EP1291099A2 - Method and device for optimizing the quality of continuously cast ingots, having a circular or quasi circular cross-section - Google Patents

Method and device for optimizing the quality of continuously cast ingots, having a circular or quasi circular cross-section Download PDF

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EP1291099A2
EP1291099A2 EP02019561A EP02019561A EP1291099A2 EP 1291099 A2 EP1291099 A2 EP 1291099A2 EP 02019561 A EP02019561 A EP 02019561A EP 02019561 A EP02019561 A EP 02019561A EP 1291099 A2 EP1291099 A2 EP 1291099A2
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EP
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casting
round
cross
strand
rollers
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EP02019561A
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EP1291099A3 (de
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Hans Streubel
Klaus Dr. Harste
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Publication date
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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
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing the quality of at least a casting machine with mold continuous castings with round or approximately round cross-sections or cross-sectional areas in the area of soft reduction (Residual solidification).
  • the invention also relates to a device for Execution of the procedure.
  • the reduction in the thickness of cast strands known as soft reduction is known below the casting mold in continuous casting plants.
  • the strand is usually used with one or more rolls or roll segments reduced in thickness, in order to improve the internal quality of the casting strand, i.e. Reduce nuclear segregation and core porosity inside the strand.
  • This procedure requires in the case of rectangular continuous casting cross sections as a result the strand elongation a comparatively large decrease in thickness to the desired To improve the internal quality of the casting strand. For this is, however, a high effort and a correspondingly large mechanical engineering Effort required.
  • a significant improvement is achieved by profiling the continuous casting cross section reached on one or two sides. Through such profiling, the desired reduction in core segregation is comparatively less expensive and enables core porosity.
  • the document WO 00/37 200 describes a process for the production of continuous cast billets in a vertical continuous caster with horizontal Outlet, followed by at least one descaling device and several Rolling mills.
  • the one in the vertical continuous caster with horizontal The billets produced in the outlet show differences in the solidified state Material concentration across the cross section. It is reported that almost All steels have porous spots below the surface and in the core area. Free-cutting steels are particularly affected. Show carbon-manganese steels Segments in the core area, which include the production of e.g. high strength Complicate wires.
  • High-carbon chrome steels form Lint in the core area, which, for example, the quality of the inner surfaces greatly deteriorate from pickled pipes of high precision.
  • Chromium-nickel steels have one depending on their chemical composition Part of the high proportion of delta ferrite as a second fiber, which is used for round billets pronounced maximum at a distance of 0.4 to 0.7 x radius from the core and the formability of these steels in subsequent cross rolling processes greatly reduced, since the main forming zone is located in this cross-sectional area. As a result, only low degrees of stretching can be achieved. From a medium one Delta ferrite content of around 4% gives rise to general problems of formability for example in the form of cracks.
  • the described prior art has the overall disadvantage that the Possibilities for influencing different material concentrations over the billet cross-section of those cast in the vertical continuous caster Bludgeons are restricted.
  • the object of the invention based on specifying a method and a device by which the quality of continuous castings with round or approximately round cross-section or cross-sectional areas with technically uncomplicated and to optimize economically favorable means.
  • An embodiment of the method provides that round, in particular comparative large strand cross-sections, or strand cross-sectional areas for Avoidance of structural cracks or uncontrolled deformation of the strand this, thanks to rollers that can be adjusted on both sides and offset by approximately 90 ° to the reduction level is supported. These support rollers can also be a minor at the same time Take over forming without increasing the susceptibility to cracking.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that the round or nearly round pouring cross-section through adjustable on both sides, um Rollers offset by 90 ° to the reduction plane in the area of residual solidification Amount between 5 and 60% of the main reduction is deformed. This will a further core compression in the soft reduction section and thus a considerable one Quality improvement of the inner cross section of the cast strand reached before this is formed into the final cross section in rolling stands.
  • the position of the sump tip in the cast strand depends on the steel quality, Melt temperature, casting speed, casting powder and amount of water spray is calculated and the position of the roles is adjusted accordingly.
  • a device is also used to carry out the method according to the invention proposed to optimize the quality of in at least one casting machine continuous casting with continuous or approximate with continuous mold round cross-section or cross-sectional areas in the area of residual solidification provides adjustable roles that with an approximately cylindrical or to the Rounding of the casting formats are adapted profiling, the Profile radius is at least 1.5 times the largest casting format radius.
