EP3122492A2 - Semi-kontinuierliches stranggiessen eines stahlstrangs - Google Patents

Semi-kontinuierliches stranggiessen eines stahlstrangs

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EP3122492A2
EP3122492A2 EP15702712.9A EP15702712A EP3122492A2 EP 3122492 A2 EP3122492 A2 EP 3122492A2 EP 15702712 A EP15702712 A EP 15702712A EP 3122492 A2 EP3122492 A2 EP 3122492A2
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EP
European Patent Office
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strand
continuous casting
cooling
casting machine
tertiary
Prior art date
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EP15702712.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3122492B2 (de
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Christian Brugger
Susanne Hahn
Jens Kluge
Hans-Peter KOGLER
Johann Poeppl
Guoxin Shan
Susanne Tanzer
Heinrich Thoene
Franz Wimmer
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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Publication of EP3122492B1 publication Critical patent/EP3122492B1/de
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    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the present invention relates to a method for the continuous semi-continuous casting of a strand, preferably a billet, made of steel in a continuous casting machine and a suitable continuous casting machine.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method for semi-automatic continuous continuous casting of a strand, preferably a billet, of steel, in which the strand
  • the semi-continuously cast strand is on the one hand similar or even better metallurgical properties as one through the classic ingot route
  • the strand should be able to be produced with a similarly high throughput as in a continuously operated one
  • the continuous casting a cooled continuous casting mold for primary cooling of the strand, followed by a strand guide for supporting and guiding the strand with a - typically comprising a plurality of cooling nozzles - Secondary cooling to cool the strand, and in turn subsequent Tertiärksselung for further cooling of the strand, the following
  • Continuous mold is poured and forms the liquid steel with the cold strand a solidified Strangagging and then a teilerstarrten strand;
  • Cooling is set more strongly at the beginning of the strand and decreasing towards the strand end;
  • the continuous casting machine used is divided into three parts. To the typically copper or one
  • Copper alloy consisting of cooled through mold for primary cooling of strand follows a strand lead to
  • a secondary cooling typically comprising several single-material (mostly so-called water-only nozzles) and / or multi-substance nozzles (mostly so-called air mist nozzles), for cooling the partially solidified strand shell, and a tertiary cooling zone for further cooling of the strand to .
  • the continuous casting machine as a vertical continuous casting machine with a vertical mold, a vertical strand guide and a vertical
  • Casting start of the continuous casting machine becomes liquid steel (typically from a metallurgical vessel, such as a ladle or pouring spreader) into one
  • partially solidified strand i.e., a solidified strand shell and a liquid core.
  • G convinceapt in the mold which is characterized by the inflow of liquid steel into the mold and the extraction of the
  • partially solidified strand is supported by the continuous casting mold in the strand guide, guided and further cooled by the secondary cooling. Especially at higher
  • Secondary cooling has a plurality of cooling nozzles; at slow
  • Solidified cooled Solidified cooled.
  • the cooling takes place in a controlled manner - more in the foot region (i.e., in the region of the strand start) of the strand and to the strand head, i. in the
  • Strangs turns out to be either a globular or
  • Dendrites in the strand center do not grow together, thus avoiding thread porosity in the strand center. Finally, the solidified strand is discharged from the continuous casting machine.
  • Tertiary cooling zone is either controlled or regulated.
  • the setpoint value for the cooling may be the surface temperature of the strand, or preferably a microstructure composition in the center of the strand calculated in real time in a 2- or 3-dimensional model including the heat equation for the strand and optionally taking into account the processes during structural transformation be used. As a result, the cooling and the structure formation in the strand can be set very accurately. In the
  • the strand is cooled primarily by thermal radiation and possibly by convection; spray cooling is typically not required.
  • Tertiary cooling zone of the continuous casting machine are performed.
  • controlled cooling of the strand influenced by at least one of the following measures:
  • the cooling at the start of the strand can be set more strongly than at the end of the strand without additional energy. By targeted heating of the strand, this can be ensured with additional energy. Finally, a slow cooling of the strand, if necessary only locally, can be remedied by surface cooling of the strand.
  • the partially solidified strand preferably its lateral surface, in the tertiary cooling zone by a, preferably inductive,
  • Heating device is heated.
  • the strand can also be heated by burners.
  • the movable, cooling device is cooled. It is particularly advantageous if the heating device can be moved in the extension direction of the continuous casting machine.
  • the temperature of the strand can only be influenced by a single heating device without the need for distributed devices.
  • Tertiary cooling zone is protected by a heat insulation from rapid cooling. It is advantageous if the
  • Heat insulation is preheated before the casting start.
  • a particularly effective heat insulation which also promotes the degassing of the not yet solidified melt and also before Scaling protects, is to keep the strand in a vacuum or in an atmosphere of inert gas.
  • Isolation effect is either static preset or is set during operation controlled or regulated is.
  • the setting may e.g. done by swiveling insulation lamellae.
  • the insulation lamellae can be adjusted over the length of the strand to different, but static, swivel angles.
  • the swivel angle can also depending on
  • the swivel angles at the bottom - i. in the area of the stem beginning - be set larger than above, whereby the strand area slower than the
  • Stranergfangs Super is cooled.
  • Continuous casting mold preferably the continuous casting mold and the secondary cooling zone, separated from the tertiary cooling zone (for example, lifted off) and the separated components transverse to the extension direction of the continuous casting to another
  • Casting station i. to another tertiary cooling zone
  • the strand end is protected by a thermal insulation against rapid cooling. Furthermore, it is advantageous if the strand end by a heating device, in particular an inductive heating device, an electric arc furnace, a plasma heater or through the
  • Burning of exothermic covering powder is heated.
  • a stirring device such as a stirring coil is advantageous. This is conveniently movable along the string axis.
  • the semi-solidified strand in the tertiary cooling zone may be alternately rotated clockwise and counterclockwise about its own axis. By reversing the direction of a particularly intimate mixing is ensured inside the strand. So that the cast strand obtains a stable shell as quickly as possible and thereby the length of the secondary cooling can be kept as short as possible, it is advantageous if the strand has a round cross-section. A similar effect can also be achieved with a strand having a three-round, four-round, etc. cross section.
  • the object of the invention is also by a
  • Embodiments are subject of the dependent claims.
  • the continuous casting machine comprises a device for extracting a strand from a continuous casting mold and a device for conveying the strand from the continuous casting machine,
  • a strand guide for supporting and guiding the strand with a secondary cooling zone, typically comprising a plurality of cooling nozzles, for cooling the strand, and again subsequently
  • the tertiary cooling zone has a, preferably inductive, heating device, which can be moved, in particular in the drawing-out direction of the continuous casting machine, for the controlled or controlled cooling of the partially solidified strand.
  • the continuous casting machine according to the invention may also have a statically presettable or dynamically (i.e., during operation) controlled or adjustable heat insulation.
  • the lateral surface of the strand can be heated, whereby the cooling (and thus the microstructure formation) in the center region of the partially solidified
  • Strangs in the tertiary cooling zone of the continuous casting machine can be set very accurately.
  • the tertiary cooling zone in particular statically adjustable or dynamically controlled or regulated adjustable, thermal insulation
  • the machine head becomes another one
  • Tertiary cooling be moved away from the machine head.
  • the adjustable heat insulation at least one - advantageously several - insulation panel (also called lamella), that in the extension direction of the
  • Continuous casting machine is displaced or pivotable to the extension direction.
  • the cooling rate of the partially solidified strand can be passive, i. without additional
  • Strangabzugswagen for pulling the strand, wherein the strand withdrawal carriage in the extension direction, for example by spindle, rack or cylinder drives, is movable.
