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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum vertikalen Stranggießen eines Stahlbandes, wobei zunächst in einer mitlaufenden Kokille ein Strang mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt gegossen und dann von diesem Ausgangsquerschnitt mit durcherstarrten Längsrändern und flüssigem Kern in ein Band mit planparallelem Querschnitt übergeführt wird, indem eine bereits erstarrte, durch Kühlung fortschreitend dicker werdende Schale des Stranges in einer Verformungseinrichtung ohne Stauchung der durcherstarrten Längsränder in Gießrichtung zunehmend zusammengedrückt wird.
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Stand der Technik
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Beim vertikalen Stranggießen von Stahlbändern ist es bekannt (
EP 0 329 639 B1 ), den mit parallelogrammförmigem Querschnitt gegossenen Strang in einer mitlaufenden Kokille bei gleichbleibendem Querschnitt abzukühlen, bis sich eine feste, im Bereich der Längsränder des Stranges aufgrund des parallelogrammförmigen Querschnittes bereits durcherstarrte Schale bildet, bevor der Strang weiter abgekühlt und mit zunehmender Erstarrung fortschreitend zu einem flachen Vorband verformt und zusammengepreßt wird. Die Verformung des mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt gegossenen Stranges zu einem planparallelen Vorband erfolgt somit erst nach der Ausbildung einer ausreichend dicken Schale. Das Überführen des parallelogrammförmigen Querschnittes des Stranges in einen planparallelen Querschnitt erfolgt dabei in einer Verformungseinrichtung, die aus mehreren einander bezüglich des Bandes gegenüberliegenden Längsbalken zusammengesetzt ist, die zwischen sich einen Formspalt mit einem parallelogrammförmigen Zulaufquerschnitt und einem planparallelen Ablaufquerschnitt bilden, und zwar mit Hilfe von in den Längsbalken gelagerten Formwalzen. Da die Längsbalken zulaufseitig schwenkbar gelagert sind und im Sinne eines gegenseitigen Verschwenkens einer Druckbeaufschlagung unterworfen werden, ergibt sich unter der Voraussetzung einer gleichförmigen Kühlung eine von der Durchlaufgeschwindigkeit des Stranges durch die Kokille und die Verformungseinrichtung abhängige Dicke für das im Bereich der Verformungseinrichtung durcherstarrte Vorband, wenn die Schalen gegeneinander geprellt werden. Das Ausmaß der Erstarrung, die die Banddicke bestimmt, hängt von der Kühldauer ab, die eine Funktion der Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes durch die Kokille und die Verformungseinrichtung ist. Dies bedeutet, daß für eine einheitliche, gleichbleibende Banddicke für eine konstante Gießgeschwindigkeit zu sorgen ist.
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Eine konstante Gießgeschwindigkeit hat aber im Hinblick auf die Zusammenarbeit mit einem vorgelagerten Stahlwerk und der möglichen unmittelbaren Weiterverarbeitung des Vorbandes in einem anschließenden Walzwerk betriebliche Nachteile, weil sowohl im Stahlwerk als auch im Walzwerk Umstände auftreten können, die eine Änderung der Gießgeschwindigkeit bzw. der Gießleistung erforderlich machen. Abgesehen davon ist mit Temperaturschwankungen der Stahlschmelze zu rechnen, was ebenfalls Dickenschwankungen des Vorbandes nach sich zieht.
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Um die Dickenreduktion von stranggegossenen Stahlbändern zu vereinfachen, ist es bekannt (
DE 41 35 214 A1 ), eine Rollverformung des gegossenen Stranges vorzunehmen, bevor der flüssige Kern durcherstarrt ist. Diese Rollverformung setzt eine bereits in ausreichender Dicke erstarrte Schale voraus, die unter einer Quetschung des flüssigen Kerns durch die Rollen ohne Stauchung zusammengedrückt, im Randbereich jedoch gestaucht wird. Diese randseitige Stauchung ist zwangsläufig mit einer Streckung oder seitlichen Ausbuchtungen verbunden, was zu einer Randwellung des gegossenen und auf diese Weise reduzierten Stahlbandes bzw. zu Spannungen und einer Rißgefahr im Randbereich führt. Daran ändert sich durch eine an die Dickenreduktion anschließende, zur Durcherstarrung des Kernes vorgesehene, verformungsfreie Führung des Bandes zwischen Führungsrollen mit einem konstanten Spalt nichts.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß trotz auftretender Änderungen hinsichtlich der Gießgeschwindigkeit und der Temperatur des Flüssigstahls eine konstante Banddicke ohne Gefahr einer Randwellung bzw. Rißbildung sichergestellt werden kann.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Strang nach dem Zusammendrücken zu einem Band mit noch flüssigem Kern während des Durcherstarrens des Kernes lediglich in einem Formspalt mit konstanter, der Dicke der durcherstarrten Längsränder entsprechenden Weite geführt und dabei kalibriert wird.
