DE10118518A1 - Formatdickenerhöhung für Dünnbrammen-Stranggießanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Brammen, insbesondere von Dünnbrammen, in einer Stranggießanlage. Diese weist unterhalb eienr Kokille (6) eine Folge von Strangführungssegmenten (1-n) mit in Abständen quer zum Gußstrang (A) angeordneten Rollenpaaren (8) auf, die zur Kompensation des ferrostatischen Druckes im flüssigen Kern des Gußstranges (A) in einem bestimmten Abstand zueinander anstellbar sind. Zur variablen Anpassung der Anlage an unterschiedlich dicke Brammen bildet der Gußstrang (A) innerhalb des Bereichs einer Liquid Core-Strecke (7) unter sequentieller Öffnung oder Schließen der Maulweiten-Einstellung einander folgender Segmente (1-n) unter der Wirkung des ferrostatischen Innendrucks seines flüssigen Kerns Ausbauchungen (2a-2n) zur Formatdickenerhöhung aus. Vorrichtungsseitig haben die Segmente hierzu eine Positions- und Kraftregelung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Brammen, insbesonde­ re von Dünnbrammen, in einer Stranggießanlage, aufweisend unterhalb der Ko­ kille eine Folge von Strangführungssegmenten mit im Abstand quer zum Guß­ strang angeordneten Rollenpaaren, die zur Kompensation des ferrostatischen Druckes im flüssigen Kern des Gußstranges in einem bestimmten Abstand zuein­ ander anstellbar angeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Formatdickenerhöhungen in einer Dünnbrammen-Stranggießanlage während des Gießprozesses entsprechen einer aktuellen Forderung zur Produktionsoptimie­ rung.

Bekannt ist bei einem in Dünnbrammen-Stranggießanlagen verwendeten Liquid Core-Reduction-Verfahren (LCR) eine Formatdickeneinstellung, die die Kokillen­ austrittsdicke nicht überschreitet, d. h., daß das max. Format des Gußstranges durch die Kokillengeometrie bestimmt wird.

Bei der bekannten Formatdickeneinstellung wird ein Gießstrang vor dem Bereich der Soft-Reduction-Strecke durch entsprechende Maulweiten-Einstellung der Segmente infolge des ferrostatischen Innendrucks mit einer gezielten Ausbau­ chung versehen. Die Ausbauchung wird in der Segmentführung der Soft- Reduction-Strecke ganz oder teilweise zurückgedrückt, in der die Resterstarrung stattfindet.

Bei einem bekannten Verfahren entsprechend dem Dokument DE 41 38 740 A1 durchläuft der Strang eine Soft-Reduktion-Strecke, bei deren Eintritt er noch nicht durcherstarrt ist, an deren Ende er jedoch durcherstarrt sein soll, wofür u. a. die Gießgeschwindigkeit einen wesentlichen Betriebsparameter darstellt. Im Bereich der Enderstarrung wird dabei eine Dickenreduktion bspw. für Dünnbrammen zwi­ schen 0,5 und 3 mm pro Meter Gießlänge durchgeführt. Dazu werden in der Soft- Reduktion-Strecke die Rollenpaare einzelner Segmente über das Schrumpfver­ halten des Stranges hinausgehend enger eingestellt, um im Bereich der Rester­ starrung eine Verbesserung der Strang-Innenqualität zu erreichen.

Die EP 0 834 364 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für Hochge­ schwindigkeits-Stranggießanlagen mit einer Strangdickenreduktion während der Erstarrung, wobei Schmelze vorzugsweise in eine oszillierende Kokille gegossen und der Strangquerschnitt linear über eine Mindestlänge der Strangführung un­ mittelbar unter der Kokille, dem sogenannten Gießwalzen, reduziert wird. Hieran schließt sich eine weitere Strang-Reduktion über die restliche Strangführung, der "Soft-Reduction", bis maximal unmittelbar vor der Enderstarrung bzw. Sumpfspitze an. Durch diese verfahrenstechnische Maßnahme wird die Deformationsdichte der Strangquerschnittsreduktion so vorgegeben, daß die kritische Deformation der Strangschale unter Berücksichtigung der hohen Gießgeschwindigkeit und der Stahlgüte nicht überschritten wird.

