DE3126387A1

DE3126387A1 - Verfahren zum reduzieren der formbreite waehrend des stranggiessens

Info

Publication number: DE3126387A1
Application number: DE3126387A
Authority: DE
Inventors: Mutsumi Kitakyushu Fukuoka Ohji
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1982-04-29
Also published as: GB2079198B; US4465122A; NL191204B; BR8104230A; NL8103207A; AU541135B2; AU7237881A; DE3126387C2; IT8122753A0; BE889482A; JPS5717348A; NL191204C; IT1137195B; GB2079198A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der Formbreite während des Stranggießens von geschmolzenem Metall.

Bei bekannten Verfahren zum Reduzieren der Formbreite während des Stranggießens werden sowohl das obere als auch das untere Ende gleichzeitig und mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, d.h. die Wand der Form wird während der Bewegung parallel zum festen Hantel der geschmolzenen

Bramme in der Form vor der Dickenänderung gehalten. 15

Die bekannten Verfahren haben die nachstehenden Nachteile: Wenn bei dem bekannten Verfahren die Geschwindigkeit der Formwand erhöht wird, erhöht sich ebenfalls der Formungswiderstand des festen Mantels der geschmolzenen Bramme. Um daher die Reduktion der Formbreite stabil und konsistent vorzunehmen, ist es erforderlich, eine Breitenänderungseinrichtung vorzusehen, deren Schubkraft größer ist als der vorstehend erwähnte Verformungswiderstand-"des festen Mantels der geschmolzenen Bramme. Da die maximale Bewegung der

Formwand notwendigerweise durch die Kapazität der Breitenänderungseinrichtung bestimmt wird; daher kann die tatsächliche Geschwindigkeit der Formwand nicht die maximale Geschwindigkeit der Formwand übersteigen.

Bei bekannten Verfahren erfolgt ferner die Breitenreduktion durch Niederdrücken und Verformen des festen Mantels der Bramme durch die Innenfläche der Formwand, so daß diese Innenfläche einer erhöhten Abnutzung unterworfen ist und die erhaltenen Brammen einer stärkeren Rißbildung ausge-

setzt sind; derartige Risse werden in der gleichen Richtung der Schwingungszeichnungen auf den kürzeren Seiten der Bramme verursacht.

L J

Ein bekanntes Verfahren ist in Figur 1 erläutert, wobei die durch die Bewegung der Innenseite der Form hervorgerufene Verformungsgröße des festen Mantels der Form durch Δ W = ut und die maximale Verformungsgröße durch AW = u-

⁵ ausgedrückt werden.

Zur Erläuterung werden die nachstehenden Beispiele gegeben:

L vu berechnetes Δ W

8oo mm 600 mm/min. ^{4 1}^¹*^{111 5}'^{3 1}^

2 mm/min 2,7 mm

In Figur 1 sind eine Formwand 1, ein fester Mantel 2 in 'der Form sowie geschmolzener Stahl 3 in der Form dargestellt. Ferner sind eingezeichnet die Snderungsgeschwindigkeit u der Formbreite, insbesondere die Geschwindigkeit der Formwand; die Gießgeschwindigkeit v; die effektive Länge L der Form und die Zeit t nach dem Beginn der Breitenänderung.

Bei einem anderen bekannten Verfahren gemäß der JP-OS 152 926/75 erfolgt die Reduktion der Formbreite von einer ersten zu einer folgenden Formbreite während des Stranggießens in der nachstehenden Weise:

(1) Der obere Endabschnitt der Schmalseite der Form wird nach einwärts bewegt, und zwar proportional zu der Ab-Zugsgeschwindigkeit des Stranggußstücks, um die Breite der. Oberseite des geschmolzenen Stahl in der Kokille zu reduzieren;

(2) Der obere Endabschnitt der Schmalseite wird weiter bewegt, bis man eine gewünschte Breite der Oberseite des

geschmolzenen Stahls in der Kokille erhält;

(3)-Während der Bewegung des oberen Endabschnitts wird der untere Endabschnitt der Schmalseite gegen das Gußstück gedrückt und bewegt sich allmählich nach einwärts, so daß die Breite des Gußstücks vermindert wird.

