EP1286799B1 - Verfahren und anlage zum herstellen eines stranggegossenen vorproduktes - Google Patents

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EP1286799B1
EP1286799B1 EP01933740A EP01933740A EP1286799B1 EP 1286799 B1 EP1286799 B1 EP 1286799B1 EP 01933740 A EP01933740 A EP 01933740A EP 01933740 A EP01933740 A EP 01933740A EP 1286799 B1 EP1286799 B1 EP 1286799B1
Authority
EP
European Patent Office
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primary product
submerged nozzle
width
permanent mold
casting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01933740A
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English (en)
French (fr)
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EP1286799A1 (de
Inventor
Josef Watzinger
Markus Brummayer
Philipp Gittler
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal

Definitions

  • a submersible nozzle is known, which is suitable for use in continuous casting of slabs and in which the melt emerges through laterally opposite outlet openings directed to the narrow side walls of the mold below the bath level.
  • An essential feature of this immersion nozzle is its constant outer wall distance to form along the broad side wall strand shell.
  • this immersion nozzle is suitable for a width-to-thickness ratio of the cast strand or the mold cross-section of a maximum of 8. For larger width-to-thickness ratios, however, this immersion nozzle does not ensure uniform solidification conditions creating mold flow.
  • the exit jet is due to its high local flow velocity in the immersion nozzle, as well as immediately after its exit from the Tauchausguss outlet opening due to the resistance of the melt and the large wall friction along the mold walls braked strongly and because of the negative pressure between the pouring and discharge jet upwards to the casting distracted.
  • a fluctuating, oscillating bathing motion is observed, which adversely affects product quality.
  • This unfavorable design of the flow conditions is shown in Fig. 1 with reference to a flow thread.
  • the discharge jet strikes the bath surface in the area between the immersion nozzle and the narrow side wall of the mold, where it is split into two partial beams. This phenomenon leads to uneven melting of the casting powder on the bath surface and to a local impairment of the sliding behavior between Strand and mold wall.
  • the object of the invention is therefore to avoid these disadvantages and to provide a method for producing a continuously cast precursor, as well as the necessary continuous casting, whereby even with large casting widths uniform solidification conditions for the strand and uniform melting and distribution conditions are ensured for the casting powder. Furthermore, by means of a defined supply of steel through the immersion nozzle, a stable vortex system is to be created in the mold, which is formed by two large and round upwardly directed vertebrae. Furthermore, it is an object of the invention to allow no strong lateral deflection of the exit jets, in particular to avoid premature impingement of the discharge jet to the bath level.
  • a method which is characterized in that the melt leaves the immersion nozzle with directed to the narrow side walls of the mold movement impulse and for a certain width-thickness ratio of the precursor, depending on the ratio of the speed of the melt in the core cross-section of the immersion nozzle (v k ) to the casting speed (v c ), design values for the width (b) of the dip tube and the height (h) of the lateral outlet opening of the immersion nozzle are chosen so that a uniform strand shell formation in the casting direction and circumferential direction along the broad side walls and Narrow sidewalls of the mold set.
  • B width of the precursor (mm)
  • D thickness of the precursor (mm)
  • b width of immersion nozzle (mm)
  • h height of the lateral outlet opening of the immersion nozzle (mm)
  • ratio (dimensionless)
  • ⁇ values of 0.011 to 0.015 result from the above condition. These values express that for optimal flow conditions low flow velocities are necessary in the immersion nozzle, which are achieved according to the invention by means of large core and outlet cross sections at the immersion nozzle. By reducing the flow velocity strong lateral deflections of the discharge jet are avoided, which are caused by the negative pressure between the exit jet and the casting mirror.
  • the casting speed v c is set to a value between 0.5 m / min and 1.5 m / min.
  • To achieve an optimal beam exit angle of the inner bottom of the immersion nozzle is formed from the immersion nozzle center to the outlet opening in the casting direction inclined. Particularly favorable conditions arise when the inclination of the inner bottom of the immersion nozzle 10 ° to 20 °, preferably about 15 °.
