EP3272442B1 - Verfahren zum betreiben einer strangführung in einer stranggiessanlage und entsprechende strangführung - Google Patents

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EP3272442B1
EP3272442B1 EP17182119.2A EP17182119A EP3272442B1 EP 3272442 B1 EP3272442 B1 EP 3272442B1 EP 17182119 A EP17182119 A EP 17182119A EP 3272442 B1 EP3272442 B1 EP 3272442B1
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EP
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strip guide
oscillation
upper frame
casting
lower frame
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EP3272442A1 (de
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SMS Group GmbH
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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
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1282—Vertical casting and curving the cast stock to the horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B22D11/201—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a strand guide in a continuous casting plant for the casting of liquid metals.
  • the invention relates to a corresponding strand guide.
  • the invention is limited to strand guides in segmental design.
  • a particular problem in the casting of liquid metals is the occurrence of bulges on the surface of the freshly poured casting strands, also called dynamic bulging. This problem occurs especially when casting at high casting speeds, i. H. at high mass flows.
  • the problem is basically known in the art and there are various approaches to prevent or at least reduce the said undesirable bulges.
  • the publication EP 0 946 318 B1 recommends to avoid vibrations of the casting mirror, a shift of roles of the upper frame relative to the subframe with an offset in a size between 10% and 50% of a roller pitch.
  • the strand guide rollers of Subframe along the strand infinitely variable positionable.
  • the bulge on the cast strand is advantageously smaller than in the case of guide rollers arranged opposite one another.
  • the said displacement takes place only once before each casting operation, but not during a casting operation. A temporal change of the roller distances or the upper frame relative to the subframe during the casting operation does not take place.
  • the distances of the roller segments are determined on the basis of a previously determined optimum for maximum damping of all bulging effects.
  • a variable casting speed is also taken into account in determining the roll distances.
  • the optimized distances can also be increased or decreased in an irregular sequence during the casting operation. Due to the succession of constantly changing support rollers, the Badadorschwankept be advantageously minimized or avoided altogether.
  • the strand guide rollers known in the art have a diameter of 100 to 300 mm.
  • German patent application DE 2036266 discloses a continuous casting plant with a continuous casting mold and these downstream supporting rollers, between which spray nozzles of a water cooling are directed onto the strand.
  • a first zone of the roller guide with the associated spray nozzles is independently of the mold in the strand direction at a multiple of the strand speed oscillating movable, wherein the oscillation corresponds to at least half the center distance of the support rollers.
  • the present invention seeks to provide an alternative method for operating a strand guide in a continuous casting plant for the casting of liquid metals and a corresponding alternative strand guide To provide, or at least to reduce undesirable vibrations in the bath level of the liquid metal in the mold.
  • the claimed oscillation advantageously reduces or preferably avoids fluctuations in the bath level in the mold.
  • the oscillation causes a homogenization of the casting conditions, in particular breakthroughs and massive quality deviations in the cast casting strand are avoided.
  • FIG. 1 shows the strand guide 120 according to the invention in a continuous casting plant 100.
  • the continuous casting plant comprises a mold 110, in which the liquid metal, in particular a steel material is cast into a cast strand.
  • the strand guide 120 adjoins the mold 110 in the casting direction G and serves to transfer the casting strand from the typically vertically oriented mold 110 into the horizontal.
  • the strand guide 120 according to the invention has at least one roller segment 130, but typically a plurality of such roller segments 130, which are arranged one behind the other in the casting direction.
  • FIG. 2 It shows the typical structure of a roller segment 130 according to the invention. It consists of an upper frame 132 on which a plurality of strand guide rollers 136 are rotatably mounted.
  • the roller segment 130 has a lower frame 134 on which a plurality of strand guide rollers 136 are also rotatably mounted.
  • Both the strand guide rollers of the upper frame as well as the strand guide rollers of the subframe are each fixedly spaced from each other to the frame. Their diameters d are between 95 and 400 mm, wherein within a segment, the strand guide rollers typically each have a same diameter.
  • the upper frame 132 and / or the lower frame 134 is associated with an oscillation device 140 for oscillating the upper frame and / or the lower frame in the casting direction G.
  • Said oscillation of the upper frame with the strand guide rollers rotatably mounted thereon preferably takes place with a fixed, ie non-oscillating, subframe.
  • the subframe with the aid of the oscillator 140 in an oscillation in or against the casting direction are offset, preferably with a stationary upper frame 132.
  • both the subframe and the upper frame oscillate, either synchronously or not synchronous.
