DE10024508A1 - Continuous casting of thin steel slabs uses a mold with a strand guiding device having additionally oscillating rollers for guiding and conveying a cast strand - Google Patents
Continuous casting of thin steel slabs uses a mold with a strand guiding device having additionally oscillating rollers for guiding and conveying a cast strandInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Stranggießen von Brammen, insbesondere von Dünnbrammen, mit vergleichsweise hohen Gießge schwindigkeiten von beispielsweise über 3 m/min, unter Verwendung einer in peri odische Oszillation antreibbaren Kokille, mit einer unterhalb derselben angeord neten, Rollen zum Führen und Ausfördern eines Gußstranges aufweisenden Strangführung, von welchen wenigstens einige Rollen paarweise oder einzeln in eine Drehbewegung antreibbar sind.The invention relates to a method and a plant for the continuous casting of Slabs, especially thin slabs, with a comparatively high cast iron speeds above 3 m / min, for example, using a peri odic oscillation drivable mold, with one arranged below the same Neten, roles for guiding and conveying a cast strand Strand guidance, of which at least some roles in pairs or individually in a rotary movement can be driven.
Zum Ausfördem eines Stranges aus der Kokille einer Stranggießanlage werden üblicherweise mehrere unterhalb der Kokille angeordnete Rollen durch elektrische Motoren angetrieben. Die Antriebskraft der Motoren muß so groß sein, daß unter Berücksichtigung aller Kräfte eine vorgegebene gleichförmige Strangabzugsge schwindigkeit gewährleistet ist.To remove a strand from the mold of a continuous caster usually several rolls arranged below the mold by electrical ones Motors powered. The driving force of the motors must be so large that under Taking into account all forces, a given uniform strand withdrawal speed is guaranteed.
Zu den vom Strang auf die angetriebenen Rollen übertragenen Kräften gehören im wesentlichen das Eigengewicht des Stranges, die im Takt der Kokillenoszillation periodisch veränderliche Reibkraft in der Kokille, die Reibungskräfte in den Rol lenlagern, die Reibungskräfte eines unterhalb der Kokille angeordneten Gitters - falls vorhanden -, die Kräfte zum Biegen und Rückbiegen des Stranges aus der vertikalen Strangführung in die horizontale Strangführung sowie die Kräfte zur Überwindung der Ausbauchung der Strangschale zwischen den Rollen, Einfluß auf die genannten Kräfte haben die Genauigkeit bei der Ausrichtung der Rollen und die über die Stranglänge veränderliche Strangschalentemperatur, welche ins besondere von der Gießgeschwindigkeit und der Intensität der Kühlung des Stranges in der Kühlkammer unterhalb der Kokille abhängt. Bei Dünnbrammen anlagen mit trichterförmigem Eingießbereich der Kokille sind zusätzliche Reib kräfte sowie Kräfte in der Kokille zur Verformung der Strangschale unter Berück sichtigung der Auf- und Abwärtsbewegung der Kokille zu berücksichtigen.The forces transferred from the strand to the driven rollers include in essentially the dead weight of the strand, in time with the mold oscillation periodically changing friction in the mold, the friction in the Rol bearings, the frictional forces of a grid arranged below the mold - if available -, the forces for bending and bending back the strand from the vertical strand guidance in the horizontal strand guidance as well as the forces for Overcoming the bulging of the strand shell between the rollers, influence on the forces mentioned have the accuracy in the alignment of the rollers and the strand shell temperature, which varies over the length of the strand, which ins particular of the casting speed and the intensity of the cooling of the Stranges in the cooling chamber below the mold. For thin slabs Systems with a funnel-shaped pouring area of the mold are additional friction Forces and forces in the mold for deforming the strand shell below the upward and downward movement of the mold.
Vergleichsweise große Kräfte müssen außerdem überwunden werden, wenn der Strang durch Anstellung der Führungsrollen in seiner Dicke reduziert werden soll.Comparatively large forces must also be overcome if the Strand should be reduced in thickness by adjusting the guide rollers.
Die Anzahl und Anordnung antreibbarer Rollen richtet sich nach Anlagentyp und Anlagenkonzept. Bei herkömmlichen Stranggießanlagen mit Kreisbogenform und einer Strangdicke von etwa 150 bis 250 mm hat es sich durchgesetzt, daß mehre re Rollenpaare mit gegenüberliegend angetriebenen Rollen fast über die gesamte Bogenlänge und den Richtbereich am Maschinenaustritt verteilt sind, wodurch ei ne gleichmäßige Verteilung der Strangauszugskräfte über die Stranglänge erzielt wird. Die Antriebe der Rollen sind so ausgelegt, daß über einen Bereich eine vor gegebene Strangabzugsgeschwindigkeit mit erforderlicher Genauigkeit und ohne Schwankungen eingehalten werden kann.The number and arrangement of drivable rollers depends on the system type and Plant concept. In conventional continuous casting plants with circular arc shape and a strand thickness of about 150 to 250 mm, it has prevailed that more re roller pairs with oppositely driven rollers almost over the entire Arc length and the straightening area are distributed at the machine exit, whereby ei ne even distribution of the strand pull-out forces achieved over the strand length becomes. The drives of the rollers are designed so that a front over a range given strand withdrawal speed with required accuracy and without Fluctuations can be met.
