DE2559038A1

DE2559038A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von stahl

Info

Publication number: DE2559038A1
Application number: DE19752559038
Authority: DE
Inventors: Nobuhisa Hasebe; Tatsuo Kobatake; Toshio Matsumoto; Katashi Saito
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1975-01-13
Filing date: 1975-12-30
Publication date: 1976-07-15
Also published as: JPS5538221B2; GB1525279A; JPS5180624A; US4043382A; FR2297106B1; FR2297106A1; CA1043527A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Stahl

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Stranggießen von Stahl unter Verwendung einer geraden Kokille und unter Führung des Gießstrangs, während er gebogen oder gekrümmt wird»

Es sind bereits die im folgenden erläuterten sechs Verfahren für das Stranggießen von Stahl bekannt:

1, Ein Einzelkrümmung/Punktbegradigungsverfahren unter Verwendung einer gekrümmten Kokille, bei dem eine Stahl« schmelze in die gekrümmte Kokille gegossen, ein noch nicht erstarrter Gießstrang während der Bildung einer erstarrten Schale oder Haut an ihm geführt und dabei längs einer Krümmung mit dem gleichen Radius wie bei der gekrümmten Kokille gebogen wird, worauf die Erstarrung des noch nicht erstarrten Gießstrangs beschleunigt und zu

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Ende geführt wird, während der so gebogene Gießstrang an einer einzigen Stelle praktisch in waagerechter Richtung begradigt wird, und der Gießstrang nach dem vollständigen Erstarren in waagerechter Lage geschnitten und wegbefördert wird.

2. Ein Verfahren, bei dem ein Gießstrang an einer unbegrenzten (infinite) Stelle gebogen und allmählich begradigt wird, unter Verwendung einer gekrümmten Kokille, bei dem die Stahlschmelze in die gekrümmte Kokille eingegossen und der noch nicht erstarrte Gießstrang mit einer sich an ihm bildenden erstarrten Haut zu einem gewissen Grad geführt wird, während er längs einer Krümmung mit dem gleichen Radius wie bei der gekrümmten Kokille gebogen wird, sodann die Erstarrung des Gießstrangs beschleunigt und zum Abschluß gebracht wird, während der gekrümmte Gießstrang durch Vergrößerung seines Krümmungsradius an mehreren Stellen oder an unbegrenzten Stellen allmählich begradigt und danach der vollständig erstarrte Gießstrang in waagerechter Lage geschnitten und wegbefördert wird_o

3ο Ein Vertikalstranggießverfahren unter Verwendung einer geraden Kokille, bei dem die Stahlschmelze in die gerade Kokille eingegossen, die Erstarrung eines noch nicht erstarrten, eine Erstarrungshaut aufweisenden Gießstrangs in seiner lotrechten Lage beschleunigt und zum Abschluß gebracht wird, während er im wesentlichen lotrecht abwärts geführt wird, worauf der völlig erstarrte Gießstrang in seiner lotrechten Lage geschnitten und wegbefördert wird,

4. Ein Vertikalerstarrung/Einzelkrümmung/Punktbegradigungs-Verfahren unter Verwendung einer geraden Kokille, bei dem Stahlschmelze in die gerade Kokille eingegossen, die Erstarrung des eine Erstarrungshaut oder -schale aufweisenden Gießstrangs in seiner lotrechten Lage unter im

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wesentlichen lotrecht abwärts erfolgender Führung des noch nicht erstarrten Gießstrangs beschleunigt und abgeschlossen, der völlig erstarrte Gießstrang mit einem konstanten Krümmungsradius aus dem lotrechten Zustand heraus gebogen, danach der Gießstrang an einer einzigen Stelle in praktisch waagerechter Richtung begradigt und schließlich der Gießstrang in der waagerechten Lage geschnitten und wegbefördert wird«

5· Ein ohne Erstarrung stattfindendes Vertikal/Einfachkrümmung/Purtebegradigungsverfahren unter Verwendung einer geraden Kokille, bei dem Stahlschmelze in die gerade Kokille eingegossen wird, der noch nicht erstarrte, eine Erstarrungshaut aufweisende Gießstrang im wesentlichen lotrecht abwärts bis zu einem gewissen Grad geführt, sodann der noch nicht erstarrte Gießstrang mit einem konstanten Krümmungsradius aus der lotrechten Lage gebogen bzw« gekrümmt, die Erstarrung des noch nicht erstarrten Gießstrangs beschleunigt und abgeschlossen, während er an einer einzigen Stelle im wesentlichen in waagerechter Richtung begradigt wird, und sodann der völlig erstarrte Gießstrang in seiner waagerechten Lage geschnitten und wegbefördert wird.

