DE2409820A1 - Mould for the continuous casting of steel - using formula for obtaining tapered mould walls to prevent fissures in cast billet - Google Patents
Mould for the continuous casting of steel - using formula for obtaining tapered mould walls to prevent fissures in cast billetInfo
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Abstract
Description
Stranggießkokille Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille für die Herstellung von Gußsträngen aus Stahl, deren Innenquerschnitte durch eine der Schrumpfung des Stranges bei der Abkühlung angepaßte Neigung der 4Zokillenwände zum Austrittsende hin abnehmen. Continuous casting mold The invention relates to a continuous casting mold for the production of cast steel strands, the inner cross-sections of which through one of the Shrinkage of the strand during cooling, adapted inclination of the 4 mold walls remove towards the outlet end.
Es ist bekannt, daß beim Stranggießen von Stahl, insbesondere bei höheren Gießgeschwindigkeiten, die Gefahr des Auftretens von Kantenrissen zunimmt, die häufig mit Strangdurchbrüchen einhergeht, Die häufigste Ursache für das Entstehen solcher Längsrisse im Stranggußmaterial bildet der fehlende Kontakt des Gußstranges mit der innenseitig gekühlten Gleitfläche der Stranggießkokille. Da das Abheben der Strangschale von der inneren Gleitfliche der Kokille durch die Schrumpfung bei der Abkühlung hervorgerufen wird, hat man bereits versucht, der Bildung von Lnngsrissen durch konische Ausbildung der Kokillenform entgegenzuwirken. It is known that in the continuous casting of steel, especially in higher casting speeds, the risk of edge cracks occurring increases, which is often associated with strand breakthroughs, the most common cause of occurrence Such longitudinal cracks in the continuously cast material are caused by the lack of contact between the cast strand with the internally cooled sliding surface of the continuous casting mold. As the take off the strand shell from the inner sliding surface of the mold due to the shrinkage the cooling, attempts have already been made to prevent the formation of longitudinal cracks counteract this by conical design of the mold shape.
Eine solche Stranggießkokille, deren konische Innenwände auf das Schrumpfungsmaß des zu vergießenden lWJerkstoffes Rücksicht nimmt, ist unter anderem in der DU-PS 896 256 beschrieben. Da die unterschiedlich langen Seiten bei Rechteckknüppeln bzw. Brammen um einen unterschiedlichen Betrag schrumpfen, sind bei der danach bekannten Kokille die Schmalseiten stärker konisch geneigt als die breitseiten, wobei auf eine Konizität im Bereich dieser Breitseiten gegebenenfalls ganz verzichtet werden kann. Bei dem danach vergossenen werkstoff hanuelt es sich um Al-Cu-Fig-Legierungen. Gußatränge aus derartigen Legierungen verlassen die Kokille an ihrem unteren Austrittsende in einem praktisch durcherstarrten Zustana, so d sich dabei noch einigermaßen sicher die Werte der tats;chlichen Schrumpfung ermitteln lassen, iiuf die Ierhältnisse beirri Stranggießen von Stahl lassen sich die so ermittelten werte nicht übertragen, weil Gußstränge aus Stahl anders schrumpfen und im Inneren erst weit unterhalb der Gießkokille erstarren. Such a continuous casting mold, the conical inner walls of which on the The amount of shrinkage of the material to be cast is taken into account, among other things in the DU-PS 896 256 described. Because the sides of different lengths in rectangular billets or slabs shrink by a different amount, are known afterwards Mold the narrow sides more conically inclined than the broad sides, whereby on a conicity in the area of these broad sides may be completely dispensed with will can. The material then cast is Al-Cu-Fig alloys. Strands of castings made from such alloys leave the mold at its lower outlet end in a practically frozen state, so you are still reasonably sure have the values of the actual shrinkage determined, on the results With the continuous casting of steel, the values determined in this way cannot be transferred, because cast steel strands shrink differently and only far below the inside The casting mold solidifies.
