DE10236368A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen und unmittelbaren Verformen eines Metall-, insbesondere eines Giessstrangs aus Stahlwerkstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen und unmittelbaren Verformen eines Metall-, insbesondere eines Giessstrangs aus Stahlwerkstoffen

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Abstract

Ein Verfahren und eine Stranggießvorrichtung zum unmittelbaren Verformen eines Metall-, insbesondere eines Gießstrangs (1) aus Stahlwerkstoffen, jeglichen Strangformats (1d), arbeitet derart, dass der Gießstrang (1) durch flüssiges Kühlmittel (4) nur in den Längsabschnitten (6) mit im Inneren flüssigem Gießstrang (1) gekühlt wird und dass der Gießstrang (1) in einem Übergangsbereich (7) vor, in und/oder hinter einer Biege-Richt-Einheit (8) durch Isolieren der Außenfläche (1b) in der Temperatur, im Wesentlichen ohne flüssiges Kühlmittel (4), weiter durch zonenweises Wärmeabstrahlen, vergleichmäßigt wird, und dass der Gießstrang (1) auf einer dynamisch variablen Reduktionstrecke (9) aufgrund an einzelnen Verformungsrollen (10) oder Rollensegmenten (11) gemessenen Druckfestigkeit, abhängig von der örtlich anwendbaren Druckkraft, verformt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen und unmittelbaren Verformen eines Metall-, insbesondere eines Gießstranges aus Stahlwerkstoffen, der Rechteck-, Block-, Vorprofil-, Knüppel- oder Rundformat aufweist, nach der Stranggießkokille in einer gebogenen Strangführung geführt und mit flüssigem Kühlmittel sekundär gekühlt und auf ein gleichmäßiges Temperaturfeld im Strangquerschnitt für den Verformungsarbeitsgang geregelt vorbereitet wird.
  • Im allgemeinen wird beim Stranggießen von verschiedenen Stahlsorten und Abmessungen bzw. Formaten in der Sekundärkühlung das Augenmerk auf das Strangschalen-Wachstum und in einer Verformungsstrecke auf die Lage der Sumpfspitze gerichtet. So ist es bspw. aus der EP 0 804 981 bekannt, den Gießstrang in der Verformungsstrecke so weit zusammenzuquetschen, dass die gewünschte Enddicke entsteht. Dazu ist es jedoch erforderlich, die Lage der Sumpfspitze zu ermitteln, von der aus die Verformungskraft auf einer Keilfläche liegend aufgebracht wird. Ein solches Verfahren ist jedoch relativ grob und nimmt keine Rücksicht auf den Zustand des zu erwartenden Gefüges. Die Ursache liegt in der ungenügenden Wärmeverteilung durch eine nachteilige Kühlung und eine gleichmäßige Strangaufstützung bei ungleichmäßiger Wärmeabfuhr aus dem Strangquerschnitt. Eine Abstimmung der Sekundärkühlung auf die Strangstützung findet ebenfalls nicht statt. Um diese Verhältnisse zu verbessern, ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 100 51 959.8 vorgeschlagen worden, die Sekundärkühlung in ihrer geometrischen Gestaltung dem Erstarrungsprofil des Gießstrangs an der folgenden Wegstreckenlänge des Gießstrangs jeweils analog anzupassen. Ebenfalls wurde die Strangstützung abhängig vom Erstarrungsprofil des Gießstrangs an der jeweils folgenden Wegstreckenlänge analog vermindert. Dabei werden die Eckbereiche des Gießstrangquerschnitts mit zunehmender Wegstreckenlänge weniger gekühlt als die Mittenbereiche. Dieses Verfahren realisierend werden die Spritzstrahlen in der Sekundärkühlung mit ihrem Spritzwinkel der Strangschalendicke derart angepasst, dass einer kleiner werdenden Sumpfbreite ein kleiner Spritzwinkel zugeordnet wird. Durch diese Maßnahmen wird bereits eine erhebliche Vergleichmäßigung der Temperatur im Strangquerschnitt über Schichten des Strangquerschnitts erreicht.