  • the amplitude of the oscillation of the upper frame 132 and / or the lower frame 134 is preferably between 0 and 50 mm. In this case, the size of the amplitude of the oscillation can be adjusted as a function of the casting speed.
  • the casting speed V g during which the oscillation takes place is preferably between 0.17 m / min. and 8 m / min., more preferably it is however, in particular V g > 6 m / min.
  • the mass flow of the cast strand is preferably at m > 3.5 t / min / m.
  • the oscillation may, for example, be sinusoidal or trapezoidal.
  • the adjustment of the amplitude or the frequency of the oscillation takes place independently of the current position of the bulge on the cast strand.
  • the oscillation takes place in a roller segment, which is arranged in a horizontal region of the strand guide.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Strangführung in einer Stranggießanlage zum Gießen von flüssigen Metallen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Strangführung. Die Erfindung ist auf Strangführungen in Segmentbauweise beschränkt.
  • Ein besonderes Problem beim Gießen von flüssigen Metallen ist das Auftreten von Ausbauchungen auf der Oberfläche der frisch gegossenen Gießstränge, auch dynamisches Bulging genannt. Dieses Problem tritt insbesondere beim Gießen mit hohen Gießgeschwindigkeiten, d. h. bei hohen Massenflüssen auf. Das Problem ist im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und es gibt verschiedene Ansätze, um die besagten unerwünschten Ausbauchungen zu verhindern bzw. zumindest zu reduzieren.
  • So empfiehlt die EP 0 917 922 B1 zur Vermeidung von Ausbauchungen und zur Unterdrückung von schädlichem Pulsieren der Restschmelze im Gießstrang - und damit auch zur Vermeidung von Schwankungen im Badspiegel der flüssigen Schmelze in der Kokille - dass die Rollen jeweils einer Seite, d. h. der Festseite oder der Losseite der Strangführung relativ zur Position der anderen Seite in Gießrichtung um maximal den halben Rollenabstand zueinander versetzt werden. Zu diesem Zweck wird die gesamte Rollenbahn der Strangführung entweder auf der Innenseite oder auf der Außenseite der Strangführung in Längsrichtung und damit in Gießrichtung verschoben.
  • Die Druckschrift EP 0 946 318 B1 empfiehlt zur Vermeidung von Schwingungen des Gießspiegels eine Verschiebung von Rollen des Oberrahmens gegenüber dem Unterrahmen mit einem Versatz in einer Größe zwischen 10 % und 50 % einer Rollenteilung. Zu diesem Zweck sind die Strangführungsrollen des Unterrahmens längs des Strangs stufenlos veränderbar positionierbar. Infolge der besagten Verschiebung der Strangführungsrollen wird vorteilhafterweise die Ausbauchung auf dem Gießstrang kleiner als bei gegenüberliegend angeordneten Führungsrollen. Die besagte Verschiebung erfolgt jedoch nur einmal vor jedem Gießbetrieb, nicht allerdings während eines Gießbetriebs. Eine zeitliche Veränderung der Rollenabstände bzw. des Oberrahmens gegenüber dem Unterrahmen während des Gießbetriebs erfolgt nicht.
  • Schließlich lehrt die WO 2007/121838 A1 die Abstände von Rollensegmenten in Gießrichtung auf stationäre Ausbauchungen einzustellen, um auf diese Weise Schwankungen des Badspiegels in der Stranggießkokille zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden die Abstände der Rollensegmente aufgrund eines zuvor ermittelten Optimums für eine maximale Dämpfung aller Ausbauchungseffekte bestimmt. Dabei wird auch eine variable Gießgeschwindigkeit bei der Bestimmung der Rollenabstände mitberücksichtigt. Die optimierten Abstände können in unregelmäßiger Folge auch während des Gießbetriebs vergrößert oder verkleinert werden. Durch die Aufeinanderfolge ständig wechselnder Stützrollen werden die Badspiegelschwankungen vorteilhafterweise minimiert oder ganz vermieden. Die im Stand der Technik bekannten Strangführungsrollen haben einen Durchmesser von 100 bis 300 mm.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 2036266 offenbart eine Stranggießanlage mit einer Durchlaufkokille und dieser nachgeordneten Stützrollen, zwischen welchen Sprühdüsen einer Wasserkühlung auf den Strang gerichtet sind. Eine erste Zone der Rollenführung mit den zugeordneten Sprühdüsen ist unabhängig von der Kokille in Strangrichtung mit einem Vielfachen der Stranggeschwindigkeit oszillierend bewegbar, wobei der Oszillationshub mindestens dem halben Achsabstand der Stützrollen entspricht.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Betreiben einer Strangführung in einer Stranggießanlage zum Gießen von flüssigen Metallen sowie eine entsprechende alternative Strangführung bereitzustellen, um unerwünschte Schwingungen im Badspiegel des flüssigen Metalls in der Kokille zu vermeiden bzw. vorzugsweise zumindest zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Durch die beanspruchte Oszillation werden vorteilhafterweise Schwankungen im Badspiegel in der Kokille reduziert bzw. vorzugsweise vermieden. Die Oszillation bewirkt eine Homogenisierung der Gießkonditionen, insbesondere Durchbrüche und massive Qualitätsabwertungen bei dem gegossenen Gießstrang werden vermieden.