Stranggießanlagen zum Erzeugen dünner Stränge mit einer Dicke bis 150 mm, insbesondere mit einer Dicke zwischen etwa 30 bis 100 mm sind typischerweise so ausgelegt, daß die Durcherstarrung des Stranges in einem mehrere Meter lan gen senkrechten Abschnitt erfolgt, welcher sich unmittelbar an die Kokille an schließt. In diesem Abschnitt wird der Strang vielfach durch nichtangetriebene Rollen und auf einer Teillänge gegebenenfalls durch ein Stützgitter geführt. Zur weiteren Dickenreduzierung können die Rollen so angestellt sein, daß sie den Strang mit noch flüssigem Kern quetschen. Am Ende des senkrechten Abschnitts, wo der Strang bereits durcherstarrt ist, sind angetriebene Rollen angeordnet, wel che den Strang aus der Anlage ziehen und ihn gleichzeitig abbiegen. Am Ende des kreisbogenförmigen Abschnitts befinden sich weitere angetriebene Rollen, mit denen der Strang in die Horizontale gebogen und ausgefördert wird.Continuous casting machines for producing thin strands with a thickness of up to 150 mm, in particular with a thickness between about 30 to 100 mm are typical designed so that the solidification of the strand in a few meters towards vertical section, which directly adjoins the mold closes. In this section, the strand is often driven by non-driven ones Rolls and if necessary guided over a partial length through a support grid. For further reduction in thickness, the roles can be adjusted so that they Squeeze the strand with the core still liquid. At the end of the vertical section, where the strand is already solidified, driven rollers are arranged, wel pull the strand out of the system and bend it at the same time. At the end of the circular section there are further driven rollers, with which the strand is bent and conveyed into the horizontal.
Die Kokillenoszillation ist ein wesentlicher Bestandteil des Stranggießverfahrens von Metallen. Sie gewährleistet die erforderliche Schmierwirkung des Schmier mittels, bspw. Gießpulver oder Öl, und verhindert damit ein Ankleben des Stran ges an den Kokillenwänden. Beim Stranggießen von Stahl hat sich Schlacke als Schmiermittel in der Kokille durchgesetzt. Sie entsteht durch Aufschmelzen von Gießpulver, welches in einer solchen Weise auf den Badspiegel aufgegeben wird, daß es diesen permanent bedeckt.The mold oscillation is an essential part of the continuous casting process of metals. It ensures the required lubricating effect of the lubricant means, for example. Powder or oil, and thus prevents the strand from sticking on the mold walls. When continuously casting steel, slag has become Lubricant prevailed in the mold. It is created by melting Casting powder, which is applied to the bathroom mirror in such a way, that it permanently covers it.
Die einfachste technische Lösung, die zugleich den überwiegenden Stand der Technik kennzeichnet, besteht darin, eine Stranggießkokille mit Hilfe eines motor getriebenen Exzenters in eine oszillierende Bewegung zu versetzen. Damit ergibt sich eine sinusförmige Schwingungsform der Kokille, deren Frequenz und Ampli tude jeweils durch die Drehzahl des Motors sowie durch die Exzentrizität des Ex zenters vorgegeben ist.The simplest technical solution, which at the same time the predominant state of the Technology features is a continuous casting mold using a motor driven eccentric in an oscillating motion. So that results a sinusoidal waveform of the mold, its frequency and ampli tude by the speed of the motor and the eccentricity of the Ex is predetermined.
Ersetzt man die aus Motor, Getriebe und Exzenter bestehende Antriebseinheit durch einen oder mehrere hydraulische Zylinder, so ergibt sich die Möglichkeit, durch nichtsinusförmige Kokillenschwingungen und durch Veränderung der Hub höhe während des Gießvorganges die Schmierung in der Kokille gezielt beeinflus sen zu können.If you replace the drive unit consisting of motor, gearbox and eccentric through one or more hydraulic cylinders, there is the possibility by non-sinusoidal mold vibrations and by changing the stroke height specifically influences the lubrication in the mold during the casting process to be able to.
Damit die Schlacke als Schmiermittel kontinuierlich in den Spalt zwischen Guß strang und Kokillenwand eindringen kann, und um zu verhindern, daß der Schmierfilm abreißt, ist es erforderlich, die Amplitude und Frequenz der Kokille so einzustellen, daß sie bei ihrer Abwärtsbewegung den Strang periodisch überholt.So that the slag as a lubricant continuously in the gap between casting strand and mold wall can penetrate, and to prevent the Tear off the lubricating film, it is necessary to change the amplitude and frequency of the mold adjust to periodically overtake the strand as it descends.
Der Zeitanteil Ts einer Schwingungsperiode T, in der sich der Überholvorgang
VKokille < Vc bei der Abwärtsbewegung der Kokille abspielt, wird allgemein als Ne
gativer Strip bezeichnet und beträgt:
The time component Ts of an oscillation period T, in which the overtaking process V mold <V c takes place during the downward movement of the mold, is generally referred to as a negative strip and is:
Es bedeuten:
VKokille - Kokillengeschwindigkeit (m/sec),
Vc - Gießgeschwindigkeit (m/sec),
A - Amplitude der Kokillenoszillation (m),
n - Schwingungsfrequenz der Kokillenoszillation (1/sec).It means:
V mold - mold speed (m / sec),
V c - casting speed (m / sec),
A - amplitude of the mold oscillation (m),
n - oscillation frequency of the mold oscillation (1 / sec).
