AT507590A1

AT507590A1 - Verfahren und stranggiessanlage zum herstellen von dicken brammen

Info

Publication number: AT507590A1
Application number: AT0180508A
Authority: AT
Inventors: Karl Moerwald; Paul Pennerstorfer; Michael Stiftinger; Josef Watzinger
Original assignee: Siemens Vai Metals Tech Gmbh
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2010-06-15
Also published as: EP2349612A1; CN102333605A; EP2349612B2; WO2010057967A1; CN102333605B; RU2476290C1; KR20110085001A; EP2349612B1; BRPI0921942A2; KR101658342B1; RU2011124890A

Description

2008P14534

Verfahren und Stranaaießanlaae zum Herstellen von dicken Brammen

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von dicken Brammen aus Stahl mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke und einer 1000 mm überschreitenden Gießbreite in einer Stranggießanlage. Weiters betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Gießen von Stahlsträngen in Stranggießanlagen, bei denen der gegossene Stahlstrang nach seinem Austritt aus der Stranggießkokille in einer nachgeordneten Strangführung zuerst gebogen und anschließend wieder gerade gerichtet wird, wird mit zunehmender Strangdicke zunehmend schwieriger. Die während des Verformungsvorganges in der Strangschale auftretenden Zug- und Druckspannungen führen zu Rissbildungen im Strangkanten- und Oberflächenbereich des Stahlstranges. Es gibt daher bisher nur wenige Stranggießanlagen, mit denen Stahlstränge mit Strangdicken über 360 mm gegossen und Brammen in diesem Dickenbereich erzeugt werden können.

Derzeit besteht seitens der weiterverarbeitenden Industrie ein steigender Bedarf an Brammen in einem Dickenbereich von 360 bis 450 mm zur nachfolgenden Erzeugung von entsprechend dicken Grobblechen.

Stand der Technik

Eine Stranggießanlage vom Typ „Vertikalanlage oder Senkrecht-Abbiegeanlage“, die einen langen vertikalen Strangführungsteil mit anschließender Biege- und Richtzone aufweist, ist aus der Veröffentlichung von Dr.-Ing. Klaus Harste et al; „Construction of a new vertical casterat Dillinger Hüttenwerke“; MPT International 4/1998; S. 112-122 bereits bekannt. Diese Gießanlage, deren Layout in Figur 8 dargestellt ist, ermöglicht das Gießen vom Stahlsträngen mit einer Gießbreiten von 1400 bis 2200 mm und • · ·······

• * ·« « · einer Gießdicke zwischen 230 und 400 mm. Sie verfügt über eine sehr lange vertikale Strangführung mit Kühleinrichtungen für eine intensive Strangkühlung in diesem Abschnitt, um das nachfolgende Biegen und Richten des Stahlstranges bei durcherstarrtem Strang durchführen zu können. Dieses Anlagenkonzept führt zu einer großen Bauhöhe der Stranggießanlage von etwa 45 m und damit zu hohen Investitionskosten, speziell auch in der notwendigen Infrastruktur und zu schwierigen Instandhaltungsbedingungen. Bei Gießdicken von 400 mm beträgt die erzielbare Gießgeschwindigkeit etwa 0,3 m/min, wodurch die Produktivität pro Strang relativ gering ausfällt. Die geringe Gießgeschwindigkeit führt aber auch dazu, dass der gegossene Stahlstrang zum Richten nicht heiß genug gehalten werden kann und daher mit intensiver Kühlung unterhalb einer kritischen Temperatur gehalten werden muss, um Duktilitätsproblemen auszuweichen, die typischenweise in Temperaturbereichen von 600 bis 850°C auftreten.

