EP0934786A1 - Verfahren zum Stranggiessen von Metall sowie Stranggiessanlage hierzu - Google Patents

Verfahren zum Stranggiessen von Metall sowie Stranggiessanlage hierzu Download PDF

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EP0934786A1
EP0934786A1 EP99890050A EP99890050A EP0934786A1 EP 0934786 A1 EP0934786 A1 EP 0934786A1 EP 99890050 A EP99890050 A EP 99890050A EP 99890050 A EP99890050 A EP 99890050A EP 0934786 A1 EP0934786 A1 EP 0934786A1
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EP
European Patent Office
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zone
radius
mold
bending
circular arc
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EP99890050A
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English (en)
French (fr)
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EP0934786B1 (de
EP0934786B2 (de
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Heinz Hödl
Michael Stiftinger
Andreas Eichinger
Kurt Engel
Jean-Francois Marioton
Gerard Zurita
Vincent Guyot
Catherine Lopes
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Primetals Technologies Austria GmbH
Sollac Fos
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Sollac Fos
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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
    • 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
    • B22D11/1282—Vertical casting and curving the cast stock to the horizontal

Definitions

  • the strand below the mold is usually guided in a straight line led, which extends over a length that the strand due to the direct cooling below the mold secures a sufficiently strong strand shell so that the strand can then be bent in a bending zone such that it is along a Circular arc guide that connects to the bending zone and a predetermined radius has, can be promoted.
  • An end straightening zone adjoins the circular arc guide in which the strand is again straightened. In the straight state The strand is conveyed over an approximately horizontally aligned straight guide.
  • Arc mold is the cavity into which the liquid metal is poured, arcuate, preferably formed in a circular arc, so that the strand emerging from the mold be supported and promoted directly after exiting using an arcuate guide can.
  • arcuate preferably formed in a circular arc
  • the invention has for its object a method for continuous casting and a Continuous caster to carry out the process in which the strand under Using a straight mold and using the most important components a continuous caster with a curved mold, e.g. the circular arc guide, casting platform etc. can be poured.
  • Another object of the invention is in a continuous caster with a straight mold, about the height required by a continuous caster with curved Has mold with the same radius of the casting strand or the circular arc guide. Necessary conversions when changing from an arc mold to a straight mold should be minimized in terms of time and costs.
  • the task is the beginning of a method for continuous casting of a metal strand described type in that the strand in at least one bending zone along a Transition curve is bent into a circular arc shape having a first radius and in at least one downstream directional zone along a transition curve into a Arc shape with a larger radius than the radius that the strand after the first Has bending zone, is bent, the larger radius preferably the radius of the Circular arc guidance in front of the final straightening zone corresponds.
  • the strand having a first radius is preferably between the first Bending zone and the first subordinate straightening zone along a circular arc guide this first radius, advantageously the straight strand emerging from the mold between the mold and the first bending zone along a vertical straight line becomes.
  • a continuous caster for carrying out the method according to the invention with a straight mold, with one of these downstream in the strand extraction direction a bending zone, a circular arc guide and an end straightening zone followed by approximately Horizontal straight guidance is characterized in that at least one bending zone at least one straightening zone with subsequent circular arc guidance is arranged downstream.
  • a preferred embodiment is characterized in that according to the AT-B - 331 439 the course of the curve caused by the bending zone (s) or straightening zones Elongation of the strand in at least one of the two transition areas approximately the shape of an obliquely distorted "S" with a turning tangent, the slope on The beginning and end of the expansion curve plotted over the area is zero on the X axis of a Cartesian coordinate system, the origin of which is on The beginning of the transition curve is located and its X-axis is a tangent to the Represents transition curve.
  • the slope of the turning tangent suitably corresponds to a maximum of one permissible change in elongation of 0.0025% / mm for bending and 0.0030% / mm for Judge.
  • the straight mold is installed in the caster at a level that is different from the level the arc mold deviates only slightly, preferably lies slightly above this level, whereby the deviation from the level of the arc mold depends on the height of the hall installed crane system etc.
  • a "small height deviation" is usually one referred to, in which a reconstruction of the hall structure can be avoided in any case;
  • the height deviation for conventionally designed casting halls is 1 ⁇ 2 m to maximum one meter.
  • Fig. is a schematic side view of a Continuous caster with straight mold and curved mold shows.
  • Strand guide 2 illustrates, the strand guide to simplify the illustration 2 in the upper area - i.e. immediately below the bow mold 1 - only by one dashed line, which illustrates the outside or underside of the strand.
  • This Strand guide 2 is, as usual, of support and adjoining the mold Guide rollers 2 'formed, the strand on both sides, ie on the outside or bottom and also support on the inside or top at close intervals.
