EP0741617B2 - Verfahren zur erzeugung von rechteck-dünnbrammen - Google Patents

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.

Aus der DE Zeitschrift "Stahl und Eisen" (1989, 16.Mai No.9/10, Seieten 453-462, - Gießen und Gießwalzen düner Brammen bei der Mannesmannröhren-Werke AG) ist es bekannt, bei einer Brammenstranggießanlage einen Tauchausguß, eine Rechteckkokille, eine Gießpulverzufuhr und ein Vielrollengerüst einzusetzen.

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 gerinstmöglichem Aufwand zu einem zufriedenstellenden Ergebnis führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es möglich macht, 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 des Anspruchs 1. 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 x 1.000 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 x 1.000 mm Breite

Fig. 4:

Hydraulisches Verhalten des Stahles in der Kokille in Abhängigkeit von der Brarnmendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 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 (h_Schlacke) und der aus dem Bad beim Hochschnellen der Kokille heraustretenden Strangschale (h_Strangschale) 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 hSchlacke ≥ hStrangschale erfüllt sein muß.

Die Schlackenhöhe (h_Schlacke) ist überwiegend von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts und die Strangschalenhöhe (h_Strangschale) von der Hubhöhe der oszillierenden Kokille abhängig.

Betrachtet man die Größe h_Schlacke und ihre Abhängigkeit von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts, so zeigt die Beziehung Handicap = produzierte Strangoberfläche Badoberfläche in m 2/min x 1/m 2, 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. D.h., 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) bei 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: Hydraulisches Verhalten = Durchsatz in t / min Dicke in mm

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 FST FTA ≤ 50 wobei

F_TA = Querschnittsfläche des Tauchausgußaustritts

F_ST = 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. D.h., abgesehen von den Schwierigkeiten bei 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 Badpiegel 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

Q_Gießpulver

2

Pulver T_li, Phasengrenze
Pulver/Schlacke

3

h_Strangschale,
Höhe Strangschale über Badspiegel

4

h_Schlacke,
Schlackenhöhe

5

_Pulver,
Pulverhöhe

6

Tauchausguß

7

Ablagerung

8

Oxidstrom in die Schlacke

9

V_g = Gießgeschwindigkeit

10

Q_Schlacke = 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 x 45 mm
Innenmaß z.B. 220 x 15 mm

18

optimiertes Gießpulver

19

75 x 800 - 1.600 mm,
Brammenformat im Gießspiegel (Meniskus)

20

15 x 220 mm,
Fließquerschnitt - Tauchausguß

21

hydraulischer Kokillenantrieb

22

F_ST/F_TA ≤ 50*)

23

75 x 800 - 1.600 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

V_gmax 6 m/min

30

50 mm, Brammendicke am Ende der Strangführung

Claims (1)

1. Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen, das folgende Schritte umfaßt,

   Gießen der Metallschmelze mittels eines Tauchausgusses in eine oszillierende Rechteck-Kokille unter Einhaltung der Bedingungen, FST FTA ≤ 50    mit F_ST = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme
      F_TA = Querschnitt des Tauchausguß-Austrittes

   Zuführen des Gießpulvers auf die Metallschmelze derart, daß die Bedingung hSchlacke ≥ hStrangschale

   mit h_Strangschale = Höhe Strangschale über Badspiegel (3)

   h_Schlacke = Schlackenhöhe (4)

   abhängig von der Oszillationshöhe, Form und Frequenz der Kokillenbewegung eingehalten wird,

   Reduzieren des Strangquerschnittes unmittelbar unterhalb der Kokille in mehreren Schritten in einem Vielrollengerüst, um parallel zur kontinuierlichen Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Zwangskonvektion aufzubauen, die der Wirkung des elektromagnetischen Rührens entspricht, wobei die Enddicke des Stranges bei noch flüssigem Kern am Ende des Vielrollengerüstes erreicht wird und

   Führen der Erstarrung derart, daß bei Erreichen der Enddicke am Ausgang des Vielrollengerüstes im Stranginneren noch zwei Phasen vorliegen, wobei selbts während des Gießens die Frequenz, Hubhöhe und Oszillationsform für die Kokillenbewegung frei wählbar sind.

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