Aus der DE 31 12 947 A1 ist bereits eine Bogenstranggießanlage zum Gießen eines Stahlstranges mit einer in einem Dickenbereich von 200 bis 300 mm liegenden Strangdicke bekannt, mit der Brammen in guter Qualität erzeugt werden können. Die Formung des Metallstranges erfolgt bei dieser Bogenstranggießanlage in einer Bogenkokille mit einem Krümmungsradius, der in einem Bereich von 2,0 bis 4,9 m liegt und der dem Krümmungsradius in einer ersten Zone der nachfolgenden Strangführung entspricht. In einer nachfolgenden sehr langen Richtzone wird der Stahlstrang wieder gerade gerichtet, wobei es zwangsweise zur Ausbildung eines trapezförmigen Querschnittes des Stahlstranges kommt. Diese Querschnittsverzerrung wird umso größer, je größer die Strangdicke und je geringer der Krümmungsradius in der Bogenkokille ist und führt zu Qualitätsproblemen bei der nachfolgenden Walzung im Grobblechwalzwerk.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung von dicken Brammen aus Stahl und eine Stranggießanlage zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, wobei die Herstellung von qualitativ hochwertigen Stahlsträngen und Brammen bei einer 360 mm überschreitenden Gießdicke bei guter Innenqualität, geringer Rissanfälligkeit und weitgehender Formathaltigkeit gewährleistet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Investitions- und Betriebskosten bei hoher Produktivität der Gießanlage gering zu halten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen von dicken Brammen aus Stahl mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke und einer 1000 mm überschreitenden Gießbreite durch die Kombination folgender Merkmale erreicht: - Gießen eines Stahlstranges mit noch flüssigem Kem in einer Bogenkokille mit einem zumindest über einen Teilbereich seiner Längserstreckung ausgangsseitig gekrümmt ausgerichteten Kokillenformhohlraum, wobei der gegossene Stahlstrang die Bogenkokille gekrümmt mit einem aufgeprägten Kokillen-Bogenradius verlässt, - Umlenken des gegossenen Stahlstranges von einer durch den Kokillen-Bogenradius bestimmten Gießrichtung in eine horizontale Transportrichtung und Stützen und Führen des Stahlstranges in einer Strangführung, die sich vom Austritt des Stahlstranges aus der Bogenkokille bis zum Eintritt in eine Zerteileinrichtung erstreckt, - Führen des Stahlstranges in einer Kreisbogenführung der Strangführung auf einem Strangführungs-Bogenradius, - Rückbiegen des gegossenen Stahlstranges von einem vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius auf einen geraden Stahlstrang bei noch flüssigem bzw. teilflüssigem Kem in einer Richtzone innerhalb der Strangführung, - kontinuierliches Kühlen des gegossenen Stahlstranges in der Strangführung, - Halten der Oberflächentemperatur des Stahlstranges in die Richtzone der Strangführung über dem Duktilitätstief der jeweiligen Stahlsorte, - Halten des Anteils der festen Strangschale des gegossenen Stahlstranges bei maximal 95% der halben Strangdicke während der Phase des Rückbiegens in der Richtzone, - Zerteilen des Stahlstranges auf Brammen vorbestimmter Länge in einer Zerteileinrichtung.

Eine Bogenkokille weist wegen ihrer gekrümmten Formgebung und der daraus resultierenden verringerten vertikalen Länge nicht die von einer geraden Kokille bekannt guten Bedingungen für die Einleitung der Stahlschmelze in die Kokille und für eine gleichmäßige Strangschalenbildung auf. Allerdings kann im Gegensatz zu einer geraden Kokille die Notwendigkeit einer Strangbiegung in einer Biegezone unmittelbar nach oder mit geringem Abstand zur Kokille weitgehend oder zur Gänze vermieden werden. Die Rissbildungsgefahr im Kanten- oder Oberflächenbereich des Stranges wird dadurch reduziert.

Die beim vorgeschlagenen Verfahren eingesetzte Bogenkokille kann mit einem geraden Einlaufabschnitt und einem gekrümmten Auslaufabschnitt ausgebildet sein, wobei der Auslaufabschnitt eine Krümmung entsprechend einem vorbestimmten Kokillen-Biegeradius aufweist. Alternativ dazu kann der Formhohlraum der Bogenkokille auch durchgehend gekrümmt mit einem konstanten Kokillen-Bogenradius ausgestattet sein. Auch Variationen dieser Ausführungsformen sind möglich.

Wenn der Kokillen-Bogenradius des gegossenen Stahlstranges beim Austritt aus der Bogenkokille dem Strangführungs-Bogenradius der Kreisbogenführung in der Strangführung entspricht, wird der gegossene Stahlstrang frei von Biegekräften von der Bogenkokille in die Kreisbogenführung der Strangführung übergeleitet. Günstige Produktionsbedingungen für einen gegossenen Stahlstrang oder für Brammen mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke, insbesondere bei einer Gießdicke in einem Dickenbereich von 360 bis 450 mm, werden erzielt, wenn der gegossene Stahlstrang in der Bogenkokille mit einem Kokillen- Bogenradius zwischen 9,0 m und 15,0 m erzeugt wird, in einer nachfolgenden Kreisbogenführung der Strangführung auf diesem Bogenradius ohne weitere Verformung gehalten wird und in einer nachfolgenden Richtzone innerhalb der Strangführung von einem Bogenradius (R) zwischen 9,0 m und 15,0 m wieder geradegerichtet wird.

Nach einer alternativen Ausführungsform kann der Kokillen-Bogenradius des gegossenen Stahlstranges beim Austritt aus der Bogenkokille größer oder keiner sein als der Strangführungs-Bogenradius in der Strangführung und der gegossene Stahlstrang in einer Biegezone innerhalb der Strangführung vom Kokillen-Bogenradius des gegossenen Stahlstranges beim Austritt aus der Bogenkokille auf den Strangführungs-Bogenradius in der Strangführung gebogen werden. Diese Ausführungsform eröffnet die Möglichkeit, den gegossenen Stahlstrang nach seinem Austritt aus der Bogenkokille mit der ihm aufgeprägten Krümmung, die dem kokillenausgangsseitigen Kokillen-Bogenradius entspricht, über eine bestimmte

Wegstrecke konstant zu halten und anschließend eine Strangbiegung auf den Strangführungs-Bogenradius innerhalb einer Biegezone vorzunehmen oder diesen Biegevorgang auch unmittelbar nach dem Austritt des Stahlstranges aus der Bogenkokille vorzunehmen. Jedenfalls wird der Biegevorgang bei noch geringer Strangschalendicke gering gehalten.