während bei der Kokille nach der DT-PS 896 256 eine über die Kokillenlänge gleichbleibende Konizität vorgesehen ist, ndert sich bei der in der DD 750 887 beschriebenen Kokille die fleigung der Kokillenwande zum unteren Austrittsende hin. An einen am oberen Ende zylindrischen Wandteil schließt sich ein konischer Wandteil an, der zum unteren KOkillenaustrittsonde hin wieder in einen zJlindrischen Wandteil übergeht. Der konische und der untere bereich dieser Kokille sind geschlitzt, um sie federnd gegen den Strang anzupressen. Auf diese reise soll ein abbeben der Strangschale von der Kokillenwand infolge einer nicht der Schrumpfung entsprechenden Konizität vermieden werden Mähere Angaben über die einzuhaltende Konizität sind auch hier nicht gemccht. Im Übrigen ist eine derart geschlittzte Kokille für das Stranggießen von Stahl ungeeignet. while with the mold according to DT-PS 896 256 one over the mold length constant conicity is provided, changes to that described in DD 750 887 Mold the flexing of the mold walls towards the lower outlet end. To one on The upper end of the cylindrical wall part is followed by a conical wall part, which merges again into a cylindrical wall part towards the lower coke outlet probe. The conical and lower areas of this mold are slotted to make them resilient to press against the strand. On this journey, the strand bowl is supposed to shake off from the mold wall as a result of a conicity not corresponding to the shrinkage are avoided not done. Incidentally, such a slotted mold is for continuous casting unsuitable for steel.
Eine Stranggießkokille mit ähnlich geneigten Kokillenwänden ist auch in der OE-PS 281 325 beschrieben. Dort ist die Konizität der Kokillenwand vorsorglich stärker ausgebildet, als sie der Schrumpfung der Strangschale in wiesen Wandbereich entspricht, so daß der Strang unter Zwang spaltlos eführt und dabei stark gekühlt wird. In dem daran anschließenden Kokillenbereich ist die Konizität so gemindert, daß sich wieder ein Spalt zwischen Strangschale und Kokillenwand einstellt und der Strang dadurch schwächer gekühlt wird, Versuche haben nun ergeben, da3 die Kantenribbildung unmittelbar nach der Ausbildung der festen Strangschale an der Kokillenwand entsteht, und zwar in einem Bereich von etwa 100 mm unterhalb des Gießspiegels. Will man daher Längsrisse an Stranggußkrnlppeln vermeiden, so ist es notwendig, insbesondere diese ersten 100 mm Strang durch geeignete konische Ansbildung der Kokillenwände abzustützen. Die neu gebildete Strangschale ist darüber hinaus derart empfindlich, weil noch weich, daß von der weiteren Abkühlung des Stranges ausrehende Kräfte ein erneutes Abheben der gerade erst gebildeten Strangschale von der Kokillenwandung bewirken können. Eine geradlinig konische Gestaltunp der Kokille ist daher nicht in der Lage, die Entstehung von iiängsrissen zu vermeiden. A continuous casting mold with similarly inclined mold walls is also available in the OE-PS 281 325 described. There, the conicity of the mold wall is a precautionary measure more developed than the shrinkage of the strand shell in the wall area corresponds, so that the strand under pressure eführung without gaps and thereby strongly cooled will. In the adjacent mold area, the conicity is reduced so that that there is a gap between the strand shell and the mold wall and the As a result, the strand is less cooled, Attempts have now shown da3 the edge rib formation immediately after the formation of the solid strand shell arises on the mold wall, in an area of about 100 mm below of the meniscus. Therefore, if one wants to avoid longitudinal cracks in continuous cast crumbs, then so it is necessary, in particular, this first 100 mm strand by suitable conical Support the formation of the mold walls. The newly formed strand shell is above In addition, so sensitive, because still soft, that from further cooling of the strand unwinding forces cause the strand shell that has just been formed to lift off again the mold wall can cause. A straight, conical shape of the mold is therefore not able to avoid the formation of longitudinal cracks.
Bei konischer ausführung der Kokilleninnenwandung im bereich des Gießspiegels neigt der flissige Stahl zum Ankleben an der Kokillenwand. Infolge dieses Klebens kommt es leicht zum Aufreißen der Strangschale mit den damit verbundenen Oberflächenschäden und darüber hinaus gegebenenfalls zu Durchbrüchen. With a conical design of the inner wall of the mold in the area of the The molten steel tends to stick to the mold wall at the mold level. As a result this gluing, it is easy to tear open the strand shell with the associated Surface damage and, moreover, possibly to breakthroughs.
Eine durchgehend konische Ausführung der Kokillenwand erhöht auch beträchtlich die von der Kokille auf den Strang übertragene Reibung. Infolge dieser Reibung kann es ebenfalls zum Aufreißen der gebildeten Strangschale und damit zur erhöhten Gefahr von Durchbrüchen kommen. A continuously conical design of the mold wall also increases the friction transmitted from the mold to the strand is considerable. As a result of this Friction can also cause the strand shell formed to tear open and thus to increased risk of breakthroughs.
