DD293285A5 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen duenner metallischer gegenstaende - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggieszen duenner metallischer Gegenstaende, insbesondere aus Stahl, wobei das fluessige Metall in eine unten offene, gekuehlte Kokille eingefuellt und die Dicke des aus der Kokille austretenden Gegenstandes mittels Klemmwalzen 4, 4 verringert wird. Erfindungsgemaesz wird gemessen, ob der Schlieszpunkt des Fluessigkeitskegels oberhalb oder unterhalb der Klemmwalzen liegt, wobei zwischen den Klemmwalzen an den Kern des Gegenstandes ein variables Magnetfeld angelegt wird unter Steuerung der Wirkung dieses Magnetfelds als Funktion der gemessenen Stellung des Schlieszpunktes des Fluessigkeitskegels. Eine erfindungsgemaesze Vorrichtung weist zu diesem Zweck eine Meszanordnung 7, 7 fuer den Boden des Erstarrungskegels auf, wenigstens eine Induktionsspule 6, 6, die in wenigstens eine der Klemmwalzen angeordnet ist und die ein variables Magnetfeld im Inneren des gegossenen Gegenstandes erzeugt, sowie eine Steuerung 8 fuer die Induktionsspule und die Meszanordnung, um den Schlieszpunkt des Fluessigkeitskegels auf Hoehe des Spaltes zwischen den Klemmwalzen zu halten oder zu bringen. Fig. 1{Stranggieszen; Fluessigkeitskegel; Schlieszpunkt; Klemmwalzen; Schlieszpunkt-Meszanordnung; Steuerung}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Stranggießen dünner metallischer Gegenstände, vorzugsweise aus Stahl und insbesondere eine Einstellung der Tiefe des Flüssigkeitskegels während des Stranggießens in einer Stranggießanlage, welche eine Kokille aufweist sowie Klemmwalzen, die auf den Gegenstand einwirken, solange dieser noch nicht vollständig erstarrt ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Anlagen zum Stranggießen von Stahlbrammen geringer Dicke unterscheiden sich von den Stranggießanlagen für Standardbrammen (in ir Größenordnung von 200 mm) insbesondere dadurch, daß unterhalb der Kokille wenigstens ein Paar von Klemmwalzen vorgesehen ist. Die Kokille, deren Ausgestaltung sich von einer herkömmlichen Kokille für das Stranggießen ableitet, ermöglicht es üblicherweise nicht, die gewünschten geringen Dicken (20 bis 120mm) zu erhalten. Grundsätzlich ist der Abstand der Klommwalzen während des Gießens unveränderlich und entspricht der gewünschten Dicke für

den Gegenstand. Ihre Aufgabe besteht darin, die erstarrten Seitenteile des aus der Kokille austretenden Gegenstandes einander anzunähern und miteinander zu vereinigen, d. h. den Flüssigkeitskegel zu schließen.

Sind nun die Klemmwalzen direkt unterhalb der Kokille angeordnet, so läuft man Gefahr, daß im Falle, in dem die Temperatur des flüssigen Metalls, das in die Anlage eingefüllt wird, höher ist als vorgesehen, eine nicht ausreichende Erstarrung des austretenden Metalls auftritt, so daß der Flüssigkeitskegel unter der Einwirkung der Klemmwalzen nicht rechtzeitig geschlossen wird. Ein derartiges verspätetes Schließen führt aber zu Fehlern in dem Gegenstand, wie z. B. übermäßige Seigerungen, Wölbungen der Seitenflächen etc.

Befinden sich die Klemmwalzen in einem bestimmten Abstand von der Kokille, so existieren diese Risiken ebenfalls. Die Hauptgefahr dabei ist jedoch darin zu sehen, daß ein vorzeitiges Schließen des Flüssigkeitskegels oberhalb der Quetschwalzen aufgrund einer zu schnellen Abkühlung des Gegenstandes erfolgt. Um diesem nun seine endgültige Dicke zu verleihen, müßten die Klemmwalzen eine erhebliche Walzk; aft ausüben, für die sie jedoch nicht ausgelegt sind. Das Versehen einer Anlage mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur dauerhaften Verringerung der Dicke aufgrund eines Walzvorgangs würde jedoch die Kosten der Anlage erheblich steigern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Qualitätsmängel durch übermäßige Seigerungen, Wölbungen der Seitenflächen auszuräumen und

andererseits zusätzliche Aufwendungen zur Erhöhung der Walzkraft der Klemmwalzen zu umgehen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ei' Verfahren zur schnellen Steuerung der Tiefe des Flüssigkeitskegels des gegossenen Gegenstandes zu schaffen, mit dam dessen verspätete oder vorzeitige Schließung verhindert wird.