Diesem Negativen Strip entspricht während jeder Schwingungsperiode die soge
nannte Heilzeit,
This negative strip corresponds to the so-called healing time during each oscillation period,
während der das Schmiermittel im Spalt zwischen Strangschale und Kokillenwand in Gießrichtung befördert wird.during which the lubricant in the gap between the strand shell and the mold wall is transported in the casting direction.
Es ist bekannt, daß Negativer Strip, Heilzeit, Amplitude und Frequenz der Kokil lenoszillation sowie deren auf den vorliegenden Betriebsfall abgestimmte Kombi nation für die Qualität des Gußproduktes maßgeblich sind und auf die Eigen schaften der zu vergießenden Schmelze und des verwendeten Gießpulvers ein gestellt sein müssen. Die Auswahl der Oszillationsparameter ist wesentlicher Be standteil bei der Optimierung des Stranggießprozesses und besteht im wesentli chen in der Wahl einer optimalen Kombination von Amplitude und Frequenz. Der Negativ-Strip soll dabei innerhalb bestimmter Grenzen liegen, üblicherweise zwi schen 15 und 40% einer Schwingungsperiode, damit die erforderlichen Werte der Heilzeit im Bereich zwischen 40 und 200 msec erzielt werden können.It is known that the negative strip, healing time, amplitude and frequency of the Kokil lenoscillation and their combination tailored to the current operating case nation are decisive for the quality of the cast product and on the own create the melt to be cast and the mold powder used must be posed. The selection of the oscillation parameters is essential part of the optimization of the continuous casting process and essentially exists in choosing an optimal combination of amplitude and frequency. The The negative strip should be within certain limits, usually between between 15 and 40% of an oscillation period, so that the required values of the Healing times in the range between 40 and 200 msec can be achieved.
Die mit den Formeln (1) und (2) dargestellten Zusammenhänge weisen darauf hin, daß unabhängig vom Schwingungsverlauf der Kokille keine beliebige Kombination der Oszillationsparameter möglich ist, wenn eine bestimmte Heilzeit erzielt werden soll.The relationships shown with formulas (1) and (2) indicate that regardless of the vibration of the mold, no combination the oscillation parameter is possible when a certain healing time is achieved should.
Stand der Technik für Stranggießanlagen mit geringer Gießgeschwindigkeit (0,8- 1,5 m/min) sind sinusförmige Kokillenschwingungen mit unveränderlichem Hub und einer Frequenz, welche sich proportional mit der Gießgeschwindigkeit ändert. Auf diese Weise wird unabhängig von der Gießgeschwindigkeit ein gleicher Ab stand zwischen den Oszillationsmarken erzielt, wodurch die Entstehung von Feh lern auf der Oberfläche des Gußproduktes unterdrückt wird. Der Nachteil - die mit der Gießgeschwindigkeit veränderliche Heilzeit - kann aufgrund des kleinen Berei ches der verwendeten Gießgeschwindigkeiten durchaus in Kauf genommen wer den. Die Zeilen 1 und 2 in Tabelle 1 zeigen typische Parameter von sinusförmigen Oszillationskurven im genannten Geschwindigkeitsbereich.State of the art for continuous casting plants with low casting speed (0.8- 1.5 m / min) are sinusoidal mold vibrations with a constant stroke and a frequency that changes proportionally with the casting speed. In this way, regardless of the casting speed, an equal Ab stood between the oscillation marks, causing the emergence of Feh learning is suppressed on the surface of the cast product. The disadvantage - the one with the casting speed changing healing time - can due to the small area ches of the pouring speeds used the. Lines 1 and 2 in Table 1 show typical parameters of sinusoidal Oscillation curves in the mentioned speed range.
Bei hohen Gießgeschwindigkeiten zwischen 3,0 und 6,0 m/min und höher, welche für das Stranggießen von dünnen Brammen typisch sind, ist man bestrebt, die vom herkömmlichen Strangguß bekannten Oszillationsparameter beizubehalten, insbesondere die Heilzeit und der Abstand L zwischen den Oszillationsmarken, damit eine stetige und gleichmäßige Schmierung mit herkömmlichen Stranggieß pulvern gewährleistet ist und das Einziehen von Schlacke- und Pulverteilchen in die sich bildende Stranghaut vermieden wird. Damit der Abstand zwischen den Oszillationsmarken einen kritischen Wert von etwa 20 mm nicht überschreitet, muß die Oszillationsfrequenz proportional zur Gießgeschwindigkeit erhöht werden. Bei sinusförmiger Oszillation der Kokille reduziert sich dadurch die Heilzeit be trächtlich, wie aus Zeile 3 in Tabelle 1 hervorgeht. Zeile 4 der Tabelle 1 zeigt, daß durch Anwendung von nichtsinusförmigen Kurvenverläufen eine ausreichende Heilzeit trotz der hohen Frequenzen erzielt werden kann. Dabei ist jedoch zu be rücksichtigen, daß bei Kurvenverläufen, welche von der Sinusform abweichen, deutlich größere Beschleunigungen der Kokille in Kauf genommen werden müs sen.At high casting speeds between 3.0 and 6.0 m / min and higher, which are typical for the continuous casting of thin slabs, the maintain the oscillation parameters known from conventional continuous casting, in particular the healing time and the distance L between the oscillation marks, thus a constant and even lubrication with conventional continuous casting powder is guaranteed and the drawing of slag and powder particles in the strand skin that forms is avoided. So that the distance between the Oscillation marks do not exceed a critical value of about 20 mm, the oscillation frequency must be increased in proportion to the casting speed. With sinusoidal oscillation of the mold, the healing time is reduced pregnant, as can be seen from row 3 in table 1. Line 4 of Table 1 shows that sufficient by using non-sinusoidal curves Healing time can be achieved despite the high frequencies. However, it has to be take into account that with curves that deviate from the sinus shape, significantly higher accelerations of the mold have to be accepted sen.
