DE102012201395A1

DE102012201395A1 - Verfahren zum Stranggießen eines metallischen Stranges in einer Stranggießanlage und Stranggießanlage

Info

Publication number: DE102012201395A1
Application number: DE102012201395A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Seidel
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-01
Also published as: EP2809465B1; US20150000861A1; CN104203454A; EP2809465A1; US9802244B2; WO2013113832A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen eines metallischen Stranges in einer Stranggießanlage (1), bei dem in einer Gießmaschine (2) das zur Bramme geformte Metall mit noch schmelzflüssigem Kern aus einer Kokille vertikal (V) ausgebracht wird, wobei die Bramme in Förderrichtung (F) hinter der Kokille entlang eines Gießbogens (3) durch eine Anzahl Gießbogensegmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) geführt und in die Horizontale (H) umgelenkt wird, wobei jedes Gießbogensegment (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) eine Anzahl Segmentrollen (12, 13) aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind. Um bei sich verändernder Gießgeschwindigkeit stets optimale Prozessbedingungen aufrecht erhalten zu können, sieht die Erfindung vor, dass im Bereich vor dem Gießmaschinenende (14) eine Anzahl von Segmentrollen (12, 13) von der Brammenoberfläche abgehoben werden oder in vorgesehenen Aufnahmen nicht installiert werden, so dass der Kontakt zwischen Bramme und Segmentrolle (12, 13) unterbrochen bzw. nicht gegeben ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen eines metallischen Stranges in einer Stranggießanlage, bei dem in einer Gießmaschine das zur Bramme geformte Metall mit noch schmelzflüssigem Kern aus einer Kokille vertikal ausgebracht wird, wobei die Bramme in Förderrichtung hinter der Kokille durch eine Anzahl Segmente geführt wird, wobei jedes Segment eine Anzahl Segmentrollen aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage.
Die gattungsgemäße Herstellung eines Stranges ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Der gegossene Gießstrang, das heißt die Bramme, verlässt die Kokille und ist hier im Inneren noch schmelzflüssig. Entlang des Gießbogens wird die Bramme von der Vertikalen in die Horizontale umgebogen, wofür eine Anzahl Gießbogensegmente zum Einsatz kommen. Jedes Gießbogensegment hat eine Anzahl Segmentrollen, die paarweise die Bramme an gegenüber liegenden Seiten kontaktieren.
Zum Stand der Technik wird auf die 1 bis 3 hingewiesen. 1 zeigt eine Gießmaschine als Bestandteil einer Stranggießanlage in der Seitenansicht. In 2 ist der Verlauf der Temperatur von der Kokille bis zu einem Ofen, der der Gießmaschine nachgeschaltet ist, dargestellt.
In 1 ist zu sehen, dass die Stranggießanlage 1 die Gießmaschine 2 umfasst, die eine Anzahl – vorliegend acht dargestellte – Gießbogensegmente 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 hat, die einen Gießbogen 3 bilden. Die Kokille und die ersten drei Gießbogensegmente sind nicht dargestellt. Entlang des Gießbogens 3 wird die gegossene Bramme bis zum Gießmaschinenende 14 in Förderrichtung F gefördert und dabei von der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt.
In jedem Gießbogensegment 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 sind eine Anzahl Paare an Segmentrollen 12 und 13 gelagert, zwischen denen die Bramme hindurch gefördert wird.
Die Gießmaschinenlänge (von der Kokille bis zum Gießmaschinenende 14) wird in der Regel so festgelegt, dass bei maximalem Massenfluss (entsprechend Dicke bzw. Querschnitt der Bramme mal Gießgeschwindigkeit) die Erstarrung des gegossenen Strangs noch innerhalb des letzten Gießbogensegments (also vorliegend im Gießbogensegment 11) stattfindet. Der sich hieraus ergebende Temperaturverlauf ist in 2 dargestellt, hier am Beispiel einer 16,4 m langen Bogengießanlage. Dargestellt sind die Kerntemperatur T_K, die Oberflächentemperatur T_O (auf der Unterseite der Bramme) und der Mittelwert der Temperatur T_M über der Brammendicke beim Durchlaufen durch die Gießmaschine bis zum Eintritt in den dahinter angeordneten Rollenherdofen. Angegeben ist das Gießmaschinenende 14 und der Ofenanfang 19.
Die mittlere Austrittstemperatur der Dünnbramme aus der Gießmaschine ist hier höher als 1.200 °C. Auch beim weiteren Transport zum Ofen verliert die Bramme an die freie Umgebung und Rollen etc. noch ca. 70 °C an Temperatur. Infolge des hohen Massenflusses ist jedoch das Temperaturniveau beim Einlauf in den Ofen ausreichend hoch (hier: 1.166 °C).
