DE19909210A1 - Cast profile for continuous cast steel products in the form of slabs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiterverarbeitung durch Walzen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer die möglichst steigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigenden Raumform. Diese Raumform zeichnet sich dadurch aus, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke 1 im stumpfen Winkel von wenigstens 90 DEG ausbildenden Ebenen x-x; y-y kongruente Flächenbereiche 11, 12 des Profils innerhalb der Ecke 1 mit einer stetigen Krümmung 10 ineinander übergehen.The invention relates to a casting profile for continuous casting products made of steel for further processing by rolling, in particular to form flat or rod material, with a spatial shape which favors the most solidification-free solidification over the cross section to core zone 2. This spatial form is characterized by the fact that with adjacent planes x-x which form axially parallel to the strand and together form a corner 1 at an obtuse angle of at least 90 °; y-y congruent surface areas 11, 12 of the profile merge into one another within the corner 1 with a constant curvature 10.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiter verarbeitung durch Walzen, insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer möglichst seigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone begünstigenden Raumform.The invention relates to a casting profile for continuous cast steel products for further processing by rolling, in particular to flat or rod material, with a solidification that is as free of segregation as possible, even across the cross-section spatial form favoring the core zone.
Bekannt sind Quadrat-, Rechteck-, Achteck- und Rundquerschnitte zur Erzeugung von Profilen und Stabmaterial für die Weiterverarbeitung auf Automaten, zu Draht, in Schmieden usw.Square, rectangular, octagonal and round cross sections for generation are known of profiles and rod material for further processing on machines, to wire, in forges etc.
Neben einer fehlerfreien Oberfläche und dem Reinheitsgrad des Gefüges ist vor allem die Kernbeschaffenheit der Gießprodukte wie Brammen, Blöcke oder Knüp pel wichtig für eine gute Endqualität des daraus zu formenden Walzendproduktes.In addition to a flawless surface and the degree of purity of the structure especially the core nature of the cast products such as slabs, blocks or knots pel important for a good final quality of the final rolled product to be formed from it.
Die Art der Erstarrung sowie deren Beeinflussung durch Rühren und Soft- Reduktion des noch nicht durcherstarrten Stranginnern wird mindestens zum Teil durch die Querschnittsform mitbestimmt. Es können mit vergleichsweise geringer Reduktion 0,1 bis 20% Seigerungen bei Rechteck- bzw. Flachquerschnitten besei tigt werden. The type of solidification and its influence by stirring and soft Reduction of the not yet solidified strand interior becomes at least in part determined by the cross-sectional shape. It can be comparatively less Reduction of 0.1 to 20% segregation in the case of rectangular or flat cross sections be done.
Durch Soft-Reduktion soll das Zweiphasengebiet eines Gußstranges verdichtet, d. h. die Restschmelze aus dem schon erstarrten Gerüst in den schmelzflüssigen Kern gedrückt werden. Dadurch wird verhindert, daß Schmelzenreste ohne Nach speisung in abgeschlossenen Kammern erstarren und Hohlräume wie Lunker, Porosität und Seigerungen bilden.The two-phase area of a cast strand is to be compressed by soft reduction, d. H. the residual melt from the already solidified framework in the molten Core pressed. This prevents melt residues from leaving without aftermath solidification in closed chambers and cavities such as cavities, Form porosity and segregation.
