DE2408833A1 - PROCESS FOR BENDING AND LEVELING THE CAST STRAND IN CONTINUOUS CASTING PLANTS - Google Patents
PROCESS FOR BENDING AND LEVELING THE CAST STRAND IN CONTINUOUS CASTING PLANTSInfo
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Description
Patenfanv/älte
bip!.-?ng. AmfhorGodfather
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Dip!,!ng. WolfDip!,! Ng. wolf
φ Frankfurt α Ai 21 . 2.1φ Frankfurt α Ai 21. 2.1
MiJ 12 1 2 149MiJ 12 1 2 149
Dipl.-Ing. Rudolf Schöffnann in Linz (Österreich)Dipl.-Ing. Rudolf Schöffnann in Linz (Austria)
Verfahren zum Biegen und Richten des Gußstranges inMethod for bending and straightening the cast strand in
StranggußanlagenContinuous casting plants
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen und Richten des im Bogen von der Kokille od. dgl. zur Richtzone geführten und im Biege- bzw. Richtbereich einen flüssigen Kern aufweisenden Gußstranges in Stranggußanlagen. The invention relates to a method for bending and straightening the od in the arc of the mold. Like. For Straightening zone guided and in the bending or straightening area having a liquid core in continuous casting plants.
Das Biegen und Richten des Gußstranges erfolgt im Normalfall in der Sekundärkühlzone einer Stranggußmaschine und ist bei Hochleistungsstranggußmaschinen und zur Erzeugung hoher Qualitäten praktisch unbedingt erforderlich. Wenn eine Stranggußmaschine mit vertikaler Kokille und im wesentlichen geraden Wänden Verwendung findet, was den Normalfall darstellt, dann verläßt der Strang in gerader Form die Kokille, wird dann über geeignete Biegeeinrichtungen, z.B. Walzen, gebogen, im Bogen bis zur Richtzone weitergeführt, dort wieder gerade gebogen und ausgerichtet und verläßt also die Stranggußmaschine wieder in gerader Form. In Sonderfällen werden auch Bief-emaschinen mit ge-The cast strand is usually bent and straightened in the secondary cooling zone of a continuous casting machine and is practically indispensable in high-performance continuous casting machines and for the production of high qualities. If a continuous casting machine with a vertical mold and essentially straight walls is used, what the Normal case represents, then the strand leaves the mold in a straight shape, is then over suitable bending devices, e.g. rolling, bent, continued in a curve to the straightening zone, where it is again bent and aligned and thus leaves the continuous casting machine again in a straight shape. In special cases, lettering machines are also
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bogener Kokille verwendet, bei denen der Strang die Kokille bereits in gebogener Form verläßt, im Bogen zur Richtzone geführt und dort gerade gebogen und ausgerichtet wird. v curved mold used, in which the strand leaves the mold already in a curved shape, guided in a curve to the straightening zone and is straight bent and aligned there. v
Bei Stranggußmaschinen mit gerader Kokille durchläuft der Strang zwei Zonen, in welchen er Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist, und zwar die Biege- und die Richtzone, wobei allerdings im Normalfall die bei der ersten Biegung an der Eiegezugseite liegende Strangseite in der Richtzone an der Biegedruckseite und die in der Biegezone an der Biegedruckseite liegende Strangseite in der Richtzone an der Eiegezugseite liegt. Bei Stranggußanlagen mit gebogener Kokille treten die wesentlichen Biegebeanspruchungen in der Richtzone auf. Die in der Folge verwendeten Ausdrücke "Biegedruckseite" und "Biegezugseite" gelten sowohl für die der Umformung des Stranges in die gebogene Gestalt dienende "Biegezone" als auch für die "Richtzone", wobei aber festzuhalten ist, daß die Biegezugseite ebenso wie die Biegedruckseite bei Stranggußanlagen mit Biege- und Richtzone in diesen beiden Zonen jeweils an verschiedenen Strangseiten liegt.In continuous casting machines with a straight mold, the strand passes through two zones in which it is subject to bending stresses is exposed, namely the bending and the straightening zone, although in the normal case the first bend on the pull side of the strand in the straightening zone on the pressure side and the one in the Bending zone on the bending pressure side of the strand side lies in the straightening zone on the pulling side. For continuous casting plants When the mold is bent, the main bending stresses occur in the straightening zone. The one in the episode used expressions "bending pressure side" and "bending tension side" apply both to the "bending zone" serving to reshape the strand into the curved shape for the "straightening zone", but it should be noted that the bending tension side as well as the bending pressure side in continuous casting plants with the bending and straightening zone in these two zones is located on different sides of the strand.
