Freiraum überbrückende Strangführung vorgesehen sein, die vorzugsweise aus zwei Schalenteilen besteht und Laufrollen und Kühlschlitze od. dgl. aufweist. Der die mitlaufende Kokille verlassende Strang wird durch diese Strangführung sicher und abgestützt der stationären Kokille übergeben, so daß es hier keine Störungen gibt und es auch zu keinerlei Rißbildung der Strangschale kommen kann. Die Strangführung besitzt gleichbleibenden Querschnitt, ist vorzugsweise zur Montage und Wartung zweiteilig und kann zur Verbesserung der Reibungs- und Abkühlverhältnisse mit Laufrollen und Kühlschlitzen od. dgl. ausgerüstet sein.

Um sicherzustellen, daß ein durcherstarrtes Vorband mit gleichmäßiger Dicke und gutem Gefüge die Stranggießanlage verläßt, ist erfindungsgemäß der zweiten Kokille ein Paar querliegender Preßwalzen nachgeordnet, die durch Preßschweißen für eine Vereinheitlichung der bei der Verformung erstarrten Kemteile und zusammengedrückten Schalenteile sorgen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch an Hand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stranggießanlage in einem Anlagenschema, die Fig. 2 und 3 Schnitte nach den Linien (II-II) bzw. (III-III) der Fig. 1 durch die erste Kokille bzw. die Strangführung dieser Anlage in größerem Maßstab, die Fig. 4 und 5 die zweite Kokille der Stranggießanlage im Längsschnitt und in Draufsicht ebenfalls größeren Maßstabes sowie die Fig. 6 und 7 Querschnitte nach den Linien (VI-VI) und (VII-VII) der Fig. 4.

Die dargestellte Stranggießanlage zum rationellen Herstellen eines flachen Vorbandes setzt sich aus einer Gießvorrichtung (1), einer ersten Kokille (2) und einer nachgeordneten zweiten Kokille (3), einer zwischen den Kokillen eingesetzten Strangführung (4) sowie einem an die zweite Kokille (3) anschließenden Preßwalzenpaar (5) zusammen. Die Gieß Vorrichtung (1) besteht dabei aus einem Vorratsbehälter (11) zur Aufnahme der Stahlschmelze (Sj) und einem Gießrohr (12), über das die Schmelze (Sj) in den Kokillenhohlraum (21) der ersten Kokille (2) gelangt. Diese erste Kokille (2) ist eine mitlaufende Plattenkokille aus einem Paar einander gegenüberliegender endlos umlaufender Plattenketten (22), die den einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Kokillenhohlraum (21) begrenzen. Die Plattenkokille (2) ist an sich in herkömmlicher Bauart hergestellt, wobei die paarweise einander zugeordneten Platten (23) der beiden Plattenketten (22) der ersten Kokille (2) stumpf abgewinkelt sind und sich zu einem Parallelogramm ergänzen. Die Platten (23) sind jeweils einstückig und stützen sich gegenseitig mit einem Randsteg (24) ab, welche Randstege (24) stumpf an den den Kokillenhohlraum (21) begrenzenden Platteninnenwänden aufsitzen (Fig. 2). Es entsteht eine einfache, stabile, funktionssichere und störunanfällige Plattenkokille, die durch eine gegenseitige Querverschiebung der Plattenketten (22) in ihrer Breite auf verschiedene Querschnittsgrößen eingestellt werden kann.