  • Steel strand continuous casting plants for the production of wide slabs are well known, described in the literature and consist essentially of an intermediate vessel for receiving the molten steel, from which the melt is transferred via a submersible nozzle in an oscillating mold. From the mold a teilerstarrter cast steel strand is discharged vertically down and cooled in a subsequent strand guide and deflected in a horizontal direction. Subsequently, the solidified cast strand is cut with a flame cutting machine in slabs, which are then fed to a further treatment.
  • the molding of the cast strand takes place in an oscillating continuous casting mold 1, which, as shown schematically in Fig. 3b, of opposite broad side walls 2, 3 and between these clamped arranged narrow side walls 4, 5 is formed, wherein the narrow side walls 4, 5 for setting different strand widths (B) are displaceable transversely to the casting direction.
  • the inner surfaces of these walls form a format-defining space for the formation of a semi-solid cast strand, which is discharged as precursor from the mold.
  • the invention is limited to a process for producing a precursor having a width B of 2700 to 3500 mm and a thickness D> 100 mm and to a continuous casting plant with a mold having these cross-sectional dimensions. In the mold itself, the cast strand undergoes no significant deformation.
  • the melt to be cast is introduced into the continuous casting mold 1 from a reservoir, not shown, but notoriously known in such casting plants via a dip nozzle 6 below the formed by the melt in the mold bath mirror 7 by lateral, directed to the narrow side walls 4, 5 outlet openings 8 ,
  • the melt flows through the immersion nozzle 6 in the vertical direction, which corresponds to the casting direction in the mold at the speed v k and is in the range the closed inner bottom 9 of the immersion nozzle 6 is deflected to the lateral outlet openings 8 and exits through this into the mold space.
  • the inner bottom 9 is formed starting from its center to the outlet opening 8 in the casting direction inclined.
  • the value ⁇ in connection with the immersion nozzle geometry determines the melt velocity in the immersion nozzle outlet cross-section and is thus decisive for the quality of the mold flow.
  • Tauch values of 0.006 to 0.008 are achieved with conventional immersion nozzles.
  • G values of 0.011 to 0.015 must be achieved for casting over-wide cast strands with the same width-thickness ratio.
  • For lower speeds in the immersion nozzle are necessary, which are achieved by large core and outlet cross-sections.
  • the immersion nozzles according to the invention are characterized by the greater height h of the lateral outlet openings 8.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the formation of Kokillenströmung based on a flow thread when using a conventional immersion nozzle, wherein the exit jet in the area between immersion nozzle 6 and mold narrow side wall 4 meets the bath surface and is divided there into two partial beams.
  • FIG. 2 shows the flow pattern with a diving nozzle according to the invention, in which the flow is divided into two partial streams only in the area of the narrow side wall 4 and forms two approximately circular vortices.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines stranggegossenen Vorproduktes, insbesondere von breiten Brammen, mit einer Dicke des Vorproduktes D > 100 mm und einer Breite des Vorproduktes B = 2700 mm bis 3500 mm bei einer Gießgeschwindigkeit vc < 2 m/min in einer Stranggießanlage, wobei Schmelze, vorzugsweise Stahlschmelze, aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguss durch einander gegenüberliegende Austrittsöffnungen in eine von Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden gebildete Kokille eingebracht und das in der Kokille teilerstarrte, einen flüssigen Kern und eine erstarrte Strangschale aufweisende Vorprodukt kontinuierlich aus der Kokille abgezogen und gekühlt wird und eine Stranggießanlage zur Herstellung eines stranggegossenen Vorproduktes, siehe z.B. EP-0 352 346-A.
  • Bei Anwendung des Tauchgießverfahrens beim Stranggießen ist es üblich, die Schmelze von einem Vorratsbehälter, zumeist einem Zwischengefäß, durch einen an diesen gekoppelten Tauchausguss in eine oszillierende Kokille unterhalb eines mit Gießpulver bedeckten Badspiegels einzuleiten. Dieser Vorgang ist bei kleinen Kokillenquerschnitten problemlos durchführbar, führt jedoch insbesondere bei Kokillen mit großem Breiten-Dicken-Verhältnis zu Schwierigkeiten bei der Ausbildung einer optimalen Kokillenströmung und damit zur Beeinträchtigung eines gleichmäßigen Strangschalenwachstums bei der allmählichen Erstarrung der Schmelze an der gekühlten Kokillenwand.