  • Bei diesem Erkenntnisstand hat der Erfinder der zuvor genannten, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung weiterhin erkannt, dass die Prozessdurchführung der sogenannten Soft-Reduction des Gießstrangs weiterhin optimiert werden muss. Dieser Erkenntnis liegt zugrunde, dass große Verformungswiderstände durch ungünstige Temperaturverteilung im gegossenen Knüppel bzw. im gegossenen Vorprofil mit unterschiedlichen Duktilitäten unterschiedliche Verformungswiderstände, unterschiedliche Dehnungen verursachen und dadurch zu Rissbildungen führen.
  • Eine Verbesserung der Innenqualität von Gießsträngen mit unterschiedlichen Querschnittsformen und Abmessungen, insbesondere hinsichtlich positiver Seigerungen, Kernporositäten und Kernauflockerungen, erfordert einen Reduktions-Prozess im Enderstarrungsbereich. Die bisherige Verfahrensweise, z. B. bei Knüppelquerschnitten, bewirkt eine kreisförmige Erstarrung mit kreisförmigen Isothermen im Querschnitt, die sich im Bereich des Biege-Richt-Treibers einstellen. Da bei einer solchen Temperaturverteilung nur eine Reduktion im Kern möglich ist, wird nur eine mechanisch beeinflusste Enderstarrung erreicht. Die Ergebnisse sind jedoch nicht zufriedenstellend und sehr starken Schwankungen unterworfen. Der Grund ist, dass der Bereich der Enderstarrung sehr schwer erfassbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die notwendige Temperaturverteilung im Gießstrang zu erzeugen und damit den Verformungsarbeitsgang zu optimieren und an dessen Ende ein brauchbares Gefüge der Enderstarrung zu erzielen.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gießstrang durch flüssiges Kühlmittel nur in den Längsabschnitten gekühlt wird, in denen der Gießstrang im Querschnitt überwiegend flüssig ist, dass der Gießstrang in einem Übergangsbereich vor, in und/oder hinter einer Biege-Richt-Einheit durch Isolieren der jeweiligen Wärme abstrahlenden Außenfläche in der Temperatur, im wesentlichen ohne flüssiges Kühlmittel, weiter durch zonenweises Wärmeabstrahlen vergleichmäßigt wird und dass der Gießstrang auf einer dynamisch variablen Reduktionsstrecke aufgrund einer über einzelne Verformungsrollen oder Rollensegmente gemessenen Druckfestigkeit, abhängig von der örtlich anwendbaren Druckkraft, verformt wird. Die Vorteile sind ein den Verformungsprozess besser vorbereitendes Gieß- bzw. Abkühlungsverfahren mit einem veränderten Erstarrungs- oder Temperaturprofil im Strangquerschnitt und ein Reduktionsprozess mit kontinuierlichem bzw. variablen Reduktionsverlauf, die zu einem weitgehend fehlerfreien Gefüge der Enderstarrung führen.
  • Der Verformungs-Prozess kann weiterhin optimiert werden, indem das Temperaturfeld aus elliptischen, horizontal liegenden Isothermen gebildet wird.
  • Eine vorteilhafte differenzierte Voraussetzung wird außerdem noch dadurch geschaffen, dass das Temperaturbild gleichmäßig in Quer- und Längsrichtung des Kernbereichs im Strangquerschnitt ausgebildet wird.
  • Eine solche Arbeitsweise wird ferner dadurch unterstützt, dass der Gießstrang auf der dynamisch variablen Reduktionsstrecke im Kernbereich in Quer- und Längsrichtung verdichtet wird.
  • Eine wesentliche Rolle beim Abkühlen des Gießstrangs spielen die Längen der Seitenkanten eines polygonalen Strangquerschnitts. Es ist deshalb von erheblicher Bedeutung, dass das Verformen in Abhängigkeit des Strangformats, der Strangabmessungen und/oder der Gießgeschwindigkeit vorgenommen wird.
  • Grundsätzlich kann das Verformen auf der Verformungsstrecke nach zwei Systemen durchgeführt werden, indem das Verformen durch Punktpressen über einzelne Verformungsrollen oder durch angenähertes Flächenpressen über Rollensegmente vorgenommen wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht beim Flächenpressen darin, dass beim Verformen über Rollensegmente für unterschiedliche Stahlgüten unterschiedliche Konizitäten beim Anstellen der Rollensegmente angewendet werden.
