DE3331575A1 - Verfahren und vorrichtung zum bogenstranggiessen von metall, insbesondere von stahl - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bogenstranggiessen von metall, insbesondere von stahl

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Reiner Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Brockhoff
Dieter 4130 Moers Kothe
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Gerd 4200 Oberhausen Möllers
Fritz-Peter Dr.-Ing. 4100 Duisburg Pleschiutschnigg
Elmar Dr.-Ing. 4133 Neukirchen-Vluyn Wagener
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie
  • die Anwendung spezieller Verfahren zum Bogenstranggleßen von Metall, insbesondere von Stahl, mit nachfolgendem Zurückbiegen des durch Zwangskühlung in Bogenform abkühlenden Gußstranges, bei dem aus einem über der Bogenstranggießkokille angeordneten Vorratsbehälter die Metallschmelze in die Bogenstranggleßkokllle eingeführt und der GieBspiegel-geregelt wird, wobei der GieBspiegel erheblich unter der Horizontalen durch den Oszillationsmittelpunkt liegt und die Metallschmelze unter den Gießspiegel in die Bogenstranggießkokille eingelenkt wird.
  • Beim Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, neigen die Gußstränge mit steigender Bauhöhe der Stranggießanlage zur Ausbauchung der Strangschale zwischen den Rollen, und zwar in Abhängigkeit des ferrostatischen Druckes der Metallsäule über dem jeweiligen Rollenpaar.
  • Bei sinkender Bauhöhe der Stranggießanlage neigen die Gußstränge zu einem schlechteren Reinheitsgrad des GuBgefüges und außerdem zu steigenden Rückbiegedeformationen.
  • Die größten Bauhöhen erfordern Senkrechtanlagen, bei denen der Gußstrang allerdings die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. Andererseits sind Bauhöhen von Senkrechtanlagen häufig nicht erwünscht.
  • Die geschilderten Nachteile bestehen jedoch bei gegenüber Senkrechtanl agen verminderter Bauhöhe, wovon Senkrecht-Abbiegeanlagen, Kreisbogenanlagen, Ovalbogenanlagen und Ovalbogenanlagen verminderter Bauhöhe betroffen sind. Andere Verhältnisse ergeben sich im übrigen bei Horizontal anlagen.
  • Mit den bisherigen Anlagentypen waren insbesondere Einflüsse auf den Reinheitsgrad des Stahl es verbunden (makroskopische Einschlüsse). Die Entwicklung der einzelnen Anlagentypen verlief im Grunde genommen im Hinblick auf die Verschlechterung des Reinheitsgrades bei verminderter Anlagenbauhöhe und führte zu den folgenden Hauptanl agentypen: a) Kreisbogenanlagen mit einem Radius zwischen 10 bis 15 m, je nach Strangdicke oder b) Senkrecht-Abbiegeanlagen mit zwei Biegezonen, nämlich der Abbiegezone in einem Kreisbogen von 8 bis 10 m und der-Rückbiegezone in die Horizontale.
  • Die unter a) und b) genannten Anlagentypen stellten bisher den Stand der Entwicklung als technisches Optimum für die Strangqualität und als wirtschaftliches Minimum für die Umwandlungskosten bei der Weiterverarbeitung von im Stranggießverfahren erzeugten Metalls; insbesondere von Stahl; dar.
  • Eine Verbesserung des Problems "Reinheltsgrad" wurde in der weiteren Entwicklung des Stranggießens durch die Entwicklung von neuen Verfahrenstechniken in den Bereichen "Pfannenmetallurgie" und "StranggieSverfahrenstechnik" erzielt.
  • In der Pfannenmetallurgie führten höhere Reinheitsgrade (z.B.
  • Entschwefelung) und In der Stranggießverfahrenstechnik der sogenannte gasende Tauchausguß (DE-OS 31 49 399) zu einem Stranggußmaterial, das frei von makroskopischen Einschlüssen ist.
  • -Nach dem heutigen Stand der Stranggießtechnik kann ein Stahl frei von makroskopischen oxidischen Einschlüssen selbst auf einer Ovalbogenanlage relativ niedriger Bauhöhe im Strang vergossen werden. Diese Techniken lassen daher eine Verminderung der Bauhöhe von Stranggießanlagen der in Betracht kommenden Anlagentypen möglich erscheinen.
  • Die Verminderung der Bauhöhen der bezeichneten Anlagentypen entsprechend dem System der Bogenbauforn führt jedoch zu erheblichen Nachteilen. Der Gußstrang muß mit einer höheren Gesamt-Innendefonnation sowie mit einer höheren Gesamt-Außendefonnation belastet werden, wobei die Biegekräfte vom Kreisbogen mit dem Anfangsradius bis in die Horizontale gerechnet und aufsummiert werden müssen.