6. Ein erstarrungsfreies Vertikalgießverfahren mit Biegung oder Krümmung an einem unbegrenzten Punkt und mit allmählicher Begradigung unter Verwendung einer geraden Kokille, bei dem Stahlschmelze in die gerade Kokille eingegossen, der noch nicht erstarrte Gießstrang mit einer an ihm gebildeten Erstarrungshaut von der Oberfläche (meniscus) der Stahlschmelze in der geraden Kokille aus über eine Strecke von 2 bis 3 m im wesentlichen lotrecht abwärts geführt, sodann der unverfestigte Gießstrang in der lotrechten Stellung durch fortlaufende Verkleinerung des Krümmungsradius an unbegrenzten Stellen allmählich auf

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eine konstante Krümmung gebogen bzw, gekrümmt, hierauf die Erstarrung des Strangs beschleunigt und abgeschlossen wird, während er langsam in im wesentlichen waagerechter Richtung durch Vergrößerung des konstanten Radius an unbegrenzten Stellen begradigt wird, und schließlich der völlig erstarrte Strang in der waagerechten Lage geschnitten und wegbefördert wird.

Die bisher angewandten Verfahren für das Stranggießen von Stahl sind mit den folgenden Problemen behaftet: Bei den unter 1 ·, 2·, 5» und 6„ genannten Verfahren treten Einschlüsse in der in eine Kokille vergossenen Stahlschmelze zusammen mit letzterer tief in den gekrümmten Abschnitt des unverfestigten Gießstrangs ein, weil letzterer beim Krümmen oder Biegen geführt wird_o Beim Hochsteigen aufgrund ihres Auftriebs werden die Einschlüsse an der Innenfläche des Krümmungsabschnitts der erstarrten Haut des Gießstrangs aufgefangen, und sie können in vielen Fällen nicht vollständig bis zur Schmelzenoberfläche in der Kokille hochsteigen,, Hierdurch wird die Bildung einer lokalisierten Zone von Einschlüssen an einer (bestimmten) Stelle im Inneren des völlig erstarrten Gießstrangs hervorgerufen·

Bei den unter 3« und 4, geschilderten Verfahren bilden sich dagegen diese lokalisierten Einschlußzonen im Inneren des völlig erstarrten Gießstrangs niemals, weil letzterer bis zum Abschluß der Erstarrung in lotrechter Position gehalten wird_e Die vergrößerte Höhe von der Schmelzenoberfläche (meniscus) in der Kokille bis zum Abschlußpunkt der Erstarrung des Gießstrangs, doho bis zu seiner Krater- oder Trichterspitze, bewirkt jedoch eine Erhöhung des statischen Drucks der Stahlschmelze nahe des Abschlußpunkts der Erstarrung im Inneren des (noch) unverfestigten Gießstrangs. Der Durchmesser der den noch nicht erstarrten oder noch weichen Strang führenden Rollen sollte daher ausreichend vergrößert werden, um diesem

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erhöhten statischen Druck der Stahlschmelze entgegenzuwirken₀ Diese Vergrößerung des Führungsrollendurchmessers führt zu einem größeren Abstand zwischen den Rollen» was wiederum eine größere Ausbeulung des Strangs zwischen den Rollen zur Folge hat· Hierdurch wird eine dichte Mittenausseigerung (dense center segregation) im Gießstrang hervorgerufen· Wenn eine Reduzierung des Strangs bei vergleichsweise großem Walzzug bzwe Querschnittsminderung in der Nähe des Erstarrungs-Abschlußpunkts des Strangs mit Hilfe von Reduktionswalzen mit dem Ziel durchgeführt wird, diese großen Ausbeulungen zu begradigen und die Mittenausseigerung auszuschalten, werden zahlreiche innere Risse an der Liquidus-Solidus-Grenzfläche der Stahlschmelze im Gießstrang herbeigeführte

Bei den vorstehend unter 1, und 5, beschriebenen Verfahren wird der Gießstrang weiterhin mit einem konstanten Radius gekrümmt und dann in seinem unerstarrten Zustand an einem einzigen Punkt praktisch in waagerechter Richtung begradigte Durch dieses Krümmen und Begradigen werden zu große Verformungsspannungen auf den Gießstrang ausgeübt, so daß sich zahlreiche Oberflächen- und Innenrisse bilden.

Cp Mn, S und andere Bestandteile seigern im allgemeinen in der noch nicht erstarrten Stahlschmelze in der Nähe des Erstarrungsendpunkts des kontinuierlich gegossenen Gießstrangs aus_c Bei allen vorher geschilderten Verfahren ist die Bildung einer dichten Mittenausseigerungszone im Zentrum des Strangquerschnitts wegen der Ausbeulung zwischen den Walzen nahe des Erstarrungsendpunkts des Gießstrangs unvermeidbare

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung für das Stranggießen von Stahl unter Verwendung einer geradlinigen Kokille der Art, bei welcher der Gießstrang während seiner Biegung oder Krümmung geführt wird. Mit der erfindungsgemäßen

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Verbesserung sollen Innen- und Außenfehler des Strangs, d_#h· Lokalisierung von Einschlüssen, Mittenausseigerung sowie Innen- und Außenrisse, vermieden werden_o