Das Biegen des gegossenen Stahlstranges bis auf einen vorbestimmten Krümmungsradius in einer Biegezone und das Rückbiegen des gegossenen Stahlstranges in einer Richtzone entspricht dem Konzept bekannter Brammen-Stranggießanlagen und hat sich als solches bewährt. Wesentlich für das Gießen von dicken Brammen ist, dass beide Vorgänge zu Zeitpunkten stattfinden, bei denen der Stahlstrang noch einen flüssigen bzw. teilflüssigen Kem aufweist, bzw. es ist notwendig die Kühlung des Stahlstranges in der Strangführung dementsprechend zu regeln. Mit zunehmender Strangdicke steigen die Anforderungen an eine möglichst gleichmäßige Kühlung, die sich unbedingt in eine über die Stranglänge und die Strangbreite möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung bei hohem Temperaturniveau niederschlagen muss, um eine gleichmäßige Elastizität des Stranges zu gewährleisten und Rissbildungen in Folge von Temperaturunterschieden zu vermeiden.

Das angestrebte und der Anlagenregelung vorgegebene Temperaturprofil ist durch eine Eintrittsoberflächentemperatur des Stahlstranges in die Richtzone der Strangführung bestimmt. Damit soll der Stahlstrang inklusive des Oberflächenbereiches in einem Temperaturbereich gehalten werden, der oberhalb des Duktilitätstiefs liegt, womit die Neigung zur Ausbildung von Oberflächenrissen ebenfalls minimiert wird.

Zweckmäßig beträgt der Anteil der festen Strangschale des gegossenen Stahlstranges maximal 95% der halben Strangdicke während der Phase des Rückbiegens in der Richtzone.

Nach einer zweckmäßigen Weiterentwicklung wird durch eine Dickenreduktion des Stahlstranges unter Anwendung einer Soft-Reduction oder einer dynamischen Soft-Reduction eine Durchmischung der vorzugsweise teilerstarrten Kemzone nahe dem Durcherstarrungspunkt des Stranges angestrebt und damit eine verbesserte Gefügestruktur im Kernbereich der Bramme erreicht und Ansätze zu

Zeilenseigerungen sowie Porositäten vermieden. Dementsprechend wird eine Soft-Reduction, insbesondere eine dynamische Soft-Reduction, auf dem gegossenen Stahlstrang in einem Bereich mit noch flüssigem oder teilflüssigem Kern des Stahlstranges mit einer Anstellvorrichtung für Strangführungsrollen angewendet.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird der gegossene Stahlstrang in einer Biegezone innerhalb der Strangführung auf einen Bogenradius zwischen 9,0 m und 15,0 m gebogen, in einer nachfolgenden Kreisbogenführung der Strangführung auf diesem Bogenradius ohne weitere Verformung gehalten und in einer nachfolgenden Richtzone innerhalb der Strangführung ausgehend von einem Bogenradius zwischen 9,0 m und 15,0 m wieder geradegerichtet. Speziell für Gießdicken zwischen 360 und 450 mm liefert dieser Bogenradius bei gleichzeitiger, möglichst genau geregelter Kühlung in diesen Bereichen der Strangführung beste Oberflächenqualität und Rissminimierung am gegossenen Stahlstrang.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Kühlen des gegossenen Stahlstranges geregelt durch Aufbringen von Kühlmittel auf die Breitseiten des gegossenen Stahlstranges mit einer Kühleinrichtung in der Strangführung, wobei die Auftreffposition der Kühlmittelstrahlen auf den Stahlstrang zumindest in einem Teilbereich der Strangführung auf der Grundlage einer kontinuierlichen Ermittlung des Temperaturprofils entlang des Transportweges des Stahlstranges und in Normalebenen dazu geregelt wird.

Zweckmäßig wird die auf den Stahlstrang in der Strangführung bis zum Eintritt in die Richtzone aufgebrachte Kühlmittelmenge in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Temperaturprofil entlang des Transportweges des Stahlstranges und in einer Normalebene dazu geregelt. Damit soll eine weitere Steigerung der Genauigkeit der Temperaturverteilung über die Stahlstrangoberfläche erreicht werden. Das vorgegebene Temperaturprofil berücksichtigt die Duktilitätseigenschaften der zu vergießenden Stahlsorte.

