DE2718748A1

DE2718748A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen metallurgischer erzeugnisse von grosser dicke

Info

Publication number: DE2718748A1
Application number: DE19772718748
Authority: DE
Inventors: Michel Donze
Original assignee: Somafer SA
Current assignee: Somafer SA
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2349387A1; DE2718748B2; DE2718748C3; DE7713239U1; LU77203A1; BE854055A; FR2349387B1

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinsten Sinne das Trennen von metallurgischen Erzeugnissen, wie z.B. Blöcken, Knüppeln, Stangen, endlosen oder nicht endlosen Bändern, aus gewöhnlichem oder legiertem Stahl oder aus rostfreiem Stahl.

Das Verfahren nach der Erfindung findet insbesondere bei den meistens automatisierten Arbeitsvorgängen des systematischen Schneidens Anwendung, die beispielsweise an durch kontinuierliches Gießen, insbesondere durch Stranggießen erhaltenen Brammen aus im allgemeinen gewöhnlichem oder schwach legiertem Stahl vorgenommen werden. Diese Brammen haben Dicken von ungefähr 100 bis 500 mm und Breiten von etwa 1 bis 2 m.

Bei ihrem Trennen in festgelegte Längen muß es möglich sein, Schnittflächen von zufriedenstellender Güte zu erreichen, die, wenn möglich, keine Nacharbeit erforderlich machen. Wenn das Trennen direkt an der aus der Stranggußkokille austretenden Bramme vorgenommen wird, darf es den Gießvorgang nicht stören. Es wird häufig vorgezogen, die Brammen am Gießplatz in Stücke von großer Länge zu schneiden und sie später je nach Bedarf in Gebrauchslängen nachzuschneiden.

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Zum Durchführen dieser Arbeitsgänge wird schon seit mehreren Jahren mit Erfolg ein Brennschneidverfahren mit Schneidbrenner angewandt. In jüngerer Zeit wurde in Betracht gezogen, Versuche auch mit Plasmabrennern durchzuführen.

Ob es sich um den ersten Schnitt am Gießplatz oder um nachfolgende Schnitte handelt, die Schneidvorgänge werden gewöhnlich mit einem Schneidbrenner vorgenommen, der sich an einem über der Bramme angeordneten Träger abstützt. Die Bramme ist ungefähr waagerecht angeordnet. Dieser Träger bewegt sich an quer zur Bramme angeordneten Schienen oder Gleitführungen, die während der Dauer des Schnittes mit der Bramme fest verbunden sind. Die Achse des Brenners ist ungefähr senkrecht, und der Strahl ist von oben nach unten gerichtet: dank der getroffenen Anordnungen wird der Schnitt somit in einer Ebene ausgeführt, die zur Achse der Bramme im wesentlichen rechtwinklig ist. Der Brenner hat eine Zuleitung für Brennstoff, der Stadtgas, Wasserstoff, Azetylen oder auch Propan, Butan oder andere Kohlenwasserstoffe sein kann, und eine Zuleitung für als Verbrennungsmittel dienenden Sauerstoff.

Ein Schneidvorgang beginnt mit einer Vorerhitzung des Ausgangsbereiches des Brenners in der Nähe einer der Seitenflächen der Bramme. Diese Vorerhitzung wird mit einem geringen SauerStoffüberschuß durchgeführt. Sobald das Metall schmilzt, wird die Sauerstoffzufuhr beträchtlich erhöht und auf Schneidbetrieb umgeschaltet. Die Querverstellung des beweglichen Trägers wird eingeschaltet, und der Brenner bewegt sich in Richtung des gegenüberlxegenden Randes der Bramme. Der Sauerstoff- und Brenngas-Strahl überhitzt das sich bildende flüssige Metall und treibt es zusammen mit den metallischen Oxiden nach unten aus.

Je nach der Dicke der Brammen werden Brenner mit mehr oder weniger großen Düsendurchmessern benutzt, die mit mehr oder weniger starken Gasdrücken gespeist werden. Die Breite

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der in die Bramme eingearbeiteten Schnittfuge ist von diesen Paktoren abhängig. Bei einer Bramme von etwa 100 mm Dicke beträgt diese Breite ungefähr 5 mm; sie kann bei Brammen bis 400 und 500 mm Dicke 10 mm oder etwas darüber erreichen. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt etwa 10 bis 20 m/h, so daß eine Bramme von 2 m Breite unter Berücksichtigung der Zeiten für Instellungbringen und Vorwärmen in etwa 8 bis 15 Minuten durchtrennt werden kann.

