DE1816849A1 - Verfahren und Anlage zum Giessen und Walzen aus der Giesshitze von Metall-,insbesondere von Stahlstraengen - Google Patents

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DEMAG Aktiengesellschaft. j··.' 19.12.1968

41 Duisburg l . \_t* 5432/DST

Wölfgang-Reüter-Platz , _Ä 2320 - Fl/Tp.

Verfahren und Anlage zum Gießen und Walzen aus der Gießhitze von Metall-, insbesondere von Stahlsträngen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine besonders günstige Anlage zum Gießen und Walzen aus der Gießhitze von Metall- s insbesondere Stahlsträngen, die in Durchlaufgießformen gegossen, mindestens bis zum Erstarren gekühlt und einer eine Streckung hervorrufenden Querschnittsverminderung in mehreren Stichen unterworfen werden.

In neuzeitlichen Stranggießanlagen folgt auf das Gießen ein Walzprozeß, der Mater-ial liefert, das ansonsten in einer üblichen Blockstraße erst zu Knüppeln ausgewalzt werden müßte, was in vielen Werken noch nicht der Vergangenheit angehört. Mit dem Walzen aus der Gießhitse entfällt nicht nur eine Wiedererwärmung des Gießgutes in Stoßöfen, sondern auch beispielsweise die Arbeit einer Knüppelstraße üblicher Bauart.,

Man ist bestrebt, die Menge des so erhaltenen Walzgutes zu steigern. Diese Forderung resultiert aus den Gegebenheiten des relativ langsamen Gießens und Kühlehs beim Stranggießen. Die Walsvorriehtung arbeitet entsprechend der Geschwindigkeit der Gießanlage. Das Ausbringen einer größeren Materialmenge scheitert danach an der naturgemäß langsamen Arbeitsweise solcher Anlagen« Bei mehradrigen Stranggießanlagen verkleinert sich entsprechend der Anzahl der Gießadern dieser Nachteile jedoch, steigen die Anlagenkosten wegen der Vervielfachung der Wallgerüstkosten ins unerschwingliche. Gleichfalls unlösbar scheint die technische Schwierigkeit zu sein.

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entsprechend dem Abstand der Gießadern die Walzgerüste für jede Ader nebeneinander anzuordnen. Der Platz hierzu fehlt schon für das Gerüst und erst recht für Antriebe, wobei je nach der geforderten Walzkraft und wirtschaftlicher Stichabnahme große Antriebseinheiten benötigt würden. So verlangte die Erzeugung eines Querschnittes von 70x70 mm bei einem Gießquerschnitt von 250x250 Am eine 10-gerüstige Kontistraße, deren Kosten noch deren Kompliziertheit zu verantworten sind.

Eine solche Walzstraße mit fünf Horizontal- und fünf Vertikalgerüsten müßte nunmehr für jede Gießader vorgesehen werden. Im ersten Gerüst würde ein Vorblock der Abmessungen 250x250 mm angestochen. Die Gerüste sind abwechselnd horizontal und vertikal anzuordnen. Der Endquerschnitt des Walzgutes beträgt dann 70x70 mm. Die damit erzielte Leistung beträgt 235 t/h, d.h. 1.680.000 t/Jahr bei einer Walzgeschwindigkeit von v=3,5 m/sek.

Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen» d.h« das Walzen auf vielgerüstigen Straßen durch eine sinnvolle andere Arbeitsmethode zu vermeiden, und gleichzeitig gegenüber bisherigen Anlagen das Ausbringen zu steigern, sowie Vorteile der Anlage in ihrer Gestaltungsweise zu erzielen, um den eingangs erwähnten Nachteilen der Raumbeengung aus dem Wege zu gehen.

Nach der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, wobei die mit einem bestimmten Gießquerschnitt und damit im Einklang stehenden Kühlleistungen maximale Gießmetallmenge pro Zeiteinheit abgegossen, anschließend mit größtmöglicher Stichabnahme verformt und die hierfür erforderliche Walzkraft in ^J nur zwei Stationen aufgebracht wird, wobei die erste Querschnittsabnahrae eine solche Streckung hervorruft, daß die zweite bei höherer Durchlaufgeschwindigkeit des Stranges jedoch relativ geringer Walzkraft ein Maximum an Verformungsgrad zu erreichen gestattet. Die Walzkraft, die für eine optimale Verformung des Gießstranges durch Hochverformungsarbeit allein nicht aufzubringen ist, wird demnach von einer vorhergehenden

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Station teilweise zur Verfügung gestellt, so daß jeweils der nachfolgende Hochverformungs-Arbeitsgang gerade noch stattfinden kann.