Bei der Soft-Reduktion werden die Ober- und Unterseiten eines Gußstranges mit tels Walzen aufeinandergedrückt. Die Verformung an den Seitenbereichen ist da bei gering. Eine Längung findet nicht statt. Dabei setzt sich das Maß der Dicken minderung bis in die Mitte fort. Es ergibt sich dabei eine vergleichsweise große Volumenänderung in dem zentralen Bereich des Gußstranges, was eine wesentli che Verdichtung des Kerns zur Folge hat. Eine die Soft-Reduktion begünstigende Raumform des Stranges führt dazu, daß die Dickenänderung nicht nur im Spalt der Quetschrollen stattfindet, wie bspw. beim Rechteckquerschnitt, sondern über eine größere Länge erfolgt, was innen zu weniger Verformung führt, aber dennoch große Flüssigvolumen-Verschiebungen in der Kernzone verursacht. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bspw. ein rechteckiges Gießprofil voreilend abkühlbare Kanten besitzt, die eine gleichmäßige Gefügeausbildung über den Querschnitt des Gießprofils verhindern.With the soft reduction, the top and bottom sides of a cast strand are included by means of rollers. The deformation on the side areas is there at low. No elongation takes place. The measure of the thickness is set reduction continues to the middle. The result is a comparatively large one Volume change in the central area of the cast strand, which is an essential che densification of the core. A favoring the soft reduction The spatial shape of the strand means that the change in thickness is not only in the gap the squeeze rolls take place, such as in the case of a rectangular cross section, but via a longer length occurs, which leads to less deformation inside, but still large liquid volume shifts in the core zone caused. It is too take into account that, for example, a rectangular casting profile can be cooled prematurely Has edges that have a uniform microstructure across the cross section of the Prevent molding profile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gießprofil für kerndichte, seige rungsarme Gießprodukte wie Brammen, Blöcke oder Knüppel anzugeben, dessen Raumform die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Quer schnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone begünstigt und insbe sondere den Nachteil voreilend abkühlender Kanten vermeidet.The invention has for its object a casting profile for core-tight, seige low-pour casting products such as slabs, blocks or billets, the Raumform the soft reduction for the most possible segregation-free, across the cross cut even solidification to the core zone favored and especially avoids the disadvantage of leading cooling edges.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorge schlagen, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke im stumpfen Winkel von wenigstens 90° ausbildenden ebenen kongruente Flächenbereiche des Profils innerhalb der Ecke mit einer stetigen Krümmung in einander übergehen.To solve the problem, a casting profile is used for continuous casting products Steel of the type mentioned in the preamble of claim 1 with the invention suggest that with adjacent, axially parallel to the strand and together a Corner at an obtuse angle of at least 90 ° congruent planes Surface areas of the profile within the corner with a constant curvature in ignore each other.
Mit großem Vorteil wird durch ein Gießprofil ohne Ecken und Kanten der Nachteil voreilend abkühlender Kanten vermieden. Dabei werden die Vorteile von Rund- und Rechteckquerschnitten in einen neuen ovalähnlichen Querschnitt optimal mit einander kombiniert, so daß bereits mit geringer Soft-Reduktion von 0,1 bis 20% Seigerungen mit gleichem Erfolg wie beim Rechteck- oder Flachquerschnitt besei tigt werden. Die markante Eckenausbildung rechteckiger Querschnitte mit allen vorhandenen und bleibenden Nachteilen ist damit vermieden.A disadvantage with a cast profile without corners and edges is a great advantage leading cooling edges avoided. The advantages of circular and rectangular cross sections in a new oval-like cross section combined, so that even with a slight soft reduction of 0.1 to 20% Segments with the same success as with rectangular or flat cross sections be done. The distinctive corner design of rectangular cross-sections with all existing and permanent disadvantages are avoided.
Nachteile beim Transport über Rollgänge, im Heizofen oder mit dem Kran sind gering, beherrschbar und daher vernachlässigbar. Weil das mit jeweils Krümmun gen in Flächenbereiche übergehende Format fast wie Rundquerschnitte und Acht eckquerschnitte sich selbst gut stützt, ist weiterhin die Stützung von außen weni ger aufwendig, als bspw. für Rechteckquerschnitte. Weil dabei bevorzugt Ober- und Unterseiten aufeinandergedrückt werden, ist die resultierende Verformung der Seitenbögen gering, es findet auch keine Längung statt.Disadvantages when transporting over roller tables, in the heating furnace or by crane are small, manageable and therefore negligible. Because with each curvature format that merges into surface areas almost like circular cross-sections and eight corner cross sections supports itself well, the support from the outside is still less more expensive than, for example, for rectangular cross-sections. Because the and bottoms are pressed together, the resulting deformation of the Side arches low, there is no elongation.
Ausgestaltungen des Gießprofils sind entsprechend den erfindungswesentlichen Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.Refinements of the cast profile are in accordance with those essential to the invention Features of the subclaims are provided.
Ein Verfahren zur Herstellung von Stranggießprodukten aus Stahl mit einem Gießprofil entsprechend den Merkmalen zu Anspruch 1 sowie den Unteransprü chen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Profil durch die Form der Kokille vor gegeben wird und der Strang nach Austritt aus der Kokille insbesondere im Be reich seines Zweiphasengebietes Flüssig/Fest unter Beibehaltung seiner äußeren Form zwecks seigerungsfreier Durcherstarrung mit möglichst gleichmäßiger Ver dichtung seines Kernbereichs einer Reduktion zwischen Preßrollen unterzogen wird. A process for the production of continuous cast steel products with a Cast profile according to the features of claim 1 and the dependent claims Chen is characterized in that the profile through the shape of the mold is given and the strand after leaving the mold, especially in the loading rich of its two-phase area liquid / solid while maintaining its outer Shape for the purpose of solidification free of segregation with as uniform a ver as possible seal its core area subjected to a reduction between press rolls becomes.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion einer Verminderung seiner Dicke zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasen-Gebietes unterzogen wird.An embodiment of the method provides that the strand in the area of Soft reduction of a reduction in its thickness between the top and bottom by 0 to 10% by squeezing its two-phase area.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention result from the The following explanation is shown schematically in the drawings Embodiment. Show it:
Fig. 1 im Schnitt ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl entlang der Schnittebene I-I in Fig. 2, Fig. 1 in section a Gießprofil for continuously cast products in steel along the sectional plane II in Fig. 2,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gießprofil entlang einer Schnittebene II-II in Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section through the Gießprofil along a section plane II-II in Fig. 1
Fig. 3 im Schnitt das Gießprofil gemäß Fig. 2 entlang der Schnittebene 1-I in Fig. 2. Fig. 3 in section the Gießprofil of FIG. 2 taken along the sectional plane I-1 in Fig. 2.
