DE2360018A1

DE2360018A1 - Verfahren zum stranggiessen und stranggiessanlage

Info

Publication number: DE2360018A1
Application number: DE2360018A
Authority: DE
Inventors: Armin Thalmann
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1974-06-06
Also published as: GB1453841A; FR2208742B1; US3946797A; FR2208742A1; JPS4988724A; CH550037A; ZA739184B

Description

CONCAST AG ZUERICH (SCHWEIZ)

Verfahren zum Stranggiessen und Stranggiessanlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stahlstranggiessen mit hohem Durchsatz und eine Stranggiessanlage zur Durchführung: des Verfahrens. ■ . .'_

Beim Stranggiessen von Stahl wird der uns der im wesentlichen senkrecht angeordneten Kokille kommende, eine Schale und einen langen, flüssigen Kern aufweisende Strang normalerweise in einer Rollenführung auf einer gewünschten Bahn in die Horizontale geführt und gleichzeitig gekühlt. Durch ein Treih-Eichtaggregat . wird der Strang gefördert und gerichtet. Der auf die Sehale wirkende fe.rrostatische Druck wird von den Rollen aufgenommen.

Bei Stranggiessanlagen mithohemDurchsatz bzw. mit Giessgeschwindigkeiten über 1 m/min., zum Oiessen von igrossen Brammenquerschnitten sind bekanntlich, zur Abstützung der infolge des ferrostatischen Druckes auf die Schale wirkende Kraft grosse Rollendurchmessererforderlich, so dass im Bereiche nach der Kokille, d.h. im" Bereiche .mit noch: dünner Schale, ein Ausbauchen derselben infolge der grossen Stützabstände und der fehlenden Iiängsstützung zwischen den Bollen nicht vermieden werden kann. Dieses Ausbauchen ergibt aber die bekannten metallurgischen Nachteile, wie Bisse etc., die auch zu Burchbrücnen führen können. Ferner ist eine grosse Auszieh-* kraft erfarderlicht, da diese AusbaueJiungen von den Rollen wieder auf das eingestellte Nennmass zurückgepresst «erden müssen«.

Um dieses Ausbauchen zwischen dea Hollen bei höherer Giessgesehwindigkeit zu vermeiden, ist es bekannt, im Bereich der noch dünnen Schale Kühtiplatten und/oder Kühlgitter anzuordnen;. Bei Kühlplatten wird der auf die Strangschale wirkende ferr©statische Druck in Längs- und Querrichtung durcfc die Fiat tenf lache mit genommen und zwischen Strang- und iPlattenoberfläche wird Kühlwasser eingepresst. Bei loihlgittern erfolgt die Stützung; nur teilweise längs und quer zum Strang, wobei die ungestützten; Flächen mit Kählwasser beaufsciiiagt werden. Diese Vorrichtungen erlauben ein Giessen mit hohen Giessgeschwindigfceitenohne Ausbauchen der dünnen Schale. Nachteilig 'js'ihd^/;>ai*erMßtie höheren ileibungskrafte, so dass die solcher Stützzonen beschränkt sind. .

Nach einem unveröffentlicht'en Vorschlag sollen die Nachteile des Ausbauchens bei Strängen mit grossen Querschnitten auf Stranggiessanlagen mit hohem Durchsatz, beispielsweise für Giessgeschwindigkeiten im Bereiche von 2 und mehr m/min., vermieden und die Ausziehkraft reduziert werden, indem die Oberfläche des Stranges zwischen Kokille und dem Ort der vollständigen Erstarrung einem unter Druck stehendem, gasförmigen Medium ausgesetzt wird. Dazu wird eine um den Strang angeordnete Druckkammer benötigt und als gasförmiges Medium Wasserdampf verwendet, der durch auf diu otrangoberfläche aufgesprühtes Wasser erzeugt wird. Da sich der fc-rrostatische Druck im gekrümmten Teil verändert, ist in diesem Teil die Druckkammer unterteilt, damit annähernd der dem jeweiligen -ferrostatischen Druck entsprechende Gegendruck eingestellt v/erden kann.

