EP1289690A1 - Vorrichtung zum stranggiessen von metallen, insbesondere von stahl - Google Patents

Vorrichtung zum stranggiessen von metallen, insbesondere von stahl

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EP1289690A1
EP1289690A1 EP01927941A EP01927941A EP1289690A1 EP 1289690 A1 EP1289690 A1 EP 1289690A1 EP 01927941 A EP01927941 A EP 01927941A EP 01927941 A EP01927941 A EP 01927941A EP 1289690 A1 EP1289690 A1 EP 1289690A1
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EP
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oscillating
continuous casting
frame
casting mold
oscillating frame
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EP01927941A
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Lothar Fischer
Adolf Zajber
Thomas Fest
Siegbert Schwenecke
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SMS Siemag AG
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SMS Demag AG
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    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/051—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds into moulds having oscillating walls
    • 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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/166—Controlling or regulating processes or operations for mould oscillation
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/053—Means for oscillating the moulds

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous casting of metals, in particular steel, by means of a continuous casting mold which is mounted in an oscillating frame which can be driven in an oscillating manner in the casting direction, the stroke of the oscillating movement and / or the frequency being adjustable and the oscillating frame being arranged symmetrically on both sides of the casting line Spring packs for guidance and weight compensation is stored.
  • the object of the invention is to improve the casting into more complicated casting cross sections compared to simply rectangular slab cross sections.
  • the object is achieved on the basis of the device for continuous casting of metals, in particular steel, according to the invention, by application to a continuous casting mold with a profiled casting cross section mounted in the oscillating frame, the leaf spring-mounted oscillating frame with continuous casting mold being operable in the resonance oscillation process.
  • the use of leaf springs guarantees a backlash-free and wear-free deflection with an improvement in the guiding accuracy by a multiple of previous oscillation devices and thus a significant reduction in the friction of the strands.
  • a sinusoidal or deviating oscillation with high frequencies and small lifting heights contributes to this.
  • This so-called resonance oscillation is also favored by the reduced mass of the oscillating frame. It is now possible to produce a high surface quality even on profiled casting strands, which is associated with an improvement in the structure close to the edge. Furthermore, a reduction in the sensitivity to cracks can be achieved.
  • the continuous casting mold with a profiled casting cross section has a dog-bone-shaped casting cross section.
  • the strand surface can in principle be improved in that the oscillation movement can be changed by means of the drive in the oscillation stroke and / or in the frequency and / or in the oscillation curve.
  • the decrease in For this purpose, friction can be calculated using calculation models and the values obtained can be entered into the control of the respective drive.
  • the frictional force can be influenced via the lifting height of the oscillating movement of the oscillating frame.
  • the continuous casting mold operated in the resonance process can have a low frictional force value in that the stroke height of the oscillating movement of the oscillating frame can be adjusted to approximately 0.3-6 mm.
  • the storage of the continuous casting mold for the resonance oscillation process is designed according to an improvement in such a way that leaf spring assemblies running in pairs on both sides are spring-mounted in a base frame at an acute angle to one another, and that the oscillating frame carrying the continuous casting mold is centered on the ends between the ends Leaf spring assemblies and the swing frame is attached and connected to these bearing blocks.
  • This storage achieves the desired precise guidance with the lowest possible mass of the components.
  • the upper pair of leaf springs is fastened in a horizontally extending manner in the horizontally or inclinedly arranged base frame.
  • the surface of the solidifying casting strand can be monitored such that a hydraulic drive is provided for the oscillating frame, to which a measuring device for determining the pressures in the drive cylinder is connected, on the basis of which the frictional force between the casting strand and the continuous casting mold can be calculated ,
  • Continuous casting mold in view and Fig. 2 shows a cross section through a resonance continuous casting mold.
  • a device for the continuous casting of metals, in particular steel, by means of a continuous casting mold 1 which is mounted in an oscillating frame 3 which can be driven to oscillate in the casting direction 2, the stroke of the oscillating movement and / or the frequency being adjustable and the oscillating frame 3 by means of leaf spring assemblies 4a, 4b; 5a, 5b is mounted for guidance and weight compensation.
  • the continuous casting mold 1 has a profiled casting cross section 1 a, the leaf spring-mounted oscillating frame 3 being operated together with the continuous casting mold 1 using the resonance oscillation method.
