DE2743579C2

DE2743579C2 -

Info

Publication number: DE2743579C2
Application number: DE2743579A
Authority: DE
Inventors: Bernard G Mairy
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1988-08-11
Also published as: FR2366900A1; NL7710774A; CA1089184A; ES462899A1; FR2366900B1; IT1116330B; JPS5345628A; DE2743579A1; US4162699A; LU78249A1; GB1551171A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Stranggießens von Metallen, insbesondere von Stahl.

Demgemäß ist die nachfolgende Beschreibung auf den be sonderen Fall des Stranggießens von Stahl lediglich als Beispiel abgestellt, während sich die Erfindung auf das Stranggießen von Metallen allgemein bezieht.

Bekanntlich wird beim Stranggießen von Stahl, insbe sondere beim Gießen großformatiger Stränge, wie bei spielsweise von Brammen, die flüssige Oberfläche des sich bildenden Strangs mit einem Pulver von entsprechen der Zusammensetzung abgedeckt. Der immer wieder aufs Neue hergestellte ständige Kontakt zwischen Pulver und Metall wird im allgemeinen durch eine entsprechende Form des Düsenendes sichergestellt, durch welche mindestens ein Teil des die Düse durchlaufenden Metalls kontinuier lich gegen das Pulver gerichtet wird.

Das betreffende Pulver besteht im allgemeinen aus CaO, SiO₂, Al₂O₃, mit Zuschlägen wie zum Beispiel CaF₂, K₂O, Na₂O, sowie in vielen Fällen auch C in Form von Graphit oder Koks, wobei die Anteile je nach den Eigenschaften des zu gießenden Strangs sowie je nach den gegebenen Gießbedingungen verschieden sind. Die Rolle, welche dieses Pulver spielt, ist mannigfaltigt:
Insbesondere dient es zur Herstellung einer guten Wärme isolierung der Strangoberfläche gegenüber der Luft sowie zum Schutze des Strangs vor Oxydation, zur Auf nahme der im Stahl vorhandenen Einschlüsse, zur Schmie rung der Kontaktflächen zwischen Strang und Kokille, zur Sicherstellung eines besseren Wärmeübergangs vom Strang zur Kokille usw., wobei das Ganze in Anpassung an eine der Kokille beaufschlagte Pendelbewegung erfolgt.

Gegenwärtig erfolgt die Steuerung des Stranggießpro zesses durch Beobachtung des äußeren Erscheinungsbildes und Verhaltens der äußeren Oberfläche des Strangs bei dessen Abkühlung von der Stelle aus, an welcher er aus der Sprühzone der Stranggußmaschine austritt bis zu der Stelle, an der seine vollständige Erstarrung sicher ist.

Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß ge wisse Oberflächenfehler erst ziemlich spät feststellbar sind und daß hinsichtlich der zu ihrer Ausschaltung zu treffenden Maßnahmen eine bestimmte Verzögerung bis zum Eintreten der Wirkung unvermeidbar ist. Mit ihm läßt sich kaum verhindern, daß zuweilen große Abschnitte des gegossenen Stranges verworfen oder zumindest in eine niedrigere Gütgruppe eingestuft wer den müssen.

Der Erfindung liegt, hiervon ausgehend, die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zu schaffen, durch welches kontinuierlich die im Innern der Kokille auftretenden, hauptsächlichen Oberflächenfehler des Gießstran ges zu erkennen und zu verhindern sind. Von dieser Überwachung sollen auch geometrische Abnormitäten der Kokille erfaßt werden.

Die Erfindung löst die Aufgabenstellung nach dem Vorschlag des Kenn zeichnungsteils des Patentanspruchs 1, für den die Vorschläge der Un teransprüche 2 bis 10 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorsehen.

Somit macht die Erfindung von einer überraschend festgestellten Be ziehung zwischen den echten Bewegungen der Kokille während des Strang gießens und der Qualität der Schmierung derselben mit Abdeckpulver Gebrauch. Die Beobachtung des äußeren Erscheinungsbildes des die Ko kille verlassenden Stranges stößt auf keine visuellen Schwierigkeiten.