  • the one with a dashed line The illustrated bottom or outside of the strand thus forms an envelope of all of these Roll.
  • the casting platform 3 lies approximately at the height of the upper edge of the arc mold 1.
  • the interior 4 of the arc mold 1, ie the continuous cavity 4, into which the molten metal flows via a conventional ladle (not shown) into a likewise not shown but conventionally designed intermediate vessel and flows from this over a pouring tube into the arc mold 1, is designed in an arc shape, etc. circular arc.
  • the circular arc guide 2 adjoining the arc mold 1 has a radius R end .
  • the center point 5 of this circular arc guide is located approximately at the level of the lower half of the arc mold 1 and thus by the height Ho below the mold level 6 of the arc mold 1.
  • the straightening zone 7 advantageously has a transition curve according to AT-B - 331 439 um to ensure a gentle straightening of the strand.
  • an approximately horizontally oriented straight guide 8 is provided, which is also closely adjacent Has support and guide roles. The strand runs along this straight guide 8 conveyed out, then separated into individual strand pieces or directly rolled.
  • the Straight guide 8 can also deviate from the horizontal; so are 5 ° ⁇ from that Horizontal easily possible.
  • this straight mold 9 is also offset by a small amount in terms of height relative to the curved mold 1, etc. raised by the height H v .
  • a vertically oriented straight guide 11 adjoins the straight mold 9, ie a mold 9 with a vertically oriented and rectilinear cavity 10 into which the molten metal is poured. This ensures a purely vertically aligned section of the cast strand, which ensures efficient cleaning, ie rising of impurities and gas bubbles which are flushed into the liquid core of the strand with the pouring jet.
  • a bending zone 12 is provided, the one Has transition curve, along which the strand from straight to a circular arc shape is bent.
  • This transition curve is also expedient according to AT-B - 331 439 designed.
  • the circular arc shape has a radius R min which is smaller than the radius R end of the circular arc guide 2, which was provided for the arc mold 1.
  • R min Downstream of the bending zone 12 is a circular arc guide 13 with the radius R min, which extends only over a smaller radius angle of approximately 20 °.
  • a straightening zone 14 adjoins this circular arc guide 13, in which the strand is slightly straightened, etc. is bent precisely to the radius R end that the circular arc guide 2 originally intended for the arc mold 1 has.
  • R min is to be selected depending on the material to be cast, the casting speed and the casting thickness (strand thickness). When choosing R min it should be noted that the strand shell is not subjected to excessive loads (no excessive change in elongation) when it is bent for the first time.
  • the strand emerging from the straight mold 9 is first bent to a radius R min which is smaller than the radius R end of the circular arc guide 2 of the arc mold 1, and only then is it bent to this radius R end .
  • This bending of the straight strand to the radius R end can also take place in several stages, for example by arranging several straightening zones 14 one behind the other, but also by bending in a first bending zone 12 which bends the straight strand to a narrower radius R min than the radius R end of the circular arc guide, then aiming at a slightly larger radius than R min , which the strand assumes when it leaves the first bending zone, this process also being able to be repeated several times, until the radius R end of the circular arc guide of the arc mold is reached .
  • These variants with multiple straightening or multiple bending straightening can be used advantageously if it is desired that the straight mold 9 is exactly at the level 3 of the arch mold 1 removed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Stranggießen von Metallsträngen durch Gießen des Metalles in eine gerade, vertikal ausgerichtete Kokille (9) und nachfolgendes Abziehen des in der Kokille (9) gebildeten geraden Stranges wird der gerade Strang zunächst in einer Biegezone (12) entlang einer Übergangskurve in eine Kreisbogenform gebogen, entlang einer Kreisbogenführung (2) geführt und anschließend in einer End-Richtzone (7) entlang einer Übergangskurve geradegerichtet und danach über eine etwa horizontale Geradführung (8) ausgefördert. Um ausgehend von einer Stranggießanlage mit einer Bogenkokille (1) eine Anlage mit einer geraden Kokille (9) zu schaffen, wobei möglichst viele Komponenten der Stranggießanlage mit der Bogenkokille (1) weiter Verwendung finden können, wird wie folgt vorgegangen: Der aus der geraden Kokille (9) austretende gerade Strang wird in mindestens einer Biegezone (12) entlang einer Übergangskurve in eine einen ersten Radius (Rmin) aufweisende Kreisbogenform gebogen, in mindestens einer nachgeordneten Richtzone (14) entlang einer Übergangskurve in eine Kreisbogenform mit größerem zweiten Radius (Rend) als der erste Radius (Rmin) gebogen, welcher Radius (Rend) vorzugsweise dem der Kreisbogenform einer ursprünglich vorhandenen Stranggießanlage mit Bogenkokille (1) entspricht (Fig.) <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Metall-, insbesondere Stahlsträngen, durch Gießen des Metalls in eine gerade, vertikal ausgerichtete Kokille und nachfolgendes Abziehen des in der Kokille gebildeten geraden Stranges, wobei der gerade Strang zunächst in einer Biegezone entlang einer Übergangskurve in eine Kreisbogenform mit einem Radius gebogen, entlang einer Kreisbogenführung mit dem Radius geführt, anschließend in einer End-Richtzone entlang einer Übergangskurve geradegerichtet und danach über eine etwa horizontale Geradführung ausgefördert wird, sowie eine Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens und ein Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage mit einer Bogenkokille in eine Stranggießanlage mit einer geraden Kokille.
