DE19639302A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer Stranggießanlage - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer StranggießanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Erzeugung von Brammen auf einer vorzugsweise eine Senkrecht-Kokille
aufweisenden Stranggießanlage vorzugsweise für Dünnbrammenanlagen
zum Gießen von vorzugsweise Stahl mit bspw. einer Erstarrungsdicke
von 60 bis 120 mm bspw. 80 mm und Gießgeschwindigkeiten bis zu 10
m/min und einer maximalen Gießleistung von ca. 3 mio/t/a.
Die bekannten Dünnbrammenanlagen mit einer Strangdickenreduktion,
realisiert mit einer Gießwalzvorrichtung, reduzieren die Strangdicke
unmittelbar unterhalb der Stranggießkokille, die mit ein oder zwei
Fußrollenpaaren ausgerüstet ist, vorwiegend im sogenannten "Segment
0". Hier wird die Dicke des Stranges z. B. von 65 mm auf 40 mm über
eine metallurgische Länge von ca. 2 m, d. h. über die gesamte Länge
des Segmentes (bzw. Gerüstes) 0, das nicht senkrecht angeordnet ist,
bei einer Gießgeschwindigkeit von maximal 6 m/min reduziert. Diese
Anlagendaten führen zu einer Strangdickenreduktion von maximal 38%
und einer Deformationsgeschwindigkeit in der Strangdicke von maximal
1,25 mm/s.
Während dieser Verweilzeit des Stranges mit flüssigem Kern wird die
Strangschale mit einer Dicke von ca. 8 bis 12 mm bei ihrem Eintritt
in das Segment 0, bedingt durch ihr Ausbauchen zwischen den Strang
gießanlagenrollen, stark deformiert. Diese innere Deformation nimmt
mit steigender Gießgeschwindigkeit und Anlagenhöhe oder auch ferro
statischem Druck zu und nimmt mit kleiner werdendem Rollenabstand
ab. Hierzu ist zu bemerken, daß ein Rollendurchmesser von z. B. 120
bis 140 mm aus maschinenbaulichen Kriterien (mechanische Belastung,
konstruktionsbedingte Grenzen besonders bei zwischengelagerten
Rollen) bisher nicht zu unterschreiten ist. Eine mögliche maschinen
bauliche Lösung könnte eine Gleitplatte, auch als "grid" bekannt,
darstellen, die allerdings für die Durchführung einer Reduktion der
Strangdicke ungeeignet ist.
Die innere Deformation wird beim normalen Stranggießen im wesentli
chen von
- - der Ausbuchtung bzw. -bauchung des Stranges zwischen den Rollen
- - dem Biegen des Stranges aus der Senkrechten in den inne ren Kreisbogen
- - dem Richten des Stranges in die Horizontale
- - der Abweichung der Rollen aus der idealen Strangführungslinie
durch
- - Rollensatz
- - Rollenschlag und der
- - Zugspannung
bestimmt.
Zusätzlich zu diesen inneren und aber auch den Oberflächen-Deforma
tionen sind die Deformationen zu rechnen, die durch die Strangdic
kenreduktion oder auch das sogenannte Gießwalzen im Segment 0
erzeugt werden. Diese spezifische innere Deformation überlagert die
bereits im Segment 0 erzeugte Deformation, hervorgerufen im wesent
lichen durch die Strangausbuchtung und den Biegevorgang aus der
Senkrechten in den inneren Kreisbogen. Diese Kumulation der einzel
nen spezifischen Deformationen kann zu einer Gesamtdeformation
führen, die kritisch wird und zum Reißen der inneren aber auch
äußeren Strangschale führt.
Diese Art der zusätzlichen Strangschalenbelastung durch das Gießwal
zen oder die Dickenreduktion während der Erstarrung in dem z. B. 2
m langen Segment 0 unmittelbar unterhalb der Kokille wird in den
Patentschriften DE 44 03 048 und DE 44 03 049 beschrieben, und in
dem Diagramm gemäß Fig. 1 beispielhaft im Detail dargestellt.
Nach Fig. 1 schließt sich an eine 1 m lange senkrechte Kokille mit
ein oder zwei Fußrollenpaaren ein 2 m langes Segment 0 an, in dem
der Strang sowohl über mehrere Stufen in den inneren Kreisbogen
gebogen als auch in seiner Dicke reduziert wird. Diese beiden
gleichzeitig ablaufenden Vorgänge bzw. Deformationen führen zu einer
sich überlagernden kumulierten Gesamtdeformation, bestehend aus der
Biegedeformation (D-B) und der Gießwalzdeformation (D-Gw). Die
Gesamtdeformation (D-Ge), die auf die Strangschale wirkt, kann
größer als die kritische Grenzdeformation (D-Kr) werden und zu
Rißbildung der inneren aber auch äußeren Strangschale führen. Diese
Gefahr wird mit steigender Gießgeschwindigkeit größer, bedingt durch
einen Rollenabstand bzw. Rollendurchmesser im Segment 0, der aus
maschinenbaulichen Grenzen nicht beliebig klein werden kann.
