DE3011137C2

DE3011137C2 - Verfahren zum Regeln der Einzelantriebe einer Bogenstranggieß-Vielrollenmaschine für Stahl

Info

Publication number: DE3011137C2
Application number: DE3011137A
Authority: DE
Inventors: Achim Ing.(grad.) 4133 Neukirchen-Vluyn Kubon
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1980-03-22
Publication date: 1988-03-24
Also published as: EP0036490B1; JPS56136267A; ATE7369T1; US4476915A; DE3011137B1; EP0036490A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Einzelantriebe einer Bogenstranggieß-Vielrollenmaschine für Stahl, bei dem vor dem Richtbereich im Bogenabschnitt der Strangführung liegende Antriebe motorisch und beginnend mit dem Geradteil der Richtstrecke mehrere Antriebe generatorisch betrieben werden, wodurch in Bewegungsrichtung des Gußstranges im Strangquerschnitt Druckkräfte erzeugt werden.

Ein derartiges Regelverfahren wird in der Stranggießtechnik angewendet, um den Strang zumindest durch einen Teil der Rollen hindurchzuschieben. Dabei werden in Bewegungsrichtung des Stahl-Gußstranges im Strangquerschnitt Druckkräfte erzeugt. Mit der Abstimmung der Antriebskräfte soll eine übermäßige Zugbeanspruchung und/oder Biegebeanspruchung während der Abkühlung des Gießmetalls vermieden werden, indem jeweils entgegengesetzt gerichtete Kräfte in Richtung der Strangader mittels der den Gußstrang fördernden Rollen erzeugt werden.

Das Erzeugen von Druckkräften im Strangquerschnitt in Bewegungsrichtung des Stahl-Gußstranges &igr; uic ruiuciiniuci üci oügciiSii

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maschine ist notwendig, um im Bereich des Biegepunktes auftretende Maximalbeanspruchungen zu vermindern. Diese Durckkräfte gehen als negative Spannungskomponenten in die Gesamtspannung ein und entlasten somit die auf Zug beanspruchte Strangschale. Der Gesamtdeformation der Strangschale ist der kritische Dehnungswert des jeweiligen Werkstoffes gegenüberzustellen, um Aufschluß über die zulässige Beanspruchung des Gießmaterials während seiner Abkühlung zu erhalten. Sowohl die Spannung als auch die Dehnung der Strangschale stellen Kriterien für die Ermittlung der GesaKtbeanspruchung dar. Bei den gegebenen hohen Temperaturen sind außerdem das plastische und elasti-. sehe Verhalten der Strangschale zu berücksichtigst

Die Strangschalenbeanspruchung ist infolge der Zeitabhängigkeit schwierig zu ermitteln. Im Richtbereich lassen sich die Berechnungen auf Innendeformation infolge der Ausbauchung, auf Zugkräfte infolge des Richtens und auf Innendeformation infolge des Rollenschlages und infolge Ungenauigkeiten des Ausrichtens der Rollenbahn sowie auf die Innendeformation durch Flächenpressung der Rollen (Hertz'sche Pressung) stützen. Die aufgeführten Beanspruchungsursachen können außerdem wegen der individuell zeitabhängigen Faktoren nicht einfach addiert werden.

Aus Beobachtungen und Nachrechnungen und aus dem Verhalten der Stähle in Laborproben wurde ermöglicht, den Verlauf der Strangschalendehnung im Bereich der Phasengrenze fest/flüssig in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur zu schätzen.

Die hierbei ermittelten Werte lassen erkennen: Dehnungswerte oberhalb der Grenzwerte bringen verstärkt Schäden im Werkstoffgefüge. Durch starke Verlagerungen der entstehenden und sich verfestigenden Kristalle bilden sich zwischenkristalline Risse, die sich infolge weiterer starker Beanspruchung nicht mehr homogen schließen können, so daß nachlaufendes, flüssiges Gießmetall den Riß füllt und die nachfolgende Kristallisation unter veränderten chemischen und physikalischen Bedingungen abläuft. Das Rißmaterial zeigt daher andere Eigenschaften als der es umgebende Werkstoff. Die Innenrißstellen bilden einige Schwachstellen im Werkstoff, die je nach Produktverwendung zu klassifizieren sind, so daß letztenendes Materialsorten entsprechend bestimmten Anforderungen aussortiert werden müssen.