Es ist bekannt, zum Beispiel aus der AT-B - 373 518 und der AT-B - 331 439, zur Erzeugung eines Metallstranges im Stranggießverfahren eine gerade Kokille zu verwenden, d.h. eine Kokille, deren Hohlraum, in den das flüssige Metall eingegossen wird, gerade ausgebildet und vertikal ausgerichtet ist. Der Strang wird nach dem Austreten aus der Kokille über eine Führung mit einem Rollensystem, das entweder in Stützsegmenten oder in durchgehenden Längsträgern eingebaut ist, geführt und gekühlt, so daß die noch dünne Strangschale ausreichend gegen durch den ferrostatischen Druck bewirktes Ausbeulen abgestützt ist. Zunächst wird meist der Strang unterhalb der Kokille noch mittels einer Geradführung geführt, die sich über eine Länge erstreckt, die dem Strang infolge der direkten Kühlung unterhalb der Kokille eine ausreichend feste Strangschale sichert, so daß der Strang anschließend in einer Biegezone derart gebogen werden kann, daß er entlang einer Kreisbogenführung, die an die Biegezone anschließt und einen vorbestimmten Radius aufweist, weitergefördert werden kann. An die Kreisbogenführung schließt eine End-Richtzone an, in der der Strang wiederum geradegerichtet wird. Im geraden Zustand wird der Strang über eine etwa horizontal ausgerichtete Geradführung ausgefördert.
Es ist ferner bekannt, beispielsweise aus der AT-B - 249 896, zur Erzeugung eines Metallstranges im Stranggießverfahren unter Vermeidung einer Biegezone den Strang bereits bogenförmig zu gießen, und zwar in einer sogenannten Bogenkokille. Bei einer solchen Bogenkokille ist der Hohlraum, in den das flüssige Metall gegossen wird, bogenförmig, vorzugsweise kreisbogenförmig ausgebildet, so daß der aus der Kokille austretende Strang direkt nach dem Austreten mittels einer Kreisbogenführung gestützt und gefördert werden kann. In diesem Fall ist lediglich am Ende der Kreisbogenführung eine End-Richtzone anzuordnen, in der der Strang wiederum geradegerichtet wird, so daß er anschließend so wie oben beschrieben an einer etwa horizontal angeordneten Geradführung ausgefördert werden kann.
Stranggießanlagen mit Bogenkokillen wurden zwar weltweit gebaut; diese Anlagen haben jedoch metallurgische Nachteile, die vor allem darin zu sehen sind, daß mit dem Gießstrahl eingebrachte Verunreinigungen und Gasbläschen, die tief in den flüssigen Kern des Stranges vordringen, nicht mehr so leicht zum Gießspiegel aufsteigen können wie bei einer geraden Kokille. Auch sind die Strömungsverhältnisse bei einer Bogenkokille weniger günstig, so daß es eher zu Störungen beim Schalenwachstum kommen kann.
Aus diesen Gründen hat man versucht, Stranggießanlagen mit Bogenkokillen in Stranggießanlagen mit einer geraden Kokille umzubauen. Will man hierbei die gleiche Strangführung verwenden, wie sie bei der ursprünglichen Stranggießanlage mit Bogenkokille vorgesehen war, ist man gezwungen, der kreisbogenförmigen Strangführung eine Biegezone vorzuordnen und oberhalb derselben fluchtend eine gerade Stranggießkokille anzuordnen. Dies gibt jedoch Schwierigkeiten, da dann das Niveau der geraden Kokille weit über der Höhe der ursprünglich vorgesehenen Bogenkokille liegt. Dies ist nicht akzeptabel, da unter Umständen nicht nur die Gießhalle vergrößert werden muß, sondern das gesamte Hallenkonzept neu gestaltet werden muß, denn es müssen die Gießbühne, Zwischengefäße und der Pfannentragturm sowie die Zubringung der Pfannen etc. an das neue Niveau angepaßt werden. Die Folge ist eine völlige Umgestaltung der Gießhalle, was dementsprechend kostspielig ist und anderseits eine lange Stillegung des Gießbetriebes bedingt.