  • Aus der DE-C 197 24 232 ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung von Vorprodukten in Form von Brammen in einer Stranggießanlage nach dem zuvor beschriebenen Prinzip bekannt. In diesem Fall wird die Schmelze durch einen nach unten in Gießrichtung offenen und sich zu den Schmalseitenwänden der Kokille trichterförmig erweiternden Tauchausguss unterhalb des Badspiegels in die Kokille eingebracht. Wendet man die im Anspruch 2 der DE-C 197 24 232 angegebene Dimensionierungsvorschrift für den Tauchausguss hinsichtlich seiner Breite (b) auf die erfindungsgemäß vorgesehenen Breiten (B) des Vorproduktes beziehungsweise der Kokille von 2700mm bis 3500mm an, so ergeben sich daraus Tauchausgussbreiten (b) von etwa 385mm bis 2250mm, welche aus feuerfesten Materialien mit der für den Dauerbetrieb geforderten Haltbarkeit im Hochtemperatureinsatz nicht herstellbar sind. Zusätzlich verstärken derartig breite Tauchausgüsse die bekannten Probleme mit der Spaltströmung zwischen Tauchausgusswand und Breitseitenwand der Kokille.
  • Aus der DE-C 196 47 363 ist ein Tauchausguss bekannt, welcher für die Anwendung beim Stranggießen von Brammen geeignet ist und bei dem die Schmelze durch seitlich einander gegenüberliegenden Austrittsöffnungen zu den Schmalseitenwänden der Kokille gerichtet unterhalb des Badspiegels austritt. Wesentliches Merkmal dieses Tauchausgusses ist sein konstanter Außenwandabstand zur sich entlang der Breitseitenwand bildenden Strangschale. Dadurch ist dieser Tauchausguss für ein Breiten-Dicken-Verhältnis des Gussstranges beziehungsweise des Kokillenquerschnittes von maximal 8 geeignet. Bei größeren Breiten-Dicken-Verhältnissen gewährleistet dieser Tauchausguss jedoch keine gleichmäßige Erstarrungsbedingungen schaffende Kokillenströmung.
  • Beim Stranggießen von Vorprodukten mit großen Breiten werden trotz üblicher Gießgeschwindigkeiten von 1,0 m/min bis 1,2 m/min sehr hohe Stahldurchsätze von bis zu 4 to/min und mehr erreicht. In der Praxis hat sich bei diesen hohen Stahldurchsätzen gezeigt, dass die entstehenden wirbelbildenden Strömungen in der Kokille sehr labil sind. Die Führungseigenschaft des Kokillenraumes für diese Strömung wird mit zunehmendem Abstand der Tauchausguss-Austrittsöffnung zur Schmalseitenwand schlechter. Zusätzlich wird der Austrittsstrahl infolge seiner hohen lokalen Strömungsgeschwindigkeit im Tauchausguss, sowie unmittelbar nach seinem Austritt aus der Tauchausguss-Austrittsöffnung, infolge des Widerstands der Schmelze und der großen Wandreibung entlang der Kokillenwände stark abgebremst und wegen des Unterdrucks zwischen Gießspiegel und Austrittsstrahl nach oben zum Gießspiegel hin abgelenkt. Visuell wird eine schwankende, oszillierende Badbewegung beobachtet, die sich ungünstig auf die Produktqualität auswirkt.
