DE4403048C1 - Stranggießanlage und Verfahren zur Erzeugung von Rechteck-Dünnbrammen - Google Patents
Stranggießanlage und Verfahren zur Erzeugung von Rechteck-DünnbrammenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage sowie ein Verfahren zum Erzeugen von
Dünnbrammen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, flache Tauchausgüsse zu verwenden,
z. B. aus DE 37 09 188 A1. Desweiteren sind hydraulisch angetriebene Hubtische
üblich, die es erlauben, Hubhöhe, Frequenz und Form der Oszillation durch
Abweichen von der Sinusschwingung selbst während des Gießens zu verändern und
optimal zu wählen. Das Gießwalzen, bei dem während der Erstarrung die Gießdicke
so reduziert wird, daß eine verbesserte Innenqualität des Stranges erhalten wird, ist
u. a. aus der DE 38 18 077 A1 bekannt.
Schließlich ist es aus der DE 36 27 991 bekannt,
beim Stranggießen von Brammen mit erheblich größerer
Breite als Dicke der Kokille Stütz- und Führungsmittel
nachzuordnen, die die Strangschale des Mittenbereiches
des austretenden Stranges verformen.
Eine Auswertung des Standes der Technik hat ergeben, daß das Ziel Dünnstränge
zu erzeugen, die Lösung komplexer Probleme erfordert und daß die Gesamtheit der
beeinflußbaren Variablen über die gesamte Stranggießanlage gesehen so groß ist,
daß die Kenntnisse des Durchschnittsfachmannes bei weitem nicht ausreichen und
es ihm auch nicht zuzumuten ist, hierfür aus der Vielzahl der möglichen mehr oder
weniger brauchbaren Lösungen eine zu finden, die bei geringstmöglichem Aufwand
zu einem zufriedenstellenden Ergebnis führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Stranggießanlage anzugeben,
die es möglich machen, eine vorgegebene Dicke des Dünnstranges dadurch zu
erreichen, daß optimale Bedingungen bei der Schlackenversorgung sowie bei der
Strangdickenreduzierung schon in der Kokille sowie im Führungsgerüst beim
Gießwalzen erzielt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Vorteilhafte,
nicht platt selbstverständliche Weiterbildungen der Nebenansprüche enthalten die
Unteransprüche. Die Lösung der Aufgabe ist unabhängig vom Kokillentyp, wie z. B.
der Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder Kreisbogenkokille.
Die Figuren dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften
Beschreibung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 Darstellung der Gießbedingungen in der Kokille,
Fig. 2 technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und
Gießleistung in Abhängigkeit der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm
dicke Bramme×1000 mm Breite,
Fig. 3.1-3.3 technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und
Brammendicke in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit bezogen auf
eine 200 mm dicke Bramme×1000 mm Breite,
Fig. 4 hydraulisches Verhalten des Stahles in der Kokille in Abhängigkeit von der
Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme×1000 mm Breite,
Fig. 5 Stranggießanlage.
Im Rahmen der Erarbeitung der Erfindung durchgeführte Versuche haben ergeben,
daß die Oberflächenqualität eines Stranges im wesentlichen von der
Schlackenführung abhängt. Hierfür ist der Meniskus, d. h. das Zusammenspiel der
Schlackenhöhe (hSchlacke) und der aus dem Bad beim Hochschnellen der Kokille
heraustretenden Strangschale (hStrangschale) verantwortlich (Fig. 1).
Es hat sich ergeben, daß für eine optimale Schmierung und die Vermeidung von
Oberflächenfehlern (unmittelbar unter der Strangoberfläche befindliche
Gießpulverteilchen, vorwiegend in Form von Oxiden) das Kriterium
hSchlackehStrangschale (1)
erfüllt sein muß.
Die Schlackenhöhe hSchlacke ist überwiegend von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts
und die Strangschalenhöhe hStrangschale von der Hubhöhe der oszillierenden
Kokille abhängig.
Betrachtet man die Größe hSchlacke und ihre Abhängigkeit von der Dicke des
Kokilleneintrittsquerschnitts, so zeigt die Beziehung
die auch als technische Bemühungen, die in das System eingebracht werden muß,
bezeichnet werden kann, in unerwarteter Weise folgendes Ergebnis:
Vergleicht man für eine vorgegebene Gießleistung von 2,736 t/min die gebräuchliche 200 mm-Bramme mit einer 50 mm-Bramme und setzt sie in Relation (2) für die 200 mm-Bramme gleich 1, so steigt dieser Wert für die 50 mm-Bramme auf 16,62, wie aus der (Fig. 2) zu entnehmen ist. Das heißt, die Relation (2) ist umgekehrt proportional zur abnehmenden Strangdicke, wobei die Abhängigkeit einer Exponentialkurve folgt.