Dieses Verfahren zum Trennen mit Sauerstoffbrenner hat jedoch den Nachteil zur Folge, daß sich an den Rändern der Schnittfuge auf der Höhe der Unterseite der Bramme dicke Wulste aus erstarrtem Metall bilden. Diese Wulste kommen durch Erstarren eines Teils des Metalls zustande, das durch den Brenner an den Wänden der von ihm in die Bramme eingebrannten Schnittfuge zum Schmelzen gebracht wird. Dieses Metall wird nach unten mitgerissen, wobei eine bestimmte Menge in Tröpfchenform von der Bramme herabfällt, jedoch benetzt ein Teil die beiden Kanten an den Schnittstellen der senkrechten Wände der Schnittfuge mit der Unterseite der Bramme sowie, auf einer Breite von einigen Zentimetern, diese Unterseite selbst. Dieser flüssige Film erstarrt allmählich bei Berührung mit dem Metall der Bramme, er wird jedoch während einer Zeitdauer gespeist, die ausreichend ist, damit sich ein Wulst bilden kann, der bei Brammen von 450 mm Dicke mehrere Zentimeter Dicke erreichen kann. Die Erfahrung hat gezeigt, daß Brammen mit derartigen Wulsten in diesem Zustand nicht warmgewalzt werden konnten. Diese Wulste sind sehr hart und beschädigen die Walzwerkswalzen, wenn sie nicht entfernt werden. Sie enthalten ein Metall-Oxid-Gemisch, das im allgemeinen härter ist als das Metall der Bramme. Ee ist daher notwendig, diese Wulste zu beseitigen; dies kann mit Preßluftmeißeln, Schleifvorrichtungen oder auch mit Schneidbrennern geringerer Leistung geschehen. Für diesen Arbeitsvorgang müssen die Brammen notwendigerweise gewendet werden, was für den Produktfluß einen zusätzlichen, einrichtungs- und personalmäßig aufwendigen Arbeitsgang bedeutet, der sich in den Fertigungsablauf nicht immer leicht integrieren läßt, insbesondere dort,

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wo die Brammen erst vor ihrer Weiterverarbeitung nach. Bedarf nachgeschnitten werden.

Der Gegenstand der Erfindung gestattet es, die Ausbildung dieser Wulste von großer Härte praktisch gänzlich zu vermeiden und erlaubt es daher, die zu deren Entfernung notwendig gewesenen Nebenarbeitsgänge auszuschalten. Er vereinfacht daher beträchtlich das Trennen der Brammen, das im Bedarfsfall voll automatisiert werden kann.

Gemäß der Erfindung werden diese Brammen mit einem oder mehreren Brennern durchtrennt, die nicht über, sondern unter der Bramme angeordnet sind, wobei dann der aus dem oder den Brennern austretende Gasstrahl von unten nach oben und nicht von oben nach unten gerichtet ist. Es ist festgestellt worden, daß unter diesen Bedingungen und bei einer zweckmäßigen Regulierung des oder der Brenner das sich im Innern der Schnittfuge verflüssigende Metall nicht mehr nach unten abfließt. Dies geht ohne Zweifel auf die Wirkung des extrem raschen Gasstromes zurück, der dazu neigt, diese Flüssigkeit nach oben zu drängen. Auf diese Weise wird an den beiden unteren Kanten beiderseits der Schnittfuge die Entstehung einer Benetzungszone mit nach und nach zunehmender Zufuhr von zur gleichen Zeit und nach und nach erstarrender Flüssigkeit gänzlich vermieden. Am oberen Abschnitt der Schnittfuge entweichen die Gase mit großer Geschwindigkeit, wobei sie im allgemeinen kleine Mengen flüssiger und/oder fester Phasen mitreißen. Es wurde festgestellt, daß die auf diese Weise mitgerissenen Phasen die Form von Partikeln geringen Volumengewichtes mit in der Hauptsache metallischen Oxiden aufwiesen. Dies kann darauf zurückgeführt werden, daß ein Teil der an der Oberfläche des die Wände der Schnittfuge benetzenden flüssigen Films ausgebildeten Oxide durch den mit großer Geschwindigkeit strömenden Gasstrom abgelöst wird. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Ablagerung dieser Partikel, wenn sie besteht, von geringem Volumen, geringer Adhäsion und geringer Dichte ist und die späteren Arbeitsgänge

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des Umfonnens der getrennten Erzeugnisse, insbesondere durch Walzen, nicht stört. Es ist daher völlig überflüssig, sie zu entfernen.