    Diese ungünstige Ausbildung der Strömungsverhältnisse ist in Fig. 1 anhand eines Strömungsfadens dargestellt. Der Austrittsstrahl trifft im Bereich zwischen Tauchausguss und Kokillenschmalseitenwand auf die Badoberfläche und teilt sich dort in zwei Teilstrahlen. Diese Erscheinung führt zu ungleichmäßigem Aufschmelzen des Gießpulvers an der Badoberfläche und zu einer lokalen Beeinträchtigung des Gleitverhaltens zwischen Strang und Kokillenwand. Bei Einsatz von herkömmlichen Tauchausgüssen zum Gießen breiter Brammen ist es aus oben erwähnten Gründen schwierig, eine günstige und stabile Kokillenströmung zu erzeugen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Herstellen eines stranggegossenen Vorproduktes, sowie die dazu notwendige Stranggießanlage vorzuschlagen, wobei auch bei großen Gießbreiten gleichmäßige Erstarrungsbedingungen für den Strang und gleichmäßige Aufschmelz- und Verteilungsbedingungen für das Gießpulver sichergestellt sind. Weiters soll durch eine definierte Stahlzufuhr durch den Tauchausguss ein stabiles Wirbelsystem in der Kokille entstehen, welches von zwei großen und runden aufwärtsgerichteten Wirbeln gebildet wird. Weiters ist es Aufgabe der Erfindung keine starke seitliche Ablenkung der Austrittsstrahlen zuzulassen, insbesondere ein vorzeitiges Auftreffen des Austrittsstrahles auf den Badspiegel zu vermeiden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schmelze den Tauchausguss mit zu den Schmalseitenwänden der Kokille gerichteten Bewegungsimpuls verlässt und für ein bestimmtes Breiten-Dicken-Verhältnis des Vorproduktes, in Abhängigkeit vom Verhältnis der Geschwindigkeit der Schmelze im Kernquerschnitt des Tauchausgusses (vk) zur Gießgeschwindigkeit (vc), Auslegungswerte für die Breite (b) des Tauchrohres und die Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses so gewählt werden, dass sich eine gleichmäßige Strangschalenbildung in Gießrichtung und Umfangsrichtung entlang der Breitseitenwände und Schmalseitenwände der Kokille einstellt.
  • Optimale Verhältnisse für die Strangschalenbildung stellen sich ein, wenn der Tauchausguss in Relation zur Kokille den Bedingungen h B = 9 5 ψ + 1 5 D B
    Figure imgb0001

    und b h = 1 , 9 2 , 0
    Figure imgb0002

    genügt und eine die Geschwindigkeit der Schmelze im Kernquerschnitt des Tauchausgusses (vk) zur Gießgeschwindigkeit (vc) in Beziehung setzende Verhältniszahl ψ nach der Bedingung ψ = 0 , 1 B D 0 , 7
    Figure imgb0003
    bestimmt wird.
  • Es bedeuten: B = Breite des Vorproduktes (mm)
    D = Dicke des Vorproduktes (mm)
    b = Breite des Tauchausgusses (mm)
    h = Höhe der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses (mm)
    ψ = Verhältniszahl (dimensionslos)
  • Für die gewählten Breiten-Dicken-Verhältnisse ergeben sich aus obiger Bedingung ψ-Werte von 0,011 bis 0,015. Diese Werte drücken aus, dass für optimale Strömungsbedingungen geringe Strömungsgeschwindigkeiten im Tauchausguss notwendig sind, die erfindungsgemäß durch große Kem- und Austrittsquerschnitte am Tauchausguss erreicht werden. Durch die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit werden starke seitliche Ablenkungen des Austrittsstrahles vermieden, die durch den Unterdruck zwischen Austrittsstrahl und Gießspiegel hervorgerufen werden.
  • Durch diese Maßnahmen ist es möglich, ein stabiles Wirbelsystem mit großen und im wesentlichen runden aufwärts drehenden Wirbeln auszubilden, wie dies in Fig. 2 für die links des Tauchausgusses liegende Hälfte des Kokillenraumes anhand eines Strömungsfadens schematisch dargestellt ist. Der Wirbeldurchmesser entspricht etwa der halben Strangbreite. Der dazu notwendige Strahlaustrittswinkel von etwa 40 bis 45 ° wird durch die große Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses erzielt. Damit wird das bei starker Strömungsumlenkung im Tauchausguss (kleiner Austrittswinkel) bekannte Phänomen reduziert, dass der Austrittsstrahl nach kurzer Laufstrecke bereits zum Gießspiegel gelenkt wird. Durch die große Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung stellt sich eine nicht bzw. nur gering rotationsbehaftete Strömung ein.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird weiters sichergestellt, dass sich ein System mit großen ausgeprägten Wirbeln aufbauen kann. Dazu darf der den Tauchausguss verlassende Austrittsstrahl zwischen den beiden Kokillenbreitseiten nicht zu stark abgebremst werden. Die Bremswirkung auf den Austrittsstrahl wird durch Wandreibung bestimmt, die durch den Kontakt des bewegten Austrittsstrahles mit der Strangschale entsteht. Da die bremsende Reibungskraft etwa mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit wächst, wird die Austrittsgeschwindigkeit erfindungsgemäß niedrig gehalten.