Es ist bekannt, einen Teil der Antriebe von dem anderen Teil drehmomentabhängig zu regeln. (DE-AS 22 41 032). Dazu werden mehrere, in Stranglaufrichtung aufeinanderfolgende Antriebe für die den Strang fördernden Rollen derart geschaltet, daß der jeweils hintere Rollensatz den Strang in den in Stranglaufrichtung folgenden Rollensatz hineinpreßt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Drehmoment-Unterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Rollen nicht ausreicht, eine solche Druckkraft innerhalb der Strangschale zu erzeugen, die die Beanspruchungen des Gußstranges im Richtbereich auszugleichen vermag.

Gemäß einem anderen bekannten Vorschlag (JA-OS 50 98 432) gleicht die Kompressionskraft die Kräfte der Rückbiegung, der Wölbungsdeformation und der Wärmedeformation gerade aus. Eine solche Regelung durch Bremsrollen im Richtbereich reicht ebenfalls nicht aus, um eine genügend hohe Kompressionskraft zu erzeugen. Insbesondere gerade im Biegepunkt zur Begradigung der Strangkrümmung vorgesehene Rollen erhöhen die Biegebeanspruchung unangemessen hoch, wobei

üG der Sich in Durchcrstarrung befindliche Gußstrar.g '.m Bereich der Phasengrenze fest/flüssig zu Innenrissen neigt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist gerade im Bereich der Strang-Rückbiegung die Gefahr der Entstehung von Strukturschäden im Werkstoff besonders hoch. Demzufolge berücksichtigt der bekannte Vorschlag die Verhältnisse des Rückbiegebereiches nicht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beachtung der in dem Strangquer-

schnitt auftretenden Zugkräfte günstigere, insbesonde;e höhere Gegenkräfte zum Abbau der Zugkräfte während des Fördems des Gußstranges aufzubauen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß Sei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß bei Gießgeschwindigkeiten, die höhere Werte als 0,8 m/min betragen, und nach Abkuppeln des Anfahrstranges vom Gußstrang die in Bewegungsrichtung resultierende Druckkraft für Brammen-Gußstränge im Richtbereich auf mindestens 30 Mp eingestellt und mit wachsender Breite des Gußstranges höhere Druckkräfte gewählt werden, wobei die resultierende Druckkraft im Richtbereich auf ein Maximum eingestellt wird. Nach der Erkenntnis der Erfindung können auf der Grundlage niedrigerer Gießgeschwindigkeiten Druckkräfte nicht ausreichend hoch erzeugt werden. Eine andere Erkenntnis der Erfindung besteht in dem zusätzlichen Erfordernis, den Stahl-Gußstrang erst nach Abschluß des Anfahrvorganges mit Druckkräften zu beaufschlagen. Die wichtigste Erkenntnis der Erfindung bildet das Arbeiten im Biegepunkt mit maximaler Druckkraft-Beaufschlagung, so daß die Strangbeanspruchung um die Druckspannung vermindert nur auf den Stahl-Gußstrang wirkt. Die so verringerte Strangbeanspruchung ist jedoch kleiner als der kritische Verformungswert des Werkstoffes, demzufolge entstehen auch keine Oberflächenrisse mehr. Ebenso werden Risse in der erstarrenden Kernzone an der Grenze fest/flüssig vermieden. Der Erfindungsvorteil kommt insbesondere rißempfindlichen Qualitäten von Stahl zustatten, die nunrcihr rißfrei gegossen werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sämtliche Antriebe im Bogenabschnitt einschließlich des Biegepunktes der Strangführung motorisch und Antriebe innerhalb des Geradteils der Richtstrecke generatorisch betrieben werden. Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung ist immer von Vorteil, daß die vor motorisch betriebenen Antrieben gelegenen Abschnitte des Stahl-Gußstranges gezogen und die dahinter liegenden Abschnitte des Gußstranges geschoben werden, wobei die generatorisch betriebenen Antriebe eine Bremse gegenüber dem schiebenden, motorisch betriebenen Antrieb darstellen.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sämtliche Antriebe im Bogenabschnitt vor dem Richtbereich der Strangführung motorisch und mehrere Antriebe der Richtstrecke generatorisch betrieben werden. In diesem Fall besteht der bremsende Teil aus Antrieben der gesamten Richtstrecke.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch erreicht, daß die in Bewegungsrichtung resultierende Druckkraft mit wachsender Gießgeschwindigkeit höher eingestellt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Antriebsordnung ist in der Zeichnung dargestellt, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend beschrieben wird. Es zeigt:

Fig. 1 die Rollenanordnung einer Strangführung für eine Bogenstranggieß-Vielrollenmaschine,

Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm der aufgrund des erfiiidungsgemäßen Verfahrens erzeugten Kräfte im Strangquerschnitt.

In der Stranggießkokille 1 entsteht der Stahl-Gußstrang 2 (Fig. 1), der mittels einer Anzahl von antriebslosen Stützrollen 3 und (mittels weiter nicht dargestellter Elektromotoren) angetriebenen Stützrollen 4 geführt und in Strangbewegungsrichtung 5 kontinuierlich gefördert wird. Die Antriebe der angetriebenen Stützrollen 4 werden durch ein geschwärztes Zentrum versinnbildlicht und sind mit 6 bezeichnet. Die Gesamtheit der Stützrollen 3 bildet die Strangführung 7. Diese Strangführung 7 verläuft im Bogen, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel um den Krümmungsmittelpunkt 8 mit dem horizontal gemessenen Abstand der Stranggießkokille 1 vom Krümmungsmirtelpunkt 8 als Radius. Die Anwendung der Erfindung erstreckt sich auf alle Typen von »gebogenen« Strangführungen 7.

Die Senkrechte 9 vom Krümmungsmittelpunkt 8 aus markiert in der Mitte der Strangdicke den Biegepunkt 10, in dem der in der Bogenform erkaltende und sich versteifende Stahl-Gußstrang 2 wieder in die Horizontale zurückgebogen, d. h. gerade gerichtet wird. Man unterscheidet den Bogenabschnitt 11 vor dem Biegepunkt 10, den Richtbereich 12, den Bereich 13 hinter dem Biegepunkt, der die »Gerade« bildet und den an den Richtbereich 12 anschließenden Geradteil 14. Richtbereich 12 und Geradtei) 14 ergänzen sich zur Richtstrecke 15. Innerhalb des Bogenabschnittes 1 sind ggf. mit Ausnahme der unter dem Biegepunkt 10 befindlichen Stützrolle 16 mit Lagerrolle 16a, acht Paare von Stützrollen, deren Antriebe 6 motorisch betrieben werden, angeordnet. Die Stützrollen 4 im Geradteil 14 weisen generatorisch betriebene Antriebe 17 auf. Die Antriebe 6 erzeugen demzufolge eine Schubkraft, und die Antriebe 17 eine entgegengesetzt zur Schubkraft gerichtete Bremskraft, die jeweils mittels der Stützrollen 4 auf den Stahl-Gußstrang 2 übertragen werden. Insgesamt betrachtet entstehen Druckkräfte im Stahl-Gußstrang 2, die eine lokale Stauchung der Strangschale in de Bewegungsrichtung 5 bewirken, wodurch die Gesamtdeformation der Strangschale an der Phasengrenze fest/flüssig im Gußwerkstoff verringert wird. Unter der Gesamtdeformation der Strangschale ist eine resultierende Deformation zu verstehen, die infolge der Zug- bzw. Druckkräfte (in Bewegungsrichtung 5), infolge der Ausbauchung, infolge des Richtens, des wärmebedingten Rollenschlages und infolge Ausrichtfehler sowie infolge der Flächenpressung an der Phasengrenze fest/flüssig entsteht. Ein Zusammenwirken der Deformationskomponenten verursacht ein Maximum im Richtbereich 12. Die Verminderung dieser Gesamtdeformation verringert die Gefahr des Entstehens von Innenrissen im Stahl-Gußstrang 2 während des Abkühlens.