Bisher kommt es durch das Biegen und Richten der Stränge häufig zu Innenrissen oder zu Innenfehlern, welche von später wieder verschweißten Innenrissen herrühren. Diese letzteren Innenfehler werden in der Literatur manchmal als "ghostlines" bezeichnet.So far, bending and straightening the strands has often resulted in internal cracks or internal defects, which stem from internal cracks that were welded again later. These latter internal defects are sometimes referred to in the literature as "ghostlines".
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, durch das Innenrisse und andere durch Innenfehler hervorgerufenen Strangschäden vermieden werden.The object of the invention is to provide a method through which internal cracks and others through internal defects caused strand damage can be avoided.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß Längsdehnungen des Stranges, insbesondere in der Erstarrungsfront des flüssigen Kernes im Biege- und Richtbereich dadurch verhindert bzw. auf ein zulässiges Maß begrenzt werden,The invention essentially consists in the fact that longitudinal expansions of the strand, in particular in the solidification front of the liquid core in the bending and straightening area, thereby prevented or limited to a permissible level,
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daß durch Regelung der Abkühlung eine relative Schwächung der an der Biegedruckseite liegenden liandung des Stranges und eine relative Vergrößerung der Festigkeit der an der Eiegezugseite liegenden Wandung vorgenommen wird, so daß sich die neutrale' Biegeachse zu der an der Biegezugseite liegenden Wandung, insbesondere in diese Wandung hinein verlagert und bzw. oder daß der Strang im gesamten Biegebzw. Richtbereich durch Treibgerüste unter eine in Stranglängsrichtung wirkende Druckvorspannung gesetzt wird.that by regulating the cooling a relative weakening of the strand lying on the bending pressure side and a relative increase in the strength of the wall lying on the tensile side is made so that the neutral 'bending axis is to the wall lying on the bending side, in particular in this wall shifted into it and / or that the strand in the entire Biegebzw. The straightening area is placed under a compressive prestress acting in the longitudinal direction of the strands by driving frames.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ursache für die Entstehung der Innenrisse und der Innenfehler in der extrem geringen Verformbarkeit, vor allem ZugempfiidLichkeit des Materials, insbesondere Stahles, in der Nähe des Erstarrungspunktes liegt. Im kritischen Temperaturbereich sind die Absolutwerte der zulässigen Dehnung bei einzelnen Stahlsorten verschieden, erreichen aber bei manchen Stahlsorten Werte von nur 0,1?';.The invention is based on the knowledge that the cause of the formation of internal cracks and internal defects in the extremely low deformability, especially the tensile sensitivity of the material, especially steel, is near the freezing point. In the critical temperature range, the absolute values are permissible Elongation varies with individual types of steel, but with some types of steel it reaches values of only 0.1? '.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung· hervor.Further details and advantages of the subject matter of the invention can be found in the following description of the drawings. emerged.
In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows
Fig. 1 in einem Diagramm den typisehen Verlauf der Kurve
der zulässigen Dehnung von Stählen in Abhängigkeit von der Temperatur,
Fig. 2 schematisch einen Teil eines Gußstranges währendFig. 1 in a diagram the typical course of the curve of the permissible elongation of steels as a function of the temperature,
Fig. 2 schematically shows part of a cast strand during
des Biegevorganges im Schnitt und Fig. 3 ein Schema zu Fig. 2 zur Verdeutlichung der Erfindung,of the bending process in section and FIG. 3 is a diagram for FIG. 2 to illustrate the invention,
Aus dem Diagramm nach Fig. 1 ergibt sich, daß im kritischen Temperaturbereich K um die Solidustemperatur The diagram according to FIG. 1 shows that in the critical temperature range K is around the solidus temperature
t_ die zulässige Dehnung nur einen geringen Bruchteil der st_ the allowable elongation is only a small fraction of the s
im übrigen Temperaturbereich zulässigen Dehnung beträgt und in der Praxis Werte von nur 0,15' erreichen kann.in the rest of the temperature range is permissible elongation and in practice can reach values of only 0.15 '.
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Der in Fig. 2 dargestellte Gußstrang tritt aus der Gießvorrichtung einer Stranggußmaschine und wird in der Sekundärkühlzone z.B. mit Hilfe von Biegerollen gebogen. Anschließend wird der Strang in Verlängerung des dargestellten Bogens zur Richtzone geführt und dort gerade gebogen und ausgerichtet. Die in der Folge für die Biegezone geschilderten Verhältnisse gelten in analoger VTeise auch für die Richtzone.The cast strand shown in Fig. 2 emerges from the casting device of a continuous casting machine and is bent in the secondary cooling zone, for example with the aid of bending rollers. The strand is then guided to the straightening zone as an extension of the arc shown, where it is straightened and aligned. The subsequently described for the bending zone conditions apply analogously VT else for the straightening zone.