Zu erwähnen ist, dass die Durcherstarrung der Bramme kurz vor dem Gießmaschinenende 14 stattfindet; die Position ist mit 23 bezeichnet.
Die Stranggießanlage wird jedoch nicht immer mit den optimalen Bedingungen bzw. mit maximalen Gießgeschwindigkeiten betrieben. Gießtechnologische Gründe (z. B. Oberflächenqualität, Rissvermeidung, Gießstabilität) erfordern auch abhängig vom zu gießenden Produkt niedrigere Gießgeschwindigkeiten. Eine Gießmaschine kann und muss flexibel die Gießgeschwindigkeiten einstellen können. Auch aus gießtechnologischen Gründen kann die Strangkühlung nicht beliebig an den niedrigeren Massenfluss angepasst werden. Bei niedrigerem Massenfluss erstarrt der Gießstrang deshalb weit innerhalb der Stranggießanlage, was sich aus 3 ergibt. Hier ist wiederum der Verlauf der Temperatur von der Kokille bis zum Ofen dargestellt, jetzt allerdings bei – im Verhältnis zu 2 – niedrigerer Gießgeschwindigkeit. Der Durcherstarrungsort der Bramme ist wiederum mit 23 angegeben und liegt weit vor dem Gießmaschinenende 14. Nach der Durcherstarrung verliert der Strang bei seinem weiteren Verlauf durch die Stranggießanlage im Beispielsfall zusätzlich noch ca. 150 °C (s. ΔT₁) bis zum Gießmaschinenende 14. Infolge des geringen Massenflusses ist auch der Temperaturverlust zwischen dem Ende der Stranggießmaschine 14 und dem Ofenanfang 19 relativ hoch (s. ΔT₂: im Beispielsfall ca. 100 °C), so dass im vorliegenden Falle die mittlere Einlauftemperatur in den Ofen nur ca. 987 °C beträgt.
Mithin ergeben sich große Energieverluste in der Bramme bei früher Erstarrung innerhalb der Stranggießanlage sowie beim Transport zum Ofen bei niedrigem Massenfluss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrensweise und eine Stranggießanlage vorzuschlagen, mit der es möglich wird, die besagten Energieverluste in einfacher und effizienter Weise zu vermindern, so dass auch bei sich verändernder Gießgeschwindigkeit stets optimale Prozessbedingungen aufrecht erhalten werden können. Es soll also eine energetisch optimierte Betriebsweise möglich sein, die sich bei einer vorgegebenen Gießgeschwindigkeit einstellen lässt.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich vor dem Gießmaschinenende eine Anzahl von Segmentrollen von der Brammenoberfläche abgehoben werden oder in vorgesehenen Aufnahmen nicht installiert werden, so dass der Kontakt zwischen Bramme und Segmentrolle unterbrochen bzw. nicht gegeben ist. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Bramme in Förderrichtung hinter der Kokille entlang eines Gießbogens durch eine Anzahl Gießbogensegmente geführt und in die Horizontale umgelenkt wird, wobei jedes Gießbogensegment eine Anzahl Segmentrollen aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind, wobei entlang des Gießbogens im Bereich vor dem Gießmaschinenende eine Anzahl von Segmentrollen von der Brammenoberfläche abgehoben werden oder in vorgesehenen Aufnahmen nicht installiert werden.
Dabei wird bevorzugt zwischen die Brammenoberfläche und der mindestens einen von der Bramme abgehobenen oder nicht installierten Segmentrolle ein thermisches Dämmelement eingebracht. Dieses Einbringen des Dämmelements kann durch horizontales Einschieben von der Seite der Bramme aus erfolgen.
Die thermischen Dämmelemente können dabei zwischen beabstandeten Stützrollen oder Treiberrollen fest installiert werden, insbesondere vor einer oder vor beiden Brammenseiten bzw. Brammenkanten.
Bevorzugt wird mittels eines Rechenmodells eine Simulationsrechnung durchgeführt, wobei zumindest aufgrund der Gießgeschwindigkeit und der Brammengeometrie aber auch ggf. aufgrund weiterer Parameter die Lage der Sumpfspitze ermittelt wird, wobei das Abheben von Segmentrollen aufgrund der Simulationsrechnung so erfolgt, dass das Abheben für einen definierten Abschnitt des Gießbogens erfolgt. Konkret kann vorgesehen sein, dass die Gießbogensegmente, die in Förderrichtung hinter der berechneten Sumpfspitze liegen, aufgefahren und ggf. mit einem thermischen Dämmelement versehen werden.