  • the strand beginning is supported by the cold strand on the strand withdrawal trolley.
  • the continuous casting machine is the continuous casting machine with the
  • the strand withdrawal carriage with the machine head is transverse to the extension direction movable.
  • the cast strand after the pouring end e.g. parked on a pedestal on the hall floor and moved the machine head with the pullout trolley to another Tertiärksselung.
  • the slow cooling of the parked strand may e.g. be ensured by a pulled over the strand thermal hood.
  • the machine head is stationary and the cast strand is movable transversely to the extension direction.
  • the cast strand is e.g. parked on a pedestal, wherein the pedestal can be moved together with the strand to another tertiary cooling zone.
  • Figures 2a and 2b show two alternative embodiments of tertiary cooling for the semi-continuous continuous casting of a billet of steel.
  • FIG. 3 shows the time profile of a heating unit for heating a billet in a tertiary cooling.
  • FIG. 4 shows the temperatures during the cooling of the strand 1 in the tertiary cooling zone 5.
  • FIG. 5 shows the temperature profiles over time with respect to FIG. 4.
  • Figures 6a and 6b show a continuous casting machine according to the invention in an up and a cross crack.
  • FIG. 7 shows a machine head of a device according to the invention
  • FIGS. 8a, 8b show schematically the outfeed of a solidified strand from a tertiary cooling zone. Description of the embodiments
  • Fig la is poured from a not shown separately ladle liquid steel via a dip tube in a cooled continuous casting mold 2, wherein at the casting start the
  • the strand 1 is pulled out of the mold 2.
  • the continuous casting machine on a Strangabzugswagen 11 the cold strand 6 itself, a threaded spindle 12, a Threaded nut 13 and a motor 14 for moving the
  • Strangabzugwagen 11 in the extension direction A includes.
  • the motor 14 is connected via a gear and the threaded spindle 12 with the threaded nut 13 and has a drive-through for the threaded spindle 12.
  • Strand guide rollers 3a is supported, guided and cooled by a plurality of cooling nozzles 4a in the secondary cooling 4.
  • the strand 1 forms a stable strand shell, which can withstand the ferrostatic pressure.
  • Tertiary cooling zone 5 occurred.
  • the strand 1 is further controlled or regulated slowly
  • the tertiary cooling zone 5 has a thermal insulation 9 and one illustrated in FIG.
  • FIG. 2 a shows an example of a thermal insulation 9 for tertiary cooling, wherein the atmosphere between the strand 1 and the heat hood 9 is evacuated by a vacuum pump (in this case a jet pump 15).
  • a vacuum pump in this case a jet pump 15
  • a pressure connection of the jet pump 15 is connected to a compressed air network and the suction connection of the jet pump 15 to the space inside the thermal insulation 9. This measure also causes oxidation, i.
  • the heat insulation 9 has several
  • Insulation panels 9a on which are independent of each other closed (opening angle 0 °), opened (opening angle 90 °) or partially opened (90 °> opening angle> 0 °).
  • the casting in the continuous casting machine has ended so that a strand end lc is formed.
  • the casting mirror M is located below the pouring mirror shown in dashed lines according to the process steps la-lc.
  • the Fig le shows the situation after the strand end lc of the strand 1 has passed the secondary cooling zone 3, the secondary cooling was terminated and the strand end lc flush with the upper end of the Tertiärkühlzone 5.
  • the tertiary cooling zone 5 the slow, controlled or regulated
  • the strand end lc is heated by an inductive head heater 10, so that too rapid cooling of the strand end lc is prevented.
  • FIG. 2 a shows a first alternative embodiment of the tertiary cooling zone 5 of FIG. 1.
  • the space between the strand 1 and the thermal insulation 9 is evacuated by a jet pump 15, whereby a good thermal insulation and a slow cooling is achieved.
  • the surface of the strand 1 is protected from scaling and degassed the residual melt.
  • the jet pump is simple and
  • the inductive head heater 10 is advantageous over a plasma heater, since the magnetic field by the
  • FIG. 2b shows a second alternative of the tertiary cooling zone 5 of FIG. 1.
  • the insulation lamellae 9a on the right side of the strand 1 were closed and shown open on the left side by 10 ° to the extension direction A.
  • the adjustment of the slats 9a can either manually or by actuators
  • Heater 7 over time.
  • movable heater 7 could also be several, in
  • Extracting direction A distributed over the length of the tertiary cooling zone 5 arranged heaters can be used.
  • FIG. 4 shows the temperatures in ° C of the strand 1 produced according to FIG. 1 in a sectional view 3h
  • FIGS. 6a, 6b show a vertical continuous casting machine according to the invention in two views.
  • liquid steel is poured from a pan 30 via a shadow tube in the casting manifold 31, then the melt flows through an unillustrated dip tube ⁇ SEN) in the continuous casting mold 2 a. Due to the primary cooling in the
  • Mold 2 forms a teilerstarrter strand 1 with a sustainable strand shell.
  • the mold 2 the
  • the strand 1 is in the strand guide 3rd
  • At least the continuous casting mold 2, the stirring coil 32, the strand guide 3 with the secondary cooling zone 4, and optionally also the tertiary cooling zone 5, are on a casting trolley 33 on the casting platform G movable.
  • Strangabzugswagen 11 driven by four threaded spindles 12 and guided by additional guide rails 34, wherein a motor via a gear and the threaded spindle 12 is connected to the threaded nut 13.
  • the casting trolley 33 can be moved transversely to the extension direction A to a further casting station, since the casting of the partially solidified strand, i. without the tertiary cooling of strand 1, much less time is needed than that
  • FIGS. 8a, 8b show schematically an embodiment for discharging the solidified strand 1 from FIG.
  • the strand 1 is laterally supported by two brackets 38, so that on the continuous casting machine also very different diameters (see plan of Fig 8a) can be cast.
  • Fig. 8a the strand 1 has already been swung out with respect to the vertical and rests against the brackets 38.
  • FIG. 8b the strand 1 is deposited via the pivoting drive 39 on a roller table 37, where it can be removed in the direction of the arrow.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum semi-kontinuierlichen Stranggießen eines Strangs (1) aus Stahl in einer Stranggießmaschine und die Stranggießmaschine selbst. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum semi-kontinuierlichen Stranggießen eines Strangs (1) aus Stahl darzustellen, bei dem der Strang eine geringe Zentrumsseigerung und Porosität aufweist, und dennoch rasch vergossen werden kann. Diese Aufgabe wird durch folgende Verfahrensschritte gelöst: - Gießstart der Stranggießmaschine, wobei flüssiger Stahl in die durch einen Kaltstrang (6) verschlossene Durchlaufkokille (2) gegossen wird und der flüssige Stahl mit dem Kaltstrang einen durcherstarrten Stranganfang (1a) und nachfolgend einen teilerstarrten Strang (1b) ausbildet; - Ausziehen des teilerstarrten Strangs (1b) aus der Durchlaufkokille (2); - Stützen und Führen des teilerstarrten Strangs (1b) in der Strangführung (3), wobei der teilerstarrte Strang (1b) durch die Sekundärkühlung (4) abgekühlt wird; - Gießende der Stranggießmaschine, wobei das Vergießen von flüssigem Stahl in die Durchlaufkokille (2) beendet wird und sich ein Strangende (1c) ausbildet; - Ausziehen des Strangendes (1c) aus der Durchlaufkokille (2); - Beenden des Ausziehens, sodass das Strangende (1c) außerhalb der Durchlaufkokille (2) liegt; - Beenden der Sekundärkühlung (4); - gesteuertes oder geregeltes Abkühlen des teilerstarrten Strangs (1b) bis zur Durcherstarrung des Strangs (1) in der Tertiärkühlzone (5) der Stranggießmaschine, wobei das Abkühlen am Stranganfang (1a) stärker und zum Strangende (1c) hin abnehmend erfolgt; und - Ausfördern des Strangs (1) aus der Stranggießmaschine.