  • An embodiment of the device is further characterized in that in the case of round or approximately round, in particular comparatively large Strand cross-sections or cross-sectional areas to avoid structural cracks or uncontrolled deformations of the casting strand, this, in the area the residual solidification can be adjusted on both sides and is offset by approx. 90 ° to the reduction level Roles.
  • This device can be used for the first time Circular cross-sections or similar cross-sections, free of nuclear segregation and Core porosities are created, reducing the internal quality of the cast Strands is optimized.
  • Figure 1 shows a side view of a circular continuous caster with horizontal Spout for an endless cast steel casting 1 with a round or approximately round cross-section or cross-sectional areas.
  • the continuous casting plant comprises the mold 2 with guide rollers arranged below its outlet 3, 3 'comparatively small diameter.
  • the cast strand 1 already forms in the mold 2 from solidifying at the edge Melt.
  • the strand with liquid core emerging from the mold becomes targeted cooling in the secondary cooling section, which means that the continuous shell is continuously grows and becomes a solid core.
  • the strand becomes in the area of residual solidification with the help of adjustable rollers 4, 5 in at least one reduction level reduced and deformed in cross-section. By the deformation of the strand in the area of residual solidification, nuclear segregation and core porosity are reduced.
  • the casting strand 1 can be adjusted on both sides by approximately 90 ° to the reduction level Rollers 4, 5 supported and guided and possibly slightly deformed.
  • the round or approximately round casting cross-section thanks to rollers that can be adjusted on both sides and offset by 90 ° to the reduction level deformed by an amount between 5 and 60% of the main reduction, which the further core compression and thus increase the internal quality of the cast strand serves.
  • FIG. 1 The position of the sump tip 5 in the area of the residual solidification 8 can be seen in FIG. 1, which according to the steel quality, the melting temperature, the Casting speed, the lubricant and / or the amount of spray water can be calculated and is adjustable, the employment of the rollers 4, 5 accordingly is adjusted.
  • roller 2 shows a strand cross section in a reduction plane. In vertical Direction, the strand is through the rollers 4 and in a horizontal plane the rollers 5 deformed.
  • the rollers can be cylindrical and / or profiled become.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung der Qualität, von in mindestens einer Gießmaschine mit Kokille (2) endlos gießbaren Gießsträngen (1) mit runden oder annähernd runden Querschnitten bzw. Querschnittsbereichen, im Bereich der Soft-Reduktion (Resterstarrung). Hierzu werden die Gießstränge (1) unterhalb der Kokille (2) im Bereich der Resterstarrung in wenigstens einer Reduzierebene durch anstellbare Rollen (4, 5) zur Verbesserung der Innenqualität reduzierend verformt. In einem weiteren Schritt kann der runde oder annähernd runde Gießquerschnitt durch beidseitig anstellbare und um 90° zur Reduzierebene versetzte Rollen (4, 5) um einen Betrag zwischen 5 und 60 % der Hauptreduzierung im Bereich der Resterstarrung (8) verformt werden, um die Innenqualität durch eine weitere Kernverdichtung zu erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Qualität von in mindestens einer Gießmaschine mit Kokille endlos gießbaren Gußsträngen mit runden oder annähernd runden Querschnitten bzw. Querschnittsbereichen im Bereich der Soft-Reduktion (Resterstarrung). Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannt ist die als Soft-Reduktion bezeichnete Dickenreduzierung von Gießsträngen unterhalb der Gießkokille in Stranggießanlagen. Dabei wird der Strang üblicherweise mit einer oder mehreren Rollen oder Rollensegmenten in der Dicke reduziert, um eine Verbesserung der Innenqualität des Gießstranges zu erreichen, d.h. Kernseigerungen und Kernporosität im Inneren des Stranges zu reduzieren. Diese Verfahrensweise erfordert bei rechteckigen Stranggießquerschnitten infolge der Stranglängung eine vergleichsweise große Dickenabnahme, um die gewünschte Verbesserung der Innenqualität des Gießstranges zu erreichen. Hierzu ist jedoch ein hoher Kraftaufwand und ein entsprechend großer maschinentechnischer Aufwand erforderlich.