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem eine Stahlschmelze kontinuierlich in eine geradlinige Kokille eingegossen wird, der noch nicht erstarrte Gießstrang mit einer an ihm ausgebildeten Erstarrungshaut unter Biegung des Gießstrangs längs eines gekrümmten Führungsabschnitts geführt wird und der gekrümmte Gießstrang sodann im wesentlichen in waagerechter Richtung begradigt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stahlschmelze kontinuierlich in eine geradlinige Kokille vergossen wird, daß ein noch nicht erstarrter Gießstrang mit einer an ihm ausgebildeten Erstarrungshaut zunächst längs eines Vertikalführungsabschnitts im wesentlichen lotrecht abwärts geführt wird, wobei die Erstreckungs- bzw. Führungslänge dieses Abschnitts im Bereich von 3 bis 7 m von der Stahlschmelzenoberfläche in der Kokille aus beträgt, daß der noch nicht erstarrte Gießstrang hierauf in lotrechter Position längs eines gekrümmten Mehrfach(punkt)-Biegeführungsabschnitts mit einer Anzahl von Biegerollenpaaren geführt und dabei an mehrerei Punkten gebogen oder gekrümmt wird, indem sein Krümmungsradius an jedem Biegerollenpaar fortschreitend verkleinert wird, wobei die Erstreckungs- oder Führungslänge dieses Abschnitts im Bereich von 1 bis 4 m liegt, daß der noch nicht erstarrte und auf diese Weise an mehreren Punkten gekrümmte Gießstrang anschließend längs eines eine konstante Krümmung besitzenden Führungsabschnitts mit zahlreichen Führungsrollenpaaren und mindestens einem Reduktionswalzenpaar geführt wird, wobei der Krümmungsradius des Konstantkrümmung-Führungsabschnitts demjenigen am Auslaufende des Mehrfach-Biegeführungsabschnitts entspricht und seine Führungs- oder Erstreckungslänge im Bereich von 35 bis 8596 der Länge von der Stahlschmelzenoberfläche in der Kokille bis zu einer dem Konstantkrümmung-Führungsab-

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schnitt nachgeschalteten punktweisen bzw, Punkt-Begradigungsstelle liegt, daß danach die Erstarrung des Gießstrangs vor der Punkt-Begradigungsstelle abgeschlossen wird, daß im Anschluß hieran der Gi»ßstrang in der Nähe seines Erstarrung-Endpunkts durch mindestens ein den Auslaufabschnitt des Konstantkrü^nmung-Führungsabschnitts bildendes Reduktionswalzenpaar mit einem Walzzug bzw. einer Querschnittsminderung von O_t1 bis 2,096 pro Reduktionswalzenpaar reduziert wird und daß schließlich der auf diese Weise reduzierte Gießstrang an der Punkt-Begradigungsstelle an einem einzigen Punkt in im wesentlichen waagerechter Richtung begradigt wird.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Stahl-Stranggießvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Abstand von der Innenfläche der Krümmung eines Gießstrangs und dem Einschlußgehalt-Index aufgrund einer Messung der Verteilung des Einschlußgehalts bei einem völlig erstarrten Gießstrang.

Im Hinblick auf die eingangs geschilderten Umstände wurden erfindungsgemäß ausgedehnte Untersuchungen im Hinblick auf ein Verfahren und eine Vorrichtung angestellt, mit denen Innen- und Außenfehler eines Gießstrangs, nämlich Lokalisierung von Einschlüssen, Mittenausseigerung sowie Innen- und Außenrisse, verhindert werden können· Als Ergebnis dieser Untersuchungen wurde gefunden, daß die genannten Fehler des Gießstrangs beseitigt oder zumindest beträchtlich verringert werden können, wenn die Stahlschmelze kontinuierlich in eine geradlinige Kokille eingegossen wird, ein noch nicht erstarrter Gießstrang

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mit einer an ihm gebildeten erstarrten Schale oder Haut praktisch lotrecht abwärts längs eines Vertikalführungsabschnitts in Form der geraden Kokille und eines Vertikalführungsrollgangs aus zahlreichen Führungsrollen- oder -walzenpaaren geführt wird, wobei die Rollganglänge der Vertikalführung eine Länge von 3 bis 7 m von der Oberfläche (meniscus) der Stahlschmelze in der geraden Kokille besitzt, danach der noch nicht erstarrte Gießstrang in lotrechter Stellung längs eines gekrümmten MehrfachCpunktJ-Biegeführungsabschnitts mit zahlreichen Biegerollenpaaren geführt und dabei an mehreren Funkten gebogen oder gekrümmt wird, indem sein Krümmungsradius an jedem Biegerollenpaar fortschreitend verkleinert wird, wobei die Führungslänge dieses Mehrfach-Biegeführungsabschnitts im Bereich von 1 bis 4 m liegt, danach der derart an mehreren Stellen gebogene, noch nicht erstarrte Gießstrang über einen Führungsabschnitt mit konstanter Krümmung geführt wird, der eine Anzahl von Führungsrollenpaaren und mindestens ein Reduktionswalzenpaar aufweist, dessen Krümmungsradius der gleiche ist wie im Auslaufende des Mehrfach-Biegeführungsabschnitts und dessen Führungslänge im Bereich von 35 bis 85% der Länge von der Stahlschmelzenoberfläche in der geraden Kokille bis zu einer sich an den Führungsabschnitt konstanter Krümmung anschließenden Punktbegradigungsstelle liegt, daraufhin die Erstarrung des Gießstrangs vor Erreichen der Begradigungsstelle abgeschlossen wird, danach der Gießstrang nahe seines Erstarrungs-Endpunkts durch mindestens ein den Auslaufabschnitt des Führungsabschnitts mit konstanter Krümmung bildendes R·- duktionswalzenpaar bei einem Walzzug bzw« einer Querschnitts-■inderung von 0,1 bis 2,0# pro Reduktionswalzenpaar reduziert wird und schließlich der so reduzierte Gießstrang an einem einzigen Punkt an der genannten Begradigungsstelle in praktisch waagerechter Richtung begradigt wird«,