  • Ein vorteilhafter Anwendungsbereich für das Verfahren ist gegeben, wenn das Vorprodukt ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D = 15 25 ,
    Figure imgb0004
    vorzugsweise ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D
    Figure imgb0005
    von etwa 20, aufweist.
  • Vorzugsweise wird bei den vorgeschlagenen Vorprodukt-Querschnitten die Gießgeschwindigkeit vc auf einen Wert zwischen 0,5 m/min und 1,5 m/min eingestellt.
  • Eine erfindungsgemäße Stranggießanlage zum Herstellen eines stranggegossenen Vorproduktes, insbesondere von breiten Brammen, mit einer Dicke des Vorproduktes D>100 mm und einer Breite des Vorproduktes B= 2700 mm bis 3500 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von vc < 2 m/min, bestehend aus einer von Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden gebildeten Kokille, wobei die Innenabmessungen der Kokille auf dem Niveau der seitlichen Austrittsöffnungen des Tauchausgusses im Wesentlichen dem Abmessungen des Vorproduktes entsprechen einem eingangsseitig in die Kokille ragenden Tauchausguss mit einander gegenüberliegenden Austrittsöffnungen und einem Vorratsbehälter für die Schmelze, sowie ausgangsseitig der Kokille angeordneten Einrichtungen zum Abziehen, Führen und Kühlen des in der Kokille teilerstarrten, einen flüssigen Kern und eine erstarrte Strangschale aufweisenden Vorproduktes ist dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchausguss einander gegenüberliegende, in der Betriebsstellung zu den Schmalseitenwänden der Kokille hin orientierte Austrittsöffnungen enthält, und die Breite (b) des Tauchausgusses und die Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses in Relation zu einem bestimmten Breiten-Dicken-Verhältnis des Vorproduktes bzw der Kokille so festgelegt sind, dass die Bedingungen h B = 9 5 ψ + 1 5 D B
    Figure imgb0006

    und b h = 1 , 9 2 , 0
    Figure imgb0007

    erfüllt sind und eine die Geschwindigkeit der Schmelze im Kernquerschnitt des Tauchausgusses (vk) zur Gießgeschwindigkeit (vc) in Beziehung setzende Verhältniszahl ψ nach der Bedingung ψ = 0 , 1 B D 0 , 7
    Figure imgb0008
    bestimmt ist.
  • Eine Stranggießanlage dieser Art ist besonders geeignet, wenn das Vorprodukt ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D = 15 25 ,
    Figure imgb0009
    vorzugsweise ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D
    Figure imgb0010
    von etwa 20, aufweist.
  • Zur Erzielung eines optimalen Strahlaustrittswinkels ist der Innenboden des Tauchausgusses von der Tauchausgussmitte zur Austrittsöffnung in Gießrichtung geneigt ausgebildet. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Neigung des Innenbodens des Tauchausgusses 10° bis 20°, vorzugsweise etwa 15°, beträgt.
  • Damit wird die Tendenz zur Bildung eines drallfreien Austrittsstrahles wesentlich verstärkt. Am Tauchausguss sind ausschließlich zwei, im wesentlichen rechteckförmig ausgebildete Austrittsöffnungen angeordnet.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf folgende Figuren bezug genommen wird, die folgendes zeigen:
  • Fig. 1
    schematische Darstellung der Kokillenströmung bei Verwendung eines Tauchausgusses in der Kokille einer Stranggießanlage nach dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    schematische Darstellung der Kokillenströmung bei Verwendung eines Tauchausgusses in der Kokille einer Stranggießanlage gemäß der Erfindung
    Fig. 3a
    Teil eines Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Tauchausguss,
    Fig. 3b
    schematischer Grundriss mit Kokille und Tauchausguss entlang der Schnittlinie A - A durch den Tauchausguss in Fig. 3a.
