DE2651573C2

DE2651573C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Sekundärkühlung eines aus einer Stranggießkokille austretenden Stahlstrangs

Info

Publication number: DE2651573C2
Application number: DE2651573A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 4320 Hattingen Wilhelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1983-04-28
Also published as: BR7707579A; ZA776756B; JPS5361527A; DE2651573A1; FR2370540A1; US4169498A; BE860675A

Description

a) die jeder Düse in der Zeiteinheit zugeführte Kühlmittelmenge Q_t (l/min) nach Vorgabewerten einer jeder Strangoberflächeneinheit (m²) von einer Düse zugeführten Kühlmittelmenge Qs (Vm²) derart gesteuert wird, daß zur Auslösung einer Rekristallisation Temperaturdifferenzen zwischen den gekühlten und den unmittelbar umliegenden, nicht mehr mit Kühlmittel beaufschlagten, sich aus dem Stranginneren wieder erwärmenden Oberflächenabschnitten erzeugt werden,

b) die Kühlmittelmenge Qs (l/m²) jeder Düse innerhalb der einzelnen Kühlbereiche konstant eingestellt wird,

c) und die Vorgabewerte der Kühlmittelmenge Qs (l/m²) für die einzelnen Kühlbereiche von x-Werten (%) abhängig sind, welche sich aus dem Verhältnis des Abstandes (m) der am weitesten von der Stranggießkokille entfernten Düse jedes Kühlbereiches von der Stranggießkokille zu der Gesamtlänge (m) der Sekundärkühlstrecke ergeben,

wobei die Einstellung der Vorgabewerte für die einzelnen Kühlbereiche auf Werte vorgenommen wird, die in einer graphischen Darstellung der Kühlmittelmenge Qs(Um²) über χ(⁰Zo) zwischen den Schnittpunkten der am Ort der x-Werte (°/o) errichteten Senkrechten mit Kurven aus den Formeln

Q₅. (I/m²) =	—	0,3627 ·	10~⁷ χ⁵
	+	9,5677 ■	10-⁶X⁴
	—	0,08935	• 10-²x³
	+	0,03560	• χ²
	—	0,8029 ·	χ
	+	34,27
und Qs2 (l/m²) =		5,083/8	• ΙΟ-'χβ
	+	1,780545	■ 10-⁶χ5
	—	2,413606	• 10-⁴X⁴
	+	1,56592	■ ΙΟ"² χ³
		0,46323	• χ²

50

55 0,45556 ·
0,120184
0,112241
0,44719 ·
1,009 · χ
43,11

• ΙΟ-² χ3
ΙΟ-' _X2

Qs2(l/m²) = - 5,08378 - 10-⁹X⁶
+ 1,780545 · 10-6 χ=

- 2,413606 - 10-⁴ x⁴
+ 1,56592 · 10-²x³

- 0,46323 · χ²
-I- 2,607 - χ

+ 176,8

Hegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Ablauf der Sekundärkühlung in Betriebsphasen untergliedert wird, die die Betriebspahsen »Anfahrbeginn bis Anfahrende«, »Anfahrende bis Gießende« und »Gießende bis Ausfahrende« aufweisen und daß die Vorgabewerte der Kühlmittelmenge Qs während der Betriebsphase »Anfahrbeginn bis Anfahrende« mindestens 70% der Vorgabewerte der Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende« betragen und in den einzelnen Kühlbereichen in Stranfvorschubrichtung fallende Prozentsätze aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabewerte während der Betriebsphase »Gießende bis Ausfahrende« mindestens 20% der Vorgabewerte der Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende« betragen und in den einzelnen Kühlbereichen in Strangvorschubrichtung steigende Prozentsätze aufweisen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Düsen in den einzelnen Düsenebenen unter Meidung einer Überschneidung ihrer Sprühkegel und in aufeinanderfolgenden Düsenebenen versetzt zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Düsen (1) mit Kühlmittel beaufschlagten Bereiche (5) die Form von gegen die Senkrechte zur Strangachse um einen Winkel α verdrehter Rechtekke besitzen, wobei die Düsenanordnung in jeder Düsenebene einen über die Strangbreite in Strangvorschubrichtung lückenlosen Sprühbereich ergibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehwinkel λ zwischen 5° und 35° beträgt.