Nachstehend sind die Gründe dafür angegeben, weshalb beim Verfahren und bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Verti-

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kalführungslänge, die Mehrfach-Biegef ührungslänge, die Länge der Führung mit konstanter Krümmung und der Walzzug (draft) am Gießstrang auf die angegebenen Werte festgelegt sind und weshalb der Gießstrang an einem einzigen Punkt in im wesentlichen waagerechter Richtung begradigt wird,

1o Länge der Vertikalführung für den Gießstrang:

Wenn die Vertikalführungslänge für einen noch nicht erstarrten Gießstrang mit einer erstarrten Schale oder Haut weniger als 3 m beträgt, dringen die in der Stahlschmelze, die in die gerade Kokille eingeschüttet wird, enthaltenen Einschlüsse zusammen mit der Stahlschmelze auch in den Krümmungsabschnitt des am folgenden Mehrfach-Biegeführungsabschnitt und am nachgeschalteten Konstantkrümmungsteil gekrümmten Gießstrangs ein· Die Einschlüsse werden daher an der Innenfläche des Krümmungsteils der verfestigten Haut des noch nicht erstarrten Gießstrangs eingeschlossen, weil sie infolge ihres Auftriebs zu dieser Fläche hochsteigen_o Nach Abschluß der Erstarrung wird daher an der Innenfläche des Gießstrangs eine lokalisierte Einschlußzone gebildet· Wenn die Vertikalführungslänge dagegen 7 m übersteigt, ist die übermäßige Gesamthöhe der Vorrichtung nachteilig. Die Vertikalführungslänge sollte daher in einem Bereich von 3 bis 7 πι liegen·

2„ Mehrfach-Biegeführungslänge für den Gießstrangι

Nach der vorgenannten Vertikalführung wird der weiche Gießstrang an mehreren Stellen mittels «ahlreicher Biegerollenpaare aus seiner lotrechten Lage heraus gekrümmte. Wenn dabei die Größe der Spannung an der Innenfläche der erstarrten Haut des Gießstrangs 0,1536 pro Biegerollenpaar übersteigt, kann die Größe der Spannung in der erstarrten Haut schädliche Werte erreichen und zum Auftreten von Innen- und Außenrissen im Gießstrang führen. Erfindungsgemäß wird daher die Größe der

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Spannung in der erstarrten Schale oder Haut pro Biegerollenpaar auf 0,1556 oder weniger begrenzt, indem diese Spannung mittels einer Anzahl von Biegerollenpaaren auf zahlreiche Stellen verteilt wird. Bei einer Mehrfach-Biegeführungslänge von unter 1 m ist es jedoch schwierig, die Größe der Spannung der erstarrten Haut pro Biegerollenpaar auf 0,15% oder weniger zu begrenzen· Ist diese Länge dagegen größer als 4 m, so wird die Höhe von der Stahlschmelzenoberfläche (meniscus) in der Kokille bis zum Erstarrungspunkt des Gießstrangs, d_oh. bis zur Kraterspitze, zu groß, so daß sich ein zu hoher statischer Druck der Stahlschmelze in der Nähe des Erstarrungspunkts ergibto Wie erwähnt, kann dies zu dichter Mittenausseigerung und zu Innenrissen im Gießstrang führen,, Die Mehrfach-Biegeführungslänge sollte daher im Bereich von 1 bis 4 m liegen·

3. Konstantkrümmungsführungslänge

Wenn die Konstantkrümmungsführungslänge im Anschluß an die Mehrfachbiegeführung weniger als 35# der Länge von der Stahlschmelzenoberfläche in der geraden Kokille bis zur Punkt-Begradigungsstelle beträgt, ist die Krümmungslänge des Konstantkrümmungsführungsabschnitts zu klein, was eine zu geringe Länge von der Stahlschmelzenoberfläche zur Begradigungssteile zur Folge hat_e In der Praxis ist es daher schwierig, eine Erstarrung des Gießstrangs vor der Begradigungsstelle zu erreichen. Diese zu kleine Krümmungslänge führt weiterhin zu einem zu kleinen Krümmungsradius des Kons tantkrümmungs abschnitts, wodurch eine zu große Spannung bei der waagerechten Begradigung des Gießstrangs an der betreffenden Stelle eingeführt wird. Dies ist im Hinblick auf die Güte des Gießstrangs unerwünscht· Wenn diese Länge dagegen 85% übersteigt, wird die Gesamthöhe der Vorrichtung zu groß, was nicht nur im Hinblick auf die Anlagengröße unerwünscht ist, sondern auch die Erzielung eines Strangs zufriedenstellender Qualität ver-