Description

Beschreibung
Semi -kontinuierliches Stranggießen eines Stahlstrangs Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum semi- kontinuierlichen Stranggießen eines Strangs, vorzugsweise eines Vorblocks, aus Stahl in einer Stranggießmaschine und eine dazu geeignete Stranggießmaschine.
Stand der Technik
Der überwiegende Teil der heute produzierten Gesamtstahlmenge wird in kontinuierlich betriebenen Stranggießmaschinen mit hohem Durchsatz zu Strängen vergossen. Nur ca. 5% der Gesamtstahlmenge wird zu Vorblöcken (engl, ingots) vergossen. Das Vorblockgießen ist bspw. beschrieben im ASM Handbook, Volume 15: Casting, Kapitel „Steel Ingot Casting", Seiten 911-917, DOI : 10.1361/asmhba0005295. Obwohl der Anteil von flüssigem Stahl der über die sog. Ingotroute zu Vorblöcken vergossen wird klein ist, ist die Ingotroute aber wegen der Eignung für spezielle Stahlsorten und -formate sehr profitabel. Vorteile des Vorblockgießens sind:
- Hohe Flexibilität in den Produktabmessungen, günstig bei kleinen Losgrößen, einzigartig bei großen Formaten;
- Eignung für spezielle Stahlsorten (z.B. für
Kaltformstähle CHQ; HSLA Stähle; hochlegierte Stähle mit ca. 5% Legierungsanteilen, wie Cr, Ni , Mo; Kettenstähle;
Automatenstähle mit einem hohen Anteil von S, Pb, Bi;
Lagerstähle mit ca. 1% C, 1,2% Cr, 0,25% Ni , 0,25% Mo; etc.); und
- höhere Qualität in punkto Vermeidung von
Zentrumsseigerung und Porosität, insbesondere von
Fadenporosität im Zentrum des Strangs.
Nachteile des Vorblockgießens sind: - langsame aber nur unzureichend kontrollierbare
Abkühlgeschwindigkeiten in der Vorblockkokille;
- höhere Ausbringverluste durch das Abtrennen des Kopf- und Fußteils des Vorblocks;
- höhere Betriebskosten; und
- geringere Gefügesymmetrie und Reinheit.
Zusammenfassung der Erfindung Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass die höhere Qualität des Vorblockgießens in Bezug auf Zentrumsseigerung und Porosität hauptsächlich durch die langsame
Erstarrungsgeschwindigkeit und die vom Stranganfang zum
Strangende hin gerichtete Erstarrung im Zentrumsbereich des Vorblocks bewirkt wird. Die Erstarrung im Zentrum erfolgt globular bzw. mit einer axial ausgerichteten
Erstarrungsfront, sodass eventuell auftretende Dendriten vermieden werden, welche im Zentrum Brücken bilden und das Nachsaugen der Schmelze behindern. Eine Fadenporosität im Zentrum ist somit weitgehend ausgeschlossen. Im Gegensatz dazu sind die Eigenschaften beim kontinuierlichen
Stranggießen genau umgekehrt. Extrem niedrige Abkühlraten wie beim Vorblockgießen sind bei kontinuierlich betriebenen
Stranggießmaschinen nicht realisierbar, da die Maschinenlänge aus wirtschaftlichen Gründen beschränkt ist. Durch die höhere Abkühlgeschwindigkeit verbunden mit der eher radial von außen nach Innen gerichteten Erstarrung beim kontinuierlichen
Stranggießen wird eine dendritische Erstarrung und damit Zentrumsseigerung und Porosität verursacht. Daher werden nach dem Stand der Technik große Formate, die im Wesentlichen frei von Zentrumsseigerungen und Porositäten, insbesondere von Fadenporositäten, sein sollen, über die Ingotroute
hergestellt. Die höheren Betriebskosten, geringere
Ausbringung und Nachteile in der Gefügesymmetrie und Reinheit des Vorblocks werden dabei in Kauf genommen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum semi- kontinuierlichen Stranggießen eines Strangs, vorzugsweise eines Vorblocks, aus Stahl darzustellen, bei dem der Strang
- eine geringe Zentrumsseigerung und Porosität aufweist, und
- dennoch rasch, d.h. mit hohem Durchsatz, vergossen werden kann. Dadurch soll der semi -kontinuierlich vergossene Strang einerseits ähnliche bzw. sogar bessere metallurgische Eigenschaften wie ein durch die klassische Ingotroute
hergestellter Vorblock haben; andererseits soll der Strang aber mit einem ähnlich hohen Durchsatz produziert werden können wie in einer kontinuierlich betriebenen
Stranggießmaschine .
Schließlich soll eine dafür geeignete Stranggießmaschine angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Erfindungsgemäß werden beim Verfahren zum semi- kontinuierlichen Stranggießen eines Strangs, vorzugsweise eines Vorblocks, aus Stahl in einer Stranggießmaschine, wobei die Stranggießmaschine eine gekühlte Durchlaufkokille zur Primärkühlung des Strangs, nachfolgend eine Strangführung zum Stützen und Führen des Strangs mit einer - typischerweise mehrere Kühldüsen umfassenden - Sekundärkühlung zum Abkühlen des Strangs, und wiederum nachfolgend eine Tertiärkühlung zum weiteren Abkühlen des Strangs aufweist, folgende
Verfahrensschritte durchgeführt:
- Gießstart der Stranggießmaschine, wobei flüssiger Stahl in die durch einen Kaltstrang verschlossene
Durchlaufkokille gegossen wird und der flüssige Stahl mit dem Kaltstrang einen durcherstarrten Stranganfang und nachfolgend einen teilerstarrten Strang ausbildet;
- Ausziehen des teilerstarrten Strangs aus der
Durchlaufkokille ; - Stützen und Führen des teilerstarrten Strangs in der Strangführung, wobei der teilerstarrte Strang durch die
Sekundärkühlung abgekühlt wird;
- Gießende der Stranggießmaschine, wobei das Vergießen von flüssigem Stahl in die Durchlaufkokille beendet wird und sich ein Strangende ausbildet;
- Ausziehen des Strangendes aus der Durchlaufkokille ;
- Beenden des Ausziehens, sodass das Strangende
außerhalb der Durchlaufkokille (d.h. im Bereich der
Sekundärkühlzone oder der Tertiärkühlzone der
Stranggießmaschine) liegt;
- Beenden der Sekundärkühlung;
- gesteuertes oder geregeltes Abkühlen des
teilerstarrten Strangs bis zur Durcherstarrung des Strangs in der Tertiärkühlzone der Stranggießmaschine, wobei das
Abkühlen am Stranganfang stärker und zum Strangende hin abnehmend eingestellt wird;
- Ausfördern des Strangs aus der Stranggießmaschine. Die dabei verwendete Stranggießmaschine ist dreiteilig gegliedert. An die typischerweise aus Kupfer bzw. einer
Kupferlegierung bestehende gekühlte Durchlaufkokille zur Primärkühlung des Strangs folgt eine Strangführung zum
Stützen und Führen des Strangs mit einer Sekundärkühlung, typischerweise umfassend mehrere Einstoff- (meistens sog. water only Düsen) und/oder Mehrstoffdüsen (meistens sog. air- mist Düsen) , zum Abkühlen der teilerstarrten Strangschale, und eine Tertiärkühlzone zum weiteren Abkühlen des Strangs nach .