Die Gießbogensegmente sind zumeist mit Kühlmitteln zum Kühlen der Bramme versehen, wobei in diesem Falle zumindest an einer Anzahl Gießbogensegmente die Kühlleistung herabgesetzt oder ganz auf Null gebracht werden kann.
Die Bramme kann zumindest im Bereich der Gießbogensegmente mit abgehobenen Segmentrollen durch vorzugsweise angetriebene Stützrollen unterstützt werden, so dass trotz der außer Kontakt gebrachten Stützrollen eine hinreichende Führung und ein funktionsfähiger Transport der Bramme gegeben ist. Alternativ können in bestimmten Abständen Treibrollenpaare bzw. Klemmrollen installiert werden.
Die abgehobenen Segmentrollen und/oder die der Strahlungswärme der Bramme ausgesetzten Stützrollen werden vorzugsweise drehangetrieben.
Der vorgeschlagene Dämmeffekt in der Stranggießanlage wird bevorzugt kombiniert bzw. ergänzt mit Dämmmaßnahmen, die hinter der Stranggießanlage durchgeführt werden.
Hinter der Gießmaschine ist zumeist – neben anderen Einrichtungen – ein Ofen angeordnet, wobei im Bereich zwischen Gießmaschinenende und Ofenanfang mindestens ein thermisches Dämmelement zur Wärmedämmung der Bramme angeordnet werden kann. In diesem Falle kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine thermische Dämmelement nur zeitweise in den Bereich der Bramme zu deren thermischen Isolation eingefahren wird.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass das mindestens eine thermische Dämmelement in den Bereich einer Schere und/oder in den Bereich eines Inline-Gerüsts und/oder in den Bereich einer Kaltstrangentfernung eingefahren wird.
Damit kann eine Verbesserung der Materialeigenschaften – auch an der Oberfläche und den Kanten der Bramme – durch eine Erhöhung der Minimaltemperatur vor der Wiedererwärmung im Ofen (bzw. in der Induktionsheizung) mit Hilfe von Dämmelementen in der Stranggießanlage und/oder hinter der Stranggießanlage erreicht werden.
Die vorgeschlagene Stranggießanlage zum Stranggießen eines metallischen Stranges, die eine Gießmaschine aufweist, in der das zur Bramme geformte Metall mit noch schmelzflüssigem Kern aus einer Kokille vertikal ausgebracht werden kann, wobei in Förderrichtung hinter der Kokille ein Gießbogen mit einer Anzahl Gießbogensegmente angeordnet ist, mit dem die Bramme in die Horizontale umgelenkt werden kann, wobei jedes Gießbogensegment eine Anzahl Segmentrollen aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Gießbogens im Bereich vor dem Gießmaschinenende eine Anzahl von Segmentrollen mit Verstellmitteln versehen sind, um die Segmentrolle von der Brammenoberfläche abheben zu können, wobei mindestens ein bewegliches thermisches Dämmelement vorhanden ist, das in einer Passivstellung außerhalb des Gießbogensegments und in einer Aktivstellung innerhalb des Gießbogensegments und zwischen der abgehobenen Segmentrolle und der Bramme platziert werden kann.
Das mindestens eine bewegliche thermische Dämmelement kann dabei durch die Verstellmittel horizontal und quer zur Förderrichtung der Bramme verschieblich angeordnet sein.
Die zum Einsatz kommenden thermischen Dämmelemente sind als solche im Stand der Technik bekannt. Auf diese Lösungen kann zurückgegriffen werden. Es wird hierzu insbesondere auf die EP 0 198 595 B1 , auf die EP 0 005 340 B1 , auf die DE 1 452 102 A1 und auf die EP 0 042 656 B1 hingewiesen.
Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise wird eine Erhöhung der Temperatur der Bramme hinter der Gießmaschine sowie eine höhere Ofeneintrittstemperatur erreicht, ohne hierfür einen energetischen Mehraufwand treiben zu müssen.
Um also den Aufwand bei der Wiedererwärmung der Bramme im Ofen zu reduzieren und somit Energiekosten einzusparen, werden folgende Maßnahmen im Bereich der Stranggießanlage (einschließlich des Weitertransports zum Ofen) vorgeschlagen:
Die Segmentrollen sollen bei Bedarf, das heißt wenn die (Aus-)Kühlung der durcherstarrten Bramme vermindert werden soll, vom Strang abheben, das heißt in den Rollensegmenten, in denen der Strang bereits durcherstarrt ist. Hierdurch wird der den Strang kühlende Kontakt der Rollen vermieden. Zweckmäßiger Weise sind dabei die Rollen angetrieben, um eine einseitige Erwärmung und Deformation der Rollen zu vermeiden. Dies gilt insbesondere, wenn die Rollen ungeschützt, das heißt ohne Dämmung, längere Zeit der Brammenstrahlung ausgesetzt sind.