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Da zum Kalibrieren des Bandes das Zusammenführen der Schalen beendet ist, bevor sich die einander gegenüberliegenden Schalen berühren, und die Dicke des Formspaltes während des Durcherstarrens des dabei verbliebenen flüssigen Kernes in Abhängigkeit von kühlungsbedingten Schrumpfungen konstant gehalten wird, wird die definitive Banddicke durch die Formspaltabmessungen und nicht durch die Gießgeschwindigkeit bestimmt. Der im Bereich des verbliebenen flüssigen Kernes wirksame ferrostatische Druck sorgt ja für eine Anlage der Schalen an den die Spaltgeometrie vorgebenden Formelementen. Sich zufolge unterschiedlicher Gießgeschwindigkeiten ergebende unterschiedliche Dicken des flüssigen Kernes können daher zu keinen unterschiedlichen Banddicken führen, wenn nur darauf geachtet wird, daß der Kern im Bereich der konstanten Dicke des Formspaltes völlig erstarrt. Wesentlich dabei ist, daß im Randbereich keine mit einer Streckung verbundene Stauchung des Bandes auftreten kann. Dies wird dadurch sichergestellt, daß der Formspalt eine der Dicke der durcherstarrten Längsränder entsprechende Weite aufweist. Da die Schale des Stranges nach dem Gießen in einer mitlaufenden Kokille in der Verformungseinrichtung aus einem parallelogrammförmigen Querschnitt in einen planparallelen Querschnitt übergeführt wird, ohne die durcherstarrten Längsränder der Schale zu stauchen, bestimmen diese durcherstarrten Längsränder des parallelogrammförmigen Querschnittes auch die spätere Dicke des durcherstarrten Bandes, so daß es zu keiner mit einer Streckung verbundenen Stauchung des Längsrandes kommt, bevor das Band völlig durcherstarrt ist.
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Wegen der Durcherstarrung des Kernes ohne Streckwirkung auf das Band kann im wesentlichen ein Gußgefüge erwartet werden. Nach der Durcherstarrung des Bandes kann allerdings die Banddicke unter gleichzeitigem Strecken vorzugsweise mittels kraft- und weggesteuerter Rollen geringfügig reduziert werden, was zu einer entsprechenden Gefügeverbesserung führt.
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Um besonders dünne Vorbänder für die weitere Verarbeitung in einem Walzwerk zur Verfügung stellen zu können, kann das durcherstarrte Band nach dem Kalibrieren durch ein kontinuierliches Walzen in seiner Dicke zusätzlich reduziert werden, was den Walzaufwand im Walzwerk erheblich verringern kann.
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Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Kalibrierung des stranggegossenen Stahlbandes kann von einer Stranggießanlage ausgegangen werden, die aus einer mit dem zu gießenden Strang mitlaufenden Kokille mit einem parallelogrammförmigen Formspaltquerschnitt und aus einer anschließenden Verformungseinrichtung mit mehreren einander bezüglich des Stranges gegenüberliegenden, zwischen sich einen Formspalt mit einem parallelogrammförmigen Zulauf- und einem planparallelen Ablaufquerschnitt bildenden Rollen besteht. Es muß dafür gesorgt werden, daß an die Verformungseinrichtung eine Kalibriereinrichtung mit einem vorgegebenen Formspaltverlauf anschließt, der zumindest zulaufseitig einen Abschnitt mit konstanter Formspaltdicke aufweist, so daß die vollständige Durcherstarrung des Bandes im Abschnitt des Formspaltes mit konstanter Dicke erfolgt. Je nach der Gießgeschwindigkeit wird sich der Punkt der Durcherstarrung des Bandes entlang des Formspaltes einstellen. Bei verminderter Gießgeschwindigkeit kann somit mit einer Durcherstarrung des Bandes in einem Anfangsabschnitt, also im oberen Bereich, und bei erhöhter Gießgeschwindigkeit in einem Endabschnitt, also im unteren Bereich des Formspaltes der Kalibriereinrichtung gerechnet werden.