  • Vorrichtungstechnisch wird die oben genannte Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 10 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen. Konkrete Ausgestaltungen des beanspruchten Verfahrens und der beanspruchten Strangführung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Der Beschreibung sind zwei Figuren beigefügt, wobei
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch eine Stranggießanlage mit einer Strangführung in Segmentbauweise; und
    Figur 2
    ein erfindungsgemäßes Rollensegment
    zeigt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In beiden Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Strangführung 120 in einer Stranggießanlage 100. Die Stranggießanlage umfasst eine Kokille 110, in welcher das flüssige Metall, insbesondere ein Stahlwerkstoff zu einem Gießstrang gegossen wird. Die Strangführung 120 schließt sich an die Kokille 110 in Gießrichtung G an und dient zum Überführen des Gießstrangs aus der typischerweise vertikal ausgerichteten Kokille 110 in die Horizontale. Die erfindungsgemäße Strangführung 120 weist mindestens ein Rollensegment 130, typischerweise jedoch eine Mehrzahl von solchen Rollensegmenten 130 auf, die in Gießrichtung hintereinander angeordnet sind.
  • Figur 2 zeigt den typischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Rollensegmentes 130. Es besteht aus einem Oberrahmen 132, an welchem eine Mehrzahl von Strangführungsrollen 136 drehbar gelagert sind. Außerdem weist das Rollensegment 130 einen Unterrahmen 134 auf, an dem ebenfalls eine Mehrzahl von Strangführungsrollen 136 drehbar gelagert sind. Sowohl die Strangführungsrollen des Oberrahmens wie auch die Strangführungsrollen des Unterrahmens sind an den Rahmen jeweils fest zueinander beabstandet. Ihre Durchmesser d liegen zwischen 95 und 400 mm, wobei innerhalb eines Segmentes die Strangführungsrollen typischerweise jeweils einen gleichen Durchmesser haben. Dem Oberrahmen 132 und/oder dem Unterrahmen 134 ist eine Oszillationseinrichtung 140 zugeordnet zum Oszillieren des Oberrahmens und/oder des Unterrahmens in Gießrichtung G. Die besagte Oszillation des Oberrahmens mit den daran drehbar gelagerten Strangführungsrollen erfolgt vorzugsweise bei feststehendem, d. h. nicht oszillierendem Unterrahmen. Umgekehrt kann alternativ auch der Unterrahmen mit Hilfe der Oszillationseinrichtung 140 in eine Oszillation in oder entgegen der Gießrichtung versetzt werden, vorzugsweise bei stillstehendem Oberrahmen 132. Als dritte Alternative ist es auch möglich, dass sowohl der Unterrahmen wie auch der Oberrahmen oszillieren, entweder synchron oder nicht synchron.
  • Die Amplitude der Oszillation des Oberrahmens 132 und/oder des Unterrahmens 134 liegt vorzugsweise zwischen 0 und 50 mm. Dabei kann die Größe der Amplitude der Oszillation in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit eingestellt werden.