Das nachstehende Beispiel, das keinen einschränkenden Charakter hat, beschreibt eine Art der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung für das Trennen von stranggegossenen Brammen aus gewöhnlichem Stahl mit etwa 0,010$ Kohlenstoff von etwa 2 m Breite und 400 mm Dicke. Derartige Brammen werden mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/min gegossen und haben in der Schnittzone noch eine Temperatur von etwa 500 bis 700 ⁰C. Die Schnittzone befindet sich im waagerechten Abschnitt der Bewegungsbahn der Brammen, nachdem diese durch in der Fachwelt bekannte Vorrichtungen aus ihrer anfänglichen Bewegungsrichtung von oben nach unten umgelenkt worden sind. Die Figuren 1, 2 und 3 stellen die Vorrichtung nach der Erfindung dar.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer auf einem Rollengang aufruhenden Bramme mit einer unter der Bramme angeordneten Vorrichtung mit einem Schneidbrenner,

Fig. 2 eine Ansicht der Unterseite entsprechend Fig. 1 und

Fig. 3 eine Einzelheit der Blasdüse des Schneidbrenners und der in die Bramme eingearbeiteten Schnittfuge.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist die Schneidvorrichtung einen Schlitten 12 auf, der sich entlang einer Bramme 1 mit Laufrollen 13 und 14 zu verstellen vermag, die sich an der Oberseite und der Unterseite der Bramme 1 abstützen. Zum Durchführen eines Sehneidvorganges läßt sich der Schlitten 12 an der Bramme 1 mit Blockierschrauben 15 feststellen. Unter der Bramme 1 ist ein Brenner 6 angeordnet, dessen Strahl von unten nach oben gerichtet ist. Der Brenner 6 ist an einem waagerechten Arm 5 angeordnet, der quer zur Achse der Bramme über Lager 8 und 9 an Gleitführungen 10 und 11 entlanggleitet, die ihrerseits mit dem Schlitten 12 fest verbunden sind. Den Antrieb für diese Querverstellung liefert ein

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am Schlitten 12 befestigter Motor 16, der über Umlenkscheiben 17 xuid 19 und einen Riemen 18 eine Gewindespindel 20 in Drehung antreibt. Die Gewindespindel 20 verstellt eine mit dem Arm 5 fest verbundene Mutter 21. Der Brenner 6 ist über Zuleitungen 22 an nicht gezeichnete Sauerstoff- und Propanquellen angeschlossen. Ebenfalls nicht gezeichnete Vorrichtungen steuern das Ein- oder Abschalten des Motors 16, seine Drehung in der einen oder der anderen Richtung und gestatten das Verändern seiner Geschwindigkeit in der Weise, daß die Verstellung des Brenners 6 in der einen oder anderen Richtung innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches, der von

0 bis 30 m/h reichen kann, reguliert werden kann. Die Bramme

1 bewegt sich nach Maßgabe des Gießens in der von einem Pfeil angegebenen Richtung. Sie ist von Rollen wie die gezeichneten Rollen 2 und 3 abgestützt. Die Festigkeit der Bramme 1 ist ausreichend, um die Stützrollen auf einer Länge von etwa zehn Metern wegfallen lassen zu können, um das Arbeiten der Schneidvorrichtung zu gestatten, welche die Bewegung der Bramme 1 während der gesamten Dauer des Schnittes mitmacht.

Zum Ausführen eines Schnittes wird zuerst der Schlitten 12 in einer zur vom Pfeil angegebenen Richtung entgegengesetzten Richtung verstellt, um ihn in die Nähe der Rolle 3 zu bringen, welche die Bramme 1 vor der Schneidvorrichtung als letzte Rolle unterstützt. Sodann wird der Schlitten 12 durch Anziehen der Blockierschrauben 15 mit der Bramme 1 fest verbunden. Der Brenner 6 ist von einer für das Brennschneiden herkömmlichen Ausführungsform; er hat eine Sauerstoff-Propan-Heizflamme sowie eine zwischen 20 und 100 m-yh regulierbare, auf einen Druck zwischen 2 und 20 bar einstellbare Schneidsauerstoff-Zufuhr mit einem Düsendurchmesser von 0,15 bis 0,20 mm. Er ist in einer zur Achse der Bramme 1 rechtwinkligen Ebene in einem Winkel von 0 bis 30° gegen die Vertikale schwenkbar. Zum Schneiden wird die Heizflamme entzündet und sodann der Brenner 6 durch Betätigen des Motors 16 so verstellt, daß die Flamme einen seitlichen Rand der Bramme 1 berührt.