Die Schmelze (Sj) wird nun in der ersten Kokille (2) zu einem Strang (S2) gleichbleibenden, etwa parallelogrammförmigen Querschnittes vergossen, der während seines Durchganges durch diese mitlaufende Kokille (2) abkühlt, bis am Kokillenaustritt eine feste, vor allem in den Schmalseitenbereichen (S3) bereits durcherstarrte Schale (S4) entstanden ist. Der Kokillenhohlraum (21) ist groß genug, um mit dem Gießrohr (12) bis unter den Schmelzenspiegel im Kokillenhohlraum (21) eindringen zu können, und die mitlaufende Kokille (2) erlaubt bei günstigsten Reibungsverhältnissen eine intensive Berührung zwischen Strang und Kokille für eine rasche Wärmeabfuhr, so daß bei ordnungsgemäßen Gießbedingungen hohe Gießgeschwindigkeiten und durch entsprechende Wahl der Kokillenlänge bei den gegebenen -3-

Claims (5)

1. AT 392 029 B Erstarrungsgeschwindigkeiten auch die gewünschten Schalendicken schwierigkeitslos erreicht werden. Der die erste Kokille (2) verlassende Strang (S2) gelangt nun in die zweite Kokille (3), wobei die Strangführung (4) für einen funktionssicheren und störungsfreien Übergang des Stranges von der ersten zur zweiten Kokille sorgt. Die Strangführung (4) setzt sich zur Vereinfachung der Montage und Wartung aus zwei Schalenteilen (41) zusammen, die einen konstanten, dem Austrittsquerschnitt der Kokille (2) entsprechenden Führungsquerschnitt begrenzen. Zur Verbesserung der Reibungsverhältnisse können in die Schalenteile (41) Laufrollen (42) eingesetzt sein und geeignet verteilte Kühlschlitze (43) erlauben eine entsprechende Wärmeabfuhr und Strangkühlung. Die an die Strangführung (4) anschließende zweite Kokille (3) ist im Gegensatz zur ersten Kokille (2) eine stationäre Kokille und besitzt einen sich verengenden KokiUenhohlraum (31). Zur Begrenzung dieses Kokillenhohlraumes (31) gibt es zwei Wandteile (32), die jeweils in mehrere Längsbalken (33) unterteilt sind, wobei jeder der Längsbalken (33) um eine im Eintrittsbereich liegende Querachse (34) schwenkbar gelagert und über einen Stelltrieb (35) schwenkverstellbar abgestützt ist. Durch entsprechendes Anstellen der Längsbalken (33) entsteht ein Kokillenhohlraum (31), der von einem dem Führungsquerschnitt der Strangführung (4) entsprechenden parallelogrammförmigen Eingangsquerschnitt (Fig. 6) in einen flachen planparallelen Ausgangsquerschnitt (Fig. 7) übergeht, so daß der Strang (S5) während seines Durchganges durch die stationäre Kokille (2), ausgehend von einem Parallelogrammquerschnitt, fortschreitend zu einem flachen Vorband (S6) verformt und zusammengedrückt wird. Zur Reibungsverminderung sind die Längsbalken (33) mit hintereinandergereihten Laufrollen (36) bestückt, wobei ein Versatz der Laufrollen (36) von Balken zu Balken eine überlappende Wirkungsweise mit sich bringt. Um die Laufrollen in ihrer Lage an den Verformungsverlauf und an die jeweiligen Strangquerschnitte anpassen zu können, gibt es einstellbare Lagerböcke (37), so daß sich ein möglichst gleichmäßiger Übergang vom paraUelogrammförmigen zum flachen Querschnitt erreichen läßt. Zur Beeinflussung der Wärmeabfuhr und der Erstarrungsgeschwindigkeit während des Strangdurchganges durch die Kokille (3) sind zwischen den Längsbalken (33) und den Laufrollen (36) Düsen (38) zum Aufbringen eines Kühlmittels vorgesehen. Da der in die zweite Kokille (3) einlaufende Strang (Sg) bereits eine feste, an den Schmalseitenbereichen (S3) durcherstarrte Schale (S4) besitzt, braucht die reduzierende Kokille (3) keine Seitenbegrenzungswände mehr aufzuweisen und es genügen für die Begrenzung des reduzierenden Kokillenhohlraumes (31) die einander gegenüberliegenden