Eine über die Kokillenlänge unterschiedliche Konizität muß dagegen, wenn sie wirksam sein will, dem differenzierten Schrumpfungsverhalten des zu vergießenden Stahls beim Durchgang durch die Kokille Rechnung tragen. On the other hand, a conicity that differs over the length of the mold must if it wants to be effective, the differentiated shrinkage behavior of the one to be shed Take the steel into account when passing through the mold.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, das Auftreten von Längsrissen bzw. Kantenrissen sowie die Durchbruchgefahr bei Gußsträngen aus Stahl, insbesondere bei erhöhter Giebgeschwindig-keit, durch eine der Schrumpfung der Strangschale besser angepaßte Formgebung der Kokilleninnenwände zu vermeiden. The invention is accordingly based on the object of the occurrence from longitudinal cracks or edge cracks as well as the risk of breakthrough in cast strands Steel, especially at increased speed, due to shrinkage the shape of the mold inner walls better adapted to the strand shell to avoid.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die erfindungsgemäße stranggießkokille dadurch, daß die relative Änderung der Umfangslänge # U der sich zum Austrittsende hin verengenden Innenquerschnitte, bezogen auf die Ausgangslänge des Umfanges Uo im Bereich des Gießspiegels, in Prozent dem Verlauf einer Parabel angenähert ist deren Beziehung #U/Uo % = (f. Vg + Ko) lautet, wobei der Faktor K zwischen 0,12 und 0,18 und der Faktor f zwischen 0 0,00 und -0,00015 liegen und wobei Vg die Gießgesch-windigkeit in cm/min und 1 die zwischen dem Gießspiegel und dem åeweiligen Innenquerschnitt gemessene Kokillenlänge in cm bedeuten.To solve this problem, the continuous casting mold according to the invention is characterized in that the relative change in the circumferential length # U of the inner cross-sections narrowing towards the outlet end, based on the initial length of the circumference Uo in the area of the meniscus, in percent approximates the course of a parabola whose relationship # U / Uo% = (for Vg + Ko) is, where the factor K is between 0.12 and 0.18 and the factor f between 0.00 and -0.00015 and where Vg is the casting speed in cm / min and 1 is that between the meniscus and the respective inner cross-section mean measured mold length in cm.
Es wurde überraschend gefunden, daß die auf den Ausgangsumfang bei Beginn der Erstarrung der Schale bezogene Abnahme des Strangumfanges im wesentlichen einer Parabel folgt und sich proportional mit der wurzel aus der jeweiligen Kokillenlänge ändert. Es wurde weiterhin gefunden, daß der @@roportionalitätsfaktor noch von der Gießgeschwindigkeit abhängt, allerdings in wesentlich geringerem Maße als bislang allgemein angenommen wurde. It was surprisingly found that on the initial scope Beginning of the solidification of the shell-related decrease in the circumference of the strand essentially follows a parabola and is proportional to the root of the respective mold length changes. It was also found that the proportionality factor still depends on the Casting speed depends, but to a much lesser extent than before was generally accepted.
Wesentlich ist in diesem Zusammenhang die weitere Erkenntnis, daß die Konizität der Seitenwände der Kokillenöffnungen, soweit diese innerhalb der angegebenen Grenzen dem Verlauf der Parabel angepaßt ist, für alle praktisch in Betracht kommenden Gußstrangformate, d.h. «vuerschnittsformen und Kantenlängen, giiltig bleibt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß Formate bzw. Kantenlängen und Gießgeschwindigkeiten in einem gewissen Verhältnis zueinander stehen, das in der Praxis nur in Grenzen verlassen werden kann. What is essential in this context is the further knowledge that the conicity of the side walls of the mold openings, insofar as they are within the specified limits is adapted to the course of the parabola, for all practically in Cast strand formats to be considered, i.e. «cross-sectional shapes and edge lengths, remains valid. It should be noted that formats or edge lengths and Casting speeds are in a certain ratio to each other, which in the Practice can only be left within limits.
Der Faktor Ko, der den Verhältnissen bei der (theoretischen) Gießgeschwindigkeit 0 cm/min (Stillstand) ents-pricht, ist weitgehend von der Gußstrangananlyse abhängig und liegt innerhalb der angegebenen Grenzen umso naher, je höher der Kohlenstoffgehalt ist, wobei er sich bei weichen Stäblen mehl dem unteren Grenzwert nähert und bei niedrigt bis mittelgekohlten Stählen etwa 0,15 beträgt. The factor Ko, which corresponds to the conditions for the (theoretical) casting speed 0 cm / min (standstill) corresponds to a large extent from the cast strand analysis The higher the carbon content, the closer it is within the specified limits is, whereby it approaches the lower limit value for soft stick flour and at low to medium carbon steels is about 0.15.