  • Ein weiterer, sehr bedeutender Teil der Erfindung kommt der Steuerung bzw. Regelung, der Mess- und Regeltechnik des Verformungsvorgangs zu. Das eingangs bezeichnete Verfahren sieht hierzu eine Regelung in der Weise vor, dass mehrere Rollensegmente in Normal-Position oder mit konstanter Konizität oder mit progressiver Konizität oder mit variabler Konizität angestellt werden, was durch das Regeln eingestellt werden kann. Danach kann je nach dem ermittelten Verformungswiderstand verformt werden.
  • Der kontinuierliche bzw. variable Reduktionsverlauf wird ferner dadurch unterstützt, dass das Verdichten des Kernbereichs des Gießstrangs durch Erfassen seines Verformungswiderstandes und/oder des Strangweges geregelt wird.
  • Sodann wird eine weniger mechanisch beeinflusste Enderstarrung dadurch erreicht, dass beim Verformen näherungsweise horizontale Schichten im Strangquerschnitt, die gleiche Isothermen aufweisen, zusammengedrückt werden.
  • Dabei besteht eine formerhaltende unterstützende Maßnahme noch darin, dass der Gießstrang zumindest während des Verformens durch auf beiden Seitenflächen anliegende Stützrollen gestützt und geführt wird.
  • Dabei kann eine Verteilung der insgesamt zugeführten Verformungsenergie dadurch erfolgen, dass die Rate des Reduktions-Prozesses auf 0 bis 14 mm/m eingestellt wird.
  • Das gattungsgemäß bezeichnete Verfahren zum Stranggießen mit unmittelbarem Verformen ist regelungstechnisch dahingehend gestaltet, dass die momentane Verformungsrate auf die jeweilige Temperatur des Gießstrangs und/oder auf die Gießgeschwindigkeit abgestimmt wird, indem an den einzelnen Verformungsrollen oder an den einzelnen Rollensegmenten der Verformungswiderstand kontinuierlich gemessen wird und aufgrund der jeweiligen Anstellkraft die Lage der Sumpfspitze ermittelt und das Kühlmittel-Volumen, die Anstellkraft, die Gießgeschwindigkeit und/oder die Ausfahrgeschwindigkeit des verformten Gießstrangs geregelt werden.
  • Feststehende Ausgangswerte können noch dadurch erhalten werden, dass jeder Verformungsrolle oder jedem Rollensegment zunächst eine in einem festen Verhältnis stehende Verformungsrate zugeordnet wird.
  • Die gattungsgemäß bezeichnete Vorrichtung zum Stranggießen mit unmittelbarem Verformen ist dahingehend gestaltet, dass auf die gebogene Strangführung mit der Spritzeinrichtung für flüssiges Kühlmittel ein weitgehend ohne flüssiges Kühlmittel arbeitender, überwiegend trockener Bereich angeschlossen ist, der als Isolation gegen die Abfuhr von Strahlungswärme, den Gießstrang gezielt umgebend, dient und dass eine den Bereich der Biege-Richt-Einheit überdeckende, vorgeschaltete oder nachgeschaltete Reduktionsstrecke, aus einzelnen, hydraulisch anstellbaren Verformungsrollen oder aus mehreren hydraulisch anstellbaren Rollensegmenten bestehend, vorgesehen ist.
  • Eine Korrekturmöglichkeit bei Wandern der Erstarrungskegelspitze kann auch dadurch aufgefangen werden, dass in Stranglaufrichtung neben einer oder mehreren feststehenden Biege-Richt-Einheiten angeordnete Rollensegmente in Stranglaufrichtung oder entgegengesetzt verschiebbar sind.
  • Innerhalb der Rollensegmente können unterschiedliche Verformungskräfte angewendet werden, indem jedes Reduktions-Rollensegment zumindest zwei Rollenpaare aufweist, von denen zumindest eine anstellbare Verformungs-Rolle mit einer Kolben- Zylinder-Einheit ausgerüstet ist.
  • Die unterschiedlichen Verformungskräfte lassen sich auch dadurch erzeugen, dass bei einem starr angeordneten Unter-Verformungs-Rollenpaar oder einem starren Unter-Rollensegment die obere, anstellbare Verformungsrolle oder das obere, anstellbare Rollensegment jeweils mittels zwei auf der Mittenlinie hintereinander angeordnete oder paarweise außerhalb der Mittenlinie angeordnete Kolben-Zylinder- Einheiten pro Rollenpaar ausgestattet sind.