Ausgehend von einem Verfahren zum Stranggießen eines dünnen metallischen Gegenstandes, insbesondere aus Stahl, wobei das flüssige Metall in eine unten offen gekühlte Kokille eingefüllt wird, die für den zu gießenden Gegenstand einen Durchlaß mit langgestrecktem Querschnitt bildet, aus dem kontinuierlich das teilweise erstarrte Metall abgezogen wird, wobei die Dicke des aus der Kokille austretenden Gegenstandes mittels Klemmwalzen verringert wird, die in Abzugsrichtung des Gegenstandes gesehen der Kokille nachgeordnet sind, wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlager, daß gemessen wird, ob der Schließpunkt des Flüssigkeitskegels oberhalb oder unterhalb der Klemmwalzen liegt ur d daß zwischen den Klemmwalzen an den Kern des Gegenstandes ein variables Magnetfeld angelegt wird, unter Steuerung dir Wirkung dieses Magnetfeldes als Funktion der gemessenen Stellung des Schließpunktes des Flüssigkeitskegels, um so zu /erhindern, daß sich letzterer dauerhaft über die Klemmwalzen hinaus erstreckt.

Das variable Magnetfeld kann dabei stationär sein und damit eine Heizwirkung auf den gegossenen Gegenstand ausüben, oder aber es kann beweglich sein und eine Rührwirkung auf den flüssigen Kern des gegossenen Gegenstandes ausüben, Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wie sie im Anspruch 4 beschrieben ist.

Wie man sieht, besteht die Erfindung in erster Linie darin, festzustellen, ob sich die Spitz** des Flüssigkeitskegels vor oder nach den Klemmwalzen befindet, d. h. ob sich dieser vor oder nach den Klemmwalzen schließt, und demzufolge die Menge an thermischer oder kinetischer Energie zu steuern, die dem Metall durch das erzeugte variable magnetische Feld zugeführt wird, umso den Schließpunkt des Flüssigkeitskegels zwischen die Klemmwalzen zu verlegen.

Es sind bereits Anordnungen bekannt, die das Fehlen eines Gegenstandes feststellen können. Dazu gehören Ultraschallsonden, welche eine Ultraschallwelle erzeugen, die den 7. j analysierenden Gegenstand quer durchsetzt.

Die austretende Energie wird gemessen und mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen, der in Abwesenheit eines Flüssigkeitskegels gewonnen wurde. Ein ähnliches Prinzip kann unter Verwendung von Induktionsspulen durchgeführt werden, deren Impedanz als Funktion des Vorhandenseins oder des Fehlers einer flüssigen Phase im Inneren des Gegenstandes variiert.

Diese Anordnungen eignen sich für Gegenstände geringer Dicke, wie sie im vorliegenden Fall interessieren. Andere Anordnungen eignen sich besser für dickere Gegenstände, können jedoch ebenfalls eingesetzt werden. Beispielsweise sei hier auf das französische Gebrauchsmuster FR 23 52611 verwiesen, dessen Lehre eine Variation der Dicke einer herkömmlichen durch Stranggießen entstehenden Bramme mittels zweier Walzenpaare zu ermitteln ermöglicht, aufgrund einer durch das flüssige Innere bewirkten Verdickung. Diese Messung erfolgt mit differentieller Absorption eines magnetischen Wechselfeldes, das den Gegenstand in Richtung seiner Dicke durchsetzt.

Außerdem kann die Erstarrungsgeschwindigkeit eines sich im Gießverfahren befindenden Gegenstandes, welche die Tiefe des Flüssigkeitskegels beeinflußt, verändert werden durch Erzeugung von künstlichen Konvektionen im Inneren des Flüssigkeitskegels, insbesondere wenn der Gegenstand eine geringe Dicke aufweist. Je intensiver diese Bewegungen sind, desto schneller erfolgt die Erstarrung. Derartige Bewegungen können durch die Einwirkung von beweglichen variablen Magnetfeldarn entstehen, welche durch Induktionsspulen erzeugt werden. Die Induktionsspulen können vorteilhafterweise im Inneren der Klemmwalzen angeordnet sein.

Schließlich kann noch die Erstarrungsgeschwindigkeit des Gegenstandes durch Anlegen eines stationären variablen Magnetfeldes beeinflußt werden, das eine induktive Aufheizung des Gegenstandes bewirkt. Je stärker diese Aufheizung ist, desto langsamer erfolgt die Erstarrung.

Ausführungsbelsplele

Im folgenden wird die Erfindung in Zusammenhang mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1: schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Stranggießanlage für dünne Brammen, bei der die

Klemmwalzen direkt unterhalb der Kokille angeordnet sind, und Fig. 2: schematisch eine erfindungsgemäße Stranggießanlage für dünne Brammen, bei denen Klemmwalzen im Abstand unterhalb der Kokille angeordnet sind.

