EP2226139B1 - Stranggiessverfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Vorprofilen, insbesondere Doppel-T-Vorprofilen - Google Patents

Stranggiessverfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Vorprofilen, insbesondere Doppel-T-Vorprofilen Download PDF

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EP2226139B1
EP2226139B1 EP09003346.5A EP09003346A EP2226139B1 EP 2226139 B1 EP2226139 B1 EP 2226139B1 EP 09003346 A EP09003346 A EP 09003346A EP 2226139 B1 EP2226139 B1 EP 2226139B1
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EP
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strand
cooling
nozzles
diverting
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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
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1248—Means for removing cooling agent from the surface of the cast stock

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting method according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 6.
  • the publication DE-A-101 43 419 refers to a method and a device for draining drainage water in the inner arc of a beam blank casting machine.
  • This drainage water is raised by means of a discharge device, which is equipped with jet nozzles, and passed over the lateral profile edges of the inner arc in a sintering trough.
  • a discharge device which is equipped with jet nozzles
  • the water is passed from the inner arc on the side of the strand in a sintering channel located underneath.
  • a disadvantage of this method is that a permanently high energy consumption for the generation of sufficient back pressure is necessary.
  • the present invention has for its object to provide an economically advantageous method of the type mentioned above and to provide an apparatus for performing the method with which the excessive cooling in the inner arc of Vorprofilstranges can be largely avoided.
  • the excessive cooling caused in the inner arc of the Vorprofilstranges caused by cooling down water can be largely avoided, with only water nozzles are used.
  • the additional cooling effect by the deflection water can be compensated by the reduction of the cooling water.
  • heated diverting water can be used.
  • the cooling of the pre-profile strand can be advantageously influenced by adjusting the deflection water temperature.
  • Fig.1 shows a continuous casting plant 1 with a water-cooled mold 2, from which the liquid metal, in particular steel, is continuously led away with shell formation as Giessstrang.
  • the casting strand is a pre-profile, in particular a double-T pre-profile 3, the cross section of Fig. 2 and 3 it can be seen, and a web 4 and two lateral flanges 5, 6 has.
  • the solidification of an outer, solid strand shell takes place already in the mold 2 (primary cooling).
  • the vertically emerging from the mold 2 Vorprofilstrang 3 is guided by an arcuate strand guide 10 and bent into the horizontal. Directed by a straightening unit 11 it passes to a flame cutting machine 12.
  • the strand guide 10 comprises a plurality of successively arranged strand guide segments or modules 10a, 10b (in Fig. 1 two are indicated), of which at least the first segment 10a adjoining the mold 2, together with guide rollers 15, spray nozzles 16 (FIG. Fig. 2 ) for supplying cooling water, by means of which a so-called secondary cooling of the Vorprofilstranges 3 takes place.
  • the two water nozzles 21, 22 are preferably connected to a common water connection 20.
  • they can advantageously be arranged to be movable back and forth transversely to the lateral flanges 5, 6.
  • the water nozzles with the deflection water are advantageously already used in the initial, substantially still vertical region of the arcuate strand guide 10 and arranged, for example, in the region between the two first strand guide segments 10a, 10b (with arrow A) in Fig. 1 indicated).
  • the preferably lying in a common plane water nozzles 21, 22 are then directed at a predetermined angle to the sheet tangent, which is between approximately 0 ° and 90 °.
  • the deflection water can also be introduced into the pre-profile strand 3 at an angle of approximately 45 ° to the arc tangent approximately in the middle region of the arcuate strand guide 10.
  • the water nozzles 21, 22 and the two water nozzles 21, 22 common plane could also enclose an angle between 0 ° and 90 °.
  • the two directed to the transition from the web 4 to the respective flange 5, 6 of the Vorprofilstranges 3 water nozzles 21, 22 lie in a common plane which encloses the arc tangent between approximately 0 ° and 90 ° amounting angle.
  • the excessive cooling in the inner arc of the pre-profiled strand caused by cooling down water can be largely avoided, only water nozzles being used. Neither additional baffles or funnels in the shoulder area, ie between the lateral flanges of the pre-profile, nor compressed air is required. This eliminates the associated installations and operating costs. The water used anyway in this area is available at low cost.
  • the deflection device is located outside the shoulder region, and therefore there can be no collision between the casting strand and the deflection device.
  • the additional cooling effect by the deflection water can be compensated by the reduction of the downflowing cooling water.
  • heated diverting water can be used.
  • the cooling of the pre-profile strand can be advantageously influenced by adjusting the deflection water temperature.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Stranggiessverfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 6.