Erhöht man die Gießgeschwindigkeit auf Werte über 5 m/min. beispielsweise auf 8 m/min wie in Zeile 5 der Tabelle 1 aufgeführt, so führt die Forderung nach einem maximal zulässigen Abstand zwischen den Oszillationsmarken L zu Frequenzen, welche außerordentlich große Beschleunigungen der Kokille verursachen und bei deren Masse von etwa 20 t zur Überbeanspruchung von Anlagenteilen und zu nicht hinnehmbaren Schwingungen der gesamten Stranggießanlage führen. Ver suche haben gezeigt, daß beim Oszillieren der Kokille mit Beschleunigungen, die die Erdbeschleunigung von 9,81 m/sec2 überschreiten, ein normaler Gießbetrieb aufgrund starker Anlagenvibrationen und Geräusche nahezu nicht möglich ist.If the casting speed is increased to values above 5 m / min. For example, to 8 m / min as listed in row 5 of Table 1, the requirement for a maximum permissible distance between the oscillation marks L leads to frequencies which cause extremely large accelerations of the mold and, with their mass of approximately 20 t, overstress system parts and lead to unacceptable vibrations of the entire continuous caster. Ver searches have shown that when the mold oscillates with accelerations that exceed the gravitational acceleration of 9.81 m / sec 2 , a normal casting operation is almost impossible due to strong system vibrations and noise.
Durch Anwendung von Kokillenschwingungen mit niedrigerer Frequenz und grö ßerem Hub gelingt es, die Beschleunigung der Kokille zu verringern. Dabei nutzt man den Umstand, daß die Beschleunigung linear mit der Amplitude und quadra tisch mit der Frequenz zunimmt. Aus dem Vergleich von unterschiedlichen sinus förmigen Oszillationskurven (Tabelle 1, Zeile 5 und 6) geht deutlich hervor, daß auf diese Weise akzeptable Werte der Beschleunigung a (unter 5 m/sec2) nur mit Frequenzen n erreicht werden können, bei denen der Abstand L zwischen den Oszillationsmarken den kritischen Wert von ca. 20 überschreitet, wodurch eine gleichmäßige und fehlerfreie Ausbildung der Strangoberfläche nicht mehr ge währleistet ist.By using mold vibrations with a lower frequency and a longer stroke, the acceleration of the mold can be reduced. The fact is used that the acceleration increases linearly with the amplitude and quadra table with the frequency. The comparison of different sinusoidal oscillation curves (Table 1, lines 5 and 6) clearly shows that acceptable values of the acceleration a (below 5 m / sec 2 ) can only be achieved with frequencies n at which the distance L between the oscillation marks exceeds the critical value of approximately 20, as a result of which a uniform and error-free formation of the strand surface is no longer guaranteed.
