EP1033190A1 - Giessprofil für Stranggiessprodukte aus Stahl in Form von Brammen - Google Patents

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EP1033190A1
EP1033190A1 EP00103105A EP00103105A EP1033190A1 EP 1033190 A1 EP1033190 A1 EP 1033190A1 EP 00103105 A EP00103105 A EP 00103105A EP 00103105 A EP00103105 A EP 00103105A EP 1033190 A1 EP1033190 A1 EP 1033190A1
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EP
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strand
cross
reduction
cast
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SMS Demag 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • 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
    • B22D11/009—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of work of special cross-section, e.g. I-beams, U-profiles

Definitions

  • the invention relates to a casting profile for continuous casting products made of steel for further processing by rolling, in particular to flat or rod material, with a solidification that is as free of segregation as possible, even across the cross-section spatial form favoring the core zone.
  • the type of solidification and how it is influenced by stirring and soft reduction of the strand that has not yet solidified becomes at least in part determined by the cross-sectional shape. It can be comparatively less Reduction of 0.1 to 20% segregations in the case of rectangular or flat cross sections eliminated become.
  • the two-phase area of a cast strand is to be compressed by soft reduction, i.e. the residual melt from the already solidified framework in the molten Core pressed. This prevents melt remnants without making up solidify in closed chambers and cavities like cavities, Form porosity and segregation.
  • the top and bottom sides of a cast strand are by means of Rolls pressed together.
  • the deformation on the side areas is there low. No elongation takes place.
  • the degree of reduction in thickness is set to the middle.
  • the result is a comparatively large one Volume change in the central area of the cast strand, which is an essential one Densification of the core.
  • the spatial shape of the strand means that the change in thickness is not only in the gap the squeeze rolls take place, such as in the case of a rectangular cross section, but via a longer length occurs, which leads to less deformation inside, but still large liquid volume shifts in the core zone caused. It is too take into account that, for example, a rectangular casting profile can be cooled prematurely Has edges that have a uniform microstructure across the cross section of the Prevent molding profile.
  • the invention has for its object a casting profile for core-tight, low-segregation
  • the Kunststoffform the soft reduction for the most segregation-free, across the cross-section uniform solidification to the core zone favors and in particular avoids the disadvantage of leading cooling edges.
  • a casting profile is used for continuous casting products Steel of the type mentioned in the preamble of claim 1 proposed with the invention, that with adjacent, axially parallel to the strand and together one Corner at an obtuse angle of at least 90 ° congruent planes Surface areas of the profile within the corner with a continuous curvature pass over.
  • a disadvantage with a cast profile without corners and edges is a great advantage leading cooling edges avoided.
  • the distinctive corner design of rectangular cross-sections with all existing and permanent disadvantages are avoided.
  • a process for the production of continuous cast steel products with a Cast profile according to the features of claim 1 and the subclaims is characterized in that the profile is determined by the shape of the mold and the strand after exiting the mold, especially in the area its two-phase area liquid / solid while maintaining its outer Form for the purpose of solidification without segregation with the most uniform compression possible its core area undergoes a reduction between press rolls becomes.
  • An embodiment of the method provides that the strand in the area of Soft reduction of a reduction in its thickness between the top and bottom by 0 to 10% by squeezing its two-phase area.
  • soft reduction is one solidification that is as free of segregation as possible and uniform across the cross-section designed to the core zone 2 favoring spatial shape.
  • the spatial form goes with adjacent congruent surface areas 11, 11 '; 12, 12 'of the profile within the corner 1, 1 ', 1' ', 1' '' with a continuous curvature 10, 10 ', 10' ', 10' '' into each other about.
  • Corner can be seen from Pub-Brockhaus, 1953, page 150, that this means a protruding tip or a kink in the boundary of a body.
  • the strand avoids training of side corners or edges that lead to cooling and thus to Formation of microstructures deviating from the rest of the slab cross-section would lead.
  • the format clearly shows a casting profile between round and rectangular, i.e. nearly an oval out. With this, all sides go with radii or curved into each other.
  • the width / thickness ratio (B / D) is, for example,> 1 ⁇ 10, preferably 1.3 to 2.5.
  • the representation of the cross section of the casting profile in FIG. 1 also shows that there is a soft reduction to the most segregation-free, across the cross-section uniform solidification up to core zone 2 favoring spatial shape and that the profile in the final solidification zone by reducing the thickness according to the further representation in FIGS. 2 and 3 are well compressed in the middle can.
  • This can also be uniform due to its profile shape according to the invention warm casting profile can be deformed well without affecting the surface.
  • Fig. 2 shows in section according to level II-II in Fig. 1 three state variables, namely a core 2 still containing liquid melt, surrounded by a two-phase region Liquid / solid 4 within an already solidified strand shell 3.
  • the two-phase region 4 ends at the tip between the liquidus point 12 and the solidus point 13.
  • FIG. 2 also shows two squeezing rollers 5, 5 'during the soft reduction by squeezing of the two-phase area 12-13 and the rest enclosed by it a liquid core 2.
  • Figure 3 shows a section of the sectional plane I-I in Fig. 2 by the pinch rollers 5, 5 'reduced extruded profile 7, which after reduction by the nip rollers 5, 5 'from the original mold profile 6 shown in dashed lines emerges.
  • the advantages of round and rectangular cross section in the the new oval cross-section is best combined. You can do it with low soft reduction 0.1 to 20% segregation as with rectangular or Flat cross section can be eliminated.
  • the distinctive corner designs are more rectangular or similar cross sections with all existing disadvantages, for example one central segregation zone, is avoided in the casting profile shown.
  • the two-phase region 4 is between the liquidus point 12 and the solidus point 13 condensed, the Residual melt 2 from the already solidified area 3 back into the melt of the molten steel. This prevents melt residues solidify in closed chambers and make cavities like Can form voids, porosity and segregations.
  • An embodiment of the method provides that the strand in the area of Soft reduction of a reduction in its thickness between the top and bottom is subjected to 0 to 10% by squeezing its two-phase region 4.

