EP0210944B1 - Verfahren zum horizontalen Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl - Google Patents
Verfahren zum horizontalen Stranggiessen von Metallen, insbesondere von Stahl Download PDFInfo
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- EP0210944B1 EP0210944B1 EP86730077A EP86730077A EP0210944B1 EP 0210944 B1 EP0210944 B1 EP 0210944B1 EP 86730077 A EP86730077 A EP 86730077A EP 86730077 A EP86730077 A EP 86730077A EP 0210944 B1 EP0210944 B1 EP 0210944B1
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- 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
- B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
- B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
- B22D11/1284—Horizontal removing
Definitions
- the invention relates to a method for the horizontal continuous casting of metals, in particular steel, in which the cast strand is gradually removed from an oscillating horizontal continuous casting mold.
- Such a process is carried out with horizontal continuous casting molds, in which the molten metal solidifies in crust rings.
- Such solidification can e.g. are supported by so-called separating rings (crushing rings) at the entrance of the horizontal continuous casting mold.
- the generic method is known from DE-PS 31 37 119.
- the formation of the ring-shaped crust-like cooling zones with a relatively stationary mold and a moving strand within a so-called drawing length leads to a falling flank in the cross-section of the crust ring.
- the further course approaches the mold wall, so that with each drawing stroke there is an annular area of liquid metal which is not considered for the transmission of tensile forces.
- the farther away the liquid ring-shaped area is from the separating ring the longer holding times must be required to support the desired crust ring formation, with long holding times leading to low output of continuous casting material.
- EP-A 0 144 795 it is known from EP-A 0 144 795 to ensure a constant relative movement between the mold and the strand by means of a sinusoidal mold movement at a speed that is faster than the strand withdrawal speed with a continuous strand withdrawal. This also occurs in the case of a stationary mold with intermittent strand withdrawal in accordance with GB-A-2 015 081.
- the object of the present invention is to take suitable measures to place the crust area at risk of tearing closer to the mold entrance (e.g. separating ring) in order to more easily detach the strand shell that forms from the mold wall with constant friction.
- the object is achieved in that, in addition to the reciprocating movement of the horizontal continuous casting mold, the cast strand is conveyed in steps in the direction of the strand running such that the movements of the horizontal continuous casting mold and the strand extracting machine take place synchronously in the strand running direction at the same speed.
- This not only shifts the ring-shaped crust area closer to the mold entrance (separating ring), but also creates a larger crust thickness in the area mentioned, so that larger pull-out forces or faster application, i.e. faster casting.
- the otherwise necessary longer holding time is advantageously placed in the synchronous movement of the horizontal continuous casting mold and the extracting machine, since this movement brings about a relative movement between the cast strand and the horizontal continuous casting mold wall equal to zero.
- the cast strand be compressed into the horizontal continuous casting mold outside of the synchronous movements of the horizontal continuous casting mold and the strand pulling machine. This measure additionally increases the thickness of the ring crust.
- Such a process step can be carried out in such a way that the horizontal continuous casting mold is pushed against the continuous drawing machine.
- a further improvement of the invention is that dwell times of the strand extraction machine are switched on between a recoil and a pulling movement. This measure also means a further strengthening of the strand shells or a better welding of the crust rings which follow one another in the strand running direction.
- the mold backward movement 1 On the abscissa, the mold backward movement 1, the mold forward movement 2 and the forward movement 3 of the pulling machine and the backward movement 4 of the pulling machine are shown.
- the pouring direction and the product length are also shown in the direction of arrow 5.
- the pull-out machine is then decoupled and returned to the starting position via the backward movement 4.
- the cycle described then begins, although the holding time 9 could of course also be dispensed with, for example by the retraction of the pull-out machine could take place faster due to the backward movement 4.
- the holding times 7 and 9 thus mean possible variations in order to reinforce the strand shells or the crust rings.
- FIG. 2 also shows the course of the length of the cast strand on the line 10a for casting without the invention. A comparison of lines 10a and 10 makes it clear that a higher cast strand production is achieved due to the invention.
- the formation of the ring crust 12 is made clear in FIG. 3.
- the strand shell is formed on the inner wall 6a of the horizontal continuous casting mold 6 and on the end face 13a of the separating ring 13 running perpendicular thereto, the horizontal continuous casting mold 6 being kept relatively calm. This creates the weakest shell part 8.
- the tensile force 14 loads the ring crust 12 inappropriately high.
- the horizontal continuous casting mold 6 being moved in the direction 15, i.e. the weakest shell point 8 is located closer to the end face 13a of the separating ring 13.
- the direction of the metal flow directed into the entrance of the horizontal continuous casting mold 6 is denoted by 16.
- the ring crust 12 grows at the weakest shell point 8 at a distance 18 by a multiple of the friction length 17.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum horizontalen Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem der Gußstrang schrittweise aus einer oszillierenden Horizontalstranggießkokille ausgebracht wird.
- Ein solches Verfahren wird mit Horizontalstranggießkokillen ausgeführt, in denen die Metallschmelze in Krustenringen erstarrt. Eine solche Erstarrung kann z.B. durch sog. Trennringe (Brechringe) am Eingang der Horizontalstranggießkokille unterstützt werden.
- Das gattungsgemäße Verfahren ist aus der DE-PS 31 37 119 bekannt. Die Bildung der ringkrustenförmigen Abkühlungszonen bei relativ stehender Kokille und bewegtem Strang innerhalb einer sog. Ziehlänge führt zu einer abfallenden Flanke im Querschnitt des Krustenringes. Der weitere Verlauf nähert sich der Kokillenwand an, so daß bei jedem Ziehhub ein ringförmiger Bereich von flüssigem Metall vorhanden ist, das für die Übertragung von Zugkräften nicht in Betracht kommt. Je weiter weg der flüssige ringförmige Bereich von dem Trennring zu liegen kommt, desto größere Haltezeiten müssen verlangt werden, um die gewünschte Krustenringbildung zu unterstützen, wobei lange Haltezeiten zu geringem Ausbringen an Stranggußmaterial führen.
- Außerdem tritt bei relativ stehender Kokille und dem vom Trennring entferntliegenden dünnsten Krustenbereich eine erhöhte Reibung zwischen der Kruste und der Kokillenwandung auf, wodurch leicht Abrisse der erstarrenden Gußstrangschale entstehen.
- Aus der EP-A 0 144 795 ist es andererseits bekannt, durch eine sinusförmige Kokillenbewegung mit gegenüber der Strangabzugsgeschwindigkeit voreilender Geschwindigkeit bei kontinuierlichem Strangabzug für eine ständige Relativbewegung zwischen Kokille und Strang zu sorgen. Dies tritt auch auf bei einer ortsfesten Kokille mit intermittierendem Strangabzug gemäß der GB-A-2 015 081.
- Dem Fachmann ist somit geläufig gewesen, daß der Reibungskoeffizient für die Haftreibung größer ist als der der Glättreibung und dies bedeutet, daß zur Überwindung eines Ruhezustandes höhere Kräfte aufgebracht werden müssen. Da höhere Kräfte zu Beschädigungen des Krustenbereiches führen können, waren nach dem Stand der Technik die Bemühungen darauf gerichtet, Phasen einer Relativbewegung gleich Null zwischen Strang und Kokille zu vermeiden.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Maßnahmen den abrißgefährdeten Krustenbereich näher an den Kokilleneingang (z.B. Trennring) zu legen, um die sich bildende Strangschale bei gleichbleibender Reibung leichter von der Kokillenwandung abzulösen.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zur hin- und hergehenden Bewegung der Horizontalstranggießkokille der Gußstrang in Schritten in Stranglaufrichtung derart gerfördert wird, daß die Bewegungen von Horizontalstranggießkokille und Strangausziehmaschine in Stranglaufrichtung synchron bei gleicher Geschwindigkeit erfolgen. Hierdurch wird der ringförmige Krustenbereich nicht nur näher an den Kokilleneingang (Trennring) verschoben, sondern auch eine größere Krustendicke in dem genannten Bereich geschaffen, so daß größere Ausziehkräfte oder schnelleres Ausbringen, d.h. schnelleres Gießen, ermöglicht werden. Die ansonsten notwendige längere Haltezeit wird vorteilhafterweise in die Synchronbewegung von Horizontalstranggießkokille und Ausziehmaschine gelegt, da diese Bewegung eine Relativbewegung zwischen Gußstrang und Horizontalstranggießkokillenwandung gleich Null bewirkt.
- In Verbesserung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Gußstrang außerhalb der synchronen Bewegungen von Horizontalstranggießkokille und Strangausziehmaschine in die Horizontalstranggießkokille gestaucht wird. Diese Maßnahme erhöht die Dicke der Ringkruste zusätzlich.
- Ein solcher Verfahrensschritt kann dahingehend vorgenommen werden, daß die Horizontalstranggießkokille gegen die Strangausziehmaschine vorgestoßen wird.
- Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß zwischen einer Rückstoß- und einer Ziehbewegung Haltezeiten der Strangausziehmaschine eingeschaltet sind. Auch diese Maßnahme bedeutet eine weitere Stärkung der Strangschalen oder ein besseres Verschweißen der in Stranglaufrichtung aufeinanderfolgenden Krustenringe.
- In diesem Sinne wirkt außerdem, daß zwischen den Hin- und Hergeh-Bewegungen der Horizontalstranggießkokille Haltezeiten eingelegt sind. Auch diese Maßnahme trägt zur Verstärkung der Strangschale bzw. der einzelnen zu verschweißenden Krustenringe bei.
- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung (alternative Verfahrensschritte) sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
- Fig. 1 ein Zeit-Weg-Diagramm für die Bewegungen der Horizontalstranggießkokille und der Ausziehmaschine für einen ersten Zyklus,
- Fig. 2 ein Zeit-Weg-Diagramm zu den Bewegungen der Horizontalstranggießkokille und der Ausziehmaschine für einen zweiten Zyklus,
- Fig. 3 einen Querschnitt durch Horizontalstranggießkokille und Trennring in einem Ausschnitt, wobei die Horizontalstranggießkokille stillsteht und der Strang bewegt wird,
- Fig. 4 einen Querschnitt wie Fig. 3 aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- Fig. 5 einen Querschnitt wie die Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab zur Darstellung der Verfahrensunterschiede zwischen den Vorgängen der Fig. 3 und 4.
- Auf der Abszisse wird die Kokillenrückwärtsbewegung 1, die Kokillenvorwärtsbewegung 2 und die Vorwärtsbewegung 3 der Ausziehmaschine sowie die Rückwärtsbewegung 4 der Ausziehmaschine dargestellt. In Pfeilrichtung 5 werden außerdem die Gießrichtung und die Produktlänge dargestellt.
- Nachdem die Horizontalstranggießkokille 6 mit eine Kokillenrückwärtsbewegung 1 in ihre Ausgangsposition gefahren wurde, bildet sich innerhalb einer Haltezeit 7 die zur Verstärkung der schwächsten Schalenstelle 8 dient, zusätzliche Schalendicke. Nach Beedigung der Haltezeit 7 fahren die Horizontalstranggießkokille 6 und die Ausziehmaschine in einer Kokillenvorwärtsbewegung 2 und einer Vorwärtsbewegung 3 der Ausziehmaschine absolut synchron in gleicher Richtung mit gleichen Geschwindigkeiten. Während der Rückwärtsbewegung 4 der Ausziemaschine (die vom Gußstrang entkuppelt wird) befindet sich die Horizontalstranggießkokille 6 in Ruhestellung, wobei eine Haltezeit 9 eingelegt werden kann. Der beschriebene Zyklus beginnt anschließend wieder mit der Kokillenrückwärtsbewegung 1. Die Bildung der Länge des Gußstranges kann anhand der Linie 10 verfolgt werden.
- Als folgende Bewegung wird sonach die Ausziemaschine entkuppelt über die Rückwärtsbewegung 4 in die Ausgangsposition zurückgefahren. Danach beginnt der beschriebene Zyklus, wobei selbstverständlich auch auf die Haltezeit 9 verzichtet werden könnte, indem z.B. das Zurückfahren der Ausziehmaschine aufgrund der Rückwärtsbewegung 4 schneller erfolgen könnte. Die Haltezeiten 7 und 9 bedeuten somit Variationsmöglichkeiten, um die Strangschalen bzw. die Krustenringe zu verstärken.
- Gegenüber Fig. 1 sind in Fig. 2 eine längere Haltezeit 7 und eine erhöhte Klemmzeit 11 vorgesehen. In Fig. 2 ist außerdem der Verlauf der Länge des Gußstranges anhand der Linie 10a für das Gießen ohne die Erfindung dargestellt. Ein Vergleich der Linien 10a bzw. 10 macht deutlich, daß aufgrund der Erfindung eine höhere Produktion an Gußstrang erzielt wird.
- Nach den konventionellen Horizontalstranggießverfahren wird in Fig. 3 das Bilden der Ringkruste 12 deutlich gemacht. An der inneren Wandung 6a der Horizontalstranggießkokille 6 und an der dazu senkrecht verlaufenden Stirnseite 13a des Trennringes 13 bildet sich die Strangschale nach einem Ziehvorgang, wobei die Horizontalstranggießkokille 6 relativ in Ruhe gehalten wird. Hierbei entsteht die schwächste SchalenteIle 8. Die Zugkraft 14 belastet die Ringkruste 12 unangemessen hoch.
- Der Vorgang gemäß Fig. 4 entspricht dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die Horizontalstranggießkokille 6 in Richtung 15 bewegt wird, d.h. die schwächste Schalenstelle 8 befindet sich näher an der Stirnseite 13a des Trennrings 13. Die Richtung der in den Eingang der Horizontalstranggießkokille 6 gerichteten Metallströmung ist mit 16 bezeichnet.
- Um die Unterschiede zwischen dem herkömmlichen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Verfahren aufzuzeigen, sind die Ringkrusten 12 aus den Fig. 3 und 4 in der Fig. 5 übereinander gelegt. Die Ringkruste 12 nach Fig. 4 ist ausgezogen gezeichnet und die Ringkruste 12 nach Fig. 3 mit einer gestrichtelten Linie. Die jeweils schwächsten Schalenstellen sind mit 8 bezeichnet. Die Erfindung folgt der nachstehenden Überlegung:
- Um ein Zerreißen der Ringkruste 12 an der dünnsten Schalenstelle 8 zu vermeiden, wird die Zugkraft (im bekannten Fall die Reibungslänge 17) über diese dünnste Schalenstelle 8 übertragen. Im Fall der Erfindung hingegen entspricht die Reibungslänge dem Abstand von der dünnsten Schalenstelle 8 bis zur Stirnseite 13a und damit dem Abstand 18.
- Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wächst die Ringkruste 12 an der schwächsten Schalenstelle 8 im Abstand 18 um das Mehrfache gegenüber der Reibungslänge 17.
- Bei einem Beispiel, das nicht gezeichnet ist, berechnet sich die Reibungslänge 17 gleich x und der Abstand 18 gleich y wie folgt, wobei bedeuten:
- s = Ziehlange
- x = Reibungslänge bei nicht synchron bewegter Horizontalstranggießkokille
- y = Reibungslänge bei synchron bewegter Horizontalstranggießkokille
- ty = Zeit in Sekunden bei synchron bewegter Horizontalstranggießkokille
- Nach dem Gesetz zum Schalenwachstum (s = k.y't) ergeben sich gemäß Figur 5, folgende Verhältnisse:
- Beispielswerte:
- Bei einer Zykluszeit von 0,50 s entfallen im konventionellen Verfahren 0,27 s auf andere Verfahrensdetails, die im Synchronverfahren in etwa erhalten bleiben. Dies bedeutet beim Synchronablauf eine Zykluszeit von 0,27 s + 0,08 s = 0,35 s, d.h. es ergbit sich eine Erhöhung der Zyklenzahl und damit (bei gleichbleibender Ziehlänge) ein Produktionsvorteil von rechnerisch etwa 40%.
- Von Einfluß sind in geringem Maße eventuelle Änderungen bzw. Anpassungen bezüglich Rückstoß, Haltezeiten und ähnliches. Das Verfahren ist deshalb besonders für hochempfindliche Stähle geeignet. Auf den "Schalenstoß" (bzw. Rückstoß) kann sogar in den meisten Fällen verzichtet werden.
- Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht im Füllvorgang (Figur 3 und 4). Beim Synchronverfahren wird der Erstarrungszwickel 19 zwischen Trennring 13 und Horizontalstranggießkokille klein und heiß gehalten, so daß ein Verschweißen bzw. Verschmelzen mit den nacheinander gebildeten Krustenringen 12 nicht nur erleichtert, sondern auch qualitativ besser vonstatten geht. Dadurch wird ebenfalls die Rißgefahr an dieser Stelle wesentlich vermindert.
- Bei Wegfall des sogenannten Schalenstößes (konventionell = Rückstoß) wird die Beanspruchung des Trennringes 13 wesentlich gesenkt und damit die Standzeit erhöht oder das Einsatzmaterial preiswerter durch Veränderung des Qualitätsanspruches.
Claims (5)
1. Verfahren zum horizontalen Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, bei dem der Gußstrang schrittweise aus einer oszillierenden Horizontalstranggießkokille ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur hin- und hergehenden Bewegung der Horizontalstranggießkokille der Gußstrang in Schritten in Stranglaufrichtung derart gefördert wird, daß die Bewegungen von Horizontalstranggießkokille und Strangausziehmaschine in Stranglaufrichtung sychron bei gleicher Geschwindigkeit erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußstrang außerhalb der synchronen Bewegungen von Horizontalstranggießkokille und Strangausziehmaschine in die Horizontalstranggießkokille gestaucht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalstranggießkokille gegen die Strangausziehmaschine vorgestoßen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Rückstöß- und einer Ziehbewegung Haltezeiten der Strangausziehmaschine eingeschaltet sind.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hin- und Hergeh-Bewegungen der Horizontalstranggießkokille Haltezeiten eingelegt sind.
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