+ 2,607 · χ
+ 176,8

liegen (F i g. 2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelmenge Qs (l/m²) die Werte erhält, die zwischen den Schnittpunkten der am Ort der x-Werte (%) errichteten Senkrechten mit den Kurven aus den Formeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Sekundärkühlung zur Bildung eines oberflächennahen, feineren Stranggußgefüges, mit hohen Gesamtkühlmittelmengen für einen aus einer Stranggießkokille austretenden Stahlstrang durch für einzelne Kühlbereiche mittels Düsen flächenabschnittsweise auf die Strangschale aufgesprühte, unterschiedlich einstellbare Kühlmittelmengen, welche gemäß einer in der Zeiteinheit zugeführten Kühlmittelmenge bemessen werden, wobei die Kühlmittelmengen innerhalb der einzelnen Kühlbereiche konstant gehalten werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beim Stranggießen von Metallen wird unabhängig von dem jeweiligen Verfahren das flüssige Metall in einer wassergekühlten Stranggieß-Kokille so weit vorgekühlt, daß aus der Stranggieß-Kokille ein Strang mit einer verhältnismäßig dünnen erstarrten Strangschale austritt. Nach der Primärküh'ung in der Stranggieß-Kokille gelangt der Strang dann in eine Nachkühl- bzw. Sekundärkühlstrecke, in der er etwa bis zum völligen Durcherstarren üblicherweise mit Sprühwasser gekühlt wird. Je nach der Metallanalyse reagiert ι ο der Strang sehr empfindlich auf die Abkühlungsbedingungen, so daß häufig Risse entstehen.

Um der Rißbildung entgegenzuwirken, ist es bekannt, die Sekundärkühlstrecke in mehrere Zonen aufzuteilen und den Strang von Kühlzor.e zu Kühlzone mit ii unterschiedlichen Kühlmittelmengen zu beaufschlagen. Die Abstufung der Kühlmittelmengen von Zone zu Zone geschieht dabei üblicherweise unter Berücksichtigung der wachsenden Strangschale und dem damit geringer werdenden Wärmedurchgang. Die aufzubringenden Kühlmittelmengen sind u. a. von de." Zusammensetzung des Metalls, dem Strangquerschnitt, dem Wärmeübergang, der Oberflächenbeschaffenheit, der Dampfbildung an der Strangoberfläche, der Kühlmitteltemperatur, der kinetischen Energie des Kühlmittels sowie der Düsengeometrie abhängig.

Zum Einstellen der Küh'bedingungen über die Stranglänge sind bereits eine Reihe von Verfahren bekannt, bei denen die Steuerung der Sekundärkühlung in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern erfolgt. «1

Aus der DE-OS 19 60671 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem aus einer Stranggieß-Kokille austretendes Stranggut unter Berücksichtigung der in Vorschubrichtung zunehmenden Schalendicke in jeder Kühlzone mit unterschiedlich ss einstellbaren Kühlmittelmengen entsprechend dem mit zunehmender Schalendicke abnehmenden Wärmedurchgang gekühlt wird, und zwar derart, daß trotz intermittierenden Kühlens und Wiedererwärmens der Strangschale durch die aus dem Stranginneren nachströmende Wärme die Oberflächentemperatur des Stranges möglichst wenig von einem vorgegebenen Sollwert abweicht. Dies wird mit Hilfe einer Sollwertsteuerung auf der Basis einer Messung der Oberflächentemperatur des Stranges unter Verwendung eines Prozeßrechners angestrebt, in den die einzelnen Eir.flußgrößen, wie Gießtemperatur, Stranggeschwindigkeit und Oberflächentemperatur des Stranges eingegeben werden. Bei Abweichungen von dem vorgegebenen Sollwert werden die Kühlmittelmengen ^r>o entsprechend innerhalb der Zonen verändert, um so die Sollwerttemperatur wieder einzustellen. Nachteilig ist, daß Angaben über die die Strangoberfläche beaufschlagenden Kühlwassermengen nicht gemacht werden, so daß die bekannte Lehre keine quantitative Aussage für den Fachmann enthält. Nachteilig ist ferner, daß generell von dem Gedanken ausgegangen ist, Kühlwassermengen jeweils in bezug zu einzelnen Zonen, d. h. Kühlbereichen der Sekundärkühlstrecke insgesamt zu setzen, da solche Bezugnahmen grob und ungenau sind. Sie erfassen beispielsweise auch die Kühlmittelmengen, die in Randbereichen überhaupt nicht zur Sekundärkühlung beitragen.