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hindert, weil der übermäßige statische Druck der Stahlschmelze nahe des Abschlußpunkts der Erstarrung des Strangs zu einer Mittenausseigerung und zu Innenrissen führt, wie vorstehend unter 2« erläutert« Die Konstajitki^ümmungsführungslänge sollte daher im Bereich von 35 bis 8596 der Länge von der Stahlschmelzenoberfläche in der geraden Kokille bis zum Begradigungspunkt liegen«

4. Walzzug bzw· Querschnittsminderung (draft) des Grießstrangs:

Im allgemeinen seigern in der nicht erstarrten Stahlschmelze nahe dee Erstarrungspunkts eines Gießstrangs C, Mn, S und andere Bestandteile in dichter Verteilung (densely) aus, wobei sie eine dichte, zentrale Ausseigerungszone im Zentrum des Strangquerschnitts bilden» Zur Vermeidung der Entstehung dieser zentralen Ausseigerungszone wird der Gießstrang erfindungsgemäß in der Nähe seines Erstarrungsendpunkts durch mindestens ein Reduktionswalzenpaar reduziert, welches den Auslaufteil des Konstantkrümmungsführungsteils bildet· Falls jedoch der Walzzug bzw« die Querschnittsminderung (draft) pro Reduktionswalzenpaar unter 0,1% liegt, wird keine merkliche Wirkung bezüglich der Verhinderung der Entstehung einer Mittenausseigerungszone erreicht· Wenn der Walzzug pro Reduktionswalzenpaar dagegen 2,096 übersteigt, treten innere Risse im Strang auf, so daß es unmöglich wird, einen Gießstrang mit zufriedenstellender Güte zu erzielen« Der Walzzug pro Reduktionswalzenpaar sollte daher im Bereich von 0,1 bis 2,0# liegen«

5« Punktweises Begradigen des Gießstrangs:

Ein praktisch waagerechtes Begradigen eines Gießstrangs an mehreren Stellen erfordert nicht nur ein kompliziertes Begradigungssystem, sondern bedingt auch schwierige Wartungs- und Inspektionsarbeiten· Erfindungsgemäß wird daher der auf die unter 4« beschriebene Weise reduzierte Strang an einer einzigen Stelle begradigt.

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Wenn ein noch im nicht erstarrten Zustand vorliegender Strang an einer einzigen Stelle praktisch waagerecht begradigt wird, besteht die Gefahr für ein Auftreten von inneren Rissen aufgrund der Begradigungsspannungο Erfindungsgemäß wird daher die Erstarrung des Gießstrangs vor der punktweisen Begradigung vollständig abgeschlossen·

Im folgenden ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert·

In Fig· 1 bedeuten die Ziffern 1 eine Stahlschmelze im noch nicht erstarrten Gießstrang, 1¹ eine erstarrte Schale oder Haut des Gießstrangs, 2 die Oberfläche (meniscus) der in eine gerade Kokille 3 eingegossenen Stahlschmelze, 4 einen Vertikalführungsabschnitt, welcher die Kokille 3 und einen Vertikalführungs-Rollgang 4¹ einschließt, 5 einen Mehrfach-Biegeführungsabschnitt, 6 einen Konstantkrümmungsführungsabschnitt mit einem eine konstante Krümmung festlegenden Führungs-Rollgang 7¹ und einer Konstantkrümmung-Reduktionswalzenreihe 7» 8 den Erstarrungsendpunkt des Gießstrangs, 9 eine punktweise bzw· Punkt-Begradigungssteile und 10 einen Abzug/Begradigungswalzenabschnitt.

Die kontinuierlich in eine geradlinige Kokille 3 eingegossene Stahlschmelze wird kontinuierlich zu einem noch nicht erstarrten bzw· weichen Gießstrang mit vorbestimmter Dicke und Breite umgewandelt, bei dessen Abkühlung sich eine ihn umschließende dünne Erstarrungshaut 1^f bildet und welcher praktisch lotrecht abwärts durch einen Vertikalführungsabschnitt 4 geführt wird, welcher die Kokille 3 sowie eine Reihe von darunter befindlichen Vertikalführungsrollen 4* einschließt. Die Rollenreihe bzw· der Rollgang 4' besteht aus einer grossen Zahl von Führungs rollen mit kleinem Durchmesser, wodurch die Bildung einer großen Ausbeulung oder eines Ausbruchs der dünnen Erstarrungshaut des anderweitig noch weichen Gießetrangs verhindert wird. Für diesen Zweck kann ein zufriedenstellendes