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Günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Kalibriereinrichtung den Formspalt begrenzende, zur Einstellung des Formspaltverlaufes anstellbare Kalibrierwalzen aufweist. Zwischen diesen Kalibrierwalzen kann nicht nur die Dicke des Bandes während seiner Durchstarrung in vorteilhafter Weise festgelegt, sondern auch ein Vorschub erzielt werden, wenn diese Kalibrierwalzen angetrieben werden. Wegen der fortgeschrittenen Erstarrung des Bandes bedarf es keiner durchgehenden Bandführung, so daß zwischen den Kalibrierwalzen Kühlflüssigkeit auf das Band aufgebracht werden kann.
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Nach der Erstarrung des flüssigen Restkernes kann über die verbleibenden auslaufseitigen Kalibrierwalzen eine Dickenreduktion, beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 5%, zur Gefügeverbesserung durchgeführt werden, was einen entsprechend voreingestellten Formspaltverlauf erfordert.
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Die Kalibriereinrichtung kann auch weit in den Gießbogen hineinreichen, was eine Reduzierung der Bauhöhe erlaubt.
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Um eine zusätzliche größere Dickenreduktion des Bandes zu erreichen, kann auf der Ablaufseite der Kalibriereinrichtung zusätzlich ein Reduziergerüst vorgesehen sein, mit dessen Hilfe einem angeschlossenen Walzwerk vergleichsweise dünne Vorbänder zugeführt werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Stranggießanlage zum Stranggießen in einem schematischen Längsschnitt,
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2 einen vereinfachten Querschnitt der Kalibriereinrichtung in einem größeren Maßstab, die
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3 bis 5 die wesentlichen Querschnittsveränderungen eines nach dem Stand der Technik gegossenen Stranges während seiner Umformung zu einem Band und die
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6 bis 9 eine den 3 bis 5 entsprechende Darstellung der Querschnittsveränderungen eines nach der Erfindung gegossenen Stranges während seiner Umformung zu einem Band.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Gemäß der 1 weist die dargestellte Stranggießanlage zum vertikalen Stranggießen eines Bandes 1 eine mitlaufende Kokille 2, eine daran über eine Strangführung 3 anschließende Verformungseinrichtung 4 und eine Kalibriereinrichtung 5 auf, von der das Band 1 in einen Gießbogen 6 austritt, um von einem vertikalen in einen horizontalen Verlauf umgelenkt zu werden. Die Kalibriereinrichtung 5 kann sich zumindest teilweise in den Bereich des Gießbogens 6 erstrecken, was eine niedrigere Bauhöhe erlaubt.
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Die mitlaufende Kokille 2 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden, endlos umlaufenden Plattenketten 7, die einen gleichbleibenden Formspalt zwischen sich einschließen, in den ein an einen Gießbehälter angesetztes Gießrohr 8 mündet. Die einander paarweise zugeordneten Platten der Plattenketten 7 bilden einen Formspalt mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt, so daß der in den Formspalt der mitlaufenden Kokille 2 durch das Gießrohr 8 eingegossene Flüssigstahl im Bereich der Plattenketten 7 gekühlt wird und mit fortschreitender Kühlung eine dicker werdende, erstarrte Schale 9 bildet, die im Bereich der Längsränder 10 aufgrund der gegen die Längsränder 10 hin abnehmenden Strangdicke durcherstarrt sind, wie dies den 3 und 4 bzw. 6 und 7 entnommen werden kann, die den Strang 11 im Bereich der mitlaufenden Kokille 2 zunächst mit noch dünner Schale 9 und dann mit zunehmender Schalendicke zeigen. Wegen der durcherstarrten Längsränder 10 ist eine Weiterführung des gegossenen Stranges 11 über die Strangführung 3 in die Verformungseinrichtung 4 ohne weiteres möglich, deren Formspalt von eifern parallelogrammförmigen Zulaufquerschnitt allmählich in einen planparallelen Ablaufquerschnitt übergeht. Zu diesem Zweck weist die Verformungseinrichtung 4 mehrere einander bezüglich des Stranges 11 gegenüberliegende, zwischen sich den Formspalt bildende Längsbalken 12 auf, die zulaufseitig um Achsen 13 schwenkbar gelagert sind und im Sinne einer gegenseitigen Verschwenkung über Druckzylinder 14 beaufschlagt werden. Der Formspalt wird dabei durch Rollen 15 begrenzt.