  • Beim Bogen-Stranggiessen von Vorprofilen, insbesondere Doppel-T-Vorprofilen oder Beam Blank-Vorprofilsträngen, welche einen Steg sowie zwei seitliche Flansche aufweisen, ist das Kühlwasser auf der Radius-Innenseite im Vorprofilstrang zwischen den Flanschen gefangen und kann nur entlang des Vorprofilstranges nach unten ablaufen. Das Kühlwasser muss vor dem Brennschneiden des Vorprofilstranges aus dem Innenbogen entfernt werden, damit das Schneiden überhaupt möglich ist. Zusätzlich hat das herablaufende Kühlwasser eine übermässige Kühlung in den Profil-Flanschen zur Folge. Dadurch können beim Richten des Stranges Risse in diesem entstehen. Durch die stärkere Kühlung der Profilinnenseite zieht sich dort das Material stärker als auf der Profilaussenseite zusammen, wodurch sich der Radius verkleinern möchte. Diese Änderung des Radius bewirkt eine zusätzliche Belastung der Führungsrollen auf der Innenseite.
  • Es ist bekannt, wie beispielsweise in der EP 1 497 056 B1 offenbart, das Kühlwasser im Bereich der bogenförmigen Strangführung des Vorprofilstranges aus dem Innenbogen des Profils abzusaugen oder mittels Druckluft auszublasen. Bei all diesen Methoden ist es schwierig, genügend nahe an den Vorprofilstrang zu kommen, um eine genügend gute Wasserdichtung zu realisieren. Die Verwendung von in den Spalt geblasener Druckluft zur Verbesserung der Dichtung bewirkt eine zusätzliche starke Kühlung, die unerwünscht ist. Die benötigte Druckluftmenge ist zudem für den Betreiber kostspielig.
  • Die Druckschrift DE-A-101 43 419 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ableiten von Ablaufwasser im Innenbogen einer Beam-Blank-Giessmaschine. Dieses Ablaufwasser wird mittels einer Ableitvorrichtung, welche mit Strahldüsen ausgerüstet ist, angehoben und über die seitlichen Profilränder des Innenbogens in eine Sinterrinne geleitet. Zu diesem Zwecke wird unter Einwirkung energiereicher, gegen die Laufrichtung des Wassers im Innenbogen gerichteter Düsenstrahlen unter Ausbildung eines Staudrucks mittels der Ableitvorrichtung mit den Strahldüsen das Wasser aus dem Innenbogen auf die Seite des Stranges in einen darunter befindliche Sinterrinne geleitet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass ein permanent hoher Energieaufwand für die Erzeugung eines ausreichenden Staudruckes notwendig ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, mit denen die übermässige Kühlung im Innenbogen des Vorprofilstranges weitgehend vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst.
  • Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie der erfindungsgemässen Vorrichtung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Mit dem erfindungsgemässen Verfahren. und der erfindungsgemässen Vorrichtung kann die durch herablaufendes Kühlwasser verursachte übermässige Kühlung im Innenbogen des Vorprofilstranges weitgehend vermieden werden, wobei lediglich Wasserdüsen eingesetzt werden. Es werden weder zusätzliche Umlenkbleche oder Trichter im Schulterbereich, d.h. zwischen den seitlichen Flanschen und dem Steg des Vorprofils, noch Druckluft benötigt. Somit entfallen auch die damit verbundenen Installationen und Betriebskosten.
  • Die zusätzliche Kühlwirkung durch das Umlenkwasser kann durch die Reduktion des Kühlwassers kompensiert werden. Um die Unterkühlung zu reduzieren, kann erhitztes Umlenkwasser eingesetzt werden.
  • Beim erfindungsgemässen Verfahren kann die Kühlung des Vorprofilstranges durch Einstellen der Umlenkwasser-Temperatur vorteilhaft beeinflusst werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigern:
    • Fig. 1
    eine Stranggiessanlage zum Stranggiessen eines Beam Blank-Vorprofilstranges in schematischer Seitenansicht;
    Fig. 2
    den Vorprofilstrang schematisch im Querschnitt, innerhalb eines wassergekühlten Bereichs einer bogenförmigen Strangführung; und
    Fig. 3
    den Vorprofilstrang schematisch im Querschnitt, im Bereich einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Abführen von ablaufendem Kühlwasser aus dem Innenbogen des Vorprofilstranges.
