DE102012009870A1 - Method and strand guide for influencing the solidification of the partially still liquid core during continuous casting - Google Patents
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Abstract
1. Verfahren zur Beeinflussung der Erstarrung des teilweise noch flüssigen Kernes von Brammen und Vorblöcken aus Stahl während des Stranggießens 2.1. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Erstarrung des teilweise noch flüssigen Kernes von Brammen und Vorblöcken aus Stahl während des Stranggießens, 2.2. Dabei ist vorgesehen, dass periodisch eine Kraft- bzw. Wegeinwirkung auf die Breitseiten des Stranges erfolgt.1. Method for influencing the solidification of the partially still liquid core of slabs and blooms of steel during continuous casting 2.1. The invention relates to a method for influencing the solidification of the still partially liquid core of slabs and blooms of steel during the continuous casting, 2.2. It is provided that periodically takes place a force or Weginwirkung on the broad sides of the strand.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Erstarrung des teilweise noch flüssigen Kernes von Brammen und Vorblöcken aus Stahl während des Stranggießens, sowie eine Strangführung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for influencing the solidification of the still partially liquid core of slabs and billets of steel during the continuous casting, and a strand guide for carrying out the method.
Verfahren zur Beeinflussung der Erstarrung des noch flüssigen Kernes beim Stranggießen sind bekannt. Hierzu gehören u. a. solche, bei denen mechanisch wirkenden Hammervibratoren angewandt werden, die in die Strangführung integriert sind (
Gemeinsam ist diesen, dass ein Einwirken auf die Schmalseiten erfolgt.Common to these is that an impact on the narrow sides takes place.
Weiterhin sind Segmente bekannt, deren Oberrahmen während des Gießens in Dickenrichtung kontrolliert bewegt werden können (positionsgeregelte Segmente, bei SMS: CyberLink-Segmente, bei VAI: Smart-Segmente). Manche dieser Segmente sind in der Lage, diese Positionsregelung auch dynamisch zu vollziehen (CyberLink-Segmente).Furthermore, segments are known whose upper frame can be moved in a controlled manner during casting in the thickness direction (position-controlled segments, in the case of SMS: CyberLink segments, in the case of VAI: smart segments). Some of these segments are able to perform this position control dynamically (CyberLink segments).
Nachteilig bei den erstgenannten Einrichtungen bzw. Verfahren ist der erhebliche zusätzliche apparative Aufwand und die erhebliche metallurgische Auswirkung. Von den zweitgenannten Einrichtungen bzw. Verfahren sind bislang nur Anwendungen bekannt, die eine statische Wirkung auf den Gießstrang haben oder deren dynamische Wirkung auf den Gießstrang messtechnische Aufgaben bedient und auch nur für solche ausgelegt ist.A disadvantage of the first-mentioned devices or methods is the considerable additional expenditure on equipment and the considerable metallurgical effect. Of the second-mentioned devices or methods, only applications are known that have a static effect on the cast strand or whose dynamic effect on the cast strand serves metrological tasks and is designed only for such.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Gefüge während des Stranggießens durch vergleichsweise einfachere Mittel wirkungsvoll zu beeinflussen.The object of the invention is to influence the structure during continuous casting by comparatively simpler means effectively.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Beeinflussung der Erstarrung des teilweise noch flüssigen Kernes von Brammen und Vorblöcken aus Stahl während des Stranggießens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass periodisch eine Kraft- bzw. Wegeinwirkung auf die Breitseiten des Stranges erfolgtThis object is achieved according to the invention with a method for influencing the solidification of the still partially liquid core of slabs and billets of steel during the continuous casting, which is characterized in that periodically takes place a force or Weginwirkung on the broad sides of the strand
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–7, sowie den auf die Strangführung gerichteten Ansprüchen 8 und 9.Embodiments emerge from the dependent claims 2-7, as well as directed to the strand guide claims 8 and 9.
Erfindungsgemäß soll ein positiver Einfluss auf den Erstarrungsvorgang und die damit verbundenen Phänomene (Anreicherung von Verunreinigungen, Entmischung und unerwünschte Gefügeausbildung vor der Erstarrungsfront, Auflockerungen und Hohlraumbildungen im Bereich der Enderstarrung) ausgeübt werden, und zwar unter weitestgehender Verwendung der ohnehin vorhandenen Strangführungskomponenten und ohne nachteilige metallurgische Auswirkungen (periodische Gießspiegelschwankungen).According to the invention a positive influence on the solidification process and the associated phenomena (accumulation of impurities, segregation and unwanted structure formation before the solidification front, loosening and cavitations in the field of Enderstarrung) are exercised, namely with the widest possible use of the already existing strand guiding components and without adverse metallurgical Effects (periodic pouring mirror fluctuations).
Die durch die erfindungsgemäß ausgeübte periodische Kraftbeaufschlagung bzw. Positionsveränderung entstehende Volumenänderung im flüssigen Kernbereich wird eine Strömung in Richtung auf den Meniskus (Badspiegel) erzeugt, die zu einem Brechen der Dendritenspitzen an der Solidusfront der Strangschale führt. Die dazu erforderliche Strömungsgeschwindigkeit wird in der Literatur auf etwa 0,3 bis 0,6 m/s eingeschätzt.The volume change in the liquid core region resulting from the periodic application of force or change in position exerted according to the invention produces a flow in the direction of the meniscus (bath level), which leads to breakage of the dendrite tips on the solidus front of the strand shell. The required flow rate is estimated in the literature at about 0.3 to 0.6 m / s.
