DE19633620C2 - Continuous caster for billets - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage für Knüppel, insbesondere aus Stahl, mit einem Schmelzenzufuhrgefäß, von dem die Schmelze einer stationär angeordneten Kokille zugeführt wird, sowie der Kokille in Gießrichtung nachgeordneten Rollen, die den Strang bis zu seiner Durcherstarrung durch auf den Strang verformend einwirkende Stützmittel in seine Querschnittsfläche derart reduzieren, daß unter im wesentlichen Beibehaltung seiner Umfangslänge der Strang zu einer polyginalen Querschnittsform mit minimal vier Ecken verformt wird.The invention relates to a continuous caster for billets, in particular made of steel, with a Melt supply vessel, from which the melt of a stationary mold is fed, as well as the mold downstream of the mold, which up the strand for its solidification by means of supporting means deforming on the strand into its Reduce cross-sectional area so that while essentially maintaining its Circumferential length of the strand to a polyginal cross-sectional shape with a minimum of four corners is deformed.
Knüppelanlagen werden üblicherweise über eine Düse im Verteiler mit freifallendem Gießstrahl in die Kokille gegossen. Zur Schmierung des Stranges findet hier Öl Verwendung.Stick systems are usually used with a free-falling nozzle in the distributor Pouring stream poured into the mold. Oil is used to lubricate the strand.
Aus der EP 0 545 510 bzw. der DE 41 39 242 C2 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Walzvormaterial bekannt, bei dem flüssiger Stahl in eine wassergekühlte Stranggießkokille gegossen wird und der Stahl zum Teil unter Bildung einer ringförmigen Strangschale mit einer runden oder ovalen Form der Querschnittsfläche des Stranges erstarrt, wobei der so in der Kokille erzeugte Strang unterhalb der Kokille durch Stützmittel in seiner Querschnittsfläche reduziert wird.EP 0 545 510 and DE 41 39 242 C2 describe a method for generating Rolling stock is known in which molten steel in a water-cooled continuous casting mold is cast and the steel partly with the formation of an annular strand shell a round or oval shape of the cross-sectional area of the strand solidifies, the so in the mold produced strand below the mold by means of proppants in its Cross-sectional area is reduced.
Dieser Schrift ist zu entnehmen, daß eine Stranggießkokille herkömmlicher Bauart eingesetzt wird, also eine Düse mit freifallendem Gießstrahl und Öl als Schmiermittel. This document shows that a continuous casting mold of conventional design is used a nozzle with a free-falling pouring jet and oil as a lubricant.
Aus DE-OS 20 42 897 ist eine Vorrichtung zum Gießen mit Gießrohren auf einer Stranggießanlage für Stahl bekannt, wobei mindestens eine Austrittsöffnung eines Gießrohres unterhalb eines mit Schlacke abgedeckten Badspiegels ausmündet, wobei das Gießrohr zum Schutz gegen Erosion von einem feuerfesten Ring umgeben ist.From DE-OS 20 42 897 is a device for casting with pouring tubes on one Continuous caster for steel is known, with at least one outlet opening Pouring tube opens out below a bath level covered with slag, whereby the pouring tube is surrounded by a fire-proof ring to protect against erosion.
Die Abmessungen der angegebenen Beispiele, insbesondere die Anordnung der Austrittsöffnung des Tauchrohres sind ein Hinweis darauf, daß es sich um eine Kokille für eine Brammenstranggießanlage für Stahl handelt.The dimensions of the examples given, in particular the arrangement of the Outlet opening of the dip tube are an indication that it is a mold for a slab caster for steel.