Um das Biegen bzw. das Rückbiegen des Strangs zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Stranggießmaschine als eine Vertikalstranggießmaschine mit einer senkrechten Kokille, einer senkrechten Strangführung und einer senkrechten
Tertiärkühlzone ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab: Beim
Gießstart der Stranggießmaschine wird flüssiger Stahl (typischerweise von einem metallurgischen Gefäß, wie einer Pfanne oder einem Gießverteiler) in die durch einen
Kaltstrang verschlossene Durchlaufkokille vergossen, wobei der flüssige Stahl mit dem Kaltstrang einen durcherstarrten Stranganfang und einen dem Stranganfang nachfolgenden
teilerstarrten Strang (d.h. eine erstarrte Strangschale und einen flüssigen Kern) ausbildet. Der Durchfluss vom
metallurgischen Gefäß in die Durchlaufkokille kann bspw. über einen Schieberverschluss oder einen Stopfenantrieb
eingestellt werden. Anschließend wird der teilerstarrte Strang aus der Durchlaufkokille ausgezogen, wobei der
Gießspiegel in der Kokille, der sich durch den Zufluss von flüssigem Stahl in die Kokille und das Ausziehen des
teilerstarrten Strangs durch angetriebene Strangführungs- rollen einstellt, in etwa konstant gehalten wird. Der
teilerstarrte Strang wird nach der Durchlaufkokille in der Strangführung gestützt, geführt und durch die Sekundärkühlung weiter abgekühlt. Insbesondere bei höheren
Gießgeschwindigkeiten ist es vorteilhaft, wenn die
Sekundärkühlung mehrere Kühldüsen aufweist; bei langsamen
Gießgeschwindigkeiten kann jedoch die Kühlung durch Strahlung bereits ausreichen, eine tragfähige Strangschale zu bilden. Die Kühlintensitäten in der Primär- und Sekundärkühlung werden je nach Auszugsgeschwindigkeit so eingestellt, dass die Schale des teilerstarrten Strangs dem maximal
auftretenden ferrostatischen Druck in der Stranggießmaschine standhält. Wenn der Strang die gewünschte Länge bzw. das gewünschte Gewicht erreicht hat, wird der Gießvorgang
beendet, bspw. durch das Verschließen des metallurgischen Gefäßes. Dadurch bildet sich ein typischerweise nicht völlig durcherstarrtes Strangende des Strangs aus. Das Strangende wird nun zumindest soweit aus der Durchlaufkokille
ausgezogen, dass es im Bereich der Sekundärkühlung oder der Tertiärkühlung der Stranggießmaschine zu liegen kommt.
Spätestens wenn das Strangende die Sekundärkühlzone passiert hat, wird die Sekundärkühlung beendet. Der teilerstarrte Strang wird nun - im Vergleich zum kontinuierlichen
Stranggießen - langsam, gesteuert oder geregelt in der Tertiärkühlzone der Stranggießmaschine bis zur völligen
Durcherstarrung abgekühlt. Dabei erfolgt die Abkühlung kontrolliert - stärker im Fußbereich (d.h. im Bereich des Stranganfangs) des Stranges und zum Strangkopf d.h. im
Bereich des Strangendes) hin abnehmend. Damit wird im
Zentrumsbereich eine von unten nach oben gerichtete
Erstarrungsfront bewirkt. Im Zentrum des teilerstarrten
Strangs stellt sich so entweder ein globulares oder
dendritisches Gefüge mit nur äußerst geringen Seigerungen und Porositäten ein. Bei dendritischer Erstarrung können die
Dendriten im Strangzentrum nicht zusammenwachsen, wodurch die Fadenporosität im Strangzentrum vermieden wird. Schließlich wird der durcherstarrte Strang aus der Stranggießmaschine ausgefördert .
Das Abkühlen des teilerstarrten Strangs in der
Tertiärkühlzone erfolgt entweder gesteuert oder geregelt. Als Soll -Wert für die Abkühlung kann die Oberflächentemperatur des Strangs, oder bevorzugt eine - in einem 2- oder 3- dimensionalen Modell beinhaltend die Wärmeleitungsgleichung für den Strang und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Vorgänge bei der Gefügeumwandlung - in Echtzeit berechnete Gefügezusammensetzung im Zentrum des Strangs herangezogen werden. Dadurch kann die Abkühlung und die Gefügeausbildung im Strang sehr genau eingestellt werden. In der
Tertiärkühlung wird der Strang primär durch Wärmestrahlung und ggf. durch Konvektion abgekühlt; eine Spritzkühlung ist typischerweise nicht erforderlich.
Durch die langsame Abkühlung des Strangs können eventuell notwendige Glühbehandlungen des Strangs zwecks Spannungsabbau und weiterer Strukturverbesserung bereits in der
Tertiärkühlzone der Stranggießmaschine durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise wird das langsame, geregelte oder
gesteuerte, Abkühlen des Strangs durch zumindest eine der folgenden Maßnahmen beeinflusst:
a) Beeinflussung der Wärmeisolation des Strangs, b) Heizung des Strangs,
c) Oberflächenkühlung des Strangs.
Durch die gezielte Beeinflussung der Wärmeisolation kann ohne zusätzliche Energie die Abkühlung am Stranganfang stärker als am Strangende eingestellt werden. Durch eine gezielte Heizung des Strangs kann dies mit zusätzlicher Energie sichergestellt werden. Schließlich kann eine - ggf. nur lokal - vorliegende - zu langsame Abkühlung des Strangs durch eine Oberflächen- kühlung des Strangs behoben werden.
Um ein zu rasches Abkühlen des teilerstarrten Strangs in der Tertiärkühlzone zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn der teilerstarrte Strang, vorzugsweise dessen Mantelfläche, in der Tertiärkühlzone durch eine, bevorzugt induktive,
Heizvorrichtung aufgeheizt wird. Alternativ kann der Strang aber auch durch Brenner aufgeheizt werden.
Obwohl ein zu langsames Abkühlen des teilerstarrten Strangs gemäß der Erfindung nicht auftreten sollte, kann ein lokal zu langsames Abkühlen verhindert werden, wenn der teilerstarrte Strang in der Tertiärkühlzone durch eine, bevorzugt
verfahrbare, Kühlvorrichtung abgekühlt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Heizvorrichtung in Auszugsrichtung der Stranggießmaschine verfahrbar ist.
Dadurch kann die Temperatur des Strangs nur durch eine einzige Heizvorrichtung beeinflusst werden, ohne dass hierzu verteilt angeordnete Vorrichtungen benötigt werden.
Für die Einstellung der Erstarrung ist es besonders
vorteilhaft, wenn der teilerstarrte Strang in der
Tertiärkühlzone durch eine Wärmeisolation vor zu rascher Abkühlung geschützt wird. Vorteilhaft ist es, wenn die
Wärmeisolation vor dem Gießstart vorgeheizt wird. Eine besonders effektive Wärmeisolation die zudem die Entgasung der noch nicht erstarrten Schmelze fördert und außerdem vor Verzunderung schützt, besteht darin, den Strang in einem Vakuum oder in einer Atmosphäre aus Schutzgas zu halten.