In der gleichen Weise werden auf einzelne Kühlbereiche bezogene Kühlwassermengen nach einer aus der DE-AS 23 44 438 bekannten Sekundärkühlung gesteuert, indem zu Beginn des Stranggießens durch einen Rechner Sollwerte in Abhängigkeit von der Metallzusammensetzung, dem Strangquerschnitt und der Gießgeschwindigkeit vorgegeben werden und während des Gießens in Abhängigkeit von der Laufzeit von unwirklichen Strangabschnitten von der Stranggieß-Kokille bis zum entsprechenden Abschnitt des Kühlbereiches verändert werden. Hierzu werden vom Rechner Restkühlmittelmengen errechnet und wird nach einer vom Rechner ermittelten Zeitverschiebung die Länge der einzelnen Kühlbereichsabschnitte und/oder die Gesamtlänge des Kühlbereiches geändert und dabei die Verweilzeit der einzelnen Strangabschnitte im gesamten Kühlbereich konstant gehalten. Quantitative Kühlmittelmengen werden nicht genannt.

Aus der DE-AS 12 71 906 ist es dagegen bekannt, die Kühlwassermenge innerhalb einer Sekundärkühlstrecke in Liter Wasser je Kilogramm Stahl zu bemessen. Nachteiligerweise sind aber hiermit Angaben gemacht, die eine Gesamtkühlmenge betreffen, da der Fachmann nur gelehrt erhält, eine Kühlmittelmenge (l/min) entsprechend dem 0,5- bis 5fachen der Gießleistung anzuwenden, die in Kilogramm je Minute gemessen wird. Eine intensive Kühlung läßt sich mit diesen Mengen nicht durchführen.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß trotz der Anwendung der geschilderten bekannten Maßnahmen im oberflächennahen Bereich des Stranges häufig mehr oder weniger starke Risse auftreten. Derartige Risse, die zu erhöhtem Ausfall und Reparaturaufwand Anlaß geben entstehen immer dann, wenn die als Folge der Abkühlung, der Gefügeumwandlung und der Strangbiegung auftretenden Spannungen von dem Strangwerkstoff unter den jeweils herrschenden Bedingungen nicht mehr aufgenommen werden können; d.h., wenn die jeweilige Bruchfestigkeit des Strangwerkstoffes erreicht wird.

Um Risse im oberflächennahen Bereich des Strangs zu vermeiden, ging bisher das Bestreben dahin, das Entstehen überhöhter Spannungen in der Stranghaut durch relativ geringe Kühlmittelmengen zu vermeiden. Das hat jedoch nicht zum Erfolg geführt und sich insofern noch zusätzlich als nachteilig erwiesen, als damit ein langsameres Erstarren des Strangs und eine Verlängerung seiner Sumpftiefe verbunden ist. Dies führt zu ausgeprägten Mittenseigerungen und Inhomogenitäten mit einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften, der Schweißbarkeit und Innenfehlern beim Endprodukt; außerdem müssen niedrigere Strangvorschubgeschwindigkeiten mit höheren spezifischen Verarbeitungskosten, sowie längere Sekundärkühlstrekken mit höheren Anlagenkosten in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer Sekundärkühlung der eingangs genannten Art so weit zu verbessern, daß die Oberflächenfehler durch Bildung eines oberflächennahen, feineren Stranggußgefüges vermieden werden und außerdem die Vorteile eines schnellen Durcherstarren des Strangs gewährleistet.