Außerdem ist bei der Beschreibung dieses Problems zu berücksichti
gen, daß die Grenzdeformation (D-Kr) sich für jede Stahlgüte spezi
fisch verhält. So ist z. B. eine Tiefziehgüte bezüglich der Absorp
tion von Deformationen ohne die Folgen einer Rißbildung weniger
kritisch als z. B. eine mikro-legierte API X 80-Stahlgüte.
Weiterhin nimmt die Ausbildung und Ausdehnung der überhitzten
Schmelze oder auch der reinen Schmelzphase im Strang, angezeigt
durch die Gerade (G1) in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit,
einen wesentlichen Einfluß auf die Stranginnenqualität. Am aufge
zeigten Beispiel in Fig. 1 reicht die reine Schmelzphase oder auch
die geometrisch tiefste Liquidus-Temperatur in der Mitte des Stran
ges bei einer Gießgeschwindigkeit VG von 5 m/min bis ca. 1,5 m und
bei VG10 m/min bis ca. 3,0 m unterhalb des Gießspiegels. Unterhalb
dieses Punktes liegt das 2-Phasengebiet über die gesamte Strangdicke
vor, bestehend aus Schmelze und Kristall, das mit wachsendem Abstand
in Richtung Sumpfspitze oder der Enderstarrung proportional an
Schmelzanteil zu Gunsten von Kristallanteil verliert.
Bei einem Kristallanteil von 50%, also auf dem halben Abstand zwi
schen dem tiefsten Liquidus-Punkt von 1,5 m bei z. B. VG 5 m/min und
der Enderstarrung, die bei ca. 15 m stattfindet, d. h. bei 8,25 m
(1,5 m + (15 m - 1,5 m)×0,5 = 8,25 m)(Gw-50%) besitzt die Schmelz/-
Kristall-Phase eine Viskosität von 10 000 cP. Bei einem Kristall
anteil von 80% nimmt das 2-Phasengebiet eine Viskosität von 40 000
cP an, wogegen die reine Schmelzphase bis zum tiefsten Liquiduspunkt
eine Viskosität je nach Stahlgüte von nur ca. 1 bis 5 cP aufweist
und darüber hinaus seine partielle Viskosität zwischen den Kristal
len (Kristallnetzwerk bzw. Dendriten) bis zur Enderstarrung prak
tisch nicht steigert, somit konstant hält.
Um einen Bezug der genannten Viskositäten im 2-Phasengebiet zu
bekannten Stoffen des Alltags herzustellen, wird an folgende Stoffe
erinnert:
- Wasser bei 20°C 1 cp = 10exp3 Ns/m exp2
- Olivenöl bei 20°C 80 cp
- Honig bei 20°C 10 000 cp
- Nivea bei 20°C 40 000 cp
- Margarine bei 20°C 100 000 cp
- Bitumen bei 20°C 1 000 000 cp.
- Olivenöl bei 20°C 80 cp
- Honig bei 20°C 10 000 cp
- Nivea bei 20°C 40 000 cp
- Margarine bei 20°C 100 000 cp
- Bitumen bei 20°C 1 000 000 cp.
Diese Viskositäten machen deutlich, daß für eine gute Zwangskon
vektion und damit auch eine gute Zertrümmerung von Kristallen durch
eine Strangdickenreduktion im Kern des Stranges eine Kristall/-
Schmelzen-Struktur vorliegen sollte, d. h. bei maximaler Gießge
schwindigkeit sollte im Bereich des Segmentes 0 der Strang bereits
im Kern ein 2-Phasengebiet aufweisen bzw. die reine Schmelzphase
oder auch der Überhitzungsbereich bzw. die Penetrationszone für das
Aufsteigen von Oxiden nicht mehr vorhanden sein. Diese Bedingungen
in Verbindung mit dem oxidischen Reinheitsgrad haben zu der Erkennt
nis geführt, daß das Segment 0 einmal senkrecht sein sollte und zum
zweiten nur zur Strangdickenreduktion dienen sollte und nicht noch
zusätzlich zum Biegen des Stranges.