Bei der Wärmeisolation ist es vorteilhaft, wenn die
Isolationswirkung entweder statisch voreingestellt wird oder während des Betriebs gesteuert oder geregelt eingestellt wird ist. Die Einstellung kann z.B. durch schwenkbare Isolationslamellen erfolgen. Die Isolationslamellen können während der Tertiärkühlphase über die Stranglänge auf verschiedene, jedoch statisch gleichbleibende, Schwenkwinkel eingestellt werden. Die Schwenkwinkel können aber auch je nach
Produktionsprogramm während der Abkühlphase dynamisch
verstellt werden. Bspw. können die Schwenkwinkel unten - d.h. im Bereich des Stranganfangs - größer als oben eingestellt werden, wodurch der Strangendbereich langsamer als der
Stranganfangsbereich abgekühlt wird.
Um den Durchsatz im semi -kontinuierlichen Gießbetrieb zu erhöhen, ist es äußerst vorteilhaft, wenn nachdem das
Strangende die Sekundärkühlung passiert hat, die gekühlte
Durchlaufkokille , bevorzugt die Durchlaufkokille und die Sekundärkühlzone , von der Tertiärkühlzone getrennt (bspw. abgehoben) werden und die abgetrennten Bauteile quer zur Auszugsrichtung der Stranggießmaschine zu einer anderen
Gießstation, d.h. zu einer weiteren Tertiärkühlzone,
verfahren werden. Bei der weiteren Tertiärkühlzone kann ein weiterer Strang gegossen werden, währenddessen der zuvor erzeugte Strang in der Tertiärkühlzone langsam abgekühlt wird. Durch diese Maßnahmen wird die hohe Qualität des
Vorblockgießens mit der hohen Produktivität des
kontinuierlichen Stranggießens vereint.
Nach dem Trennen der gekühlten Durchlaufkokille , bzw. der Durchlaufkokille mit der Sekundärkühlzone , von der
Tertiärkühlzone ist es vorteilhaft, wenn das Strangende durch eine Wärmeisolation vor zu rascher Abkühlung geschützt wird. Weiters ist es vorteilhaft, wenn das Strangende durch eine Heizeinrichtung, insbesondere eine induktive Heizeinrichtung, einen Lichtbogenofen, eine Plasmaheizung oder durch das
Abbrennen von exothermem Abdeckpulver, erwärmt wird.
Durch das Isolieren und das Erwärmen des Strangendes wird der obere Bereich des Strangs bis zum Durcherstarrungsende mit flüssigem Sumpf gehalten und das Nachsaugen der Schmelze in das Strangzentrum sichergestellt. Durch diese Maßnahmen wird eine hohe Qualität erzielt und eine zu große Trichterbildung im Strangende vermieden. Ähnliche Maßnahmen sind aber auch im unteren Bereich des Strangs möglich. Durch diese Maßnahmen werden die Ausbringverluste reduziert, da nur ein kürzerer Abschnitt vom Stranganfang und -ende abgetrennt werden muss.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Innenstruktur ist eine Rühreinrichtung wie eine Rührspule vorteilhaft. Diese ist günstigerweise entlang der Strangachse verfahrbar. Alternativ dazu kann der teilerstarrte Strang in der Tertiärkühlzone um seine eigene Achse abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Durch die Richtungsumkehr wird eine besonders innige Vermischung im Inneren des Strangs sichergestellt . Damit der gegossene Strang möglichst schnell eine tragfähige Schale erhält und dadurch die Länge der Sekundärkühlung möglichst kurz gehalten werden kann, ist es vorteilhaft, wenn der Strang einen runden Querschnitt hat. Ein ähnlicher Effekt kann auch bei einem Strang mit einem dreirunden, vierrunden etc. Querschnitt erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine
Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Stranggießmaschine umfasst - eine Einrichtung zum Ausziehen eines Strangs aus einer Durchlaufkokille und eine Einrichtung zum Ausfördern des Strangs aus der Stranggießmaschine,
- die gekühlte Durchlaufkokille zur Primärkühlung des Strangs, nachfolgend
- eine Strangführung zum Stützen und Führen des Strangs mit einer Sekundärkühlzone , typischerweise umfassend mehrere Kühldüsen, zum Abkühlen des Strangs, und wiederum nachfolgend
- eine Tertiärkühlzone zum weiteren Abkühlen des
Strangs, dadurch gekennzeichnet,
dass die Tertiärkühlzone eine, vorzugsweise induktive, insbesondere in die Auszugsrichtung der Stranggießmaschine verfahrbare, Heizvorrichtung zum gesteuerten oder geregelten Abkühlen des teilerstarrten Strangs aufweist.
Anstelle der in der Tertiärkühlzone verfahrbaren
Heizvorrichtung kann die erfindungsgemäße Stranggießmaschine auch eine statisch voreinstellbare oder eine dynamisch (d.h. während des Betriebs) gesteuert oder geregelt einstellbare Wärmeisolation aufweisen.
Durch die Heizvorrichtung kann die Mantelfläche des Strangs aufgeheizt werden, wodurch die Abkühlung (und dadurch die Gefügeausbildung) im Zentrumsbereich des teilerstarrten
Strangs in der Tertiärkühlzone der Stranggießmaschine sehr genau eingestellt werden kann.
Um die langsame Abkühlung des teilerstarrten Strangs bei einem niedrigen Energieverbrauch für die Heizvorrichtung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Tertiärkühlzone eine, insbesondere statisch einstellbare oder eine dynamisch gesteuert oder geregelt einstellbare, Wärmeisolation
aufweist . Zweckmäßig ist es, wenn die Durchlaufkokille , die Sekundär- und die Tertiärkühlzone in einer Reihe (sog. in-line) angeordnet sind. Die Produktivität der semi -kontinuierlichen
Stranggießmaschine wird wesentlich erhöht, wenn die
Stranggießmaschine mehrere, quer zur Auszugsrichtung der Stranggießmaschine, versetzte Tertiärkühlzonen aufweist, wobei der Maschinenkopf der Stranggießmaschine, umfassend die Durchlaufkokille und vorzugsweise die Sekundärkühlzone , mit einer Tertiärkühlzone verbindbar und trennbar sind und zumindest der Maschinenkopf quer zur Auszugsrichtung
verfahrbar ist. Wie oben beschrieben, kann ein einziger
Maschinenkopf mehrere Tertiärkühlzonen bedienen, sodass ein hoher Durchsatz trotz der langsamen Abkühlung der
teilerstarrten Stränge erreicht wird.
Vorzugsweise wird der Maschinenkopf zu einer weiteren
Tertiärkühlzone verfahren, währenddessen der Strang stationär ist. Dadurch wird die gesteuert oder geregelte, langsame Abkühlung im Zentrumsbereich des Strangs nicht gestört .
Alternativ dazu kann aber auch der Strang, ggf. mit der
Tertiärkühlung, vom Maschinenkopf weggefahren werden.