(4) Dann wird der obere Endabschnitt der Schmalseite der Kokille so aufrechterhalten, daß man eine konstante Breite der Oberseite des geschmolzenen Stahls in der '■ Kokille erhält, und während der untere Endabschnitt zusammengedrückt wird, werden das Gußstück abgezogen und die Schmalseite in der neuen Position gehalten, um die Breitenänderung der Kokille abzuschließen.

Wie sich aus der vorstehend erläuterten Schrittfolge bei einem bekannten Verfahren ergibt, wird lediglich der obere Endabschnitt der Schmalseite der Kokille zwangsweise zur Mitte der Kokille bewegt, bis man eine gewünschte Abmessung der Oberseite des geschmolzenen Stahls erhält; dabei wird der untere Endabschnitt mit einer geeigneten Kraft gegen das Gußstück gedrückt und allmählich nach einwärts bewegt, wobei sich die Breite des Gußstücks verringert. Das bekannte Verfahren besteht daher in einer Wiederholung des Verfahrensmusters, daß der untere Endabschnitt der Schmalseite der Kokille entsprechend den Änderungen der Gußstückbreite mitbewegt wird, die durch die Bewegung des oberen Endäbschnitts der Schmalseite verursacht werden; nachdem der obere Endabschnitt der Kokille eine gewünschte Abmessung erreicht hat, verbleibt der obere Endabschnitt der Schmalseite dort, und lediglich der untere Endabschnitt der Schmalseite wird zwangsweise zur Mitte der Kokille bewegt, um die Breitenänderung (Reduktion) abzuschließen. Pies ist völlig verschieden von den Maßnahmen bei der Änderung des Kokillenquerschnitts.

Ferner wird bei dem vorstehenden bekannten Verfahren der untere Endabschnitt der Schmalseite durch eine geeignete

L J

r *""··· ^:··* ^:" ^:··^: ·ί· 3Ί 26387-ϊ

^ Kraft während des gesamten Breitenänderungsvorgangs angedrückt, um den Änderungen der Oberseite des geschmolzenen Stahls zu folgen; dieses Verfahren kann jedoch nicht als ein praktisch zufriedenstellendes Verfahren im Hinblick auf die Verformungsbedingungen des festen Mantels des geschmolzenen Gußstücks während des Stranggießens angesehen werden, denn es können sehr leicht während des Betriebs Schwierigkeiten, wie Brüche und andere Betriebsstörungen, auftreten.

'° Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion der Kokillenweite während des Stranggießens zu schaffen, wobei insbesondere die Nachteile der vorstehend beschriebenen. Verfahren vermieden x^erden können; ferner soll das erfindungsgemäße Verfahren ein rasches Ändern der Kokillenbreite während des Hochgeschwindigkeits-Stranggießens und damit eine hohe Produktivität sowie einen hochkonsistenten Betrieb ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt zum

. Verändern der Kokillenbreite lediglich der obere· Endabschnitt einer Schmalseite bewegt,.und danach wird die Schmalseite insgesamt mit einer konstanten Breitenänderungsgeschwindigkeit bewegt, die durch die Größe der Bewegung des

•oberen Endabschnitts und der Gießgeschwindigkeit festgelegt

wird, um die Innenseite der Schmalseite der Kokille in engem Kontakt mit dem festen Mantel der Bramme zu halten, oder zwischen diesen einen geeigneten Zwischenraum zu lassen.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zum Verringern der Breite der Kokille während des Stranggießens der obere Endabschnitt einer Schmalseite der Kokille durch Verschwenken nach innen geneigt wird, während der untere Endabschnitt der Seitenwand festliegt;

danach wird die Seitenwand insgesamt nach einwärts bewegt und dabei der Neigungswinkel aufrechterhalten; schließlich

Γ - 7 -

] wird der untere Endabschnitt der Breitenwand nach einwärts bewegt, um eine vorgegebene Verjüngung der Seitenwand zu bilden. Während der Bewegung der Seitenwand wird deren Innenfläche in engem Kontakt mit dem festen Mantel der Bramme gehalten oder zwischen diesen ein geeigneter Zwischenraum freigelassen.