Ein Beispiel für den Verlauf der erzeugten Kräfte aufgrund der motorischen Antriebe 6 bzw. der generatorischen Betriebsweise der Antriebe 17 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Ordinate bezeichnet Zugkräfte 18 bzw. Druckkräfte 19 und die Abszisse den Strangweg 20. Im Bereich zwischen Stranggießkokille 1 und dem Beginn des Bogenabschnitts 11 wirken nur schwache Zugkräfte auf den Stahl-Gußstrang 2. Danach erzeugen die motorisch betriebenen Antriebe 6 in Stufen und in den Abständen ihrer Aufeinanderfolge entgegen der Bremswirkung der generatorisch betriebenen Antriebe 17 ein Maximum der resultierenden Druckkraft an der Stelle 21 über dem Biegepunkt 10. Wie auch in Fig. 2 deutlich wird, stehen den acht motorisch betriebenen Antrieben 6 vier generatorisch betriebene Antriebe 17 gegenüber, deren Stufenhöhe jeweils ersichtlich ist. (Die Antriebe 6 bzw. 17 sind jeweils für Ober- und Unterrollen vorgesehen.) Das Verhältnis der motorisch betriebenen Antriebe 17 beträgt demnach im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 genau 2:1. Die Erfindung ermöglicht, je nach Anzahl der insgesamt vorhandenen Antriebe

(Gesamtzahl der Antriebe = Anzahl der motorisch betriebenen + Anzahl der generatorisch betriebenen Antriebe), noch eine feinere Stufung bzw. eine Verlagerung der Stelle 21 des Maximums der Druckkräfte nach links oder rechts im Richtbereich 12. Der Fachmann wird je nach dem zu vergießenden Stahl-Gußwerkstoff und seiner Abkühlungseigenschaften ein entsprechendes Kraft-Weg-Diagramm gemäß Fig. 2 auswählen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

10

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln der Einzelantriebe einer Bogenstranggieß-Vielrollenmaschine für Stahl, bei dem vor dem Richtbereich im Bogenabschnitt der Strangführung liegende Antriebe motorisch und beginnend mit dem Geradteil der Richtstrecke mehrere Antriebe generatorisch betrieben werden, wodurch in Bewegungsrichtung des Gußstranges im Strangquerschnitt Druckkräfte erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gießgeschwindigkeiten, die höhere Werte als 0,8 m/min, betragen, und nach Abkuppeln des Anfahrstranges vom Gußstrang die in Bewegungsrichtung (5) resultierende Druckkraft für Brammen-Gußstränge (2) im Richtbereich (12) auf mindestens 30 Mp eingestellt und mit wachsender Breite des Gußstranges (2) höhere Druckkräfte gewählt werden, wobei die resultierende Druckkraft im Richtbereich (12) auf ein Maximum eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Antriebe (6) im Bogenabschnitt (11) einschließlich des Biegepunktes (10) der Strangführung (7) motorisch und Antriebe (17) innerhalb des Geradteils (14) der Richtstrecke (15) generatorisch betrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Antriebe (6) im Bogenabschnitt (11) vor dem Richtbereich (12) der Strangführung (7) motorisch und mehere Antriebe (17) der Richtstrecke (15) generatorisch betrieben werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Bewegungsrichtung (5) resultierende Druckkraft mit wachsender Gießgeschwindigkeit höher eingestellt wird.