  • Stahlstrang-Stranggießanlagen zur Herstellung von Breitenbrammen sind allgemein bekannt, in der Literatur beschrieben und bestehen im wesentlichen aus einem Zwischengefäß zur Aufnahme der Stahlschmelze, von dem aus die Schmelze über einen Tauchausguß in eine oszillierende Kokille übergeleitet wird. Aus der Kokille wird ein teilerstarrter Stahlgussstrang vertikal nach unten ausgefördert und in einer nachfolgenden Strangführung gekühlt und in eine horizontale Richtung umgelenkt. Anschließend wird der durcherstarrte Gussstrang mit einer Brennschneidmaschine in Brammen zerteilt, die dann einer Weiterbehandlung zugeführt werden.
  • Die Formung des Gussstranges erfolgt in einer oszillierenden Stranggiesskokille 1, die, wie in Fig. 3b schematisch dargestellt, von einander gegenüberliegenden Breitseitenwänden 2, 3 und zwischen diesen klemmbar angeordneten Schmalseitenwänden 4, 5 gebildet ist, wobei die Schmalseitenwände 4, 5 zur Einstellung verschiedener Strangbreiten (B) quer zur Gießrichtung verschiebbar sind. Die Innenflächen dieser Wände bilden einen formatbestimmenden Raum für die Bildung eines teilerstarrten Gussstranges, der als Vorprodukt aus der Kokille ausgefördert wird.
  • Die Erfindung ist beschränkt auf ein Verfahren zur Herstellung eines Vorproduktes mit eine Breite B von 2700 bis 3500 mm und eine Dicke D > 100 mm und auf eine Stranggießanlage mit einer Kokille, die diese Querschnittsabmessungen aufweist. In der Kokille selbst erfährt der Gussstrang keine wesentliche Verformung.
  • Die zu vergießende Schmelze wird von einem nicht dargestellten, jedoch bei derartigen Gießanlagen notorisch bekannten Vorratsbehälter über einen Tauchausguss 6 unterhalb des von der Schmelze in der Kokille gebildeten Badspiegels 7 durch seitliche, zu den Schmalseitenwänden 4, 5 gerichteten Austrittsöffnungen 8, in die Stranggießkokille 1 eingebracht. Die Schmelze durchströmt den Tauchausguss 6 in vertikaler Richtung, die der Gießrichtung in der Kokille entspricht, mit der Geschwindigkeit vk und wird im Bereich des geschlossenen Innenbodens 9 des Tauchausgusses 6 zu den seitlichen Austrittsöffnungen 8 umgelenkt und tritt durch diese in den Kokillenraum aus. Der Innenboden 9 ist ausgehend von seiner Mitte zur Austrittsöffnung 8 in Gießrichtung geneigt ausgebildet. Diese Neigung und die Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung 8 bestimmen die Richtung (den Winkel) der austretenden Schmelze und beeinflussen damit die Strömungsbildung. Die Tauchausguss-dicke (d) ist im wesentlichen von der Dicke des Vorproduktes (D) bestimmt. Die Breite (B) und die Dicke (D) des Vorproduktes sind durch die Produktionsvorgaben festgelegt. Daraus ergibt sich, dass die Breite (b) des Tauchausgusses, die Höhe (h) der seitlichen Austritts-öffnung des Tauchausgusses und die dimensionslose Zahl ψ, die im wesentlichen das Verhältnis von Gießgeschwindigkeit vc und der Geschwindigkeit vk des flüssigen Stahls im Tauchausguss (Kernquerschnitt) beschreibt, frei wählbar sind.