Die Anwendung nichtsinusförmiger Oszillationskurven verbietet sich bei diesen hohen Gießgeschwindigkeiten von selbst, da sie eine im Vergleich zur Sinusform erhöhte Beschleunigung der Kokille verursachen.The use of non-sinusoidal oscillation curves is forbidden high casting speeds by themselves, as they are compared to the sinus shape cause increased acceleration of the mold.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Anlage anzugeben, mit welchem es möglich ist, ver gleichsweise hohe Gießgeschwindigkeiten mit herkömmlichen Werten der Heilzeit und des Abstandes zwischen den Oszillationsmarken zu realisieren, ohne daß eine kritische Kokillenbeschleunigung a von etwa 5 m/sec2 überschritten wird.Based on the known prior art, the object of the invention is to provide a method and a system with which it is possible to realize comparatively high casting speeds with conventional values of the healing time and the distance between the oscillation marks, without a critical mold acceleration a of about 5 m / sec 2 is exceeded.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An spruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest die an getriebene Rolle mindestens eines Rollenpaares mit zwei gegenüberliegenden Rollen, von denen wenigstens eine Rolle angetrieben ist, zusätzlich zur Antriebs- Drehbewegung eine überlagerte Oszillation ausführt.In order to solve the problem, the method described in the preamble of An Say 1 mentioned type with the invention that at least the driven role of at least one pair of roles with two opposite Rollers, of which at least one roller is driven, in addition to the drive Rotational movement performs a superimposed oscillation.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind entsprechend den Unteransprüchen 1 bis 7 vorgesehen.Further refinements of the method according to the invention are corresponding the dependent claims 1 to 7 provided.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn die überlagerte periodische Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen vorzugsweise mit der Frequenz der Kokillenoszillati on erfolgt. In diesem Fall wird durch die zusätzliche Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen die Geschwindigkeit des Stranges innerhalb der Zeit, welche einer Schwingungsperiode der Kokille entspricht, einen Zeitabschnitt größer und einen anderen Zeitabschnitt kleiner als die gleichförmige Stranggeschwindigkeit. Paßt man die Phase der zusätzlichen Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen so an, daß sich der Zeitabschnitt mit den größten Abwärtsgeschwindigkeiten der Kokille und der Zeitabschnitt mit den geringsten Strangabzugsgeschwindigkeiten überlagern, erhält man einen Zeitabschnitt für den Überholvorgang (Theal + delta T), welcher um den Betrag (delta T) größer ist als die Heilzeit (Theal) bei gleichförmiger Gieß geschwindigkeit des Stranges.The invention is particularly advantageous if the superimposed periodic upward and downward movement of the rollers preferably takes place at the frequency of the mold oscillation. In this case, the additional upward and downward movement of the rollers makes the speed of the strand within the time, which corresponds to one oscillation period of the mold, a time period greater and another time period less than the uniform strand speed. If one adjusts the phase of the additional upward and downward movement of the rollers so that the period with the highest downward speeds of the mold and the period with the lowest strand withdrawal speeds overlap, one obtains a period for the overtaking process (T heal + delta T), which by the amount (delta T) is greater than the healing time (T heal ) with uniform casting speed of the strand.
Geht man von einem erforderlichen Wert für die Heilzeit (Theal) aus, so kann dank der Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen die ursprüngliche Amplitude der Kokil lenschwingungen spürbar gesenkt werden. Dieser geringeren Amplitude entspricht eine geringere Geschwindigkeit der Kokille. Dadurch kann die Beschleunigung der Kokille auf unkritische Werte abgesenkt werden.Assuming a required value for the healing time (T heal ), the original amplitude of the mold vibrations can be noticeably reduced thanks to the up and down movement of the rollers. This lower amplitude corresponds to a lower mold speed. As a result, the acceleration of the mold can be reduced to uncritical values.
Das Verfahren sieht weiter vor, daß die überlagerte periodische Auf- und Abwärts bewegung der Rollen sich mit ihrem Geschwindigkeitsverlauf und/oder ihrer Am plitude vom Geschwindigkeitsverlauf bzw. von der Amplitude der periodischen Auf- und Abwärtsbewegung der Kokille bei gleicher Frequenz unterscheidet. Da durch wird die Möglichkeit erschlossen, für eine vorgegebene Frequenz der Kokil lenoszillation und für vorgegebene Grenzwerte der Beschleunigung von Strang und Kokille die maximal mögliche Heilzeit (Theal) zu erzielen.The method further provides that the superimposed periodic up and down movement of the rollers differs with their speed profile and / or their amplitude from the speed profile or from the amplitude of the periodic up and down movement of the mold at the same frequency. Since by the possibility is opened up, for a given frequency of Kokil lenoszillation and to provide for predetermined limit values of the acceleration of strand and the mold, the maximum possible healing time (T heal).
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur automatischen Bad spiegelregelung in der Kokille ein Signal, welches der Geschwindigkeit der peri odischen Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen proportional ist, für die Regelung der Zufuhr der Schmelze in die Kokille verwendet wird.Another embodiment of the invention provides that for automatic bath Mirror control in the mold a signal that corresponds to the speed of the peri odic up and down movement of the rollers is proportional to the regulation the supply of the melt is used in the mold.
Weiterhin wird das Verfahren dadurch vorteilhaft ergänzt, daß der Geschwindig keitsverlauf und die Amplitude der überlagerten periodischen Auf- und Abwärts bewegung der Rollen in beliebiger Zuordnung zur Gießgeschwindigkeit des Stran ges und/oder der Frequenz der Kokillenoszillation eingestellt wird.Furthermore, the method is advantageously supplemented in that the speed and the amplitude of the superimposed periodic up and down Movement of the rollers in any assignment to the casting speed of the strand total and / or the frequency of the mold oscillation is set.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß zumindest der angetriebenen Rolle mindestens eines Rollenpaares mit zwei ge genüberliegenden Rollen, von denen wenigstens eine Rolle angetrieben ist, elek tromechanisch oder hydraulisch steuerbare Antriebsvorrichtungen zur Erregung einer der Antriebs-Drehbewegung überlagerbaren Oszillation zugeordnet sind.A plant for performing the method according to the invention provides that at least the driven roller of at least one pair of rollers with two ge opposite roles, of which at least one role is driven, elec tromechanically or hydraulically controllable drive devices for excitation are assigned to an oscillation which can be superimposed on the drive rotary movement.
Besonders vorteilhaft ist es, eine solche Antriebsvorrichtung mit Signalen zu steu ern, welche von der elektronischen Steuerung der Oszilliervorrichtung der Kokille geliefert werden.It is particularly advantageous to control such a drive device with signals by the electronic control of the oscillating device of the mold to be delivered.