Die zu registrierenden, effektiven Kokillenbewegungen folgen aus

a) einer allgemeinen Sinusschwingung niedrigerer Frequenz (beispielsweise 1 Hz), die der Kokille auf mechanischem Wege beaufschlagt wird; die dieser Bewegung entsprechenden Beschleunigungen verlaufen entsprechend langsam;
b) Störungen, die beim Beginn des Stranggießens als Folge der unvermeidlichen Reibung zwischen dem Strang und der Kokille eintreten und die zeitlich und örtlich variieren. Diese Störungen verursachen eine zusätzliche Bewegung, die sich sinusförmigen Kokillenschwingung gemäß a) überlagert. Eine Aufteilung der von den Störungen ausgelösten Bewegung kann in eine Komponente, die gleichachsig mit der Kokillenachse verläuft, sowie in mehrere Querkomponenten, insbesondere senkrecht zur Ko killenachse, erfolgen. Die axiale Komponente der zusätzlichen Bewegung überlagert sich mit der sinusförmigen Basisschwingung der Kokille algebraisch; die transversalen Komponenten über tragen Querschwingungen auf die Kokille, die in der Regel keine Bedeutung haben.

Die Pulverzusammensetzung wird alsdann so lange geändert, bis die Stranghaut als optimal angesehen werden kann, entsprechend einer optimalen Schmierung der Kokille sowie einem hierfür als ideal anzusehenden Spektrum der effektiven Kokillenbewegung.

Von diesen Feststellungen ausgehend wird das weiterhin registrierte Spektrum der effektiven Kokillenbewegung mit dem als ideal vor gegebenen Spektrum derselben verglichen und wenigstens ein Para meter, der für die Qualität der Stranghaut beim Verlassen der Kokille von Einfluß ist, mit der Maßgabe geändert, daß Unter schiede zwischen dem registrierten und dem vorgegebenen Spektrum der effektiven Kokillenbewegung behoben werden. Bei diesen Para metern kann es sich um die Pulverzusammensetzung handeln, je doch gleichfalls um die Auszugsgeschwindigkeitt des Stranges oder um eine für die Amplitude und Frequenz der Kokillenschwingung kennzeichnende Größe.

Das Spektrum der effektiven Kokillenbewegung schließt erfindungs gemäß Kokillenverschiebungen, die Geschwindigkeit der Kokille so wie die Beschleunigung der Kokille ein.

Im Rahmen der Erfindung ist es von besonderem Vorteil, wenn auf das vorher im Zuge eines früheren Gusses mit sinngemäßen Eigen schaften erstellte, ideale Bewegungsspektrum der Kokille zugrunde gelegt werden kann. In diesem Falle wird zu Beginn des Strang gießens die Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille mit einem dem vorerwähnten Bewegungsspektrum entsprechenden Pulver bedeckt. Man kann dann sofort das gemessene Bewegungsspektrum mit dem Idealspektrum vergleichen und gegebenenfalls Maßnahmen treffen, die im Hinblick auf die Strangqualität angebracht sind, ohne eine erneute Aufzeichnung eines Bewegungsspektrums vorzunehmen.

Sofern eine Pulveränderung vorzunehmen ist, kann man sich entweder auf eine Teilveränderung der Pulverzusammensetzung beschränken oder ein völlig anderes Pulver einsetzen. Im Zusammenhang damit läßt sich auch die Ausziehgeschwindigkeit variieren, um sie auf einen optimalen Wert bei einem gegebenen Pulver einzustellen. Für den Fall, daß sich die Ausziehgeschwindigkeit praktisch nicht ändern läßt, wird die Pul verzusammensetzung oder -menge systematisch derart lange verändert, bis auf diesem Wege die optimalen Eigenschaften oder die optimale Menge ermittelt ist.

Eine nennenswerte Bedeutung hat noch für die Praxis die Erfassung von Flatterschwingungen der Kokille, und zwar einerseits in der Strang achse bzw. in der Längsachse der Kokille, bevorzugt am Ausgang der letzteren, und andererseits in einer oder mehreren Richtungen inner halb einer Ebene, die bevorzugt senkrecht zur genannten Längsachse ver läuft. Die Erfassung von Flatterschwingungen der Kokille bei den genannten Achsen führt zur Erfassung besonders interessanter Fre quenzbereiche zwecks Einhaltung eines Verhältnisses zwischen der Höhe der gemessenen Geschwindigkeiten und der Stärke der Reibungen zwi schen Stranggutkokille und somit der Güte der Schmierung durch das Abdeckpulver. Meßtechnisch wird insbesondere von sorgfältig an der Kokille befestigten Beschleunigungsmessern Gebrauch gemacht, um un mittelbar und kontinuierlich diejenigen Komponenten zu erfassen und sichtbar zu machen, welche von den weiter oben mit b) bezeichneten Störungen ausgehen.

Bei der Beschleunigungsmessung in der Strangachse wurde derjenige Bereich als am interessantesten bzw. zweckmäßigsten festgestellt, der Fre quenzen von weniger als dem 80fachen der der Kokille beaufschlagten maximalen Frequenz umfaßt. Hinsichtlich der Messung senkrecht zu die ser Achse wurde festgestellt, daß der Bereich zwischen dem 0,1- und 10fachen der Höchstfrequenz am vorteilhaftesten ist.