Die Lösung der Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die Strangoberfläche derart intensiv zu kühlen, daß möglichst große Temperaturdifferenzen zwischen den gekühlten und den sich wiedererwärmenden Oberflächenabschnitten auftreten, dadurch entsprechend hohe relative Längenänderungen in diesen Abschnitten erzeugt werden, die mit den zugehörigen Spannungen insbesondere zwischen Streckgrenze und Bruchfestigkeit eine Rekristallisation und Umwandlung des Stranggußgefüges in Gang setzen, die ihrerseits im

oberflächennahen Bereich ein feinkörniges, zur Vermeidung von Oberflächenfehlern besonders geeignetes Gefüge hervorrufen. Die intensive Kühlung führt dabei zwangsläufig zur Verkürzung der Erstarrungszeit des Strangquerschnitts und damit zur Vermeidung der obengenannten Nachteile.

Im einzelnen ist zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß

a) die jeder Düse in der Zeiteinheit zugeführte Kühlmittelmenge <?, (I/min) nach Vorgabewerten einer jeder Strangoberflächeneinheit (m²) von einer Düse zugeführten Kühlmittelmenge Qs (l/m²) derart gesteuert wird, daß zur Auslösung einer Rekristallisation Temperaturdifferenzen zwischen den gekühlten und den unmittelbar umliegenden, nicht mehr mit Kühlmittel beaufschlagten, sich aus dem Stranginneren wieder erwärmenden Oberflächenabschnitten erzeugt werden,

b) die Kühlmittelmenge Qs (l/m²) jeder Düse inner- 20 und halb der einzelnen Kühlbereiche konstant eingestellt wird,

c) und die Vorgabewerte der Kühlmittelmenge Qs (l/m²) für die einzelnen Kühlbereiche von x-Werten (%) abhängig sind, welche sich aus dem Verhältnis des Abstandes (m) der am weitesten von der Stranggießkokille entfernten Düse jedes Kühlbereiches von der Stranggießkokille zu der Gesamtlänge (m) der Sekundärkühlstrecke ergeben, Gesamtkühlmittelmenge Bezug genommen, sondern betreffen die Vorgabewertemengen, die auf eine einzige Düse bezogen sind. Die Düsen sind so ausgewählt und ihre Sprühfächer so angeordnet, daß jede Strangoberflächeneinheit möglichst gleichartig und gleich stark abgekühlt wird. Die Kühlmittelmenge Qs jeder Düse ist deshalb innerhalb der einzelnen Kühlbereiche konstant. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung erhält die Kühlmittelmenge Qj(Um²) Werte, die zwischen den Schnittpunkten der am Ort der x-Werte (%) errichteten Senkrechten mit den Kurven aus den Formeln

,(l/m²)= -

0,45556 ·
0,120184
0,112241
0,44719 ■
1,009 · χ
43,11

■ 10-⁴X⁴

■ 10-²x³ 10-¹X²

wobei die Einstellung der Vorgabewerte für die einzelnen Kühlbereiche auf Werte vorgenommen wird, die in einer graphischen Darstellung der Kühlmittelmenge Qs (l/m^;) über χ (%) zwischen den Schnittpunkten der am Ort der x-Werte (⁰Zo) errichteten Senkrechten mit Kurven aus den Formeln

Qs, (l/m²) = - 0,3627 ■ 10-⁷X⁵ + 9,5677 · 10-⁶X⁴

- 0,08935 · 10-²X³ + 0,03560 · x²

- 0,8029 · χ
+ 34,27

30

35

40

= - 5.08378 · 10-9 ^

+ 1,780545 · 10-⁶X

- 2,413606 · 10-⁴X⁴ + 1,56592 ■ 10-²x³

- 0,46323 · x²
+ 2,607 ■ χ

+ 176,8

45

50

lieger,.

Die Vorgabewerte sind so bemessen, daß die in der Strangschale im oberfiächennahen Bereich in benachbarten Flächenabschnitte auftretenden örtlichen Zug- und Druckspannungen, die zwischen der Streckgrenze und der Bruchfestigkeit liegen, eine Rekristallisation und Gefügeumwandlung verursachen, durch die ein zur Vermeidung von Oberflächenfehlern besonders geeignetes Gefüge entsteht. Die Vorgabewerte entsprechen der Kühlmittelmenge, mit der eine Strangoberflächeneinheit beim Durchfahren des Spritzbereichs einer Düse beaufschlagt worden ist. Die Vorgabewerte sind demnach ein Maß für die Abkühlung, die jede Strangoberflächeneinheit beim Durchfahren des Spritzbereichs einer Düse erfahren hat. Anders als im Stand der Technik ist daher erfindungsgemäß nicht auf eine

(?S2(l/m²) 5,08378 · 10-⁹X⁶

+ 1,780545 · 10-⁶X⁵

- 2,413606 · 10-⁴X⁴ + 1,56592 · 10-²x³

- 0,46323 ■ x²
+ 2,607 ■ χ

+ 176,8

liegen.