Eine deutliche Verbesserung wird durch eine Profilierung des Stranggießquerschnitts auf einer oder zwei Seiten erreicht. Durch eine solche Profilierung wird mit vergleichsweise geringerem Aufwand die angestrebte Reduzierung von Kernseigerung und Kernporosität ermöglicht.
Da aber die Märkte bzw. die verarbeitende Industrie zunehmend für die Herstellung von rotationssymetrischen Bauteilen runde Stranggießquerschnitte benötigt, gewinnt die Verbesserung der Qualität von Gießsträngen mit rundem oder ähnlichem Querschnitt zunehmend an Bedeutung.
Das Dokument WO 00/37 200 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von stranggegossenen Knüppeln in einer Vertikal-Rundstranggießanlage mit horizontalem Auslauf, gefolgt von mindestens einer Entzunderungseinrichtung und mehreren Walzgerüsten. Die in der Vertikal-Rundstranggießanlage mit horizontalem Auslauf erzeugten Knüppel weisen im erstarrten Zustand Unterschiede in der Materialkonzentration über den Querschnitt auf. Es wird berichtet, dass bei fast allen Stählen poröse Stellen unterhalb der Oberfläche und im Kernbereich auftreten. Besonders betroffen sind Automatenstähle. Kohlenstoff-Mangan-Stähle zeigen Seigerungen im Kernbereich, welche die Herstellung von z.B. hochfesten Drähten erschweren. Bei hochgekohlten Chromstählen kommt es zur Bildung von Flusen im Kernbereich, welche beispielsweise die Qualität der Innenoberflächen von gebeizten Rohren hoher Präzision stark verschlechtern.
Chrom-Nickel-Stähle weisen je nach chemischer Zusammensetzung einen zum Teil hohen Anteil an Delta-Ferrit als zweite Faser auf, der bei Rundknüppeln ein ausgeprägtes Maximum im Abstand von 0,4 bis 0,7 x Radius vom Kern hat und das Umformvermögen dieser Stähle bei nachfolgenden Schrägwalzprozessen stark herabsetzt, da sich in diesem Querschittsbereich die Hauptumformzone befindet. Als Folge sind nur geringe Streckgrade realisierbar. Ab einem mittleren Delta-Ferritgehalt von etwa 4 % ergeben sich generelle Probleme der Umformbarkeit zum Beispiel in Form von Rissen.
Zur Verbesserung der Oberflächenqualität von in Stranggießanlagen gegossenen Metallsträngen ist es beispielsweise aus der DE 41 23 956 C2 bekannt, nach dem Gießen, und zwar möglichst nahe dem Kokillenaustritt und bevor der Strang mit Spritzwasser in Berührung kommt, von dessen Oberfläche Schlacke, Zunder und dergleichen Fremdstoffe abzutragen.
Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Minderung von Materialinhomogenitäten bekannt. Eine Möglichkeit ist die Verringerung der Überhitzungstemperatur. Nachteilig ist hierbei die Gefahr des Einfrierens der Schmelze im Verteiler der Stranggießanlage.
Eine weitere Möglichkeit ergibt sich durch elektromagnetisches Rühren der erstarrenden Schmelze im Strang mit dem Vorteil des Abbrechens der Stengel-Kristalle, deren Durchmischung und der sich dabei ergebenden feinglobulistischen Erstarrungsstruktur in einem vergleichsweise großen inneren Bereich des Strangquerschnittes. Nachteilig ist die stationäre Anordnung von erforderlichen Elektromagneten. Dies führt aus Platzgründen zu erheblichen Schwierigkeiten. Weiterhin kann zu starkes Rühren auch zu unerwünschten weißen Bändern führen.