Da diese Unterteilungen aus praktischen Gründen aber nicht zu klein ausgeführt werden können, sind kleinere Druckdifferenzen zwischen ferrostatischem Druck und' Gegendruck vorhanden. Ebenfalls sind Schadstellen in der Kruste, beispielsweise Schlackeneinschlüsse usw., nicht zu vermeiden, so dass die Durchbruchsgefahr im unmittelbaren Bereiche nach der Kokille nicht vollständig aus— zuschliessen ist. Ausfliessender Stahl in die Dampf und Wasser enthaltende Druckkammer führt aber zu Einschlüssen dieser Medien, so dass Explosionen und damit Beschädigungen der Druckkammer unvermeidlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist diese Explosionsgefahr einer Stranggiessanlage mit hohem Durchsatz und bei Anwendung des Druckkammersystems zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäss bei der vorgesehenen Stranggiessanlage dadurch, gelöst, indem der Stahl in eine gekühlte Kokille gegossen, der sich bildende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, geführt und gekühlt wird, der auf die Strangschale wirkende ferrostatische Druck in einem der Kokille folgenden ersten Teilbereich der Strangführung durch mindestens teilweise längs und quer zum Strang wirkende Abstützung aufge- . nomnen und der Strang gleichzeitig gekühlt wird, und nach diesem Teilbereich der mechanischen Stützung die Oberfläche des Stranges bis zu seiner völligen Erstarrung in einen zweiten Teilbereich einem unter im wesentlichen dem ferrostatischen Druck entsprechenden Druck stehendem gasförmigen Medium ausgesetzt und weiter gekühlt wird. 4 03823/0900

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Durch das Anordnen der Druckkammer in einen Abstand von der Kokille und das Vorordnen einer kurzen, längs und quer zum Strang wirkenden mechanischen Abstützung der Strangoberfläche mit gleichzeitiger Kühlung wird die dünne, aus der Kokille kommende Strangschale - auch bei Schadstellen - genügend dick, so dass beim Passieren des Stranges durch die Druckkammer keine Durchbrüche entstehen sollten. Allfällige Durchbrüche infolge der noch dünnen Schale ereignen sich in der- Zone der mechanischen Stützung,· in welcher sozusagen keine.Explosionsgefahr besteht, und die Zugänglichkeit zur Behebung der Durchbruchsschädeö besser ist als in der Druckkammer*. .

Die Stranggiessanlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem Giessgefäss und einer gekühlten Kokille, besteht in dem der Kokille folgenden Teilbereich aus- einer durch Platten und/oder Gitter gebildeten Strangführung, wobei Vorrichtungen zur Zuführung von Kühlmittel zugeordnet sind, und der zweite Teilbereich aus einer abgeschlossenen unter Druck stehenden ,Kammer mit an ihren Enden angeordneten Mitteln zur Abdichtung des durchlaufenden Sxranges besteht, in dieser Kammer Rollen zur Führung des Stranges auf einer vorbestimmten Bahn und Vorrichtungen zum Fördern desselben sowie zur Zuführung des Kühlmittels angeordnet sind.

Vorteilhaft wird die der Kokille zugekehrte Dichtung mit der vorgeordneten Platte oder dem vorgeordneten Gitter verbunden, . damit die Dichtung in diese Teile eingebaut werden kann.

Die Erfindung wird anhand eines schematisch gezeichneten Ausf ühr.ungsbeispieles nachfolgend näher erläutert.

In eine gebogene, gekühlte Kokille 1 fliesst Stahl aus einem Giessgefäss 2. Zum Anfahren der Anlage ist die Kokille an . ihrem Ausgang durch einen nicht gezeichneten Anfahrstrang verschlossen. Der sich in der Kokille bildende, einen flüssigen Kern aufweisende Strang 3 wird mit Hilfe dieses Anfahrstranges mit später beschriebenen Mitteln ausgezogen. Eine der Kokille folgende Strangführung 4, welche den Strang auf einer gewünschten Bahn - im gezeichneten Beispiel einer kreisbogenförmigen Bahn - in die Horizontale führt, ist bis zum Ort der vollständigen Erstarrung in zwei Bereiche unterteilt, einen der Kokille 1 folgenden ersten Teilbereich 5 und einem zweiten Teilbereich 6.

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Der Teilbereich 5 besteht vorerst aus Kühlplatten IO, die den aus der Kokille kommenden Strang 3 führen. Der auf die dünne, bei einer Giessgeschwindigkeit von 2 m/min, eine Dicke von ca. 6 mm aufweisende Schale wirkende ferrostatische Druck wird in Längs- und Querrichtung zum Strang von den Platten aufgenommen. Zwischen Strangoberflache und Plattenoberfläche wird Kühlwasser über eine Vorrichtung 11 eingepresst, das den Strang weiter kühlt. Der Aufbau und die Funktion dieser Kühlplatten sind im schweizerischen Patent 456 859 näher beschrieben.

Infolge der erwähnten Kühlung durch die Platten wird die Schale dicker, so dass deren vollständige mechanische Stützung längs und quer zum Strang nicht mehr notwendig ist. Deshalb ist die Strangführung 4 im Teilbereich 5 nach den Kühlplatten mit Gittern 15 ausgerüstet. Diese Gitter 15 sind mit Oeffnungen versehen, die mit einer Vorrichtung 16 zur Zuführung von auf die Strangoberfläche gesprühtes Kühlwasser' ausgerüstet .sind. Diese Gitter 15 stützen den Strang in Längs- und Querrichtung nur noch teilweise. Die Konstruktion und die Funktion dieser Gitter können aus der deutschen Offenlegungsscririft 2 143 962 entnommen werden.

Der Teilbereich 6 der Strangführung 4 ist mit einer den Strang umgebenden Kammer 20 ausgerüstet. Das dein nicht gezeichnete Schneidaggregat zugekehrte Ende der Kammer 20 ist mit einer Labyrinth-Dichtung 21 zur Reduzierung des in der Kammer herrschenden Druckes auf atmosphärischen Druck versehen. Dem der Kokille 1 zugekehrten Ende ist eine Dichtung 22 vorgeordnet. Diese Dichtung 22 ist als Platte ausgebildet und mit dem vorgeordneten Gitter 4 verbunden, wobei die letzte Querführung des Gitters diese Platte verlängert. In diese verlängerte Platte 22 sind ebenfalls Labyrinth-Kammern eingebaut. Die Platten 22 sind mit Kühlkammern vorsehen wie die Platten 10, weisen ilso ähnliche Konstruktionen auf,, verfügen abor über keine Vorrichtungen zur direkten Kühlung d· r, Stranges.

Die Kammer 20 It;t durch Trennväiu-e 2.Ί in verschiedene Lin.'.«:!- kammorn 24 bis 27 u:vU rtr.-ilt.. Die-;;e EinzrlLas:iin<.rn sind an der äusserc-n Radiusseitf- bzw. an der Strangui." fr: ο ite mit Führungsrolle:! 28 versehen, die den Strang 3 aui it-incr vorbestimmten : .<hr ■ fuhren. Aber auch an der Radiusirr.onsej tt :_;ind solche Rollen "^

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•angeordnet, die den auf. den Strang· wirkenden Zug- aufnehmen. Eo ilenpaare 29, 30 und 31 bildet! ein Treib- Richtaggregat bekannter Konstruktion, das den Strang 3 fördert und gerade richtet. Zusätzlich ist der Kammer 20 ein weiteres Treibaggregat nachgeordnet. Dieses Aggregat dient auch zum Einfahren des Änfahrstranges. Zwischen den Rollen 28 bis 31, aber auch am Innenradius, sind Sprühdüsen 32 einer Vorrichtung zum Zuführen des Kühlwassers angeordnet, das den Strang weiter kühlt. Jede Einzelkaranier verfugt, an ihrer Unterseite über eine Aiislassleitung mit einem Steuerventil 33. Mit diesem Stellerventil, das auf einem, in der entsprechenden Einzelkammer an^- gebrachten Niveauanzeiger anspricht, wird das sich in der Kammer ansammelnde, nicht verdampfte Wasser abgelassen. Die Einzelkammer weist im weiteren eine Ausgangsoffnung 40 für den Wasserdampf in der Kammer 20 auf. Diese Aüsgangsöffnung 40 ist über ein Regelventil 41 mit einer nicht gezeichneten RezirküLierungsvorrichtung zur Kondeiisierung des Wasserdampf es verbunden. Jede Elnzelkämmer 24 bis 27 ist mit ihrer benachbarten Kammer über ein Druckregul Lerveiitil 42, 43, 44 verbunden.

Die beschriebene Stranggiessanläge' wird für ein Brammenformat von 2000 χ 250 mm bei einer Giessgeschwindigkeit von 2m/niin, wie folgt beschrieben: Bs wird für diese Verhältnisse ein Maschinenradius von ca. IO in gewählt. Die Länge "des Teilbereiches 5 beträgt ca. 2 m. Die Kokille 1 weist eine'normale Lange von 0,8 m auf. Die der Kokille folgexide Kühlplattenzo&e ist 0,5 m lang.. Der den Teilbereich 5 verlassende Sti-ang verfügit über eine erstarrte Randzone von ca. 40 mm, ist also stark genug, damit Dürebbrüehe nicht auftreten können. In der Druckkammer 2O wird die Oberfläche des Stranges dem unter Druck stehenlea;, gasförmigen Medium ausgesetzt. Dieses -Jedium ist Wasserdampf. Das von der ItezirkuLLerungsvorricTitung kommende Viasser weist einea um beispielsv/e Lse 6 Bar höheren Druck als der Kämmerdruck auf und wird von den Düser, 32 auf den Strang gespritzt und verdampft teilweise. Dadurch .wird dci^v Strang weiter gekühlt. Der in der kämaer 2O herrschende Druck ist von Teil— kamner zu Teilkainmer unterschiedlich, 'und entspricht im v*esent-■liclieri dem im entsrirechenden Strangabschni'cc her rs eilenden ferrostati::i;hen Druck. Die Druckregulierventile 42, 43 and 44 regaliereti den gewünschten Druck in den Einze Lkanimurn 24 bis 27. Ber in den ι i riaelkanmiet u eiv-E'Ui.tc· Dampf f L Lesst in RichtHi«j des^ abnehmenden

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E Inze l kammer druckes - die E Lnze Lkanimerwan.de sind am Strvi,; nicht abgedichtet - also entgegen der Strangbewegung und f.trö-it über das Regelventil 41 zur Rezirkulieruiigsvorrichtung. Das sich Ln den E inze !kammer η 24 bis 27 ansammelnde, nicht verdampfte· Wasser wird durch die Steuerventile 33 abgelassen, gefiltert und zu einet zur Rezirkulierungsvorrichtung gehörenden Pumpe geführt. Die Steuerventile 33 öffnen sich, sobald das Wasser in den Einzelkamuorii ein vorbestimrates Niveau erreicht hat. Der v/eitere Aufbau der Druckkammer 20, sowie weitere Funktionsbeschreibungen sind der deutschen Offenlegungsschrift 2 223 317 zu entnehmen.

Im Teilbereich 5 sind im angeführten Beispiel Kühlplatten und Kühlgitter angeordnet. Dieser Teilbereich kann aber, je nach Erfordernis, nur mit Kühlplatten oder Kühlgitttern ausgerüstet sein.

Itii gezeigten Beispiel ist eine gebogene KokilLe mit kreis— bogenförmiger Strangführung beschrieben worden. Die Erfindung Itanii auch bei einer geraden und senkrecht angeordneten KokiLLe mit senkrecht vor laufender Strangführung- oder nachträglichem Abbiegen des Stranges in die Horizontale Verwendung finden. Der gebogene S-tran.; kann auch in der Druckkammer in Stufen gerichtet werden. Auen beim schrägen oder horizontalen Stranggiessen ist die I2r:T iridur.g anwendbar.

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Claims

P A TE-NT Λ NS P R U"E C H E

1. Veriahren zum Stahlsirangglessen mit hohem Durchsatz, wobei -der Stahl in eine gekühlte "Kokille, gegossen, der sich bildende, einen J lässigen Kern aufweisende Strang ausgezogen, geführt und r.f-lriihli wird, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Strangschale wirkende ferrostatische Druck in einem der Kokille folgenden ersten Teilbereich dor.Strangführung durch mindestens teilweise längs und. quer zum Strang wirkende Abstützung aufgenommen und der Strang gleichzeitig gekühlt wird, und nach diesem"Teilbereich der mechanischen Stützung die Oberfläche, des Stranges bis zu seiner völligen Erstarrung in einen zweiten Teilbereich einem unter im wesentlichen dc-i ferrostatischen Druck entsprechenden Druck stehenden gasförmigen Medium ausgesetzt und weiter gekühlt wird.

- . 2. Stranggiessanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einen Giessgefäss und einer gekühlten Kokille _t. cladurch gekennzeichnet, dass der der Kokille (1) folgende erste Teilbereich (5) aus einer durch Platten (ΊΟ) und/oder Gitter (15) gebildeten Strangführung (4) besteht, die über Vorrichtungen (11, 16) zur Zuführung von Kühlmittel verfügt, der zweite Teilbereich (6) aus einer abgeschlossenen unter Druck stehenden Kammer (20) mit an ihren Enden angeordneten Mitteln (21, 22) zur Abdichtung des durchlaufenden Stranges (3) besteht, in dieser Kammer (20) Rollen (28 - 31) zur Führung des Sti'anges (3) auf einer vorbestimmten Bahn und Vorrichtungen zum Fördern (29' - 31) desselben sowie zur Zuführung (32) des Kühlmittels angeordnet sind.

3. Vorrichtung-nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der Kokille (1) zugekehrte Dichtung (22) mit der vorgeordneten Platte oder den vorgeordneten Gitter verbunden ist.

CONCAST AG

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409823/0900 .

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