  • a dog-bone shape is shown as a striking example of a profiled casting cross-section 1a, with which the starting material for double-T profile rails is cast.
  • a homogeneous surface without major defects is generated in that the oscillation movement can be changed by means of a drive 6 in the oscillation stroke and / or in the frequency and / or in the oscillation curve.
  • This oscillation movement can be transmitted to the oscillating frame 3 by means of a hydraulic or an electrical or electro-mechanical drive 6.
  • the frictional force is to be influenced via the lifting height of the oscillating movement of the oscillating frame 3, ie to be kept as small as possible.
  • the frictional force as well as the surface quality can be influenced particularly by smaller lifting heights of the oscillating movements, for example in the form that the lifting height of the oscillating movement of the oscillating frame is adjusted to approx. 0.3 - 6 mm.
  • the drive 6 engages at the point of attack 6a shown on the left in FIG. 2.
  • the structure of the mold oscillation device is shown in more detail in FIG. 2: In a base frame 7, leaf spring assemblies 4a, 4b, bottom and 5a and 5b, top, run in pairs at an acute angle to one another.
  • the drive 6 for the oscillatory movements can consist of a hydraulic drive 9 with a drive cylinder 9a, the drive rod 9b of which, with a screw connection, penetrates the oscillating frame 3 and is mounted therein.
  • the swing frame 3 is supported on a cross member 10 for the drive 6.
  • the leaf spring assemblies 4a, 4b and 5a, 5b are each clamped at their ends by means of a spring clamp 11, which is clear in FIG. 2.
  • a base frame 7 carries the swing frame 3, which holds a bearing block 8 on a lower spar.
  • the swing frame 3 is connected to the base frame 7 by clamping the leaf spring assemblies 4a, 4b (5a, 5b) via a lower holding plate 12 by means of bearing block screw connections 13 (each consisting of a screw, a threaded nut and a washer).
  • bearing block screw connections 13 each consisting of a screw, a threaded nut and a washer.
  • leaf spring assemblies 4a, 4b (on the other side 5a, 5b) are fastened to the base frame 7 by means of a respective lower holding plate 15 and screw connections 16.
  • the arrangement of the leaf spring assemblies 4a, 4b is spatially completed by a protective plate 17.
  • a centering rod 18 and lateral connecting screws 19 are also present.
  • the leaf spring assemblies 5a, 5b are mounted in the upper part of the base frame 7 by means of upper holding plates 20 and upper screw connections 21.
  • the upper bearing block 8 is provided by means of upper bearing block screw connections 22 and an upper stop 23.
  • a base frame part 24 is also provided for the upper leaf spring assemblies 5a and 5b to delimit them from the leaf spring assembly 5b. Furthermore, connecting elements 25 are visible.

Landscapes

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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, mittels einer Stranggießkokille, die in einem in Gießrichtung oszillierend antreibbaren Schwingrahmen gelagert ist, wobei der Hub der Oszillationsbewegung und / oder die Frequenz einstellbar sind und der Schwingrahmen mittels beidseitig zur Gießader symmetrisch angeordneter Federpakete zur Führung und Gewichtskompensation gelagert ist.
Das Stranggießen von Brammen, z.B. mit einem Gießquerschnitt von 210/250 x 1000 - 2050 mm auf der Grundlage einer sog. Resonanzkokille ist bekannt (EP 0 468 607 B1). Die Vorteile einer solchen Resonanzkokille sind im wesentlichen die Reduzierung der oszillierenden Massen und eine Verbesserung der Dynamik, so dass die Eigenschaften eines servo-hydraulischen Antriebs ausgeschöpft werden können. Die hierzu eingesetzte flüssigkeitsgekühlte Stranggießkokille in einer Oszillationsvorrichtung sieht Federelemente vor, die gleichsinnig mit der Gießrichtung eine wesentlich geringere Steifigkeit gegenüber den Querrichtungen aufweisen , gleichmäßig verteilt und einseitig befestigt sind und sich quer zur Gießrichtung erstrecken. Die gegenüberliegenden Enden der Federelemente sind an einer Tragplatte befestigt und die Tragplatte ist mit einem ortsfesten Grundrahmen verbunden. Der Oszillationsantrieb greift an der Stützplatte an. Es sind auch Blattfedern von dieser Bauart bekannt, wobei die nachgiebig weichen Blattfedern zueinander sowie in Bezug auf die jeweiligen an der gegenüberliegenden Kokillenschmalseite angeordneten Blattfedern in paralleler Lage eingespannt sind (EP 0 953391 A1).