In Fig. 1, die diese oben beschriebenen schlechten Bedingungen
darstellt, dehnt sich die Überhitzungszone oder der tiefste Liqui
duspunkt bis an das Ende des Segmentes 0 und damit bereits in den
inneren Kreisbogen der Stranggießanlage im Falle der maximalen
Gießgeschwindigkeit von 10 m/min aus, angezeigt durch den Punkt
(1.1) auf der Geraden (G1). Diese Gießbedingungen sind sowohl für
die Strangschalendeformation als auch für den oxidischen Reinheits
grad äußerst unvorteilhaft.
Das 2-Phasengebiet - aufgespannt zwischen zwei Geraden, nämlich der
Geraden (G1) für die Anordnung des tiefsten Liquiduspunktes in
Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit und der Geraden (G2) für
den tiefsten Soliduspunkt oder die Enderstarrung in Abhängigkeit
von der Gießgeschwindigkeit - beginnt im Falle der maximalen Gießge
schwindigkeit von 10 m/min am Ende des Segmentes 0, das die Strang
dickenreduktion vornimmt.
Die Fig. 3, Teilbild 3a (vgl. die linke Hälfte von Fig. 3) stellt
ebenfalls beispielhaft die Ausbildung der unterschiedlichen Phasen
eines 100 mm dicken Stranges vom Gießspiegel in der Kokille mit
anschließender Strangdickenreduktion in dem 2 m langen Segment 0
von 100 mm auf 80 mm Erstarrungsdicke bis zur Enderstarrung im
letzten Segment Nr. 14 für die maximale Gießgeschwindigkeit von 10
m/min dar. Das Teilbild 3a macht nochmals sehr deutlich, daß das
Segment 0 sowohl die höchst mögliche Deformation, hervorgerufen
durch die Strangdickenreduktion und den Biegevorgang von der Senk
rechten in den inneren Kreisbogen über fünf Biegepunkte, in den
Strang einbringt als auch schlechte Bedingungen für das Aufsteigen
von Oxiden in den Gießspiegel und damit in die Gießschlacke ein
stellt.
Außerdem macht Teilbild 3a deutlich, daß bei einer Gießgeschwindig
keit von 5 m/min die Reduktionsgeschwindigkeit, die auf die Schale
des Stranges wirkt, der von 100 mm auf 80 mm Dicke, d. h. um 20%
reduziert wird, 0,833 mm/s und bei einer Gießgeschwindigkeit von
10 m/min 1.66 mm/s beträgt. Diese Reduktionsgeschwindigkeit der
Strangdicke stellt ein direktes Maß für die Deformation der Strang
schale dar, die am Eintritt in das Segment 0 bei einer Gießgeschwin
digkeit von 5 m/min ca. 10,3 mm und bei einer Gießgeschwindigkeit
von 10 m/min ca. 7,3 mm dick ist. Diese Strangdeformation, hervor
gerufen durch das Gießwalzen, ist hoch und wird außerdem durch die
Geschwindigkeitserhöhung von 5 auf 10 m/min nicht nur von 0,83 auf
1,66 mm/s verdoppelt, wie es die vereinfachte Rechengröße 1,66 mm/s
zum Ausdruck bringt, sondern die Geschwindigkeitserhöhung geht mit
einer quadratischen Funktion in die Deformation ein.
Diese hohen Deformationen, außerdem noch überlagert von den Biege
vorgängen im Segment 0, führen zu der Gefahr von Rissen der inneren
sowie auch äußeren Strangschale und hier besonders auch bei riß
empfindlichen Stahlgüten.
Die vorbeschriebenen Erkenntnisse und Zusammenhänge vorausschickend,
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Hochgeschwindigkeits-
Brammenanlagen auf der Basis von Einrichtungen zur Strangdickenre
duktion unmittelbar unterhalb der Kokille ein Verfahrens- und ein
Anlagenkonzept für eine Stranggießanlage vorzugschlagen, das eine
optimale Oberflächen- und Innenqualität des Stahlstranges sicher
stellt.