  • Hierbei entstehen mehrere Gefahrenstellen an den Biegepunkten.
  • Nachteilig ist auch eine Änderung des Querschnitts beim Rückbiegen.
  • Es ist bekannt (CH-PS 403 172), beim Bogenstranggießen den Gießspiegel unterhalb einer durch den Krümmungsmittelpunkt der Stranggießkokille gelegten horizontalen Ebene zu haltern. Hierbei ist jedoch das Eingießproblem deshalb als ungelöst anzusehen; weil weder das schräge freifallende Eingießen, das elektroinduktiv beeinflußte freifallende Eingießen, noch das senkrecht freifallende Eingießen unter Vergrößerung des Stranggießkokilleneingangs eine brauchbare Temperaturverteilung im Gießraum der Stranggießkokille bewirken.
  • Unter der Prämisse, daß eine spezielle Pfannenmetallurgie sowie eine spezielle Tauchausgußtechnik beachtet werden, ist der Erfindung die Aufgabe zugrundegelegt, die Bauhöhe von Kreisbogenanlagen und Ovalbogenanlagen zu vermindern und gleichzeitig das EingieB-problem zu lösen.
  • Die gestellte Aufgabe wird verfahrenstechnisch dadurch gelöst, daß bei einer 10° bis 30e unter der Horizontalen liegenden Bogenstranggießkokille die Metallschmelze durch ein Tauchausgußrohr hindurch in die Strangseele des Gießraums eingelenkt und im Gießraum mit gleichmäßigem Strömungsprofil über den Gießquerschnitt verteilt wird. Die Vorteile dieses Verfahrens betreffen die Sekundärkühlung und die Tauchausguß-Technik. In der Sekundärkühlung sind geringere Wassermengen erforderlich. Hierbei tritt eine Annäherung der Spritzpläne für Feinblech an diejenigen für Grobblech ein, wobei nicht ausgeschlossen wird, auf die Spritzwasser-Sekundärkühlung ganz zu verzichten. Die Verkleinerung der Tauchausguß-Querschnitte betrifft das Gießen von Brammen-, Vorblock-, Knüppel- und Rundsträngen kleinerer Dicke (kleiner als 140 mm) und kleinerer Abmessungen (kleiner als 140 mm Vierkant bzw. Rundprofil) mit Tauchausguß oder Tauchrohr mit Gießpulver.
  • Die bisherigen Anlagen-Bauhöhen für sogenannte "Standard-Anlagen", die bisher ein technisches Optimum für die Strangqualität und ein Minimum für die Umwandlungskosten (Strangguß) darstellten, können nunmehr weiter unterschritten werden. Es können nunmehr Kreisbogen-Anlagen und Ovalbogen-Anlagen niedrigster Bauhöhe verwirklicht werden. Die Bauhöhe wird nur noch von dem notwendigen ferrostatischen Druck bestimmt, der dazu dient, die Schwindungshohlräume bei der Erstarrung mit Restschmelze nachzuspeisen.
  • Die Fli eßgeschwindigkeit der Schmelze muß daher nur noch größer sein als die Geschwindigkeit der Erstarrungsfront. Die Fließgeschwindigkeit ist bekanntlich abhängig von dem ferrostatischen Druck und den Fließquerschnitten im Zweiphasengemisch Schmelze/Kristall, das wiederum beeinflußt wird von der Art der Erstarrung (dendritisch oder globulitisch). Die Erstarrungsart wird hier als Material konstante vorausgesetzt. Die Möglichkeit, einen stranggegossenen Stahl "frei von makroskopischen Einschlüssen" selbst mit noch niedrigeren Anlagentypen erzeugen zu können, führt folglich zu einer Verschiebung der bekannten "Standard-Anlagen" in Richtung einer niedrigeren und dennoch optimalen Bauhöhe.
  • Weitere vorteilhafte Wirkungen ergeben sich durch strangspezifische Merkmale, wie z. B. geringere Ausbauchung, geringere Innendeformation, geringere InnenriBbildung-und geringere Kernlockerung, ferner durch eine homogenere Strangoberflächentemperatur, homogenere Strangtemperatur (geringerer Temperaturgradient über den Querschnitt), weniger Wärmeentzug, höherer Energieinhalt des Stranges am Ende der Maschine, daher Energieeinsparung, bessere Oberflächenqualität sowie bessere Bedingungen für die Heißchargierung (Innenqualität, Oberflächenqualität und höherer Wärmeinhalt).
  • Aufgrund dieser insgesamt beachtlichen Vorteile können eventuell als Nachteile angesehene Gesichtspunkte, wie z.B. größere benötigte Grundflächen durchaus in Kauf genommen werden. Sämtliche Vorteile entstehen ursächlich durch die Anordnung der Bogenstranggießkokille an einem Ort des Kreisbogens (des Ovalbogens), bei dem der Gießspiegel nicht orthogonal zur Tangente des Anlagenbogens steht.
  • Einen wesentlichen Verfahrensschritt bildet die Zuführung der Metallschmelze in die Bogenstranggießkokille. Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher dahingehend weitergebildet, daß die Metallschmelze auf einer fest eingestellten Höhe in die Bogenstranggießkokiale in Richtung der Strangseele eingelenkt wird. Dieses Einlenken dient der Bildung einer symmetrischen Stahl strömung sowie einer symmetrischen Stahlpefletra%ion.
  • In dieser Richtung wirkt außerdem, daß die Metallschmelze auf einer Bogenbahn in Richtung der Strangseele der Bogenstranggießkokille eingelenkt wird. Hierdurch werden weitestgehend parallel zu den Kantenlängen des Strangquerschnitts verlaufende Gießwellen erzeugt.
  • Es ist daher grundsätzlich vorteilhaft, wenn die Metallschmelze mit einer in Komponenten-Richtungen des Verlaufs der Strangseele bzw. der Breite des Gießquerschnitts gerichteten Strömung in die Bogenstranggi eßkoki 11 e eingesenkt wird.
  • Das relativ schwierige Einführen der Schmelze wird ferner noch dadurch begünstigt, daß das Strömungsprofil der Metallschmelze symmetrisch zur Strangseele (bogenförmig verlaufende Symmetrieachse bei Rund- und Quadrat- bzw. Vorblockfonnaten) bzw. zur Mittenebene (bogenförmig verlaufende Symmetrieebene bei Brammenformaten) eingestellt wird.
  • Die konstruktive Gestaltung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird insbesondere dadurch beeinflußt,' daß die Bogenstranggießkokille in dem Quadranten, der durch die Krümmungsmi ttel punkt-Horizontale bzw. -Vertikale begrenzt wird, in einem Winkelbereich von ca. 15° bis ca. 30° zur Horizontalen angeordnet ist und daß die Metallschmelze mittels eines zumindest höheneinstellbaren, geraden oder eines gebogenen Tauchausgußrohres einlenkbar ist.
  • Diese Anordnung der Bogenstranggießkokllle an einem Ort des Kreisbogens bzw. Bogens, bei dem der Gießspiegel nicht orthogonal zur Tangente des Anlagenkreisbogens bzw. des Anlagenbogens steht, ist mit verschiedenen Vorteilen verbunden: Die Gesamtkonzeption des Rol lengerüstes gestattet kleinere Rollendurchmesser, kleinere Rollenabstände und zunächst keine geteilten Rollen sowie vor allen Dingen einen einheitlichen Rollendurchmesser für die gesamte Strangführung. Im Bogenteil der Stranggießanlage sind weniger Segmente erforderlich, ferner nur wenige seitliche Führungsschienen und damit geringere Mengen an Baustahl. Selbstverständlich entsteht eine geringe Hallenhöhe und damit geringe Kranhöhen.
  • Vom Hüttenfl ur aus besteht eine bessere Zugänglichkeit. Es kann ferner ein einheitlicher Segmenttyp für die gesamte Strangführung gewählt werden, wodurch die Ersatzteilhaltung wirtschaftlicher wird. Die neue Stranggußanl age führt ferner zu kleineren Maschinenelementen und zu kleineren Fundamenten.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das gebogene Tauchausgußrohr auf einer Bogenbahn über der Bogenstranggießkokille bewegbar und einstellbar ist. Für ein derartiges Tauchausgußrohr ist daher keine exakte Höheneinstellung erforderlich.
  • Eine exakte Höheneinstellung des geraden Tauchausgußrohres auf die Strangseele kann dadurch erzielt werden, daß das gerade Tauchausgußrohr vertikal und horizontal auf die Strangseele des Gießraumes einstellbar ist. Diese Einstellbarkeit kann sogar auf die Strömungsverhältnisse am äußeren und inneren Bogen des Strangverlaufs mit einer geringfügigen Verschiebung Einfluß ausüben. Das gleichmäßige Strömungsprofil läßt sich auch dadurch unterstützen, indem das Tauchausgußrohr außen gerade und innen einen der unteren Mündung sich nähernden Bogenverlauf aufweist, in der Art; daß an der Mündung ein tangentialer Strömungsverlauf bezogen auf die Strangseele vorhanden ist.
  • Die Einstellbarkeit des geraden Tauchausgußrohres auf die gebogene Strangseele des Gleßraums kann auch dadurch gegeben sein, daß das gerade Tauchausgußrohr zusammen mit dem es tragenden Verteil ergefäß einstellbar ist.
  • Die Erfindung basiert zwar auf der Anwendung eines oder mehrerer der vorstehend erläuterten Verfahrensmaßnahmen bzw. Merkmalen, was jedoch nicht ausschließt, zusätzlich zu diesen Merkmalen die gesamte Stranggußtechnik, soweit sie der Verminderung der Bauhöhe von Stranggußanlagen dient, zur weiteren Verminderung der Anlagenhöhe einzusetzen. Die Erfindung stellt sich daher auch als Anwendung des Verfahrens der Pfannenmetallurgie zur Senkung des Anteils von unerwünschten Metallbegleltern dar, wie z. B.
  • Schwefel, Phosphor, Silizium und dgl., und der Anwendung des Verfahrens des sogenannten gasenden Tauchausgusses zur Verhinderung der Ablagerung von Tonerde Im Bereich eines Tauchausgusses bzw. eines Tauchrohres auf das Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, mit unterhalb des Krümmungsmittelpunktes einer auf einem Bogen oszillierend bewegten Bogenstranggleßkokille liegenden Gießspiegels. Die Vereinigung der beiden bekannten Verfahren zusammen mit dem neuen Verfahren führt zwangsweise zu einem Stranggußanlagentyp, auf dem Stranggußmaterial frei von makroskopischen Einschlüssen erzeugt werden kann, und der eine geringstmögliche Bauhöhe besitzt, ohne die Bauhöhe einer Horizontalstranggußanlage zu erreichen. Bei dem Anlagentyp aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen handelt es sich daher um einen Stranggußanlagentyp, der sehr stark der Horizontalstranggußanlage angenähert ist, jedoch auf der Basis der Abkühlung und Gefügebil dung wie bei Senkrecht- bzw. Bogenanl agen arbeitet.
  • In der Zeichnung ist der vorstehend geschilderte Sachverhalt zum Stand der Technik und zu der vorliegenden Erfindung vergleichend dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die bekannten Stranggießanlagen-Typen mit den auftretenden ferrostatischen Drücken, Fig. 2 dieselben bekannten Stranggießanlagentypen zusammen mit ihren Wirkungen auf die Strangqualität (innere Deformation und Reinheitsgrad), Fig. 3 ein Schaubild der Verfahrensweise "Pfannenmetallurgie", Fig. 4 ein Schaubild als Vergleich der Kosten der reinen "Pfannenmetallurgie" gegenüber der "Pfannenmetallurgie in Verbindung mit der Tauchausgußtechnik", Fig. 5 eine Gegenüberstellung der Erfindung, mit C bezeichnet, gegenüber bekannten Anordnungen A und B von Bogenstranggießkokil len, Fig. 6 bis 8 die Darstellung verschiedener Anlagentypen im Vergleich, Fig. 9 einen senkrechten Querschnitt durch die erfindungsgemäße Bogenstranggießkokille mit dem gebogenen Tauchausgußrohr, Fig. 10 einen vertikalen Achsenschnitt durch die erfindungsgemäße Bogenstranggießkokille mit einem geraden Tauchausgußrohr, Fig. 11 die Draufsicht auf eine Brammen-Bogenstranggießkokille mit einem mittig angeordneten Tauchausgußrohr, Fig. 12 einen vertikalen Teilschnitt entsprechend der Schnittangabe XII - XII gemäß Fig. 11, Fig. 12a einen horizontalen Schnitt durch das Tauchausgußrohr gemäß Fig. 12 in Höhe der Auslauföffnungen, Fig. 13 eine Draufsicht auf eine Vorblock-Bogenstranggießkokille mit mittig angeordnetem gebogenen Tauchausgußrohr, Fig. 14 einen vertSkalen Teilschnitt, insbesondere durch das Tauchausgußrohr gemäß der Schnittangabe XIV - XIV aus Fig. 13 und Fig. 14a einen horizontalen Schnitt durch das Tauchausgußrohr im Bereich der Auslauföffnung gemäß Fig. 14.
  • In Fig. 1 sind die Stranggießanlagentypen fn Abhängigkeit von der Bauhöhe (ferrostatische Höhe) dargestellt. Die Stranggleßanlagen-Typen bezeichnen In der Reihenfolge der Ziffern 1 bis 6 eine Vertikal anlage, eine Senkrechtabblegeanl age, eine Kreisbogenanlage, eine Ovalbogenanlage, eine Ovalbogenanlage niedriger Höhe sowie eine Horizontalanlage, die noch hinter der Entwicklungsspitze liegt. Vertikal sind in Fig. 1 ansteigend die konstruktive Höhe und der ferrostatische Druck eingetragen bzw. ablesbar.
  • Sämtliche der gezeigten bekannten Stranggießanlagen-Typen 1 bis 6 zeigen mit steigender Bauhöhe die Neigung zur Ausbauchung der Strangschale zwischen den Rollen und mit venninderter Bauhöhe die Neigung zu einem schlechteren Reinheitsgrad und zu steigenden Rückbiegedeformationen.
  • Die in Fig. 1 dargestellten und in Fig. 2 mit denselben Ziffern 1 bis 6 bezeichneten Stranggießanlagen-Typen besitzen folgendes gemeinsames Kennzeichen: Die Position der Stranggießkokille ist so gewählt, daß der Gießspiegel orthogonal zur Tangente des Anlagenkreisbogens steht.
  • Die Stranggießanlagen-Typen 1 bis 5 nahmen bisher erheblichen Einfluß auf den Reinheitsgrad des Stahles (makroskopische Einschlüsse). Diese Abhängigkeit und die Ausbauchdeformation, hervorgerufen durch den ferrostati schen Druck führten zu den beiden Hauptanlagentypen: - der Kreisbogenanlage (Ziffer 3) mit einem Radius je nach Strangdicke zwischen 10 bis 15 m oder - der Senkrechtabbiegeanlage (Ziffer 2) mit zwei Biegezonen - der Abbiegezone in einem Kreisbogen von 8 bis 10 m und - der Rückbiegezone in die Horizontale.
  • Diese beiden Stranggießanlagen-Typen stellten bisher ein technisches Optimum für die Strangqualität und ein Minimum für die Umwandlungskosten des Stranggußmaterials durch Walzen dar.
  • Wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, schneiden sich die Kurven "Reinhei tsgrad/i nnere Qualität" und "makroskopi sche Einschl üsse/ innere Deformation" im Punkt "a", der sehr nahe beim Stranggleßanlagentyp 3 liegt, währenddem jedoch das Minimum der Kurve "Reinheitsgrad/innere Qualität" in der Nähe des Punktes "b", d.h.
  • beim Stranggießanlagen-Typ mit der Ziffer 5 bezeichnet liegen würde. Eine Bauweise kombiniert gemäß den Stranggleßanlagentypen, Ziffer 3 mit Ziffer 5 wäre daher eine theoretisch optimale Lösung, die sich jedoch wegen der widersprüchlichen Bogenverlaufsfornen nicht verwirklichen läßt. Mit anderen Worten lassen sich die Merkmale der Punkte "a" und "b" nicht miteinander vereinigen.
  • Fig. 3 erklärt durch die stammbaumähnliche Darstellung die verfahrenstechnischen Maßnahmen, um den hohen Reinheitsgrad und die innere Qualität des Stranggußmaterlals zu erreichen und ist insoweit selbsterklärend.
  • Fig. 4 stellt einen Vergleich der pfannernetallurgischen Behandlung der im Stranggießverfahren vergossenen Metallschmelze (Stahlschmelze) mit der Pfannenmetallurgie in Kombination mit einer Tauchausgußtechnik dar, woraus sich gegenüber 100 Einheiten von Investitionskosten lediglich 70 bis 80 Einheiten von erforderlichem Anlagenkapital bei Anwendung von Pfannenmetallurgie in Verbindung mit der Tauchausgußtechnik ergibt.
  • In Fig. 5 ist mit A das Prinzip einer Senkrechtabbiegeanlage, mit B eine bekannte Kreisbogen- bzw. Ovalbogenanlage und mit C die Erfindung, d. h. als Ausführungsbeispiel eine Kreisbogenanlage mit schrägliegender Bogenstranggießkokil le dargestellt. Die Position der Bogenstranggießkokille ist in bekannter Weise entweder an der Stelle im Kreisbogen mit dem Radius R1 des Quadranten, an der der Radius R1 und die Horizontale zusammenfallen oder um einen Betrag "h" auf der Tangente an die vorstehend beschriebene Stelle des Kreisbogens R1 in Richtung größerer Höhe parallel verschoben.
  • Damit ergeben sich für den Stranggußanlagen-Typ A Bauhöhen von H + h und für den Stranggußanlagen-Typ B eine Bauhöhe von H.
  • Im Vergleich hierzu steht die Bauhöhe H1 = R1 - (R1 x sin ot wobei OC den Winkel durch den Schnittpunkt zwischen dem Radius R1 und der Höhe des Gießspiegels H1 darstellt, für die schräg angeordnete Bogenstranggleßkokille gemäß der Erfindung. Das Prinzip der Erfindung kann vorteilhafterweise in einem Winkelbereich o; von 15° bis 45" angewendet werden.
  • Fig. 6 entspricht nun wieder dem Stranggießanlagen-Typ A, Fig. 7 dem Stranggießanlagen-Typ B und Fig. 8 dem Stranggießanlagen-Typ gemäß der Erfindung, d.h. der schrägliegenden Bogenstranggießkokille. Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Stranggießanlagen-Typen A/Kreisbogenanlage bzw. B/Ovalbogenanlage zeichnen sich durch eine normale Kokillenposition (der Gießspiegel liegt rechtwinklig zur Tangente) aus. Diese beiden bekannten Stranggießanlagen-Typen unterscheiden sich jedoch in ihrer Anlagenhöhe und der Anzahl von Biegepunkten. Hier ist zu beachten, daß gemäß Fig. 6 eine allmählichere Rückbiegung des in der Bogenstranggießkokille im Kreis gegossenen Stranges erfolgt, währenddem gemäß Fig. 7 eine weitaus stärkere Rückbiegung stattfindet, allerdings unter dem Vorteil der niedrigeren-Anlagenbauhöhe H1, die etwa dem Radius R2 entspricht.
  • In der folgenden Tabelle sind die Merkmale der drei Anlagentypen gegenübergestellt: R1 R2 R3 R4 JDR ÅDR H m m m m O A 10 - - - x y 10 0 B 5 6 10 15 x y 5 0 C 10 - - - x y 5 30 In der Tabelle bzw. im folgenden bedeuten: JDR = Summe der Innendeformationen ADR = Summe der Außendeformationen BD = Brammendicke SD = Schalendicke RA = Außenradius.
  • Die Tabelle macht zusammen mit den Figuren 6, 7 und 8 deutlich, daß mit einem Neigungswinkel oG = 30° die halbe Anlagenhöhe H und die Deformation einer 10 m-Kreisbogenanlage (Stranggußanlagen-Typ A) erzielt werden können.
  • Bei den Deformationen, die sich nach den Gleichungen B 2--x-SD JDR = RA - BD + SD Innendeformation 50 ADR = RA - 1 Außendefornation BD ermitteln lassen, handelt es sich im Falle der Ovalbogenanlage (Stranggießanlage Typ B) um die aufsummierte Deformation, d. h. um die Gesamtdefornation.
  • Stellt man die absolute Anlagenhöhe H in m bzw. die prozentuale Anlagenhöhe einer 10 m-Kreisbogenanlage in Abhängigkeit vom Neigungswinkel oC dar, so ergeben sich folgende Zusammenhänge: Mit einem Winkel davon 30° kann bereits die halbe Anlagenhöhe erzielt werden. Der Winkel CL - 45" führt zu einer Anlagenhöhe von knapp 30 % (entsprechend 3 m Anlagenhöhe).
  • Eine weitere Ausfükrungsform der Erfindung besteht in der Kombination zwischen einer Kreisbogen- und Ovalbogenanlage mit schrägliegender Kreisbogenkokille entsprechend der Erfindung. Eine solche Kombination führt zu einem Optimum zwischen den Problemen beim Eingießen in die Bogenstranggießkokille, den Problemen der Deformation hinsichtlich der Strangdicke und der optimalen Anlagenhöhe sowie der niedrigstmöglichen Deformation beim Richtvorgang. Die Kombination der Stranggießanlagen-Typen gemäß den Fig. 7 und 8 stellt die größtmögliche Variationsbreite zur Erzielung einer optimalen Stranggießanlagenhöhe dar. Mit einer solchen Kombination ist u. a. der Vorteil verbunden, Freiheitsgrade hinsichtlich mehrerer De h Deformationsschritte bei schrägliegender Kreisbogenkokille zu erzielen, wodurch eine verbesserte Stranggießumwandlungsstufe hinsichtlich Stranggußqual ität, Investitionskosten und Betriebskosten ermöglicht wird. Die Gesamtkosten für das Erzeugen von Stranggußmaterial sowie für deren Umwandlung beim Walzen können gesenkt werden.
  • Der Erfindung liegt, wie bereits ausgeführt, eine spezielle Eingießtechnik In die Bogenstranggießkokllle zugrunde. Die vorausgesetzt schrägliegende Bogenstranggießkokille 7 (als Kreisbogen-Stranggießbogenkokille ausgeführt - Fig. 8, 9 und 10) wird auf dem Radius R oszilliert. Hierbei befindet sich die Bogenstranggießkokille 7 in dem Quadranten 8, der durch die Krümmungsmittelpunkt-Horizontale 9 bzw. die -Vertikale 10 begrenzt wird, in einem Winkelbereich von ot= = 15° bis maximal 45" zur Horizontalen. Die Metallschmelze 11 bildet den Gießspiegel 12. Die spezielle Eingießtechnik besteht nunmehr darin, daß die Metal lschmel ze 11 mittels eines zumindest höheneinstellbaren, geraden Tauchausgußrohres 13 (Fig. 10) bzw. mittels eines gebogenen Tauchausgußrohres 14 (Fig. 9) so günstig in die Bogenstranggießkokille 7 eingeleitet wird, daß die auftretenden Strömungsprofile am Tauchrohr oder an den Tauchausguß-Auslaßöffnungen symmetrisch zur Strangseele 15 oder zur Mittenebene verlaufen. Hierbei entspricht die Strangseele 15 der bogenförmig verlaufenden Symmetrieachse bei Rund- und Quadrat-Formaten und der bogenförmig verlaufenden Symmmtrieebene bei einem Brammenformat (Rechteck-Querschnitt). Das gerade Tauchausgußrohr 13 besitzt zunächst eine Bewegungsfreiheit in der Höhenverstellung, da die Auslaßöffnungen 13a auf dem mittleren Kreisbogen (Symmetrieebene) liegen müssen. Das gebogene Tauchausgußrohr 14 hingegen ist mit dem Radius R der Bogenstranggießanlage hergestellt und läßt somit eine Verschiebung auf dem Kreisbogen der Bogenstranggießkokille 7 zu.
  • Währenddem die Oberseite 7a der Bogenstranggießkokille 7 horizontal gestaltet sein kann, ist es aus Herstellungsgründen -vorteilhaft, auch die Unterseite 7b der Bogenstranggießkokille 7 parallel, d. h. unter einer Horizontalen verlaufend, zu gestalten.
  • Andererseits ist vorgesehen, um den Gußstrang beim Austreten aus der Bogenstranggießkokille vorteilhaft zu stützen, entsprechend Fig. 5; die Bogenstranggleßkokille 7 unter dem entsprechenden Winkel dC zum Krümmungsmittelpunkt hin verlaufend gestalten.
  • Für das gebogene Tauchausgußrohr 14 ist eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen, wobei das Tauchausgußrohr 14 auf einer Bogenbahn 16 über der Bogenstranggießkokille 7 bewegbar und einstellbar ist. Für das gerade Tauchausgußrohr 13, das an dem Verteilergefäß 19 angeflanscht oder eingesetzt ist, ist sowohl eine Höhenverstellung 20 als auch eine Seitenverstellung 20a vorgesehen, um auch dafür eine exakte Einstellung auf der Strangseele 15 zu erlangen.
  • Die Auslaßöffnungen der Tauchausgußrohre 13 bzw. 14 müssen die Strömungsverhältnisse der Bogenstranggießkokille 7 berücksichtigen. In den Fig. 11 bis 14a sind für einen Stranggießanl agen-Typ der Kreisbogenart mit schrägliegender Bogenstranggießkokille die Tauchausguß- und Tauchrohr-Auslaßöffnungen für Brammen-, Knüppel-, Yorblock- und Rundprofilstränge dargestellt.
  • Gemäß Fig. 11 weist die Bogenstranggießkokille 7 Brammenformat 7c auf. Hierfür ist (Fig. 12) das gerade Tauchausgußrohr 13 mit Auslaßöffnungen 13a und 13b versehen. Die Auslaßöffnungen 13a bzw.
  • 13b verlaufen gemäß Fig. 12a grundsätzlich in Richtung der Längserstreckung des Brammenformates 7c, jedoch auch mit Komponenten in Richtungen der Breite des Gießquerschnitts und/oder des Verlaufs der Strangseele 15. Ein solches Strömungsprofil bedeutet im Fall der Fig. 11, 12 und 12a, daß die Strömung gleichzeitig nach außen und nach unten im Bogenverlauf eingelenkt wird. Die nach außen gerichtete Strömungskomponente ist sehr klein gehalten.
  • Für kleinere Gießformate, wie z. B. Rund- und Quadrat-Formate 7d (Fig. 13) ist das gebogene Tauchausgußrohr 14 (Fig. 14) vorgesehen, mittels dessen die Metallschmelze 11 auf die Bahn der Strangseele 15 gebracht wird. Ein entsprechender Bogenverlauf für ein Strömungsprofil, bei dem die Stromfäden weitestgehend parallel zu den Formatkanten gelenkt werden, ist in Fig. 14 dargestellt.
  • Der Querschnitt durch das gebogene Tauchausgußrohr 14 zeigt (Fig.
  • 14a), daß der Strömungsraum 17 einen entsprechend der Strangseele 15 gebogenen Verlauf aufweist, wodurch sich die exzentrische Anordnung des Strömungsraumes 17 an der Auslaßöffnung des gebogenen Tauchausgußrohres 14 ergibt.
  • Derartige Tauchausgüsse bzw. Tauchausgußrohre 13 bzw. 14 werden vorteilhafterweise aus plastisch gefertigtem Material (Al203 + C) gefertigt. Nachdem bei derartigen Tauchausgüssen bzw. Tauchausgußrohren 13 bzw. 14, wie erwähnt, keine Tonerdeablagerungen im Bereich der Auslaßöffnungen 13a bzw. 13b bzw. 18 auftreten, ist sichergestellt, daß in der Bogenstranggießkokille 7 ein konstantes Strömungsfeld der Metallschmelze 11 während der gesamten Gießzeit aufrechterhal ten bl eibt.

Claims (10)

  1. Verfahren und Vorrichtung zum Bogenstranggießen von Metall, insbesondere von Stahl Patentansprüche 1. Verfahren zum Bogenstranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, mit nachfolgendem Zurückblegen des durch Zwangskühlung in Bogenform abkühlenden Gußstranges, bei dem aus einem über der Bogenstranggießkokille angeordneten Vorratsbehälter die Metall -schmelze in die Bogenstranggießkokille eingeführt und der Gießspiegel geregelt wird, wobei der Gleßsplegel erheblich unter der Horizontalen durch den Oszillationsmittelpunkt liegt und die Metallschmelze unter den Gleßsplegel in die Bogenstranggießkokille eingelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer 10° bis 30° unter der Horizontalen liegenden Bogenstranggießkokille die Metallschmelze durch ein Tauchausgußrohr hindurch in die Strangseele des Gießraums eingelenkt und im Gießraum mit gleichmäßigem Strömungsprofil über den Gießquerschnitt verteilt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze auf einer fest eingestellten Höhe in die Bogenstranggießkokille in Richtung der Strangseele eingelenkt wird.
  3. 3. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze auf einer Bogenbahn in Richtung der Strangseele der Bogenstranggießkokille eingelenkt wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze mit einer in Komponenten-Richtungen des Verlaufs der Strangseele bzw. der Breite des Gießquerschnitts gerichteten Strömung in die Bogenstranggießkokille eingelenkt wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsprofil der Metallschmelze symmetrisch zur Strangseele (bogenförmig verlaufende Symmetrieachse bei Rund- und Quadrat- bzw. Vorblockfornaten) bzw. zur Mittenebene (bogenförmig verlaufende Symmetrieebene bei Brammenformaten) eingestellt wird.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenstranggießkokille (7) in dem Quadranten (8), der durch die Krümmungsmittelpunkt-Horizontale (9) bzw. -Vertikale (10) begrenzt wird, in einem Winkelbereich von ca. 15° bis ca. 45" zur Horizontalen angeordnet ist und daß die Metallschmelze (11) mittels eines zumindest höheneinstellbaren, geraden oder eines gebogenen Tauchausgußrohres (13 bzw. 14) einlenkbar ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gebogene Tauchausgußrohr (14) auf einer Bogenbahn (16) über der Bogenstranggießkokille (7) bewegbar und einstellbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7; dadurch gekennzeichnet, daß das gerade Tauchausgußrohr (13) vertikal und horizontal auf die Strangseele (15) des Gießraums (7d) einstellbar ist.
  9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekenneichnet, daß das gerade Tauchausgußrohr (13) zusammen mit dem es tragenden Verteilergefäß (19) einstellbar ist.
  10. 10. Anwendung des Verfahrens der Pfannenmetallurgie zur Senkung des Anteils von unerwünschten Metallbegleitern, wie z. B. Schwefel, Phosphor, Silizium und dgl., und des Verfahrens des sogenannten gasenden Tauchausgusses zur Verhinderung der Ablagerung von Tonerde im Bereich eines Tauchausgusses bzw. eines Tauchrohres auf das Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, mit unterhalb des Krüininungsmittelpunktes einer auf einem Bogen oszillierend bewegten Bogenstranggießkokille liegenden Gießspi egels.
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