Bei einem erweiterten Abheben der Segmentrollen vom Strang wird es möglich, eine Dämmhaube (thermisches Dämmelement) zwischen den Strang und die Segmentrollen einzuschieben. Die Dämmhaube erwärmt sich im Dauerbetrieb auf ca. Strangoberflächentemperatur und reduziert so wesentlich den Temperaturverlust.
Der Strang wird in diesem Falle nur von einzelnen vorzugsweise angetriebenen Strangrollen (Stützrollen) unterstützt.
In der Stranggießanlage erfolgt eine Minimierung der Segmentkühlung im Bereich von der Kokille bis zur Durcherstarrung des Strangs im Rahmen der technologisch zulässigen Grenzen. Hier bietet sich eine Zwei-Stoff-Kühlung an, die einen größeren Einstellbereich der Kühlwirkung hat; es ist aber auch zumindest teilweise ein trockenes Gießen möglich.
Eine weitere Maßnahme ist die Deaktivierung der Segmentkühlung im durcherstarrten Bereich bis zum Gießmaschinenende.
Zur Steuerung des Verfahrens wird bevorzugt ein Rechenmodell verwendet. Dieses Rechenmodell beschreibt die Abkühlung des Strangs innerhalb der Stranggießanlage und das Segment, in dem der Strang sicher durcherstarrt. Das Rechenmodell berücksichtigt dabei unter anderem folgende Parameter:
Gießgeschwindigkeit, Brammendicke bzw. Brammengeometrie, Materialkonstanten, Einstellungen bei der Kokillenkühlung, die Kühlwirkung der Segmentkühlung, die Kühlwirkung an den Segmentrollen und an der sonstigen Umgebung.
Die Berechnung kann als Setup vor dem Gießbeginn oder dynamisch während des Gießprozesses stattfinden. Abhängig vom Ergebnis der Simulation wird festgelegt, welche Segmente aufgefahren werden. Ändert sich der Massenfluss während des Gießens, können einzelne Segmente aufgefahren oder auch wieder geschlossen werden, so dass sich eine flexible Veränderung der Stranglänge ergibt.
Dabei kann vorgesehen werden, dass komplette Segmente wie beschrieben verstellt werden; möglich ist alternativ aber auch, dass Segmentgruppen oder auch separat einzelne Segmentrollen oder Segmentrollenpaare verstellt werden.
Zwischen der Gießmaschine und dem nachfolgenden Ofen können folgende Maßnahmen eine vorteilhafte Wirkung im Sinne der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung haben und den gewünschten Effekt ergänzen:
Jeder freie Bereich kann mit ortsfesten oder beweglichen Dämmhauben (thermischen Dämmelementen) versehen werden.
Dies kann zunächst im Bereich der Kaltstrangentsorgung erfolgen. Hierzu wird nach der Beseitigung des Kaltstrangs der „Galgen“ hoch geschwenkt und in den Freiraum eine Dämmhaube eingefahren.
Eine entsprechende thermische Dämmung ist auch zwischen den Rollgangsrollen möglich.
Gleichermaßen kann eine thermische Dämmung im Bereich des Scherenrahmens und der Scherenmesser erfolgen. Zum Schneiden können die Wärmedämmhauben aus dem Schnittbereich heraus geschwenkt und danach wieder zurück geschwenkt werden. Demgemäß kann hierdurch am Brammenkopf und am Brammenende dieser Bereich nicht gedämmt werden. Diese Temperaturverluste bzw. Temperaturunterschiede können jedoch im Ofen durch gezielte Brennerfahrweise oder effizienter durch eine kleine induktive Heizung, die an diesen kälteren Bereichen wirkt, kompensiert werden. Die Temperaturunterschiede am Brammenende werden durch schnelles Hineintransportieren in den Ofen weitgehend kompensiert.
Auch im Bereich der Brammenreinigung ist eine Wärmedämmung möglich. Dieser Bereich kann genutzt werden, wenn die Brammenreinigung nicht benutzt wird und hochgeschwenkt ist.
Vorteilhaft ist auch eine Minimierung der Strecke zwischen Gießmaschinenende und Ofenanfang.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen kommen bevorzugt an einer Dünnbrammen-Bogengießanlage zum Einsatz. Natürlich eignen sie sich aber auch für andere Stranggießanlagen, insbesondere für vertikale Gießanlagen oder für konventionelle Dickbrammen-Gießanlagen.
Bei einer vertikalen Stranggießanlage sind bevorzugt entsprechende Dämmmaßnahmen bereits im Senkrecht- und Bogenteil hinter der Stranggießanlage durchzuführen.