Er geht in die gefundene Beziehung mit der Dimension ein.He goes into the found relationship with the dimension a.
Vg ist die Cießgeschwindigkeit in cm/min, während 1, wie t)ereits erwahnt, die Kokillenlänge in cm bedeutet, und zwar gemessen als abstand zwischen dem Gießspiegel und derjenigen Stelle der Kokillenlänge, für die XXXXXXXXXX die jeweilige Konizität bzw. Neigung der Kokilleninnenwand ermittelt werden soll, Der Faktor f (Geschwindigkeitsfaktor) beträgt bevorzugt etwa -0,0000966 und hat die Dimension % . min/cm Mit Hilfe der angegebenen Beziehung läßt sich bei feststehender Gießseschwindigkeit für jeden Punkt der Kokille die jeweilige Umfangslänge des Innenquerschnitts ermitteln. Der so ermittelte ert ist bei vorgegebenem Strangformat auf den gegenseitigen Abstand der Kokillenwinde und tlamit auf die Konizität der einzelnen Kokillen wand umzurechnen. Die angegebene Beziehung gilt, wie bereits erwähnt, für alle beim Stranggießen von Stahl praktisch in Betracht kommenden Strangformate.Vg is the casting speed in cm / min, while 1, as t) already mentioned, means the mold length in cm, measured as the distance between the meniscus and that point of the mold length for which XXXXXXXXXX the respective conicity or inclination of the mold inner wall is determined should be, The factor f (speed factor) is preferably about -0.0000966 and has the dimension%. min / cm With the aid of the relationship given, the respective circumferential length of the inner cross-section can be determined for each point of the mold, with the casting speed fixed. The result determined in this way is to be converted to the mutual spacing of the mold winch for a given strand format and to the conicity of the individual mold wall. As already mentioned, the relationship given applies to all strand formats that can be practically considered in the continuous casting of steel.
Bei Einhaltung der angegebenen Bedingungen läßt sich in der erfindungsgemäß ausgebildeten Kokille Stahl ohne die Gefahr des Abhebens der Strangschale von den Kokilleninnenwänden infolge Schrumpfung vergießen und auf diese Weise das Risiko des AuStretens von Längsrissen auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten mit für die Praxis ausreichender Sicherheit vermeiden. So können z.B. für Achtkant-Stränge mit einer Achtkantdiagonalen von 200 mm bzw. 230 bis 260 mm Gießgeschwindigkeiten von 2,2 bis 1,3 m/min eingehalten werden. T3ei Quadrat-Strängen mit einer Kantenlänge von 120 mm kann die Gießgeschwindigkeit gefahrlos 4,2 min betragen. If the specified conditions are adhered to, the according to the invention can be formed chill steel without the risk of the strand shell lifting off from the Shedding mold inner walls as a result of shrinkage and in this way the risk the appearance of longitudinal cracks even at high casting speeds for the Avoid practice of sufficient safety. For example, for octagonal strands with an octagonal diagonal from 200 mm or 230 to 260 mm casting speeds from 2.2 to 1.3 m / min are adhered to. T3ei square strands with one edge length of 120 mm, the casting speed can safely be 4.2 minutes.
Um die Herstellung der Kokille zu vereinfachen, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig, jede Innenwand der Kokille der Länge nach aus mehreren, ebenen, sich aneinander anschließenden Wandabschnitten mit zum @ustrittsende hin stufenförinig abnehmender Konizität zusammenzusetzen, wobei die Konizität jedes einzelnen Wandabschnittes dem Mittelwert der für diesen Langenbereich bzw. Wandabschnitt geltenden Umfangsänderung entspricht. Es hat ich gezeigt, daß diese Auflösung der parabelförmig verlaufenden Kurve in gerade Abschnitte mit für die Praxis hinreichender Sicherheit möglich ist, wobei das Ergebnis aber natürlich umso besser ist, je höher die Anzahl der zueinander unterschiedlich geneigten Jandabschnitte in Durchlaufrichtung der Kokille gewählt wird In der Regel reichen einige wenige zueinander unterschiedlich geneigte Wandabschnitte aus Wesentlich ist aber, daß die sich im Bereich des Gießspiegels jeweils gegenüberliegenden innenwände in bekannter Weise parallel zueinander angeordnet sind. In order to simplify the production of the mold, it is according to one Another feature of the invention useful, each inner wall of the mold of the length after of several, flat, adjoining wall sections with for @ outlet end gradually decreasing conicity, whereby the Conicity of each individual wall section is the mean value for this length range or wall section corresponds to the applicable change in circumference. It has shown me that this resolution of the parabolic curve into straight sections with for the practice of adequate security is possible, but the result is natural The higher the number of jand sections that are inclined differently to one another, the better is chosen in the direction of passage of the mold. As a rule, a few are sufficient It is essential, however, that wall sections inclined differently from one another the inner walls opposite each other in the area of the meniscus in known Way are arranged parallel to each other.