EP0213060A2 - Verfahren und Auszieheinrichtung zum Horizontalstranggiessen von Metall, insbes. von Stahl - Google Patents

Verfahren und Auszieheinrichtung zum Horizontalstranggiessen von Metall, insbes. von Stahl Download PDF

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Dieter Dipl.-Ing. Perings
Achim Dipl.-Ing. Kubon
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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
    • B22D11/12—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 and a pull-out device for the horizontal continuous casting of metal, in particular steel, in which the cast strand is gradually pulled out and subsequently moved back, the drawing stroke being greater than the return stroke and wherein holding times of at least 0 in each case on a drawing stroke and a return stroke. 01 sec up to a maximum of 0.5 sec and pulling stroke and return stroke are generated hydraulically.
  • the cast strand is removed from the horizontal continuous casting mold by pulling. With each drawing stroke, molten metal flows into the space released by the solidified casting section. The inflow of liquid melt as a function of the drawing stroke is determined by the inertia of the mass of the molten metal. A very rapid pulling of the cast strand therefore leads to the sluggish flow of the molten metal, whereby later cavities in the solidified cast strand cannot be avoided. It is therefore necessary to design the horizontal continuous casting process and the associated pull-out device in such a way that corresponding pulling strokes and pulling speeds are precisely observed in order to avoid the cavities mentioned.
  • Adherence to the drawing strokes or drawing speeds by the pull-out device can, however, only be ensured if the clamping force of pairs of clamping jaws is adjusted at the same time, which grips the cast strand accordingly cheaply.
  • a suitable clamping device allows the clamping force to be adjusted in order to be able to adapt it to the strand format and to be able to fully use the pulling force in the event of malfunctions in the casting operation.
  • the pull-out device advantageously used to carry out the method according to the invention is based on at least one clamping device which can be moved in and against the strand running direction and which consists of pairs of clamping jaws which can be adjusted to the strand cross section by means of hydraulic piston-cylinder units.
  • the lower jaws and the upper jaws can each be actuated via separate piston-cylinder drives.
  • the invention follows the division into independent piston-cylinder drives with different strokes.
  • the lower jaws can be adjusted against a fixed stop by means of a piston-cylinder unit.
  • a stop can easily be aligned with the horizontal continuous casting mold, so that the cast strand always remains in a reference plane.
  • the control of the piston-cylinder drives is also favored by the fact that the opening path of the clamping jaws is limited by means of a displacement sensor arranged inside the respective piston-cylinder drive.
  • the clamping device can be moved with the clamping jaws on a path whose length corresponds to at least three pulling strokes. Therefore takes place per drawing stroke one clamping of a pair of jaws and either a pull stroke of the other pair of jaws or an empty return stroke of the other pair of jaws.
  • the time t in milliseconds is plotted on the abscissa in a coordinate system and the pulling speed V in meters / min on the ordinate.
  • the movement curve 1 represents a complete cycle 2 of a drawing stroke with recoil and holding time.
  • the pulling stroke movement is divided into a controllable acceleration phase 3, the control e.g. is formed by two different acceleration zones 3a and 3b. This is followed by a phase 4 of uniform drawing speed and a delay phase 5.
  • a recoil 6 is initiated, which reaches point 7. From a point 8, the braking of the recoil (curve part 9) is initiated. This is followed by a stopping time 10 until the start of the new cycle with the acceleration zone 3a.
  • an angle lever 18 is rotatably mounted, which is located next to the cast strand 16 with its angled leg 18a.
  • the angle lever 18 forms a stop with the angle corner 18b at the same time, so the clamping jaw 13b, which is connected to the angle lever 18, is guided into the plane described, in which the underside of the cast strand 16 and the underlying inner wall of the (not shown) ) Horizontal continuous casting mold lies.
  • the piston-cylinder units 15 and 19 are advantageous to arrange with their longitudinal axes 15b and 19a in parallel in order to save space.
  • a displacement sensor not shown, which works as an inductive displacement transducer and detects the actual position.
  • the setpoint for the movement of the clamping jaws 13a, 13b is controlled by a microprocessor.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Beim Horizontalstranggießverfahren wird der Gußstrang durch Ziehen aus der Horizontalstranggießkokille ausgebracht. Um das Nachströmen von flüssiger Schmelze in Abhängigkeit des Ziehhubes, das durch die Trägheit der Masse des Schmelzmetalles mitbestimmt wird, zu steuern, wird vorgeschlagen, daß bei einem im 0,1-mm-Bereich verstellbaren Ziehhub die Ziehbewegung jeweils eine regelbare Beschleunigungsphase, eine daran anschließende Phase gleichförmiger Geschwindigkeit und eine Phase der Verzögerung aufweist und daß die Zyklus-Zeit im Minimum 0,15 sec und im Maximum 1 sec beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Auszieheinrichtung zum Horizontalstranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, bei dem der Gußstrang schrittweise ausgezogen und nachfolgend zurückbewegt wird, wobei der Ziehhub größer als der Rückhub Ist und wobei auf einen Ziehhub und einen Rückhub Haltezeiten von jeweils mindestens 0,01 sec bis maximal 0,5 sec eingelegt und Ziehhub und Rückhub hydraulisch erzeugt werden.
  • Beim Horizontalstranggießverfahren wird der Gußstrang durch Ziehen aus der Horizontalstranggießkokille ausgebracht. Bei jedem Ziehhub strömt Metallschmelze in den vom erstarrten Gußstrangteil freigegebenen Raum. Das Nachströmen von flüssiger Schmelze in Abhängigkeit des Ziehhubes wird durch die Trägheit der Masse des Schmelzmetalles mitbestimmt. Ein sehr schnelles Ziehen des Gußstranges führt daher zum trägen Nachfließen des Schmelzmetalls, wobei spätere Hohlräume im erstarrten Gußstrang nicht zu vermeiden sind. Es ist daher notwendig, das Horizontalstranggießverfahren und die zugehörige Auszieheinrichtung dahingehend zu gestalten, daß entsprechende Ziehhübe und Ziehgeschwindigkeiten genau eingehalten werden, um die genannten Hohlräume zu vermeiden.
  • Das eingangs bezeichnete Horizontalstranggießverfahren ist aus der F1 mienzeitschrift RIQ (Rexroth Information Quarterly), Juni 1985, Seiten 32 und 33, bekannt.
  • Die Einhaltung der Ziehhübe bzw. Ziehgeschwindigkeiten durch die Auszieheinrichtung kann jedoch nur gewährleistet werden, wenn gleichzeitig eine Anpassung der Klemmkraft von Klemmbackenpaaren erfolgt, die den Gußstrang entsprechend günstig erfassen. Eine geeignete Klemmvorrichtung erlaubt eine Verstellung der Klemmkraft, um diese dem Strangformat anpassen zu können sowie um bei Störungen im Gießbetrieb die Ausziehkraft voll einsetzen zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ziehhübe und die Klemmkraft derart anzupassen, daß ein sicheres Klemmen des Gußstranges erfolgt und gleichzeitig eine Beschädigung der Strangoberfläche auf ein Minimum reduziert wird. Außerdem ist die eingangs erwähnte Dosierung des Ziehweges in Abstimmung mit der Ziehgeschwindigkeit vorzunehmen.
  • Die gestellte Aufgabe wird auf der Grundlage des eingangs genannten Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem im 0,1-mm-Bereich verstellbaren Ziehhub die Ziehbewegung jeweils eine regelbare Beschleunigungsphase, eine daran anschließende Phase gleichförmiger Geschwindigkeit und eine Phase der Verzögerung aufweist und daß die Zyklus-Zeit im Minimum 0,15 sec und im Maximum 1 sec beträgt. Die erwähnten Parameter lassen nunmehr eine Abstimmung des Ziehweges auf die Ziehgeschwindigkeit zu, wobei eine Limitierung der Gesamtzyklus-Zeit erfolgt. Gleichzeitig wird die Klemmkraft auf das erforderliche Maß reduziert und eine Beschädigung der Strangoberfläche gemindert.
  • Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise eingesetzte Auszieheinrichtung basiert auf zumindest einer in und entgegen Stranglaufrichtung bewegbaren Klemmvorrichtung, die aus an den Strangquerschnitt mittels hydraulischer Kolben-Zylinder-Einheiten anstellbaren Klemmbackenpaaren besteht.
  • Die Übertragung einer reduzierten Klemmkraft bei gleichzeitiger Reduzierung der Beschädigung der Strangoberfäche und bei den verfahrensmäßig vorgegebenen Parametern wird nach der weiteren Erfindung dadurch erreicht, daß die Klemmbackenpaare vertikal angeordnet sind, daß von einem Klemmbackenpaar jeweils zumindest eine Klemmbacke gegenüber der anderen für Formatwechsel unterschiedlich steuerbar ist und daß die Klemmbacken eines Klemmbackenpaares im Klemm-Löse-Betrieb gleichzeitig gesteuert sind. Die vertikale Anordnung der Klemmbackenpaare ermöglicht grundsätzlich den vorteilhaften Bau von platzsparenden Mehrstranganlagen. In Überdeckung der Funkionen ist diese Anordnung jedoch auch für den Formatwechsel vorteilhaft. Die obere Klemmbacke wird im allgemeinen daher in erheblich unterschiedliche Höhen verfahrbar sein, währenddem die untere Klemmbacke lediglich im Klemm-Löse-Betrieb höhenverstellbar ist.
  • Nach der weiteren Erfindung Ist vorgesehen, daß der untere Klemmbacken und der obere Klemmbacken jeweils über separate Kolben-Zylinder-Antriebe betätigbar sind. Die Erfindung folgt hier der Gliederung in unabhängige Kolben-Zylinder-Antriebe mit unterschiedlichen Hubwegen.
  • Hierbei ist außerdem vorteilhaft, daß der untere Klemmbacken jeweils mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit gegen einen festen Anschlag anstellbar ist. Ein solcher Anschlag kann leicht zur Horizontalstranggießkokille ausgerichtet sein, so daß der Gußstrang stets in einer Bezugsebene verbleibt.
  • Die Gestaltung einer Mehrstranganlage und damit die Lösung des Raumproblems wird dadurch unterstützt, daB die Kolben-Zylinder-Antriebe für die jeweiligen Klemmbacken mit ihren Längsachsen parallel verlaufen. Eine solche Anordnung kann z.B. vertikal erfolgen.
  • Die Steuerung der Kolben-Zylinder-Antriebe wird außerdem dadurch begünstigt, daß der Öffnungsweg der Klemmbacken mittels eines im Innern des jeweiligen Kolben-Zylinder-Antriebs angeordneten Weggebers begrenzt ist.
  • Als weitere Verbesserung ist vorgesehen, daß die Klemmvorrichtung mit den Klemmbacken auf einem Weg bewegbar ist, dessen Länge mindestens drei Ziehhüben entspricht. Pro Ziehhub erfolgt daher jeweils eine Klemmung eines Klemmbackenpaares und daneben entweder ein Ziehhub des anderen Klemmbackenpaares oder aber ein leerer Rückhub des anderen Klemmbackenpaares.
  • Eine besonders vorteilhafte Bewegung der Klemmvorrichtung ist dahingehend gestaltet, daß zwei bewegbare Klemmbackenpaare vorgesehen sind, wobei das eine Klemmbackenpaar den Strang von dem anderen Klemmbackenpaar während der Dauer von mindestens drei ausgeführten Ziehhüben übernimmt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Bewegungsdiagramm für einen Ziehhub,
    • Fig. 2 eine Ansicht der Auszieheinrichtung in Richtung des Gußstranges und
    • Fig. 3 eine Seitenansicht der Auszieheinrichtung gemäß Fig. 2, (in kleinerem Maßstab gezeichnet).
  • Gemäß Fig. 1 ist in einem Koordinaten-System auf der Absztsse die Zeit t in Millisekunden aufgetragen und auf der Ordinate die Ziehgeschwindigkeit V in Meter/min. Die Bewegungskurve 1 stellt einen vollständigen Zyklus 2 eines Ziehhubes mit Rückstoß und Haltezeit dar.
  • Die Ziehhubbewegung gliedert sich in eine regelbare Beschleunigungssphase 3, wobei die Regelung z.B. durch zwei unterschiedliche Beschleunigungszonen 3a und 3b gebildet wird. Daran schließt sich eine Phase 4 gleichförmiger Ziehgeschwindigkeit und eine Verzögerungsphase 5 an. Beim Durchlaufen der Abszisse (Geschwindigkeit = Null) wird ein Rückstoß 6 eingeleitet, der bis zum Punkt 7 reicht. Ab einem Punkt 8 wird die Bremsung des Rückstoßes (Kurventeil 9) eingeleitet. Daran anschließend folgt eine Haltzeit 10 bis zum Beginn des neuen Zyklus mit der Beschleunigungszone 3a.
  • Die Auszieheinrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 weist zwei Schlitten 11 auf, denen jeweils eine Klemmvorrichtung 12 zugeordnet ist, wobei die Klemmvorrichtung aus einem Klemmbackenpaar mit Klemmbacken 13a und 13b besteht.
  • Die Schlitten 11 werden durch eine weiter nicht gezeigte Steuerung, die zwei Antrieben zugeordnet ist, betätigt.
  • Die Klemmvorrichtung 12 weist einen Tragrahmen 14 auf mit Schenkeln 14a und 14b, einem Oberjoch 14c und einem Unterjoch 14d. Am Oberjoch 14c ist eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 15 gelagert, die jeweils mit ihrer Kolbenstange 15a an dem Klemmbacken 13a angelenkt ist.