  • Eine weitere Maßnahme für eine vorteilhafte Verformungsstrecke wird dadurch erzielt, dass die Rollenteilung an einem Rollensegment als eine enge Teilung im Bereich 150 bis 450 mm gewählt ist.
  • Ferner wird noch vorgeschlagen, dass im Bereich der Strahlungs-Isolation angeordnete Biege-Richt-Einheiten ebenfalls gegen Wärmeabstrahlung durch den Gießstrang isoliert sind.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung zum Verfahren und zur Vorrichtung mit der Verformungsstrecke gezeigt, die nachstehend näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Seitenansicht einer Stranggießvorrichtung, bspw. für Knüppelformate,
  • Fig. 2 eine in der Ebene liegende Vergleichsformänderung mit elliptischem Temperaturfeld im stationären Betrieb,
  • Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Vergleichsformänderung mit elliptischem Temperaturfeld nach dem ersten Stich in der Verformungsstrecke,
  • Fig. 4 eine erstes System der Soft-Reduktion mit einzelnen Verformungsrollen,
  • Fig. 5 ein zweites System der Verformungsstrecke mit Rollensegmenten,
  • Fig. 6-9 verschiedene Konizitäts-Anstellungen der Rollensegmente,
  • Fig. 10 eine Seitenansicht mit mehreren Biege-Richt-Einheiten und mit der Verformungsstrecke,
  • Fig. 11 die Verformungsstrecke in alternativer Ausführungsform mit einzelnen angetriebenen Verformungsrollen,
  • Fig. 12A eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführung der Biege- Richt-Einheiten und der Rollensegmente;
  • Fig. 13A ein Verformungsgerüst in Normalstellung,
  • Fig. 13B ein Verformungsgerüst in Antriebsstellung und
  • Fig. 13C das Verformungsgerüst mit einer Isolation.
  • In Fig. 1 ist beispielhaft eine Stranggießvorrichtung für ein Knüppel-Strangformat 1d eines Gießstranges 1 dargestellt. Der Strangquerschnitt 1a könnte jedoch ebenso ein Rechteck-, ein Block-, ein Vorprofil- oder ein Rund-Format sein.
  • Der flüssige Stahlwerkstoff wird über eine Stranggießkokille 2 in einer (gebogenen) Strangführung 3 mit flüssigem Kühlmittel 4, bspw. Wasser, sekundär gekühlt und auf ein gleichmäßiges Temperaturfeld 5 im Strangquerschnitt 1a geregelt eingestellt (vgl. auch Fig. 2). Dabei entsteht ein flüssig gekühlter Längsabschnitt 6 mit einer festen Schale und einem flüssigen Kernbereich 1c.
  • Auf die gebogene Strangführung 3 mit einer Spritzeinrichtung 4a für das flüssige Kühlmittel 4 folgt ein weitgehend ohne flüssiges Kühlmittel 4 arbeitender, überwiegend trockener Bereich 24, der als Isolation 25 gegen die Abfuhr von Strahlungswärme, den Gießstrang 1 gezielt umgebend, dient, wobei die mögliche Isolierungslänge im durch Pfeile angegebenen Längsbereich je nach Strangformat 1d, den Abmessungen, der Gießgeschwindigkeit u. dgl. Parameter erhalten wird. Der trockene Bereich 24 kann bspw. wie gezeichnet, den Übergangsbereich 7 flüssig 1 trocken überdeckend bis zur Biege-Richt-Einheit 8 mit einer vorgeschalteten oder nachgeschalteten Reduktionsstrecke 9 reichen. Die Reduktionsstrecke 9 besteht aus einzelnen, hydraulisch anstellbaren Verformungsrollen 10 oder aus mehreren hydraulisch anstellbaren Rollensegmenten 11, wie in Fig. 1 sichtbar ist.