Ein anderer Vorteil der Kombination eines Vorverformens mit einem Nachverformen liegt im Stauchen des Stranges begründet, d.h. in einer einleitenden Umwandlung des Gußgefüges zu Walztextur.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein den Strang mit hoher Stichabnahme verformendes Walzgerüst, dem ein zweites Walzgerüst vorgeschaltet ist, dessen Walzspalt zum Gießquerschnitt und zum kleinstmöglichen Walzspalt des Hochverformungsgerüstes in einem abhängigen Verhältnis steht. Als Beispiel für die besonders wirtschaftliche und technisch einwandfreie Arbeitsweise gelten.folgende Angaben:

In der erfindungsgemäßeji Anlage kann der Querschnitt 300 mm χ 240 mm mit der Gießgesehwindigkeit ν = I₉O^ m/min, gegossen werden und einem Walzgerüst zugeleitet werden ,> das die Aufgabe eines Treibers erfüllte In diesem Treiber wird der Querschnitt 250 mm χ 250 mm gewonnen. Anschließend verformt die Hochverformungsmaschine im zweiten Arbeitsgang den Querschnitt zum Endquerschnitt 70 am χ 70 mm. überrsEhenderweise beträgt die Leistung einer nur einadrigen Anlage ca. 570 kg/min., das sind 34 t/h. Daraus ergibt sich eine Jahreserzeugung von 122.00Ot.

Würde man bei abnorm hohen Anlagen- und Betriebskosten (Stoßofenbetrieb mit allen zugehörigen Maßnahmen und Einrichtungen) von einer 10-gerüstigen Kontistraße mit fünf Horizontal- und fünf Vertikalgerüsten ausgehen, ergäbe sich zwar wegen der Unabhängigkeit von einer Stranggießanlage eine höhere Walzgeschwindigkeit (v s 3,5 m/sek.). Im ersten Gerüst würde dann ein Vorblock der Abmessungen 250 mm χ 250 mm angestochen. Die Gerüste wären abwechselnd horizontal und vertikal anzuordnen. Der Endquerschnitt ist auch hier mit 70 mm χ 70 mm anzusetzen. Dann ergibt sich eine Leistung von 235 t/h = 1680000t/ Jahr. Trotzdem sind die Kosten pro Tonne Stahl erheblich

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teurer. Diese Tatsache ist bekannt, es gelang Jedoch bisher nicht, das verfahrensmäßige Problem der optimalen Abstimmung zwischen Stranggießanlage und Walzeinrichtung zu lösen.

Der Einsatz von solchen Kontistraßen scheidet aus Kosten- und Platzgründen demnach aus. Aber auch das Zusammenwirken zwischen einer von der Walzstraße getrennten Stranggießanlage ist nicht wirtschaftlich. Eine herkömmliche Stranggießanlage arbeitet bei einer Gießgeschwindigkeit von 0,083 m/ein, mit einem Gießquerschnitt 250 mm χ 250 mm. Die Leistung der einadrigen Anlage liegt bei 467 kg/min, entsprechend 28 t/h. Die Jahresleistung beträgt somit 100.000 t/Strangstahl. Die mit der erfindungsgemäßen Anlage und nach dem Erfindungsverfahren erzielten harmonisierenden Wirkungen zweier hinsichtlich der Seite des Arbeitsganges fremder technologischer Vorgänge des Gießens und Walzens könnten aber auch nicht mit dem Erfolg der Erfindung erreicht werden, wenn man das Stauchgerüst vor der Hochverformungsmaschine entfernen würde. Angenommen, dieser Fall tritt auf, so ergibt sich folgende Rechnung: Der Querschnitt 250 mm χ 250 mm wird mit der Gießgeschwindigkeit v_G = 0,983 m/min, in die Hochverformungsmaschine geleitet und auf den Endquerschnitt 70 mm χ 70 mm verformt. Die Leistung der einadrigen Anlage beträgt dann 467 kg/min, entsprechend 28 t/h. So erreicht man ebenfalls eine Jahresleistung von 100.000 t, die also beträchtlich unter derjenigen mit Treibergerüst liegt (122.00Ot).

Die Produktionsleistung der erfindungsgemäßen Gieß-Walzan» lage gestaltet sich als Optimum zwischen Zufuhr und Verarbeitung des Gießmaterials. Es ist zweckmäßig, ein abhängiges Verhältnis der Querschnittsmaße in allen Stationen vorzusehen. Erfindungsgemäß weist der Gießquerschnitt ein Seitenverhältnis von größer als "1", der Stauchwalzspalt ein solches vonPl", der des Hochverformungsgerüstes "1" oder kleiner als "1" auf.