Das Vergießen von profilierten Gießsträngen ( ausgenommen einfach polygonalen) ist technologisch anspruchsvoll, weil die Reibkraft und die Gießpulver- Kriterien für individuelle Stahlsorten weitgehend unbestimmt sind. Es kommt daher immer wieder zu schlechten Strangoberflächen, die durch hohe Reibkräfte verursacht werden. Im Extremfall zerstören Kleberdurchbrüche das Ar- beitsergebnis und verursachen einen hohen wirtschaftlichen Schaden. Um so mehr sind davon Gießquerschnitte mit einem unstetigen Verlauf der Kokillen- längs- und Schmalseiten betroffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber einfach rechteckigen Brammenquerschnitten auch das Gießen in kompliziertere Gießquerschnitte zu verbessern.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der eingangs bezeichneten Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, erfindungsgemäß durch die Anwendung auf eine im Schwingrahmen gelagerte Stranggießkokille mit profiliertem Gießquerschnitt gelöst, wobei der blattfedergelagerte Schwingrahmen mit Stranggießkokille im Resonanz-Oszillationsverfahren betreibbar ist. Die Verwendung von Blattfedern gewährleistet eine spiel- und verschleißfreie Auslenkung mit einer Verbesserung der Führungsgenauigkeit um das Mehrfache bisheriger Oszillationsvorrichtungen und damit eine deutliche Minderung der Strangreibung. Dazu trägt eine sinusförmige oder vom Sinusverlauf abweichende Oszillation mit hohen Frequenzen und kleinen Hubhöhen bei. Diese sog. Resonanz-Oszillation wird außerdem durch verringerte Massen des Schwing-rahmens begünstigt. Es ist jetzt möglich, auch an profilierten Gießsträngen eine hohe Oberflächenqualität zu erzeugen, womit eine Verbesserung des randnahen Gefüges verbunden ist. Ferner kann eine Verminderung der Rissempfindlichkeit erzielt werden.
Die Vorteile der Erfindung werden an einem ausgewählten Gestaltungsbeispiel deutlich, indem die Stranggießkokille mit profiliertem Gießquerschnitt einen dog-bone-geformten Gießquerschnitt aufweist.
Aufgrund der geschilderten Eigenschaften der sog. Resonanzkokille kann die Strang-oberfläche prinzipiell dadurch verbessert werden, indem die Oszillationsbewegung mittels des Antriebs im Oszillationshub und / oder in der Frequenz und / oder in der Oszillationskurve veränderbar ist. Die Verminderung der Reibung kann dazu über Rechenmodelle errechnet und die erhaltenen Werte in die Regelung des jeweiligen Antriebs eingegeben werden.
Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Reibkraft über die Hubhöhe der Oszillationsbewegung des Schwingrahmens beinflussbar ist. Die im Resonanzverfahren betriebene Stranggießkokille kann einen geringen Reibkraftwert derart erhalten, indem die Hubhöhe der Oszillationsbewegung des Schwingrahmens auf ca. 0,3 - 6 mm einregelbar ist.
Die Lagerung der Stranggießkokille für das Resonanz-Oszillationsverfahren ist nach einer Verbesserung dahingehend gestaltet, dass in einem Grundrahmen unter einem spitzen Winkel zueinander beidseitig paarweise verlaufende Blattfederpakete beid-endig federnd befestigt sind und dass der die Stranggießkokille tragende Schwingrahmen mittels mittig zwischen den Enden jeweils auf den Blattfederpaketen und dem Schwingrahmen befestigten und mit diesen verbundenen Lagerböcken gelagert ist. Diese Lagerung erzielt die gewünschte genaue Führung bei einer geringstmöglichen Masse der Bauteile.
Im allgemeinen ist vorgesehen, dass das obere Blattfederpaket-Paar horizontal verlaufend im horizontal oder geneigt angeordneten Grundrahmen befestigt ist.
Die Überwachung der Oberfläche des sich verfestigenden Gießstranges kann nach weiteren Merkmalen derart erfolgen, dass ein hydraulischer Antrieb für den Schwingrahmen vorgesehen ist, an den eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Drücke im Antriebszylinder angeschlossen ist, aufgrund deren die Reibkraft zwischen dem Gießstrang und der Stranggießkokille errechenbar ist.