  • Der Wert ψ im Zusammenhang mit der Tauchausgussgeometrie bestimmt die Schmelzengeschwindigkeit im Tauchausguss-Austrittsquerschnitt und ist somit für die Güte der Kokillenströmung ausschlaggebend. Beim Gießen von mitteldicken und breiten Brammen (Breiten-Dicken-Verhältnis von etwa 20) werden mit konventionellen Tauchausgüssen ψ-Werte von 0,006 bis 0,008 erreicht. Untersuchungen haben ergeben, dass zum Gießen von überbreiten Gusssträngen bei gleichem Breiten-Dicken-Verhältnis ψ-Werte von 0,011 bis 0.015 erreicht werden müssen. Dafür sind geringere Geschwindigkeiten im Tauchausguss notwendig, die durch große Kern- und Austrittsquerschnitte erreicht werden.
  • Die nachfolgende Tabelle 1 veranschaulicht diese Verhältnisse für eine beispielhaft gewählte Vorproduktdicke D = 157 mm bei Vorproduktbreiten von B = 2500 mm und B = 3000 mm. Die erfindungsgemäßen Tauchausgüsse zeichnen sich durch die größere Höhe h der seitlichen Austrittsöffnungen 8 aus. Tabelle 1
    konventionellerTauchausguss erfindungsgemäßertauchausguss
    B = 2500 mm
    Figure imgb0011
    ψ = 0 , 006 0 , 008
    Figure imgb0012
    ψ = 0 , 011 0 , 015
    Figure imgb0013
    D B = 0.0628
    Figure imgb0014
    h B = 0 , 023 0 , 026
    Figure imgb0015
    h B = 0 , 032 0 , 040
    Figure imgb0016
    B D = 16
    Figure imgb0017
    h = 58 67 mm
    Figure imgb0018
    h = 81 99 mm
    Figure imgb0019
    B = 3000 mm
    Figure imgb0020
    ψ = 0 , 006 0 , 008
    Figure imgb0021
    ψ = 0 , 011 0 , 015
    Figure imgb0022
    D B = 0.052
    Figure imgb0023
    h B = 0 , 021 0 , 025
    Figure imgb0024
    h B = 0 , 030 0 , 037
    Figure imgb0025
    B D = 20
    Figure imgb0026
    h = 63 75 mm
    Figure imgb0027
    h = 91 112 mm
    Figure imgb0028
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Ausbildung der Kokillenströmung anhand eines Strömungsfadens bei Anwendung eines konventionellen Tauchausgusses, wobei der Austrittsstrahl im Bereich zwischen Tauchausguss 6 und Kokillenschmalseitenwand 4 auf die Badoberfläche trifft und dort in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird. Fig. 2 zeigt demgegenüber das Strömungsbild mit einem erfindungsgemäßen Tauchausguss, bei dem die Strömung erst im Bereich der Schmalseitenwand 4 in zwei Teilströme aufgeteilt wird und zwei annähernd kreisförmige Wirbel bildet.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines stranggegossenen Vorproduktes, insbesondere von breiten Brammen, mit einer Dicke des Vorproduktes D > 100 mm und einer Breite des Vorproduktes B = 2700 mm bis 3500 mm bei einer Gießgeschwindigkeit vc < 2 m/min in einer Stranggießanlage, wobei Schmelze, vorzugsweise Stahlschmelze, aus einem Vorratsbehälter über einen Tauchausguss durch einander gegenüberliegende Austrittsöffnungen in eine von Breitseitenwänden und Schmalseitenwänden gebildete Kokille eingebracht und das in der Kokille teilerstarrte, einen flüssigen Kern und eine erstarrte Strangschale aufweisende Vorprodukt kontinuierlich aus der Kokille abgezogen und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze den Tauchausguss mit zu den Schmalseitenwänden der Kokille gerichteten Bewegungsimpuls verlässt und für ein bestimmtes Breiten-Dicken-Verhältnis des Vorproduktes, in Abhängigkeit vom Verhältnis der Geschwindigkeit der Schmelze im Kernquerschnitt des Tauchausgusses (vk) zur Gießgeschwindigkeit (vc), Auslegungswerte für die Breite (b) des Tauchrohres und die Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses so gewählt werden, dass sich eine gleichmäßige Strangschalenbildung in Gießrichtung und Umfangsrichtung entlang der Breitseitenwände und Schmalseitenwände der Kokille einstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchausguss in Relation zur Kokille den Bedingungen h B = 9 5 ψ + 1 5 D B
    Figure imgb0029

    und b h = 1 , 9 2 , 0
    Figure imgb0030

    genügt und eine die Geschwindigkeit der Schmelze im Kernquerschnitt des Tauchausgusses (vk) zur Gießgeschwindigkeit (vc) in Beziehung setzende Verhältniszahl ψ nach der Bedingung ψ = 0 , 1 B D 0 , 7
    Figure imgb0031
    bestimmt wird.
    Es bedeuten: B = Breite des Vorproduktes (mm)
    D = Dicke des Vorproduktes (mm)
    b = Breite des Tauchausgusses (mm)
    h = Höhe der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses (mm)
    ψ = Verhältniszahl (dimensionslos)
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D = 15 25
    Figure imgb0032
    aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D
    Figure imgb0033
    von etwa 20 aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießgeschwindigkeit vc auf einen Wert zwischen 0,5 m/min und 1,5 m/min eingestellt wird.
  6. Stranggießanlage zum Herstellen eines stranggegossenen Vorproduktes, insbesondere von breiten Brammen, mit einer Dicke des Vorproduktes D>100 mm und einer Breite des Vorproduktes B= 2700 mm bis 3500 mm bei einer Gießgeschwindigkeit von vc < 2 m/min, bestehend aus einer von Breitseitenwänden (2, 3) und Schmalseitenwänden (4, 5) gebildeten Kokille (1), wobei die Innenabmessungen der Kokille auf dem Niveau der seitlichen Austrittsöffnungen des Tauchausgusses im Wesentlichen den Abmessungen des Vorproduktes entsprechen einem eingangsseitig in die Kokille ragenden Tauchausguss (6), mit einander gegenüberliegenden Austrittsöffnungen (8) und einem Vorratsbehälter für die einem Vorratsbehälter für die Schmelze, sowie ausgangsseitig der Kokille angeordneten Einrichtungen zum Abziehen, Führen und Kühlen des in der Kokille teilerstarrten, einen flüssigen Kern und eine erstarrte Strangschale aufweisenden Vorproduktes, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchausguss einander gegenüberliegende, in der Betriebsstellung zu den Schmalseitenwänden (4, 5) der Kokille hin orientierte Austrittsöffnungen (8) enthält, und die Breite (b) des Tauchausgusses und die Höhe (h) der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses in Relation zu einem bestimmten Breiten-Dicken-Verhältnis des Vorproduktes bzw der Kokille so festgelegt sind, dass die Bedingungen h B = 9 5 ψ + 1 5 D B
    Figure imgb0034

    und b h = 1 , 9 2 , 0
    Figure imgb0035

    erfüllt sind und eine die Geschwindigkeit der Schmelze im Kernquerschnitt des Tauchausgusses (vk) zur Gießgeschwindigkeit (vc) in Beziehung setzende Verhältniszahl ψ nach der Bedingung ψ = 0 , 1 B D 0 , 7
    Figure imgb0036
    bestimmt ist.
    Es bedeuten: B = Breite des Vorproduktes bzw. der Kokille (mm)
    D = Dicke des Vorproduktes bzw. der Kokille (mm)
    b = Breite des Tauchausgusses (mm)
    h = Höhe der seitlichen Austrittsöffnung des Tauchausgusses (mm)
    ψ = Verhältniszahl (dimensionslos)
  7. Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt bzw die Kokille ein Breiten"Dicken-Verhältnis B D = 15 25
    Figure imgb0037
    aufweist.
  8. Stranggießanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt bzw die Kokille ein Breiten-Dicken-Verhältnis B D
    Figure imgb0038
    von etwa 20 aufweist.
  9. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenboden (9) des Tauchausgusses von der Tauchausgussmitte zur Austrittsöffnung (8) in Gießrichtung geneigt ausgebildet ist.
  10. Stranggießanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Innenbodens (9) des Tauchausgusses 10° bis 20°, vorzugsweise etwa 15° beträgt.
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