Der hier verwendete Begriff "vorgegebene Verjüngung" bedeutet eine. Verjüngung, die zur Kompensation der Volumenkontraktion des geschmolzenen Metalls beim Verfestigen erforderlich ist; bei üblichenKokillenlängen von etwa 900 mm wird die Verjüngung in der nachstehenden Weise festgelegt:

~— = 0,2 - 0,8 %

wobei 1 = Abstand zwischen dem oberen Ende der Schmalseite der Kokille und der senkrechten Linie, die sich von dem entsprechenden unteren Ende der Seitenwand aus erstreckt, W= Breite der aus der Kokille abgezogenen Bramme.

Wenn die Breite der Bramme 1000 mm beträgt, so ist 1 = 2,0 bis .8 mm.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert-. Es zeigen die

Fig. 1(a) bis (c) ein bekanntes Verfahren zur Änderung der

Kokillenbreite,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläu

terung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zustand vor der Breitenredüktion,

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläute-

rung der erfindungsgemäßen Verfahrens

schritte bei der Breitenreduktion und

Fig. 4 bis 6 schematische Darstellungen zur Erläuterung

des Prinzips der einzelnen erfindungsgemäßen Verfahrenssehritte während der Breitenreduktion .

In dem in Figur 2 dargestellten Zustand der Kokille vor der Breitenreduktion befindet sich die Innenfläche der Schmalseite 1 der Kokille in engem Kontakt mit dem festen Mantel 2 des geschmolzenen Stahls 3 in der Kokille. Ferner sind eingezeichnet die effektive Länge L der Kokille sowie die Gießgeschwindigkeit v.

Gemäß Figur 3 wird lediglich der obere Sndabschnitt der Schmalseite der Kokille mit der Geschwindigkeit U₁ im Anfangsstadium der Breitenreduktion bewegt; danach werden sowohl der obere als auch der untere Endabschnitt gleichzeitig parallel in die vorgegebene Position mit der Geschwindigkeit U₂ bewegt; und schließlich wird der untere Endabschnitt mit einer Geschwindigkeit U₃ in eine vorgege-

20 bene Position bewegt.

Wenn bei der Kokillenbewegung mit den unterschiedlichen Geschwindigkeiten U₁, u_ und U- die Abstände zwischen der Innenfläche der Schmalseite der Kokille und dem entsprechenden festen Mantel des geschmolzenen Stahls jeweils AW₁, ^W. bzw. AW-, sind, so wird Δ W₁ in der Mitte der Kokille in Längsrichtung maximal; dieser Maximalwert A^i av kann iⁿ der nachstehenden Weise ausgedrückt werden:

2Q _ _^ ^U1 (im niedergedrückten

Δ ^wimax ₄ Zustand)

wobei L = effektive Länge der Kokille.

Dieser Maximalwert ist ein Viertel (1/4) der Größe Δ. 35

beim Stand der Technik.

L J

Da ferner der untere Endabschnitt der Seitenwand in engem Kontakt mit dem festen Mantel gehalten wird, können die Geschwindigkeit U₁ und die Gießgeschwindigkeit ν erhöht werden. In diesem Fall können die Werte U₁ und ν dadurch hoch gehalten werden, in dem der Wert ^W₁ unter einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Dies ist in Figur 4 näher erläutert.

Wenn die Änderungsgeschwindigkeit U₉ so aufrechterhalten wird,

daß sie die Bedingung u_o = —=-τ ν (L = Bewegungsstrecke mit

der Geschwindigkeit u ), so kann AW~ bei null gehalten werden (Aw₂ = O) .