Die EP 0 177 796 B1 offenbart ein Verfahren zum Führen und Richten eines Gießstranges im Richt- und Auslaufbereich einer Bogenstranggießanlage, wobei gegenüberliegend angeordnete Rollen von einer Federkraft gegen den ferrostati­ schen Innendruck des Gießstranges in einem dem Gießverfahren entsprechenden Abstand gehalten werden. Dabei wird ein Gießstrangbereich erhöhter Festigkeit wegverfolgt und bei dessen Durchlauf zwischen gegenüberliegende Rollen wird die jeweilige Federkraft durch eine geringe Zusatzkraft reduziert. Dieser Vor­ schlag, nämlich den lichten Abstand bzw. die Maulweite über Hydraulikzylinder mit eingebauter induktiver Wegmessung und Servoventilen stufenlos einzustellen, erfordert eine rechnerische oder meßtechnische Ermittlung der Lage der Sumpf­ spitze.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine variable Dickenerhöhung der zu produzierenden Dünnbramme zu ermöglichen, welche ohne Veränderung der Kokillengeometrie über dem Maß der Kokillenaustrittsdicke liegt, und wobei die erzeugte Formatdicke, gemessen am Auslauf der Stranggießanlage, größer ist als die Formatdicke, welche an der Ko­ killenausgangsseite erzeugt wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An­ spruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Gußstrang in­ nerhalb des Bereichs einer Liquid Core-Strecke unter sequentieller Öffnung der Maulweiten-Einstellung einander folgender Segmente unter der Wirkung des fer­ rostatischen Innendrucks des flüssigen Kerns Ausbauchungen zur Formatdic­ kenerhöhung ausbildet.

Das Verfahren zeichnet sich ferner durch die folgenden Arbeitsschritte aus:
Gießen eines Stranges mit Formatdicke entsprechend einer Segmentanstellung nach Maßgabe des Auslaßquerschnitts der Kokille, nacheinander simultanes Auf­ fahren der Maulweiten-Anstellung am Auslaß eines ersten Segments und am Ein­ laß des Folgesegments unter Ausbildung einer Ausbauchung (Phase 1).

Für die Formatdickenerhöhung des Stranges wird erfindungsgemäß das ferrosta­ tisch bedingte Ausbauchen des nicht durcherstarrten Warmstranges in der Strangführung oberhalb der Sumpfspitze genutzt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sehen vor, daß eine Format­ dicke, gemessen am Auslauf des letzten erweiternden Segments erzeugt wird, die größer als die Formatdicke am Auslauf der Kokille ist.

Erfindungsgemäß beträgt die Formatdickenerhöhung in Abhängigkeit von der Stahlqualität bis zu 20 mm pro Meter Segmentlänge vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 mm, so dass es zu keinen Innenrissen an der Strangschale kommt.

Vorteilhafterweise wird dabei die Dickenerhöhung des Strangformates innerhalb des Bereichs einer Liquid Core-Strecke mit in Stufen oder stufenlos wählbaren Öffnungen der Maulweiten-Einstellung vorgenommen. Das Ende der Liquid Core- Strecke wird von der Sumpfspitze des durcherstarrenden Warmstranges begrenzt.

Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß jeweils ein Segment Auslaufseite und das Folgesegment Einlaufseite sollwertgeführt bei vorgegebener Verstellgeschwindigkeit mittels Positionsregelung simultan aufge­ fahren werden, wobei die Auffahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung zulässi­ ger Strangdehnungs-Grenzwerte, der Änderung des Strangvolumens und der ak­ tuellen Gießgeschwindigkeit bestimmt und die Verstellung mit Erreichen der Ziel­ dicke am Ende der letzten Phase bzw. vor Erreichen der Sumpfspitze beendet wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wo­ bei alle Segmente der Strangführung mit positionsgeregelten Hydraulikzylindern ausgestattet sind und wobei das oberste Segment einen Drehpunkt oder Hydrau­ likzylinder auf der Eingangsseite und den Hydraulikzylindern an der Auslaufseite aufweist, wohingegen alle übrigen Segmente mit den Hydraulikzylindern an der Einlaufseite und der Auslaufseite ausgerüstet sind. Diese Ausbildung der Strangführung ermöglicht eine variable Dickenerhöhung der produzierten Dünnbramme mit herkömmlichen Bauteilen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Fig. 1 zeigt in rein schematischer Darstellung die gesamte Strangführung im Gießbetrieb, eingestellt auf eine durchgehend gleiche Produkti­ onsdicke von x mm

Die Strangführung umfaßt die Kokille 6, mit einem darunter liegenden Gitter 5. Unterhalb der Kokille 6 sind in Abständen, in Gießrichtung gesehen, eine Folge von Strangführungssegmenten 1 bis 4 mit in Abständen quer zum Gußstrang A angeordneten Rollenpaaren 8 vorgesehen, die zur Kompensation des ferrostati­ schen Druckes im flüssigen Kern des Gießstranges A in einem durch die Kokillen­ geometrie bestimmten Abstand einander gegenüber anstellbar sind. Mit der Ziffer 7 ist eine Liquid Core-Strecke bezeichnet.

Bei A ist die gesamte Strangführung im Gießbetrieb auf eine Produktionsdicke x mm eingestellt. Die Stranggießanlage hat den normalen Gießbetrieb erreicht. Die Gießgeschwindigkeit ist konstant, die Sumpfspitze liegt unterhalb des Segments 2.

Beim Start der Formatdickenerhöhung, zu Beginn der Phase 1, werden Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite simultan sowie sollwertgeführt mittels vorgegebener Stellwertgeschwindigkeit und Positionsregelung, unter Ausbildung einer Ausbauchung 2a aufgefahren. Die Auffahrgeschwindigkeit wird unter Be­ rücksichtigung der zulässigen Strangdehnungsgrenzwerte, der Änderung des Strangvolumens und der aktuellen Gießgeschwindigkeit bestimmt.

Nachdem die Zielposition (neue Segmentposition für das Zielformat) von Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite am Ende der Phase 1 erreicht ist, wird Segment 2 Auslaufseite am Anfang der Phase 2 aufgefahren. Der Start der Phase 2 wird entsprechend der aktuellen Gießparameter über das Wegfolgesystem ge­ steuert.

Sodann wird Segment 3 Einlaufseite zeitgleich und mit gleicher Verstellgeschwin­ digkeit wie Segment 2 Auslaufseite am Anfang der Phase 2 aufgefahren.

Nachdem die Zielposition (neue Segmentposition für das Zielformat) von Segment 3 Einlaufseite erreicht ist, und zwar am Ende der Phase 2, wird Segment 3 Aus­ laufseite und Segment 4 Einlaufseite aufgefahren (Beginn Phase 3). Der Start er­ folgt entsprechend den aktuellen Gießparametern über das Wegfolgesystem.

Nachdem die Zielposition als neue Segmentposition für das Zielformat von Seg­ ment 4 Einlaufseite am Ende der Phase 3 erreicht ist, wird Segment 4 Auslaufseite am Anfang der Phase 4 aufgefahren.

Die Verstellung wird mit der Positionsendstellung bei Erreichen des Zielformates des Segments 4 beendet, ebenso wird Phase 4 beendet.

Im Endergebnis ist die gesamte Strangführung A bis D2 im Gießbetrieb auf eine Produktionsdicke eingestellt, die durch den zuvor beschriebenen Ablauf entstan­ den ist. Die Dicke des Gießstranges ist um das Auffahrmaß der Strangführung dicker als die Austrittsdicke der Kokille 6.

Der Ablauf des Segmentöffnens ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbei­ spiel beschränkt. Eine Variante ist Formatvergrößerung über 2 oder mehr Seg­ mente.