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Während des Walzens liegen Temperaturänderungen im Bereich der Betriebspraxis. Das Schmelzgut kann bei größeren Mengen und hohen Gießzeiten soweit abkühlen, daß sich Einflüsse auf das Walzverhalten des Stranges nicht vermeiden lassen. Eine andere Bedingung resultiert aus der Notwendigkeit, den Strang vor dem Hochverformungsarbeitsgang walzgerecht zuzuführen, d.h. eine Haltekraft in Strangrichtung aufzubringen. Nach, einem besonderen Verfahren kann die Anlage dahingehend betrieben werden, daß die Strangspannung zwischen Hochverformungsgerüst und Stauchgerüst durch Verändern der Walzendrehzahl bzw. durch Verändern der Arbeitsgeschwindigkeit der Walzen des Hoahverformungsgerüstes reguliert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die praktische Anwendung der gekennzeichneten Anlage lassen sich anhand der Zeichnung näher erläutern.

Die einzige Figur der Zeichnung stellt schematisiert eine Bogenstranggießanlage von der Seite betrachtet dar. Anstelle der Bogenanlage kann die Erfindung prinzipiell auch an einer Senkrecht- oder Horizontal-Stranggießanlage eingesetzt sein.

Der flüssige Stahl fließt aus der Gießpfanne 1 bzw. einer Verteilerrinne in einem frei fallenden oder einem oder mehreren Tauchrohren geführten Strahl in die Durchlaufgießform 2, die in bekannter Weise in Strangrichtung oszilliert, um einen günstigen Wärmeübergang zwischen Gießwerkstoff und den Wandplatten der Durchlaufgießform 2 zu bewirken. Nach neueren, nicht veröffentlichten Vorschlägen braucht sich der flüssige Teil 3 des gegossenen Stranges 4 nicht mehr bis in den Bereich der Horizontalen fortzusetzen, sondern kann mit Hilfe nicht dargestellter elektrisch wirkender oder sferömungsteehnisch bedingter Kräfte in der gezeichneten Weise abkühlen und kurz hinter der Durchlaufgießform 2 erstarren.

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Der Strang 4 wandert daraufhin, gestützt bzw. bewegt durch Transportwalzen 5 im Zustand der weiteren Abkühlung in den Bereich der Horizontalen 6. Das sich einstellende Gefüge des Strangwerkstoffes besteht demnach aus Gußgefüge. Die Transportwalzen 5 bedingen auf dieser Wegstrecke eine mehr oder weniger dosierte Kraft, wobei im allgemeinen lediglich dafür Sorge getragen wird, den Strang aus der Durchlaufgieß7 form 2 auszubringen und ihn bei relativ geringer Festigkeit ohne innere und äußere Schäden auf der Kühlstrecke 7 zu transportieren.

Der gegossene Querschnitt 8 besteht nunmehr nur bis zu der erfindungsgemäßen Anordnung des Stauchwalzenpaares 9· Ein solches kann aus einem einzelnen Paar oder zusätzlichen Richtwalzen 10 bestehen. Die Walzenpaare 9 und 10 können, wie gezeichnet, gleiche oder unterschiedlich wirkende Durchmesser aufweisen."Die Stauchwalzen 9 sind unter erheblichem Kraftaufwand mittels der Anstellmittel 11 an den Strang preßbar in einem Maß, das die Zerstörung des Gußgefüges in äußeren Bereichen bewirkt. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, die Antriebsmotoren der Stauchwalzen 9 und der Richtwalzen 10 in ihrer Drehzahl zu verändern, um die gewünschte übertragung eines Verhältnisses von Druck- und Zugspannung zu ermöglichen.

Je nach den auftretenden Betriebssituationen empfiehlt es sich, die Punktionen des Stauchens und Ziehens bzw. Bremsens des Stranges zu trennen, bzw. miteinander zu verbinden.

In der gezeichneten Bauweise sind die Richtwalzen 10 nur an den Strang anstellbar und nicht angetrieben, währenddemdie Stauchwalzen 9 neben der Preßwirkung auch eine erforderliche > Zug- bzw. Bremswirkung verursachen.