Dadurch kann die Innenfläche der Schmalseite in engem Kontakt mit dem festen Mantel zu allen Seiten gehalten werden. Dabei ermöglicht eine höhere Gießgeschwindigkeit auch eine höhere Änderungsgeschwindigkeit für die Kokillenbreite; wenn die Konstante K in die Formel u~ = —^— ν eingeführt und auf größer als 1,0 oder kleiner als 1,0 gehalten wird

(K"< 1,0 oder K>1,0) , so kann die Kokillenbreite reduziert 20.

werden, wobei der Zwischenraum zwischen der Kokillenwand und dem festen Mantel vorgesehen wird oder wobei der feste Mantel durch die Kokillenwand niedergedrückt wird.

Während des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrenssehritts, 25

bei dem die Seitenwand insgesamt parallel nach einwärts bewegt wird, wird die Innenfläche der Seitenwand in engem Kontakt mit dem festen Mantel der Bramme gehalten, oder es wird zwischen diesen ein geeigneter Zwischenraum freigelassen. Dies wird nachstehend noch näher erläutert.

Die Figur 5(b) zeigt den Fall, bei dem die Innenwand in engem Kontakt mit dem Mantel gehalten wird, während bei Figur 5{c) zwischen Innenwand und Mantel ein geeigneter Zwischenraum freigelassen wird.

Γ '■ "

In Figur 5 (b) ist kein Zwischenraum ausgebildet, d.h.Älf = 0; die Seitenwand bewegt sich insgesamt nach einwärts, wobei die gesamte Innenfläche der Seitenwand in engem Kontakt mit der festen Manteloberfläche gehalten wird, so daß man eine gute Formqualität der Bramme erhält und praktisch keine Gefahr für Ausbrüche vorhanden ist, obwohl eine geringe Abnutzungsneigung der Formoberfläche aufgrund des engen Kontakts vorliegt. Dagegen wird bei Figur 5{c) der Zwischenraum a am unteren Ende der Schmalseite zwischen dem festen Mantel und der Kokillenoberfläche während der Parallelbewegung der Seitenwand auf— . rechterhalten. In diesen Fall tritt manchmal ein Ausbeulen oder Verdicken der Bramme auf, wenn _/A_LV7 = a ( 0 <■ a < 2 mm) ist; praktische Probleme für den oberen Grenzwert des Ausbeulens treten jedoch nicht auf, wenn dieses in einem Bereich gehalten wird, in dem keine Gefahr für Ausbrüche besteht, beispielsweise bei einer Ausbeulung von höchstens 5 mm. Ferner wird im Vergleich zum Fall gemäß Figur 5(b) die Abnutzungsneigung der Kokillenoberfläche wesentlich geringer.

Wenn während des dritten Verfahrenssehritts die Breitenänderungsgeschwindigkeit U₃ = U₁) (u_ = U₁) ist, so kann der Zwischenraum W-. in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

_Δ W₃ ^W₁ . Δ- -^- L

Daher wird der Zwischenraum zwischen dem festen Mantel und der Innenwand der Schmalseite der Kokille aufrechterhalten (vgl. Figur 6).
30

Erfindungsgemäße Beispiele bei einer Kokillenbreitenreduktion von 30 mm von lediglich einer Seite der Kokille werden nachstehend mit dem bekannten Verfahren verglichen.

co

to ο

A

L ν

1

Λ

α (mm/min)

erforder

1 (mm)

AW
*-»■ max

(mm)

Die Breitenände-

Niederdrücken

der Bramme

* *

(

^mm) (mm/min)

U,

Geschwindigkeit

liche Zeit

A. Wi

berechneter Wert

(vollständig rung erfolgt beim

Breitenände- und Verformen

Erfindung

Uj

IO

6,7

j\ W
*-* lmax

-1,67

durch die

rung)

"* "'..%;