Um einen, dieser Einschätzung entsprechenden Mindestwert (0,3 m/s) zu erzielen, kann folgende Pump-Oszillationsbewegung des Oberrahmens ermittelt werden:
Beim Zusammenfahren wird das unter dem Oberrahmen befindliche Flüssigkeitsvolumen auf der gesamten Segmentlänge (z. B. l = 2000 mm) zusammengedrückt. Ausweichen kann es nur senkrecht zu der Einwirkungsrichtung, also auf den Badspiegel zu. Der dafür verfügbare Querschnitt wird durch die Dicke des flüssigen Sumpfes (im Mittel) bestimmt. Dieser ergibt sich aus der Strangdicke und der mittleren Schalendicke im betrachteten Intervall und beträgt nahe der Sumpfspitze beispielsweise 20 mm. Über die Beziehungen
- v
- Strömungsgeschwindigkeit
- V
- Verstärkungsfaktor = Verhältnis der wirksamen Flächen bzw. Längen
- e
- Oszillationsamplitude
- ω
- Kreisfrequenz der Oszillation
- f
- Oszillationsfrequenz
- ASeg
- Klemmfläche des Segments
- Afl
- Querschnittsfläche des flüssigen Stranginhaltes
- l
- Klemmlänge des Segmentes
- dfl
- Querschnittshöhe des flüssigen Stranginhaltes
- bfl
- Querschnittsbreite des flüssigen Stranginhaltes
When moving together, the volume of liquid under the top frame is compressed along the entire length of the segment (eg l = 2000 mm). Dodge it can only perpendicular to the direction of action, so on the bathroom mirror too. The available cross-section is determined by the thickness of the liquid sump (average). This results from the strand thickness and the average shell thickness in the considered interval and is close to the sump tip, for example, 20 mm. About the relationships
- v
- flow rate
- V
- Gain factor = Ratio of the effective areas or lengths
- e
- oscillation
- ω
- Angular frequency of the oscillation
- f
- oscillation
- A Seg
- Clamping surface of the segment
- A fl
- Cross-sectional area of the liquid strand content
- l
- Clamping length of the segment
- d fl
- Cross-sectional height of the liquid strand content
- b fl
- Cross-sectional width of the liquid strand content
Im oberen Bereich der Stranggießanlage ist das Verhältnis der wirksamen Flächen ungünstiger, weil einer in der Regel kürzeren Segmentlänge eine deutlich größere Höhe des Strömungsquerschnitts gegenüber steht. Daraus folgt in diesem Bereich, dass zur Erzielung der gleichen Wirkung Hubamplitude, Frequenz oder deren Produkt um etwa das 10-Fache größer sein müssen, als im Bereich der Sumpfspitze.In the upper part of the continuous casting plant, the ratio of the effective areas is less favorable because of a generally shorter segment length significantly greater height of the flow cross section is opposite. It follows in this area that in order to obtain the same effect stroke amplitude, frequency or their product must be about 10 times larger than in the area of the sump tip.
Durch die beschriebene Volumenänderung ergibt sich eine dementsprechende periodische Veränderung des Gießspiegels. Deren negative Auswirkungen kann man dadurch kompensieren, dass man immer je zwei (oder mehr) Segmente im Gegentakt oszilliert und so die Strömung auf (einen) Bereich(e) innerhalb der Strangführung beschränkt.The volume change described results in a corresponding periodic change of the casting level. Their negative effects can be compensated for by always oscillating two (or more) segments in push-pull mode and thus restricting the flow to (one) region (e) within the strand guide.
Starke Maulweitenänderungen können an der Grenze zu einem stehenden oder in Gegenoszillation befindlichen Segment unzulässige Sprünge in den Referenzlinien der Segmente zur Folge haben. Diese ”Segmentsprünge” werden vermieden, wenn die Oberrahmen der Segmente nicht parallel verfahren, sondern nur gekippt werden.Strong jaw width changes may result in impermissible jumps in the reference lines of the segments at the boundary of a stationary or counter-oscillatory segment. These "segment jumps" are avoided if the upper frames of the segments are not moved parallel, but only tilted.
Ziel der Kippbewegung ist die Vermeidung von sprunghaften Änderungen der Passline zwischen je zwei benachbarten oszillierenden Segmenten zugunsten einer lokalen geringfügigen Biegebeanspruchung in der Strangschale an dieser Stelle.The aim of the tilting movement is to avoid sudden changes in the passline between each two adjacent oscillating segments in favor of a local slight bending stress in the strand shell at this point.
Die dadurch halbierte Volumenänderung muss dann durch eine größere Auslenkung aufgefangen werden.The resulting halved volume change must then be absorbed by a larger deflection.
Vorteile der Erfindung bestehen in
- • einer Verbesserung der Innenqualität ähnlich einer Softreduction ohne Beschränkung auf die enderstarrungsnahe Zone im Bereich der Solid Fraction (Festphasenanteil) zwischen 0,1 und 0,9 sowie
- • der Möglichkeit einer Gefügeverfeinerung auch im oberen Bereich der Anlage bzw. in den randnäheren Zonen des Stranges.
- • an improvement in the internal quality similar to a soft reduction without restriction to the near-solidification zone in the range of solid fraction (solid phase fraction) between 0.1 and 0.9 and
- • the possibility of microstructural refinement also in the upper part of the plant or in the nearer zones of the strand.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2174734 A1 [0002] EP 2174734 A1 [0002]
- EP 2258499 A1 [0002] EP 2258499 A1 [0002]
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