Eine weiterführende Stabilisierung der Kühlbedingungen wird erreicht, wenn das geregelte Kühlen des gegossenen Stahlstranges im partiellen Heißbetrieb oder nach der Trockenfahrweise innerhalb der Strangführung unter Einbindung von peripheriegekühlten Strangführungsrollen erfolgt. Hierbei wird die Notwendigkeit, die Kühlung der Strangführungsrollen als ein wesentliches Element bei der Bemessung i »· ·♦♦♦ ·♦ «#·· der Intensität der Kühlmittelaufbringung zu berücksichtigen, bzw. die Intensität der Kühlmittelaufbringung in Einzelbereichen nach den Bedürfnissen der Strangführungsrollen auszurichten, vermieden. Das bedeutet, dass die Strangoberflächentemperatur zumindest im Bereich bis zum Rückbiegen des Stahlstranges auf einem sehr hohen Niveau gehalten werden kann. Die Kühlung der Strangführungsrollen erfolgt hierbei nahezu ausschließlich durch eine Innenkühlung der Strangführungsrollen, wobei das Kühlmittel zweckmäßig im Rollenmantelbereich möglichst nahe der Rollenmanteloberfläche durch Kühlmittelkanäle geführt wird.

Zur Optimierung der Abscheiderate an nichtmetallischen Elementen, beispielsweise Gießpulverpartikel, im Bereich der Kokille und knapp darunter, ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsbewegung der Stahlschmelze des flüssigen Kerns des Stahlstranges in der Kokille oder im Bereich der Strangführung durch eine elektromagnetische Einrichtung beeinflusst wird. Neben einem verstärkten Aufsteigen der nichtmetallischen Begleitstoffe zur Badspiegeloberfläche in der Kokille kommt es zu einer gezielten Durchmischung der Stahlschmelze und zur Verringerung von Seigerungstendenzen.

Vorzugsweise wird das beschriebene Verfahren zum Herstellen dicker Stahlstränge angewendet, wenn der Stahlstrang mit einer in einem Dickenbereich von 360 mm bis 450 mm liegenden Gießdicke gegossen wird.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird bei einer Stranggießanlage zum Herstellen von dicken Brammen aus Stahl mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke, vorzugsweise bei einer Gießdicke von 360 mm bis 450 mm, und einer 1000 mm überschreitenden Gießbreite, durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: - eine Bogenkokille mit einem zumindest über einen Teilbereich seiner Längserstreckung ausgangsseitig gekrümmt ausgerichteten Kokillenformhohlraum mit einem ausgangsseitigen Kokillen-Bogenradius zum Herstellen eines Stahlstranges mit einem flüssigen Kem, - eine Strangführung zum Stützen und Führen des gegossenen Metallstranges von einer durch den Kokillen-Bogenradius bestimmten Gießrichtung in eine horizontale Transportrichtung, die sich von der Kokille bis zu einer Zerteileinrichtung erstreckt, - eine Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung zum Führen des Stahlstranges auf dem vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius, - eine Richtzone innerhalb der Strangführung zum Rückbiegen des gegossenen

··· ···· 'S.

Stranges von einem vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius auf einen geraden Stahlstrang bei noch flüssigem bzw. teilflüssigem Kem, - eine Kühleinrichtung in der Strangführung zum kontinuierlichen Kühlen des Stahlstranges, - eine Zerteileinrichtung zum Zerteilen des Stahlstranges auf Brammen vorbestimmter Länge.

Wesentlich bei einer Stranggießanlage dieser Art ist die Kombination einer Bogenkokille mit einer nachgeordneten Strangführung, mit einer Kreisbogenführung und mit einer Richtzone, die in Verbindung mit einer Kühleinrichtung zur geregelten Kühlung des Stahlstranges das Formen, den Transport und das Richten des gegossenen Stahlstranges bei flüssigem Kem und hohen Qualitätsanforderungen an den gegossenen Stahlstrang oder die Brammen im beanspruchten Dickenbereich sicherstellt.

Biegebeanspruchungen der Strangschale des die Bogenkokille verlassenden Stahlstranges werden vermieden, wenn der ausgangsseitige Kokillen-Bogenradius der Bogenkokille dem Strangführungs-Bogenradius der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung entspricht.

Eine Optimierung von metallurgischen Erfordernissen und Investitions- und Betriebskosten der Gießanlage für die Herstellung eines gegossenen Stahlstranges oder für Brammen mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke, insbesondere bei einer Gießdicke in einem Dickenbereich von 360 bis 450 mm, werden erzielt, wenn der Strangführungs-Bogenradius der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung 9,0 bis 15,0 m beträgt. Dementsprechend entspricht der gewählte Wert des Kokillen-Bogenradius dem gewählten Wert des Strangführungs-Bogenradius innerhalb dieses bevorzugten Bereiches.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Bogenkokille ist der ausgangsseitige Kokillen-Bogenradius größer oder kleiner ist als der Strangführungs-Bogenradius der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung. Der Bogenkokille nachfolgend ist eine Biegezone innerhalb der Strangführung zum Biegen des gegossenen Stahlstranges auf einen vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius bei noch flüssigem Kem angeordnet. • ··*♦·· «I ·· * · · · * ··· ·· ··· ··♦· ·· ···· ··

Eine Optimierung von metallurgischen Erfordernissen und Investitions- und Betriebskosten der Gießanlage ergeben sich bei dieser Ausführungsform, wenn der ausgangsseitige Kokillen-Bogenradius der Bogenkokille 8,0 bis 20,0 m unter Aussparung des festgelegten Wertes für den Strangführungs-Bogenradius beträgt und der Strangführungs-Bogenradius der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung 9,0 bis 15,0 m beträgt.

In beiden Fällen bleibt die Bauhöhe der Gießanlage gering und es werden die Qualitätsvorgaben, die für gegossene Stahlstränge mit beispielsweise 200 - 250 mm Gießdicke zum Standard gehören, nahezu erreicht.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Strangführung eine Kühleinrichtung zur geregelten Kühlung des Stahlstranges auf, die mit einer zentralen Recheneinheit verbunden und von dieser gesteuert ist und in der ein mathematisches Modell zur kontinuierlichen Ermittlung des Temperaturprofils entlang des Transportweges des Stahlstranges und in Normalebenen dazu hinterlegt ist.

Die Kühleinrichtung in der Strangführung ist mit mehreren unabhängig regelbaren Kühlzonen über die Gießbreite und / oder mit höhenverstellbaren Spritzdüsen mit ansteuerbaren Verstelleinrichtungen ausgestattet. Damit ist eine gezielte Beeinflussung der Strangkantentemperatur durch eine breitenabhängige Regelung der Kühlwassermenge und / oder eine Veränderung des Abstandes der Spritzdüsen von der Stahlstrangoberfläche und damit eine Veränderung des seitlichen Abstandes des Kühlmittelstrahles von der Stahlstrangkante möglich.

Eine oder mehrere elektromagnetische Einrichtungen, wie beispielsweise eine Rührspule, zur Beeinflussung der Strömungsbewegung der Stahlschmelze des flüssigen Kerns des Stahlstranges sind in der Kokille oder im Bereich der gebogerten Strangführung angeordnet.

Zweckmäßig sind in der Strangführung zum Stützen und Führen des Stahlstranges peripheriegekühlte Strangführungsrollen angeordnet. Durch den Einsatz dieser peripheriegekühlten Strangführungsrollen kommt es zu einer wesentlichen Entkopplung des unterschiedlichen Kühlbedarf des gegossenen Metallstranges und der Strangführungsrollen, die im direkten Linienkontakt mit dem heißen Stahlstrang sind und seiner Strahlungswärme ausgesetzt sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die folgendes zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Stranggießanlage nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Stranggießanlage nach einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 die Anordnung von Spritzdüsen einer Kühleinrichtung in einer Strangführung,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Kühleinrichtung mit unabhängig regelbaren Kühlzonen.

Ausführung der Erfindung

In Figur 1 ist in einem schematischen Längsschnitt der strukturelle Aufbau einer Stranggießanlage zum Herstellen von Brammen aus Flüssigstahl für eine Gießdicke von 400 mm veranschaulicht.

Die Stranggießanlage verfügt über eine Bogenkokille 1 mit gekrümmt ausgerichtetem Formhohlraum 1a. Sie ist als oszillierende, innengekühlte Verstellkokille mit Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden ausgebildet und ermöglicht das Gießen von Stahlsträngen mit unterschiedlicher Strangbreite und gegebenenfalls auch unterschiedlicher Strangdicke. Die Kokille 1 ist mit einer elektromagnetischen Einrichtung 2, wie einer Rührspule oder einer elektromagnetischen Bremse, zur Beeinflussung der Strömungsbewegung der Stahlschmelze im flüssigen Kem des gegossenen Stahlstranges ausgestattet.

An die Kokille 1 schließt eine Strangführung 3 an, die sich bis zu einer als Brennschneidmaschine ausgebildeten Zerteileinrichtung 4 zum Zerteilen des Stahlstranges in Brammen erstreckt. In der Strangführung wird der gegossene

Stahlstrang an seinen Breitseitenwänden in einem engen Korsett von angetriebenen und nicht angetriebenen Strangführungsrollen 5 gestützt und geführt und von einer durch den Kokillen-Bogenradius RK bestimmten Gießrichtung G in eine horizontale Transportrichtung T umgeleitet. Gruppen von beiderseits des Stahlstranges angeordneten Strangführungsrollen 5 sind in Strangführungssegmenten 6 zusammengefasst.