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Wenn das Metall zu schmelzen beginnt, wird die Schneidsauerstoff-Zufuhr geöffnet und die selbsttätige Querverstellbewegung des Brenners 6 mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 m/h eingeschaltet. Unter diesen Bedingungen entsteht in der Bramme 1 eine Schnittfuge 4 von 6 bis 15 mm Breite, deren Wände vertikal verlaufen. Nicht gezeichnete bekannte Antriebsvorrichtungen gestatten es, auf den Abschnitt der Bramme 1, der sich, bezogen auf die Gießstelle, auf der anderen Seite der Schnitt.fuge 4 befindet, eine Zugkraft auszuüben, die ausreichend ist, um gegen Ende des Schnittes die Verengung der Schnittfuge 4 zu verhindern, die das teilweise Wiederverschweißen der Bramme 1 hervorrufen könnte.

Gemäß Pig. 3» die einen Schnitt durch die Bramme 1 während des Brennschneidvorganges zeigt, bildet sich an unteren Rändern 23 und 24 der Schnittfuge 4 kein Wulst. Dagegen entstehen an den oberen Rändern und, in deren unmittelbarer Nachbarschaft, an der Oberseite der Bramme 1 Ablagerungen 25 und 26, die ein geringes Volumengewicht haben und sehr brüchig sind. Die Ablagerungen 25 und 26 sind von wenig zusammengebackenen Partikeln aus Oxid und Metall gebildet. Die Erfahrung hat gezeigt, daß es überflüssig ist, die Ablagerungen 25 und 26 auf irgendeine Weise zu entfernen, da sie die Weiterverformungsvorgange nicht stören. Die Schnittzeit beträgt, unter Berücksichtigung der Nebenzeiten, etwa 8 Minuten. Während dieser Zeit hat sich die Bramme 1 um ungefähr 8 m vorgeschoben. Es genügt dann, die Blockierschrauben 15 zu lösen, um die Verbindung zwischen dem Schlitten 12 und der Bramme 1 aufzuheben, und zu warten, bis die gewünschte Brammenlänge erneut durchgelaufen ist. Dann kann der Schlitten 12 an seinen Ausgangspunkt in der Nähe der Rolle 3 zurückgebracht und der Arbeitsvorgang erneut begonnen werden. Bei Brammen aus rostfreiem Stahl kann das gleiche Trennverfahren angewandt werden; im allgemeinen muß lediglich in die Flamme Eisen in Pulver- oder Drahtform eingeführt werden, um zusätzliche Wärme heranzuführen.

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Das in vorstehendem Beispiel beschriebene Verfahren läßt sich im Rahmen der Erfindung auf zahlreiche Arten durchführen. Die Vorrichtung zum Verstellen des Brenners 6 quer zur Bramme 1 kann von den im Beispiel beschriebenen Merkmalen verschiedene Merkmale aufweisen, wobei sie doch dem Brenner gestattet, der Bramme 1 in ihrer Längsbewegung zu folgen. Insbesondere ist es möglich, den Arbeitsablauf mit dem Feststellen der Vorrichtung an der Bramme 1, dem Entzünden des Brenners 6, dem Schneiden, dem Abschalten des Brenners 6, dem Lösen der Vorrichtung von der Bramme 1, dem Rückstellen an den Ausgangspunkt und schließlich dem Einschalten des foldenden Arbeitstaktes, voll zu automatisieren. Die Einregulierung des Schneidbrenners hängt von zahlreichen experimentellen Faktoren - Schnittgeschwindigkeit, Dicke des zu schneidenden Metalls etc. - ab. Der Abstand zwischen der Düse des Brenners 6 und dem zu schneidenden Metall ist veränderbar; bei Brammen von großer Dicke beträgt dieser Abstand im allgemeinen etwa 100 + 50 mm. Der Schneidbrenner kann auch durch einen Plasmabrenner ersetzt werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist auch, wie weiter oben erwähnt, auf das Trennen in Stücke kleinerer Längen von bereits auf große Länge getrennten stranggegossenen Brammen oder eventuell von Brammen, die durch Umformen von Blöcken auf einem Blockwalzwerk erhalten worden sind, anwendbar. Es handelt sich dabei in den meisten Fällen um Arbeitsgänge, die an Brammen mit ungefähr Umgebungstemperatur ausgeführt werden. Hierfür genügt es, diese Brammen auf zweckdienlichen Unterlagen ungefähr waagerecht anordnen zu können, damit darunter ein ausreichender Raum für das Instellungbringen einer Antriebsvorrichtung der im Beispiel beschriebenen Art für einen Schneidbrenner bleibt, wobei dieser Schneidbrenner unter der Bramme angeordnet ist und seinen Strahl von unten nach oben richtet.