Weiterhin sind Stranggießanlagen zum Herstellen von Knüppel und Blöcken aus stranggegossenen Stahlerzeugnissen bekannt, mit Abmessungen, deren Querschnittsflächen der Kokilleneintritte eine Größe aufweisen, bei denen normale Tauchausgüsse einsetzbar sind.Continuous casting plants for the production of billets and blocks are also made known continuously cast steel products, with dimensions whose Cross-sectional areas of the mold inlets have a size at which normal Dipping spouts can be used.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, mit einfachen konstruktiven Mitteln eine Stranggießanlage für Knüppel mit bisher freifallendem Gießstrahl zu schaffen, bei der die Reoxidation des Gießstrahles zwischen Verteiler und Gießspiegel gemindert, die Oberfläche der Knüppel verbessert und die thermischen Verhältnisse sowohl der Strangschale wie der Kokillenhaut verbessert wird.The invention has set itself the goal of using simple constructive means Continuous caster for billets with previously free-flowing pouring stream to create reduced the reoxidation of the pouring stream between the distributor and the pouring level The surface of the billet improves and the thermal conditions of both the Strand shell as the mold skin is improved.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The invention achieves this goal by the characterizing features of Claim 1. The subclaims show advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Eintrittsquerschnitt der Kokille rund, oval bis polygonal auszugestalten und die wesentliche Verformung des Knüppels erst durch die der Kokille in Gießrichtung nachgeordneten Rollen durchzuführen. Betroffen sind hier Knüppelanlagen mit einem Quadratformat kleiner 160 mm, vorzugsweise unter 100 mm.According to the invention, the entrance cross section of the mold is round, oval to polygonal design and the essential deformation of the stick only by perform the rolls downstream of the mold in the casting direction. Are affected here billet systems with a square format smaller than 160 mm, preferably under 100 mm.
Werden bei diesen im wesentlichen quadratischen Formaten beispielsweise Rundkokillen eingesetzt, so wird eine Querschnitts- und Durchmesservergrößerung von 127% erreicht. In diese bei vorgegebener Querschnittsfläche den Größenumfang aufweisenden Kokilleneintritt wird ein Tauchrohr eingesetzt, das in die Schmelze hineinragt in der Weise, daß dessen Außenkontur äquidistant zur Innenfläche der Kokille angeordnet ist. Auf diese in dem Freiraum zwischen Kokilleninnenwand und Tauchrohraußenmantel befindliche Ringfläche der Schmelze wird Gießpulver aufgebracht.For example, these are essentially square formats Round molds are used, so there is an increase in cross-section and diameter reached by 127%. In this for a given cross-sectional area the size range having a mold inlet, an immersion tube is inserted into the melt protrudes in such a way that its outer contour equidistant from the inner surface of the Mold is arranged. On this in the space between the inner wall of the mold and Ring surface of the melt located in the outer tube of the immersion tube becomes casting powder upset.
Das Gießen mit einem Tauchausguß und Gießpulver bei Knüppelanlagen führt neben
der Verminderung der Reoxidation des Gießstrahls zwischen Verteiler und Gießspiegel
durch den Gießschlackefilm zwischen Strangschale und Kokillenwand zu einem
Vergleichmäßigen und stark reduzierten Wärmeübergang. Diese sanfte Kühlung führt
zu einer Strangschalenbildung, mit folgenden Vorteilen:
In addition to reducing the reoxidation of the pouring jet between the distributor and the casting level by the pouring slag film between the strand shell and the mold wall, pouring with a submerged nozzle and pouring powder in billet systems leads to a uniform and greatly reduced heat transfer. This gentle cooling leads to the formation of a strand shell, with the following advantages:
- - Die Strangschale nimmt weniger Spannungen auf, die durch starke Temperaturgradienten hervorgerufen werden.- The strand shell absorbs less tension caused by strong Temperature gradients are caused.
- - Die heißere Strangschale schmiegt sich besonders gut an die Kokilleninnenwandung an.- The hotter strand shell nestles particularly well against the Mold inner wall.
- - Die Strangschale selber kann bessere Dehnungen aufnehmen ohne zu reißen.- The strand shell itself can absorb better expansions without tearing.
- - Der Schrumpf und damit die Strangschalenbelastung ist wesentlich geringer.- The shrinkage and thus the strand shell load is significantly lower.