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausfährungsbeispiel schematisch erläutert: Die Stranggießkokille 1 ist bis auf die Ausbildung der Innenwände bzw. deren Neigung von an sich bekannter Bauart. Aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Zwischenpfanne wird der flüssige Stahl in die kupferne Gleitkokille 1 gegossen, in welcher die Erstarrung der Strangschale beginnt. Am Kokillenaustritt weist der Strang eine erstarrte Strangschale 2 und einen noch flüssigen Kern 3 auf. Dort wird der Strang durch Rollen 4 geführt, die mit der Kokille 1 verbunden sind. An die Kokille 1 kann sich in iiblicher ;;eise ein Rollengerüst für die weitere Führung und Kühlung des Stranges anschließen. In the drawing, the invention is shown schematically in an exemplary embodiment explained: The continuous casting mold 1 is up to the formation of the inner walls or their inclination of a known type. From one not shown in the drawing The liquid steel is poured into the copper sliding mold 1 in the intermediate ladle, in which the solidification of the strand shell begins. At the mold outlet, the Strand a solidified strand shell 2 and a still liquid core 3. There will the strand passed through rollers 4, connected to the mold 1 are. In the usual way, a roller frame can be attached to the mold 1 for the other Connect guidance and cooling of the line.
Die Innenwände der Kokille 1 sind entsprechend der Erfindung ausgebildet. Um die unterschiedliche Neigung der einzelnen Längenabschnitte deutlicher hervorzuheben, ist diese im Vergleich zum Querschnitt des Innenraums übertrieben stark gezeichnet. The inner walls of the mold 1 are designed according to the invention. In order to emphasize the different inclination of the individual length sections more clearly, this is drawn exaggerated in comparison to the cross-section of the interior.
Für die Ermittlung der Innenkontur der Kokille ist die Beziehung #U/Uo % = (-0,0000966 . Vg + 0,165) zugrundegelegt worden. Für ein bestimmtes Strangformat, z.B.To determine the inner contour of the mold, the relationship # U / Uo% = (-0.0000966. Vg + 0.165) has been taken as a basis. For a specific strand format, e.g.
für einen buadrat-Strang mit einer Kantenlänge von 120 mm und für die dafür entsprechende Gießgeschwindigkeit läßt sich fiir eine z.B. 780 mm lange Kokille die relative Umfangsänderung im Bereich jedes einzelnen Lingenabschnittes ermitteln. Der sich aus der genannten Beziehung ergebende parabolische Verlauf ist dabei durch vier sich aneinander anschließende Geraden unterschiedlicher Neigung ersetzt worden. Auf diese eise entstehen die in der Zeichnung wiedergegebenen wandbereiche 5, 6, 7 und 8, deren Neigung zur Kokillenachse in Durchlaufrichtung des Stranges abnimmt, Bei der in der Zeichnung dargestellten Kokille beginnt die Erstarrung des Stranges bzw. die Bildung der Strangschale 2 erst in einem Abstand unterhalb des Gießspiegels 9. Die Auslegung der Innenkontur nach der genannten Beziehung beginnt in dem Punkt der beginnenden Brstarrung. Dieser festlegbare Punkt liegt bei der hier zugrunde gelegten 780 mm langen Kokille etwa 80 mm unterhalb der Kokillenoberkante 10. Auf dieser Länge, also im Bereich des Gießspiegels 9, sind die sich jeweils gegenüberliegenden Kokilleninnenwände parallel zueinander angeordnet.for a buadrat strand with an edge length of 120 mm and for the corresponding casting speed can be, for example, 780 mm long Ingot the relative change in circumference in the area of each individual blade section determine. The parabolic course resulting from the relationship mentioned is thereby by four adjoining straight lines of different inclination been replaced. In this way, the wall areas shown in the drawing are created 5, 6, 7 and 8, their inclination to the mold axis in the direction of passage of the strand decreases, in the case of the mold shown in the drawing, the solidification of the begins Strand or the formation of the strand shell 2 only at a distance below the Mold level 9. The design of the inner contour according to the relationship mentioned begins at the point of incipient solidification. This definable point is at the The 780 mm long mold used here is about 80 mm below the top edge of the mold 10. On this length, that is to say in the area of the meniscus 9, they are in each case opposite mold inner walls arranged parallel to each other.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |