EP0114293B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggiesskokillen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggiesskokillen Download PDF

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EP0114293B1
EP0114293B1 EP83112501A EP83112501A EP0114293B1 EP 0114293 B1 EP0114293 B1 EP 0114293B1 EP 83112501 A EP83112501 A EP 83112501A EP 83112501 A EP83112501 A EP 83112501A EP 0114293 B1 EP0114293 B1 EP 0114293B1
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EP
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narrow side
side wall
side walls
billet
underside
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SMS Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/168—Controlling or regulating processes or operations for adjusting the mould size or mould taper

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting the taper of the narrow side walls of continuous casting molds, the taper of two narrow side walls arranged between two broad side walls being adapted when the changing strand shrinkage is being cast. (Steel and iron 10/82 p. 77 “Konti Kokille”). In addition, the invention relates to a device for performing the method.
  • the aim is to dissipate heat as uniformly as possible on all sides of the strand so that the strand has a uniform shell thickness on all sides when it leaves the mold.
  • the strand shrinks differently depending on the format, casting speed and material on the narrow and broad sides. It is therefore customary to set the narrow sides of the mold cavity in a converging manner in the direction of the mold exit and to design the broad sides of the mold cavity in parallel or with a casting cone that is different from the narrow sides.
  • the prior art includes a method and a device for adapting the taper of the narrow side walls of the mold to the strand shrinkage which changes with the casting speed during the casting.
  • the position of the narrow side is continuously transmitted to the process computer with a conicity meter, which compares the respective casting conditions with the stored values that define the shrinkage of the strand and, if necessary, automatically adjusts the conicity of the narrow side to the requirements and thus keeps the gap at the mold outlet constant .
  • a major disadvantage of this method is that the actual shrinkage between the mold wall and the strand shell cannot be determined exactly due to uneven, constantly changing conditions of installation and cooling, whereby the setting of a constant shrinkage gap between the strand shell and the narrow side wall of the mold is prevented.
  • the consequences of this are uneven shell growth with the risk of breakthrough and cracking.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for performing the method, which result in an optimal and uniform cooling within the mold, especially on the narrow side walls with changing casting parameters, especially the casting speed, the casting temperature and the strand width. This should improve the strand quality and reduce the risk of breakthrough at high casting speeds and changes in casting speed.
  • this is achieved in a method of the type mentioned above in that the underside of each narrow side wall is adjusted with a force causing the contact of the narrow side wall with the edge region of the strand shell and this counteracts the bulging of the strand shell by adjusting the underside of the narrow side wall in accordance with changing strand shrinkage during casting is kept constant.
  • the new process prevents the formation of a shrink gap and the bulging of the strand crust, regardless of the respective casting conditions.
  • the elimination of the shrink gap leads to better cooling, so that the casting speed is increased, the strand quality is improved and the formation of cracks and breakthroughs is counteracted.
  • the underside of the narrow side walls against the strand shell is only started after the start-up head has emerged from the mold.
  • the force between the underside of the narrow side wall and the associated adjusting device is measured, compared with a desired value and, in the event of a deviation, an actuating variable for the adjusting device is formed.
  • the setpoint value of the force acting between the underside of the narrow side wall and the associated adjusting device is advantageously determined from the ferrostatic pressure on the portion of the area of the narrow side wall attributable to the adjusting device, a possible friction of the narrow side wall between the wide side walls and an additional safety factor.
  • the method can be designed in such a way that a support guide for the casting strand narrow sides immediately downstream of the mold is adjusted depending on the respective position of the narrow side walls of the mold. This prevents an offset between the mold and the support guide and thus harmful deformations of the strand shell below the mold.
  • a plate mold is known from DE-B2415224, which forms the preamble of device claim 5, in which narrow side walls arranged between broad side walls are provided with devices for adjusting the mold cavity to different strand widths and with devices for adjusting the casting cone.
  • the Schmais sidewalls are adjusted as a function of the cooling capacity of the mold, with a signal flow from measuring elements via average value and difference value generator to a computer that runs controls the actuators for the taper of the narrow sides. The actual investment conditions between the mold wall and the strand shell are not taken into account.
  • a device for carrying out the method has a pressure measuring cell arranged between the underside of the narrow side wall and the associated adjusting device, a setpoint generator and a computer.
  • a device for carrying out the method consists of a pressure measuring cell arranged between the underside of the narrow side wall and the associated adjusting device, a setpoint generator and a computer.
  • a spindle drive provided with a motor can be provided as an adjusting device for an underside of the narrow side wall.
  • distance measuring devices are provided, the measuring signals of which are fed to the computer to limit the inclination.
  • a cavity which receives the molten steel 1 is formed by two broad side walls 2, 3 and two narrow side walls 4, 5 arranged between them.
  • the melt 1 solidifies on the cooled mold walls 2, 3, 4, 5 to form the strand shell 6.
  • a spindle 7 is articulated in the upper region for setting the casting format and is moved in the axial direction by a motor 8 via a gear 9.
  • the spindle 7 and the gear 9 are mounted on a carrier 10.
  • the narrow side walls 4, 5 are provided in the lower region with an adjusting device which consists of a spindle 13 driven by a motor 11 via a gear 12, which are likewise mounted on the carrier 10.
  • a pressure measuring cell 15 is arranged between a joint 14 attached to the spindle 13 and the underside of the narrow side wall 4 or 5.
  • pressure medium cylinders can be provided as adjusting devices.
  • Pulse generators 18 for measuring the adjustment path from the top and bottom of the narrow side walls 4, 5 are attached to the gears 9, 12.
  • the measurement signals are input to the computer 17 as additional information to limit the inclination.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Fencing (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggießkokillen, wobei die Konizität zweier zwischen zwei Breitseitenwänden angeordneten Schmalseitenwände beim Gießen der sich ändernden Strangschrumpfung angepaßt wird. (Stahl und Eisen 10/82 S. 77 «Konti Kokille »). Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Beim Stranggießen von Stahl wird innerhalb der Kokille auf allen Seiten des Stranges eine möglichst gleichmäßige Wärmeabfuhr angestrebt, damit der Strang beim Verlassen der Kokille allseitig eine gleichmäßige Schalendicke aufweist.
  • Beim Stranggießen von Brammenformaten schwindet der Strang, abhängig vom Format, Gießgeschwindigkeit und Material an den Schmal- und Breitseiten, unterschiedlich. Es ist daher üblich, die Schmalseiten des Formhohlraumes in Richtung des Kokillenausganges konvergierend einzustellen und die Breitseiten des Formhohlraumes parallel oder mit einem gegenüber den Schmalseiten unterschiedlichen Gießkonus auszuführen.
  • Zum Stand der Technik gehört ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anpassen der Konizität der Schmalseitenwände der Kokille an die sich mit der Gießgeschwindigkeit während des Gießens ändernde Strangschrumpfung. Mit einem Konizitätsmesser wird fortwährend die Lage der Schmalseite an den Prozeßrechner übermittelt, der die jeweiligen Gießbedingungen mit den gespeicherten Werten, die die Schrumpfung des Stranges definieren, vergleicht und bei Bedarf die Konizität der Schmalseite den Erfordernissen automatisch anpaßt und somit den Spalt am Kokillenaustritt konstant hält. (Stahl und Eisen 10/82 S. 77 « Konti Kokille »).
  • Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß, bedingt durch ungleichmäßige, sich ständig ändernde Anlage- und Abkühlbedingungen, zwischen Kokillenwand und Strangschale die tatsächliche Schrumpfung nicht genau bestimmbar ist, wodurch die Einstellung eines konstanten Schrumpfspaltes zwischen Strangschale und Schmalseitenwand der Kokille verhindert wird. Die Folgen hiervon sind ungleichmäßiges Schalenwachstum mit Durchbruchgefahr und Rißbildung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die eine optimale und gleichmäßige Kühlung innerhalb der Kokille, insbesondere an den Schmalseitenwänden bei sich ändernden Gießparametern, speziell der Gießgeschwindigkeit, der Gießtemperatur und der Strangbreite, ergeben. Dadurch soll bei großen Gießgeschwindigkeiten und Gießgeschwindigkeitsänderungen die Strangqualität verbessert und die Durchbruchgefahr vermindert werden.
  • Nach der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Unterseite jeder Schmalseitenwand mit einer den Kontakt der Schmalseitenwand mit dem Kantenbereich der Strangschale bewirkenden Kraft angestellt und diese der Ausbauchung der Strangschale entgegenwirkende Kraft durch Verstellen der Unterseite der Schmalseitenwand entsprechend der sich beim Gießen ändernden Strangschrumpfung konstant gehalten wird.
  • Mit dem neuen Verfahren wird im Gegensatz zum bekannten Verfahren unabhängig von den jeweiligen Gießbedingungen das Entstehen eines Schrumpfspaltes und das Ausbauchen der Strangkruste verhindert. Der Wegfall des Schrumpfspaltes führt zu einer besseren Abkühlung, so daß die Gießgeschwindigkeit erhöht, die Strangqualität verbessert und der Entstehung von Rissen und Durchbrüchen entgegengewirkt wird. Um ein unkontrolliertes Zusammenfahren der Unterseiten beim Füllen der Kokille zu vermeiden, wird mit der Anstellung der Unterseiten der Schmalseitenwände gegen die Strangschale erst nach dem Austreten des Anfahrkopfes aus der Kokille begonnen.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Kraft zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung gemessen, mit einem Sollwert verglichen und bei einer Abweichung eine Stellgröße für die Verstellvorrichtung gebildet.
  • Der Sollwert der zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung wirksamen Kraft wird vorteilhaft aus dem ferrostatischen Druck auf den auf die Verstellvorrichtung entfallenden Flächenanteil der Schmalseitenwand, einer eventuellen Reibung der Schmalseitenwand zwischen den Breitseitenwänden und einem zusätzlichen Sicherheitsfaktor bestimmt.
  • Das Verfahren kann dahingehend ausgestaltet werden, daß eine der Kokille unmittelbar nachgeordnete Stützführung für die Gießstrangschmalseiten in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Schmalseitenwände der Kokille verstellt wird. Dadurch wird ein Versatz zwischen Kokille und Stützführung und damit schädliche Deformierungen der Strangschale unterhalb der Kokille vermieden.
  • Durch die, den Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs 5 bildende DE-B2415224 ist eine Plattenkokille bekannt, bei der zwischen Breitseitenwänden angeordnete Schmalseitenwände mit Einrichtungen zum Einstellen des Formhohlraumes auf unterschiedliche Strangbreiten und mit Einrichtungen zum Verstellen des Gießkonus versehen sind. Die Verstellung der Schmaiseitenwände erfolgt in Abhängigkeit von der Kühlleistung der Kokille, wobei ein Signalfluß von Meßgliedern über Durchschnittswertbildner und Differenzwertbildner zu einem Rechner läuft, der die Stellglieder für die Konizität der Schmalseiten steuert. Die tatsächlichen Anlagebedingungen zwischen Kokillenwand und Strangschale finden dabei keine Berücksichtigung.
  • Demgegenüber weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eine zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung angeordnete Druckmeßzelle, einen Sollwertgeber und einen Rechner auf.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand und der zugehörigen Verstellvorrichtung angeordneten Druckmeßzelle, einem Sollwertgeber und einem Rechner.
  • Als Verstellvorrichtung für eine Unterseite der Schmalseitenwand kann ein mit Motor versehener Spindeltrieb vorhanden sein.
  • Zur Registrierung der Schmalseitenstellung sind Wegmesser vorgesehen, deren Meßsignale zur Schrägstellungsbegrenzung dem Rechner zugeführt werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
    • Figur 1 eine Kokille mit geregelter Schmalseitenwandverstellung und
    • Figur 2 einen Querschnitt durch die Kokille zwischen den oberen und den unteren Verstellvorrichtungen.
  • Bei der dargestellten Stranggießkokille wird ein die Stahlschmelze 1 aufnehmender Hohlraum durch zwei Breitseitenwände 2, 3 und zwei zwischen diesen verstellbar angeordnete Schmalseitenwände 4, 5 gebildet. Die Schmelze 1 erstarrt an den gekühlten Kokillenwänden 2, 3, 4, 5 zur Strangschale 6.
  • An jeder Schmalseitenwand 4 bzw. 5 ist zur Einstellung des Gießformates im oberen Bereich eine Spindel 7 angelenkt, die von einem Motor 8 über ein Getriebe 9 in axialer Richtung bewegt wird. Die Spindel 7 und das Getriebe 9 sind an einem Träger 10 gelagert.
  • Zur Formateinstellung und zur Einstellung der Konizität sind die Schmalseitenwände 4, 5 im unteren Bereich mit einer Verstellvorrichtung versehen, die aus einer von einem Motor 11 über ein Getriebe 12 angetriebenen Spindel 13 besteht, die gleichfalls an dem Träger 10 gelagert sind. Zwischen einem an der Spindel 13 angebrachten Gelenk 14 und der Unterseite der Schmalseitenwand 4 bzw. 5 ist eine Druckmeßzelle 15 angeordnet. Alternativ können als Verstellvorrichtungen Druckmittelzylinder vorgesehen sein.