Diese Aufgabe wird mit den im Verfahrensanspruch 1 bzw. den im
Vorrichtungsanspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Maßnahmen
der Unteransprüche enthalten zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestal
tungen der Erfindung. Diese stellt eine unerwartete Lösung der
aufgezeigten zahlreichen und komplexen Probleme dar und wird im
Folgenden näher beschrieben. Die Erfindung sichert und vereinigt
die nun aufgeführten Merkmale wie:
- - einen minimalen ferrostatischen Druck oder auch eine minimale Anlagenhöhe zwischen dem Gießspiegel in einer vorteilhaft hydraulisch angetriebenen, oszillierenden Senkrecht-Kokille und der Enderstarrung im horizontal verlaufenden Bereich der Strangführung,
- - minimierte Deformationsdichte-Verteilung der Gesamtdefor mation, bestehend aus der Gießwalzdeformation und der Biegedeformation bei einer Senkrecht-Abbiegeanlage mit konkav ausgeführten Kokillenbreitseiten, vorgegebenen Rollendurchmessern in der Strangführung und bis zu einer maximalen Gießgeschwindigkeit von vorteilhaft 10 m/min,
- - einem völligen Abbau der Überhitzungsphase oder Penetra tionszone für das Aufsteigen von Oxiden im Senkrechtteil der Stranggießanlage d. h. im Segment 0, dem Maschinen element zur Durchführung der Strangdickenreduktion bei maximaler Gießgeschwindigkeit von z. B. 10 m/min, zur Sicherstellung einer Strangsymmetrie im Bereich der Überhitzung oder reinen Schmelzphase,
- - einen Gießwalzvorgang bei maximaler Gießgeschwindigkeit von z. B. 10 m/min im Segment 0, bei dem das 2-Phasenge biet Schmelze/Kristall in der Mitte des Stranges späte stens am Ende des Segmentes 0, das die Strangdickenreduk tion oder das Gießwalzen vornimmt, vorliegt,
- - eine Deformationsgeschwindigkeit der Strangschale im Segment 0 von maximal 1,2 mm/s,
- - eine minimierte Biegedeformationsdichte im Segment 1 aus der Senkrechten über mehrere Biegepunkte in den inneren Kreisbogen unabhängig von der Gießwalzdeformation im Segment 0, das direkt vor dem Segment 1 angeordnet ist,
- - eine minimierte Richtdeformationsdichte aus dem inneren Anlagenradius über mehrere Richt- oder Rückbiegepunkte in die Horizontale, vorzugsweise mindestens 12 s oder mindestens 2 m vor der Enderstarrung bezogen auf eine Durchschnitts-Gießgeschwindigkeit von 80% der maximalen Gießgeschwindigkeit.
In den Fig. 2 und dem Teilbild 3b, (vgl. die rechte Hälfte von
Fig. 3) ist die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens sowie der
Vorrichtung bildlich charakterisiert.
Die Fig. 2 stellt die erfindungsgemäße Verteilung der Stranginnen
deformation über die Strangführungslänge mit der Kennzeichnung der
Anlagenkonfiguration für die Gießgeschwindigkeiten 5 und 10 m/min
sowie die Ausdehnung der reinen Schmelzphase, die Enderstarrung in
Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit und die Grenzdeformation
dar.
Das Stranggießverfahren ist erfindungsgemäß so aufgebaut, daß die
Strangdeformationsdichte über die Strangführung minimiert ist und
jede Deformationsart unabhängig von der anderen hintereinander
angeordnet stattfindet. Die Deformationskurven (D-5) und (D-10)
verlaufen unterhalb der kritischen und damit Grenzdeformation
(D-Kr). Weiterhin machen die Deformationskurven deutlich, daß eine
Kumulation der Deformationen, hervorgerufen durch das Gießwalzen
und die Biegung, dadurch vermieden wird, daß im Ausführungsbeispiel
die Strangdickenreduktion (D-Gw) in einem 3 m langen, vertikalen
Segment 0 und die Biegung (D-B) des Stranges in dem anschließenden
Segment 1 über z. B. fünf Biegepunkte vorgenommen wird.
Weiterhin ist der Fig. 2 zu entnehmen, daß der tiefste Liquidus
punkt (1.1) oder die Überhitzungszone bzw. die Penetrationszone im
Inneren des Stranges, die ca. 10% der Erstarrungszeit bei einer
Überhitzung von 25°C des Stahles im Verteiler ausmacht, bei der
maximalen Gießgeschwindigkeit von 10 m/min bis 3 m unterhalb des
Gießspiegels reicht bzw. bis 2 m tief in das Segment 0 hineinragt.
Hierdurch ist sichergestellt, daß Oxide frei und symmetrisch zur
Strangerstarrung in der vertikal angeordneten reinen Schmelzphase
aufsteigen können und gleichzeitig unterhalb des tiefsten Liqui
duspunktes, von dem ab das 2-Phasengebiet das Stranginnere bis in
die Strangmitte völlig ausfüllt, die Zertrümmerung der Kristalle
und die Unterdrückung der Makro- und Mittenseigerung durch den
Gießwalzvorgang über die restliche Länge von 1 m im Segment 0
stattfinden kann.
Das 2-Phasengebiet wird von der Geraden (G1), die die tiefste Posi
tion des Liquiduspunktes und der Geraden (G2), die die Lage der
Sumpfspitze in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit darstellt,
aufgespannt. Das 2-Phasengebiet Kristall/Schmelze beginnt im Falle
von VG 5 m/min bei ca. 1,5 m (Liquiduspunkt 1.2) unterhalb des Gieß
spiegels bzw. 0,5 m nach Eintritt des Stranges in das Segment 0 und
endet bei ca. 15,1 m (Punkt 2.2 (in Fig. 2)) mit der Sumpfspitze;
im Falle einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min beginnt das
2-Phasengebiet bei ca. 3 m (1.1) und endet mit der Sumpfspitze bei
ca. 30.2 m (2.1) (vgl. Fig. 2).
Die Strangreduktion oder der Gießwalzvorgang mit vollem 2-Phasenge
biet zwischen den Strangschalen erstreckt sich im Falle von VG 5
m/min Gießgeschwindigkeit über 2,5 m und im Falle von VG 10 m/min
über 1 m der Restlänge des Segmentes 0. In beiden Fällen wird eine
Zwangskonvektion des 2-Phasengebietes und damit eine Verbesserung
der Stranginnenqualität gewährleistet.
Die Rückbiegung des Stranges vom inneren Radius - von z. B. 4 m über
mehrere Rückbiegepunkte, beispielsweise fünf Richtpunkte - in die
Horizontale wird gemäß Fig. 3 beispielhaft im 2 m langen Segment
4 vorgenommen, um eine sanfte Rückdeformation (D-R) sicherzustellen
und gleichzeitig die Enderstarrung und damit die Stranginnenqualität
nicht durch Strangdeformationen negativ zu beeinflussen.
Weiterhin ist auf das in Fig. 3 dargestellte Teilbild 3b hinzuwei
sen. Hier wird besonders im Vergleich zu dem Teilbild 3a deutlich,
daß die Gießwalzdeformation (D-Gw) von 100 auf 80 mm über ein 3 m
langes Segment 0 und damit nur mit einer Deformationsgeschwindigkeit
von 1,11 mm/s im Falle einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min und
0,55 mm/s im Falle von VG 5 m/min stattfindet. Diese Deformations
geschwindigkeit ist wesentlich verringert gegenüber der von 1,66
mm/s im Falle eines 2 m langen Segmentes 0 und 10 m/min Gießgeschwin
digkeit. Damit liegt die Deformationsgeschwindigkeit unterhalb des
als kritisch bekannten Wertes von 1,25 mm/s.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile ergeben sich aus der
Sicherstellung eines Stranggießverfahrens für dünne Brammen von
einer Erstarrungsdicke zwischen vorzugsweise 60-120 mm mit einer
Gießwalzstufe unmittelbar unterhalb der Senkrecht-Kokille in einem
vertikal angeordneten Segment 0. Die Senkrecht-Kokille, in die gemäß
Fig. 4 ein Tauchausguß (Ta) den Stahl aus dem Verteiler (V) leitet,
sollte vorteilhaft konkave Breitseitenplatten aufweisen und hydrau
lisch angetrieben sein, um
- - eine genaue Oszillation und die Variation der Hubhöhe, der Frequenz sowie der Oszillationsform während des Gießens,
- - eine gleichförmige Schlackenschmierung über die gesamte Strangbreite,
- - eine ruhige Badspiegelbewegung,
- - einen gleichförmigen Wärmedurchgang in die Kokille,
- - einen zentrischen Strangverlauf sowohl in der Kokille als auch in der Strangführung und
- - eine hohe Gießsicherheit unter Vermeidung von Durchbrü chen
sicherzustellen.
Auch kann die Strangführung konkav mit einer Abweichung von der
Linearität von maximal 2 × 12 mm ausgebildet sein, um den Strang
auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten gerade und sicher in der
Strangführung zu führen. Dies kann z. B. mit einem konkav ausgeführ
ten Profil der Strangführungsrollen realisiert werden. Außerdem muß
das Maß der konkaven Auslenkung vom Kokillenaustritt oder auch von
der ersten Strangführungsrolle bis zur letzten Rolle der Strangfüh
rung nicht konstant sein und in Richtung Strangführungsende funktio
nal stetig bis auf eine minimale Restkonkavität oder eine Restbal
ligkeit der Bramme von 0 mm abnehmen.