Das in der Fig. 1 dargestellte Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl in Form von Brammen oder dergleichen zur unmittelbaren Weiterverarbeitung durch Wal zen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, ist zu einer die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Querschnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigenden Raumform ausgestaltet. Die Raumform geht mit benachbarten kongruenten Flächenbereichen 11, 11'; 12, 12' des Profils in nerhalb der Ecke 1, 1', 1", 1''' mit einer stetigen Krümmung 10, 10', 10", 10''' in einander über.The casting profile shown in Fig. 1 for continuous casting products made of steel in the form of slabs or the like for immediate further processing by Wal zen in particular to flat or rod material, is to a soft reduction for the most possible segregation-free, over the cross-section solidification to the core zone 2 favoring spatial shape. The spatial shape goes with adjacent congruent surface areas 11 , 11 '; 12 , 12 'of the profile in the corner 1 , 1 ', 1 ", 1 ""with a continuous curvature 10 , 10 ', 10 ", 10 "" into one another.
Zur Definition des Begriffes "Ecke" ist aus dem Sprach-Brockhaus, 1953, Seite 150 zu entnehmen, daß dieser eine hervorstehende Spitze bzw. einen Knick in der Umgrenzung eines Körpers bedeutet. The definition of the term "corner" is from Sprach-Brockhaus, 1953, page 150 that this is a protruding tip or a kink in the Boundary of a body means.
Durch die erfindungsgemäße Profilierung vermeidet der Strang eine Ausbildung von seitlichen Ecken oder Kanten, die voreilend zur Abkühlung und damit zur Ausbildung vom Rest des Brammenquerschnitts abweichender Gefügeausbildun gen führen würden.By the profiling according to the invention, the strand avoids training of side corners or edges that lead to cooling and thus to Formation of structure deviating from the rest of the slab cross-section would lead.
Das Format weist deutlich ein Gießprofil zwischen rund und rechteckig, d. h. annä hernd ein Oval aus. Bei diesem gehen alle Seiten mit Radien bzw. kurvenförmig ineinander über. Das Verhältnis Breite/Dicke (B/D) ist bspw. <1 <10, bevorzugt 1,3 bis 2,5.The format clearly shows a casting profile between round and rectangular, i.e. H. approx forth an oval. With this, all sides go with radii or curved into each other. The width / thickness ratio (B / D) is, for example, <1 <10, preferably 1.3 to 2.5.
Die Darstellung des Querschnitts des Gießprofils in Fig. 1 zeigt darüber hinaus, daß es eine die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Quer schnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigende Raum form besitzt, und daß das Profil in der Enderstarrungszone durch Dickenreduktion gemäß der weiteren Darstellung in den Fig. 2 und 3 mittig gut verdichtet werden kann. Auch kann das infolge seiner erfindungsgemäßen Profilform gleichmäßig warme Gießprofil ohne Einfluß auf die Oberfläche gut verformt werden.The representation of the cross section of the casting profile in Fig. 1 also shows that it has a soft reduction to the most segregation-free, over the cross-section solidification to core zone 2 favoring space form, and that the profile in the final solidification zone by reducing the thickness accordingly the further representation in FIGS. 2 and 3 can be compacted well in the middle. Also, due to its profile shape according to the invention, the casting profile, which is uniformly warm, can be deformed well without influencing the surface.
Fig. 2 zeigt im Schnitt gemäß Ebene II-II in Fig. 1 drei Zustandsgrößen, nämlich einen noch flüssige Schmelze enthaltenden Kern 2, umgeben von einem Zwei phasengebiet Flüssig/Fest 4 innerhalb einer bereits erstarrten Strangschale 3. FIG. 2 shows a section according to level II-II in FIG. 1 of three state variables, namely a core 2 that still contains liquid melt, surrounded by a two-phase region liquid / solid 4 within an already solidified strand shell 3 .
Das Zweiphasengebiet 4 läuft in der Spitze aus zwischen dem Liquidus-Punkt 12 und dem Solidus-Punkt 13.The two-phase region 4 ends at the tip between the liquidus point 12 and the solidus point 13 .
Fig. 2 zeigt weiterhin zwei Quetschrollen 5, 5' bei der Soft-Reduktion durch Ab quetschen des Zweiphasengebietes 12-13 und dem davon umschlossenen Rest eines flüssigen Kerns 2. Fig. 2 also shows two squeeze rollers 5 , 5 'in the soft reduction by squeezing the two-phase region 12-13 and the rest of a liquid core 2 enclosed therefrom.
Fig. 3 zeigt im Schnitt der Schnittebene I-I in Fig. 2 das durch die Quetschrollen 5, 5' reduzierte Strangprofil 7, welches nach Reduktion durch die Quetschwalzen 5, 5' aus dem ursprünglichen, in gestrichelten Linien gezeigten Kokillenprofil 6 hervorgeht. Dabei werden die Vorteile von Rund- und Rechteckquerschnitt im neuen Oval-Querschnitt am besten miteinander kombiniert. Es können dabei mit geringer Soft-Reduktion 0,1 bis 20% Seigerungen wie beim Rechteck- bzw. Flachquerschnitt beseitigt werden. Die markanten Eckenausbildungen rechtecki ger oder ähnlicher Querschnitte mit allen vorhandenen Nachteilen, bspw. einer zentralen Seigerungszone, ist beim gezeigten Gießprofil vermieden. Fig. 3 shows in section the section plane II in Fig. 2, through the nip rolls 5, 5 'reduced extruded profile 7, which, after reduction by the pinch rolls 5, 5' is apparent from the original, shown in dashed lines Kokillenprofil. 6 The advantages of round and rectangular cross-sections are best combined with one another in the new oval cross-section. With a slight soft reduction, 0.1 to 20% segregations can be eliminated, as with the rectangular or flat cross-section. The distinctive corner designs of rectangular or similar cross-sections with all the disadvantages, for example a central segregation zone, are avoided in the casting profile shown.
Bei der Soft-Reduktion gemäß Fig. 2 und 3 wird das Zweiphasengebiet 4 zwi schen dem Liquiduspunkt 12 und dem Solidus-Punkt 13 verdichtet, dabei wird die Restschmelze 2 aus dem schon erstarrten Gebiet 3 zurück in die Schmelze des flüssigen Stahls gedrückt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Schmelzenreste ohne Nachspeisung in abgeschlossenen Kammern erstarren und Hohlräume wie Lunker, Porosität und Seigerungen bilden können.When soft reduction according to FIG. 2 and 3, the two-phase region 4 Zvi rule the liquidus 12 and the solidus point compressed 13, while the residual melt 2 from the already solidified zone 3 is pushed back into the melt of the liquid steel. In this way it is prevented that melt residues solidify in closed chambers without replenishment and cavities such as cavities, porosity and segregations can form.
Bei der gezeigten Soft-Reduktion werden die Ober- und Unterseiten des Stranges aufeinandergedrückt. Die Verformung der dadurch stärker heraustretenden Sei tenbögen 14, 14' ist vergleichsweise gering. Eine Längung des Stranges findet nicht statt. Das Maß der Dickenminderung setzt sich bis in die Mitte des Stranges fort. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise große Volumenänderung in der Mitte, was die angestrebte Verdichtung des Kerns zur Folge hat. Die erfindungsgemäße Querschnittsform führt dazu, daß die Dickenänderung nicht nur im Rollspalt statt findet, wie dies bei einem Rechteckquerschnitt zu erwarten ist, sondern daß sie über eine größere Länge erfolgt, was im Inneren zu weniger Verformung führt, dennoch aber eine große Flüssigvolumen-Verschiebung verursacht. In the soft reduction shown, the top and bottom sides of the strand are pressed together. The deformation of the thus emerging Be tenbögen 14 , 14 'is comparatively small. The strand is not elongated. The degree of reduction in thickness continues into the middle of the strand. This results in a comparatively large change in volume in the middle, which results in the desired compression of the core. The cross-sectional shape according to the invention means that the change in thickness not only takes place in the roll gap, as is to be expected with a rectangular cross-section, but that it takes place over a greater length, which leads to less deformation on the inside, but nevertheless causes a large liquid volume shift .
Dabei sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion einer Verminderung seiner Dicke zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasengebietes 4 unterzogen wird.An embodiment of the method provides that the strand is subjected to a reduction in its thickness between the top and bottom sides by 0 to 10% in the area of soft reduction by squeezing off its two-phase region 4 .
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