  • Die Konizität der Schmalseitenwände 4 und 5 der Kokille wird zur Anpassung an eine geänderte Strangschrumpfung wie folgt verstellt :
    • Sobald ein Anfahrkopf 16 die Kokille verlassen hat, werden die Schmalseitenwände 4, 5 durch die Spindeltriebe 11, 12, 13 gegen die Strangschale 6 geschwenkt. Dabei werden fortlaufend die von Druckmeßzellen 15 ermittelten Meßdaten einem Rechner 17 zum Sollwert-Istwertvergleich zugeführt. Sobald der gemessene Druck mit dem eingespeicherten Sollwert U übereinstimmt, wird im Rechner 17 ein Steuersignal zur Stillsetzung der Motoren 11 gebildet.
  • Beim weiteren Gießen führt eine Änderung der Strangschrumpfung jeweils zu einem Anstieg bzw. Abfall des von den Druckmeßzellen 15 gemessenen Drucks. Hierbei werden in gleicher Weise aus den Abweichungen vom Sollwert U Steuersignale für die Motoren 11 zur Verstellung der Spindeln 13 im Sinne einer Vergrößerung oder Verringerung des Druckes der Schmalseitenwände 4, 5 auf die Strangschale 6 gebildet. Dabei ist der Sollwert U des Druckes derart bemessen, daß es an den Schmalseitenwänden 4, 5 weder zu einer Schrumpfspaltbildung noch zur Ausbauchung der Strangschale 6 kommen kann (Fig. 2).
  • An den Getrieben 9,12 sind Impulsgeber 18 zur Messung des Verstellweges von Ober- und Unterseite der Schmalseitenwände 4, 5 angebracht. Die Meßsignale werden zur Schrägstellungsbegrenzung dem Rechner 17 als zusätzliche Information eingegeben.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einstellen der Konizität von Schmalseitenwänden (4, 5) von Stranggießkokillen, wobei die Konizität zweier zwischen zwei Breitseitenwänden (2, 3) angeordneten Schmalseitenwände (4, 5) beim Gießen der sich ändernden Strangschrumpfung angepaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite jeder Schmalseitenwand (4, 5) mit einer den Kontakt der Schmalseitenwand (4, 5) mit dem Kantenbereich der Strangschale (6) bewirkenden Kraft angestellt und diese der Ausbauchung der Strangschale (6) entgegenwirkende Kraft durch Verstellen der Unterseite der Schmalseitenwand (4, 5) entsprechend der sich beim Gießen ändernden Strangschrumpfung konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand (4, 5) und der zugehörigen Verstellvorrichtung (13) gemessen, mit einem Sollwert (U) verglichen und bei einer Abweichung eine Stellgröße für die Verstellvorrichtung (13) gebildet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (U), der zwischen der Unterseite der Schmalseitenwand (4, 5) und der zugehörigen Verstellvorrichtung (13) wirksamen Kraft aus dem ferrostatischen Druck auf den auf die Verstellvorrichtung (13) entfallenden Flächenanteil der Schmalseitenwand (4, 5), einer eventuellen Reibung der Schmalseitenwand (4. 5) zwischen den Breitseitenwänden und einem zusätzlichen Sicherheitsfaktor bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kokille unmittelbar nachgeordnete Stützführung für die Gießstrangschmalseite-n in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Schmalseitenwände (4, 5) der Kokille verstellt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen zwei Breitseitenwänden (2, 3) einer Stranggießkokille zwei Schmalseitenwände (4, 5) angeordnet sind, denen je eine obere die Strangbreite bestimmende Verstellvorrichtung (7) und eine untere die Konizität bestimmende rechnergesteuerte Verstellvorrichtung (13) zugeordnet sind, gekennzeichnet durch eine zwischen der Unterseite einer Schmalseitenwand (4, 5) und der zugehörigen Verstellvorrichtung (13) angeordnete Druckmeßzelle (15), einen Sollwertgeber und einen Rechner (17).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung für die Schmalseitenwände (4, 5) mit Motor (11) versehene Spindeltriebe (12, 13) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß zur Registrierung der Schmalseitenwandeinstellung Wegmesser (18) vorgesehen sind, deren Meßsignale dem Rechner (17) zugeführt werden.
EP83112501A 1982-12-21 1983-12-13 Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Konizität von Schmalseitenwänden von Stranggiesskokillen Expired EP0114293B1 (de)

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