Die Strangführung 3 umfasst eine Reihe von aufeinander folgenden Abschnitten mit bestimmten Funktionen, deren Aufbau im Wesentlichen bekannt ist. Der aus der Kokille 1 austretende Stahlstrang wird ohne Aufbringung von Biegebeanspruchungen entlang einem Kreisbogen mit dem Strangführungs-Bogenradius RSt in einer Kreisbogenführung 9 und unter Beibehaltung dieses Bogenradius transportiert. Der Strangführungs-Bogenradius RSt entspricht hierbei dem Kokillen-Bogenradius RK, wodurch der biegebelastungsfreie Transport gewährleistet ist. In einem ersten Abschnitt der Strangführung 3, unmittelbar im Anschluss an die Bogenkokille 1, erfolgt zusätzlich eine Strangstützung mit Strangführungsrollen 5 auch an den Schmalseiten des Stahlstranges. In einer der Kreisbogenführung 9 nachfolgenden Richtzone 10 erfolgt ein Rückbiegen und Geraderichten des Stahlstranges. Anschließend wird der Stahlstrang in einer Horizontalstrangführung 11 bis zur Zerteileinrichtung 4 gefördert.

Dieser strukturelle Aufbau kann durch verschiedene nicht dargestellte und nicht beschriebene Zusatzeinrichtungen zwischen und innerhalb der beschriebenen Abschnitte der Strangführung ergänzt werden, ohne dass dadurch der Schutzumfang der Ansprüche verlassen wird.

Eine mögliche weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stranggießanlage ist in Figur 2 dargestellt. Auch hier umfasst die Strangführung 3 eine Reihe von aufeinander folgenden Abschnitten mit bestimmten Funktionen. In einer gebogenen Strangstützeinrichtung 7 wird der aus der Bogenkokille 1 austretende Stahlstrang ohne Aufbringung von Biegebeanspruchungen entsprechend dem Kokillen-Bogenradius RK geführt und gestützt. In einem ersten Bereich der Strangstützeinrichtung 7 erfolgt zusätzlich eine Strangstützung mit Strangführungsrollen 5 auch an den Schmalseiten des Stahlstranges. In einer nachfolgenden Biegezone 8 erfolgt ein progressives Biegen des Stahlstranges von Kokillen-Bogenradius RK auf den Strangführungs-Bogenradius RSt der nachfolgenden Kreisbogenführung 9. In der Kreisbogenführung 9 wird der Stahlstrang unter Beibehaltung des Strangführungs-Bogenradius weiter transportiert. Der weiterführende Transport des Stahlstranges erfolgt analog der Ausführungsform gemäß Figur 1.

In der Strangführung 3 wird der Stahlstrang mit seinem durch strichlierte Linien angedeuteten flüssigen Kem einer geregelten Kühlung unterzogen. Die Kühleinrichtung 12 umfasst, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, zwischen den Strangführungsrollen 5 positionierbare Spritzdüsen 13, die in einer Normalebenen N zur Transportrichtung T zumindest in Teilbereichen unabhängig regelbar sind. In jeder Kühlzone Z über der Gießbreite B sind entsprechend der Figur 3 höhenverstellbare Spritzdüsen 13 mit zugeordneten Verstelleinrichtungen 14, oder wie in Figur 4 dargestellt, Spritzdüsen 13 mit Steuerventilen 18 zur Regelung der Wassermenge vorgesehen. Die Verstelleinrichtungen 14 oder die Steuerventile 18 werden von einer Recheneinheit 15 angesteuert.

Einem oder mehreren der Strangführungssegmente 6, welche zwischen der Richtzone 10 und der Zerteileinrichtung 4 angeordnet sind, sind spezielle Anstellvorrichtungen 17 für Strangführungsrollen 5 zugeordnet. Diese Segmente bilden eine Soft Reduction Zone 16. Die Strangführungsrollen in diesen Segmenten können keilförmig an den Stahlstrang angestellt werden und ermöglichen damit eine geringe Dickenreduktion des Metallstranges und eine Verbesserung der metallurgischen Eigenschaften in der Kemzone des Stahlstranges.

Bezugszeichenliste: 1 Bogenkokille 1a Kokillenformhohlraum 2 elektromagnetische Einrichtung 3 Strangführung 4 Zerteileinrichtung 5 Strangführungsrollen 6 Strangführungssegment 7 Strangstützeinrichtung 8 Biegezone 9 Kreisbogenführung 10 Richtzone 11 Horizontalstrangführung 12 Kühleinrichtung 13 Spritzdüsen 14 Verstelleinrichtung für Spritzdüsen 15 Recheneinheit 16 Soft Reduction Zone 17 Anstellvorrichtungen für Strangführungsrollen 18 Steuerventile RK Kokillen-Bogenradius RSt Strangführungs-Bogenradius G Gießrichtung T Transportrichtung Z Kühlzone B Gießbreite