Zur weiteren technischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Rollen mit Rollenhalterungen oder Rollenlagern verbunden sind, welche für eine insbesondere periodische Auf- und Abwärtsbewegung aus gestaltet sind. Alternativ sieht die Erfindung vor, daß die Rollenhalterungen an Anlagenteilen befestigt sind, welche für eine periodische Auf- und Abwärtsbewe gung ausgebildet sind. For the further technical configuration of the method according to the invention provided that the rollers connected to roller holders or roller bearings which are for a periodic up and down movement in particular are designed. Alternatively, the invention provides that the roll holders on Plant parts are attached, which for a periodic up and down movement are trained.
Die Erfindung kann auch in Stranggießanlagen zur Anwendung kommen, in wel chen der Strang durch die Anstellung einer oder mehrerer Rollen der Rollenfüh rung in seiner Dicke reduziert wird.The invention can also be used in continuous casting plants, in which Chen the strand by the employment of one or more roles of the roller guide tion is reduced in thickness.
Im nachfolgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungs beispielen erläutert werden. Es zeigen:In the following the invention with reference to drawings and execution examples are explained. Show it:
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Stranggießanlage; Figure 1 is a schematic representation of a continuous caster.
Fig. 2 die Geschwindigkeiten und Beschleunigungen von Kokille und Strang für eine Kokillenoszillation und eine periodische Auf- und Ab wärtsbewegung der Rollen mit sinusförmigem Geschwindigkeitsver lauf für zwei verschiedene Frequenzen der Kokillenoszillation; Figure 2 shows the speeds and accelerations of the mold and strand for a mold oscillation and a periodic up and down movement of the rollers with a sinusoidal speed curve for two different frequencies of the mold oscillation.
Fig. 3 den Bewegungsverlauf für eine Kokillenoszillation und eine periodi sche Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen mit jeweils sinusförmi gem Geschwindigkeitsverlauf; Fig. 3 shows the movement pattern for a mold oscillation and a periodi cal upward and downward movement of the rollers with each sinusförmi according speed curve;
Fig. 4 den Bewegungsverlauf für eine Kokillenoszillation mit sinusförmigem Geschwindigkeitsverlauf und eine periodische Auf- und Abwärtsbe wegung der Rollen mit trapezförmigem Geschwindigkeitsverlauf; Figure 4 shows the course of motion for a mold oscillation with a sinusoidal speed profile and a periodic up and down movement of the rollers with a trapezoidal speed profile.
Fig. 5 die Bewegung des Stranges für drei aufeinanderfolgende Kokillen schwingungen für die in Fig. 3 dargestellte Stranggeschwindigkeit; Figure 5 shows the movement of the strand for three successive mold vibrations for the strand speed shown in Figure 3.
Fig. 6 die Bewegung des Stranges für drei aufeinanderfolgende Kokillen schwingungen für die in Fig. 4 dargestellte Stranggeschwindigkeit. Fig. 6, the movement of the strand for three successive mold vibrations for the strand speed shown in Fig. 4.
Die in der Fig. 1 dargestellte Stranggießanlage dient insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, beispielsweise von 50 mm Dicke, aus Stahl, mit vergleichs weise hohen Gießgeschwindigkeiten von fallweise 6 m/min oder mehr, unter Ver wendung einer in periodische Oszillation durch einen Schwingungsantrieb 2 an treibbaren Kokille 1. Unterhalb der Kokille 1 befindet sich eine zunächst vertikale Strangführung 3 mit im Bereich eines noch flüssigen Kerns im Strang 4 nicht an getriebenen den Strang 4 stützenden Rollen und am unteren Ende mit Rollen 5, 6 zum Ausfördern des in diesem Bereich bereits durcherstarrten Gußstranges 4, von denen die Rolle 5 motorisch angetrieben ist.The continuous caster shown in Fig. 1 is used in particular for casting thin slabs, for example of 50 mm thickness, made of steel, with comparatively high casting speeds of the flaps 6 m / min or more, application under Ver an in periodic oscillation by a vibration drive 2 drivable mold 1 . Below the mold 1, a first vertical rod guide 3 is located with in the range of a still liquid core in the strand 4 not driven the strand 4 supporting rollers and at the lower end with rollers 5, 6 for feeding out the already completely solidified in this area, the cast strand 4, from which the roller 5 is motor-driven.
Hieran schließt sich eine Kurvenführung 9 mit einer Anzahl einzeln und paarweise angeordneter Rollen 5', 5", 5''' und 6' an, welche den biegsamen Strang 4 aus der vertikalen in eine bogenförmige Transportrichtung umlenken, wonach dieser von der Richteinheit 10 in gerade Richtung gebogen und weiter geführt wird. Bedarfs weise sind Rollenpaare, z. B. 5''', 6' mit motorischen Antrieben versehen.This is followed by a curve guide 9 with a number of rollers 5 ', 5 ", 5 "' and 6 'arranged individually and in pairs, which deflect the flexible strand 4 from the vertical into an arcuate transport direction, after which it is deflected by the straightening unit 10 in straight direction is bent and continued. If necessary, pairs of rollers, e.g. 5 ''', 6 ' are provided with motorized drives.
