DE19724232A1

DE19724232A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen

Info

Publication number: DE19724232A1
Application number: DE19724232A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Urlau; Hans Juergen Schemeit; Gerhard Boecher; Peter Mueller
Original assignee: Salzgitter AG; Mannesmann AG
Current assignee: Salzgitter AG; SMS Siemag AG
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: AU8433298A; TR199903016T2; EP0996513A1; ES2162461T3; PL337129A1; US6626229B2; TW404867B; BR9810422A; CZ9904328A3; KR100585413B1; CA2292473A1; JP2002501438A; JP4542631B2; KR20010013247A; DE59801802D1; US20030150588A1; DK0996513T3; HUP0004067A1; DE19724232C2; HU221712B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Brammen, mit einer Dicke D < 100 mm bei Gießgeschwindigkeiten v < 3 m/min, in einer Stranggießanlage, bei der eine Kokille aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguß Schmelze zugeführt und aus der mündungsseitig die einen Sumpf umgreifende Strangschale in ein Strangführungsgerüst, insbesondere einer Bogenstranggießanlage, abgezogen wird, und eine entsprechende Vorrichtung dazu.

Aus steel research 66 (1995) No. 7, Seite 287 bis 293 "Flow dynamics in thin slab caster moulds" ist ein Versuchsaufbau bekannt, bei dem ein an einem tundisch befestigter Tauchausguß in eine Kokille hineinragt. Die hier eingesetzte Kokille ist mit einer Dicke von etwa 60 mm das typische Maß für eine Anlage zum Erzeugen von Dünnbrammen und zeigt beim Einsatz eines eine offene Mündung aufweisenden Tauchausgusses (Fig. 10) einen zentralen Strahl, der tief in den Sumpf der Bramme hineinragt.

In einer weiteren Ausgestaltung (Fig. 4) ist an der Mündung des Tauchausgußes ein Prallelement vorgesehen, die die Flüssigschmelze zu zwei Öffnungen an den Schmalseiten des Tauchausgusses ablenkt. Die Fig. 5 zeigt, daß zwei Teilströme entstehen, die mit hoher Energie jedes einzelnen Stromfadens zur Verwirbelung der Schmelze führen.

Aus DE 43 20 723 ist ein Eintauchausguß, insbesondere zum Dünnbrammengießen, bekannt, der einen unteren Abschnitt aus parallel geführten Seitenwänden aufweist. Vor Eintritt in den unteren Abschnitt ist ein Quersteg vorgesehen, welcher die Schmelzenströmung in Richtung der Weiterung des unteren Strömungsschachtes auslenkt. Die Schmalseiten dieses insbesondere für Dünnbrammenanlagen vorgesehenen Tauchausgußes sind parallel geführt.

Die aus den genannten Schriften bekannten Tauchausgüsse erzeugen einen Gießstrahl, der mit relativ hoher Geschwindigkeit bis in entsprechende Tiefen in den Sumpf eindringt.

In Kenntnis des genannten Standes der Technik hat sich die Erfindung das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Erzeugen von Brammen zu schaffen, bei der Konzentrationen von Verunreinigungen vermieden und insbesondere sauergasfeste Stahlgüten auch auf Bogenstranggießanlagen gießbar sind.

Die Erfindung erreicht das Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 5.

Erfindungsgemäß tritt die der Kokille zugeführte flüssige Schmelze in breiter Front mit nicht wesentlich höhere Geschwindigkeiten im Vergleich zur Strangabzugs geschwindigkeit in den flüssigen Sumpf der Bramme ein. Bezogen auf den Querschnitt weist die zugeführte Schmelze ein Rechteckprofil auf und besitzt bereits in einer Tiefe nicht größer als 2 m im Sumpf die gleiche Geschwindigkeit wie die Bramme.

Die Geschwindigkeit v_K der zugeführten Schmelze, welche in die Kokille eintritt, verhält sich zu der Strangabzugsgeschwindigkeit v_B wie v_K : v_B = 6 : 1 bis 60 : 1.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die zugeführte flüssige Schmelze mit einem Eintrittsprofil in den Sumpf geführt, der als ein Rechteck ausgebildet ist, wobei sich die lichte Weite d des Rechtecks zur Schmalseite der Kokille D wie d : D = 1 : 3 bis 1 : 40 und die Breite b des Rechtecks zur Breitseite der Kokille B sich wie b : B = 1 : 7 bis 1 : 1,2 verhält.