Desweiteren stellt sich eine geringe Hauttemperatur der Kokille und damit eine längere Lebensdauer der Kokille ein. Wird beispielsweise eine Rundkokille mit einem Durchmesser von 102 mm eingesetzt, so besitzt diese Querschnittsfläche den gleichen Umfang wie das Quadratformat eines Knüppels von Quadrat 80 mm.Furthermore, the skin temperature of the mold is low and therefore longer Life of the mold. For example, a round mold with a Diameter of 102 mm used, this cross-sectional area has the same size as the square format of a 80 mm square stick.
Durch den relativ großen Durchmesser von 102 mm wird es möglich, ein Tauchrohr mit gleichförmigen Abstand zur Kokillenwand von 20 mm über den gesamten Umfang von 360 Grad im Gießspiegel einzusetzen. Ein solches Tauchrohr kann zum Erreichen gewünschter Standzeiten eine Wandstärke mit für die Gießleistung erforderlichem Innendurchmesser von 20 mm aufweisen. Durch diese hohe Wandstärke ist eine Gießzeit von 8 bis 10 Std. zu erreichen bei gleichzeitig ausreichender Gießschlackenbildung im Gießspiegel, die für die Ausbildung des Schlackenfilms und damit den gesenkten und vergleichmäßigten Wärmestrom in der Kokille verantwortlich ist.The relatively large diameter of 102 mm makes it possible to use an immersion tube with a uniform distance to the mold wall of 20 mm over the entire circumference of 360 degrees in the mold level. Such a dip tube can be reached desired service life a wall thickness with the necessary for the casting performance Have an inside diameter of 20 mm. Due to this high wall thickness is one To achieve casting time of 8 to 10 hours with sufficient at the same time Casting slag formation in the mold level, which is responsible for the formation of the slag film and thus responsible for the reduced and even heat flow in the mold is.
Bei einer möglichen konstanten Gießgeschwindigkeit von z. B. 3 m/min ist eine Gießschlackenversorgung sichergestellt. Diese steigt sogar mit größer werdender Strangdicke und gleicher Gießgeschwindigkeit an, bedingt durch den größer werdenden Abstand zwischen Tauchrohr und Kokillenwand.With a possible constant casting speed of z. B. 3 m / min is one Cast slag supply ensured. This increases even with increasing Strand thickness and the same casting speed, due to the larger distance between dip tube and mold wall.
Die Gießwalztechnik eines Rundformates in der Kokille auf ein äquivalentes
Quadratformat unterhalb der Kokille führt zu einer Querschnittsverkleinerung von ca.
21% und damit gleichzeitig zu einer Veränderung der Stranginnenqualität hinsichtlich
der:
The casting and rolling technology of a round format in the mold to an equivalent square format below the mold leads to a reduction in cross-section of approx. 21% and, at the same time, to a change in the strand internal quality with regard to:
- - Verminderung von Makroseigerung- reduction of macro-increase
- - Verringerung der Kristall- und damit der Korngröße- Reduction of the crystal and thus the grain size
- - Förderung der globularen Erstarrung bis in den Kern- Promotion of global solidification to the core
- - Verminderung bis Verhinderung der Kernporösität- Reduction to prevention of core porosity
Das Rundformat erlaubt, bedingt durch die feinere und gleichförmigere Führung in der
Kokille ein Gießen mit hoher Sicherheit, auch bei hoher Gießgeschwindigkeit bis zu 12 m/min,
mit den Folgen:
Due to the finer and more uniform guidance in the mold, the round format allows casting with a high level of reliability, even at high casting speeds of up to 12 m / min, with the following consequences:
- - Verringerung der Durchbruchsrate- Reduction of the breakthrough rate
- - Bei gleichzeitiger Steigerung der Gießgeschwindigkeit- While increasing the casting speed
Durch den Einsatz eines Tauchrohres wird der Einsatz einer Verteilerverschlußregelung durch Stopfen oder Schieber möglich. Statt des bei Knüppelanlagen üblichen abzugsgeregelten Stranggießens wird hierdurch die Nichtkonstanz der Gießgeschwindigkeit, die sonst bedingt wird durch die Veränderung der Verteilerdüse während des Gießens, z. B. durch Verstopfung oder Erosion der Düsenöffnung mit den Folgen der nicht gewollten Verringerung bzw. Erhöhung der Gießgeschwindigkeit, vermieden.By using a dip tube, the use of a Distribution lock regulation possible by plug or slide. Instead of at Stick systems usual deduction-controlled continuous casting is thereby Inconsistency of the casting speed, which is otherwise caused by the change the distributor nozzle during casting, e.g. B. by constipation or erosion Nozzle opening with the consequences of the unwanted reduction or increase in Pouring speed, avoided.