Vergleicht man für eine vorgegebene Gießleistung von 2,736 t/min die gebräuchliche 200 mm-Bramme mit einer 50 mm-Bramme und setzt sie in Relation (2) für die 200 mm-Bramme gleich 1, so steigt dieser Wert für die 50 mm-Bramme auf 16,62, wie aus der (Fig. 2) zu entnehmen ist. Das heißt, die Relation (2) ist umgekehrt proportional zur abnehmenden Strangdicke, wobei die Abhängigkeit einer Exponentialkurve folgt.
Betrachtet man dagegen wie sich bei einer festgelegten Gießdicke die Relation (2)
bie einer Erhöhung der Gießgeschwindigkeit verändert, wie es in (Fig. 3) für eine
75/100 und 125 mm-Kokille dargestellt ist, so stellt man fest, daß diese nur linear
- mit einer geringen Steigung der Geraden - zunimmt.
Von erheblichem Einfluß auf die Relation (1) ist die durch das Einströmen des
Metalls in die Kokille entstehende Turbulenz, die sich häufig bis zum Badspiegel
fortsetzt und zu Wellenbewegungen führen kann, wobei die Wellenberge sich über
den Schlackenspiegel hinaus erheben können, was zu einer Unterbrechung in der
Schmierung führt. Diese Turbulenz ist u. a. abhängig vom Durchsatz und der Dicke
und Breite der Kokille am Tauchrohraustrittsquerschnitt. Als ein Maß für die
Turbulenz wird nunmehr das hydraulische Verhalten als Quotient von Durchsatz und
Dicke definiert und kann mit folgendem Ausdruck dargestellt werden:
Werte für das hydraulische Verhalten, bezogen auf die 200 mm dicke Bramme, sind
beispielsweise der (Fig. 4) zu entnehmen. Es zeigt sich, daß größere Kokillendicken
ein deutlich günstigeres hydraulisches Verhalten zur Folge haben.
Von Bedeutung bezüglich der Turbulenz ist auch die Relation
wobei
FTA=Querschnittsfläche des Tauchausgußaustritts
FST=Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme.
FTA=Querschnittsfläche des Tauchausgußaustritts
FST=Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme.
Außerdem kann eine elektromagnetische Bremse im Kokillenbereich die Turbulenz
im Gießspiegelbereich deutlich verringern.
Aus den oben aufgestellten und durch Messungen verifizierten Relationen folgt, daß
die Verringerung bei der Wahl der Brammendicke in der Kokille von z. B. 100 mm auf
50 mm die Probleme bei der Einhaltung der Relation (1) außerordentlich erhöht.
Das heißt, abgesehen von den Schwierigkeiten bie der Metallzufuhr wird es nahezu
unmöglich, auf den geringen Kokilleneintrittsquerschnitt ausreichend Gießpulver
aufzubringen, um die entstehende enorm große Strangoberfläche zu schmieren und
darüber hinaus die Relation (4) einzustellen. Dagegen läßt sich die Gießgeschwindigkeit
bei einer Strangdicke von z. B. 75 mm in der Kokille und damit im Gießspiegel
ohne sonderlichen Mehraufwand erhöhen. Das führt zu der überraschenden Lösung,
daß es im Bereich des Dünnbrammengießens nicht sinnvoll ist die Brammendicke
von der Kokille bis zum Ende der Erstarrung (Sumpfspitze) konstant zu halten,
sondern daß es technisch wesentlich einfacher ist, die Brammendicke, wie sie dem
Walzwerk zugeführt wird, mit Hilfe eines Gießwalzschrittes zu reduzieren und zu
erreichen, wofür sich ein Vielrollengerüst (Segment 0), z. B. ausgebildet als Zangensegment,
als vorteilhaft erwiesen hat.
Aus (Fig. 5) ist beispielhaft eine Stranggießanlage zu entnehmen, die sämtliche
Erfindungsmerkmale enthält.
Bezugszeichenliste
1 QGießpulver
2 Pulver Tli, Phasengrenze, Pulver/Schlacke
3 hStrangschale, Höhe Strangschale/Badspiegel
4 hSchlacke, Schlackenhöhe
5 hPulver, Pulverhöhe
6 Tauchausguß
7 Ablagerung
8 Oxidstrom in die Schlacke
9 Vg=Gießgeschwindigkeit
10 QSchlacke=Schlackenverbrauch
11 Luft
12 Kristallisationsgrenze, Stahl fest/flüssig
13 Strangschale
14 Oszillation (Hubhöhe, Frequenz, Form)
15 Kupferplatte
16 Verteiler
17 Tauchausguß Außenmaß z. B. 250×45 mm Innenmaß z. B. 220×15 mm
18 optimiertes Gießpulver
19 75×800-1600 mm, Brammenformat im Gießspiegel (Meniskus)
20 15×220 mm, Fließquerschnitt-Tauchausguß
21 hydraulischer Kokillenantrieb
22 FST/FTA50*)
23 75×800-1600 mm, Brammenformat am Kokillenaustritt
24 Gelenk oder hydraulischer Zylinder oder ähnliches
25 Segment 0, z. B. als Zange ausgebildet
26 hydraulischer Zylinder oder ähnliches
27 50 mm, Brammendicke nach dem Gießwalzvorgang
28 Segment 1 ... n mit hydraulischer Anstellung oder ähnliches
29 Vgmax 6 m/min
30 50 mm, Brammendicke am Ende der Strangführung
2 Pulver Tli, Phasengrenze, Pulver/Schlacke
3 hStrangschale, Höhe Strangschale/Badspiegel
4 hSchlacke, Schlackenhöhe
5 hPulver, Pulverhöhe
6 Tauchausguß
7 Ablagerung
8 Oxidstrom in die Schlacke
9 Vg=Gießgeschwindigkeit
10 QSchlacke=Schlackenverbrauch
11 Luft
12 Kristallisationsgrenze, Stahl fest/flüssig
13 Strangschale
14 Oszillation (Hubhöhe, Frequenz, Form)
15 Kupferplatte
16 Verteiler
17 Tauchausguß Außenmaß z. B. 250×45 mm Innenmaß z. B. 220×15 mm
18 optimiertes Gießpulver
19 75×800-1600 mm, Brammenformat im Gießspiegel (Meniskus)
20 15×220 mm, Fließquerschnitt-Tauchausguß
21 hydraulischer Kokillenantrieb
22 FST/FTA50*)
23 75×800-1600 mm, Brammenformat am Kokillenaustritt
24 Gelenk oder hydraulischer Zylinder oder ähnliches
25 Segment 0, z. B. als Zange ausgebildet
26 hydraulischer Zylinder oder ähnliches
27 50 mm, Brammendicke nach dem Gießwalzvorgang
28 Segment 1 ... n mit hydraulischer Anstellung oder ähnliches
29 Vgmax 6 m/min
30 50 mm, Brammendicke am Ende der Strangführung
*) FST=Querschnitt des Tauchausgußaustrittes
FTA=Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme
FTA=Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme
Claims (4)
1. Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen, das folgende Schritte umfaßt,
- - Gießen mittels eines Tauchausgusses in eine Rechteckkokille,
- - Oszillieren der Kokille,
- - Zuführen des Gießpulvers derart, daß die Bedingung, hSchlackehStrangschaleabhängig von der Oszillationshöhe, Form und und Frequenz der Kokillenbewegung eingehalten wird,
- - Reduzieren des Strangquerschnittes unmittelbar unterhalb der Kokille in mehreren Schritten in einem Vielrollengerüst (Segment 0), um parallel zur kontinuierlichen Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Zwangskonvektion aufzubauen, die der Wirkung des elektromagnetischen Rührens entspricht.
- - Erreichen der Enddicke des Stranges am Ende des Vielrollengerüstes (Segment 0),
- - Führen der Erstarrung derart, daß bei Erreichen der Enddicke am Ausgang des Vielrollengerüstes im Stranginneren noch ein 2-Phasengebiet (Kristall/Schmelze) vorliegt,
- - Einhalten der Bedingung
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß selbst während des
Gießens die Frequenz, Hubhöhe und Oszillationsform für die Kokillenbewegung
frei wählbar sind.
3. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 und 2, die folgende Elemente enthält,
- - einen Tauchausguß,
- - eine oszillierende Rechteckkokille, bei der die Oszillation selbst während des Gießens in Frequenz, Hubhöhe und Form frei wählbar ist,
- - eine Gießpulverzufuhr, die abhängig von der Oszillationshöhe, -form und -frequenz das Gießpulver derart zuführt, daß die Bedingung hSchlackehStrangschaleeingehalten ist,
- - ein Vielrollengerüst für die kontinuierliche Strangdickenverminderung, wobei der Strang am Vielrollengerüstausgang seine Enddicke bei noch flüssigem Kern aufweist,
- - einen Tauchausguß und einen Erstarrungsquerschnitt, die so ausgelegt sind, daß die Bedingung erfüllt ist.
4. Stranggießanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen im
Vielrollengerüst so angeordnet sind, daß durch die Strangdickenreduzierung im
noch flüssigen Stranginneren eine Rührwirkung erzielt wird und gleichzeitig das
Entstehen von Innenrissen vermieden wird.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE59501651T Expired - Lifetime DE59501651D1 (de) | 1994-01-28 | 1995-01-20 | Stranggiessanlage und verfahren zur erzeugung von rechteck-dünnbrammen |
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WO (1) | WO1995020444A1 (de) |
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- 1994-01-28 DE DE4403048A patent/DE4403048C1/de not_active Expired - Lifetime
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