Der geschilderte Stand der Technik weist insgesamt den Nachteil auf, dass die Möglichkeiten zur Beeinflussung von unterschiedlichen Materialkonzentrationen über den Knüppelquerschnitt von im Vertikal-Rundstranggießanlagen gegossenen Knüppeln eingeschränkt sind.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch welche die Qualität von in Stranggießanlagen endlos gießbaren Gußsträngen mit rundem oder annähernd rundem Querschnitt bzw. Querschnittsbereichen mit technisch unkomplizierten und wirtschaftlich günstigen Mitteln zu optimieren ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Gußstränge unterhalb der Kokille im Resterstarrungsbereich in wenigstens einer Reduzierebene durch anstellbare Rollen zur Verbesserung der Innenqualität reduzierend verformt werden. Infolge der reduzierenden Verformung der Rundquerschnitte wird die Gefahr von Kernseigerungen herabgesetzt und die Kernporosität im gegossenen Strang wird vermindert. Es wird eine vorteilhafte Verdichtung des Material bis in die Kernzone des Gießstranges erreicht und damit die angestrebte Verbesserung der Innenqualität erzielt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass bei runden, insbesondere vergleichsweise großen Strangquerschnitten, bzw. Strangquerschnittsbereichen zur Vermeidung von Gefügerissen bzw. unkontrollierten Verformungen des Stranges dieser, durch beidseitig anstellbare, zur Reduzierebene um ca. 90° versetzte Rollen gestützt wird. Diese Stützrollen können auch gleichzeitig eine geringfügige Umformung übernehmen, ohne die Rißanfälligkeit zu erhöhen.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der runde oder annähernd runde Gießquerschnitt durch beidseitig anstellbare, um 90° zur Reduzierebene versetzte Rollen im Bereich der Resterstarrung um einen Betrag zwischen 5 und 60 % der Hauptreduzierung verformt wird. Hierdurch wird in der Soft-Reduktionsstrecke eine weitere Kernverdichtung und damit eine erhebliche Qualitätsverbesserung des Innenquerschnitts des Gußstranges erreicht, bevor dieser in Walzgerüsten zum Endquerschnitt umgeformt wird.
Besonders Vorteilhaft ist nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass die Lage der Sumpfspitze im Gußstrang nach Maßgabe der Stahlqualität, Schmelzentemperatur, Gießgeschwindigkeit, Gießpulver und Spritzwassermenge berechnet und die Anstellung der Rollen entsprechend angepaßt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, die zur Optimierung der Qualität von in mindestens einer Gießmaschine mit Kokille endlos gegossenen Gußsträngen mit rundem oder annähernd rundem Querschnitt oder Querschnittsbereichen im Bereich der Resterstarrung anstellbare Rollen vorsieht, die mit einer annähernd zylinderförmigen bzw. an die Rundungen der Gießformate angepaßte Profilierung ausgebildet sind, wobei der Profilradius mindestens 1,5 mal so groß ist wie der größte Gießformatradius. Mit dieser Vorrichtung wird auf unkomplizierte und wirtschaftlich günstige Weise die Verbesserung der Innenqualität der gegossenen Rundquerschnitte erzielt.
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass bei runden oder annähernd runden, insbesondere vergleichsweise großen Strangquerschnitten bzw. -querschnittsbereichen, zur Vermeidung von Gefügerissen bzw. unkontrollierten Verformungen des Gießstranges, diesem, im Bereich der Resterstarrung beidseitig anstellbare und zur Reduzierebene um ca. 90° versetzte Rollen, zugeordnet sind. Mit dieser Vorrichtung können erstmalig gegossene Rundquerschnitte oder ähnliche Querschnitte, frei von Kernseigerungen und Kernporositäten erzeugt werden, wodurch die Innenqualität der gegossenen Stränge optimiert wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
Figur 1 zeigt in Seitenansicht eine Bogen-Rundstranggießanlage mit horizontalem Auslauf für einen endlos gegossenen Stahlgußstrang 1 mit rundem oder annähernd rundem Querschnitt oder Querschnittsbereichen. Die Stranggußanlage umfaßt die Kokille 2 mit unterhalb von ihrem Auslaß angeordneten Führungsrollen 3, 3' vergleichsweise kleinen Durchmessers.
Zunächst bildet sich der Gußstrang 1 bereits in der Kokille 2 aus am Rand erstarrender Schmelze. Der aus der Kokille austretende Strang mit flüssigem Kern wird in der Sekundärkühlstrecke gezielt gekühlt, wodurch die Strangschale fortlaufend wächst und in einen festen Kern übergeht. Der Strang wird im Bereich der Resterstarrung mit Hilfe von anstellbaren Rollen 4, 5 in mindestens einer Reduzierebene reduziert und dabei im Querschnitt verformt. Durch die Verformung des Stranges im Bereich der Resterstarrung werden Kernseigerungen und Kernporositäten vermindert.