Durch den Einsatz der Verteilerverschlußregelung und den Einsatz von Gießpulver wird die Gießleistung, die Gießzeit, die Innenqualität und vor allem die Oberflächenqualität positiv beeinflußt. So neigen die nach der vorgeschlagenen Stranggießanlage gegossenen Knüppel weniger zu Innenrissen, aber auch nicht zu Oberflächenrissen, vorzugsweise Längsrissen und zu Depressionen wie auch zu Strangschalenverwerfungen, z. B. Spießkant. By using the distributor lock control and the use of casting powder the casting performance, the casting time, the internal quality and above all the Surface quality positively influenced. So those tend to be suggested Continuous casting machine cast billets less to internal cracks, but not too Surface cracks, preferably longitudinal cracks and depression as well Strand shell faults, e.g. B. Spike edge.
Neben den aufgeführten Vorteilen kann, bedingt durch die Verminderung der Reoxidation des Gießstrahles begründet durch den Einsatz des Tauchrohres und des Gießpulvers auch aluminiumberuhigter Stahl gegossen werden.In addition to the advantages listed, the reduction in Reoxidation of the pouring stream is due to the use of the dip tube and the Casting powder can also be poured into aluminum-cooled steel.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen dieAn example of the invention is set out in the accompanying drawing. The show
Fig. 1 Eine Kokille mit einem einteiligen Tauchausguß Fig. 1 A mold with a one-piece immersion nozzle
Fig. 2 Eine Kokille mit einem zweiteiligen Tauchausguß und einer Pulverzufuhreinrichtung Fig. 2 A mold with a two-part immersion nozzle and a powder feeder
Die Fig. 1 zeigt vom Schmelzenzufuhrgefäß 10 einen Lochstein, in den durch einen Blechmantel 13 ein einteiliges Tauchrohr 31 eingebracht ist. Die Mündung des Tauchrohres 31 taucht in eine mit Schmelze M gefüllte Kokille 41. Zwischen dem Tauchrohraußenmantel 33 und dem Kokillenmantel 42 ist die Schmelzenoberfläche ringförmig ausgebildet. Fig. 1 shows a nozzle brick from the melt supply vessel 10 into which is introduced 31 by a sheet metal shell 13 is a one-piece dip tube. The mouth of the dip tube 31 dips into a mold 41 filled with melt M. The melt surface is formed in a ring shape between the outer tube jacket 33 and the mold jacket 42 .
Die Kokille 41 besitzt Kühlkanäle 43.The mold 41 has cooling channels 43 .
Unterhalb der Kokille sind Verformungselemente 71 vorgesehen, hier in Form von Andrückrollen (71 bis 74), wobei im vorliegenden Fall die vierte Andrückrolle nicht dargestellt ist. Mit diesen mindestens vier Verformungselementen (den Andrückrollen 71 bis 74) wird der Strang auf eine Form mit größerer spezifischer Oberfläche zum Querschnitt umgeformt.Deformation elements 71 are provided below the mold, here in the form of pressure rollers ( 71 to 74 ), the fourth pressure roller not being shown in the present case. With these at least four deformation elements (the pressure rollers 71 to 74 ), the strand is formed into a shape with a larger specific surface to the cross section.