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Ergebnis dadurch erzielt werden, d« ein Teil der oberen Rollengruppe, welche den Rollgang 4¹ bilden, nach Belieben durch lotrechte Führungsplatten, Führungsschienen oder Führungsgitter bzw· -roste ersetzt wird« Die Führungslänge des Vertikalf ührungsabschnitts 4 mit der Kokille 3 und dem Rollgang 4¹ liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 7 m von der Stahlschmelzenoberfläche 2 in der Kokille 3 aus·

Danach wird der noch weiche Strang aus seiner lotrechten Stellung durch einen Mehrpunkt- bzw» Mehrfach-Biegeführungsabschnitt 5 mit einer Anzahl von dem Rollgang 4* nachgeschalteten Biegerollen hindurchgeführt, wobei der Krümmungsradius des noch nicht erstarrten Gießstrangs an mehreren Punkten allmählich verkleinert wird* Die Biegerollen sind dabei so angeordnet, daß der Krümmungsradius des Strangs an jedem Biegerollenpaar fortschreitend verkleinert wird. Die Biegerollenpaare sind in der Zahl vorgesehen, die nötig ist, um die Spannungsgröße an der Innenfläche der Erstarrungshaut des Strangs pro Rollenpaar auf 0,15% oder darunter einzustellen· Die Führungs- bzw_e Erstreckungilänge des Biegeabschnitts 5 beträgt vorzugsweise

1 bis 4 m. Infolge der erwähnten, erfindungsgemäßen Festlegung der Führungslängen der Abschnitte 4 und 5 steigt der größte Teil der in der Stahlschmelze im noch weichen Gießstrang enthaltenen Einschlüsse zur Stahlschmelzenoberfläche

2 in der geraden Kokille 3 hoch«. Außerdem wird auch der statische Druck der Stahlschmelze innerhalb des Gießstrangs nicht übermäßig hoch.

Der an mehreren Stellen gekrümmte, noch weiche Gießstrang wird dann durch einen Konstantkrümmungs-Führungsabschnitt 6 geführt, der einen Führungs-Rollgang 7¹ in Form einer Vielzahl von Führungsrollenpaaren und einen Reduktionswalzgang 7 aus mindestens einem Paar von Reduktionswalzen aufweist und welcher dem Biegeführungsabschnitt 5 nachgeschaltet ist. Dabei wird der Strang allmählich in waagerechte Richtung umgelenkt· Der Krümmungsradius des Konstantkrümmungs-Führungsab-

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Schnitts 6 entspricht demjenigen am Auslaufende des Abschnitts 5» Die Führungs- oder Erstreckungslänge des Abschnitts 6 liegt vorzugsweise im Bereich von 35 bis 85% der Länge von der Schmelzenoberfläche 2 in der Kokille 3 bis zu einer noch zu beschreibenden Punkt-Begradigungsstelle 9,

Während seines Durchlaufs durch die Abschnitte 4, 5 und 6 wird der noch nicht erstarrte Gießstrang mittels Kühlwassers abgekühlt, das aus zahlreichen nicht dargestellten, zwischen den Rollen und den Walzen angeordneten Sprühdüsen auf ihn aufgesprüht wird. Im Verlauf dieser Kühlung wird die Erstarrungshaut 1¹ immer dicker, während der Schmelzenkern 1 dünner wird, bis schließlich die Erstarrung am Endpunkt 8 abgeschlossen ist_e Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Abstichgeschwindigkeit der Stahlschmelze und die Abkühlgeschwindigkeit des Gießstrangs in Abhängigkeit von den Erstreckungslängen der beschriebenen Führungsabschnitte so eingestellt, daß die Erstarrung des Strangs vor der noch zu erläuternden Punkt-Begradigungsstelle abgeschlossen bzw. beendet ist„ Durch den mindestens ein Reduktionswalzenpaar aufweisenden und den Auslaufabschnitt des Konstantkrümmungs-Führungsabschnitts 6 bildenden Reduktionswalzgang 7 wird der Gießstrang in der Nähe des Erstarrungs-Endpunkts 8 mit einem Walzzug bzw· einer Querschnittsminderung von 0,1 bis 2,0% pro Reduktionswalzenpaar reduzierte

Hierauf wirdder so reduzierte, einen vorgeschriebenen endgültigen Querschnitt besitzende, vollständig erstarrte Gießstrang an einem einzigen, dem Reduktionswalzgang 7 nachgeschalteten Punkt an der Punkt-Begradigungsstelle 9 in einem Abzug/Begradigungsabschnitt 10 mit mehreren Abzug/Begradigungswalzen praktisch in waagerechter Richtung begradigt« Die Begradigungsstelle 9 wird durch eine Kombination aus mindestens zwei Abzug/Begradigungswalzenpaaren gebildete Wie erwähnt, ist beim erfindungs gemäßen Verfahren die Erstarrung des Gieß-