Eine andere Möglichkeit ist die, die Kreisbogenführung zu ersetzen, u.zw. durch eine Kreisbogenführung, passend zur geraden Kokille mit nachgeordneter Biegezone. Dies ist jedoch ebenfalls sehr aufwendig und kostspielig, so daß man doch in den meisten Fällen die metallurgischen Nachteile einer Bogenkokille in Kauf genommen hat.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Stranggießen sowie eine Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei denen der Strang unter Verwendung einer geraden Kokille und unter Verwendung der wichtigsten Komponenten einer Stranggießanlage mit gebogener Kokille, wie z.B. der Kreisbogenführung, Gießbühne etc. gegossen werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, bei einer Stranggießanlage mit gerader Kokille etwa die Bauhöhe einzuhalten, die eine Stranggießanlage mit gebogener Kokille bei gleichem Radius des Gießstranges bzw. der Kreisbogenführung aufweist. Notwendige Umbauten beim Wechsel von einer Bogenkokille zu einer geraden Kokille sollen zeit- und kostenmäßig minimiert werden.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Stranggießen eines Metallstranges der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Strang in mindestens einer Biegezone entlang einer Übergangskurve in eine einen ersten Radius aufweisende Kreisbogenform gebogen wird und in mindestens einer nachgeordneten Richtzone entlang einer Übergangskurve in eine Kreisbogenform mit größerem Radius als der Radius, den der Strang nach der ersten Biegezone aufweist, gebogen wird, wobei der größere Radius vorzugsweise dem Radius der Kreisbogenführung vor der End-Richtzone entspricht.
Vorzugsweise wird der einen ersten Radius aufweisende Strang zwischen der ersten Biegezone und der ersten nachgeordneten Richtzone entlang einer Kreisbogenführung mit diesem ersten Radius geführt, wobei vorteilhaft der aus der Kokille austretende gerade Strang zwischen der Kokille und der ersten Biegezone entlang einer vertikalen Geradführung geführt wird.
Ist der Radius der Kreisbogenführung sehr groß, wird zweckmäßig der Strang nach dem Biegen in der ersten der Biegezone nachgeordneten Richtzone in mindestens einer weiteren nachgeordneten Richtzone in eine Kreisbogenform mit größerem Radius, als der Radius, den der Strang vor der nachgeordneten Richtzone aufweist, gebogen.
Für große Radien der Kreisbogenführung kann gemäß einer Variante am Strang nach dem Verformen in der ersten Biege- und nachgeordneten Richtzone mindestens ein weiteres Verformen in einer weiteren Biege- und nachgeordneten Richtzone durchgeführt werden.
Eine Stranggießanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer geraden Kokille, einer dieser in Strangausziehrichtung nachgeordneten Strangführung mit einer Biegezone, einer Kreisbogenführung und einer End-Richtzone mit anschließender etwa horizontaler Geradführung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer Biegezone mindestens eine Richtzone mit anschließender Kreisbogenführung nachgeordnet ist.
Vorteilhaft ist zwischen der ersten Biegezone und der ersten Richtzone eine Kreisbogenführung vorgesehen, wobei zweckmäßig zwischen der Kokille und der ersten Biegezone eine vertikale Geradführung für den Strang vorgesehen ist.
Gemäß einer Variante ist nach der ersten Biege- und nachgeordneten Richtzone mindestens eine weitere Biegezone mit nachgeordneter Richtzone vorgesehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß gemäß der AT-B - 331 439 der durch die Biegezone(n) bzw. Richtzonen hervorgerufene Verlauf der Dehnung des Stranges in mindestens einem der beiden Übergangsbereiche etwa die Gestalt eines schräg verzerrten, eine Wendetangente aufweisenden "S" besitzt, wobei die Steigung am Beginn und am Ende der über dem Bereich aufgetragenen Dehnungskurve Null ist, bezogen auf die X-Achse eines karthesischen Koordinatensystems, dessen Ursprung sich jeweils am Beginn der Übergangskurve befindet und dessen X-Achse eine Tangente an die Übergangskurve darstellt.
Hierbei entspricht zweckmäßig die Steigung der Wendetangente höchstens einer maximal zulässigen Änderung der Dehnung von 0,0025 %/mm beim Biegen und 0,0030%/mm beim Richten.