  • Das Verfahren aufgrund der vorstehend erläuterten Stranggießvorrichtung für flüssige Stahlwerkstoffe, wird nunmehr derart ausgeführt (Fig. 2 und 3), dass der Gießstrang 1 durch das flüssige Kühlmittel 4 nur in flüssig gekühlten Längsabschnitten 6 angewendet wird, in denen der Gießstrang im Querschnitt 1a überwiegend flüssig oder noch flüssig ist. In einem Übergangsbereich 7, vor, in und/oder hinter der Biege-Richt-Einheit 8 wird die die Wärme abstrahlende Außenfläche 1b in der Temperatur, im wesentlichen ohne das flüssige Kühlmittel 4 isoliert, wodurch ein zonenweises Wärmeabstrahlen kältere Querschnitts-Teile, wie z. B. die Eckkanten 1f, weniger gekühlt und/oder gestützt werden als andere mit dem noch heißen oder flüssigen Kernbereich 1c verbundene Querschnitts-Teile. Dadurch wird die Wärmeverteilung im Strangquerschnitt 1a vergleichmäßigt. Es entsteht das Temperaturfeld 5 mit elliptischen, im wesentlichen horizontal liegenden Isothermen 12 (Fig. 2 und 3).
  • Der Gießstrang 1 wird aufgrund dieser verbesserten Temperatur-Verteilung auf einer dynamisch variablen Reduktionsstrecke 9 und aufgrund einer über die einzelnen Verformungsrollen 10 oder einem oder mehreren Rollensegmenten 11 gemessenen Druckfestigkeit, abhängig von der örtlich anwendbaren Druckkraft, verformt.
  • Das Temperaturfeld 5 (Fig. 2) wird gleichmäßig in Quer- und Längsrichtung 1e des Kernbereichs 1c im Strangquerschnitt 1a ausgebildet.
  • Aufgrund der Isothermen 12 kann der Gießstrang 1 auf der dynamisch variablen Reduktionsstrecke 9 im Kernbereich 1c in Quer- und Längsrichtung 1e verdichtet werden (Fig. 4 und 5). Das Verformen wird in Abhängigkeit des Strangformats 1d, der Strangabmessungen 14 und/oder der jeweiligen Gießgeschwindigkeit in Längsrichtung 13 vorgenommen. Das Verformen kann durch Linienpressen (Fig. 4) über einzelne Verformungsrollen 10 oder durch angenähertes Flächenpressen über mehrere Rollensegmente 11 vorgenommen werden (Fig. 5). Dabei wird der Kernbereich 1c jeweils bis zu einer Sumpfspitze 1g verdichtet. Beim Verformen über Rollensegmente 11 können für unterschiedliche Stahlgüten unterschiedliche Konizitäten 15 durch entsprechendes Anstellen der Rollensegmente 11 angewendet werden.
  • In den Fig. 6 bis 9 sind solche Beispiele unterschiedlicher Konizitäten 15 dargestellt.
  • Fig. 6 zeigt die "Normal-Position" 16 der Rollensegmente 11, d. h. die Konizität beträgt 0°. Trotzdem findet ein Verdichten statt. In Fig. 7 ist eine konstante Konizität 17 für alle Rollensegmente 11 eingestellt. Hingegen zeigt Fig. 8 von Rollensegment 11 zum nächsten Rollensegment 11 einen sich ändernden Konizitätswinkel im Sinn progressiver Konizität 18. Es ist außerdem möglich, abhängig von der Lage der Sumpfspitze 1g gemäß Fig. 9 eine variable Konizität 19 einzuregeln.
  • Das Verdichten des Kernbereichs 1c (Fig. 4 und 5) des Gießstrangs 1 über die Druckkegel 1h wird zunächst durch Erfassen des betreffenden Verformungswiderstandes und/oder eines zurückgelegten Strangwegs 20 (Wegerfassung) geregelt. Besonders zweckmäßig ist hier die Ausbildung des Temperaturfeldes 5 gleichmäßig in Quer- und Längsrichtung 1e des Kernbereichs 1c. Dadurch erhält man sog. optimierte Isothermen 12. Die Isothermen 12 verlaufen dabei besonders flach. Der Verformungswiderstand kann bspw. unter einer einzelnen Verformungsrolle 10 durch Messen des hydraulischen Drucks in einer Hydraulikleitung oder einem anderen hydraulischen Bauteil gemessen werden.