Ein typischer Betriebsfall sieht eine Gießgeschwindigkeit von 4 m/min vor. Die Ko killenoszillation weist gemäß Fig. 2 einen sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf 10 auf, der sich aus einer Schwingungsfrequenz von 260 Hüben/min und einer Amplitude von 3,4 mm ergibt. Für diese Kombination der Oszillationsparameter und der Gießgeschwindigkeit ergibt sich eine Heilzeit (Theal) von 56,3 msec und ein Abstand L zwischen den Oszillationsmarken von 15,4 mm.A typical operating case provides a casting speed of 4 m / min. Killenoszillation The Co has, according to Fig. 2 a sinusoidal speed curve 10, resulting from a vibration frequency of 260 strokes / min and an amplitude of 3.4 mm. This combination of the oscillation parameters and the casting speed results in a healing time (T heal ) of 56.3 msec and a distance L between the oscillation marks of 15.4 mm.
Versetzt man die Rollen 5, 6 in eine sinusförmige periodische Auf- und Abwärts bewegung (8) mit der Frequenz der Kokillenoszillation 2 und einer Amplitude von 1,7 mm, so erhält man den mit 12 gekennzeichneten Geschwindigkeitsverlauf des Stranges. Durch diesen Geschwindigkeitsverlauf verlängert sich die Heilzeit um 39% von (Theal) = 56,3 msec auf (Theal + delta T) = 78,3 msec. If you put the rollers 5 , 6 in a sinusoidal periodic up and down movement ( 8 ) with the frequency of the mold oscillation 2 and an amplitude of 1.7 mm, you get the speed curve of the strand marked with 12 . This speed curve increases the healing time by 39% from (T heal ) = 56.3 msec to (T heal + delta T) = 78.3 msec.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist demzufolge darin zu sehen, daß durch die periodische Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen 5, 6 im Takt mit der Kokil lenoszillation wesentlich längere Heilzeiten erreicht werden können. Dadurch wird die Schmierung des Stranges 4 durch aufgeschmolzenes Gießpulver spürbar ver bessert, wodurch die Entstehung von Fehlern auf der Strangoberfläche vermieden wird. Besonders hervorzuheben ist, daß eine spürbare Erhöhung der Heilzeit, in diesem Fall um 39%, bereits durch eine vergleichsweise kleine Schwingungsam plitude der Rollen 5, 6 erzielt wird.A major advantage of the invention is therefore to be seen in the fact that much longer healing times can be achieved by the periodic up and down movement of the rollers 5 , 6 in time with the Kokil lenoszillation. As a result, the lubrication of the strand 4 is noticeably improved by melted casting powder, thereby avoiding the occurrence of defects on the strand surface. Particularly noteworthy is that a noticeable increase in the healing time, in this case by 39%, is already achieved by a comparatively small amplitude of the rollers 5 , 6 .
Eine weitere Anwendung der Erfindung sieht vor, bei oszillierenden Rollen 5, 6 die Amplitude der Kokillenoszillation soweit abzusenken, daß die ursprüngliche Heil zelt Theal beibehalten wird. Für den in Fig. 2 dargestellten Betriebsfall kann durch die Oszillation der Rollen 5, 6 mit einer Amplitude von 1,7 mm die Amplitude der Kokillenoszillation um 48,2% von 3,4 mm auf 1,76 mm abgesenkt werden, ohne daß sich die Heilzeit verändert. Im selben Verhältnis verringern sich die Ge schwindigkeiten 13 und die Beschleunigungen 16 der Kokille 1, sowie deren ma ximalen Werte. Die maximale Beschleunigung der Kokille 1 verringert sich von 2,52 m/sec2 auf 1,30 m/sec2. Eine solche Verringerung der Beschleunigungen er öffnet die Möglichkeit, die Stranggießanlage leichter zu bauen oder Kokillen mit größerem Gewicht einzusetzen, was beispielsweise beim Einsatz einer elektro magnetischen Bremse von Vorteil ist.Another application of the invention provides for oscillating rollers 5 , 6 to reduce the amplitude of the mold oscillation to such an extent that the original healing tent T heal is retained. For the operating case shown in FIG. 2, the oscillation of the rollers 5 , 6 with an amplitude of 1.7 mm can reduce the amplitude of the mold oscillation by 48.2% from 3.4 mm to 1.76 mm without the healing time changes. The speeds 13 and the accelerations 16 of the mold 1 , as well as their maximum values, decrease in the same ratio. The maximum acceleration of the mold 1 decreases from 2.52 m / sec 2 to 1.30 m / sec 2 . Such a reduction in accelerations opens up the possibility of making the continuous casting installation lighter or using molds with greater weight, which is advantageous, for example, when using an electromagnetic brake.