Bei der Verstellung der Wärmeisolation ist es vorteilhaft, wenn die verstellbare Wärmeisolation zumindest ein - vorteilhafterweise mehrere - Isolationspanel (auch Lamelle genannt) aufweist, dass in der Auszugsrichtung der
Stranggießmaschine verlagerbar oder zur Auszugsrichtung schwenkbar ist. Dadurch kann die Abkühlgeschwindigkeit des teilerstarrten Strangs passiv, d.h. ohne zusätzlichen
Energieeintrag, eingestellt werden. Mehrere Stränge mit kleinem Format können gleichzeitig erzeugt werden, wenn der Maschinenkopf der Stranggießmaschine mehrere gekühlte Durchlaufkokillen und mehrere dahinter angeordnete Strangführungen mit Sekundärkühlzonen aufweist. Eine einfache und robuste Stranggießmaschine weist einen
Strangabzugswagen zum Ausziehen des Strangs auf, wobei der Strangabzugswagen in Auszugsrichtung, beispielsweise durch Spindel-, Zahnstangen- oder Zylinderantriebe, verfahrbar ist. Dabei stützt sich der Stranganfang über den Kaltstrang auf dem Strangabzugswagen ab.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Stranggießmaschine ist der Strangabzugswagen mit dem
Maschinenkopf verbunden, wobei der Strangabzugswagen mit dem Maschinenkopf quer zur Auszugsrichtung verfahrbar ist. Dabei wird der gegossene Strang nach dem Gießende z.B. auf einem Podest auf dem Hallenboden abgestellt und der Maschinenkopf mit dem Strangabzugswagen zur einer anderen Tertiärkühlung verfahren. Die langsame Abkühlung des abgestellten Strangs kann z.B. durch eine über den Strang gestülpte Thermohaube sichergestellt werden. Alternativ dazu wäre es auch möglich, dass der Maschinenkopf stationär ist und der gegossene Strang quer zur Auszugsrichtung verfahrbar ist. Hier wird der gegossene Strang z.B. auf einem Podest abgestellt, wobei das Podest samt dem Strang zu einer weiteren Tertiärkühlzone verfahren werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht
einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei die Figuren zeigen :
Fig 1 mit den Teilfiguren la...lf zeigen schematisch die
Verfahrensschritte beim semi -kontinuierlichen Stranggießen eines Vorblocks aus Stahl.
Fig 2a und 2b zeigen zwei alternative Ausführungsformen einer Tertiärkühlung für das semi -kontinuierlichen Stranggießen eines Vorblocks aus Stahl .
Fig 3 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Heizaggregats zum Erwärmen eines Vorblocks in einer Tertiärkühlung. Fig 4 zeigt die Temperaturen bei der Abkühlung des Strangs 1 in der Tertiärkühlzone 5.
Fig 5 zeigt die Temperaturverläufe über der Zeit zu Fig 4.
Fig 6a und 6b zeigen eine erfindungsgemäße Stranggießmaschine in einem Auf- und einem Kreuzriss.
Fig 7 zeigt einen Maschinenkopf einer erfindungsgemäßen
Stranggießmaschine in zwei Rissen.
Fig 8a, 8b zeigen schematisch das Ausfördern eines durcherstarrten Strangs aus einer Tertiärkühlzone. Beschreibung der Ausführungsformen
In den Fig la...lf sind die Verfahrensschritte beim semikontinuierlichen Stranggießen eines Strangs 1 in einer
Stranggießmaschine gezeigt .
In Fig la wird aus einem nicht extra dargestellten Pfannenverteiler flüssiger Stahl über ein Tauchrohr in eine gekühlte Durchlaufkokille 2 gegossen, wobei beim Gießstart der
Stranggießmaschine die Durchlaufkokille 2 durch den
Kaltstrang 6 fluiddicht verschlossen ist, sodass sich in der Kokille ein Gießspiegel M (auch Meniskus genannt) einstellt. Durch das Verbinden des flüssigen Stahls mit dem Kopf des Kaltstrangs 6 bildet sich ein durcherstarrter Stranganfang la (siehe Fig lc) aus. Durch die Primärkühlung der gekühlten Durchlaufkokille 2 ist der dem durcherstarrten Stranganfang la entgegen der Auszugsrichtung A nachfolgende teilerstarrte Strang lb nicht durcherstarrt, sondern weist lediglich eine dünne Strangschale und einen flüssigen Kern auf. Um den
Gießspiegel M in der Kokille 2 trotz des über das Tauchrohr nachströmenden flüssigen Stahls in etwa konstant zu halten, wird der Strang 1 aus der Kokille 2 ausgezogen. Dazu weist die Stranggießmaschine einen Strangabzugswagen 11 auf, der den Kaltstrang 6 selbst, eine Gewindespindel 12, eine Gewindemutter 13 und einen Motor 14 zum Verfahren des
Strangabzugswagens 11 in die Auszugsrichtung A umfasst. Der Motor 14 ist über ein Getriebe und die Gewindespindel 12 mit der Gewindemutter 13 verbunden und weist einen Durchtrieb für die Gewindespindel 12 auf.
In Fig lb wurde der Strang 1 bereits weiter aus der
Durchlaufkokille 2 ausgezogen, wobei der Strang 1 in der der Kokille 2 nachfolgenden Strangführung 3 durch mehrere
Strangführungsrollen 3a gestützt, geführt und durch mehrere Kühldüsen 4a in der Sekundärkühlung 4 abgekühlt wird. Dabei bildet der Strang 1 eine tragfähige Strangschale aus, die dem ferrostatischen Druck standhalten kann. Somit wird ein
Durchbruch des Strangs 1 verhindert .
In Fig lc hat der Stranganfang la bereits die Sekundärkühlung 3 der Stranggießmaschine passiert und ist in die
Tertiärkühlzone 5 eingetreten. In der Tertiärkühlzone 5 wird der Strang 1 weiter langsam gesteuert oder geregelt
abgekühlt, sodass im Zentrum des teilerstarrten Strangs lb die Durcherstarrung mit einer nach oben orientierten Richtung erfolgt. Dadurch bildet sich entweder ein globulares bzw. zumindest ein dendritisches, die Fadenporosität vermeidendes, Gefüge aus. Um das zu rasche Abkühlen des teilerstarrten Strangs lb zu verhindern, weist die Tertiärkühlzone 5 eine Wärmeisolierung 9 und eine in Fig lf dargestellte
Heizeinrichtung 7 auf. In der Fig 2a ist ein Beispiel einer Wärmeisolierung 9 für eine Tertiärkühlung gezeigt, wobei die Atmosphäre zwischen dem Strang 1 und der Wärmehaube 9 durch eine Vakuumpumpe (hier eine Strahlpumpe 15) evakuiert wird. Hierzu wird ein Druckanschluss der Strahlpumpe 15 mit einem Druckluftnetz und der Sauganschluss der Strahlpumpe 15 mit dem Raum innerhalb der Wärmeisolierung 9 verbunden. Durch diese Maßnahme wird zudem auch eine Oxidation, d.h.
Verzunderung, des Strangs 1 verhindert; außerdem wird durch die Vakuumbehandlung die noch nicht durcherstarrte Schmelze im Strang entgast. Die Wärmeisolation 9 weist mehrere
Isolationspanele 9a auf, die unabhängig voneinander geschlossen (Öffnungswinkel 0°), geöffnet (Öffnungswinkel 90°) oder teilweise geöffnet (90° > Öffnungswinkel > 0°) werden können. In Fig ld wurde das Gießen in der Stranggießmaschine beendet, sodass sich ein Strangende lc ausbildet. Durch das Ausziehen des Strangendes lc aus der Kokille 2, liegt der Gießspiegel M unterhalb des strichliert dargestellten Gießspiegels gemäß den Verfahrensschritten la-lc.
Die Fig le zeigt die Situation nachdem das Strangende lc des Strangs 1 die Sekundärkühlzone 3 passiert hat, die Sekundärkühlung beendet wurde und das Strangende lc bündig mit dem oberen Ende der Tertiärkühlzone 5 abschließt. In der Tertiär- kühlzone 5 wird die langsame, gesteuert oder geregelte
Abkühlung des teilerstarrten Strangs lb durch die
Wärmeisolation 9 und die Erwärmung des Strangs durch die in der Auszugsrichtung A verfahrbare Heizeinrichtung 7
sichergestellt (siehe Fig lf) . Nach dem Trennen und Abheben des Maschinenkopfs, umfassend die Durchlaufkokille 2, die Strangführung 3 und die Sekundärkühlung 4, von der
Tertiärkühlung 5, wird das Strangende lc durch eine induktive Kopfheizung 10 erwärmt, sodass eine zu rasche Abkühlung des Strangendes lc verhindert wird.