  • In Querrichtung 1e des Strangquerschnitts 1a werden (vgl. Fig. 2 und 3) vorteilhaft näherungsweise horizontale Schichten 21, die gleiche Isothermen 12 aufweisen, verdichtet. Beim Verdichten der Kernporositäten können gleichzeitig vorhandene Seigerungen beseitigt werden. Beim Verdichten gibt dabei jeweils die noch wärmere und dadurch weichere Schicht 21 nach.
  • Wie in Fig. 12B gezeigt ist, sind zweckmäßigerweise während der Verformung auf beiden Außenflächen 1b anliegende Stützrollen 22 angeordnet, die ein Breiten des Gießstrangs 1 an seiner Außenfläche 1b nicht zulassen. Die Rate des Reduktionsprozesses kann auf (momentan) 0 bis 14 mm pro laufenden Meter Gießstrang 1 eingestellt und geregelt werden.
  • Im weiteren findet das Regelverfahren für eine Soft-Reduktion statt: Die momentane Verformungsrate wird auf die jeweilige Temperatur des Gießstrangs 1 und/oder auf die (eingestellte) Gießgeschwindigkeit (bspw. 3,2 m/min) abgestimmt. Hierzu wird an den einzelnen Verformungsrollen 10 oder an den einzelnen Rollensegmenten 11 der Verformungswiderstand (bspw. über den hydraulischen Druck) kontinuierlich gemessen. Aufgrund der jeweils ermittelten Anstellkraft wird die Lage der Sumpfspitze 1g ermittelt und bspw. das Volumen des gespritzten Kühlmittels 4, die Anstellkraft, die Gießgeschwindigkeit und/oder die Ausfahrgeschwindigkeit des verformten Gießstrangs 1 geregelt, so dass die Sumpfspitze 1g in eine gewünschte Position innerhalb der damit dynamischen, variablen Reduktionsstrecke 9 gelangt. Dabei kann jeder einzelnen Verformungsrolle 10 oder jedem Rollensegment 11 entsprechend dem Konizitäts-System der Fig. 6 bis 9 zunächst eine in einem festen Verhältnis stehende Verformungsrate zugeordnet sein.
  • Gemäß den Fig. 10 bis 13C sind die wesentlichen Baugruppen der Verformungstrecke 10 gezeigt.
  • In Fig. 10 befinden sich in Stranglaufrichtung 23 neben einer oder mehreren feststehenden Biege-Richt-Einheiten 8 mehrere Rollensegmente 11 auf einer gemeinsamen Grundplatte 26. Die Grundplatte 26 mit den Biege-Richt-Einheiten 8 und den gezeigten (vier) Rollensegmenten 11 ist begrenzt im Bereich einer veränderten Lage der Sumpfspitze 1g hin- und her verschiebbar und dementsprechend an die Regelung angeschlossen.
  • Jedes der (sechs) Reduktions-Rollensegmente 11 ist mit zumindest zwei Rollenpaaren 11a ausgestattet. Zumindest eine anstellbare Verformungsrolle 10 ist mit einer Kolben-Zylinder-Einheit 27 ausgerüstet.
  • Wie in den Fig. 12A und 12B gezeigt ist, kann bei einem starren Unter- Rollenverformungspaar 11a oder einem starren Unter-Rollensegment 11 die obere, anstellbare Verformungsrolle 10 oder das obere, anstellbare Rollensegment 11 jeweils mittels zwei auf einer Mittenlinie 28 hintereinander angeordnet oder paarweise außerhalb der Mittenlinie 28 angeordnete Kolben-Zylinder-Einheiten 27 vorgesehen.
  • Die Rollenteilung 29 (Fig. 4 und 5) an einem Rollensegment 11 ist als eine enge Teilung im Bereich von 200 bis 450 mm gewählt bei einem Rollendurchmesser von 230 mm (Rollensegment 11) oder 500 mm (einzelne Verformungsrolle 10).
  • In den Fig. 13A, 13B und 13C ist ein solches einzelnes Rollensegment 11 für ein Knüppelformat dargestellt. In Fig. 13A befindet sich der Antrieb 30 und das Rollenpaar 11a in Normalstellung. In Fig. 13B sind das Rollenpaar 11a und der Antrieb 30 in Antriebsstellung gezeigt. In Fig. 13C ist die Isolation 25 im Bereich der Reduktionsstrecke 9 erkennbar.