Das Segment 0 sollte vertikal angeordnet sein und ausschließlich
für die Strangdickenreduktion eingesetzt werden. Es soll eine
Mindestlänge besitzen, die bei maximaler Gießgeschwindigkeit eine
Geschwindigkeit in der Reduktion der Gießdicke von kleiner als 1,25
mm/s im Strang erzeugt und gleichzeitig bei der maximal möglichen
Gießgeschwindigkeit eine Mindestlänge aufweist, die den völligen
Abbau der Überhitzung und möglichst auch noch eine Zertrümmerung
der Kristallphase im 2-Phasengebiet Kristall/Schmelze und Unter
drückung der Makro- und Mittenseigerung sicherstellt. In diesem
beschriebenen Beispiel weist das Segment 0 eine Länge von 3 m auf.
Im Segment 1, d. h. unmittelbar anschließend an den Gießvorgang im
Segment 0, wird erfindungsgemäß die Biegung des Stranges mit einem
2-Phasengemisch zwischen den Strangschalen über beispielsweise fünf
Biegepunkte in den inneren Kreisbogen von z. B. 4 m im Segment 1
vorgenommen, um die Strangschalendeformationsdichte klein zu halten
und nicht mit der zuvor erfolgten Gießwalzdeformation kumulieren
zu lassen.
Entsprechend der geometrischen Zusammenhänge und einer Anlagenhöhe
von z. B. ca. 8 m ergibt sich eine Rückbiegung in die Horizontale
beispielsweise über fünf Richtpunkte im Segment 4 nach ca. 12 m
Abstand vom Gießspiegel, die weit vor der Enderstarrung stattfindet,
die bei ca. 15 oder 30 m Abstand vom Gießspiegel im Falle von VG
5 oder 10 m/min abgeschlossen ist. Zwischen der Rückbiegung und der
damit verbundenen Deformation der inneren Strangschale und der
Enderstarrung, die äußerst empfindlich gegenüber Deformationen ist,
liegen somit 36 s oder 108 s, womit eine Störung der Enderstarrung
im Bereich der Sumpfspitze und die damit verbundenen Fehler im Kern
der Bramme durch den Rückbiegevorgang ausgeschlossen sind.
In Fig. 4 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine einadrige
Stranggießanlage zur Erzeugung von maximal 3.0 mio tpa im Schnitt
für eine Strangdicke von 100 mm am Austritt der Senkrecht-Kokille
mit hydraulischem Antrieb, einer Erstarrungsdicke von 80 mm und 10
m/min maximaler Gießgeschwindigkeit gezeigt, bestehend aus
- - einer 1,2 m langen Senkrecht-Kokille mit einer Dicke von maximal 180 mm in der Mitte des Gießspiegels und einer minimalen Dicke von 100 mm in der Mitte und einer Dicke von 100 mm im Schmalseitenbereich des Kokillenaustritts,
- - einem vertikalen Segment 0, ausgerüstet als 3 m langes Zangensegment zur Reduktion der Strangdicke auf 80 mm,
- - einem Segment 1 mit fünf Biegepunkten und einem inneren Radius von 4 m,
- - den Segmenten 2 und 3 im inneren Kreisbogen,
- - einem Segment 4 mit fünf Richtpunkten und
- - den Segmenten 5 bis 13 im horizontalen Teil der Strang führung.
Die gesamte Stranggießanlage hat eine metallurgische Länge von ca.
30 m, von denen ca. 4 m vertikal angeordnet sind (K und 0), ca. 8
m im Kreisbogen (Segment 1, 2, 3, 4) und ca. 18 m horizontal verlaufen
(Segmente 5 bis 13). Bei der Gießgeschwindigkeit von maximal 10
m/min ragt der tiefste Liquiduspunkt ((1.1)) etwa 2 m in das 3 m
lange Segment 0 hinein, womit ein optimales Aufsteigen von Oxiden
in die Gießschlacke und gleichzeitig eine symmetrische Verteilung
der im Stahl verbleibenden Oxide aber auch ein Zertrümmern der
Kristalle im 2-Phasengebiet sowie eine Unterdrückung der Kernseige
rung im Strang gewährleistet ist. Bei ca. 16.5 m Abstand vom Gieß
spiegel liegt ein 2-Phasengemisch von 50% Kristallanteil ((Gw-50%))
mit einer Viskosität von 10 000 cP (gleich wie Honig bei 20°C) vor.
Außerdem findet die Enderstarrung ((2.1)) im letzten Segment (13)
weit von der Rückbiegung im Segment 4 statt. Zwischen der Rückbie
gung und der Enderstarrung im Sumpfspitzenbereich liegt eine unge
störte Erstarrungszeit von ca. 108 s, die eine gute Kernerstarrung
sicherstellt.