Claims

• ··% · ··· • ·\Α· · · « Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von dicken Brammen aus Stahl mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke und einer 1000 mm überschreitenden Gießbreite in einer Stranggießanlage, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: - Gießen eines Stahlstranges mit noch flüssigem Kern in einer Bogenkokille (1) mit einem zumindest über einen Teilbereich seiner Längserstreckung ausgangsseitig gekrümmt ausgerichteten Kokillenformhohlraum (1a) wobei der gegossene Stahlstrang die Bogenkokille gekrümmt mit einem aufgeprägten Kokillen-Bogenradius (RK) verlässt, - Umlenken des gegossenen Stahlstranges von einer durch den Kokillen-Bogenradius (RK) bestimmten Gießrichtung in eine horizontale Transportrichtung und Stützen und Führen des Stahlstranges in einer Strangführung (3), die sich vom Austritt des Stahlstranges aus der Bogenkokille bis zum Eintritt in eine Zerteileinrichtung (4) erstreckt, - Führen des Stahlstranges in einer Kreisbogenführung (9) der Strangführung (3) auf einem Strangführungs-Bogenradius (RSt), - Rückbiegen des gegossenen Stahlstranges von einem vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius (RSt) auf einen geraden Stahlstrang bei noch flüssigem bzw. teilflüssigem Kern in einer Richtzone (10) innerhalb der Strangführung (3), - kontinuierliches Kühlen des gegossenen Stahlstranges in der Strangführung (3), - Halten der Oberflächentemperatur des Stahlstranges in die Richtzone (10) der Strangführung (3) über dem Duktilitätstief der jeweiligen Stahlsorte, - Halten des Anteils der festen Strangschale des gegossenen Stahlstranges bei maximal 95% der halben Strangdicke während der Phase des Rückbiegens in der Richtzone (10), - Zerteilen des Stahlstranges auf Brammen vorbestimmter Länge in einer Zerteileinrichtung (4).
2. • ···· ♦· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gegossene Stahlstrang frei von Biegekräften von der Bogenkokille in die Strangführung übergeleitet wird, wobei der Kokillen-Bogenradius (RK) des gegossenen Stahlstranges beim Austritt aus der Bogenkokille dem Strangführungs-Bogenradius (RSt) in der Strangführung (3) entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gegossene Stahlstrang in der Bogenkokille mit einem Kokillen- Bogenradius (RK) zwischen 9,0 m und 15,0 m erzeugt wird, in einer nachfolgenden Kreisbogenführung (9) der Strangführung (3) auf diesem Bogenradius ohne weitere Verformung gehalten wird und in einer nachfolgenden Richtzone (10) innerhalb der Strangführung (3) von einem Bogenradius (R) zwischen 9,0 m und 15,0 m wieder geradegerichtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kokillen-Bogenradius (RK) des gegossenen Stahlstranges beim Austritt aus der Bogenkokille größer oder keiner ist als der Strangführungs-Bogenradius (RSt) in der Strangführung (3) und der gegossene Stahlstrang in einer Biegezone (8) innerhalb der Strangführung (3) vom Kokillen-Bogenradius (RK) des gegossenen Stahlstranges beim Austritt aus der Bogenkokille auf den Strangführungs-Bogenradius (RSt) in der Strangführung (3) gebogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gegossene Stahlstrang in der Biegezone (8) innerhalb der Strangführung (3) auf einen Bogenradius (R) zwischen 9,0 m und 15,0 m gebogen wird, in einer nachfolgenden Kreisbogenführung (9) der Strangführung (3) auf diesem Bogenradius ohne weitere Verformung gehalten wird und in einer nachfolgenden Richtzone (10) innerhalb der Strangführung (3) von einem Bogenradius (R) zwischen 9,0 m und 15,0 m wieder geradegerichtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlen des gegossenen Stahlstranges geregelt durch Aufbringen von Kühlmittel auf die Breitseiten des gegossenen Stahlstranges mit einer Kühleinrichtung (12) in der Strangführung (3) erfolgt, wobei die Auftreffposition der Kühlmittelstrahlen auf den Stahlstrang auf der Grundlage einer kontinuierlichen Ermittlung des Temperaturprofils entlang ίΙΒ. • ···· ·« ·*♦♦ des Transportweges des Stahlstranges und in Normalebenen dazu geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Stahlstrang in der Strangführung (3) bis zum Verlassen der Richtzone (10) aufgebrachte Kühlmittelmenge in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Temperaturprofil unter Berücksichtigung der Duktilitätseigenschaften der jeweiligen Stahlsorte entlang des Transportweges des Stahlstranges und in einer Normalebene dazu geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass geregeltes Kühlen des gegossenen Stahlstranges im partiellen Heißbetrieb oder nach der Trockenfahrweise unter Einbindung von peripheriegekühlten Strangführungsrollen (5) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soft Reduction, insbesondere eine dynamische Soft Reduction auf dem gegossenen Stahlstrang in einem Bereich mit noch flüssigem oder teilflüssigem Kern des Stahlstranges mit einer Anstellvorrichtung für Strangführungsrollen (17) angewendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsbewegung der Stahlschmelze des flüssigen Kerns des Stahlstranges in der Kokille (1) oder im nachfolgenden Bereich der vertikalen Führung des Stahlstranges durch eine elektromagnetische Einrichtung (2) beeinflusst wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlstrang mit einer Gießdicke von 360 mm bis 450 mm gegossen wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlstrang mit einer Gießgeschwindigkeit zwischen 0,5 und 1,0 m/min gegossen wird. ,·η% ·· ···♦