Statt einer Schere und einem Ofen hinter der Gießmaschine kann auch ein Inline-Walzgerüst mit dahinter angeordneter Schere und im weiteren Verlauf ein Ofen (oder eine induktive Heizung) hinter der Gießmaschine installiert sein. Für den Bereich des Inline-Walzgerüsts gelten die gleichen zuvor beschriebenen Dämmmaßnahmen.
Mit der vorgeschlagenen Verfahrensweise und apparativen Ausgestaltung wird es möglich, folgende energetische Vorteile zu erzielen:
Es erfolgt ein nur minimaler Temperaturverlust im Bereich der Gießmaschine und auf der Transportstrecke dahinter. Es kommt zu einer Verminderung von Heizenergie im nachfolgenden Ofen (zumeist: herkömmlicher Rollenherdofen).
Werden auf diese Weise 100 °C Brammentemperaturerhöhung am Eintritt der Bramme in den Ofen erzielt, ergibt sich eine Ersparnis von ca. 36 kWh/t Gasenergie im Ofen, das heißt ca. 1,10 €/t bei einem Gaspreis von 0,03 €/kWh.
Es ergibt sich in vorteilhafter Weise eine höhere Ofeneinlauftemperatur als energetischer Mittelwert aber auch an der Oberfläche und besonders an den Brammenkanten.
Möglich wird eine Verbesserung und Sicherstellung der Materialeigenschaften, insbesondere bei höherwertigen Materialien auch bei niedrigem Massenfluss, der technologisch erforderlich sein kann.
Der Segmentrollenverschleiß wird sich durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ebenfalls vermindern, insbesondere im hinteren Teil der Gießmaschine.
In der Konsequenz einer höheren mittleren Einlauftemperatur in den Ofen wird es weiter möglich, die Ofenlänge etwas zu verkürzen.
Schließlich sinkt auch die Scherenbelastung bzw. die Schere kann kleiner ausgelegt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in der Seitenansicht eine Gießmaschine als Bestandteil einer Stranggießanlage gemäß dem Stand der Technik,
2 nach dem Stand der Technik den Verlauf der Temperatur von der Kokille bis zu einem Ofen, der der Gießmaschine nachgeschaltet ist, wobei eine erste, hohe Gießgeschwindigkeit gegeben ist,
3 nach dem Stand der Technik den Verlauf der Temperatur von der Kokille bis zum nachgeschalteten Ofen, wobei eine zweite, verminderte Gießgeschwindigkeit gegeben ist,
4 in der Seitenansicht die Gießmaschine, die nunmehr erfindungsgemäß ausgestattet ist und erfindungsgemäß betrieben wird,
5 den Bereich der Stranggießanlage zwischen Gießmaschinenende und Ofen, der erfindungsgemäß ausgestattet ist und erfindungsgemäß betrieben wird, und
6 den Verlauf der Temperatur von der Kokille bis zum nachgeschalteten Ofen, wobei die zweite, verminderte Gießgeschwindigkeit gegeben ist, wobei das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.
In 4 ist eine Stranggießanlage 1 angedeutet, wobei hier die Gießmaschine 2 derselben dargestellt ist. Zum Aufbau und zur Wirkungsweise wird auf die obigen Ausführung zu 1 Bezug genommen, die hier analog gelten. Neu ist hier, dass mit einer Gießgeschwindigkeit gearbeitet wird, die soweit reduziert ist, dass ohne weitere Maßnahmen die Sumpfspitze nicht mehr im Bereich des Gießmaschinenendes 14 liegt, sondern – wie in 3 dargestellt – im mittleren Bereich der Gießmaschine. Dies hätte die negativen Konsequenzen, wie sie im Zusammenhang mit 3 oben ausgeführt wurden.
Um dies zu verhindern, ist jetzt erfindungsgemäß vorgesehen, dass entlang des Gießbogens 3 im Bereich vor dem Gießmaschinenende 14 eine Anzahl von Segmentrollen 12 und 13 von der Brammenoberfläche abgehoben werden. Der Kontakt zwischen Segmentrolle und Brammen ist somit unterbrochen. Dies hat zunächst einmal per se zur Folge, dass die Kühlwirkung, die durch den Oberflächenkontakt zwischen Segmentrolle und Bramme hergestellt wird, ausbleibt und die Bramme folglich weniger stark entlang ihres Verlauf zum Gießmaschinenende 14 abkühlt.
Des weiteren sind die Segmentrollen in Richtung normal auf die Brammenoberfläche so weit angehoben bzw. abgesenkt, dass zwischen die Brammenoberfläche und den von der Bramme abgehobenen Segmentrollen 12, 13 ein thermisches Dämmelement 15 bzw. 16 eingebracht werden kann. Besagte Dämmelemente 15, 16 sind dabei seitlich horizontal in den geschaffenen Zwischenraum zwischen Bramme und Segmentrolle 12, 13 eingeschoben worden.