Vorzugsweise folgt die Übergangskurve der Differentialgleichung der Krümmungsänderung (y"') y''' = ϕ'(xj)·1RE0 XE∫ϕ'xj dx und ist ϕ' (xj) die Funktion der Dehnungsänderung, die über die Erstreckung der Biege- bzw. Richtzone einen von Null zunächst ansteigenden, dann das Maximum der Dehnungsänderung erreichenden und dann wieder auf Null abfallenden Verlauf hat, stellt RE gleich dem Kreisbogenradius am Ende der Biege- bzw, am Anfang der Richtzone und XE die vertikale Projektion der Biegezone bzw. die horizontale Projektion der Richtzone, und xj eine Lagekoordinate im Koordinatensystem dar.
Ein Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage mit einer Bogenkokille, einer daran anschließenden Kreisbogenführung und einer End-Richtzone mit nachgeordneter etwa horizontaler Geradführung in eine Stranggießanlage mit einer geraden, vertikal ausgerichteten Kokille ist dadurch gekennzeichnet,
  • daß die Bogenkokille und ein daran anschließender Teil der Kreisbogenführung entfernt werden,
  • daß eine gerade Kokille an einer Stelle der Stranggießanlage eingebaut wird, deren Entfernung zum Krümmungsmittelpunkt der Kreisbogenführung geringer ist als der Radius der ursprünglichen Kreisbogenführung,
  • daß eine eine Übergangskurve aufweisende Biegezone fluchtend zur geraden Kokille eingebaut wird, aus der der Strang mit einem ersten Radius, der geringer ist als der Radius der Kreisbogenführung, austritt, und
  • daß der Biegezone nachfolgend mindestens eine Richtzone eingebaut wird, aus der der Strang mit einem zweiten Radius, der größer ist als der erste Radius, austritt, und welcher zweite Radius vorzugsweise dem Radius des in der Stranggießanlage verbleibenden Teils der ursprünglich vorhandenen Kreisbogenführung entspricht und in diese Kreisbogenführung fluchtend, d.h. tangentengleich übergeht.
Zweckmäßig wird zwischen der Biegezone und der ersten Richtzone eine Kreisbogenführung eingebaut.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird zwischen der Kokille und der Biegezone eine fluchtend zur Kokille angeordnete Geradführung eingebaut.
Um mit einer nicht zu starken Biegung des Stranges das Auslangen zu finden, wird vorteilhaft die gerade Kokille in einem Niveau in die Stranggießanlage eingebaut, das von dem Niveau der Bogenkokille nur gering abweicht, vorzugsweise gering über diesem Niveau liegt, wobei die Abweichung vom Niveau der Bogenkokille abhängig ist von der Hallenhöhe, der installierten Krananlage etc. Als "geringe Höhenabweichung" wird in der Regel eine solche bezeichnet, bei der ein Umbau der Hallenkonstruktion aufjeden Fall vermieden werden kann; in der Regel liegt die Höhenabweichung bei üblich gestalteten Gießhallen bei ½ m bis maximal einem Meter.
Für große Radien der Kreisbogenführung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn anschließend an die erste Richtzone eine weitere Richtzone mit nachgeordneter Kreisbogenführung eingebaut wird.
Nach einer anderen Variante ist es für große Radien der Kreisbogenführung zweckmäßig, wenn nach der ersten Biege- und nachgeordneten Richtzone mindestens eine weitere Biege- und nachgeordnete Richtzone eingebaut wird.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung veranschaulicht ist, näher erläutert, wobei die Fig. eine schematische Seitenansicht einer Stranggießanlage mit gerader Kokille und gebogener Kokille zeigt.
In der Fig. ist mit strichlierten Linien eine Bogenkokille 1 mit der an sie anschließenden Strangführung 2 veranschaulicht, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die Strangführung 2 im oberen Bereich - d.h. unmittelbar unterhalb der Bogenkokille 1 - nur durch eine strichlierte Linie, die die Strangaußen- bzw. -unterseite veranschaulicht, dargestellt ist. Diese Strangführung 2 ist, so wie üblich, von an die Kokille anschließenden Stütz- und Führungsrollen 2' gebildet, die den Strang beidseitig, also an der Außen- bzw. Unterseite und auch an der Innen- bzw. Oberseite in engen Abständen abstützen. Die mit strichlierter Linie veranschaulichte Strangunter- bzw. Strangaußenseite bildet somit eine Einhüllende all dieser Rollen.