  • Fig.1 zeigt eine Stranggiessanlage 1 mit einer wassergekühlten Kokille 2, aus welcher das flüssige Metall, insbesondere Stahl, unter Schalenbildung als Giessstrang kontinuierlich weggeführt wird. Beim Giessstrang handelt es sich um ein Vorprofil, insbesondere ein Doppel-T-Vorprofil 3, dessen Querschnitt aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, und der einen Steg 4 sowie zwei seitliche Flansche 5, 6 aufweist. Die Erstarrung einer äusseren, festen Strangschale erfolgt bereits in der Kokille 2 (Primärkühlung).
  • Der aus der Kokille 2 vertikal austretende Vorprofilstrang 3 wird durch eine bogenförmige Strangführung 10 geführt und in die Horizontale gebogen. Von einem Richtaggregat 11 gerichtet gelangt er zu einer Brennschneidmaschine 12. Die Strangführung 10 umfasst mehrere hintereinander angeordnete Strangführungssegmente bzw. Module 10a, 10b (in Fig. 1 sind zwei angedeutet), von denen zumindest das an die Kokille 2 anschliessende erste Segment 10a nebst Führungsrollen 15 Sprühdüsen 16 (Fig. 2) zum Zuführen von Kühlwasser umfasst, mittels denen eine sogenannte Sekundärkühlung des Vorprofilstranges 3 erfolgt.
  • Während von der Aussenseite (von der Stegseite 4a sowie von Flanschteilen 5a, 6a nach Fig.2) des in einem Giessradius erzeugten Vorprofilstranges 3 das Kühlwasser problemlos weg vom Vorprofilstrang 3, nach unten, abfliessen kann, bleibt auf der Innenseite, im durch Stegseite 4i sowie durch Flanschteile 5i, 6i begrenzten Innenbogen des Vorprofilstranges 3 das Kühlwasser gefangen, insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem Steg 4 und dem jeweiligen Flansch 5, 6 bzw. Flanschteil 5i, 6i, wie in Fig. 2 angedeutet, und hat die Tendenz nach unten, in Richtung zur Brennschneidmaschine 12 hin, abzulaufen. Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäss - nachdem das Kühlwasser die erwünschte Funktion der Sekundärkühlung erfüllt hat - mittels aus Fig. 3 ersichtlichen Wasserdüsen 21, 22 Umlenkwasser in den Innenbogen des Vorprofilstranges 3 eingespritzt und dabei das Kühlwasser aus dem Innenbogen verdrängt. Das Umlenkwasser erzeugt einen Impuls auf das herunterfliessende Kühlwasser. Die Wasserdüsen 21, 22 sind im wesentlichen auf den Übergang vom Steg 4 zum jeweiligen Flansch 5, 6 gerichtet, so dass das Kühlwasser über die Profil-Flanschen 5, 6 bzw. ihre Flanschteile 5i, 6i umgelenkt und samt Umlenkwasser von einer Auffangvorrichtung 23 aufgefangen und über diese abgeführt wird.
  • Die beiden Wasserdüsen 21, 22 sind vorzugsweise mit einem gemeinsamen Wasseranschluss 20 verbunden. Zum besseren Ausspritzen des Profil-Innenbogens können sie mit Vorteil quer zu den seitlichen Flanschen 5, 6 hin und her beweglich angeordnet sein.
  • Die Wasserdüsen mit dem Umlenkwasser werden mit Vorteil bereits im anfänglichen, im wesentlichen noch vertikalen Bereich der bogenförmigen Strangführung 10 eingesetzt und beispielsweise im Bereich zwischen den beiden ersten Strangführungssegmenten 10a, 10b angeordnet (mit Pfeil A in Fig. 1 angedeutet). Die vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegenden Wasserdüsen 21, 22 sind dann unter einem vorgegebenen Winkel zur Bogentangente gerichtet, der der zwischen annähernd 0° und 90° beträgt.
  • Das Umlenkwasser kann auch etwa im mittleren Bereich der bogenförmigen Strangführung 10 unter einem Winkel von ca. 45° zur Bogentangente in den Vorprofilstrang 3 eingeleitet werden.
  • Es ist aber auch möglich, die Wasserdüsen 21, 22 etwa im mittleren Bereich der bogenförmigen Strangführung 10 anzuordnen, z. B. nach dem zweiten Strangführungssegment 10b nach der Fig. 1. Das Umlenkwasser wird dann unter einem Winkel zur Bogentangente in den Innenbogen des Vorprofilstranges 3 eingeführt (mit Pfeil B in Fig. 1 angedeutet).