Um beim Gußstrang mit runden bzw. annähernd runden, insbesondere vergleichsweise großen Strangquerschnitten, bzw. Strangquerschnittsbereichen Gefügerisse bzw. unkontrollierte Verformungen des Stranges 1 zu vermeiden, wird der Gießstrang 1 durch zur Reduzierebene um ca. 90° versetzte, beidseitig anstellbare Rollen 4, 5 gestützt und geführt und ggf. leicht verformt.
Im Bereich der Resterstarrung 8 wird der runde oder annähernd runde Gießquerschnitt durch um 90° zur Reduzierebene versetzte beidseitig anstellbare Rollen um einen Betrag zwischen 5 und 60% der Hauptreduzierung verformt, was der weiteren Kernverdichtung und damit Erhöhung der Innenqualität des Gußstranges dient.
In Figur 1 ist die Lage der Sumpfspitze 5 im Bereich der Resterstarrung 8 zu erkennen, welche nach Maßgabe der Stahlqualität, der Schmelztemperatur, der Gießgeschwindigkeit, des Schmiermediums und/oder der Spritzwassermenge berechenbar und einstellbar ist, wobei die Anstellung der Rollen 4, 5 entsprechend angepaßt wird.
In der Fig. 2 ist ein Strangquerschnitt in einer Reduzierebene dargestellt. In vertikaler Richtung wird der Strang durch die Rollen 4 und in horizontaler Ebene durch die Rollen 5 verformt. Die Rollen können zylindrisch und/oder profiliert ausgeführt werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Optimierung der Qualität von in mindestens einer Gießmaschine mit Kokille (2) und endlos gießbaren Gußsträngen (1) mit runden oder annähernd runden Querschnitten bzw. Querschnittsbereichen im Bereich der Soft-Reduktion (Resterstarrung)
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gießstränge (1) unterhalb der Kokille (2) im Resterstarrungsbereich in wenigstens einer Reduzierebene durch anstellbare Rollen (4, 5) zur Verbesserung der Innenqualität reduzierend verformt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei runden bzw. annähernd runden, insbesondere vergleichsweise großen Strangquerschnitten, bzw. Strangquerschnittsbereichen, zur Vermeidung von Gefügerissen bzw. unkontrollierten Verformungen des Stranges (1) dieser, durch beidseitig anstellbare, zur Reduzierebene um ca. 90° versetzte Rollen (4, 5), gestützt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der runde oder annähernd runde Gießquerschnitt durch beidseitig anstellbare, um 90° zur Reduzierebene versetzte Rollen (4, 5), um einen Betrag zwischen 5 und 60% der Hauptreduzierung im Bereich der Resterstarrung (8) verformt wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Sumpfspitze (6) im Gießstrang nach Maßgabe der Stahlqualität, Schmelzentemperatur, Gießgeschwindigkeit, Gießpulver und/oder Spritzwassermenge berechnet und die Anstellung der Rollen (4, 5) entsprechend angepaßt wird.
  5. Vorrichtung zur Optimierung der Qualität von in mindestens einer Gießmaschine mit Kokille (2) endlos gegossenen Gießsträngen (1) mit runden oder annähernd runden Querschnitten oder Querschnittsbereichen im Bereich der Soft-Reduktions (Resterstarrung), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
    dadurch gekennzeichnet, dass anstellbare Rollen (4,5,) mit einer annähernd zylinderförmigen, bzw. an die Rundungen der Gießformate angepaßten Profilierungen ausgebildet sind, wobei der Profilradius mindestens 1,5 mal so groß ist wie der größte Gießformatradius.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei runden oder annähernd runden, insbesondere vergleichsweise großen Strangquerschnitten bzw. Strangquerschnittsbereichen, zur Vermeidung von Gefügerissen bzw. unkontrollierten Verformungen des Gießstranges (1) diesem im Bereich der Resterstarrung (8) beidseitig anstellbare und zur Reduzierebene um 90° versetzte Rollen (4, 5) zugeordnet sind.
EP20020019561 2001-09-08 2002-09-02 Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Qualität von Gussträngen mit runden oder annähernd runden Querschnitten Withdrawn EP1291099A3 (de)

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