Die Gießbühne 3 liegt etwa in der Höhe der Oberkante der Bogenkokille 1. Der Innenraum 4 der Bogenkokille 1, d.h. der durchgehende Hohlraum 4, in den die Metallschmelze, die über eine nicht dargestellte übliche Gießpfanne in ein ebenfalls nicht dargestelltes, jedoch herkömmlich ausgestaltetes Zwischengefäß und von diesem über ein Gießrohr in die Bogenkokille 1 strömt, ist bogenförmig gestaltet, u.zw. kreisbogenförmig. Die an die Bogenkokille 1 anschließende Kreisbogenführung 2 weist einen Radius Rend auf. Der Mittelpunkt 5 dieser Kreisbogenführung befindet sich etwa in Höhe der unteren Hälfte der Bogenkokille 1 und somit um die Höhe Ho unterhalb des Gießspiegels 6 der Bogenkokille 1.
An die Kreisbogenführung 2, die sich nicht ganz über einen Viertelkreisbogen erstreckt, schließt eine Richtzone 7 an, in der der Strang mittels Stütz- und Biegerollen geradegerichtet wird. Die Richtzone 7 weist vorteilhaft eine Übergangskurve gemäß AT-B - 331 439 auf, um ein schonendes Geraderichten des Stranges zu sichern. Anschließend an die Richtzone 7 ist eine etwa horizontal ausgerichtete Geradführung 8 vorgesehen, die ebenfalls eng benachbarte Stütz- und Führungsrollen aufweist. Entlang dieser Geradführung 8 wird der Strang ausgefördert, anschließend in einzelne Strangstücke getrennt oder auch direkt verwalzt. Die Geradführung 8 kann von der Horizontalen auch abweichen; so sind 5° ± von der Horizontalen ohne weiteres möglich.
Mit vollen Linien ist in der Fig. eine Stranggießanlage dargestellt, bei der anstelle der Bogenkokille 1 eine gerade Kokille 9 Verwendung findet. Wie aus der Fig. ersichtlich, ist diese gerade Kokille 9 um einen horizontalen Betrag HH gegenüber der Bogenkokille 1 in Richtung zum Mittelpunkt 5 der Kreisbogenführung 2 versetzt angeordnet.
Zusätzlich ist diese gerade Kokille 9 auch um einen geringen Betrag höhenmäßig gegenüber der Bogenkokille 1 versetzt, u.zw. um die Höhe Hv angehoben. An die gerade Kokille 9, d.h. eine Kokille 9 mit einem vertikal ausgerichteten und geradlinigen Hohlraum 10, in den die Metallschmelze eingegossen wird, schließt eine vertikal ausgerichtete Geradführung 11 an. Hierdurch wird ein rein vertikal ausgerichteter Abschnitt des gegossenen Stranges sichergestellt, der ein effizientes Reinigen, d.h. Aufsteigen von Verunreinigungen und Gasbläschen, die mit dem Gießstrahl in den flüssigen Kern des Stranges eingespült werden, sicherstellt.
Anschließend an die vertikale Geradführung 11 ist eine Biegezone 12 vorgesehen, die eine Übergangskurve aufweist, entlang der der Strang von geradlinig in eine Kreisbogenform gebogen wird. Diese Übergangskurve ist zweckmäßig ebenfalls gemäß der AT-B - 331 439 gestaltet.
Die Kreisbogenform weist einen Radius Rmin auf, der geringer ist als der Radius Rend der Kreisbogenführung 2, die für die Bogenkokille 1 vorgesehen war. Der Biegezone 12 nachgeordnet ist eine Kreisbogenführung 13 mit dem Radius Rmin , die sich nur über einen kleineren Radiuswinkel von etwa 20° erstreckt. An diese Kreisbogenführung 13 schließt eine Richtzone 14 an, in der der Strang geringfügig gerichtet wird, u.zw. genau auf den Radius Rend aufgebogen wird, den die ursprünglich für die Bogenkokille 1 vorgesehene Kreisbogenführung 2 aufweist. Rmin ist in Abhängigkeit vom zu vergießenden Werkstoff, von der Gießgeschwindigkeit und von der Gießdicke (Strangdicke) zu wählen. Es ist bei der Wahl von Rmin zu beachten, daß die Strangschale keinen zu großen Belastungen (keiner zu großen Dehnungsänderung) beim erstmaligen Biegen ausgesetzt wird.
Je näher die gerade Kokille 9 zum Krümmungsmittelpunkt 5 gerückt wird, desto eher gelingt es, für die gerade Kokille 9 - trotz relativ langer Geradführung 11 - ein Niveau 3 der Bogenkokille 1 zu halten, allerdings unter Verkleinerung von Rmin, insbesondere dann, wenn eine lange vertikale Geradführung 11 gewünscht wird.