Schließlich besteht eine weitere Maßnahme zur homogenen Oberflächengestaltung darin, dass eine Gießpulverzufuhrautomatik vorgesehen ist. Dadurch kann eine gleichmäßige Verteilung des Gießpulvers pro Flächeneinheit leichter und damit eine weitere Verminderung der auftretenden Reibkraft erzielt werden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Resonanz-
Stranggießkokille in Ansicht und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Resonanz-Stranggießkokille.
Gemäß Fig. 1 dient eine Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, mittels einer Stranggießkokille 1 , die in einem in Gießrichtung 2 oszillierend antreibbaren Schwingrahmen 3 gelagert ist, wobei der Hub der Oszillationsbewegung und / oder die Frequenz einstellbar sind und der Schwingrahmen 3 mittels beidseitig zur Gießader symmetrisch angeordneter Blattfederpakete 4a, 4b; 5a, 5b zur Führung und Gewichtskompensation gelagert ist. Die Stranggießkokille 1 weist einen profilierten Gießquerschnitt 1 a auf, wobei der blattfedergelagerte Schwingrahmen 3 zusammen mit der Stranggießkokille 1 im Resonanzoszillationsverfahren betrieben wird. Als ein prägnantes Beispiel für einen profilierten Gießquerschnitt 1a ist eine dog-bone-Form gezeigt, mit der Vormaterial für Doppel-T-Profilschienen gegossen wird. Eine homogene Oberfläche ohne größere Fehler wird dadurch erzeugt, dass die Oszillationsbewegung mittels eines Antriebs 6 im Oszillationshub und / oder in der Frequenz und / oder in der Oszillationskurve veränderbar ist. Diese Oszillationsbewegung kann mittels eines hydraulischen oder eines elektrischen oder elektro-mechanischen Antriebs 6 auf den Schwingrahmen 3 übertragen werden. Dabei ist die Reibkraft über die Hubhöhe der Oszillationsbewegung des Schwingrahmens 3 zu beeinflussen, d.h. so klein wie möglich zu halten. Die Reibkraft sowie die Oberflächenqualität können besonders durch kleinere Hubhöhen der Oszillationsbewegungen z.B. in der Form beeinflusst werden, dass die Hubhöhe der Oszillationsbewegung des Schwingrahmens auf ca. 0,3 - 6 mm eingeregelt wird. Der Antrieb 6 greift an der in Fig. 2, links angezeigten Angriffsstelle 6a an. Der Aufbau der Kokillen-Oszillationsvorrichtung ist genauer in Fig. 2 dargestellt: In einem Grundrahmen 7 verlaufen unter einem spitzen Winkel zueinander beidseitig paarweise Blattfederpakete 4a, 4b, unten und 5a und 5b, oben.
Der Antrieb 6 für die Oszillationsbewegungen kann, wie in Fig. 1 gezeigt , aus einem hydraulischen Antrieb 9 mit einem Antriebszylinder 9a bestehen, dessen Antriebsstange 9b mit einer Verschraubung den Schwingrahmen 3 durchdringt und in diesem gelagert ist. der Schwingrahmen 3 ist dabei auf eine Traverse 10 für den Antrieb 6 gestützt. Die Blattfederpakete 4a, 4b und 5a, 5b sind jeweils mittels einer Federklemmung 11 an ihren Enden eingespannt, was in Fig. 2 deutlich wird.
Gemäß Fig. 2 trägt ein Grundrahmen 7 den Schwingrahmen 3, der an einem unteren Holm einen Lagerbock 8 hält. Der Schwingrahmen 3 ist über eine untere Halteplatte 12 mittels Lagerbock- Verschraubungen 13 (jeweils bestehend aus einer Schraube, einer Gewindemutter und einer Unterlegscheibe) mit dem Grundrahmen 7 unter Einspannung der Blattfederpakete 4a, 4b ( 5a, 5b) verbunden. Die Bewegung des Schwingrahmens 3 wird über einen Sicherheits- Anschlag 14 nach unten begrenzt.