Bezugszeichenliste
-(D-5) Stranginnendeformation während der Erstarrung für
5 m/min Gießgeschwindigkeit
-(D-10) Stranginnendeformation während der Erstarrung für 10 m/min Gießgeschwindigkeit
-(D-B) Biegedeformation auf die innere Strangschale bei der Biegung des Stranges aus der Senkrechten in den inneren Kreisbogen
-(D-R) Rückbiegedeformation auf die innere Strangschale beim Richten des Stranges aus dem inneren Kreisbogen über mehrere Richtpunkte in die Horizontale
-(D-Gw) Gießwalzdeformation auf die innere Strangschale
-(D-Ge) Gesamtdeformation auf die innere Strangschale (D- Ge)=(D-B)+(D-Gw)
-(D-Kr) Kritische oder Grenzdeformation der inneren Strang schale
-(1) tiefster Punkt der Überhitzung oder tiefster Liqui duspunkt als Abstand in m vom Gießspiegel in Abhän gigkeit von der Gießgeschwindigkeit
-(1.1) Abstand des tiefsten Liquiduspunktes vom Gießspiegel für 10 m/min Gießgeschwindigkeit
-(1.2) Abstand des tiefsten Liquiduspunktes vom Gießspiegel für 5 m/min Gießgeschwindigkeit
-(Gw-50%) 2-Phasengemisch mit 50% Kristallanteil und ca. 10 000 cP (äquivalent zu Honig bei 20°C) im Abstand von 8,25 m bzw. 16,6 m vom Gießspiegel im Falle der Gießgeschwindigkeiten 5 und 10 m/min
-(2) tiefster Soliduspunkt oder Sumpfspitze in m vom Gießspiegel in Abhängigkeit von der Gießgeschwindig keit
-(2.1) Abstand der Sumpfspitze vom Gießspiegel für eine Gießgeschwindigkeit von 10 m/min
-(2.2) Abstand der Sumpfspitze vom Gießspiegel für eine Gießgeschwindigkeit von 5 m/min
- V Verteiler
- Ta Tauchausguß
- K Senkrecht-Kokille mit hydraulischem Antrieb zur Oszillation
- 0 Segment 0 als Zangensegment
- 1 Segment 1 als Biegesegment
- 2 Segment 2 als Kreisbogensegment
- 3 Segment 3 als Kreisbogensegment
- 4 Segment 4 als Rückbiegesegment
- 5 Segment 5 als Horizontalsegment
- 6 Segment 6 als Horizontalsegment, . . .
- 14 Segment 14 als Horizontalsegment
-(D-10) Stranginnendeformation während der Erstarrung für 10 m/min Gießgeschwindigkeit
-(D-B) Biegedeformation auf die innere Strangschale bei der Biegung des Stranges aus der Senkrechten in den inneren Kreisbogen
-(D-R) Rückbiegedeformation auf die innere Strangschale beim Richten des Stranges aus dem inneren Kreisbogen über mehrere Richtpunkte in die Horizontale
-(D-Gw) Gießwalzdeformation auf die innere Strangschale
-(D-Ge) Gesamtdeformation auf die innere Strangschale (D- Ge)=(D-B)+(D-Gw)
-(D-Kr) Kritische oder Grenzdeformation der inneren Strang schale
-(1) tiefster Punkt der Überhitzung oder tiefster Liqui duspunkt als Abstand in m vom Gießspiegel in Abhän gigkeit von der Gießgeschwindigkeit
-(1.1) Abstand des tiefsten Liquiduspunktes vom Gießspiegel für 10 m/min Gießgeschwindigkeit
-(1.2) Abstand des tiefsten Liquiduspunktes vom Gießspiegel für 5 m/min Gießgeschwindigkeit
-(Gw-50%) 2-Phasengemisch mit 50% Kristallanteil und ca. 10 000 cP (äquivalent zu Honig bei 20°C) im Abstand von 8,25 m bzw. 16,6 m vom Gießspiegel im Falle der Gießgeschwindigkeiten 5 und 10 m/min
-(2) tiefster Soliduspunkt oder Sumpfspitze in m vom Gießspiegel in Abhängigkeit von der Gießgeschwindig keit
-(2.1) Abstand der Sumpfspitze vom Gießspiegel für eine Gießgeschwindigkeit von 10 m/min
-(2.2) Abstand der Sumpfspitze vom Gießspiegel für eine Gießgeschwindigkeit von 5 m/min
- V Verteiler
- Ta Tauchausguß
- K Senkrecht-Kokille mit hydraulischem Antrieb zur Oszillation
- 0 Segment 0 als Zangensegment
- 1 Segment 1 als Biegesegment
- 2 Segment 2 als Kreisbogensegment
- 3 Segment 3 als Kreisbogensegment
- 4 Segment 4 als Rückbiegesegment
- 5 Segment 5 als Horizontalsegment
- 6 Segment 6 als Horizontalsegment, . . .