Dies hat zur Folge, dass die Bramme jetzt weitaus weniger auskühlen kann, als es ohne die genannte Maßnahme der Fall wäre.
Um der Bramme trotz abgehobener bzw. abgesenkter Segmentrolle 12, 13 dennoch eine hinreichende Führung zu geben, sind in den Gießbogensegmenten vorzugsweise angetriebene Stützrollen 17 angeordnet. Demgemäß wird der Strang nur von einigen Stützrollen 17 unterstützt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die letzten drei bzw. vier Gießbogensegmente 8, 9, 10, 11 entsprechend eingestellt worden.
Vorliegend ist, wie es später noch in 6 zu sehen sein wird, der Gießstrang bereits etwa im Bereich des Gießbogensegments 7 durcherstarrt. Demgemäß sind die folgenden Gießbogensegmente 8, 9, 10 und 11 aufgefahren und mit Dämmelementen 15, 16 versehen worden. Diese Maßnahme kann oberhalb und unterhalb der Bramme erfolgen, gegebenenfalls aber auch nur einseitig.
Auch eine seitliche Dämmung in Richtung der Brammenkanten ist vorgesehen. Diese kann an den Dämmelementen 15, 16 befestigt sein oder separate Verstellmechanismen besitzen. Die seitliche Dämmung ist in 4 jedoch nicht dargestellt.
Das erweiterte Abheben oder Absenken der Segmentrollen erfolgt beispielsweise mittels eines Langhub-Hydraulikzylinders 27, der sich im Ausführungsbeispiel gemäß 4 an dem Rahmen 28 abstützt. Als Verstellorgan kann auch eine mechanische Anstellung oder ein Pneumatikzylinder verwendet werden.
Wenn sich für einen längeren Zeitraum die Gießbedingungen so gestalten, dass ein oder mehrere Gießsegmente oder Segmentbereiche nicht benutzt werden, können besagte Gießsegmente optional vorteilhafterweise so präpariert werden, dass die Dämmungen fest installiert sind. Auch hier wird, wie in 4 dargestellt, der Gießstrang durch beabstandete Stützrollen oder Treibrollen unterstützt und in dazwischen liegende Bereiche oben und/oder unten und gegebenenfalls auch seitlich eine feststehende Dämmung eingebaut. Demgemäß einfällt ein seitliches Hinein- und Ausfahren der Dämmung in diesem Falle. Auch eine erweiterte Anstellung von Segmentrollen in Richtung auf die Bramme zu bzw. weg von dieser erfolgt hier nicht bzw. die Segmentrollen sind im Bereich der Dämmung von Anfang an nicht vorhanden.
In 5 ist zu sehen, dass auch Wärmedämm-Maßnahmen im Bereich zwischen dem Gießmaschinenende 14 und dem Ofenanfang 19 des nachfolgenden Ofens 18 getroffen sind, um die Bramme am Ofeneinlauf warm zu halten. Thermische Dämmelemente 20, 21 und 22 sind vorgesehen, die analog zu den Dämmelementen 15 und 16 die Abgabe von Wärme von der Bramme an die Umgebung behindern und so sicherstellen, dass die Bramme warm bleibt.
Im Bereich der Brammenreinigung 24 ist eine einschwenkbare Dämmhaube 20 vorgesehen. Das Einschwenken kann erfolgen, wenn der Spritzbalken der Brammenreinigung 24 nicht aktiv und hochgeschwenkt ist.
Thermische Dämmelemente 21 sind auch im Bereich der Schere 25 vorhanden. Die Schwenkpfeile an den Dämmelementen 21 geben die Bewegungsrichtung an, in die die Dämmelemente 21 geschwenkt werden, um entweder in ihre Aktivposition (zum Wärmedämmen) zu gelangen oder in ihre Passivposition (zum Schneiden der Bramme).
Auch im Bereich der Kaltstrangentsorgung unmittelbar vor dem Ofen 18 ist ein thermisches Dämmelement 22 vorhanden. Der Galgen 26 zur Entsorgung des Kaltstrangs ist angedeutet. Nach dem Beseitigen des Kaltstrangs kann das obere Dämmelement 22 in die dargestellte Position eingeschwenkt werden. Die unteren thermischen Dämmelemente sind vorliegend als feststehende Dämmungen ausgebildet.
Diese Maßnahmen ergänzen die Dämmwirkung in der Stranggießanlage. Ohne Dämmelemente hinter der Stranggießanlage würde ein Teil des Temperatureffekts, den die Stranggießanlage erzeugt hat, wieder verloren gehen.