Fig. 3 zeigt, daß bei einer Gießgeschwindigkeit von 8 m/min und einer Kokillenos zillation mit 448 Hüben/min eine Heilzeit von (Theal) = 28,3 msec und ein Abstand zwischen den Oszillationsmarken von L = 17,8 mm erzielt werden kann, wobei die maximale Beschleunigung der Kokille 1 und des Stranges jeweils 4,0 m/sec2 und 5,0 m/sec2 betragen. Ohne die Oszillation der Treiberrollen 5, 6 könnten die ge nannten Werte der Heilzeit und des Abstandes L zwischen den Oszillationsmarken nur mit Kokillengeschwindigkeiten erreicht werden, bei denen die maximale Be schleunigung der Kokille 7,9 m/sec2 beträgt. Eine solche Beschleunigung würde aufgrund der großen Masse einer Stranggießkokille von etwa 20 t zu derart hohen Belastungen der Anlagenteile führen, daß ein solcher Gießbetrieb in der Praxis nicht durchgeführt werden könnte. Fig. 3 shows that at a casting speed of 8 m / min and a Kokillenos zillation with 448 strokes / min, a healing time of (T heal ) = 28.3 msec and a distance between the oscillation marks of L = 17.8 mm can be achieved can, the maximum acceleration of the mold 1 and the strand being 4.0 m / sec 2 and 5.0 m / sec 2, respectively. Without the oscillation of the driver rollers 5 , 6 , the values mentioned for the healing time and the distance L between the oscillation marks could only be achieved with mold speeds at which the maximum acceleration of the mold was 7.9 m / sec 2 . Such an acceleration would lead to such high loads on the system parts due to the large mass of a continuous casting mold of approximately 20 t that such a casting operation could not be carried out in practice.
In dem dargestellten Beispiel beträgt die Amplitude der Oszillation der Rollen 5, 6 1,8 mm. Die dadurch dem Strang verliehene maximale Beschleunigung von 5,0 m/sec2 ist unkritisch, wenn man bspw. von einem Stranggewicht von 5 t ausgeht, welches sich aus der Strangdicke 50 mm, der Strangbreite 1300 mm und der Stranglänge 10.000 mm ergibt.In the example shown, the amplitude of the oscillation of the rollers 5 , 6 is 1.8 mm. The maximum acceleration of 5.0 m / sec 2 given to the strand is not critical if, for example, a strand weight of 5 t is assumed, which results from the strand thickness 50 mm, the strand width 1300 mm and the strand length 10,000 mm.
Das Beispiel in Fig. 3 verdeutlicht, daß die erfindungsgemäße periodische Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen die Möglichkeit eröffnet, das Stranggießen mit sehr hohen Gießgeschwindigkeiten durchzuführen.The example in FIG. 3 illustrates that the periodic upward and downward movement of the rolls according to the invention opens up the possibility of carrying out the continuous casting at very high casting speeds.
Fig. 4 zeigt, daß durch Anwendung nichtsinusförmiger Schwingungsverläufe der periodischen Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen 5, 6 die bereits anhand von Fig. 3 erläuterten Vorteile durch die Vergrößerung der Heilzeit ergänzt werden können. Ersetzt man den in Fig. 3 dargestellten sinusförmigen Geschwindigkeits verlauf der Rollen 5, 6 durch den in Fig. 4 gezeigten trapezförmigen Geschwindig keitsverlauf, so erhöht sich die Heilzeit von 28,3 msec auf 39,4 msec, also um 39%. FIG. 4 shows that by using non-sinusoidal waveforms of the periodic upward and downward movement of the rollers 5 , 6, the advantages already explained with reference to FIG. 3 can be supplemented by increasing the healing time. If the sinusoidal speed curve of the rollers 5 , 6 shown in FIG. 3 is replaced by the trapezoidal speed curve shown in FIG. 4, the healing time increases from 28.3 msec to 39.4 msec, ie by 39%.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist demzufolge darin zu sehen, daß durch die periodische Auf- und Abwärtsbewegung der Rollen 5, 6 ausreichend lange Heil zeiten erzielt werden können.Another advantage of the invention is therefore to be seen in the fact that by the periodic up and down movement of the rollers 5 , 6 long healing times can be achieved.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Oszillation der Rollen 5, 6 nicht zu einer Auf- und Abwärtsbewegung des Stranges führt. Dies wird durch die in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Bewegungsverläufe des Stranges belegt, die auf die in Fig. 3 und Fig. 4 jeweils aufgeführten Geschwindigkeitsverläufe des Stranges zurückzuführen sind. In beiden Fällen führt der Strang eine ununterbro chene Abwärtsbewegung aus, welche sich im Takt mit der Oszillation von Kokille bzw. Rollen verlangsamt und beschleunigt. Berücksichtigt man zudem die hohe Oszillationsfrequenz der Kokille 1 bzw. der Rollen 5, 6, so ist ein negativer Einfluß der Oszillation der Rollen auf die Stabilität des Badspiegels ausgeschlossen.A particular advantage of the invention is that the oscillation of the rollers 5 , 6 does not lead to an up and down movement of the strand. This is evidenced by the embodiments shown in FIGS. 5 and Fig. 6 movement paths of the strand, the speed curves of the strand mentioned in each case referred to in Fig. 3 and Fig. 4 are due. In both cases, the strand executes an uninterrupted downward movement, which slows down and accelerates in time with the oscillation of the mold or rollers. If one also takes into account the high oscillation frequency of the mold 1 or the rollers 5 , 6 , a negative influence of the oscillation of the rollers on the stability of the bath level is excluded.
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