  • Die Gießgeschwindigkeit Vg während derer die Oszillation erfolgt, liegt vorzugsweise zwischen 0,17 m/min. und 8 m/min., weiter vorzugsweise liegt sie jedoch insbesondere Vg > 6 m/min. Der Massenfluss des Gießstrangs liegt vorzugsweise bei m > 3,5 t/min/m. Die Oszillation kann beispielsweise sinusförmig oder trapezförmig erfolgen. Die Einstellung der Amplitude oder der Frequenz der Oszillation erfolgen unabhängig von der aktuellen Position der Ausbauchung auf dem Gießstrang. Vorzugsweise erfolgt die Oszillation bei einem Rollensegment, welches in einem horizontalen Bereich der Strangführung angeordnet ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Stranggießanlage
    110
    Kokille
    120
    Strangführung
    130
    Rollensegment
    132
    Oberrahmen
    134
    Unterrahmen
    136
    Strangführungsrollen
    140
    Oszillationseinrichtung
    A
    Amplitude der Oszillation
    d
    Durchmesser der Strangführungsrollen
    G
    Gießrichtung
    ṁ
    Massenfluss
    Vg
    Gießgeschwindigkeit

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Strangführung (120) in einer Stranggießanlage (100) zum Gießen von flüssigen Metallen, wobei die Strangführung (120) mindestens ein Rollensegment (130) aufweist, durch welches ein Gießstrang nach dem Gießen in einer Kokille (110) geführt wird, aufweisend folgende Schritte:
    Verschieben von zumindest einem Teil des Rollensegments (130) während des Gießbetriebs in Form einer Oszillation in und entgegen der Gießrichtung (G)
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich bei dem oszillierenden Teil des Rollensegmentes (130) um den Oberrahmen (132) mit den daran drehbar gelagerten Strangführungsrollen (136) handelt, wobei der Unterrahmen (134) bei der Oszillation des Oberrahmens (132) ortsfest ist; oder
    dass es sich bei dem oszillierenden Teil des Rollensegmentes (130) um den Unterrahmen (134) mit den daran drehbar gelagerten Strangführungsrollen (136) handelt, wobei der Oberrahmen (132) bei der Oszillation des Unterrahmens (134) ortsfest ist; oder
    dass beide, sowohl der Oberrahmen (132) wie auch der Unterrahmen (134) mit ihren jeweiligen Strangführungsrollen (136) asynchron zueinander oszillieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strangführungsrollen (136) an dem Oberrahmen (132) und an dem Unterrahmen (134), insbesondere während der Oszillation des Ober- und/oder Unterrahmens (134), jeweils einen festen Abstand zueinander aufweisen.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für die Größe A der Amplitude (A) der Oszillation gilt: 0< A ≤ 50mm.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    das die Größe der Amplitude (A) nach Maßgabe der Größe der Gießgeschwindigkeit eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für die Gießgeschwindigkeit vg gilt: 0,17 m/min < vg < 8m/min, vorzugsweise vg > 6m/min.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass für den Massenfluß m des Gießstrangs gilt: m > 3,5 to/min/m.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oszillation z.B. sinusförmig oder trapezförmig erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einstellung der Amplitude (A) und/oder der Frequenz der Oszillation unabhängig von einer aktuellen Position einer Ausbauchung auf dem Gießstrang erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oszillation horizontal erfolgt.
  10. Strangführung (120) in einer Stranggießanlage (100), aufweisend:
    mindestens ein Rollensegment (130) mit einem Oberrahmen (132) und einem Unterrahmen (134), wobei an dem Oberrahmen (132) und an dem Unterrahmen (134) jeweils eine Mehrzahl von Strangführungsrollen (136) fest beabstandet zueinander angeordnet sind zwischen denen der Gießstrang nach dem Gießen in einer Kokille (110) in Gießrichtung (G) geführt wird, aufweisend:
    eine Antriebseinrichtung zum Verschieben von zumindest einem Teil des Rollensegments während des Gießbetriebs, wobei die Antriebseinrichtung in Form einer Oszillationseinrichtung (140) ausgebildet ist zum Oszillieren des Teils des Rollensegmentes in und entgegen der Gießrichtung (G) dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich bei dem oszillierenden Teil des Rollensegmentes um den Oberrahmen (132) mit den daran drehbar gelagerten Strangführungsrollen (136) handelt, wobei der Unterrahmen (134) bei der Oszillation des Oberrahmens (132) ortsfest ist; oder
    dass es sich bei dem oszillierenden Teil des Rollensegmentes (130) um den Unterrahmen (134) mit den daran drehbar gelagerten Strangführungsrollen (136) handelt, wobei der Oberrahmen (132) bei der Oszillation des Unterrahmens (134) ortsfest ist; oder
    dass beide, sowohl der Oberrahmen (132) wie auch der Unterrahmen (134) mit ihren jeweiligen Strangführungsrollen (136) asynchron zueinander oszillieren.
  11. Strangführung (120) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strangführungsrollen (136) an dem Oberrahmen (132)und an dem Unterrahmen (134) jeweils einen festen Abstand zueinander aufweisen.
  12. Strangführung (120) nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für den Durchmesser d der Strangführungsrollen (136) gilt: 95 mm < d < 400 mm.
  13. Strangführung (120) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich das Rollensegment (130) in einem horizontalen Teil der Strangführung (120) befindet und die Oszillation horizontal erfolgt.
EP17182119.2A 2016-07-21 2017-07-19 Verfahren zum betreiben einer strangführung in einer stranggiessanlage und entsprechende strangführung Not-in-force EP3272442B1 (de)

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