Gemäß den Figuren la...lf wurde ein runder Stahlstrang 1 mit einem Durchmesser von 1200 mm und einer Länge von 10 m produziert. Die Auszugsgeschwindigkeit des Strangs 1 aus der Durchlaufkokille 2 beträgt 0,25 m/min. Durch die Wärme- isolation 9 und das Wiedererwärmen des Strangs 1 durch die verfahrbare Heizeinrichtung 7 wird die vollständige
Durcherstarrung des Strangs 1 erst nach 13 h erreicht. Das Vergießen des Strangs - ohne dem langsamen Abkühlen des
Strangs in der Tertiärkühlzone 5 - wurde aber bereits nach 46 min beendet. Da das Vergießen im Gegensatz zur langsamen
Durcherstarrung rasch beendet ist, ist es zur Erhöhung des Durchsatzes des semi -kontinuierlichen Stranggießverfahrens vorteilhaft, wenn der in Fig lf nicht mehr dargestellte Maschinenkopf von der Tertiärkühlzone 5 getrennt und quer zur Auszugsrichtung A zu einer weiteren Tertiärkühlzone 5 verfahren wird. Dort kann ein neuer Strang vergossen werden, währenddessen der in Fig lf dargestellte Strang 1 weiter langsam abgekühlt wird. Nach dem langsamen Abkühlen des
Strangs 1 bis zu dessen vollständiger Durcherstarrung wird der Strang aus der Stranggießmaschine ausgefördert, bspw. durch eine Vorrichtung gem. den Fig 8a und 8b. In der Fig 2a ist eine erste alternative Ausführungsform der Tertiärkühlzone 5 von Fig 1 dargestellt. Dabei wird der Raum zwischen dem Strang 1 und der Wärmeisolierung 9 durch eine Strahlpumpe 15 evakuiert, wodurch eine gute Wärmeisolation und eine langsame Abkühlung erreicht wird. Außerdem wird die Oberfläche des Strangs 1 vor Verzunderung geschützt und die Restschmelze entgast. Die Strahlpumpe ist einfach und
verschleißfrei; dessen Druckanschluss wird mit einem
Druckluftanschluss P und dessen Sauganschluss mit dem zu evakuierenden Raum innerhalb der Tertiärkühlzone verbunden. Das Abblasen kann gegen Umgebungsdruck U erfolgen. Die induktive Kopfheizung 10 ist gegenüber einer Plasmaheizung vorteilhaft, da das magnetische Feld auch durch die
Wärmisolierung des Strangendes lc wirkt. Die Fig 2b zeigt eine zweite Alternative der Tertiärkühlzone 5 von Fig 1. Dabei sind die Isolationslamellen 9a der
Wärmeisolierung 9 zur Auszugsrichtung verschwenkbar, sodass der Luftwechsel zwischen der Umgebungsluft und dem Strang 1 im Inneren der Tertiärkühlzone 9 einstellbar ist. Lediglich zur Illustration der Funktion der Isolationslamellen 9a wurden die Isolationslamellen 9a auf der rechten Seite des Strangs 1 geschlossen und auf der linken Seite um 10° zur Auszugsrichtung A geöffnet dargestellt. Die Verstellung der Lamellen 9a kann entweder manuell oder durch Aktoren
erfolgen.
Die Fig 3 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des
Verfahrwegs s der induktiven Heizvorrichtung 7 zum Wiedererwärmen der Mantelfläche des Strangs 1. Hierbei ist die Heizvorrichtung 7 im oberen Bereich des Strangs 1 durchgezogen und im unteren Bereich strichliert dargestellt. Da sich die Erstarrungsfront während der Abkühlung von unten nach oben (d.h. vom Stranganfang la zum Strangende lc) verschiebt, verringert sich auch der Verfahrweg s der
Heizvorrichtung 7 über der Zeit. Alternativ zu einer
verfahrbaren Heizvorrichtung 7 könnten auch mehrere, in
Auszugsrichtung A verteilt über die Länge der Tertiärkühlzone 5 angeordnete Heizeinrichtungen (z.B. Brenner) verwendet werden .
Die Fig 4 zeigt die Temperaturen in °C des gemäß Fig 1 erzeugten Strangs 1 in einer Schnittdarstellung 3h nach
Gießstart (Teilfigur 1), 8,3h nach Gießstart (Teilfigur 2) und bei Durcherstarrung des Strangs 1, ca. 13h nach Gießstart (Teilfigur 3) . Der zeitliche Verlauf der Temperaturen des Strangs 1 an unterschiedlichen Positionen an der Oberfläche und im Zentrum des Strangs sind in Fig 5 dargestellt. Daraus geht hervor, dass das Vergießen des Strangs und damit auch die Primär- und die Sekundärkühlung 46 min nach dem Gießstart beendet wird und anschließend der Strang 1 lediglich durch die Tertiärkühlung 5 kontrolliert abgekühlt wird. In den Figuren 6a, 6b ist eine erfindungsgemäße Vertikal- Stranggießmaschine in zwei Ansichten dargestellt. Der
flüssige Stahl wird von einer Pfanne 30 über ein Schattenrohr in den Gießverteiler 31 gegossen, anschließend strömt die Schmelze über ein nicht dargestelltes Tauchrohr {SEN) in die Durchlaufkokille 2 ein. Durch die Primärkühlung in der
Kokille 2 bildet sich ein teilerstarrter Strang 1 mit einer tragfähigen Strangschale aus. In der Kokille 2 wird die
Schmelze durch eine optionale Rühreinrichtung 32 noch weiter beeinflusst. Der Strang 1 wird in der Strangführung 3
gestützt, geführt und in der Sekundärkühlzone 4 weiter abgekühlt. Zumindest die Durchlaufkokille 2, die Rührspule 32, die Strangführung 3 mit der Sekundärkühlzone 4, und optional auch die Tertiärkühlzone 5, sind auf einem Gießwagen 33 auf der Gießbühne G verfahrbar. Der Strang 1 mit dem
Kaltstrang 6 wird über den Strangabzugswagen 11 aus der
Durchlaufkokille 2 ausgezogen. Dazu wird der
Strangabzugswagen 11 über vier Gewindespindeln 12 angetrieben und durch zusätzliche Führungsschienen 34 geführt, wobei ein Motor über ein Getriebe und die Gewindespindel 12 mit der Gewindemutter 13 verbunden ist. Nachdem der Gießvorgang beendet und der Strang 1 auf dem Amboss 40 abgestellt worden ist, kann der Gießwagen 33 quer zur Auszugsrichtung A zu einer weiteren Gießstation verfahren werden, da das Gießen des teilerstarrten Strangs, d.h. ohne der Tertiärkühlung des Strangs 1, wesentlich weniger Zeit benötigt als die
Tertiärkühlung des Strangs 1 bis zu dessen Durcherstarrung. In der Tertiärkühlzone 5 wird der Strang 1 durch die
Wärmeisolierung 9 und ggf. durch eine hier nicht dargestellte Heizeinrichtung langsam abgekühlt, sodass die Erstarrung im Zentrum des Strangs mit einer nach oben orientierten
Erstarrungsfront erfolgt. Eine detailliertere Darstellung des Maschinenkopfes der
Stranggießmaschine aus den Fig 6a, 6b ist in Fig 7
dargestellt .