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

Die Erfindung betrifft ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiterverarbeitung durch Walzen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer die möglichst seigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone (2) begünstigenden Raumform. Diese Raumform zeichnet sich dadurch aus, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke (1) im stumpfen Winkel von wenigstens 90° ausbildenden Ebenen (x-x; y-y) kongruente Flächenbereiche (11, 12) des Profils innerhalb der Ecke (1) mit einer stetigen Krümmung (10) ineinander übergehen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiterverarbeitung durch Walzen, insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer möglichst seigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone begünstigenden Raumform.
Bekannt sind Quadrat-, Rechteck-, Achteck- und Rundquerschnitte zur Erzeugung von Profilen und Stabmaterial für die Weiterverarbeitung auf Automaten, zu Draht, in Schmieden usw.
Neben einer fehlerfreien Oberfläche und dem Reinheitsgrad des Gefüges ist vor allem die Kernbeschaffenheit der Gießprodukte wie Brammen, Blöcke oder Knüppel wichtig für eine gute Endqualität des daraus zu formenden Walzendproduktes.
Die Art der Erstarrung sowie deren Beeinflussung durch Rühren und Soft-Reduktion des noch nicht durcherstarrten Stranginnern wird mindestens zum Teil durch die Querschnittsform mitbestimmt. Es können mit vergleichsweise geringer Reduktion 0,1 bis 20% Seigerungen bei Rechteck- bzw. Flachquerschnitten beseitigt werden.
Durch Soft-Reduktion soll das Zweiphasengebiet eines Gußstranges verdichtet, d.h. die Restschmelze aus dem schon erstarrten Gerüst in den schmelzflüssigen Kern gedrückt werden. Dadurch wird verhindert, daß Schmelzenreste ohne Nachspeisung in abgeschlossenen Kammern erstarren und Hohlräume wie Lunker, Porosität und Seigerungen bilden.
Bei der Soft-Reduktion werden die Ober- und Unterseiten eines Gußstranges mittels Walzen aufeinandergedrückt. Die Verformung an den Seitenbereichen ist dabei gering. Eine Längung findet nicht statt. Dabei setzt sich das Maß der Dickenminderung bis in die Mitte fort. Es ergibt sich dabei eine vergleichsweise große Volumenänderung in dem zentralen Bereich des Gußstranges, was eine wesentliche Verdichtung des Kerns zur Folge hat. Eine die Soft-Reduktion begünstigende Raumform des Stranges führt dazu, daß die Dickenänderung nicht nur im Spalt der Quetschrollen stattfindet, wie bspw. beim Rechteckquerschnitt, sondern über eine größere Länge erfolgt, was innen zu weniger Verformung führt, aber dennoch große Flüssigvolumen-Verschiebungen in der Kernzone verursacht. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bspw. ein rechteckiges Gießprofil voreilend abkühlbare Kanten besitzt, die eine gleichmäßige Gefügeausbildung über den Querschnitt des Gießprofils verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gießprofil für kerndichte, seigerungsarme Gießprodukte wie Brammen, Blöcke oder Knüppel anzugeben, dessen Raumform die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Querschnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone begünstigt und insbesondere den Nachteil voreilend abkühlender Kanten vermeidet.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke im stumpfen Winkel von wenigstens 90° ausbildenden ebenen kongruente Flächenbereiche des Profils innerhalb der Ecke mit einer stetigen Krümmung ineinander übergehen.
Mit großem Vorteil wird durch ein Gießprofil ohne Ecken und Kanten der Nachteil voreilend abkühlender Kanten vermieden. Dabei werden die Vorteile von Rund- und Rechteckquerschnitten in einen neuen ovalähnlichen Querschnitt optimal miteinander kombiniert, so daß bereits mit geringer Soft-Reduktion von 0,1 bis 20% Seigerungen mit gleichem Erfolg wie beim Rechteck- oder Flachquerschnitt beseitigt werden. Die markante Eckenausbildung rechteckiger Querschnitte mit allen vorhandenen und bleibenden Nachteilen ist damit vermieden.
Nachteile beim Transport über Rollgänge, im Heizofen oder mit dem Kran sind gering, beherrschbar und daher vernachlässigbar. Weil das mit jeweils Krümmungen in Flächenbereiche übergehende Format fast wie Rundquerschnitte und Achteckquerschnitte sich selbst gut stützt, ist weiterhin die Stützung von außen weniger aufwendig, als bspw. für Rechteckquerschnitte. Weil dabei bevorzugt Ober- und Unterseiten aufeinandergedrückt werden, ist die resultierende Verformung der Seitenbögen gering, es findet auch keine Längung statt.
Ausgestaltungen des Gießprofils sind entsprechend den erfindungswesentlichen Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.
Ein Verfahren zur Herstellung von Stranggießprodukten aus Stahl mit einem Gießprofil entsprechend den Merkmalen zu Anspruch 1 sowie den Unteransprüchen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Profil durch die Form der Kokille vorgegeben wird und der Strang nach Austritt aus der Kokille insbesondere im Bereich seines Zweiphasengebietes Flüssig/Fest unter Beibehaltung seiner äußeren Form zwecks seigerungsfreier Durcherstarrung mit möglichst gleichmäßiger Verdichtung seines Kernbereichs einer Reduktion zwischen Preßrollen unterzogen wird.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion einer Verminderung seiner Dicke zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasen-Gebietes unterzogen wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Figur 1