13. Stranggießanlage zum Herstellen von dicken Brammen aus Stahl mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke und einer 1000 mm überschreitenden Gießbreite, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: - eine Bogenkokille (1) mit einem zumindest über einen Teilbereich seiner Längserstreckung ausgangsseitig gekrümmt ausgerichteten Kokillenformhohlraum (1a) mit einem ausgangsseitigen Kokillen-Bogenradius (RK) zum Herstellen eines Stahlstranges mit einem flüssigen Kern, - eine Strangführung (3) zum Stützen und Führen des gegossenen Metallstranges von einer durch den Kokillen-Bogenradius (RK) bestimmten Gießrichtung in eine horizontale Transportrichtung, die sich von der Kokille (1) bis zu einer Zerteileinrichtung (4) erstreckt, - eine Kreisbogenführung (9) innerhalb der Strangführung (3) zum Führen des Stahlstranges auf dem vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius (RSt), - eine Richtzone (10) innerhalb der Strangführung (3) zum Rückbiegen des gegossenen Stranges von einem vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius (RSt) auf einen geraden Stahlstrang bei noch flüssigem bzw. teilflüssigem Kem, - eine Kühleinrichtung (12) in der Strangführung (3) zum kontinuierlichen Kühlen des Stahlstranges, - eine Zerteileinrichtung (4) zum Zerteilen des Stahlstranges auf Brammen vorbestimmter Länge.
14. Stranggießanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgangsseitige Kokillen-Bogenradius (RK) der Bogenkokille dem Strangführungs-Bogenradius (RSt) der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung entspricht.
15. Stranggießanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangführungs-Bogenradius (RSt) der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung (3) 9,0 bis 15,0 m beträgt.
16. Stranggießanlage nach Anspruch 13, dass der ausgangsseitige Kokillen-Bogenradius (RK) größer oder kleiner ist als der Strangführungs-Bogenradius (RSt) der Kreisbogenführung innnerhalb der Strangführung und dass der Bogenkokille nachfolgend eine Biegezone (8) innerhalb der Strangführung • ·* · • * I · ··* ···· ·· • · · • ··♦ • · · • · · ···· ·· zum Biegen des gegossenen Stahlstranges auf einen vorbestimmten Strangführungs-Bogenradius (RSt) bei noch flüssigem Kern angeordnet ist.
17. Stranggießanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgangsseitige Kokillen-Bogenradius (RK) der Bogenkokille 8,0 bis 20,0 m unter Aussparung des festgelegten Wertes für den Strangführungs-Bogenradius (RSt) beträgt und der Strangführungs-Bogenradius (RSt) der Kreisbogenführung innerhalb der Strangführung (3) 9,0 bis 15,0 m beträgt.
18. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung (3) eine Kühleinrichtung (12) zur geregelten Kühlung des Stahlstranges aufweist, die mit einer zentralen Recheneinheit (15) verbunden und von dieser gesteuert ist und in der ein mathematisches Modell zur kontinuierlichen Ermittlung des Temperaturprofils entlang des Transportweges des Stahlstranges und in Normalebenen dazu hinterlegt ist.
19. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (12) in der Strangführung mit mehreren unabhängig regelbaren Kühlzonen (Z) über die Gießbreite (B) ausgestattet ist.
20. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (12) in der Strangführung (3) mit höhenverstellbaren Spritzdüsen (13) und ansteuerbaren Verstelleinrichtungen (14) ausgestattet sind.
21. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Einrichtung (2) zur Beeinflussung der Strömungsbewegung der Stahlschmelze des flüssigen Kerns des Stahlstranges in der Kokille (1) oder in einer Strangstützeinrichtung (7) im Bereich der vertikalen Führung des Stahlstranges angeordnet ist.
22. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strangführung (3) zum Stützen und Führen des Stahlstranges peripheriegekühlte Strangführungsrollen (5) angeordnet sind.
23. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strangführungssegment (6) mit einer regelbaren Anstelleinrichtung für Strangführungsrollen(17) zur Durchführung einer Soft Reduction, insbesondere einer dynamischen Soft Reduction, am Stahlstrang zwischen der Richtzone (10) und der Zerteileinrichtung (4) in einem Bereich mit noch flüssigem oder teilflüssigem Kern des Stahlstranges ausgerüstet ist.