Auch kann die Kenntnis der normalen Entsprechung zwischen einerseits der zur Charakterisierung der Kokillenbewe gungen gewählten Größe sowie andererseits der Gießge schwindigkeit als Hilfsmittel für die sofortige Ent deckung jeder Abnormität in der Kokillenschmierung oder in den ersten Sprühzonen wie auch einer schlechten Führung der Anlage dienen, was als besonders großer Vorteil anzusehen ist und womit sich große Unfälle wie zum Beispiel Strangdurchbrüche verhindern lassen.

Diesbezüglich lassen die lediglich als Beispiel zu be trachtenden und in einem nicht einschränkenden Sinne anzusehenden Schemata die Einfachheit der Durchführung sowie die Wirksamkeit des vorgeschlage nen Verfahrens erkennen.

Fig. 1 zeigt eine Art der Erfassung, die als normal zu gelten hat.

In dieser Figur ist in Abhängigkeit von der Zeit auf der Abszisse in Minuten einerseits die Kurve 1, welche der Gießgeschwindigkeit in m/Min. (Ordinatenteilung rechts) entspricht, und andererseits die Kurve 2 ent sprechend den Kokillenbeschleunigungen in Prozent Reibung dargestellt.

Fig. 2 beinhaltet eine als nicht normal anzusehende Art der Erfassung insofern, als die Kurve 3 für die Kokillen beschleunigungen nicht annähernd die Kurve 4 für die Ge schwindigkeit wiedergibt. Sie zeigt jedoch den vorteil haften Einfluß einer sorgsam vorgenommenen Pulverände rung auf. Es erscheint angebracht, hinsichtlich des Diagramms gemäß Fig. 1 festzustellen, daß nach einem Zwischenbehälterwechsel (bei t=33 Min.) die Wiederher stellung des progressiven Gießgeschwindigkeitsverlaufs durch eine sehr schnelle Wiederanpassung der Kokille an den Gutwert ihrer Reibungen erfolgt.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Stranggießens von Metallen, bei welchem die Kokille schwingend angetrieben und die Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille mit einem schützenden Pulver von gegebener Zusammensetzung abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche des die Kokille verlassenden Strangs zunächst beobachtet und die effektiven Kokillenbewegungen registriert werden, und
daß die Zusammensetzung des Pulvers mit der Maßgabe einer optimalen Schmierung des Stranges in der Kokille und ein hierfür als ideal angesehenes Spektrum der effektiven Kokillenbewegung eingestellt werden, und
daß die effektiven Kokillenbewegungen bei weiteren Chargen registriert werden, und
daß das registrierte Spektrum der effektiven Kokillen bewegungen mit dem als ideal vorgegebenen Spektrum der effektiven Kokillenbewegungen verglichen wird, und
daß wenigstens ein Parameter verändert wird, der von Einfluß auf die Qualität der Stranghaut beim Verlassen der Kokille ist, derart, daß Unterschiede zwischen dem re gistrierten und dem vorgegebenen Spektrum der effektiven Kokil lenbewegungen behoben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrum der Kokillenverschiebungen während der effektiven Bewe gung derselben erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrum der Geschwindigkeit der Kokille während der effektiven Bewegung derselben registriert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrum der Beschleunigung der Kokille während der effektiven Bewegung derselben registriert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter die Auszugsgeschwindigkeit des Stranges berück sichtigt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter eine für die Amplitude und Frequenz der Ko killenschwingung kennzeichnende Größe berücksichtigt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Stranggießens die Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille mit einem Pulver bedeckt wird, dessen Zusammensetzung auf das ideale Bewegungsspektrum der Kokille abgestellt ist, wie es bei einem vorherigen Stranggießvorgang unter analogen Voraussetzungen wie bei bestehendem Stranggießvor gang vorgelegen hat.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die effektiven Kokillenbewegungen einerseits in der Längsachse der Kokille und andererseits in wenigstens einer Richtung in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene gemessen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die effek tiven Kokillenbewegungen in der Längsachse im Bereich der Fre quenzen unterhalb dem 80fachen Betrag der der Kokille beauf schlagten maximalen Schwingungsfrequenz gemessen werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die effektiven Kokillenbewegungen in wenigstens einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Kokille in einem Frequenzbereich gemessen werden, der zwischen dem 0,1- bis 10fachen der maximalen Schwingungsfrequenz der Kokille liegt.