  • Im Bereich des Unterjoches 14d und um ein in Richtung der Strangmittelachse 16a verlaufende Schwenkachse ist ein Winkel-hebel 18 drehbar gelagert, der mit seinem abgewinkelten Schenkel 18a sich neben dem Gußstrang 16 befindet. Der Winkelhebel 18 bildet mit der Winkelecke 18b gleichzeitig einen Anschlag, so tiaß die Klemmbacke 13b, die mit dem Winkelhebel 18 verbunden ist, in die beschriebene Ebene geführt wird, in der auch die Unterseite des Gußstranges 16 bzw. die untenliegende Innenwandung der (nicht gezeigten) Horizontalstranggießkokille liegt.
  • Am Schenkel 18a ist eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 19 an einem Lagerauge 18d angelenkt. Für das gegenüberliegende Lager 20 befindet sich ein korrespondieres Lagerauge 14e am Unterjoch 14d.
  • Für eine Mehrstranggießanlage ist es vorteilhaft, die Kolben-Zylinder-Einheiten 15 und 19 mit ihren Längsachsen 15b und 19a parallel anzuordnen, um Raum zu sparen. Innerhalb der Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 19 befinden sich ein weiter nicht dargestellter Weggeber, der als induktiver Wegaufnehmer arbeitet und die IstPosition erfaßt. Die Bildung des Sollwertes für die Bewegung der Klemmbacken 13a,13b erfolgt gesteuert über einen Mikroprozessor.
  • Die Klemmvorrichtung 12 mit den Klemmbacken 13a, 13b ist auf einem Weg bewegbar, der praktisch drei Ziehhüben entspricht (Fig. 1 und 3). Zwei bewegbare Klemmbackenpaare 13a,13b (Fig. 3) übernehmen abwechslungsweise den Gußstrang 16, wobei das eine Klemmbackenpaar den Gußstrang 16 von dem anderen während der Dauer eines dritten Ziehhubes übernimmt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Horizontalstranggfeßen von Metall, insbesondere von Stahl, bei dem der Gußstrang schrittweise ausgezogen und nachfolgend zurückbewegt wird, wobei der Ziehhub größer als der Rückhub ist und wobei auf einen Ziehhub und einen Rückhub Haltezeiten von jeweils mindestens 0,01 sec bis maximal 0,5 sec eingelegt und Ziehhub und Rückhub hydraulisch erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem im 0,1-mm-Bereich verstellbaren Ziehhub die Ziehbewegung jeweils eine regelbare Beschleunigungsphase, eine daran anschließende Phase gleichförmiger Geschwindigkeit und eine Phase der Verzögerung aufweist und daß die Zyklus-Zeit im Minimum 0,15 sec und im Maximum 1 sec beträgt.
2. Auszieheinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zumindest einer in und entgegen Stranglaufrichtung bewegbaren Klemmvorrichtung, die aus an den Strangquerschnitt mittels hydraulischer Kolben-Zylinder-Einheiten anstellbaren Klemmbackenpaaren besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmbackenpaare (13a,13b) vertikal angeordnet sind, daß von einem Klemmbackenpaar (13a,13b) jeweils zumindest eine Klemmbacke (13a oder 13b) gegenüber der anderen für Formatwechsel unterschiedlich steuerbar ist und daß die Klemmbacken eines Klemmbackenpaares (13a,13b) im Klemm-Löse-Betrieb gleichzeitig gesteuert sind.
3. Auszieheinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Klemmbacken (13b) und der obere Klemmbacken (13a) jeweils über separate Kolben-Zylinder-Antriebe (19,15) betätigbar sind.
4. Auszieheinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Klemmbacken (13b) jeweils mittels seiner Kolben-Zylinder-Einheit (19) gegen einen festen Anschlag anstellbar ist.
5. Auszieheinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolben-Zylinder-Antriebe (15,19) für die jeweiligen Klemmbacken (13a,13b) mit ihren Längsachsen (15b,19a) parallel verlaufen.
6. Auszieheinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungsweg der Klemmbacken (13a,13b) mittels eines im Innern des jeweiligen Kolben-Zylinder-Antriebs (15,19) angeordneten Weggebers begrenzt ist.
7. Auszieheinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmvorrichtung (12) mit den Klemmbacken (13a,13b) auf einem Weg (21) bewegbar ist, dessen Länge mindestens drei Ziehhüben entspricht.
8. Auszieheinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei bewegbare Klemmbackenpaare (13a,13b) vorgesehen sind, wobei das eine Klemmbackenpaar (13a,13b) den Gußstrang (16) von dem anderen Klemmbackenpaar (13a,13b) während der Dauer von mindestens drei ausgeführten Ziehhüben übernimmt.
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