Die Vorgabewerte Qs sind im Bereich hoher Strangoberflächentempera türen, d. h. eines hohen Formänderungsvermögens des Strangwerkstoffes und hoher Elastizität des Strangquerschnitts besonders hoch und verringern sich mit abnehmender Temperatur in dem Maße, wie das abnehmende Formänderungsvermögen und die geringer werdende Elastizität den ohne die Gefahr einer Rißbildung möglichen Grad plastischer Verformung verringert. Jede Flächeneinheit wird durch die Lehre der Erfindung einer Intensivkühlung unterworfen, die das vom Werkstoff, seiner Temperatur, der Gefügeausbildung und den Ausscheidungen abhängige Verformungsvermögen ohne Rißbildung ausschöpft.

Dabei wird der zeitliche Ablauf der Sekundärkühlung zweckmäßigerweise in mehrere Betriebsphasen untergliedert, innerhalb derer die Kühlmittelmenge Qs den Betriebsbedingungen angepaßt ist, wobei vorzugsweise die Untergliederung die Betriebsphasen »Anfahrbeginn bis Anfahrende«, »Anfahrende bis Gießende« und »Gießende bis Ausfahrende« aufweisen und wobei die Vorgabewerte der Kühlmittelmenge Qs während der Betriebsphase »Anfahrbeginn bis Anfahrende« mindestens 70% der Vorgabewerte der Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende« betragen und in den einzelnen Kühlbereichen in Strangvorschubrichtung fallende Prozentsätze aufweisen.

Demnach ist die Zeit, in der sich ein Strang durch die Sekundärkühlstrecke bewegt, in drei Betriebsphasen untergliedert, und zwar

Anfahrbeginn bis Anfahrende
(Eintritt des Stranganfangs in die Sekundärkühlstrecke bis Ende des Aufheizens der Anlage und Erreichen der maximalen Sumpftiefe)

Anfahrende bis Gießende

(bis Ende der Stahizufuhr in die Kokille)

Gießende bis Ausfahrende

(bis das Strangende die Sekundärkühlstrecke .

verläßt).

Um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß sich die Abkühlverhältnisse des Strangs infolge von Änderungen in der Kühlung, wie Aufheizen der Stranggießanlage durch den Strang und Wachsen der Sumpftiefe im Strang nach Gießbeginn sowie Abbruch der Stahlzufuhr, Reduzierung der Sumpftiefe und das Abdeckein des Strangendes bei bzw. nach Gießende, wesentlich ändern, entspricht bei dein erfindungsgemäßen Verfahren die je Oberflächeneinheit aufgebrachte Kühlmittelmenge Qs in der Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende« einem bestimmten Vorgabewert, der größer ist, als der Vorgabewert in den andren Betriebsphasen. In jeder Betriebsphase sind die Vorgabewerte innerhalb jedes Kühlbereichs konstant und unabhängig von einer Änderung der Strangvorschubgeschwindigkeit.

Es ist ferner vorteilhaft, daß die Vorgabewerte während der Betriebsphase »Gießende bis Ausfahrende« mindestens 20% der Vorgabewerte der Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende« betragen und in den einzelnen Kühlbereichen in Strangvorschubrichtung steigende Prozentsätze aufweisen.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ist es wesentlich, die Spritzdüsen der Kühlbereiche in ihrem Abstand in Richtung des Strangvorschubs und senkrecht dazu derart anzuordnen, daß im strangoberflächennahen Bereich sowohl in Strangvorschubrichtung als auch senkrecht dazu gekühlte, unter Zugspannung stehende mit wiedererwärmten unter Druckspannung stehenden Bereichen abwechseln und die unter Zugspannung stehenden Bereiche von den unter Druckspannung stehenden Bereichen völlig umschlossen sind. Dies garantiert einen möglichst großen Spannungsspitzenausgleich zwischen den gekühlten und den wieder erwärmten Bereichen und vermeidet ein Erreichen der Bruchfestigkeit. Ein optimaler Spannungsspitzenausgleich zwischen den vom Kühlmittel beaufschlagten, unter Zugspannung stehenden und den vom Kühlmittel nicht mehr beaufschlagten, aus dem Stranginneren wieder erwärmten und demzufolge unier Druckspannung stehenden Oberflächenbereichen ergibt sich, wenn die von den Düsen mit Kühlmittel beaufschlagten Bereiche die Form von gegen die Senkrechte zur Strangachse um einen Winkel a. verdrehter Rechtecke besitzen, wobei die Düsenanordnung in jeder Düsenebene einen über die Strangbreite in Strangvorschubrichtung lückenlosen Sprühbereich ergibt. Der Verdrehwinkel λ kann zwischen 5° und 35° betragen.