  • Die Erfindung kann vorteilhaft auch für die gesamte Stahlgütenpalette, wie bspw. für Edelstähle, Qualitätsstähle und nichtrostende Stähle eingesetzt werden. Bezugszeichenliste 1 Gießstrang
    1a Strangquerschnitt
    1b Außenfläche
    1c Kernbereich
    1d Strangformat
    1e Quer- und/oder Längsrichtung
    1f Eckkanten
    1g Sumpfspitze
    1h Druckkegel
    2 Stranggießkokille
    3 (gebogene) Strangführung
    4 flüssiges Kühlmittel
    4a Spritzeinrichtung
    5 Temperaturfeld, Temperaturbild
    6 flüssig gekühlter Längsabschnitt
    7 Übergangsbereich
    8 Biege-Richt-Einheit
    9 dynamisch variable Reduktionsstrecke
    10 Verformungsrolle
    11 Rollensegment
    11a Rollenpaar
    12 Isotherme
    13 Längsrichtung
    14 Strangabmessung
    15 unterschiedliche Konizitäten
    16 Normal-Position
    17 konstante Konizität
    18 progressive Konizität
    19 variable Konizität
    20 Strangweg
    21 horizontale Schicht gleicher Temperatur
    22 Stützrollen
    23 Stranglaufrichtung
    24 trockener Bereich
    25 Isolation
    26 Grundplatte
    27 Kolben-Zylinder-Einheit
    28 Mittenlinie
    29 Rollenteilung
    30 Antrieb

Claims (20)

1. Verfahren zum Stranggießen und unmittelbaren Verformen eines Metall-, insbesondere eines Gießstranges (1) aus Stahlwerkstoffen, der Rechteck-, Block-, Vorprofil-, Knüppel- oder Rundformat aufweist, nach der Stranggießkokille (2) in einer gebogenen Strangführung (3) geführt und mit flüssigem Kühlmittel (4) sekundär gekühlt und auf ein gleichmäßiges Temperaturfeld (5) im Strangquerschnitt (1a) für den Verformungsarbeitsgang geregelt vorbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrang (1) durch flüssiges Kühlmittel (4) nur in den Längsabschnitten (6) gekühlt wird, in denen der Gießstrang (1) im Querschnitt (1a) überwiegend flüssig ist, dass der Gießstrang (1) in einem Übergangsbereich (7) vor, in und/oder hinter einer Biege-Richt-Einheit (8) durch Isolieren der jeweiligen Wärme abstrahlenden Außenfläche (1b) in der Temperatur, im wesentlichen ohne flüssiges Kühlmittel (4), weiter durch zonenweises Wärmeabstrahlen vergleichmäßigt wird und dass der Gießstrang (1) auf einer dynamisch variablen Reduktionsstrecke (9) aufgrund einer über einzelne Verformungsrollen (10) oder Rollensegmente (11) gemessenen Druckfestigkeit, abhängig von der örtlich anwendbaren Druckkraft, verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfeld (5) aus elliptischen, horizontal liegenden Isothermen (12) gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturbild (5) gleichmäßig in Quer- und Längsrichtung (1e) des Kernbereichs (1c) im Strangquerschnitt (1a) ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrang (1) auf der dynamisch variablen Reduktionsstrecke (9) im Kernbereich (1c) in Quer- und Längsrichtung (1e) verdichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen in Abhängigkeit des Strangformats (1d), der Strangabmessungen (14) und/oder der Gießgeschwindigkeit vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen durch Punktpressen über einzelne Verformungsrollen (10) oder durch angenähertes Flächenpressen über Rollensegmente (11) vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verformen über Rollensegmente (11) für unterschiedliche Stahlgüten unterschiedliche Konizitäten (15) beim Anstellen der Rollensegmente (11) angewendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rollensegmente (11) in Normal-Position (16) oder mit konstanter Konizität (17) oder mit progressiver Konizität (18) oder mit variabler Konizität (19) angestellt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichten des Kernbereichs (1c) des Gießstrangs (1) durch Erfassen seines Verformungswiderstandes und/oder des Strangweges (20) geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verformen näherungsweise horizontale Schichten (21) im Strangquerschnitt (1a), die gleiche Isothermen (12) aufweisen, zusammengedrückt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrang (1) zumindest während des Verformens durch auf beiden Außenflächen (1b) anliegende Stützrollen (22) gestützt und geführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rate des Reduktions-Prozesses auf 0 bis 14 mm/m eingestellt wird.