Es ist auch möglich, das Verfahren zum Entfernen der fehlerhaften Abschnitte bei beispielsweise stranggegossenen Brammen anzuwenden. Es ist insbesondere bekannt, daß diese Brammen,

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wenn sie sehr breit sind, gelegentlich große Fehler an einer Kante aufweisen. Bei Anordnung der Bramme auf einer zweckdienlichen Unterlage läßt sich dann unter der Bramme ein Schneidbrenner anordnen, der in einer Richtung, im allgemeinen parallel zur Achse der Bramme, und in einem solchen Abstand vom fehlerhaften Rand der Bramme mechanisch antreibbar ist, daß dieser fehlerhafte Randbereich durch den Schnitt im wesentlichen vollständig entfernt werden kann. Auf diese Weise lassen sich mit dem Brenner an fehlerhaften Brammen Schnitte von mehreren zehn Meter Länge ausführen. Wie beim Schneiden in Querrichtung gestatten es diese Schnitte, die mit von unten nach oben gerichteter Flamme des Brenners ausgeführt werden, jegliches Entstehen von festen Wulsten zu verhindern, deren Entfernung auf großen Längen besonders kostspielig wäre.

Der Schnitt in Längsrichtung läßt sich auch zum Längstrennen der Brammen in Brammen kleinerer Breite anwenden. Dies ist bei Bestellungen auf kleinere Tonnagen angebracht, für welche das Inbetriebsetzen einer Gießeinrichtung kleinerer Breite nicht gerechtfertigt wäre. Das Verfahren läßt sich auch anwenden, wenn der Schneidbrenner durch einen Plasmabrenner ersetzt wird. Auch in diesem Falle gestattet das Schneiden mit einem von unten nach oben gerichteten Plasmastrahl, das Entstehen von Wulsten zu vermeiden oder beträchtlich einzuschränken.

Wenn das Trennen der Brammen beschleunigt werden soll, insbesondere bei Stranggußanlagen, kann die Schnittfuge mit zwei Brennern hergestellt werden, die an sich gegenüberliegenden Rändern beginnen und sich aufeinander zu bewegen. Auf diese Weise läßt sich die Schnittzeit nahezu halbieren.

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Le e rs e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Trennen eisenhaltiger metallurgischer Erzeugnisse in Form von Bändern oder Brammen großer Dicke von vorzugsweise 50mm bis 500mm oder darüber mit einem oder mehreren Autogenschneidbrennern oder Plasmabrennern, bei dem das zu trennende Erzeugnis so angeordnet wird, daß seine Längsachse und seine Hauptfläche im Bereich der Trennzone ungefähr waagerecht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Brenner (6) unter dem Erzeugnis entlangbewegt wird und sein Gas-oder Plasmastrahl von unten nach oben gerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse des Brenners (6) in einem Abstand von 100 +, 50mm von der Unterseite des zu trennenden Erzeugnisses (Bramme 1) bewegt wird und mit der Senkrechten auf diese Unterseite einen Winkel von 0 bis 30° bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Längstrennen von breiten Bändern oder zum Entfernen von fehlerhaften Abschnitten dieser Bänder, insbesondere im Bereich der Ränder, angewandt wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mindestens einem Autogenschneidbrenner oder Plasmabrenner und einer Verstellvorrichtung für den oder die Brenner, dadurch gekennzeichnet , daß der oder die Brenner unter dem zu trennenden Erzeugnis (Bramme 1) angeordnet sind und der aus einem Brenner (6) austretende Gasstrahl von unten nach oben gerichtet ist.

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