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Wie der 5 entnommen werden kann, werden gemäß dem Stand der Technik in dieser Verformungseinrichtung 4 die Schalen 9 unter einer Verdrängung des flüssigen Kernes nach oben gegeneinander geführt, bis sie aneinander angedrückt werden und ein durchgehend erstarrtes Band bilden, dessen Dicke bei gleichbleibenden Kühlbedingungen von der Gießgeschwindigkeit bzw. von der Temperatur der Stahlschmelze abhängt. Im Gegensatz dazu werden die Schalen 9 in der Verformungseinrichtung 4 nur zu einem planparallelen Querschnitt mit einem noch flüssigen Kern 16 zusammengeführt, wie dies in der 8 dargestellt ist. Dabei muß darauf geachtet werden, daß die Längsränder 10 keiner mit einer Streckung verbundenen Stauchung unterworfen werden. Die Durcherstarrung des flüssigen Kernes 16 erfolgt erst in der Kalibriereinrichtung 5, die zumindest einlaufseitig einen Formspalt konstanter Dicke aufweist, in dessen Bereich der flüssige Kern 16 durcherstarrt, bis gemäß der 9 ein Band 1 konstanter Dicke erhalten wird. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß durch den ferrostatischen Druck im Bereich des flüssigen Kernes 16 die Schalen 9 gegen die Kalibriereinrichtung 5 gedrückt werden, so daß die vorgegebene Formspaltweite die Banddicke unabhängig von der Gießgeschwindigkeit bzw. der Dicke des flüssigen Kernes 16 bestimmt. Die Formspaltweite muß allerdings entsprechend der Dicke der durcherstarrten Längsränder 10 gewählt werden, damit eine randseitige Streckung des Bandes 1 vermieden wird.
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Die Kühlung, die Durchlaufgeschwindigkeit des Stranges 11 durch die Kokille 2 und die Verformungseinrichtung 4 sowie die Länge der Kokille 2 und der Verformungseinrichtung 4 sind aufeinander so abgestimmt, daß der Strang 11 beim Austritt aus der Verformungseinrichtung 4 noch einen flüssigen Kern 16 aufweist, weil ja die Durcherstarrung des Bandes 1 erst in der Kalibriereinrichtung 5 erfolgen soll. Die Kalibrierwalzen 17 der Kalibriereinrichtung 5 werden über Stellzylinder 18 auf einen für den Kalibriervorgang vorgegebenen Formspaltverlauf eingestellt. Da im Bereich des flüssigen Kernes 16 ein erheblicher ferrostatischer Druck herrscht, werden die Schalen 9 des Bandes 1 im Bereich der Kalibriereinrichtung 5 gegen die Kalibrierwalzen 17 nach außen gedrückt, was den angestrebten Kalibriereffekt sicherstellt, wobei die jeweilige Dicke des flüssigen Kerns 16 beim Eintritt des Bandes 1 in die Kalibriereinrichtung 5 variieren kann.
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Da in der Kalibriereinrichtung 5 bereits von einem planparallelen Bandquerschnitt ausgegangen wird, laufen die Kalibrierwalzen 17 über die Bandbreite durch, wie das der 2 entnommen werden kann. Der schematisch angedeutete Antrieb 19 der Kalibrierwalzen 17 unterstützt die Bandförderung und eignet sich auch für eine geringe Walzleistung nach dem Durcherstarren des flüssigen Kerns 16, so daß im Anschluß an die vollständige Durcherstarrung des Bandes 1 die Kalibrierwalzen 17 für eine geringfügige Dickenreduktion unter einer Streckwirkung herangezogen werden können. Um stärkere Dickenreduktionen vornehmen zu können, kann der Kalibriereinrichtung 5 ein Walzgerüst 20 unmittelbar nachgeordnet werden. Dieses Walzgerüst 20 kann aber auch im Anschluß an den Gießbogen 6 vorgesehen sein, wie dies in der 1 strichpunktiert angedeutet ist.
