DE3305660C2

DE3305660C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren des trapezförmigen Querschnitts eines in einem Gießrad gegossenen Stranges

Info

Publication number: DE3305660C2
Application number: DE19833305660
Authority: DE
Inventors: Munehiro Endo; Takao Hitachi Futatugi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DE3305660A1; JPS58141838A; JPH0366980B2

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren der Kontur eines durch Strangguß hergestellten Strangs, entwickelt auf der Basis einer Analyse des Entwicklungsmechanismus einer Verformung der Querschnittsform des Strangs, einer Untersuchung der Querschnittsform des Strangs und einer Untersuchung der Bildung einer erstarrten äußeren Schicht des Strangs in verschiedenen Abschnitten des Strangquerschnitts. Die Richtung, in der die Abänderung in einem Gießformabschnitt auftritt, wird unmittelbar nach der Freigabe des Strangs aus dem Gießformabschnitt abgefühlt. Strahlen aus Kühlfluid werden konzentriert auf wenigstens eine von zwei Ecken einer oberen Seite des trapezförmigen Querschnitts des Strangs gerichtet, wenn der Winkel dieser Ecke größer als der Winkel der entsprechenden Ecke einer Innenfläche des Gießrads geworden ist. Hierdurch wird die Abkühlung dieser Ecke beschleunigt zum Anhalten der Zunahme ihres Winkels, und dieser Winkel auf einen gegebenen Wert zurückgeführt. Hierdurch wird der Strang mit der gewünschten Kontur versehen. Die Ecke des Querschnitts eines Strangs, deren Winkel kleiner als der gegebene Wert ist, hat eine Dicke der erstarrten äußeren Schicht, die größer als die Dicke der erstarrten äußeren Schicht derjenigen Ecke ist, deren Winkel größer als der gegebene Wert geworden ist. Eine derartige örtliche Abkühlung der Ecke mit dem vergrößerten Winkel wird ausgeführt, um die Dicke der erstarrten äußeren Schicht auf ein Niveau zu bringen, das gleich der Dicke der ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art

ίο und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In einer Stranggießanlage mit Vibrationsgießform nach dem Stand der Technik, bei der das Stranggießen durch Ausüben von Vibrationen am Strang erfolgt, ist es bekannt, daß bei der Herstellung eines Strangs mit .•echteckigem oder quadratischem Querschnitt durch Strangguß eine Verformung der Querschnittsform (insbesondere rhombische Verformung) auftritt. Hierbei tritt in einer oder mehreren der vier Ecken einer erstarrten äußeren Schicht des Strangs eine Rißbildung in derjenigen Ecke auf, deren Winkel beim Wachsen der erstarrten äußeren Schicht stumpf geworden ist. Dies ist durch verschiedene Faktoren bedingt: ungleichförmige Abkühlung des Strangs in der Gießform, die eine primäre und eine sekundäre Abkühlungszone einschließlich beispielsweise einer abkühlenden Führung bildet, Nicht-Ausfluchtung von verschiedenen Ausrövtungsarten der Anlage, unrichtige Temperatur der Metallschmelze und ungeeignete Gießbedingungen für die Metallschmelze usw. Diese Erscheinung ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Ecke oder rtie Ecken des Strangs, in denen eine hohe Abkühlungswirkung erzielt wird, ein schnelleres Wachsen der erstarrten äußeren Schicht als die Ecke oder Ecken des Strangs aufweisen, in denen die erzielte Abkühlungswirkung niedrig ist, wobei die erstarrte äußere Schicht in der oder den Ecken mit schnellerem Wachstum eine große Dicke erhält. Das Ergebnis ist, daß die Ecke oder die Ecken mit starker Abkühlung einen spitzen Winkel bekommen, während die Ecke oder die Ecken mit geringer Abkühi,.r:g einen stumpfen Winkel bekommen, wobei die zulässigen Grenzen über steigende Zugspannungen auf der Innenfläche der erstarrten äußeren Schicht in der oder den Ecken mit stumpfem Winkel wirken und in der erstarrten äußeren Schicht des Strangs Risse erzeugen.

Als Mittel zur Vermeidung einer Verformung der Querschnittsform des Strangs ist eine Kühlvorrichtung zur Eckenabkühlung in der japanischen Auslegeschrift 18 425/80 angegeben. Diese Vorrichtung enthält vier Kühlvorrichtungen, von denen jede in einer der vier Ecken eines im Querschnitt rechteckigen Strangs zur Durchführung einer örtlichen Abkühlung angeordnet is'.. Die Kühlvorrichtung der obigen örtlichen kühlenden Bauart soll die vier Ecken des Strangs gleichförmig ab- - 55 kühlen, um das Auftreten einer Verformung der Querschnittsform des Strangs zu vermeiden, der sich nach der Freigabe aus einer senkrecht angeordneten Gießform nach unten bewegt. Wenn somit die Querschnittsform des Strangs bei dessen Erstarrung auf Grund der obigen Faktoren eine Verformung erfährt oder wenn der Strang eine Verformung in der Gießform erfährt und bereits eine Querschnittsverformung aufweist, wenn er die Gießform verläßt, würde die Abkühlung des Strangs fortschreiten. Dagegen sind die Dicken der erstarrten äußeren Schicht des Stranges selbst dann ungleichmäßig, wenn die vier Ecken des Strangs durch die genannte Abkühlungsvorrichtung der Eckenkühlbauart abekühlt werden. Somit wurden Zugkräfte an der In-

nenseite jeder Ecke wirken, in der die erstarrte äußere Schicht eine geringere Dicke als bei den anderen Ecken hat Es ist daher unmöglich, eine Rißbildung in dieser Ecke zu verhindern.

Dies gilt auch für die Kühlvorrichtung nach Herrmann »Handbook on Continuous Casting«. 1980, Ref. 2718, die zur Verhinderung einer Deformation eines vertikal gegossenen Stranges mit Rechteckquerschnitt alle vier Eckkanten des Stranges mit Wasser kühlt Eine ähnliche Vorrichtung, die den Eckkamen des Stranges Wasser durch entsprechende Schlitze der Kokille direkt zuführt, ist aus der DE-OS 15 58186 bekannt

Wenn die Stranggießanlage ein Gießrad hat, ist die in der erstarrten äußeren Schicht eines Strangs in den Anfangsstufen der Erstarrung einer Metallschmelze erfolgende Verformung einer Vielzahl von Faktoren zuzuschreiben, und zwar entweder einzeln oder kombiniert Es sind dies: Nicht-Ausfluchtung von verschiedenen Ausführungsarten der Anlage (etwa Nicht-Ausfluchtung des Gießrads mit der Waagerechten und Nicht-Ausfiuchiung des Kerns mit der Mitte der Anlage, Nicht-Ausfluchtung des Führungstischs ui:äer der Klemmwalze mit der Waagerechten und Nicht-Ausfluchtung des Kerns mit der Mitte der Anlage usw.), Verwindung der Ausrüstung, ungleichmäßige Abkühlung in einer primären Abkühlzone oder im Gießrad und in einer sekundären Abkühlzone, ungeeignete Temperatur der in den Schmelzenbehälter oberhalb des massiven Stabs gegossenen Metallschmelze, Turbulenz des gegossenen Metallschmelzstroms usw.

Somit wurden bei einer Stranggießanlage mit Gießrad Versuche zur Vermeidung einer Verformung der Querschnittsform eines Strangs durch Verbessern der verschiedenen Faktoren unternommen, die für das Auftreten einer Verformung der Querschnittsform verantwortlich gehalten wurden. Es ist aber unmöglich, eine Korrektur der Kontur zu bewirken, wenn die Verformung der Querschnittsform des Strangs auftritt, während dieser sich durch den Formabschnitt des Gießrads bewegt Selbst wenn die Abkühlung des aus dem Gießrad freigegebenen Strangs durch die Kühlvorrichtung mit Eckenabkühlung erfolgt, ist es schwierig, das Auftreten einer Verformung der Querschnittsform des Strangs zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist bei Vermeidung der obenangegebenefi Nachteile des Standes der Technik die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art. die die Querschnittsiorm des Strangs, nachdem dieser aus der Gießform freigegeben ist. durch Beseitigung einer Verformung der Quersehnittsform des Strangs wirksam korrigieren können, die dieser während seiner Bewegung durch die Gießform erfahren hat, wodurch der Strang mit der gewünschten Kontur versehen wird, wobei die Steuerung der Abkühlung des Strangs gemäß einer Änderung erfolgt, die die Querschnittsform des Strangs erfahren hat, während sich dieser durch die Gießform bewegt, wodurch die Kontur des Strangs durch Beseitigung der Verformung korrigiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 bzw. 3 oder 4 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstände der Unteransprüche 5 bis 7.

Das charakteristische Merkmal der Erfindung besteht somit in der Schaffung einer Einrichtung zum Abfühlen jeglicher Änderung der ^merschnittsform des aus der Gießform freigegebenen Strangs und zum Liefern von Kühlfluid zu einer oder mehreren Ecken des Strangs, an denen diese Änderung auftritt, zur örtlichen Abkühlung_r wodurch die Kontur des Strangs durch Beseitigung der Änderung korrigiert wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Abkühlungsvorrichtung einer Vorrichtung zum Korrigieren der Kontur eines in einem Gieß-

to rad gegossenen Strangs;

F i g. 2 eine Ansicht eines Beispiels der Konturabfühleinrichtung der Vorrichtung zum Korrigieren der Kontur eines Strangs;
F i g. 3 und 4 Ansichten weiterer Arten von Konturabfühleinrichtungen;

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im einzelnen anhand von F i g. 1 beschrieben. F i g. 1 zeigt im Schnitt einen Teil des Strangs 8 mit der im Formabschnitt gebildeten erstarrten äußeren Schicht 11 und mit dem Kern 12 au- Metalischmelze. Dieser Strang bewegt sich auf dem Führur-gstisch S, der im Anschluß an den Formabschnitt angeordnet ist Der Strang 8 zeigt bereits eine Verformung, bei der sich die obere Seite zur Ecke B verschoben hat, während der Winkel tx\ der Ecke A über den gegebenen Wert zugenommen hat Beim Verfahren nach der Erfindung werden somit Eckspritzglieder 31a und 31 b der Abkühlvorrichtung 30 mit Düsen 32a bzw. 32b so betätigt, daß sie einen Strahl aus Kühlwasser 15 konzentriert auf die Ecke A richten, deren Winkel größer geworden ist. Hierdurch wird das Wachstum der erstarrten äußeren Schicht 11 an der Ecke A beschleunigt.

Eine Abfühleinrichtung 40 fühlt ab, welche der Ecken A und B des trapezförmigen Querschnitts des Strangs 8 eine Winkelvergrößerung in einem Ausmaß aufweist, daß eine Verformung des Querschnitts auftritt. Die Abfühleinrichtung 40 erzeugt dann ein Signal, das zur Steuereinrichtung 50 übertragen wird, die doment.-=prechend ein Steuersignal zur Abkühlvorrichtung 30 liefert. In der Abkühlvorrichtung 30 wird das als Strahl aus dem EckSjiritzgliedernSlaundSligespritzte Kühlwasser 15 durch eine Pumpe 16 gefördert. Steuerventile 17a und \7b sind in mit den Ecken A und B in Verbindung stehenden Leitungen 18a bzw. 18i> angeordnet und werden zur Steuerung des Wasservoluniens geöffnet und geschlossen. Das Wasser, dessen Volumen auf diese Weise gesteuert wird, wird durch die Leitungen 18a und 18f> zu den Eckspritzgliedern 31a und 3\b mit den Düsen 32a bzw. 32b so geliefert, daß es durch die Düse als Strahl auf diejenige Ecke gespritzt wird, deren Winkel größer geworden ist. Ferner wird ein Oberflächenkühlstrahl 21 durch je ein Spritzrohr 22 auf jede der vier Seitenflächen d^i Strangs 8 gerichtet und bewirkt eine gleichmäßige Kühlung der vier Seitenflächen des Strangs 8 in derselben Weise wie beim Stand der Technik.

Die Abfühleinrichtung 40 zum Abfühlen jeder Änderung der Querschnittsform eines Strangs kann gemäß Fig.2 Spaltfühler 44a und 44i> von berührender oder nichtberührender Lauart aufweisen, die den Abstand messen, der durch die Bewegung der Ecken A und B in Querrichtung zurückgelegt wird. Die Steuervorrichtung 50 empfängt ein Signal von der Abfühleinnchtung 40, das die Messungen angibt und die Ecke mit einer Winkelzunahme auswählt. Auf diese Weise liefert die Steuervorrichtung 50 ein Signal «:ur Abkühlvorrichtung 30 zur Durchführung der Eckabkühlung, bei der die Eckabkühlstrahlen auf die gewählte Ecke gerichtet werden.

Das Abfühlen einer Änderung der Kontur des Strangs 8 kann gemäß Fig.3 optisch erfolgen. Fig. 3 zeigt zwei optische Fühler, die die Abfühleinrichtung 40 bilden und folgendes aufweisen: eine Lichtquelle 41, die Lichtstrahlen auf den Strang 8 richtet, eine Linse 42, die die durch den Strang 8 nicht abgeschirmten Lichtstrahlen sammelt, und einen Bildfühler 43, der die auf die Linse 42 fallenden Lichtstrahlen abfühlt und einen mit der Länge /einer Diagonale des Strangs im Zusammenhangstehenden Ausgang erzeugt.

F i g. 4 zeigt die Abfühleinrichtung 40, die die Kontur des Strangs 8 mechanisch abfühlt. Die mechanischen Fühler sind für gewöhnlich paarweise vorgesehen. F i g. 4 zeigt ein derartiges Paar von mechanischen Fühlern mit Armen 45 und 46, die dazwischen die einander diagonal gegenüberliegenden Ecken des Strangs 8 halten, mit einem hydraulischen Zylinder 47, der die Arme 45 und 46 betätigt und sie in und außer Berührung mit den Ecken bringt, und mit einem Fühler 48, der die Strecke mißt, die durch die Arme 45 und 46 zurückgelegt wird, was mit der Dimension der Länge / einer Diagonale des Strangs 8 erfolgt.

Wenn in der Abfühleinrichtung 40 von Fig. 3 und 4 die beiden Diagonalen des Strangs 8 eine Differenz ihrer Länge /aufweisen, so ist der Winkel derjenigen Ecke auf oder über den gegebenen Wert vergrößert, die sich an demjenigen Ende der oberen Seite des trapezförmigen Querschnitts des Strangs befindet, das zu der Diagonalen gehört, die kürzer als der gegebene Wert geworden ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch Abfüh- jo len der Längen der Diagonalen mittels der Abfühleinrichtung 40, durch Wählen der Ecke mit dem vergrößerten Winkel mittels der Steuereinrichtung 50 und durch Aufbringen der Eckabkühlstrahlen mittels Betätigen der Abkühlvorrichtung 30, jegliche entwickelte Verformung zu beseitigen und einen Strang mit der gewünschten Kontur zu erzielen. Welche Abfühleinrichtung auch immer verwendet wird, ist es möglich, die Abkuhivorrichtung 30 so zu betätigen, daß sie Eckabkühlstrahlen auf die Ecke des Strangs 8 richtet, die durch die Steuereinrichtung 50 auf der Basis eines Signals gewählt wurde, das von der Abfühleinrichtung 40 geliefert wurde. Diese Abfühleinrichtung fühlt eine Verformung des Querschnitts des Strangs 8 ab. Das heißt, eines der Steuerventile 17a und 176 wird automatisch geöffnet und gestattet ein Hindurchströmen von Kühlwasser (Fig. 1), das in Abhängigkeit von der Verformungsrichtung des Strangs und der Größe seiner Verformung in Strahlen auf die gewählte Ecke gerichtet wird. Dies ermöglicht ein konzentriertes Spritzen des Kühlwassers auf die Ekke mit dem vergrößerten Winkel unter ständiger mitlaufender Kontursteuerung. Wie oben beschrieben, sind bei der Entwicklung einer Verformung des Querschnitts eines Strangs eine Vielzahl von Faktoren betroffen. Es kommt häufig vor, daß im Verlauf des Stranggießens die Richtung einer Verformung des Querschnitts umgekehrt werden kann oder daß die Größe der Verformung eine Veränderung auf Grund einer Änderung der Kombination der für die Verformung verantwortlichen Faktoren zeigt Um dieser Situation gewachsen zu sein, sei hervorgehoben, daß die mitlaufende Kontursteuerung die Wirkung hat. die Verformung automatisch zu beseitigen, um eine Korrektur der Kontur eines Strangs ohne Handarbeit automatisch zu ermöglichen.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfin- b5 dung, in der die Abkühivorrichtung 30 zum Bespritzen der Ecken mit Kühlwasser zwei Abkühlblöcke 33a und 336 aufweist, von denen jeder eine der beiden Ecken A und B entsprechend den Ecken auf der Innenflüche des Gießrads umschließt. Im Betrieb kann das Kühlwasser in Form eines dünnen Films zwischen den Abkühlblökken 33a und 336 und der erstarrten äußeren Schicht des Strangs fließen. Hierdurch wird dieselbe Wirkung wie beim Richten der Eckabkühlstrahlen auf die Ecken A und B mittels der Eckspritzglieder 31a und 316 erzielt. Letzteres ist bei der Ausführungsform von F i g. I bis 4 beschrieben. Die weiteren Teile der Ausführungsform von F i g. 5 sind denjenigen von F i g. 1 ähnlich.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß erfin· dungsgemäß eine Verformung, die der Querschnitt eines Strangs im Formabschnitt erfährt, dadurch beseitigt wird, daß unmittelbar nach der Freigabe dieses Strangs aus dem Formabschnitt wenigstens eine der beiden Ekken konzentriert gekühlt \s ird, die sich an gegenüberliegenden Enden der oberen Seite des trapezförmigen Querschnitts des Strangs befinden. Die Abkühlung erfolgt an derjenigen Ecke, deren Winkel größer als der entsprechende Winkel an einer Innenfläche des Gießrads geworden ist, damit die gewünschte Kontur des Strangs erzielt werden kann. Die Beseitigung einer Verformung kann entsprechend der Gestalt des Strangs und dem Grad der Verformung so erfolgen, daß Risse vermieden werden können, die sonst in der erstarrten äußeren Schicht des Strangs auf Grund eines außergewöhnlichen inneren Zustands des Strangs gebildet werden, wodurch die Qualität des Strangs verbessert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Korrigieren des trapezförmigen Querschnitts eines in einem Gießrad gegossenen Stranges, bei dem der Gußstrang aus der tiefsten Stelle des Gießrads herausgehoben und dann waagerecht abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß der Winkel zweier Ecken an gegenüberliegenden Enden der oberen kürzeren Seite des trapezförmigen Querschnitts des Gußstranges gemessen wird und

Strahlen von K öhlfluid auf die eine der beiden Ecken gerichtet werden, deren Winkel größer als der Winkel der anderen Ecke geworden ist

2. Verfahren zum Korrigieren des trapezförmigen Querschnitts eines in einem Gießrad gegossenen Stranges, bei dem der Gußstrang aus der tiefsten Stelle des Gießrads herausgehoben und dann waagerecht abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge der Diagonalen des trapezförmigen Querschnitts des Gußstranges gemessen wird und Strahlen von Kühlfluid auf die eine der beiden Ecken gerichtet werden, deren zugehörige Diagonale kürzer als die andere Diagonale geworden ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine Abfühleinrichtung (40) zum Erfassen von Abweichungen des trapezförmigen Querschnitts des Gußstranges (8) entsprechend den Abweichungen der Eckwinkel an beiden Enden der oberen kürzeren Seite des trapezförmigen Querschnitts und

eine Steuereinrichtung (50) zurr Steuern von Kühlfluidzuführung (30) auf Basis des durch die Abfühleinrichtung (40) erfaßten Abweichungswertes aufweist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine Abfühleinrichtung (40) zum Messen der Längen der beiden Diagonalen des trapezförmigen Querschnitts und

eine Steuereinrichtung (50) zum Steuern der Kühlfluidzuführung (30) auf Basis der durch die Abfühleinrichtung (40) gemessenen Längenwerte aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtung (40) wenigstens ein Abfühlglied (44a) in der Nähe einer der beiden Ecken (A, B) an gegenüberliegenden Enden der oberen kürzeren Seite des trapezförmigen Querschnitts des Gußstrangs (8) zum Messen der durch die Bewegung dieser Ecke in Querrichtung zum Gußstrang (8) zurückgelegten Strecke aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abfühleinrichtung (40) eine Lichtquelle (41), die Lichtstrahlen auf den Gußstrang (8) richtet, eine Linse (42), die die durch den Gußstrang (8) nicht abgeschirmten Lichtstrahlen sammelt, und einen Bildfühler (43) aufweist, der eine der Länge (1), einer Diagonale des Gußstrangs (8) entsprechende Abmessung auf Basis der auf die Linse (42) auftreffenden Lichtstrahlen mißt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtung (40) zwei Halteglieder (45, 46). zwischen denen zwei gegenüberliegende Ecken gehalten werden, die durch eine Diagonale des trapezförmigen Querschnitt des Gußstrangs (8) verbunden sind, und ein Abfühlglied (48) aufweist, das die durch die Bewegung der Halteglieder (45,46) zurückgelegten Strecke abfühlt.