Die Fig. 2 zeigt ein Schmelzenzufuhrgefäß 10 mit einem Lochstein, in dem ein Einlaufrohr 12 vorgesehen ist, welches ein Blechmantel 13 durchdringt. An der Mündung des Einlaufrohres 12 ist eine obere Halteplatte 14 formschlüssig anbringbar, die über Halteschrauben mit einer unteren Halteplatte 15 verbindbar ist. Fig. 2 shows a melt supply vessel 10 with a nozzle brick in which an inlet pipe 12 is provided, which penetrates a sheet metal jacket 13. At the mouth of the inlet pipe 12 , an upper holding plate 14 can be attached in a form-fitting manner, which can be connected to a lower holding plate 15 via holding screws.
Die untere Halteplatte 15 umgreift einen Kragen 32 eines zweiteiligen Tauchrohres 35.The lower holding plate 15 encompasses a collar 32 of a two-part dip tube 35 .
Das Tauchrohr 35 ragt in eine mit Metall M gefüllte Kokille 41.The immersion tube 35 projects into a mold 41 filled with metal M.
In der vorliegenden Fig. 2 ist der Eintritt des Einlaufrohres 12 durch einen Stopfenverschluß 21 verschließbar. In the present Fig. 2, the inlet of the inlet pipe 12 can be closed by a plug closure 21 .
Oberhalb der Kokille 41 ist ein Pulverbehälter 57 vorgesehen, der mit Pulver P gefüllt ist, welches durch eine Schleuse 58 auf die Oberfläche des sich in der Kokille 41 befindenden Flüssigmetalls M zuführbar ist.A powder container 57 is provided above the mold 41 and is filled with powder P, which can be fed through a lock 58 onto the surface of the liquid metal M located in the mold 41 .
Im vorliegenden Fall wird das Pulver einer Rinne 53 zugeführt, die ein Zahnkranz aufweist, der mit einem Zahnrad 55 kämmt, welches über einen Motor 56 angetrieben wird. Die das Tauchrohr 30 umgreifende Rinne 53 besitzt einen im Boden der Rinne 53 angeordneten Rüssel 52, der bis dicht über das auf dem Metall M schwimmende Pulver P ragt.In the present case, the powder is fed to a trough 53 which has a ring gear which meshes with a gear 55 which is driven by a motor 56 . The groove 53 encompassing the immersion tube 30 has a trunk 52 arranged in the bottom of the groove 53 , which protrudes up to closely above the powder P floating on the metal M.
Die Drehbewegung des Motors 56, die Einfluß auf die Winkelstellung des Rüssels 52 innerhalb der Kokille nimmt und die Pulvermenge P, die von dem Schleusenantrieb 59 bewirkt wird, wird von einer Meß- und Regeleinrichtung 63 ausgelöst, die über Steuerleitungen 64, 65 mit den Antrieben 56, 59 verbunden sind. Die Meß- und Regeleinrichtung 63 ist meßtechnisch über eine Meßleitung 62 mit einem an der Kokille 41 angeordneten Thermoelement 61 verbunden.The rotary movement of the motor 56 , which influences the angular position of the nozzle 52 within the mold and the amount of powder P, which is caused by the lock drive 59 , is triggered by a measuring and regulating device 63 which communicates with the drives via control lines 64 , 65 56 , 59 are connected. The measuring and control device 63 is connected via a measuring line 62 to a thermocouple 61 arranged on the mold 41 .
Durch den Kontakt der flüssigen Schmelze M mit der Innenwand 42 der Kokille bildet sich die Strangschale E. Zwischen der Strangschale E und der Kokilleninnenwandung 42 befindet sich die zur Schmierung vorgesehene Schlacke S. By the contact of the liquid melt M with the inner wall 42 of the mold, the strand shell E. forms between the strand shell and the E Kokilleninnenwandung 42 is provided for the lubrication slag S.