In derselben Art sind am Grundrahmen 7 die Blattfederpakete 4a, 4b ( auf der anderen Seite 5a, 5b) mittels jeweils einer unteren Halteplatte 15 und Verschraubungen 16 befestigt. Die Anordnung der Blattfederpakete 4a, 4b wird durch jeweils ein Schutzblech 17 räumlich abgeschlossen. Ferner sind ein Zentrierstab 18 und seitliche Verbindungsschrauben 19 vorhanden.
Im oberen Teil des Grundrahmens 7 sind die Blattfederpakete 5a, 5b mittels oberen Halteplatten 20 und oberen Verschraubungen 21 gelagert. In analoger Bauart ist der obere Lagerbock 8 mittels oberen Lagerbock-Verschraubungen 22 und einem oberen Anschlag 23 versehen. Für die oberen Blattfederpakete 5a und 5b ist ebenfalls ein Grundrahmenteil 24 zum Abgrenzen gegenüber dem Blattfederpaket 5b vorgesehen. Weiterhin sind Verbindungselemente 25 sichtbar. Bezuqszeichenliste:
1 Stranggießkokille
1 a profilierter Gießquerschnitt
2 Gießrichtung
3 Schwingrahmen
3a Ende
3b Ende
4a Blattfederpaket
4b Blattfederpaket
5a Blattfederpaket
5b Blattfederpaket
6 Antrieb
6a Angriffstelle für Antrieb
7 Grundrahmen
8 Lagerbock
9 hydraulischer Antrieb
9a Antriebszylinder
9b Antriebsstange mit Verschraubung
10 Traverse für Antrieb
1 1 Federklemmung
12 untere Halteplatte
13 untere Lagerbock-Verschraubung
14 Sicherheits-Anschlag
15 untere Halteplatte
16 Verschraubung
17 Schutzblech
18 Zentrierstab
19 seitliche Verbindungsschraube
20 obere Halteplatte
21 obere Verschraubungen 2 obere Lagerbock-Verschraubung 3 oberer Anschlag 4 Grundrahmenteil 5 Verbindungselemente

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Stranggießen von Metallen, insbesondere von Stahl, mittels einer Stranggießkokille, die in einem in Gießrichtung oszillierend antreibbaren Schwingrahmen gelagert ist, wobei der Hub der Oszillationsbewegung und / oder die Frequenz einstellbar sind und der Schwingrahmen mittels beidseitig zur Gießader symmetrisch angeordneter Federpakete zur Führung und Gewichtskompensation gelagert ist, gekennzeichnet durch die Anwendung auf eine im Schwingrahmen (3) gelagerte Stranggießkokille (1) mit profiliertem Gießquerschnitt (1 a), wobei der blattfedergelagerte Schwingrahmen (3) mit Stranggießkokille (1) im Resonanzoszillationsverfahren betreibbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießkokille (1) mit profiliertem Gießquerschnitt (1a)einen dog-bone-geformten Gießquerschnitt aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsbewegung mittels des Antriebs (6) im Oszillationshub und / oder in der Frequenz und / oder in der Oszillationskurve veränderbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsbewegung mittels eines hydraulischen oder eines elektrischen oder elektro-mechanischen Antriebs (6) auf den Schwingrahmen (3) übertragbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkraft über die Hubhöhe oder die Art der Oszillationsbewegung des Schwingrahmens (3) beeinflussbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubhöhe der Oszillationsbewegung des Schwingrahmens ( 3) auf ca. 0,3 - 6 mm einregelbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Grundrahmen (7) unter einem spitzen Winkel zueinander beidseitig paarweise verlaufende Blattfederpakete (4a,4b; 5a,5b) beiden- dig federnd befestigt sind und dass der die Stranggießkokille (1) tragende Schwing-rahmen (3) mittels zwischen den Enden (3a;3b) jeweils auf den Blattfederpaketen (4a,4b;5a,5b ) und dem Schwingrahmen (3) befestigten und mit diesen verbundenen Lagerböcken (8) gelagert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Blattfederpaket-Paar (5a,5b) horizontal verlaufend im horizontal oder geneigt angeordneten Grundrahmen (7) befestigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Antrieb (9) für den Schwingrahmen (3) vorgesehen ist, an den eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Drücke im Antriebszylinder (9a)angeschlossen ist, aufgrund deren die Reibkraft zwischen dem Gießstrang und der Stranggießkokille (1) errechenbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gießpulverzufuhrautomatik vorgesehen ist.
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