Die Fig 8a, 8b zeigen schematisch eine Ausführungsform für das Ausfördern des durcherstarrten Strangs 1 aus der
Tertiärkühlzone. Der Strang 1 wird durch zwei Bügel 38 seitlich gestützt, sodass auf der Stranggießmaschine auch stark unterschiedliche Durchmesser (siehe Grundriss von Fig 8a) vergossen werden können. In Fig 8a ist der Strang 1 gegenüber der Vertikalen bereits ausgeschwenkt worden und liegt an den Bügeln 38 auf. In Fig 8b wird der Strang 1 über den Schwenkantrieb 39 auf einen Rollgang 37 abgelegt, wo er in Pfeilrichtung entnommen werden kann. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Strang
la Stranganfang
lb teilerstarrter Strang
lc Strangende
2 Durchlaufkokille, Primärkühlung
3 Strangführung
3a Strangführungsrollen
4 Sekundärkühlung, Sekundärkühlzone 4a Kühldüse
5 Tertiärkühlung, Tertiärkühlzone
6 Kaltstrang
7 Heizvorrichtung
9 Wärmeisolation
9a Isolationspanel
10 Kopfheizung
11 Strangabzugswagen
12 Gewindespindel
13 Gewindemutter
14 Motor
15 Strahlpumpe
30, 30' Pfanne
31 Gießverteiler
32 Rührspule
33 Gießwagen
34 Führungsschiene
35 Oszilliereinrichtung
36 Wasserabstreifer
37 Rollgang
38 Bügel
39 Schwenkantrieb
40 Amboss
A Auszugsrichtung
G Gießbühne
M Gießspiegel
P Druck in einem Druckluftnetz s Verfahrweg
U Umgebungsdruck

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum semi -kontinuierlichen Stranggießen eines Strangs (1) , vorzugsweise eines Vorblocks, aus Stahl in einer Stranggießmaschine, wobei die Stranggießmaschine
- eine gekühlte Durchlaufkokille (2) zur Primärkühlung des Strangs (1) , nachfolgend
- eine Strangführung (3) zum Stützen und Führen des Strangs (1) mit einer Sekundärkühlung (4) zum Abkühlen des Strangs (1) , und wiederum nachfolgend
- eine Tertiärkühlung (5) zum weiteren Abkühlen des Strangs (1)
aufweist, umfassend die Verfahrensschritte:
- Gießstart der Stranggießmaschine, wobei flüssiger Stahl in die durch einen Kaltstrang (6) verschlossene
Durchlaufkokille (2) gegossen wird und der flüssige Stahl mit dem Kaltsträng einen durcherstarrten Stranganfang (la) und nachfolgend einen teilerstarrten Strang (lb) ausbildet;
- Ausziehen des teilerstarrten Strangs (lb) aus der Durchlaufkokille (2) ;
- Stützen und Führen des teilerstarrten Strangs (lb) in der Strangführung (3), wobei der teilerstarrte Strang (lb) durch die Sekundärkühlung (4) abgekühlt wird;
- Gießende der Stranggießmaschine, wobei das Vergießen von flüssigem Stahl in die Durchlaufkokille (2) beendet wird und sich ein Strangende (lc) ausbildet;
- Ausziehen des Strangendes (lc) aus der
Durchlaufkokille (2) ;
- Beenden des Ausziehens, sodass das Strangende (lc) außerhalb der Durchlaufkokille (2) liegt;
- Beenden der Sekundärkühlung (4);
- gesteuertes oder geregeltes Abkühlen des
teilerstarrten Strangs (lb) bis zur Durcherstarrung des
Strangs (1) in der Tertiärkühlzone (5) der
Stranggießmaschine, wobei das Abkühlen am Stranganfang (la) stärker und zum Strangende (lc) hin abnehmend erfolgt;
- Ausfördern des Strangs (1) aus der Stranggießmaschine.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des teilerstarrten Strangs (lb) in der
Tertiärkühlzone (5) durch die Beeinflussung zumindest eines aus der Gruppe :
- Wärmeisolation des Strangs (1, lb) ,
- Heizung des Strangs (1, lb) ,
- Oberflächenkühlung des Strangs (1, lb)
eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der teilerstarrte Strang (lb) in der Tertiärkühlzone (5) durch eine Heizvorrichtung (7) aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Heizvorrichtung (7) in die Auszugsrichtung (A) der Stranggießmaschine verfahrbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der teilerstarrte Strang (lb) in der Tertiärkühlzone (5) durch eine Wärmeisolation (9) vor zu rascher Abkühlung geschützt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationswirkung der Wärmeisolation (9) eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangende (lc) durch eine
Kopfheizung (10) erwärmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des teilerstarrten
Strangs (lb) durch eine Kühlvorrichtung (4a) in der
Tertiärkühlzone (5) abgekühlt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der teilerstarrte Strang (lb) in der Tertiärkühlzone (5) durch eine stationäre oder in der Auszugsrichtung (A) verfahrbaren Rührspule (32) gerührt wird oder der teilerstarrte Strang (lb) um seine eigene Achse in der Tertiärkühlzone (5) abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird.
10. Stranggießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit
- einer Einrichtung zum Ausziehen eines Strangs (1) aus einer Durchlaufkokille (2) und einer Einrichtung (37, 38, 39) zum Ausfördern des Strangs (1) aus der Stranggießmaschine,
- der gekühlten Durchlaufkokille (2) zur Primärkühlung des Strangs (1) , nachfolgend
- einer Strangführung (3) zum Stützen und Führen des Strangs (1) mit einer Sekundärkühlzone (4) zum Abkühlen des Strangs (1) , und wiederum nachfolgend
- einer Tertiärkühlzone (5) zum weiteren Abkühlen des Strangs (1) , dadurch gekennzeichnet,
dass die Tertiärkühlzone (5) eine, insbesondere in die
Auszugsrichtung (A) der Stranggießmaschine verfahrbare, Heizvorrichtung (8) zum gesteuerten oder geregelten Abkühlen des teilerstarrten Strangs (lb) aufweist.
11. Stranggießmaschine nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Tertiärkühlzone (5) eine statisch einstellbare oder eine gesteuert oder geregelt einstellbare, Wärmeisolation (9) aufweist.
12. Stranggießmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 11, gekennzeichnet durch mehrere, quer zur Auszugsrichtung (A) der Stranggießmaschine, versetzte Tertiärkühlzonen (5) , wobei der Maschinenkopf der Stranggießmaschine, umfassend die
Durchlaufkokille (2) und vorzugsweise die Sekundärkühlzone (4), mit einer Tertiärkühlzone (5) verbindbar und trennbar sind .
13. Stranggießmaschine nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere Tertiärkühlzonen (5) bogenförmig, vorzugsweise kreisförmig, oder linear hintereinanderliegend angeordnet sind.
14. Stranggießmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Wärmeisolation (9) zumindest ein Isolationspanel (9a) aufweist, dass in Auszugsrichtung (A) verlagerbar oder zur Auszugsrichtung (A) verschwenkbar ist.
15. Stranggießmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießmaschine einen Strangabzugswagen (11) zum Ausziehen des Strangs (1)
aufweist, wobei der Strangabzugswagen (11) in Auszugsrichtung (A) verfahrbar ist.
16. Stranggießmaschine nach Anspruch 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangabzugswagen (11) mit dem
Maschinenkopf verbunden ist und beide quer zur
Auszugsrichtung (A) verfahrbar sind.
17. Stranggießmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenkopf stationär ist und der Strang (1) quer zur Auszugsrichtung (A) verfahrbar ist .
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