1111
Lochstein
Perforated stone
1212th
Einlaufrohr
Inlet pipe
1313
Blechmantel
Sheet metal jacket
1414
Obere Halteplatte
Upper holding plate
1515
Untere Halteplatte
Lower holding plate
1616
Halteschrauben
Retaining screws
2121
Stopfenverschluß
Plug closure
3131
einteiliges Tauchrohr
one-piece dip tube
3232
Kragen
collar
3333
Tauchrohr Außenmantel
Immersion tube outer jacket
3434
Außenkante
Outer edge
3535
zweiteiliges Tauchrohr
two-part dip tube
4141
Kokille
Mold
4242
Kokilleninnenmantel
Mold inner jacket
4343
Kühlkanäle
Cooling channels
5151
Zufuhrrohr
Feed pipe
5252
Rüssel
Proboscis
5353
Rinne
Gutter
5454
Zahnkranz
Sprocket
5555
Zahnrad
gear
5656
Motor
engine
5757
Pulverbehälter
Powder container
5858
Schleuse
lock
5959
Schleusenantrieb
Lock drive
6161
Thermoelement
Thermocouple
6262
Meßleitung
Measurement line
6363
Meß- und Regeleinrichtung
Measuring and control device
6464
Steuerleitung Control line
5959
6565
Steuerleitung Control line
5656
7171
bis to
7474
Verformungselemente/Andrückrollen
a Kantenlänge des quadratischen Knüppels
b Distanz
E Schale
S Schlacke
M Schmelze
P Pulver
Deformation elements / pressure rollers
a Edge length of the square billet
b distance
E bowl
S slag
M melt
P powder
Claims (6)
der Umfang dieser Querschnittsfläche kleiner 640 mm ist, entsprechend einem Quadratformat eines Knüppels mit einer Kantenlänge a ≦ 160 mm, in die Kokille (41) ein mit dem Schmelzenzufuhrgefäß (10) verbundenes Tauchrohr (31 oder 35) hineinragt, dessen Außenkante (34) äquidistant zur Innenfläche der Kokille (41) ausgestaltet ist,
der Außendurchmesser des Tauchrohres (33 oder 35) so gewählt wird, dass die Distanz Kokilleninnen- (42) zu Tauchrohraußenmantel (33) b = 0,25-0,4 × a beträgt, mit a = Kantenlänge des durcherstarrten Knüppels, und wobei Zufuhrelemente (51, 52) vorgesehen sind, mit denen Gießpulver (B) auf die zwischen Kokilleninnen- (42) und Tauchrohraußenmantel (33) des Tauchrohres (31 oder 35) befindliche Ringfläche der Schmelze (M) aufbringbar ist.1. Continuous caster for billets, in particular made of steel, with a melt supply vessel, from which the melt is fed to a stationary mold, and the mold downstream of the mold, which cross-section the strand until it is solidified by supporting means deforming the strand in its cross-sectional area reduce in such a way that the strand is deformed into a polygonal cross-sectional shape with at least four corners while essentially maintaining its circumferential length, the cross-sectional area having a polygonal, oval to circular contour at least in the entry region of the mold ( 41 ),
the circumference of this cross-sectional area is less than 640 mm, corresponding to a square format of a billet with an edge length a ≦ 160 mm, into the mold ( 41 ) an immersion tube ( 31 or 35 ) connected to the melt supply vessel ( 10 ), the outer edge ( 34 ) of which projects equidistantly to the inner surface of the mold ( 41 ),
the outer diameter of the dip tube ( 33 or 35 ) is selected such that the distance between the inner mold ( 42 ) and the outer tube shell ( 33 ) is b = 0.25-0.4 × a, with a = edge length of the solidified billet, and with feed elements ( 51 , 52 ) are provided with which casting powder (B) can be applied to the annular surface of the melt (M) located between the inner mold ( 42 ) and the outer tube casing ( 33 ) of the immersion tube ( 31 or 35 ).
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