In Fig. list mit 2 eine Kokille bezeichnet, die durch eine Düse 3 mit flüssigem Metall versorgt wird und aus der der Gegenstand 1 in teilweise erstarrtem Zustand austritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die beiden Klemmwalzen 4,4' dazu, die beiden Schichten aus erstarrtem Metall 5, 5', welche die Oberflächen des Gegenstandes bilden, einander zu anzunähern, so daß der zwischen diesen Seitenflächen bestehende Flüssigkeitskegel an der Berührungsstelle der beiden Seitenwände miteinander geschlossen wird. Die Klemmwalzen sind dabei direkt unterhalb der Kokille 2 angeordnet. Jede weist dabei eine Induktionsspule 6,6' auf, welche ein variables magnetisches Feld erzeugt. Zu diesem Zweck sind die Walzen hohl und entsprochen vorteilhafterweise denjenigen, wie sie in der luxemburgischen Patentschrift 67 753 (angemeldet am 7.6.1973) beschrieben sind und auf dessen Inhalt hier Bezug genommen wird. Erfolgt nun, wie es dargestellt ist in Fig. 1, die Erstarrung des Gegenstandes zu langsam, so reicht die Wirkung der Klemmwalzen nicht mehr aus, um den Flüssigkeitskegel zu schließen. Dies bewirkt eine Verdickung bzw. Wölbung des Gegenstandes unterhalb der Klemmwalzen. Diese Verdickung kann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel festgestellt werden durch zwei Spulen 7, T₁ wie sie in dem bereits erwähnten französischen Gebrauchsmuster FR 2352611 beschrieben sind: Das von der Sendespule 7 ausgesandte Feld wird teilweise von der Aufnahmespule 7'empfangen. Der Wert des erhaltenen Signals wird in einer Verarbeitungsschaltung 8 einer Gegenstandsdicke zugeordnet und diese wiederum mit einem Sollwert für die Dicke verglichen. Ist die gemessene Dicke größer als die Solldicke, so bedeutet dies das Vorhandensein eines Flüssigkeitskegels unterhalb der Klemmwalzen. Dies bedeutet, daß die Verarbeitungsschaltung die Wirkung des Magnetfeldes beeinflußt, das durch die Induktionsspulen 6,6' erzeugt wird. Sofern die Magnetfelder beweglich sind, kann ihre Rührwirkung auf den flüssigen Kern ständig ausgeübt werden und so an der normalen Erstarrung des Gegenstandes teilnehmen. In diesem Fall muß die Rührintensität derart erhöht werden, daß eine Beschleunigung der Erstarrung bewirkt wird, so daß der Schließpunkt des Flüssigkeitskegels zwischen die Klemmwalzen zurückverlegt wir.!. Eine Rückkehr zu dieser normalen Situation zeigt sich durch ein Verschwinden der Verdickung unterhalb der Klemmwalzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Rühreffekt nur dann einzuführen, wenn der Schließpunkt des Flüssigkeitskegels unterhalb der Klemm walzen absinkt. Die Wirkung wird unterbrochen, so wie die Spitze des Flüssigkeitskegels seine Normalstellung eingenommen hat.

Bei feststehenden Magnetfeldern ist ihre Heizwirkung permanent und ermöglicht eine Einwirkung auf die Erstarrungsgeschwindigkeit des Gegenstandes. Für eine Verschiebung des Schließpunktes des Flüssigkeitskegels nach oben muß diese Heizwirkung verringert oder unterbrochen werden.

Die Spulen 7,7' können auch durch eine jegliche andere Anordnung erse * Π werden, mit der es möglich sit, den Flüssigkeiiskegel zu ermitteln, wie z. B. durch eine Anlage mit Ultraschallwellen.