- 14 Segment 14 als Horizontalsegment
Claims (16)
1. Verfahren zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer insbeson
dere eine Senkrecht-Kokille aufweisenden Stranggießanlage,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- - mit einem unmittelbar unterhalb der Kokille senkrecht verlaufenden, ersten Segment (0) der Strangführung aus schließlich die Strangreduktion, auch Gießwalzen genannt, vorgenommen wird,
- - das unmittelbar unter dem ersten Segment (0) angeordnete Segment (1) die Biegung des Stranges über mehrere Biege punkte in den inneren Kreisbogen vornimmt und
- - der Strang vor der Enderstarrung über mehrere Rückbiege punkte in die Horizontale rückgebogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Senkrecht-Kokille mit einem konkaven Profil ihrer
Breitseiten, das in der Horizontalen symmetrisch verläuft,
verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil vom Kokillenanfang (Gießspiegelbereich)
bis zum Kokillenende über einen funktionalen Verlauf völlig
zurückgenommen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil vom Kokillenanfang (Gießspiegelbereich)
bis zum Kokillenende über einen funktionalen Verlauf auf eine
Restkonkavität von maximal 10% der Erstarrungsdicke je Breit
seitenplatte zurückgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restkonkavität in der Strangführung funktional auf eine
Konkavität oder Balligkeit der Bramme von minimal +0 mm zurück
genommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge des senkrecht verlaufenden Segmentes (0) so
bemessen wird, daß bei maximaler Gießgeschwindigkeit die reine
Schmelzphase oder der tiefste Liquiduspunkt sich vorzugsweise
unterhalb des ersten Drittels und dem Ende des Segmentes (0)
einstellt, jedoch nicht aus dem Segment (0) verlagert wird und
mit der Deformationsgeschwindigkeit im Strang bei der Strang
dickenreduktion ein Wert von 1.25 mm/s nicht überschritten
wird.
7. Stranggießanlage zum Durchführen des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- - das senkrecht verlaufende Segment (0) für eine Strang dickenreduktion zwischen 40 und 10 mm ausgelegt ist,
- - das folgende Segment (1) mindestens drei Biegepunkte auf weist und der Radius des inneren Kreisbogens zwischen 6 und 3 m liegt und
- - zur Rückbiegung des Stranges aus dem inneren Kreisbogen in die Horizontale mindestens drei Richtpunkte ausgebil det sind und der letzte Rückbiegepunkt bei 80% der maxi malen Gießgeschwindigkeit einen Abstand zur Sumpfspitze von mindestens 2 m aufweist.
8. Stranggießanlage nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das senkrechte Segment (0) mindestens eine Länge von 2 m
aufweist.
9. Stranggießanlage nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlagenhöhe zwischen Gießspiegel und der Unterkante
des Stranges in der horizontal verlaufenden Strangführung nicht
mehr als 10 m beträgt.
10. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kokille im Schmalseitenbereich eine Dicke zwischen 160
und 70 mm aufweist.
11. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breitseiten der Senkrecht-Kokille ein horizontal
verlaufendes, konkaves und symmetrisches Profil mit einer
Öffnung in der Breitseitenmitte des Gießspiegelbereiches von
maximal 40 mm je Breitseite aufweisen.
12. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil von maximal 40 mm je Breitseite im
Gießspiegelbereich der Kokille bis spätestens zum Ende der
Kokille völlig zurückgehend ausgebildet ist.
13. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil von maximal 40 mm je Breitseite im
Gießspiegel der Kokille bis zum Ende der Kokille funktional
auf eine Restkonkavität von maximal 12 mm je Breitseite zurück
gehend ausgebildet ist.
14. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restkonkavität am Kokillenaustritt in der Strangführung
funktional auf eine minimale Konkavität oder Balligkeit der
Bramme von minimal +0 mm zurückgehend ausgebildet ist.
15. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stranggießanlagenlänge bzw. die Strangführung minde
stens 10 m beträgt.
16. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
gekennzeichnet durch
eine Stranggießgeschwindigkeit von maximal 10 m/min.
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DE1996139302 DE19639302C2 (de) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer Stranggießanlage |
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DE (1) | DE19639302C2 (de) |
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- 1996-09-25 DE DE1996139302 patent/DE19639302C2/de not_active Expired - Fee Related
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