Damit unterscheidet sich die Vorrichtung der Erfindung auch wesentlich von einer aus der CH-PS 4 38 594 bekannten Düsenanordnung, bei der die Düsen in den einzelnen Düsenebenen unter Meidung einer Überschneidung ihrer Sprühkegel und in aufeinanderfolgenden Düsenebenen versetzt zueinander angeordnet sind. Nachteiligerweise liegen damit aber in jeder Sprühebene neben gekühlten Bereichen Zonen vor, die nicht gekühlt sind und damit der erfindungsgemäß angestrebten Gefügeumwandlung nicht unterworfen sind. In diesen Zonen häufen sich erfahrungsgemäß die beim Stranggießen so schädlichen Oberfiächenrisse, die Indiz für eine nicht beherrschte Sekundärkühlung sind. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung führt die Versetzung der Zugspannungsbereiche in zwei oder mehreren Düsenebenen dazu, daß die in einer besprühten Fläche in Strangvorschubrichtung und senkrecht dazu zwangsläufig auftretenden unterschiedlichen Kühl- und damit Spannungsintensitäten beim Durchfahren der verschiedenen Düsenebenen ausgeglichen werden.

Die gegen die Senkrechte zur Strangachse verdrehten Zugspannungsbereiche führen zu einer Untergliederung des einer Düsenbene zugeordneten Sprühbereichs in einzelne Düsensprühbereiche und ermöglichen dadurch ein völliges Umschließen der Zugspannungsbereiche durch Druckspannungsbereiche, ohne daß

to irgendein Strangoberflächenelement beim Durchfahren einer Düsenebene nicht besprüht wird. Durch das Verdrehen der Düsensprühbereiche entfallen außerdem die Störungen und Behinderungen in der Ausbildung der Sprühfächer nebeneinanderliegender, nicht verdrehter

π Düsensprühbereiche, die darin bestehen, daß es im Überlappungsbereich zum Aufstau von Kühlflüssigkeit vor dem Erreichen der Strangoberfläche kommt.

Im Hinblick auf ein ausreichend starkes Wiedererwärmen der Strangoberfläche mit hinreichend hohen Druckspannungen in den nicht besprühten Bereichen, können die Spritzdüsen in Richtung des Strangvorschubs und in ihrem Abstand von der Strangoberfläche derart angeordnet sein, daß sich ein in Strangvorschubrichtung ständig abfallendes Verhältnis von besprühter zu nicht besprühter Strangoberfläche ergibt.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens und der

Vorrichtung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 Vorgabewerte der Kühlmittelmenge Q_s für sechs einzelne Kühlbereiche einer Sekundärkühlstrecke einer Stranggießanlage in der Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende«,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Kühlmittelmenge Qs(Vm²) über den x- Werten von 0 -100 (%), die für jeden Kühlbereich den Abstand der am weitesten von der Kokille entfernten Düse in Prozent repräsentieren,

F i g. 3 eine Anordnung von Spritzdüsen an Spritzlatten und die zugehörigen Sprühbereiche,

Fig.4 die Änderung der Strangvorschubgeschwindigkeit v, der Kühlmittelmenge je Zeiteinheit Q_t und der Kühlmittelmenge je Strangoberflächeneinheit Qs mit der Zeit t von »Anfahrbeginn bis Ausfahrende«.