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Strangs bereits vor der Begradigungsstelle 9 abgeschlossen. Weil der vollständig erstarrte Gießstrang an der Stelle 9 begradigt wird, besteht praktisch keinerlei Gefahr für das Auftreten von inneren Rissen im Gießstrang infolge der Begradigung·

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert»

Beispiel

Unter Verwendung einer Stranggießvorrichtung gemäß Figo 1 wurde Stahl kontinuierlich unter den folgenden Bedingungen vergossen:

Stahlzusammensetzung des Gießstrangs:

C: 0,05% - Si: 0,01% - Mn: 0,030% P: 0,01296 - S: 0,015% - LOs₀-Al: 0,035%

Abmessungen des Gießstrangs: 250 mm χ 1600 mm Führungslänge des Vertikalführungsabschnitts 4 : 5-m Führungslänge des Mehrfach-Biegeführungsabschnitts 5 mit sechs Biegerollenpaaren: 1,9 m

Führungslänge des Konstantkiiimmungs-Führungsabschnitts 6: 15 m (entsprechend etwa 70% der Länge von der Schmelzenoberfläche 2 in der Kokille 3 zur Begradigungsstelle 9) Führungslänge des Reduktionswalzgangs 7 mit elf Reduktionswalzenpaaren, welche den Auslaufabschnitt des Krümmungsabschnitts 6 bilden: 4,5 m
Walzzug bzw· Querschnittsminderung pro Reduktionswalzenpaar:

0,36%
Gießgeschwindigkeit: 1,0 m/min·

Die Meßergebnisse der Verteilung des Einschlußgehalts bei diesem kontinuierlich gegossenen Gießstrang, in dessen Quer-

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oder Dickenrichtung gemessen, sind in Fig. 2 veranschaulicht,, In dieser Figur sind außerdem als Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 die entsprechenden Meßwerte für einen Gieß· strang angegeben» der unter den gleichen Bedingungen, jedoch bei einer außerhalb des Erfindungsrahmens liegenden Länge des Vertikalführungsabschnitts 4 von 1 m bzw_o 2 m gegossen wurde _o

Gemäß Fig. 2 ist beim erfindungsgemäßen Beispiel die Verteilung des Einschlußgehalts sehr klein, und die Güte des Gießstrangs ist dabei gegenüber den außerhalb des Erfindungsrahmens liegenden Vergleichsbeispielen 1 und 2 deutlich verbessert.

Bei dem nach dem erfindungsgemäßen Beispiel hergestellten Gießstrang waren keine inneren Risse zu beobachten. Bei einem Gießstrang, der mit einem Biegerollen- oder -walzenpaar an einer einzigen Stelle, anstelle der Mehrfachpunktbiegung im betreffenden Biegeführungsabschnitt 5» gebogen oder gekrümmt wurde, traten Innenrisse in einer Menge von 100 bis 170 Risse/-100 cm flacher Oberfläche des Gießstrangs auf«,

Wie erwähnt, können mit der Erfindung die beim bisher üblichen Stranggießen zu beobachtenden Innen- und Außenfehler eines Gießstrangs beträchtlich vermindert werden, wodurch die Fertigung eines Gießstrangs mit ausgezeichneter Güte ermöglicht und ein großer industrieller Nutzeffekt geboten werden.

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Claims

- 17 Patentansprüche

1. Verfahren zum Stranggießen von Stahl, bei dem eine Stahlschmelze kontinuierlich in eine geradlinige Kokille eingegossen wird, der noch nicht erstarrte Gießstrang mit einer an ihm ausgebildeten Erstarrungshaut unter Biegung des Gießstrangs längs eines gekrümmten Führungsabschnitts geführt wird und der gekrümmte Gießstrang sodann im wesentlichen in waagerechter Richtung begradigt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahlschmelze kontinuierlich in eine geradlinige Kokille vergossen wird, daß ein noch nicht erstarrter Gießstrang mit einer an ihm ausgebildeten Erstarrungshaut zunächst längs eines Vertikalführungsabschnitts im wesentlichen lotrecht abwärts geführt wird, wobei die Erstreckungs- bzw. Führungslänge dieses Abschnitts im Bereich von 3 bis 7 m von der Stahlschmelzenoberfläche in der Kokille aus beträgt, daß der noch nicht erstarrte Gießstrang hierauf in lotrechter Position längs eines gekrümmten Mehrfach(punkt)-Biegeführungsabschnitts mit einer Anzahl von Biegerollenpaaren geführt und dabei an mehreren Punkten gebogen oder gekrümmt wird, indem sein Krümmungsradius an jedem Biegerollenpaar fortschreitend verkleinert wird, wobei die Erstreckungs- oder Führungslänge dieses Abschnitts im Bereich von 1 bis 4 m liegt, daß der noch nicht erstarrte und auf diese Weise an mehreren Punkten gekrümmte Gießstrang anschließend längs eines eine konstante Krümmung besitzenden Führungsabschnitts mit zahlreichen Führungsrollenpaaren und mindestens einem Reduktionswalzenpaar geführt wird, wobei der Krümmungsradius des Konstantkrümmungs-Führungsabschnitts demjenigen am Auslaufende des Mehrfach-Biegeführungsabschnitts entspricht und seine Führungs- oder Erstreckungslänge im Bereich von 35 bis Q5% der Länge von der Stahlschmelzenoberfläche in der Kokille bis zu einer dem Konstantkrümmungs-Führungsabschnitt nachgeschalteten punktweisen bzw· Punkt-Begra-