In 6 ist zu sehen, wie sich der Temperaturverlauf bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung und Verfahrensweise ergibt:
Die sich ergebenden Temperaturverläufe für die Kerntemperatur T_K, den Mittelwert der Temperatur der Bramme T_M und der Oberflächentemperatur T_O auf der Brammenunterseite sind wiederum angegeben, wobei allerdings ergänzend und zu Zwecken des Vergleichs der Mittelwert der Temperatur T_M* als gepunktete Kurve eingetragen ist, die den Verlauf angibt, wie er sich ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben würde. Dass sich die temperaturmäßig höher liegende Kurve T_M ergibt, und nicht die Kurve T_M*, ist also das Resultat des Umstands, dass im eingetragenen Bereich D die beschriebenen Wärmedämm-Maßnahmen durchgeführt wurden.
Demgemäß liegt ohne zusätzlichen Energieaufwand eine höhere Einlauftemperatur der Bramme beim Eintritt in den Ofen 18 vor.
Bei der vorgeschlagenen Stranggießanlage und bei dem erweiterten Abheben der Segmentrollen vergrößern sich die Stützlängen (Rahmen) sowie der Hub der Verstellorgane etc. Um die Einstellgenauigkeit der Segmentrollen zu optimieren, wird ein Rechenmodell und/oder Regelalgorithmus eingesetzt, der die Steifigkeit des Segments, des Segmentrahmens und den Einfluss der Verstellorgane (z. B. Ölsäule) in Abhängigkeit des Anpressdrucks sowie die thermische Veränderung der mechanischen Bauteile (Rollen, Rahmen) beschreibt. Alternativ oder ergänzend können auch Kraft- und Weg-Mess-Sensoren eingesetzt werden.
Weiterhin gibt es bei der erfindungsgemäßen Stranggießanlage für einige Segmente keine Fest- und Losseite, sondern es werden beide Seiten verstellt. Beim Öffnen und Schließen der Segmente werden diese mittels Weggebern positioniert oder optional mit den Verstellorgangen gegen Anschläge (Wegbegrenzung, quasi Festseite) gefahren und somit die Position definiert eingestellt.
Die geänderte Bauform der Segmente kann auch Einfluss auf die Wechselpraxis der Segmente haben. Beim Wechseln der Segmente können entweder die Segmente samt Rahmen 28 und Verstellorganen 27 gewechselt werden, oder der Rahmen 28 steht alternativ fest und nach Entfernung von Quertraversen werden die Segmentrollen zum Wechseln entfernt.
Die Segmente oder Segmentteile können zum Wechseln quer zur Brammentransportrichtung zur Seite durch den Rahmen entfernt oder senkrecht zur Brammentransportrichtung abgehoben werden.
Bezugszeichenliste

1: Stranggießanlage
2: Gießmaschine
3: Gießbogen
4: Segment / Gießbogensegment
5: Segment / Gießbogensegment
6: Segment / Gießbogensegment
7: Segment / Gießbogensegment
8: Segment / Gießbogensegment
9: Segment / Gießbogensegment
10: Segment / Gießbogensegment
11: Segment / Gießbogensegment
12: Segmentrolle
13: Segmentrolle
14: Gießmaschinenende
15: thermisches Dämmelement
16: thermisches Dämmelement
17: Stützrolle
18: Ofen
19: Ofenanfang
20: thermisches Dämmelement
21: thermisches Dämmelement
22: thermisches Dämmelement
23: Ort der Durcherstarrung
24: Brammenreinigung
25: Schere
26: Galgen zur Entsorgung des Kaltstrangs
27: Verstellorgan (Hydraulikzylinder)
28: Rahmen
V: Vertikale
H: Horizontale
F: Förderrichtung
T_K: Kerntemperatur
T_O: Oberflächentemperatur (Brammenunterseite)
TM: Mittelwert der Temperatur
T_M*: Mittelwert der Temperatur ohne Wärmedämm-Maßnahmen
D: Bereich der Wärmedämm-Maßnahmen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0198595 B1 [0025]
EP 0005340 B1 [0025]
DE 1452102 A1 [0025]
EP 0042656 B1 [0025]

Claims

Verfahren zum Stranggießen eines metallischen Stranges in einer Stranggießanlage (1), bei dem in einer Gießmaschine (2) das zur Bramme geformte Metall mit noch schmelzflüssigem Kern aus einer Kokille vertikal (V) ausgebracht wird, wobei die Bramme in Förderrichtung (F) hinter der Kokille durch eine Anzahl Segmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) geführt wird, wobei jedes Segment (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) eine Anzahl Segmentrollen (12, 13) aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich vor dem Gießmaschinenende (14) eine Anzahl von Segmentrollen (12, 13) von der Brammenoberfläche abgehoben werden oder in vorgesehenen Aufnahmen nicht installiert werden, so dass der Kontakt zwischen Bramme und Segmentrolle (12, 13) unterbrochen bzw. nicht gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme in Förderrichtung (F) hinter der Kokille entlang eines Gießbogens (3) durch eine Anzahl Gießbogensegmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) geführt und in die Horizontale (H) umgelenkt wird, wobei jedes Gießbogensegment (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) eine