Die den Tauchausguß verlassenden Stromfäden strömen in einem Breitenwinkel von α = 15 bis 30° zur Brammenabzugsrichtung in den Sumpf ein. Bezogen auf die Seite D der Kokillenschmalseite trifft die zugeführte flüssige Schmelze auf den Sumpf in einer Tiefe T = 0,1 bis 1,5 × D. Der hierzu eingesetzte Tauchausguß besitzt Schmalseitenwände, die bezogen auf die Mittenachse sich konisch unter einem Winkel α von 15 bis 30° öffnen. Der freie Querschnitt a der Mündung des Gießteils des Tauchausgusses verhält sich zum Innenquerschnitt A der Kokille wie a : A = 1 : 30 bis 1 : 300. Hierbei verhält sich die lichte Weite d des Gießteils des Tauchausgusses zur Schmalseite D der Kokille wie d : D = 1 : 2 bis 1 : 40.

Das durch das vorgeschlagene Verfahren in der Kokille erzeugte Profil hat darüber hinaus positiven Einfluß auf die Bewegung der Schmelze im Bereich des Schmelzenpegels in der Kokille und auf sein Verhalten bezüglich des Gießpulvers.

Bei dem erfindungsgemäßen Vergießen wurde überraschend festgestellt, daß die bekannten Konzentrationsunterschiede über den Brammenquerschnitt nicht auftraten und der Reinheitsgrad, bezogen auf nicht metallische Einschlüsse, im wesentlichen verbessert wurde.

Durch das vorgeschlagene Verfahren wird die Erzeugung von Brammen für Stahlgüten mit hohen Anforderungen sowohl an den nicht metallischen Reinheitsgrad als auch an die Seigerungsfreiheit, wie sie beispielsweise bei sauergasbeständigen Stahlgüten gefordert werden, möglich.

Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Vergießen durch die reduzierte Einströmgeschwindigkeit des Stahls in den sich in der Strangschale befindenden Sumpf die Durcherstarrungszeit reduziert. Hierdurch kann einerseits die spezifische Gießleistung der Anlagen erhöht werden oder andererseits die spezifische Sekundärkühlung im Hinblick auf eine verbesserte Oberflächenqualität reduziert werden.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt.

Dabei zeigt

Fig. 1 den Bereich Tauchausguß/Kokille einer Stranggießeinrichtung,

Fig. 2 seitliche Ansicht einer Bogenstranggießanlage.

Die Fig. 1 zeigt einen Vorratsbehälter 11, an dem ein Tauchausguß 12 befestigt ist. Der Tauchausguß 12 besitzt einen rohrförmigen Teil 13 und mündungsseitig einen spatenförmigen Teil 14 mit den Schmalseiten 16 und den Breitseiten 17. Im Übergangsbereich beider Tauchausgußteile ist eine Drossel 15 vorgesehen.

Mündungsseitig reicht der spatenförmige Teil 14 bis zu einer Tiefe T_T in eine mit Schmelze S gefüllte Kokille 21, die Schmalseiten 22 und Breitseiten 23 besitzt.

Im oberen Teil sind die Stromfäden der Schmelze S dargestellt mit der zugeführten Schmelze S_Z und dem Sumpf S_B. Es zeigt sich, daß die Stromfäden mit Blick auf die Breitseiten bis in eine Tiefe L in die von einer Strangschale K umhüllten Schmelze S eindringen. Die zugeführten Stromfäden haben eine Geschwindigkeit v_K. lm Bereich der Schmalseiten 16 des Tauchausgusses weisen die Stromfäden einen Winkel α zur Mittenachse I auf und bewegen sich relativ früh hin zu den Schmalseiten 22 der Kokille und streben im Bereich des Pegels P der Schmelze zum Zentrum der Kokille 21.

Im unteren Bereich ist die Ansicht AA dargestellt mit der Kokille 21, die die Schmalseiten 22 und die Breitseiten 23 aufweisen, die ein Rechteck bilden mit der Breite B sowie der Dicke D und der Fläche A.

Zentrisch in den Hohlraum der Kokille 21 ist der Tauchausguß 12 angeordnet mit den Breitseiten 17 und den Schmalseiten 16, die ein Rechteck bilden mit der Breite b sowie der Dicke d und der Fläche a.

Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Stranggießanlage, hier eine Bogenstranggießanlage, mit dem Vorratsbehälter 11 und dem Tauchausguß 12 mit dem rohrförmigen Teil 13 und dem spatenförmigen Teil 14, hier die Breitseiten 17. lm Obergangsbereich der Tauchausgußteile 13, 14 ist eine Drossel 15 angeordnet. Die Mündung des Tauchausgußteils 14 ragt in die sich in der Kokille 21 befindliche Schmelze S bis in eine Tiefe T_T hinein.