Wandteile (32). Das flach zusammengedrückte Vorband (Sg) wird anschließend an die zweite Kokille (3) zwischen Preßwalzen (5) hindurchgeführt, die für ein verdichtetes Gefüge des Vorbandes sorgen und auf Grund der mit diesen Preßwalzen (5) erzielbaren Preßschweißung eine sichere Verbindung der aufeinander gedrückten Schalenteile gewährleisten. Das Vorband (Sg), das mit entsprechend dünnem Querschnitt und ausreichender Geschwindigkeit die Stranggießanlage verläßt, wird über Leit- und Stützrollen (6) umgelenkt und kann direkt einer Walzstraße (7) zugeführt werden, wobei selbstverständlich für die erforderlichen, nicht weiter dargestellten Leit- und Richteinrichtungen, Regelungseinrichtung od. dgl. zu sorgen ist. Zum Anfahren der Stranggießanlage wird die reduzierende Kokille (3) geöffnet, um Störungen auf Grand des ersten Durchlaufes des Stranges durch den sich verengenden Kokillenhohlraum (31) zu vermeiden. Erst nach dem Durchgang des Stranganfanges durch die Kokille (3) wird diese durch Beaufschlagung der Stelltriebe (35) für die Längsbalken (33) angestellt, bis die gewünschte Querschnittsreduktion zustandekommt. Der Stranganfang (Sy) wird als Anfahrschrott vom Vorband (Sg) über entsprechende Schneideinrichtungen (8) abgetrennt, bevor dann das Vorband mit einem Richtstempel (9) od. dgl. für einen ordnungsgemäßen Abzug den Umlenk- und Stützrollen (6) zugeleitet wird, so daß die fehlende Querschnittsreduktion zu Gießbeginn keine Rolle spielt. PATENTANSPRÜCHE 1. Stranggießanlage zum Stranggießen von Stahl, mit einer einen in Strangrichtung gleichbleibenden Hohlraumquerschnitt aufweisenden ersten Kokille und einer dieser nachgeordneten Verformungsvonichtung, vorzugsweise eine einen in Strangrichtung abnehmenden Hohlraumquerschnitt aufweisende zweite Kokille, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ersten Kokille (2) im wesentlichen die Form eines flachgedrückten Parallelogramms besitzt und daß dieser Querschnitt in der Verformungsvorrichtung bzw. der zweiten Koldlle (3] in Richtung der kleineren Querschnittshöhe abuimmt, bis ein planparalleler Banlquerschnitt -4- AT 392 029 B am Ausgangsquerschnitt der Verformungsvorrichtung bzw. der zweiten Kokille (3) erreicht ist.
2. 2. Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise einander zugeordneten Platten (23) der beiden Plattenketten (22) der ersten Kokille (2) stumpf abgewinkelt sind und sich zu einem Parallelogramm ergänzen, wobei sich die Platten (23) jeweils mit einem an der anderen Platte stirnseitig aufsetzenden Randsteg (24) gegeneinander abstützen, und daß die Wandteile (32) der zweiten Kokille (3) in mehrere einzelne Längsbalken (33) aufgeteilt sind, an denen jeweils eigene Stelltriebe (35), vorzugsweise Hydrauliktriebe, angreifen.
3. 3. Stranggießanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbalken (33) in an sich bekannter Weise mit hintereinandergereihten, von Balken zu Balken gegeneinander versetzt angeordneten Laufrollen (36) bestückt sind, die vorzugsweise in einstellbaren Lagerböcken (37) lagern, und daß zwischen den Längsbalken (33) und den Laufrollen (36) Düsen (38) od. dgl. zum Einbringen eines Kühlmittels vorgesehen sind.
4. 4. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Freiraum zwischen erster und zweiter Kokille (2,3) überbrückende Strangführung (4) vorgesehen ist, die vorzugsweise aus zwei Schalenteilen (41) besteht und Laufrollen (42) und Kühlschlitze (43) od. dgl. aufweist.
5. 5. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Kokille (3) ein Paar querliegender Preßwalzen (5) nachgeordnet ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-