Der solcher Art gepreßte und auf eine bestimmte Dichte gebrachte Gießstrang 4 weist hinter dem Stauchwalzenpaar 9 Walzgefüge und Gußstruktur auf und läuft nunmehr in die Hochverformungsmaschine 12 ein, von der lediglich der besseren

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Übersichtlichkeit halber Stützwalzen 13, Arbeitswalzen I¹I und der Exzenterantrieb 0.5 dargestellt sind sowie eine Augenblicksstellung. Die hierbei auftretenden Kräfte lassen erkennen, daß zu Beginn des Verformungsweges der Arbeitswalzen eher Stauchwirkung als Streckwirkung auftritt, wohingegen am Ausgang der Hochverformungsmaschine 12 diese Kräfte als reine Streckkräfte arbeiten. Eine daraus entstehende Rückwirkung, die eine vorübergehende Regelung der Spannungsverhältnisse bedingt, kann ohne weiteres durch die beiden oder auch mehrere Stauchwalzenpaare 9 aufgefangen werden. Die aus dem Gießverfahren stammenden Schwankungen bzw. Inhomogenitäten des Gießstranges lassen sich auf solche Art kompensieren. Vorteilhafterweise besteht deshalb das aus der Hochverformungsmaschine 12 auslaufende Walzgut 16, das zwischen Transportwalzen bEw. auf einem einfachen Rollgang 17 geführt wird, aus bereits soweit verfomtem Material, daß dieses in die bekannten Peinstahlstraßen bzw. nach den Erfordernissen in Mittelstahlstraßen weitergeleitet werden kann.

Um dieses Gießwalzverfahren mit weitest gehendem Erfolg betreiben zu können, besitzt die Durchlaufgießform 2 einen Hochleistungsgießquerschnitt 8, der in dem bereits erwähnten Verhältnis zum Stauchwalzenspalt 18 steht, wobei außerdem das Verhältnis der beiden erwähnten Abstände in Abhängigkeit zum Walzspalt 19 der Hochverformungsmaschine 12 gehalten ist.

Ein dem Fachmann besonders nahe zu legendes Verhältnis der genannten drei Durchlässe ist beispielsweise derartig zu wählen, daß die Querschnitt-Seitenlängen der Durchlaufgießform 300 und 2*50 mm betragen, wobei der Walzspalt des Stauchwalzgerüstes 9 ein Seitenverhältnis von 250 mm χ 250 mm aufweist und für die Nachverformung in der Hochformungsmaschine 12 Seitenverhältnisse von 200 χ 200 mm und beliebig kleiner vorzusehen sind.

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Vor der Hochverformungsmaschine 12 befindet sich eine Zwischenwärmung 20 oder eine Isolierstrecke. An deren Stelle kann auch eine Entzünderung gesetzt oder vorgeschaltet sein, um den für das Hoehverformen erforderlichen Voraussetzungen gerecht zu werden, und um vor allen Dingen ein fehlerfreies Material zu erhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:

"Stahl und Eisen" Heft 10, 10. Mai 1962, Selten 597 ff Deutsche Patentschrift 921 982

"Neue Hütte" 13, Jahrgang, Heft 3, März 1968, Seiten .15** ff

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Claims (3)

DEMAG Aktiengesellschaft ■ 19.12.1968 Duisburg ' .' ' 5432/DST Wolfgang-ßeüter-Platz" 2320 - Fl/Tp, Patentansprüche

1. Verfahren zum Gießen und Walzen aus der Gießhitze von Metall-, Insbesondere Stahlsträngen, die in Durchlaufgießformen gegossen, mindestens bis zum Erstarren gekühlt und einer eine Streckung hervorrufenden Querschnlttsverminderung in mehreren Stichen unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet,

daß die mit einem bestimmten Gießquerschnitt und damit in Eliiiang stehenden Kühlleistungen maximale Gießmetallmenge pro Zeiteinheit abgegossen, anschließend mit größtmöglicher Stichabnahme verformt und die hierfür erforderliche Walzkraft in nur zwei Stationen aufgebracht wird, wobei die erste Querschnittsabnahme eine solche Streckung hervorruft, daß die zweite bei höherer Durchlaufgeschwindigkeit des Stranges Jedoch relativ geringerer Walzkraft ein Maximum an Verformungsgrad zu erreichen gestattet.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß einem den Strang (4) mit hoher Stichabnahme verformenden Wälsgerüst (12) ein zweites Walzgerüst (9) vorgeschaltet ist, dessen Walzspalt (18) zum Gießquerschnitt (8) und zum kleinstmöglichen Walzspalt (19) des Hochverformungsgerüstes (12) In einem abhängigen Verhältnis steht.

3. Anlage nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet,

daß der Gießquerschnitt (8) ein Seitenverhältnis von größer ο als "1", der Stauchwalζspalt (19) ein solches von "1", der ^ des Hochverformungsgerüstes (12)1" oder kleiner als "1" *°' ■ aufweist.

Q H. Verfahren zum Betreiben der Anlage nach den Ansprüchen 2+3 *3 dadurch gekennzeichnet,

daß die Strangspannung zwischen Hochverformungsgerüst und StauchgeBÜst durch Verändern der Walzendrehzahl bzw. durch Verändern der Arbeitsgeschwindigkeit der Walzen des Hochverformungsgerüstes reguliert wird»

L e e r s e i t e