Von der Kokille 21 sind die Breitseitenwände 23 dargestellt, deren mündungsseitigen Ende sich von der Bramme eine Strangschale K gebildet hat, die die Schmelze S umhüllt bis hin zur Sumpfspitze S_S.

Der Kokille 21 nachgeordnet sind die Strangführungsrollen 24.

Die zugeführte Schmelze S_S dringt mit einer Geschwindigkeit v_K in den sich in der Kokille befindlichen Sumpf S_B ein und zwar in einer Tiefe T bezogen auf die Breitseiten 23. Danach besitzt der Sumpf eine Geschwindigkeit v_B, die der Abzugsgeschwindigkeit der Bramme und damit auch der Strangschale K entspricht.

Bezugszeichenliste

Schmelzenzufuhr

11

Vorratsbehälter

12

Tauchausguß

13

Rohrförmiger Teil

14

Spatenförmiger Teil

15

Drossel

16

Schmalseiten Tauchausguß

17

Breitseiten Tauchausguß
Stranggießeinrichtung

21

Kokille

22

Kokillenschmalseite

23

Kokillenbreitseite

24

Strangführungsrollen
I Mittenachse
K Strangschale
P Pegel
S Schmelze
S_Z

Schmelzenzufuhr
S_B

Sumpf
S_S

Sumpfspitze
T Eindringtiefe Schmelze Schmalseite
T_T

Tauchtiefe Tauchausguß
L Eindringtiefe Schmelze Breitseite
v_K

Strömungsgeschwindigkeit Schmelzenzufuhr
v_B

Strömungsgeschwindigkeit Sumpf
α Öffnungswinkel
a Freier Querschnitt Mündung Tauchausguß
A Innenquerschnitt Kokille
d Lichte Weite Gießteil
D Lichte Weite Schmalseitenkokille

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen von Brammen, mit einer Dicke D < 100 mm bei Gießgeschwindigkeiten v < 3m/min, in einer Stranggießanlage, bei der eine Kokille aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguß Schmelze zugeführt und aus der mündungsseitig eine einen Sumpf umgreifende Strangschale in ein Strangführungsgerüst, insbesondere eine Bogenstranggießanlage, abgezogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zugeführte Schmelze in die Kokille mit einer Geschwindigkeit (v_K) eintritt, die sich zur Strangabzugsgeschwindigkeit (v_B) verhält wie v_K : v_B = 6 : 1 bis 60 : 1 und
daß die Stromfäden der zugeführten Schmelze in einer Weise geführt werden, daß sie bezogen auf den Schmelzenpegel in breiter Front im Querschnitt ein Rechteckprofil aufweisend in einer Länge L < 2 m in den Sumpf eindringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zugeführte flüssige Schmelze mit einem als Rechteck ausgebildeten Eintrittsprofil in den Sumpf einströmt, wobei sich die lichte Weite (d) des Rechtecks zur Schmalseite der Kokille (D) wie d : D = 1 : 3 bis 1 : 40
und die Breite (b) des Rechtecks zur Breitseite der Kokille (B) wie b : B = 1 : 7 bis 1 : 1,2 verhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schmalseiten (D) der Kokille zugewandten Stromfäden unter einem Winkel (α) von α = 15 bis 30° zur Brammenabzugsrichtung in den Sumpf einströmen.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Tauchausguß zugeführte flüssige Schmelze in einer Tiefe (T) auf den Sumpf trifft mit T=0,1 bis 1,5×D.

5. Stranggießeinrichtung zum Erzeugen von nach Verfahrensanspruch 1 herstellten Brammen mit einem Vorratsbehälter, aus dem die Schmelze über einen Tauchausguß in eine Kokille mit einer lichten Weite (D) mit D < 100 mm geführt wird und dieser Tauchausguß mindestens ein Gießteil mit einem länglichen Querschnitt besitzt einschließlich eines Drosselelementes, das den in diesen Gießteil eintretende Hauptstrom der Schmelze in Geschwindigkeit und Strömungsform verringert, dadurch gekennzeichnet, daß der einen länglichen Querschnitt besitzende Gießteil in der Weise ausgestaltet ist, daß die Schmalseitenwände zur Mittenachse einen sich in Strömungsrichtung öffnenden Winkel α = 15 bis 30° aufweisen.

6. Stranggießeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt (a) der Mündung des Gießteils des Tauchausgusses sich zum Innenquerschnitt (A) der Kokille verhält wie a : A = 1 : 30 bis 1 : 300, wobei die lichte Weite (d) des Gießteils des Tauchausgusses sich zur Schmalseite (D) der Kokille verhält wie d : D = 1 : 2 bis 1 : 40.