im Schnitt ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl entlang der Schnittebene I-I in Fig. 2,
Figur 2
einen Längsschnitt durch das Gießprofil entlang einer Schnittebene II-II in Fig. 1,
Figur 3
im Schnitt das Gießprofil gemäß Fig. 2 entlang der Schnittebene I-I in Fig. 2.
Das in der Fig. 1 dargestellte Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl in Form von Brammen oder dergleichen zur unmittelbaren Weiterverarbeitung durch Walzen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, ist zu einer die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Querschnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigenden Raumform ausgestaltet. Die Raumform geht mit benachbarten kongruenten Flächenbereichen 11, 11'; 12, 12' des Profils innerhalb der Ecke 1, 1', 1'', 1''' mit einer stetigen Krümmung 10, 10', 10'', 10''' ineinander über.
Zur Definition des Begriffes
Figure 00040001
Ecke" ist aus dem Sprach-Brockhaus, 1953, Seite 150 zu entnehmen, daß dieser eine hervorstehende Spitze bzw. einen Knick in der Umgrenzung eines Körpers bedeutet.
Durch die erfindungsgemäße Profilierung vermeidet der Strang eine Ausbildung von seitlichen Ecken oder Kanten, die voreilend zur Abkühlung und damit zur Ausbildung vom Rest des Brammenquerschnitts abweichender Gefügeausbildungen führen würden.
Das Format weist deutlich ein Gießprofßl zwischen rund und rechteckig, d.h. annähernd ein Oval aus. Bei diesem gehen alle Seiten mit Radien bzw. kurvenförmig ineinander über. Das Verhältnis Breite/Dicke (B/D) ist bspw. >1 <10, bevorzugt 1,3 bis 2,5.
Die Darstellung des Querschnitts des Gießprofils in Fig. 1 zeigt darüber hinaus, daß es eine die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Querschnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigende Raumform besitzt, und daß das Profil in der Enderstarrungszone durch Dickenreduktion gemäß der weiteren Darstellung in den Fig. 2 und 3 mittig gut verdichtet werden kann. Auch kann das infolge seiner erfindungsgemäßen Profilform gleichmäßig warme Gießprofil ohne Einfluß auf die Oberfläche gut verformt werden.
Fig. 2 zeigt im Schnitt gemäß Ebene II-II in Fig. 1 drei Zustandsgrößen, nämlich einen noch flüssige Schmelze enthaltenden Kern 2, umgeben von einem Zweiphasengebiet Flüssig/Fest 4 innerhalb einer bereits erstarrten Strangschale 3.
Das Zweiphasengebiet 4 läuft in der Spitze aus zwischen dem Liquidus-Punkt 12 und dem Solidus-Punkt 13.
Figur 2 zeigt weiterhin zwei Quetschrollen 5, 5' bei der Soft-Reduktion durch Abquetschen des Zweiphasengebietes 12-13 und dem davon umschlossenen Rest eines flüssigen Kerns 2.
Figur 3 zeigt im Schnitt der Schnittebene I-I in Fig. 2 das durch die Quetschrollen 5, 5' reduzierte Strangprofil 7, welches nach Reduktion durch die Quetschwalzen 5, 5' aus dem ursprünglichen, in gestrichelten Linien gezeigten Kokillenprofil 6 hervorgeht. Dabei werden die Vorteile von Rund- und Rechteckquerschnitt im neuen Oval-Querschnitt am besten miteinander kombiniert. Es können dabei mit geringer Soft-Reduktion 0,1 bis 20% Seigerungen wie beim Rechteck- bzw. Flachquerschnitt beseitigt werden. Die markanten Eckenausbildungen rechteckiger oder ähnlicher Querschnitte mit allen vorhandenen Nachteilen, bspw. einer zentralen Seigerungszone, ist beim gezeigten Gießprofil vermieden.
Bei der Soft-Reduktion gemäß Fig. 2 und 3 wird das Zweiphasengebiet 4 zwischen dem Liquiduspunkt 12 und dem Solidus-Punkt 13 verdichtet, dabei wird die Restschmelze 2 aus dem schon erstarrten Gebiet 3 zurück in die Schmelze des flüssigen Stahls gedrückt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Schmelzenreste ohne Nachspeisung in abgeschlossenen Kammern erstarren und Hohlräume wie Lunker, Porosität und Seigerungen bilden können.
Bei der gezeigten Soft-Reduktion werden die Ober- und Unterseiten des Stranges aufeinandergedrückt. Die Verformung der dadurch stärker heraustretenden Seitenbögen 14, 14' ist vergleichsweise gering. Eine Längung des Stranges findet nicht statt. Das Maß der Dickenminderung setzt sich bis in die Mitte des Stranges fort. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise große Volumenänderung in der Mitte, was die angestrebte Verdichtung des Kerns zur Folge hat. Die erfindungsgemäße Querschnittsform führt dazu, daß die Dickenänderung nicht nur im Rollspalt stattfindet, wie dies bei einem Rechteckquerschnitt zu erwarten ist, sondern daß sie über eine größere Länge erfolgt, was im Inneren zu weniger Verformung führt, dennoch aber eine große Flüssigvolumen-Verschiebung verursacht.
Dabei sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion einer Verminderung seiner Dicke zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasengebietes 4 unterzogen wird.

Claims (7)

  1. Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiterverarbeitung durch Walzen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer die möglichst seigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone (2) begünstigenden Raumform,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke (1) im stumpfen Winkel von wenigstens 90° ausbildenden Ebenen (x-x; y-y) kongruente Flächenbereiche (11, 12) des Profils innerhalb der Ecke (1) mit einer stetigen Krümmung (10) ineinander übergehen.
  2. Gießprofil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß es im Förderbereich des Stranges unterhalb des Kokillenausgangs weder eine rechteckige, noch eine kreisförmige, sondern dazwischenliegend eine elliptoidische oder flach-ovale Querschnittsform besitzt.
  3. Gießprofil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kernzone (2) des Profilquerschnitts infolge Dickenreduktion ohne Verlängerung des Stranges in der Erstarrungszone eine gleichmäßige Verdichtung aufweist.
  4. Gießprofil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß seine Querschnittsform ein Breiten/Dicken-Verhältnis (B/D) >1<10, und bevorzugt zwischen 1,3 und 2,5 besitzt.
  5. Gießprofil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß es keine voreilend abkühlbaren Kanten aufweist.
  6. Verfahren zum Herstellen von Stranggießprodukten aus Stahl mit einem Gießprofil entsprechend den Merkmalen der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Profil durch die Form der Kokille vorgegeben wird und der Strang nach Austritt aus der Kokille insbesondere im Bereich seines Zweiphasengebietes Flüssig/Fest unter Beibehaltung seiner äußeren Form zwecks seigerungsfreier Durcherstarrung mit möglichst gleichmäßiger Verdichtung seines Kernbereichs einer Reduktion zwischen Preßrollen (5) unterzogen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion (12-13) einer Verminderung seiner Dicke (D) zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasen-Gebietes (4) unterzogen wird.
EP00103105A 1999-03-03 2000-02-16 Giessprofil für Stranggiessprodukte aus Stahl in Form von Brammen Withdrawn EP1033190A1 (de)

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