Weist die Anlage zum Stranggießen hingegen Klemmwalzen auf, die einen Abstand, z. B. ungefähr 1 m, von der Kokille aufweisen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, so kann ebenfalls, wie im vorhergehenden Fall, eine Anordnung mit zwei Spulen 7, T verwendet werden, um ein verspätetes Schließen des Flüssigkeitskegels festzustellen. Bei einer derartigen Anlage ist jedoch die Gefahr eines vorzeitigen Schließens des Flüssigkeitskegels, d. h. eines Schließpunktes oberhalb der Klemmwalzen, erheblich größer, z. B. aufgrund einer ungewöhnlich niedrigen Temperatur des flüssigen Metalls, das in die Kokille eintritt. In diesem Fall muß zusätzlich zu der Anordnung, die unterhalb der Klemmwalzen zur Feststellung des Flüssigkeitskegels vorgesehen ist, eine zweite Anordnung oberhalb der Klemmwalzen zur Feststellung des Schließpunktes des Flüssigkeitskegels vorgesehen sein. Eine derartige Anordnung kann, wie es in Fig. 2 angedeutet ist, aus einer Ultraschallsonde bestehen, die einen Sender 9 und einen Empfänger 10 aufweist, die neben dem vorbeilaufenden Gegenstand angeordnet sind und mit der Verarbeitungsschaltung 8 verbunden sind. Sie werden derart geeicht, daß sie feststellen können, ob das Innere des Gegenstandes flüssig ist, wie es für die normale Funktionsweise der Anlage erforderlich ist. Im gegenteiligen Fall steuert die Verarbeitungsschaltung die Wirkung der in den Klemmwalzen angeordneten Induktionsspulen. Handelt es sich dabei um eine permanente Rührwirkung, wird diese verringert oder sogar unterbrochen, so daß die Erstarrung verlangsamt wird. Bewirken sie eine Heizung, wird diese im Permanenzfall erhöht oder eingeschaltet, sofern sie intermittierend arbeitet, und so bestimmt, daß das Innere des Gegenstandes in der flüssigen Phase verbleibt, sofern das Innere ohne diese Anordnung zumindest bereits teilweise erstarrt wäre. Selbstverständlich können zahlreiche Varianten der dargestellten Ausführungsbeispiele vorgenommen werden. Der Flüssigkeitspegel kann auch durch jegliche andere Anordnung festgestellt werden und die Induktionen, d. h. die Spulen, müssen nicht zwangsweise innerhalb der Walzen angeordnet sein. Verfügt man über ausreichend leistungsfähige Induktionsspulen, können diese auch außerhalb der Walzen angeordnet sein; auch im Falle einor Anlage mit Klommwalzen, die im Abstand unterhalb der angeordnet sind, können selbige derart bemessen sein, daß sie allein verhindern, daß der Schließpunkt des Flüssigkeitskegels unterhalb der Klemmwalzen absinkt, so daß die Vorsehung einer Meßanordnung dieser Walzen entfallen kann,

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Stranggießen dünner metallischer Gegenstände, insbesondere aus Stahl, wobei das flüssige Metall in eine unten offene, gekühlte Kokille (2) eingefüllt wird, die für den zu gießenden Gegenstand einen Durchlaß mit langgestrecktem Querschnitt bildet, aus dem kontinuierlich das teilweise erstarrte Metall abgezogen wird, wobei die Dicke des aus der Kokille austretenden Gegenstandes mittels Klemmwalzen verringert wird, die in Abzugsrichtung des Gegenstandes gesehen, der Kokille nachgeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß:

   - gemessen wird, ob der Schließpunkt des Flüssigkeitskegels oberhalb oder unterhalb der Klemmwalzen liegt und

   - zwischen den Klemmwalzen (4,4') an die Mitte des Gegenstandes ein variables Magnetfeld angelegt wird unter Steuerung der Wirkung dieses Magnetfeldes als Funktion der gemessenen Stellung des Schließpunktes des Flüssigkeitskegels, um so zu verhindern, daß sich letzterer dauerhaft über die Klemmwalzen hinaus erstreckt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld ein variables stationäres

   Magnetfeld ist, mit einer induktiven Heizwirkung auf den Gegenstand.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld ein variables bewegliches Magnetfeld ist mit einer Rührwirkung auf den flüssigen Kern des Gegenstandes.
4. 4. Vorrichtung zum Stranggießen dünner metallischer Gegenstände, insbesondere aus Stahl, welche

   eine unten offene, gekühlte Kokille (2) aufweist, die für den zu gießenden Gegenstand einen Durchlaß mit langgestrecktem Querschnitt bildet, der unterhalb der Kokille in Abzugsrichtung des Gegenstandes vorgesehen ist und mit Klemmwalzen (4,4'), die durch Verringerung der Dicke des Gegenstandes ein Schließen des Flüssigkeitskegels bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem aufweist:

   - eine Meßanordnung (7, T₁ 9,10) für den Boden des Flüssigkeitskegels oberhalb und unterhalb der Klemmwalzen,

   - wenigstens eine Induktionsspule (6,6') zur Erzeugung eines variablen Magnetfeldes im Kern des gegossenen Gegenstandes zwischen den Klemmwalzen und

   - eine Steuerung (8) für die Induktionsspule als Funktion der Meßanordnung für den Schließpunkt des Flüssigkeitskegels, um den Schließpunkt des Flüssigkeitskegels zwischen den Klemmwalzen zu halten oder ihn dahin zu bringen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Magnetfeld ein stationäres Magnetfeld ist mit einer Heizwirkung auf den gegossenen Gegenstand.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Magnetfeld ein bewegliches Magnetfeld ist mit einer rührwirkung auf den flüssigen Kern des gegossenen Gegenstandes.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung für den Flüssigkeitskegel aus einer Ultraschallwellen-Anordnung besteht.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung für den Flüssigkeitskegel aus Induktionsspulen besteht.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (6,6') im Inneren der Klemmwalzen (4,4') angeordnet ist.