Anzahl Segmentrollen (12, 13) aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind, wobei entlang des Gießbogens (3) im Bereich vor dem Gießmaschinenende (14) eine Anzahl von Segmentrollen (12, 13) von der Brammenoberfläche abgehoben werden oder in vorgesehenen Aufnahmen nicht installiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Brammenoberfläche und der mindestens einen von der Bramme abgehobenen oder nicht installierten Segmentrolle (12, 13) ein thermisches Dämmelement (15, 16) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Dämmelements (15, 16) durch horizontales Einschieben von der Seite der Bramme erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Dämmelemente (15, 16) zwischen beabstandeten Stützrollen oder Treiberrollen fest installiert werden, insbesondere vor einer oder vor beiden Brammenseiten bzw. Brammenkanten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Rechenmodells eine Simulationsrechnung durchgeführt wird, wobei zumindest aufgrund der Gießgeschwindigkeit und der Brammengeometrie, gegebenenfalls auch aufgrund weiterer Parameter, die Lage der Sumpfspitze ermittelt wird, wobei das Abheben von Segmentrollen (12, 13) aufgrund der Simulationsrechnung so erfolgt, dass das Abheben für einen definierten Abschnitt entlang der Segmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11), insbesondere entlang des Gießbogens (3), erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) mit Kühlmitteln zum Kühlen der Bramme versehen sind, wobei zumindest an einer Anzahl Segmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) die Kühlleistung herabgesetzt oder ganz auf Null gebracht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bramme zumindest im Bereich der Segmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) mit abgehobenen Segmentrollen (12, 13) durch Stützrollen (17) unterstützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abgehobenen Segmentrollen (12, 13) und/oder die der Strahlungswärme der Bramme ausgesetzten Stützrollen (17) drehangetrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Gießmaschine (1) ein Ofen (18) angeordnet ist, wobei im Bereich zwischen Gießmaschinenende (14) und Ofenanfang (19) mindestens ein thermisches Dämmelement (20, 21, 22) zur Wärmedämmung der Bramme angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermische Dämmelement (20, 21, 22) nur zeitweise in den Bereich der Bramme zu deren thermischen Isolation eingefahren wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermische Dämmelement (20, 21, 22) in den Bereich einer Schere und/oder in den Bereich eines Inline-Gerüsts und/oder in den Bereich einer Kaltstrangentfernung eingefahren wird.
Stranggießanlage (1) zum Stranggießen eines metallischen Stranges, die eine Gießmaschine (2) aufweist, in der das zur Bramme geformte Metall mit noch schmelzflüssigem Kern aus einer Kokille vertikal (V) ausgebracht werden kann, wobei in Förderrichtung (F) hinter der Kokille eine Anzahl Segmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) angeordnet ist, wobei jedes Segment (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) eine Anzahl Segmentrollen (12, 13) aufweist, die zur Kontaktnahme mit der Brammenoberfläche ausgebildet sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich vor dem Gießmaschinenende (14) eine Anzahl von Segmentrollen (12, 13) mit Verstellmitteln versehen sind, um die Segmentrolle (12, 13) von der Brammenoberfläche abheben zu können, wobei mindestens ein bewegliches thermisches Dämmelement (15, 16) vorhanden ist, das in einer Passivstellung außerhalb des Segments (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) und in einer Aktivstellung innerhalb des Segments (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) und zwischen der abgehobenen Segmentrolle (12, 13) und der Bramme platziert werden kann.
Stranggießanlage (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (F) hinter der Kokille ein Gießbogen (3) mit einer Anzahl Gießbogensegmente (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) angeordnet ist, mit dem die Bramme in die Horizontale (H) umgelenkt werden kann, wobei entlang des Gießbogens (3) im Bereich vor dem Gießmaschinenende (14) eine Anzahl von Segmentrollen (12, 13) mit Verstellmitteln versehen sind, um die Segmentrolle (12, 13) von der Brammenoberfläche abheben zu können.
Stranggießanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine bewegliche thermische Dämmelement (15, 16) durch die Verstellmittel horizontal und quer zur Förderrichtung (F) der Bramme verschieblich angeordnet ist.