  • Selbstverständlich könnten die Wasserdüsen 21, 22 bzw. eine den beiden Wasserdüsen 21, 22 gemeinsame Ebene auch einen zwischen 0° und 90° betragenden Winkel einschliessen.
  • Die beiden auf den Übergang vom Steg 4 zum jeweiligen Flansch 5, 6 des Vorprofilstranges 3 gerichteten Wasserdüsen 21, 22 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die mit der Bogentangente den zwischen annähernd 0° und 90° betragenden Winkel einschliesst.
  • Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung kann die durch herablaufendes Kühlwasser verursachte übermässige Kühlung im Innenbogen des Vorprofilstranges weitgehend vermieden werden, wobei lediglich Wasserdüsen eingesetzt werden. Es werden weder zusätzliche Umlenkbleche oder Trichter im Schulterbereich, d.h. zwischen den seitlichen Flanschen des Vorprofils, noch Druckluft benötigt. Somit entfallen auch die damit verbundenen Installationen und Betriebskosten. Das sowieso in diesem Bereich verwendete Wasser steht kostengünstig zur Verfügung. Die Umlenkvorrichtung befindet sich ausserhalb des Schulterbereiches, und es kann daher keine Kollision zwischen dem Giessstrang und der Umlenkvorrichtung geben.
  • Die zusätzliche Kühlwirkung durch das Umlenkwasser kann durch die Reduktion des hinunterfliessenden Kühlwassers kompensiert werden. Um die Unterkühlung zu reduzieren, kann erhitztes Umlenkwasser eingesetzt werden.
  • Beim erfindungsgemässen Verfahren kann die Kühlung des Vorprofilstranges durch Einstellen der Umlenkwasser-Temperatur vorteilhaft beeinflusst werden.

Claims (9)

  1. Stranggiessverfahren zur Erzeugung von Doppel-T-Vorproflen, bei dem das ablaufende Kühlwasser in dem Innenbogen dieses einen Steg (4) sowie zwei seitliche Flanschen (5, 6) aufweisenden Vorprofilstranges (3) im Bereich der bogenförmigen Strangführung (10) aus diesem von Wasserdüsen (21, 22) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdüsen (21, 22) jeweils auf den Übergang vom Steg (4) zum jeweiligen Flansch (5, 6) schräg nach aussen gerichtet sind, so dass das Kühlwasser über die Flansche (5, 6) umgelenkt und samt Umlenkwasser von einer Auffangvorrichtung (23) aufgefangen und über diese abgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrere Strangführungssegmente (10a, 10b) umfassenden Strangführung (10) das Umlenkwasser im Bereich zwischen den beiden ersten Strangführungssegmenten (10a, 10b) in den Vorprofilstrang (3) eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Umlenkwasser bewirkte zusätzliche Kühlwirkung durch Reduktion des binunterfliessenden Kühlwassers kompensiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung einer Strangunterkühlung erhitztes Umlenkwasser eingesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einstellen der Umlenkwasser-Temperatur die Kühlung des Vorprofilstranges beeinflusst wird.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Stranggiessverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches zum Abführen von ablaufendem Kühlwasser aus dem Innenbogen eines durch Bogen-Stranggiessen erzeugten Vorprofilstranges (3) dient, welcher einen Steg (4) sowie zwei seitliche Flanschen (5, 6) aufweist und durch eine bogenförmige Strangführung (10) geführt ist, in deren Bereich Wasserdüsen (21, 22) zum Zuführen von Umlenkwasser in den Innenbogen des Vorprofilstranges (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wasserdüsen (21, 22) auf den Übergang vom Steg (4) zum jeweiligen Flansch (5, 6) des Vorprofilstranges (3) schräg nach aussen gerichtet sind, und die zum Verdrängen des hinunterfliessenden Kühlwassers aus dem Innenbogen des Vorprofilstranges (3) vorgesehen sind, so dass das Kühlwasser über die Flansche (5, 6) umgelenkt und samt Umlenkwasser von einer Auffangvorrichtung (23) auffangbar und abführbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdüsen (21, 22) unter einem Winkel zur Bogentangente gerichtet sind, der zwischen 0° und 90° beträgt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden auf den Übergang vom Steg (4) zum jeweiligen Flansch (5, 6) des Vorprofilstranges (3) gerichteten Wasserdüsen (21, 22) in einer gemeinsamen Ebene liegen, die mit der Bogentangente den zwischen 0° und 90° betragenden Winkel einschliesst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdüsen (21, 22) quer zu den seitlichen Flanschen (5, 6) des Vorprofilstranges (3) hin und her beweglich angeordnet sind.
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