Auf diese Art und Weise gelingt es, den Strang von einer geraden Kokille 9 in die Kreisbogenführung 2 der Bogenkokille 1 zu bringen, ohne daß die gerade Kokille 9 weit angehoben werden muß. Somit gelingt es mit einem nur geringen Umbau - es muß lediglich der erste Teil 15 der Kreisbogenführung 2, der von der Bogenkokille 1 ausgeht und sich bis zum Ende der neu errichteten Richtzone 14 erstreckt, entfernt werden - sich sämtliche metallurgischen Vorteile der geraden Kokille zunutze zu machen. Das Zwischengefäß und der Pfannentragturm können ohne weiteres weiter verwendet werden, gegebenenfalls nach nur geringfügiger Anhebung. Die Gießhalle selbst wird hierdurch keinesfalls betroffen.
Aus der Fig. ist zu ersehen, daß eine geringfügige Verkürzung der an die gerade Kokille 9 anschließenden vertikalen Geradführung 11 genügen würde, und die gerade Kokille 9 käme genau auf dem Niveau zu stehen, auf dem sich die Bogenkokille 1 befunden hat.
Wesentlich für die Erfindung ist, daß der aus der geraden Kokille 9 austretende Strang zunächst auf einen Radius Rmin gebogen wir, der kleiner ist als der Radius Rend der Kreisbogenführung 2 der Bogenkokille 1, und erst dann auf diesen Radius Rend gebogen wird. Dieses Biegen des geraden Stranges auf den Radius Rend kann auch in mehreren Stufen erfolgen, beispielsweise durch Anordnung mehrerer Richtzonen 14 hintereinander, aber auch durch Biegen in einer ersten Biegezone 12, die den geraden Strang auf einen engeren Radius Rmin biegt als der Radius Rend der Kreisbogenführung, anschließendes Richten auf einen etwas größeren Radius als Rmin, den der Strang einnimmt, wenn er die erste Biegezone verläßt, wobei sich dieser Vorgang auch mehrmals wiederholen kann, so lange, bis der Radius Rend der Kreisbogenführung der Bogenkokille erreicht ist. Diese Varianten mit mehrmaligem Richten bzw. mehrmaligem Biegen-Richten sind vorteilhaft anzuwenden, wenn gewünscht wird, daß sich die gerade Kokille 9 genau auf dem Niveau 3 der ausgebauten Bogenkokille 1 befindet.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Stranggießen von Metall-, insbesondere Stahlsträngen, durch Gießen des Metalls in eine gerade, vertikal ausgerichtete Kokille (9) und nachfolgendes Abziehen des in der Kokille (9) gebildeten geraden Stranges, wobei der gerade Strang zunächst in einer Biegezone entlang einer Übergangskurve in eine Kreisbogenform mit einem Radius (Rend) gebogen, entlang einer Kreisbogenführung (2) mit dem Radius (Rend) geführt, anschließend in einer End-Richtzone (7) entlang einer Übergangskurve geradegerichtet und danach über eine etwa horizontale Geradführung (8) ausgefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang in mindestens einer Biegezone (12) entlang einer Übergangskurve in eine einen ersten Radius (Rmin) aufweisende Kreisbogenform gebogen wird und in mindestens einer nachgeordneten Richtzone (14) entlang einer Übergangskurve in eine Kreisbogenform mit größerem Radius (Rend) als der Radius (Rmin), den der Strang nach der ersten Biegezone aufweist, gebogen wird, wobei der größere Radius (Rend) vorzugsweise dem Radius (Rend) der Kreisbogenführung (2) vor der End-Richtzone (7) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen ersten Radius (Rmin) aufweisende Strang zwischen der ersten Biegezone (12) und der ersten nachgeordneten Richtzone (14) entlang einer Kreisbogenführung (13) mit diesem ersten Radius (Rmin) geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Kokille (9) austretende gerade Strang zwischen der Kokille (9) und der ersten Biegezone (12) entlang einer vertikalen Geradführung (11) geführt wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang nach dem Biegen in der ersten, der Biegezone (12) nachgeordneten Richtzone (14) in mindestens einer weiteren nachgeordneten Richtzone in eine Kreisbogenform mit größerem Radius als der Radius (Rmin), den der Strang vor der nachgeordneten Richtzone aufweist, gebogen wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Strang nach dem Verformen in der ersten Biege- und nachgeordneten Richtzone (11, 14) mindestens ein weiteres Verformen in einer weiteren Biege- und nachgeordneten Richtzone durchgeführt wird.