13. Verfahren zum Stranggießen und unmittelbaren Verformen eines Metall-, insbesondere eines Gießstrangs (1) aus Stahlwerkstoffen, der ein Polygonal- Format oder ein Rund-Format aufweist, nach der Stranggießkokille (2) in einer gebogenen Strangführung (3) geführt und mit flüssigem Kühlmittel (4) sekundär gekühlt und auf ein gleichmäßiges Temperaturfeld (5) im Strangquerschnitt (1a) für den Verformungsarbeitsgang geregelt vorbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Verformungsrate auf die jeweilige Temperatur des Gießstrangs (1) und/oder auf die Gießgeschwindigkeit abgestimmt wird, indem an den einzelnen Verformungsrollen (10) oder an den einzelnen Rollensegmenten (11) der Verformungswiderstand kontinuierlich gemessen wird und aufgrund der jeweiligen Anstellkraft die Lage der Sumpfspitze (1g) ermittelt und das Kühlmittel-Volumen, die Anstellkraft, die Gießgeschwindigkeit und/oder die Ausfahrgeschwindigkeit des verformten Gießstrangs(1) geregelt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verformungsrolle (10) oder jedem Rollensegment (11) zunächst eine in einem festen Verhältnis stehende Verformungsrate zugeordnet wird.
15. Vorrichtung zum Stranggießen mit unmittelbarer Verformung eines Metall-, insbesondere eines Gießstranges (1) aus Stahlwerkstoffen, der Rechteck-, Block-, Vorprofil-, Knüppel- oder Rundformat (1d) aufweist, mit einer in Stranglaufrichtung (23) nach der Stranggießkokille (2) gebogenen Strangführung (3) und eine Spritzeinrichtung (4a) für flüssiges Kühlmittel (4), eine Biege-Richt-Einheit (8) und eine Regeleinrichtung für ein gleichmäßiges Temperaturfeld (5) im Strangquerschnitt (1a) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf die gebogene Strangführung (3) mit der Spritzeinrichtung (4a) für flüssiges Kühlmittel (4) ein weitgehend ohne flüssiges Kühlmittel (4) arbeitender, überwiegend trockener Bereich (24) angeschlossen ist, der als Isolation (25) gegen die Abfuhr von Strahlungswärme, den Gießstrang (1) gezielt umgebend, dient und dass eine den Bereich der Biege-Richt-Einheit (8) überdeckende, vorgeschaltete oder nachgeschaltete Reduktionsstrecke (9), aus einzelnen, hydraulisch anstellbaren Verformungsrollen (10) oder aus mehreren hydraulisch anstellbaren Rollensegmenten (11) bestehend, vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Stranglaufrichtung (23) neben einer oder mehreren feststehenden Biege-Richt-Einheiten (8) angeordnete Rollensegmente (11) in Stranglaufrichtung (23) oder entgegengesetzt verschiebbar sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Reduktions-Rollensegment (11) zumindest zwei Rollenpaare (11a) aufweist, von denen zumindest eine anstellbare Verformungs-Rolle (10) mit einer Kolben-Zylinder-Einheit (27) ausgerüstet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem starr angeordneten Unter-Verformungs-Rollenpaar (11a) oder einem starren Unter-Rollensegment (11) die obere, anstellbare Verformungsrolle (10) oder das obere, anstellbare Rollensegment (11) jeweils mittels zwei auf der Mittenlinie (28) hintereinander angeordnete oder paarweise außerhalb der Mittenlinie (28) angeordnete Kolben-Zylinder-Einheiten (27) pro Rollenpaar (11a) ausgestattet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenteilung (29) an einem Rollensegment (11) als eine enge Teilung im Bereich 150 bis 450 mm gewählt ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Strahlungs-Isolation (25) angeordnete Biege-Richt- Einheiten (8) ebenfalls gegen Wärmeabstrahlung des Gießstrangs (1) isoliert sind.
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