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digungsstelle liegt, daß danach die Erstarrung des Gießstrangs vor der Punkt-Begradigungsstelle abgeschlossen wird, daß im Anschluß hieran der Gießstrang in der Nähe seines Erstarrung-Endpunkts durch mindestens ein den Auslaufabschnitt des Konstantkrümmungs-Führungsabschnitts bildendes. Reduktionswalzenpaar mit einem Walzzug bzwo einer Querschnittsminderung von 0,1 bis 2,0% pro Reduktionswalzenpaar reduziert wird und daß schließlich der auf diese Weise reduzierte Gießstrang an der Punkt-Begradigungsstelle an einem einzigen Punkt in im wesentlichen waagerechter Richtung begradigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Spannung an der Innenfläche der Erstarrungshaut des Gießstrangs auf höchstens 0,15% pro Biegerollenpaar, welche den Mehrfach-Biegeführungsabschnitt bilden, eingestellt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, mit einer geradlinigen Kokille, einem gekrümmten Führungsabschnitt für einen Gießstrang und einem Begradigungsabschnitt zum Begradigen bzw_e Geraderichten des Gießstrangs in im wesentlichen waagerechter Richtung, gekennzeichnet durdimindestens eine geradlinige Stranggieß-Kokille (3)» in welche eine Stahlschmelze kon- . tinuierlich eingegossen wird, durch einen Vertikalführungs-Rollgang (4, 4·) mit einer Anzahl von unmittelbar unterhalb der Kokille angeordneten Vertikalführungsrollen, wobei die Kokille und der Vertikalführungs-Rollgang einen Vertikalführungsabschnitt (4) bilden, der eine Führungs- oder Erstreckungslänge im Bereich von 3 bis 7 m von der Stahlschmelzenoberfläche (2) in der Kokille (3) aus besitzt und welcher einen noch nicht erstarrten Gießstrang mit einer an diesem ausgebildeten Erstarrungshaut im wesentlichen lotrecht abwärts führt, durch einen gekrümmten Mehrfach-

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(punktJ-Biegeführungsabschnitt (5) mit mehreren sich an den Vertikalführungs-Rollgang anschließenden Biegerollenpaaren und mit einem sich an jedem Biegerollenpaar fortschreitend verkleinernden Krümmungsradius sowie mit einer Erstreckungs- oder Führungslänge von 1 bis 4 m, wobei dieser Biegeführungsabschnitt (5) den noch nicht erstarrten Grießstrang in dessen lotrechter Position führt und dabei seinen Krümmungsradius an mehreren Stellen fortschreitend verkleinert, durch einen dem Biegeführungsabschnitt (5) nachgeschalteten, eine konstante Krümmung besitzenden Führungsabschnitt (6) mit mehreren Führungsrollenpaaren (7¹) und mindestens einem Reduktionswalzenpaar (7), welches den Auslaufabschnitt dieses Abschnitts (6) bildet und welches den Gießstrang in der Nähe seines Erstarrung-Endpunkts (8) mit einem Walzzug bzwo einer Querschnittsminderung von 0,1 bis 2,0% pro Reduktionswalzenpaar reduziert, wobei der Krümmungsradius dieses Führungsabschnitts (6) demjenigen des Auslaufabschnitts des Biegeführungsabschnitts (5) entspricht und seine Führungs- oder Erstreckungslänge im Bereich von 35 bis 85# der Länge von der Stahlschmelzenoberfläche (2) in der geraden Kokille (3) bis zu einem Punkt-Begradigungsabschnitt (9) liegt und wobei dieser Führungsabschnitt (6) den im Hehrfach-Biegeführungsabschnitt gebogenen Gießstrang weiter führt, und durch einen dem KonstantkrUmmungs-Führungsabschnitt nachgeschalteten Abzug/Begradigungsabschnitt (10) mit mehreren Abzug/Begradigungswalzen, von denen mindestens zwei Paare eine punktweise Begradigungsstelle bilden, an welcher der durch die Reduktionswalzen reduzierte Gießstrang an einem einzigen Punkt im wesentlichen in waagerechter Richtung begradigbar ist«

4· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Spannung an der Innenfläche der Erstarrungshaut des noch nicht erstarrten Gießstrangs höchstens 0 pro Biegewalzenpaar, welche den Mehrfach-Biegeführüngsabschnitt bilden, beträgt₀

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Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
ein Teil des oberen Abschnitts der verschiedenen Vertikalführungsr<ILen, welche den Vertikalführungs-Rollgang bilden, durch lotrechte Führungsplatten, Führungsschienen und/oder Führungsgitter bzw, -roste ersetzt ist.

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