Der Gußstrang besitzt einen flüssigen Kern 1, dessen Querschnitt sich mit zunehmender Entfernung von der Gießmaschine verringert, eine bereits erstarrte Schale 2, deren Gesamtquerschnitt sich dementsprechend vergrößert, so daß auch die Wandstärke S dieser Schale ansteigt, und eine vorgegebene Strangdicke D. An den Erstarrungsfronten F zwisehen dem flüssigen Kern 1 und der verfestigten Schale 2 entstehen Zonen K, die den kritischen Temperaturbereich aufweisen. Die neutrale Biegeachse des Stranges wurde mit n, die Oberflächentemperatur mit to und die Solidustemperatur wieder mit ts bezeichnet.The cast strand has a liquid core 1, the cross-section of which decreases with increasing distance from the casting machine, one already solidified Shell 2, the total cross-section of which increases accordingly, so that the wall thickness S of this shell increases, and a predetermined strand thickness D. At the solidification fronts F between the liquid core 1 and the solidified shell 2 creates zones K which have the critical temperature range. The neutral one The bending axis of the strand was indicated by n, the surface temperature by to and the solidus temperature by again ts called.
Beim Eintritt in die Biegezone hat der Gußstrang noch keine Krümmung, R ist also o* , wogegen am Austritt aus der Biegezone der tatsächlich vorhandene Krümmungsradius R dem Biegeradius R entspricht. Im Biegebereich darf die Dehnung in der in der Biegezugzone liegenden kritischen Zone K den sich aus Fig. 1 ergebenden zulässigen Maximalwert nicht übersteigen, falls die erwähnten Innenrisse bzw. Innenfehler verhindert werden sollen. Es sei angenommen, daß ein Gußstrang bei A in die erstarrte Zone eintritt und bei B die kritische Temperäturzone wieder verläßt. Der Biegeradius bei A sei R, und bei B Bp. An der Biegezugseite erfährt also bei der herkömmlichen Vorgangsweise das StrangelementWhen entering the bending zone, the cast strand does not yet have any curvature, so R is o *, whereas at the exit from the bending zone the actually existing radius of curvature R corresponds to the bending radius R. In the bending area, the elongation in the critical zone K in the bending tensile zone must not exceed the maximum permissible value resulting from FIG. 1 if the aforementioned internal cracks or internal defects are to be prevented. It is assumed that a cast strand enters the solidified zone at A and leaves the critical temperature zone again at B. The bending radius at A is R, and at BB p . In the conventional procedure, the strand element is exposed to the flexural tension side
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auf dem I eg von A nach B eine Dehnung, die sich nach folgender Formel errechnen läßt:on the I eg from A to B an elongation, which is after can be calculated using the following formula:
2 ^ ^_ . 100 ^ 2 ^ ^ _ . 100 ^
1 - D/2RB D/21 - D / 2R B D / 2
Aus dieser Formel ergibt sich, daß die notwendige geringe Dehnung an sich nur dadurch erhalten werden kann, daß
die Radien R, und Rn sehr groß,
die Strangdicke D sehr klein undFrom this formula it follows that the necessary low elongation can only be obtained by making the radii R, and R n very large,
the strand thickness D is very small and
die Radiusänderung von R. auf Rß ebenfalls sehr klein gehalten wird.the change in radius from R. to R ß is also kept very small.
Große Radien und geringe Radiusänderungen führen zu. Anlagenkonstruktionen mit sehr großen Höhen, bei denen durch den mit der Anlagenhöhe steigenden ferrostatischen Druck die Beanspruchungen des stranges und der Anlage unzulässig hohe Werte annehmen.Large radii and small changes in radius lead to. System constructions with very great heights where due to the ferrostatic which increases with the height of the system Pressure, the stresses on the line and the system assume inadmissibly high values.
Die Ftrangdicke D ist meist durch andere Bedingungen festgelegt und kann nicht willkürlich variiert werden.The strand thickness D is usually determined by other conditions and cannot be varied arbitrarily will.
Der Zug-Druckverlauf im Gußstrang "beim Biegevorgang ist in Fig. 3 noch einmal veranschaulicht, wobei links die Druckseite und rechts die Zugseite veranschaulicht wurden. Die voll eingezeichnete, die Mittellinie η schneidende Schräglinie gibt dabei den theoretischen Verlauf der Zug- und Druckbeanspruchung an und zeigt, daß theoretisch Druck- und Zugbeanspruchungen um die Mittellinie η symmetrisch verlaufen, wobei die Zugbeanspruchung im Bereich der kritischen Zone K schon einen beträchtlichen Wert erreicht. Tatsächlich herrschen bei 3tranggußanlagen noch ungünstigere Bedingungen, da durch die Ausziehkräfte, welche auf den Gußstrang wirken, der Biegebeanspruchung eine ZugspannungThe tension-pressure curve in the cast strand "during the bending process is illustrated once again in FIG. 3, the pressure side being illustrated on the left and the tension side being illustrated on the right. The fully drawn diagonal line intersecting the center line η gives the theoretical course of the tensile and Compressive stress and shows that theoretically compressive and tensile stresses are symmetrical about the center line η run, whereby the tensile stress in the area of the critical zone K has already reached a considerable value. In fact, there are even more unfavorable conditions in 3-strand casting systems, because the pull-out forces that act on the Cast strands act, the bending stress a tensile stress
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überlagert wird, so daß sich tatsächlich die neutrale Achse in die Lage n,, zur Druckseite verschiebt und dementsprechend die Zugbeanspruchung und Dehnung des krix tischen Bereiches an der Zugseite vergrößert werden.is superimposed so that the neutral Axis in position n ,, shifted to the pressure side and accordingly the tensile stress and elongation of the critical area on the tension side can be increased.
In Fig. 3 wurde veranschaulicht, daß durch geeignete Maßnahmen die neutrale Achse z.B. nach n2 verlagert werden kann. Es ist sogar möglich, diese neutrale Achse in den kritischen Bereich K oder in die erstarrte Wand an der Zugseite zu verlagern, so daß im kritischen Bereich der Zugseite überhaupt keine bzw. nur mehr 'eine vernachlässigbare geringe Dehnung auftritt. An der Druckseite ergibt sich zwar eine Erhöhung der Druckspannung und eine stärkere Verkürzung, die aber nicht zu Rissen führt. Durch die Erfindung werden daher mit einfachen Mitteln die bisher auftretenden Innenfehler beseitigt und man kann auch für empfindliche Stähle mit sehr kleinen zulässigen Dehnungen im kritischen Temperaturbereich Stranggußanlagen mit brauchbaren Biegeradien R und vernünftigen, praktisch ausführbaren Längen der Biegezonen bauen. Auch bei verschiedenen Strangdicken sind Anpassungsmöglichkeiten durch entsprechende Betriebsführung der Anlage vorhanden.In Fig. 3 it was illustrated that the neutral axis can be shifted to n 2, for example, by suitable measures. It is even possible to shift this neutral axis into the critical area K or into the solidified wall on the tension side, so that in the critical area of the tension side there is no or only negligible elongation. On the pressure side there is an increase in the compressive stress and a greater shortening, but this does not lead to cracks. The invention therefore eliminates the previously occurring internal defects with simple means and it is possible to build continuous casting systems with usable bending radii R and reasonable, practically feasible lengths of the bending zones even for sensitive steels with very small permissible elongations in the critical temperature range. Adaptation options are also available for different strand thicknesses through appropriate operational management of the system.
In der Praxis können die genannten Lösungsmöglichkeiten einzeln oder in Kombination verwirklicht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Kühlung des Stranges auf eine 20 bis 200° C betragende übertemperatur der Oberfläche der in der Biegedruckzone liegenden Strangseite gegenüber der Biegezugzone zu regeln. Eine weitere Föglichkeit besteht darin, die Wandstärke der erstarrten Schale des stranges durch entsprechende Kühlung an dor Biegedruckseite um mehr als 50A kleiner als an der Zugseite zu halten. Schließlich können« wie erwähnt5 bereits vdr der Verformungszone Ausziehgerüste angebracht werden, durch die der Strang während der Verformung unter einer Druckvorspannung gehalten wird, durch die kritische Zugbelastungen egalisiert werden.In practice, the possible solutions mentioned can be implemented individually or in combination. One possibility is to regulate the cooling of the strand to an excess temperature of 20 to 200 ° C. of the surface of the strand side lying in the bending pressure zone opposite the bending tensile zone. Another Föglichkeit is to keep the wall thickness of the solidified shell of the strand is smaller by appropriate cooling of dor bending pressure side by more than 5 0 A than at the trailing side. Finally, "as mentioned 5 are already attached vdr the deformation zone Ausziehgerüste through which the strand is maintained during the deformation under a compressive prestress, are equalized by the critical tensile loads.
- 6 409839/0841 - 6 409839/0841
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