Selbstverständlich ist auch das Zufahren der Strangführung während des Gießens möglich.

Dabei kann der Verfahrensablauf der Verstelltechnik für die Segmente mittels po­ sitionsgeregelter Hydraulikzylinder vorgenommen werden, die an sich bekannt und deshalb nicht näher dargestellt sind. Hierzu weist das oberste Segment 1 an sei­ ner Eingangsseite einen Drehpunkt oder Hydraulikzylinder und an seiner Auslauf­ seite den geregelten Hydraulikzylinder auf. Alle übrigen Segmente sind sowohl eingangsseitig als auch auslaufseitig mit den geregelten Hydraulikzylindern ausge­ rüstet.

Die Erfindung vermeidet eine enge Begrenzung der Produktion für verschiedene Formatdicken und ermöglicht eine variable Dickenerhöhung und -reduzierung der zu produzierenden Dünnbrammen ohne Veränderung der Kokillengeometrie. Da­ durch ist eine Produktionserhöhung bei Verwendung gleicher Kokillen gegeben und gleichzeitig eine entsprechend optimale Nutzung der Strangstützung durch Veränderung der Formatdicke im Gießbetrieb.

Claims (8)

1. Verfahren zum Stranggießen von Brammen, insbesondere von Dünnbram­ men, in einer Stranggießanlage, aufweisend unterhalb einer Kokille (6) eine Folge von Strangführungssegmenten (1-n) mit in Abständen quer zum Gußstrang (A) angeordneten Rollenpaaren (8), die zur Kompensation des ferrostatischen Druckes im flüssigen Kern des Gußstranges (A) in einem bestimmten Abstand zueinander anstellbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußstrang (A) innerhalb des Bereichs einer Liquid Core-Strecke (7) unter sequentieller Öffnung der Maulweiten-Einstellung einander folgender Segmente (1-n) unter der Wirkung des ferrostatischen Innendrucks seines flüssigen Kerns Ausbauchungen (2a-2n) zur Formatdickenerhöhung aus­ bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - Gießen eines Stranges (A) mit einer Formatdicke entsprechend einer Segmentanstellung nach Maßgabe des Auslaßquerschnitts der Kokille (6),
• - nacheinander simultanes Auffahren der Maulweiten-Anstellung am Auslaß von Segmenten und am Einlaß der nachfolgenden Segmente unter Ausbildung einer Ausbauchung (Phase 1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Formatdickenerhöhung des Stranges (A) das ferrostatisch be­ dingte Ausbauchen des nicht durcherstarrten Warmstranges in der Strang­ führung oberhalb der Sumpfspitze genutzt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formatdicke, gemessen am Auslauf des letzten erweiterten Seg­ ments, erzeugt wird, die größer ist als die Formatdicke am Auslauf der Ko­ kille (6).

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formatdickenerhöhung in Abhängigkeit von der Stahlqualität pro Meter Segmentlänge bis zu 20 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 bis 10 mm beträgt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Dickenerhöhungen des Strangformates innerhalb des Bereichs einer Liquid Core-Strecke mit in Stufen oder stufenlos wählbarer Öffnung der Maulweiten-Einstellung vorgenommen werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Segment Auslaufseite und das Folgesegment Einlaufseite sollwertgeführt bei vorgegebener Verstellgeschwindigkeit mittels Positions­ regelung simultan aufgefahren werden, wobei die Auffahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung zulässiger Strangdehnungs-Grenzwerte, der Ände­ rung des Strangvolumens und der aktuellen Gießgeschwindigkeit bestimmt und die Verstellung mit Erreichen der Zieldicke am Ende der Phase (4) be­ endet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Segmente (1-n) der Strangführung mit positionsgeregelten Hy­ draulikzylindern ausgestattet sind, wobei Segment 1 einen Drehpunkt oder Hydraulikzylinder auf der Eingangsseite und den Hydraulikzylinder an der Auslaufseite aufweist und die Segmente 2 bis n mit den Hydraulikzylindern an der Einlaufseite und der Auslaufseite ausgerüstet sind.