  6. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 mit einer geraden Kokille (9), einer dieser in Strangausziehflchtung nachgeordneten Strangführung mit einer Biegezone (12), einer Kreisbogenführung (2) und einer End-Richtzone (7) mit anschließender etwa horizontaler Geradführung (8), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer Biegezone (12) mindestens eine Richtzone (14) mit anschließender Kreisbogenführung (2) nachgeordnet ist.
  7. Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Biegezone (12) und der ersten Richtzone (14) eine Kreisbogenführung (13) vorgesehen ist.
  8. Stranggießanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kokille (9) und der ersten Biegezone (12) eine vertikale Geradführung (11) für den Strang vorgesehen ist.
  9. Stranggießanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Biege- und nachgeordneten Richtzone (12, 14) mindestens eine weitere Biegezone mit nachgeordneter Richtzone vorgesehen ist.
  10. Stranggießanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Biegezone(n) (12) bzw. Richtzonen (7, 14) hervorgerufene Verlauf der Dehnung des Stranges in mindestens einem der beiden Übergangsbereiche etwa die Gestalt eines schräg verzerrten, eine Wendetangente aufweisenden "S" besitzt, wobei die Steigung am Beginn und am Ende der über dem Bereich aufgetragenen Dehnungskurve Null ist, bezogen auf die X-Achse eines karthesischen Koordinatensystems, dessen Ursprung sich jeweils am Beginn der Übergangskurve befindet und dessen X-Achse eine Tangente an die Übergangskurve darstellt.
  11. Stranggießanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendetangente höchstens einer maximal zulässigen Änderung der Dehnung von 0,0025 %/mm beim Biegen und 0,0030%/mm beim Richten entspricht.
  12. Stranggießanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskurve der Differentialgleichung der Krümmungsänderung (y''') y'''= ϕ'(xj)·1RE0 XE∫ϕ'xj dx folgt und ϕ' (xj) die Funktion der Dehnungsänderung ist, die über die Erstreckung der Biege- bzw. Richtzone (12, 14, 7) einen von Null zunächst ansteigenden, dann das Maximum der Dehnungsänderung erreichenden und dann wieder auf Null abfallenden Verlauf hat, RE gleich dem Kreisbogenradius am Ende der Biege- bzw. am Anfang der Richtzone (12, 14, 7) und XE die vertikale Projektion der Biegezone (12) bzw. die horizontale Projektion der Richtzone (14, 7), und xj eine Lagekoordinate im Koordinatensystem darstellt.
  13. Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage mit einer Bogenkokille (1), einer daran anschließenden Kreisbogenführung (2) und einer End-Richtzone (7) mit nachgeordneter etwa horizontaler Geradführung (8) in eine Stranggießanlage mit einer geraden, vertikal ausgerichteten Kokille (9), dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bogenkokille (1) und ein daran anschließender Teil (15) der Kreisbogenführung (2) entfernt werden,
    daß eine gerade Kokille (9) an einer Stelle der Stranggießanlage eingebaut wird, deren Entfernung zum Krümmungsmittelpunkt (5) der Kreisbogenführung (2) geringer ist als der Radius (Rend) der ursprünglichen Kreisbogenführung (2),
    daß eine eine Übergangskurve aufweisende Biegezone (12) fluchtend zur geraden Kokille (9) eingebaut wird, aus der der Strang mit einem ersten Radius (Rmin), der geringer ist als der Radius (Rend) der Kreisbogenführung (2), austritt, und
    daß der Biegezone (12) nachfolgend mindestens eine Richtzone (14) eingebaut wird, aus der der Strang mit einem zweiten Radius (Rend), der größer ist als der erste Radius (Rmin), austritt, und welcher zweite Radius (Rend) vorzugsweise dem Radius (Rend) des in der Stranggießanlage verbleibenden Teils der ursprünglich vorhandenen Kreisbogenführung (2) entspricht und in diese Kreisbogenführung (2) fluchtend, d.h. tangentengleich übergeht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Biegezone (12) und der ersten Richtzone (14) eine Kreisbogenführung (13) eingebaut wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kokille (9) und der Biegezone (12) eine fluchtend zur Kokille (9) angeordnete Geradführung (11) eingebaut wird.
  16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Kokille (9) in einem Niveau in die Stranggießanlage eingebaut wird, das von dem Niveau (3) der Bogenkokille (1) nur gering abweicht, vorzugsweise gering über diesem Niveau (3) liegt.
  17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die erste Richtzone (14) eine weitere Richtzone mit nachgeordneter Kreisbogenführung eingebaut wird.
  18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Biege- und nachgeordneten Richtzone (12, 14) mindestens eine weitere Biege- und nachgeordnete Richtzone eingebaut wird.
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