In F i g. 1 sind die Vorgabewerte der Kühlmittelmenge je Strangoberflächeneinheit Qs (l/m²) für eine Düse jeder Spritzlatte der gesamten Sekundärkühlstrecke einer Stranggießanlage auf der Ordinate und die

so Nummern 1 bis 48 der Spritzlatten auf der Abszisse aufgetragen. Dabei ist die Sekundärkühlstrecke in sechs Kühlbereiche unterteilt; die Spritzlatten 1 bis 3 bilden den ersten, die Spritzlatten 4 bis 9 den zweiten, die Spritzlatten 10 bis 21 den dritten, die Spritzlatten 22 bis 31 den vierten, die Spritzlatten 32 bis 38 den fünften und die Spritzlatten 39 bis 48 den sechsten Kühlbereich. Die Werte der Kühlmittelmenge Qs gelten für die Betriebsphase »Anfahrende bis Gießende«. Es versteht sich, daß die Werte nur für eine bestimmte Qualitätsgruppe und eine Stranggießanlage gelten.

F i g. 2 zeigt in graphischer Darstellung den quantitativen Kühlmittelmengenbereich Qs, der nach der Erfindung beansprucht ist und die Intensivkühlung hervorruft Für die Ermittlung der Vorgabewerte Q_s (l/m²) jedes Kühlbereichs wird der Abstand in Meter (m) der am weitest von der Stranggießkokille entfernten Düse jedes Kühlbereichs von der Stranggießkokille dividiert durch die Gesamtlänge der Sekundärkühlstrek-

ke in Meter (m). Der sich ergebende Wert wird in Prozent gesetzt und ist der x-Wert, der jeweils in die Formeln einzusetzen ist.

In F i g. 3 sind bei versetzter Anordnung von Düsen 1 in Spritzlatten 2 deren Sprühbereiche 5 um den Winkel cn gegen die Senkrechte zur Achse des Stranges 6 verdreht, womit eine Lehre der Erfindung schematisch dargestellt ist. Die Verdrehung führt zu einem völligen Umschließen der besprühten Bereiche durch nicht besprühte Bereiche und damit zu einem optimalen Spannungsspitzenausgleich zwischen den beiden Bereichen, ohne daß ein Strangoberflächenbereich beim Durchfahren einer Düsenebene nicht besprüht wird.

Außerdem entfallen durch das Verdrehen der Düsensprühbereiche Störungen und Behinderungen in der Ausbildung der Sprühfächer, wie sie bei den Überlappungen auftreten können.

In Fig. 4 sind über der Gießzeit ί (min) die Strangvorschubgeschwindigkeit ν (m/min), die für eine Düse für die drei Betriebsphasen »Anfahrbeginn bis Anfahrende«, »Anfahrende bis Gießende« und »Gießende bis Ausfahrende« vorgegebenen Kühlmittelmengen je Strangoberflächeneinheit Qs (l/m²) und die zugehörige Kühlmittelmenge je Zeiteinheit Q, (l/min) aufgetragen.

Beispiel

Eine Charge von 1501 Stahi der Zusammensetzung:

0,06 bis 0,09% Kohlenstoff

0,2 bis 0,3% Silizium

1,45 bis 1,60% Mangan

0,04 bis 0,05% Niob

0,025 bis 0,045% Aluminium

0,07 bis 0,09% Vanadin

< 0,015% Phosphor

< 0,006% Schwefel
Rest Eisen

wurde mit einer Temperatur von 1568⁰C in eine wassergekühlte Kupferkokille mit einer Höhe von 700 mm, einer Breite von 2100 mm und einer Dicke von 300 mm gegossen. Die vorgegebene Strangvorschubgcschwindigkeit betrug 500 mm/min bis Gießende und ab

2υ Gießende 700 mm/min. Die Sekundärkühlstrecke von insgesamt 15 m Länge war in sechs Kühlbereiche untergliedert (Fig. 1), wobei die Spritzlatten 2 gemäß F i g. 3 mit Düsen 1 bestückt waren und der Winkel α 15° betrug. Als Sekundärkühlmittel wurde Wasser verwandt mit einer Temperatur von 25 bis 30⁰C und einem Druck vor den Spritzlatten 2 von 1,5 bis 3,5 bar.