B

800 1200

U₃

1°

Δ Wj_max

0

β 9 * a
* ·
* * ft *
• »
D

10

4,4 min

0

A w₃
³ max

+1,67

β- e a

Technik

Uj

keine Änderung

0

* 4· *
Vd «

800 1200

10

3,0 min

der Neigung

aufgrund einer

max

niedergedrückten

Bedingungen

Verformung

Beeinflußte Länge

OJ

Größe der Brei

erforderliche insgesamt

der Bramme durch

erforderxi- Anmerkungen

NJ

tenreduktion

Zeit

die Breitenände

ehe Druck

Niedergedrückt

rung

kraft

00

mit Zwischen

5,3 m

■<!

raum

30 mm

0,7 min■

(4,4 min χ

'400O kg

niedergedrückt

(an einer

3,0 min

1,2 m/rain)

Seite)

0,7 min

3,6 m

30 mm

3,0 min

(3,0 min χ

7400 kg

1,2 m/minj

Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit gegenüber dem Stand der Technik insbesondere die nachstehenden Vorteile:

Da eine geringe Kraft zum Niederdrücken ausreichend ist, kann die hierfür erforderliche Einrichtung zum Ändern der Kokillenbreite eine geringe Niederdruckkraft aufweisen, so daß die Anlagekosten reduziert werden. Eine erhöhte Kraft zum Niederdrücken ist lediglich dann erforderlich, wenn die Geschwindigkeit der Kokille erhöht wird oder wenn die Dicke des festen Mantels zunimmt (Verringerung der Gießgeschwindigkeit) .

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die geschmolzene Bramme kontinuierlich niedergedrückt und verformt wird, wird die Abnutzung der Innenwände der Kokille erheblich reduziert, so daß die Betriebskosten verringert werden.

Ferner besteht praktisch keine Gefahr von Oberflächenfehlern der Bramme aufgrund von Rißbildungen in der gleichen Richtung

wie die Schwingungszeichnungen, die durch die Verformung beim Niederdrücken gebildet werden; dadurch wird die Brammenqualität verbessert.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich

auf die Breiten- oder Dickenreduktion, bei der eine der beiden Schmalseiten der Kokille bewegt werden; im Rahmen der Erfindung können jedoch auch beide Schmalseiten gleichzeitig oder abwechselnd bewegt werden.

L -I

VI·

Leerseite

Claims

" Verfahren zum Reduzieren der Formbreite während des Stranggießens " Patentansprüche

1.. Verfahren zum Reduzieren der Formbreite während des Stranggießens von geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Einwärtsbewegen des oberen Endabschnitts mindestens einer der beiden Schmalseiten der Form, während das untere Ende der Schmalseite festliegt,

b) Sinwärtsbewegen der Schmalseite insgesamt, um den unteren und'den oberen Endabschnitt parallel zu bewegen, und

c) Einwärtsbewegen des unteren Endabschnitts der Schmalseite, um diese zum Vervollständigen der Formbreitenreduktion um einen vorgegebenen Winkel zu neigen.

2. .Verfahren nach Anspruch 1 „ dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsschritt gemäß dem Merkmal b) unter der nachstehenden Bedingung erfolgt%

35 ^U2 ." . · ν

wobei U₂ = Geschwindigkeit der Seitenwand beim Verfahrensschritt b)

L .J

1 = Bewegungsstrecke des oberen Endabschnitts beim Verfahrensschritt a)
ν = Gießgeschwindigkext
L = effektive Länge der Form.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsschritt gemäß dem Merkmal b) unter der nachstehenden Bedingung erfolgt:

10

25 30 35

.^U2 ^{= K} · —; ^v

wobei u„ = Geschwindigkeit der Seitenwand beim Verfahrensschritt b) ,

1 . = Bewegungsstrecke des oberen Endabschnitts beim Verfahrensschritt a)
ν = Gießgeschwindigkext
L = effektive Länge der Form,

K= eine Konstante, die kleiner oder größer als 1.0 ist. 20