In den einzelnen Kühlbereichen galten während der einzelnen Betriebsphasen folgende Vorgabewerte für die Kühlmittelmenge Qs, nach denen die jeder Düse 1 zugeführten Kühlmittelmengen je Zeiteinheit Q, gesteuertwurden:

Entfernung der Spritzdüsen von der Stranggießkokille in % der gesamten Sekundärkühlstrecke	Anfahren G/m²)	Anfahrende bis Gießende (l/m²)	Ausfahren (l/m²)
0 - 1,7	83,5	87	17,4
> 1,7- 10	78,1	84,4	18,7
>10 - 30	45	50	19,7
>30 - 50	32,6	37	27,8
>50 - 70	24,2	28	22
>70 -100	20,4	24	18,9

Die Betriebsphasen »Anfahren« bzw. »Ausfahren« dauerten für die einzelnen Kühlbereiche max. 30 Minuten bzw. 21 Minuten. Während jeder Betriebsphase blieben die Vorgabewerte Qs unabhängig von einer Änderung der Strangvorschubgeschwindigkeit konstant (F i g- 4).

Die einzelnen, abgelängten Strangbrammen wurden nach einer Abkühlung auf dem Kühlbett bis ca. 400° C in Stapeln aufgeschichtet und an ruhender Luft abgekühlt. Alle Strangbrammen erfuhren noch als Strang in der Sekundärkühlstrecke eine gleiche und intensive Abkühlung mit dem Ergebnis fehlerfreier Oberflächen, die ein Flämmen oder Schleifen der abgelängten Brammen vor dem Einsatz im Walzwerk überflüssig machte. Bei aus den Sirangbrammen hergestellten Grobblechen ergab sich kein Ausfall wegen Oberflächen- oder Innenfehlern. Mikroskopische Untersuchungen der Bleche ergaben keine Mittenseigerungen.

Insgesamt gesehen bringt das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Vorteile mit sich; so erfordert die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielte bessere Oberflächenbeschaffenheit des Materials keine bzw. wesentlich weniger Putz-, Flamm- und Schleifarbeit und führt zur Reduzierung des Ausfalls bei den Strangbrammen und hieraus gefertigten Blechen.

Darüber hinaus sind die Strangbrammen durch verminderte Seigerungen und Inhomogenitäten gekennzeichnet, woraus sich beim Endprodukt eine Verbesserung der Schweißbarkeit, der mechanischen Eigenschaften und des Ausfalls infolge von Innenfehlern ergibt

Weiterhin erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren das Stranggießen besonders rißanfälliger und seigerungsgefährdeter Werkstoffe sowie dickerer Querschnitte, wodurch erhebliche Kostenvorteile gegenüber der bisherigen Herstellungsweise aus Standguß erzielt werden.

Außerdem ergibt sich wegen der intensiven Kühlung eine schnellere Durcherstarrung des Stranges und dadurch eine Verkürzung seiner Sumpftiefe, was zu

höheren Strangvorschubgeschwindigkeiten mit niedrigeren spezifischen Verarbeitungskosten und kürzeren Sekundärkühlstrecken mit niedrigeren Anlagenkosten führt.

Weiterhin führt die niedrigere Wärmebelastung der Anlagenteile zu einem geringeren Verschleiß und demzufolge zu verminderten Instandhaltungs- und Reparaturkosten.

Schließlich besteht bei Anwendung eines Kühlverfahrens gemäß der Erfindung die Möglichkeit, die gesamte Stranggießanlage wesentlich einfacher und daher kostensparender zu konstruieren und zu bauen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: Qs3(Um2)

1. Verfahren zum Steuern einer Sekundärkühlung zur Bildung eines oberflächennahen, feineren Stranggußgefüges, mit hohen Gesamtkühlmittelmengen für einen aus einer Stranggießkokille _uncj austretenden Stahlstrang durch für einzelne Kühlbereiche mittels Düsen flächenabschnittsweise auf die Strangschaie aufgesprühte, unterschiedlich einstellbare Kühlmittelmengen, welche gemäß einer in der Zeiteinheit zugeführten Kühlmittelmenge bemessen werden, wobei die Kühlmittelmengen innerhalb der einzelnen Kühlbereiche konstant gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß