EP3703883B1

EP3703883B1 - Stranggiessanlage mit einzelrollenanstellung

Info

Publication number: EP3703883B1
Application number: EP18782420.6A
Authority: EP
Inventors: Thomas Heimann; Uwe Plociennik
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2025-07-09
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: US20200254513A1; WO2019086192A1; DE102017219464A1; EP3703883A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage, die eine Kokille zum Ausbringen eines Strangs und eine sich an die Kokille anschließende Strangführung mit paarweise angeordneten Rollen aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Gießen eines Strangs mittels einer solchen Vorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Die Figur 1 zeigt schematisch eine bekannte Stranggießanlage, deren Aufbau als "Senkrecht-Abbiegeanlage" bezeichnet wird, da der Gießstrang mittels einer Strangführung zunächst vertikal nach unten geführt, anschließend entlang eines Bogens umgelenkt und horizontal weitertransportiert wird.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Stranggießanlage der Figur 1 im Detail: Das zu gießende flüssige Metall wird einer Kokille 1 zugeführt, etwa aus einer nicht dargestellten Gießpfanne. Die Kokille 1, die als Trichterkokille ausgeführt sein kann, bringt die Metallschmelze in die gewünschte Brammenform. Der noch nicht durcherstarrte Strang S tritt vertikal nach unten aus der Kokille 1 aus und wird anschließend entlang der Strangführung 2 weiterhin vertikal nach unten geführt, während er nach und nach abkühlt. Die Strangführung 2 weist im vorliegenden Beispiel zwei bauähnliche gebogene Segmente 21 und 22 auf, die einen Biegebereich der Strangführung 2 ausbilden. Die Segmente 21 und 22 weisen paarweise angeordnete Rollen 24 auf, um den Strang S in einer Förderrichtung F zu transportieren. Die Rollen 24 sind nicht mit einem Antrieb verbunden, vielmehr wird der Strang S von einem Richttreiber 3, der sich am Ende des Biegebereichs befindet, aus der Strangführung 2 herausgezogen. Während des Transports wird der Strang 1 gekühlt, üblicherweise durch Spritzwasser, wodurch er allmählich von außen nach innen erstarrt.
Der Richttreiber 3 kann als Teil eines Verbindungssystems angesehen werden, das zwischen der Strangführung 2 und einem Walzwerk 7 zum Walzen des gegossenen Strangs S vorgesehen ist. Das Verbindungssystem kann ferner eine Trennvorrichtung 4 zum Teilen des Strangs S in Brammen bestimmter Länge, einen Ofen 5, um den Strang S homogen zu temperieren und auf eine für das Walzen geeignete Temperatur zu bringen, und eine Kaltstrangwippe 6 aufweisen. Ist eine Kaltstrangwippe 6 vorgesehen, kann ein Kaltstrang zum Angießen der Anlage auf den Ofen 5 transportiert und dort abgelegt werden.
Eine Stranggießanlage der oben beschriebenen Art ist in der DE 10 2015 210 865 A1 beschrieben. Auch die DE 10 2015 215 187 A1 beschreibt eine vergleichbare schmelzmetallurgische Anlage mit einer Kokille und einer Strangführung.
Für eine geringe Jahresproduktion oder aus anderen Gründen, etwa beim Einsatz in einer schwierigen Umgebung oder aus Kostengründen oder bei der Herstellung von Sonderlegierungen, kann es sinnvoll sein, die Anlage kompakter und im Hinblick auf die Anschaffung und den Betrieb kostengünstiger zu konstruieren. Um die Anlage der oben beschriebenen Art weiter zu verkleinern, können die beiden Segmente 21, 22 ggf. durch ein einziges Segment ersetzt werden, das mit Rollenpaaren ausgestattet ist, um den aus der Kokille austretenden Strang zu transportieren und zu biegen, bevor er in den Richttreiber eintritt.
Ein Problem, das einer weitergehenden Verkleinerung der Anlage entgegensteht, besteht darin, dass der Strang beim Verlassen der Kokille nicht beliebig dünn sein darf. Der Abstand zwischen dem Tauchrohr und der Kokillenwand darf nicht zu gering werden, damit das flüssige Metall in der Kokille zirkulieren kann. Das Tauchrohr selbst muss einen Mindestdurchmesser haben, um nicht zu schnell zu verstopfen. Ferner weist der Kaltstrang, der zum Angießen der Anlage von der Auslaufseite bis zur Kokille transportiert wird, eine Mindestdicke auf, die 40 mm in der Regel nicht unterschreiten kann. Dass der Strang aus all diesen Gründen nicht beliebig dünn gegossen werden kann, führt nun dazu, dass das Walzwerk nicht ohne weiteres kompakter ausgelegt werden kann, denn das Walzwerk muss in der Lage sein, die mit einer bestimmten Mindestdicke gegossenen Brammen auf die gewünschte Zieldicke zu walzen.
Die US 5,853,043 A beschreibt eine Stranggießanlage mit anstellbaren Rollen in der Strangführung. Die EP 2 441 538 A1 beschreibt eine Stranggießvorrichtung mit dynamischer Strangdickenreduzierung. Die WO 02/090019 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Blöcken, Brammen oder Dünnbrammen. Die DE 196 39 302 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer Stranggießanlage. Die EP 0 350 431 A2 beschreibt ein Stranggießverfahren für die Erzeugung von Brammen mit einer gegenüber dem Gusszustand verringerten Dicke.
Die DE3234546A1 beschreibt eine Stranggießanlage mit Segmenten mit verstellbarer Distanz zwischen den Führungsbahnen, um unterschiedliche Strangquerschnittformate zu erzeugen.
Die US5488987A offenbart schließlich eine Stranggießanlage mit einzelnen Segmenten mit einzeln anstellbaren Rollen, zur Dickenreduktion.

Darstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Stranggießanlage der oben beschriebenen Art zu verbessern, insbesondere eine Stranggießanlage (analog Verfahren) bereitzustellen, die unter Beibehaltung der Funktionalität besonders kompakt ausgelegt und/oder energieschonend betrieben werden kann und/oder eine hohe Betriebssicherheit und/oder Gießqualität aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Stranggießanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Stranggießanlage dient zum Gießen eines Strangs im schmelzmetallurgischen Bereich, d.h. eines Strangs aus einem Metall, insbesondere einer Metalllegierung, vorzugsweise Stahl. Die Anlage ist vorzugsweise als Senkrecht-Abbiegeanlage konzipiert, sie kann jedoch auch eine andere Bauform aufweisen. So kann die Anlage beispielsweise auch als Bogenanlage oder Vertikalbrammenanlage konzipiert sein. Die Stranggießanlage weist eine Kokille auf, die als Trichterkokille ausgeführt sein kann. Die Kokille ist eingerichtet, um den Strang auszubringen, vorzugsweise senkrecht nach unten in Schwerkraftrichtung gesehen. Zu diesem Zweck wird der Kokille die zu gießende Metallschmelze zugeführt und von der Kokille in die gewünschte Strang- oder Brammenform gebracht, indem der noch nicht durcherstarrte Strang aus einer entsprechend geformten Austrittsöffnung der Kokille abgegeben wird. An die Kokille schließt sich eine Strangführung an, die mehrere paarweise angeordnete Rollen zum Transportieren des Strangs in einer Förderrichtung aufweist. Die paarweise angeordneten Rollen bilden jeweils einen Spalt und insgesamt einen Spaltgang aus, durch den der Strang in Förderrichtung tritt. Erfindungsgemäß sind eine oder mehrere der Rollen der Strangführung so anstellbar, dass eine Dickenreduktion des Strangs in der Strangführung stattfindet. In anderen Worten: Die betreffenden Rollen der Strangführung sind so justierbar, dass während des regulären Gießprozesses die Dicke des aus der Kokille austretenden Strangs bereits in der Strangführung reduziert wird, vorzugsweise bevor er vollständig durcherstarrt ist.
Durch die Dickenreduktion des Strangs in der Strangführung kann ein etwaiges Walzwerk, das sich in Förderrichtung an die Strangführung oder an ein Verbindungssystem anschließt, kompakter ausgelegt werden. Typischerweise weist ein solches Walzwerk mehrere, beispielsweise fünf, Walzgerüste (Stiche) auf. Unter Anwendung der erfindungsgemäßen Dickenreduktion in der Strangführung kann zumindest ein Walzgerüst eingespart werden. Dadurch lässt sich die Gesamtanlage, bestehend aus Stranggießanlage, Verbindungssystem und Walzwerk, insgesamt kompakter und ggf. auch kostengünstiger fertigen. Alternativ kann bei herkömmlicher Auslegung des Walzwerks eine stärkere Dickenreduktion des Strangs erzielt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass für das Zusammendrücken des im Kern noch flüssigen Strangs weniger Energie benötigt wird als im Walzwerk erforderlich wäre, wenn auf die Dickenreduktion in der Strangführung verzichtet würde. Diese technische Wirkung führt zu einer Energieeinsparung und zu einer weiteren Kostenreduktion, sowohl bei den Betriebskosten als auch bei den Anschaffungskosten. Ein weiterer technischer Vorteil der Dickenreduktion des Strangs in der Strangführung besteht darin, dass die Strangdicke am Kokillenende nicht minimiert werden muss. Im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" wurde ausgeführt, dass der Strang am Kokillenende aus verschiedenen Gründen nicht beliebig dünn sein kann. Je weiter die Strangdicke an der Kokille dieser Minimalgrenze angenähert wird, desto größer wird das Risiko von Durchbrüchen oder anderen Produktionsfehlern. Die Dickenreduktion in der Strangführung kann somit zu einer Verbesserung der Betriebssicherheit führen, wenn die Strangdicke an der Kokille großzügig gewählt wird, ohne dass dadurch die Gesamtdickenreduktion am Auslauf des Walzwerks abnimmt. Ferner kann die Stranginnenqualität verbessert werden, da durch die Dickenreduktion in der Strangführung das Nachfließen von flüssiger Schmelze vermindert wird.
Erfindungsgemäß weist die Strangführung ein oder mehrere austauschbare Segmente mit je mehreren paarweise angeordneten Rollen aufweist. Auf diese Weise lässt sich eine herkömmliche Stranggießanlage ohne Dickenreduktion auf einfache Weise mit einer Strangführung der beschriebenen Art nachrüsten. Durch einen Austausch eines oder mehrerer Segmente einer herkömmlichen Strangführung mit einem oder mehreren Segmenten mit anstellbaren Rollen kann die Nachrüstung modulartig erfolgen. So können nachträglich durch die Anschaffung von Segmenten mit Einzelrollenanstellung geringere Auslaufdicken aus der Strangführung und dadurch dünnere Endabmessungen am Auslauf eines etwaigen Walzwerks erhalten werden. Falls nur gelegentlich dünnere Endabmessungen produziert werden sollen, ist es möglich, mit mehreren nicht anstellbaren Segmenten zu arbeiten und nur bei der Produktion der besonders dünnen Abmessungen ein anstellbares Segment (analog mehrere anstellbare Segmente) einzubauen. Alternativ kann das anstellbare Segment (analog mehrere anstellbare Segmente) stets eingebaut sein, wobei die anstellbaren Rollen nur bei der Produktion der besonders dünnen Abmessungen in eine Reduktionsstellung gefahren werden und sich andernfalls in einer Null-Stellung ohne Dickenreduktion befinden.
Vorzugsweise umfassen die Rollen der Strangführung erste Rollenpaare, die sich unmittelbar an die Kokille anschließen, und Reduzierungsrollenpaare, die sich in Förderrichtung unmittelbar an die ersten Rollenpaare anschließen, wobei die Rollen der ersten Rollenpaare nicht anstellbar sind, wodurch in diesem Bereich der Strangführung, d.h. einem Bereich, der sich direkt an die Kokille anschließt, keine Dickenreduktion des Strangs stattfindet. Die Dickenreduktion setzt gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform somit erst "später" ein, nachdem der Strang die ersten Rollenpaare durchlaufen hat. Dadurch können Schwankungen im Gießspiegel unterbunden werden, und es wird verhindert, dass sich der Strang von der Kokillenwand ablöst, wodurch die Betriebssicherheit weiter verbessert wird. Ein guter Kompromiss aus Betriebssicherheit, Kompaktheit und Dickenreduzierung wird erzielt, wenn die Strangführung zwei oder drei erste Rollenpaare und acht bis fünfzehn Reduzierungsrollenpaare aufweist.
Vorzugsweise umfassen die Rollen der Strangführung ferner letzte Rollenpaare, die sich in Förderrichtung an die Reduzierungsrollenpaare anschließen, vorzugsweise anstellbar sind, jedoch zu keiner weiteren Dickenreduktion des Strangs führen. Gemäß dieser Ausführungsform findet im letzten Abschnitt der Strangführung, beispielsweise bevor der Strang von den Rollen eines Richttreibers erfasst wird, keine weitere Reduktion der Strangdicke statt. Vorzugsweise wird die Anlage so gesteuert, dass die Sumpfspitze des Strangs während des regulären Gießens im Bereich der letzten Rollenpaare liegt. Als Sumpfspitze wird hierbei die Position des Strangs in Förderrichtung bezeichnet, an der der gerade noch flüssige Kern in den durcherstarrten Bereich übergeht. Da der Strang zuerst an der Oberfläche erstarrt und die Temperatur von außen nach innen zunimmt, hat der flüssige Kern in Förderrichtung ungefähr die Form eines Kegels, wobei die Spitze des Kegels als Sumpfspitze bezeichnet wird.
Wenn sich an die Strangführung in Förderrichtung ein Richttreiber anschließt, der mehrere angetriebene Rollen aufweist und eingerichtet ist, um den Strang aktiv aus der Strangführung herauszuziehen, ist der Strang beim Erreichen des Richttreibers vorzugsweise durcherstarrt.
Vorzugsweise weist die Strangführung einen Biegebereich auf, in dem der Strang gebogen wird. Wenn die Stranggießanlage als Senkrecht-Abbiegeanlage aufgebaut ist, tritt der Strang vertikal nach unten aus der Kokille aus, wird von der Strangführung nach unten geführt und anschließend entlang eines Bogens umgelenkt. Hierbei muss der Strang nicht innerhalb der Strangführung komplett bis in die Horizontale umgebogen werden. Die restliche Biegung bis in die Horizontale erfolgt im Richttreiber. Im Anschluss daran kann der Strang horizontal weitertransportiert werden, um weitere Stationen, wie etwa einen Richttreiber, eine Trennvorrichtung zum Zerteilen des Strangs in Brammen bestimmter Länge, einen Ofen und ein Walzwerk, zu durchlaufen.
Vorzugsweise sind die anstellbaren Rollen hydraulisch, magnetisch oder elektromotorisch betätigbar. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Strangführung einen oder mehrere Hydraulikzylinder auf, in denen je ein Kolben zur Verstellung einer daran angebrachten anstellbaren Rolle hydraulisch verschiebbar ist. Durch hydraulisches Ansteuern, etwa mittels Öl, kann der Kolben zwischen der Null-Stellung und der Reduktionsstellung hin- und herbewegt werden. Es können beide Rollen eines Rollenpaars oder auch nur eine Rolle des Paars verstellbar vorgesehen sein. Zudem kann es in bestimmten Ausführungsvarianten sinnvoll sein, dass anstellbare Rollen in mehr als zwei Stellungen bringbar, insbesondere stufenlos verstellbar sind. So kann gemäß einem variablen Ausführungsbeispiel die Strangdicke auf unterschiedliche Auslaufdicken reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Rahmenteil des oben erwähnten Segments (analog mehrere Segmente) der Strangführung anstellbar eingerichtet sein, wodurch zur Reduzierung der Strangdicke mehrere Rollen gruppenweise verstellbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft das Gießen eines Strangs mittels einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art, wobei eine oder mehrere Rollen der Strangführung so angestellt werden, dass während des regulären Gießprozesses die Dicke des Strangs in der Strangführung reduziert wird. Die technischen Wirkungen, bevorzugten Ausführungsformen und Beiträge zum Stand der Technik, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
Das Anstellungsprofil der Rollen kann je nach Reduktionsgrad, Reduktionsstrecke, Material des Strangs usw. geeignet festgelegt werden. So können die abnehmenden Positionen der Rollen etwa linear oder parabolisch verteilt sein, so dass die Dickenreduzierung entlang der Strangführung linear oder parabolisch stattfindet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform findet die Dickenreduktion des Strangs bei nicht durcherstarrtem Kern statt, was einen energiesparenden Betrieb der Anlage ermöglicht und zudem zu einer Verbesserung der Gießqualität beiträgt.
Vorzugsweise werden die anstellbaren Rollen unter Berücksichtigung von Prozessparametern und anhand eines Temperaturberechnungsmodells, mit dem sich Temperatureigenschaften des Strangs, etwa die Lage der Sumpfspitze und/oder die Strangschalendicke, ermitteln lassen, angestellt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Figur 1 zeigt schematisch eine Stranggießanlage, konzipiert als "Senkrecht-Abbiegeanlage", mit zwei Strangführungssegmenten und einem Richttreiber zum Transportieren des Gießstrangs.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine Stranggießanlage mit anstellbaren Rollen.
Die Figuren 3a und 3b zeigen eine hydraulische Ansteuerung anstellbarer Rollen.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine Stranggießanlage, deren Grundaufbau der der Figur 1 ähnelt. An die Kokille 1 schließt sich die Strangführung 2 an. Am Ausgang der Strangführung 2 ist der Richttreiber 3 zum Herausziehen des Strangs S aus der Strangführung 2 vorgesehen.
Im Unterschied zur Anlage der Figur 1 weist die Strangführung 2 des Ausführungsbeispiels der Figur 2 nur ein einziges Segment 23 auf, auch wenn gemäß anderen Ausführungsbeispielen mehrere Segmente vorgesehen sein können. Eine Stranggießanlage mit nur einem Segment 23 besitzt eine größere Steifigkeit und kann die durch den Richttreiber 3 erzeugten Biegekräfte besser aufnehmen als eine gleichlange Stranggießanlage mit mehreren Segmenten. Bei einer Stranggießanlage mit zwei oder mehr Segmenten müssen nach einem Störfall, wie etwa einem Durchbruch, ggf. alle Segmente nacheinander gewechselt werden. Diese Wechselzeiten sind bei einer Stranggießanlage, deren Strangführung 2 nur ein einziges Segment 23 aufweist, in der Regel wesentlich kürzer, da die gesamte Strangführung 2 gewechselt werden kann, ohne dass Segmente untereinander verbunden werden müssen. Beim Verbinden von Segmenten untereinander besteht die Gefahr, dass zwei benachbarte Segmente nicht exakt miteinander verbunden werden. Durch Verunreinigungen, Verschleiß und/oder durch eine fehlerhafte Ausrichtung der Segmente kann es zu Spannungen im Strang S kommen, was zu einer erhöhten Rissgefahr führt. Diese Fehlerquellen können mit einer Strangführung 2 mit einem einzigen Segment 23 vermindert werden, weshalb dieses Ausführungsbeispiel - insbesondere im Hinblick auf eine kompakte und kostengünstige Anlage - bevorzugt ist.
Das Segment 23 weist mehrere Rollen 24a, 24b, 24c (gemeinsam als Rollen 24 bezeichnet) auf, die paarweise angeordnet sind, wodurch sie (immer zwei Rollen 24 sind einander zugewandt) einen Spaltgang ausbilden, durch den der aus der Kokille 1 nach unten austretende Strang S entlang einer gebogenen Bahn tritt und geführt wird. Der noch nicht durcherstarrte Strang wird demnach zunächst vertikal nach unten geführt, anschließend durch die Strangführung 2 entlang eines Bogens umgelenkt und danach horizontal transportiert. Während des Transports findet eine Abkühlung des Strangs S statt, die ggf. durch beaufschlagen eines Kühlfluids aktiv unterstützt und/oder gesteuert werden kann.
Der Richttreiber 3 ist als Teil eines Verbindungssystems in Förderrichtung F hinter dem Segment 23 angeordnet, um den Strang S aus der Strangführung 2 herauszuziehen und komplett in die Horizontale umzubiegen. Zu diesem Zweck weist der Richttreiber 3 mehrere paarweise angeordnete Rollen 31 auf, die angetriebene Rollen sind, etwa angetrieben von einem oder mehreren Elektromotoren (nicht dargestellt).
Auch wenn in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung weiterer Komponenten verzichtet wurde, kann die Stranggießanlage des vorliegenden Ausführungsbeispiels wie in der Figur 1 eine Trennvorrichtung, einen Ofen, eine Kaltstrangwippe, ein Walzwerk und/oder weitere Komponenten aufweisen.
Im Unterschied zur Stranggießanlage der Figur 1 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein oder mehrere Rollen 24 der Strangführung 23 anstellbar, wobei insbesondere eine Anstellbarkeit während des Gießvorgangs umfasst sein kann. Die Anstellbarkeit oder Verstellbarkeit ist derart vorgesehen, dass ein oder mehrere Rollenpaare zusammenfahrbar sind, wodurch sich der Transportspalt entlang der Förderrichtung F variieren, insbesondere verringern lässt.
Zur Unterscheidung verschiedener Rollengruppen der Strangführung 2 seien ein oder mehrere Rollenpaare unmittelbar unterhalb der Kokille 1 als erste Rollenpaare 24a bezeichnet. Rollenpaare, die sich in Förderrichtung F daran anschließen, seien als mittlere Rollenpaare oder Reduzierungsrollenpaare 24b bezeichnet. Die restlichen Rollenpaare der Strangführung 2, die unmittelbar vor dem Richttreiber 3 liegen, seien als letzte Rollenpaar 24c bezeichnet. Da die Rollen 24 der Strangführung 2 in der Regel paarweise angeordnet sind, werden die Bezugszeichen 24a, 24b, 24c auch benutzt, um die Rollen selbst des betreffenden Paars zu bezeichnen.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die ersten Rollen 24a nicht anstellbar, wobei diese erste Rollengruppe vorzugsweise zwei oder drei Rollenpaare 24a aufweist. Indem die ersten Rollenpaare 24a nicht anstellbar, d.h. fest montiert sind, können Schwankungen im Gießspiegel unterbunden werden, und es wird verhindert, dass sich der Strang S von der Kokillenwand ablöst.
Die mittleren Rollenpaare 24b, beispielsweise 8 bis 15 Rollenpaare, vorzugsweise 11 Rollenpaare, sind einzeln oder auch gruppenweise anstellbar. Insbesondere können sie zusammengefahren werden, wodurch die Dicke des im Kern noch nicht erstarrten Strangs S in der Strangführung 2 reduziert wird. Ausgehend beispielsweise von einer Dicke von 52 bis 45 mm am Kokillenaustritt wird die Dicke etwa auf 32 bis 35 mm, vorzugsweise bis zu 20 mm, am Ausgang der Strangführung 2 reduziert.
Die letzten Rollenpaare 24c, vorzugsweise etwa vier Rollenpaare, sind vorzugsweise auch anstellbar. Diese Anstellung dient jedoch nur dazu, der zuvor eingestellten Strangdicke zu folgen. In diesem Fall findet im Abschnitt der letzten Rollenpaare 24c keine weitere Dickenreduktion des Strangs S statt.
Durch Variation der Gießgeschwindigkeit und/oder Kühlleistung, etwa Spritzwassermenge, wird die Position der Durcherstarrung (Sumpfspitze) im Rollengang reguliert, insbesondere so gelegt, dass sich die vollständige Durcherstarrung nicht innerhalb der Region der mittleren Rollenpaare 24b befindet. Eine Dickenreduktion des durcherstarrten Strangs würde wesentlich höhere Anstellkräfte erfordern, wodurch die Rissgefahr erhöht werden würde.
Das Anstellungsprofil der mittleren Rollen 24b kann je nach Reduktionsgrad, Reduktionsstrecke, Material des Strangs S usw. geeignet festgelegt werden. So können die abnehmenden Positionen der Rollen 24b etwa linear oder parabolisch verteilt sein. Soll beispielsweise ein Strang mit einer Dicke von 50 mm am Kokillenausgang auf 34 mm auf lineare Weise reduziert werden, bei 11 Reduzierungsrollen 24b, dann beträgt die Abnahme an jeder der Reduzierungsrollen 24b 16 mm/11 = 1,4545 mm. An den ersten Rollen der mittleren Rollen 24b können die Abnahmen auch etwas stärker sein und parabolisch oder auf andere Weise abfallen, so dass an der letzten Reduzierungsrolle 24b nur noch eine Abnahme der Strangdicke von etwa 1 mm erfolgt.
Gemäß einem baulich einfachen, kostengünstigen Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Figuren 3a und 3b, sind die mittleren Rollen 24b (ggf. auch die letzten Rollen 24c) durch Hydraulikzylinder in genau zwei Positionen verfahrbar. In diesem Fall findet in einer Stellung, der Null-Stellung (Figur 3a), keine Dickenreduktion statt, während die Dicke des Strangs S am entsprechenden Rollenpaar 24b in der zweiten Stellung, der Reduktionsstellung (Figur 3b), reduziert wird.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 3a und 3b ist ein Kolben 25, an dem eine Rolle 24b oder 24c angebracht ist, in einem Zylinder 26 verschiebbar vorgesehen. Durch hydraulisches Ansteuern, etwa mittels Öl, kann der Kolben 25 zwischen der Null-Stellung und der Reduktionsstellung hin- und herbewegt werden. Es können beide Rollen eines Rollenpaars 24b oder auch nur eine Rolle 24b des Paars verstellbar eingerichtet sein. Vorzugsweise sind nur die Rollen 24b, 24c auf der Losseite anstellbar. Ferner kann die Verstellung der Rollen 24b, 24c technisch auch auf andere Weise realisiert werden, etwa magnetisch oder elektromotorisch. Zudem kann es in bestimmten Ausführungsvarianten sinnvoll sein, dass eine, mehrere oder alle der mittleren Rollen 24b und/oder letzten Rollen 24c in mehr als zwei Stellungen bringbar, insbesondere stufenlos verstellbar sind. So kann gemäß einem variablen Ausführungsbeispiel die Strangdicke auf unterschiedliche Auslaufdicken reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Teil des Segmentrahmens, vorzugsweise der Oberrahmen, anstellbar eingerichtet sein, wodurch zur Reduzierung der Strangdicke mehrere Rollen 24b, 24c gruppenweise verstellbar sind. Auch hierbei gilt, dass an den ersten Rollen 24a und letzten Rollen 24c vorzugsweise keine Dickenreduktion stattfindet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch je zwei Rollen oder Rollenpaare 24a, 24b, 24c in einer Kassette zusammengefasst werden; diese Rollen können dann ggf. einzeln oder zusammen angestellt werden.
Durch die oben beschriebene Dickenreduktion in der Strangführung 2 kann das Walzwerk 7 kompakter ausgelegt werden. Typischerweise weist das Walzwerk mehrere, beispielsweise fünf, Walzgerüste (Stiche) auf. In diesem Fall ist es möglich, zumindest ein Walzgerüst einzusparen. Dadurch lässt sich die Gesamtanlage insgesamt kompakter und ggf. auch kostengünstiger fertigen. Alternativ kann bei herkömmlicher Auslegung des Walzwerks 7 eine stärkere Dickenreduktion des Strangs S erzielt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass für das Zusammendrücken des im Kern noch flüssigen Strangs S weniger Energie benötigt wird als im Walzwerk erforderlich wäre, wenn auf die Dickenreduktion in der Strangführung 2 verzichtet würde. Diese technische Wirkung führt zu einer Energieeinsparung und zu einer weiteren Kostenreduktion, sowohl bei den Betriebskosten als auch bei den Anschaffungskosten. Ein weiterer technischer Vorteil der Dickenreduktion des Strangs S in der Strangführung 2 besteht darin, dass die Strangdicke am Kokillenende nicht minimiert werden muss. Es wurde bereits dargelegt, dass der Strang am Kokillenende aus verschiedenen Gründen nicht beliebig dünn sein darf. Typischerweise liegt diese Grenze, abhängig vom Material und den Prozessparametern, bei etwa 45 mm. Je weiter die Strangdicke an der Kokille dieser Grenze angenähert wird, desto größer wird das Risiko von Durchbrüchen. Die Dickenreduktion in der Strangführung 2 kann somit zu einer Verbesserung der Produktionssicherheit führen, wenn die Strangdicke an der Kokille größer gewählt wird, ohne dass dadurch die Gesamtdickenreduktion am Auslauf des Walzwerks 7 abnimmt. Ferner kann die Stranginnenqualität verbessert werden, da durch die Dickenreduktion in der Strangführung 2 das Nachfließen von flüssiger Schmelze vermindert wird, wodurch unerwünschte Seigerungen verkleinert werden.
Eine herkömmlich Stranggießanlage ohne Dickenreduktion in der Strangführung 2 lässt sich mit anstellbaren Rollen 24b, 24c nachrüsten. Durch einen Austausch des einen oder mehrerer Segment einer herkömmlichen Strangführung mit einem Segment 23, das die anstellbaren Rollen 24b, 24c enthält, kann die Nachrüstung modulartig erfolgen. So können nachträglich durch die Anschaffung von Segmenten mit Einzelrollenanstellung geringere Auslaufdicken aus der Strangführung 2 und dadurch dünnere Endabmessungen am Auslauf des Warmwalzwerks 7 erhalten werden. Falls nur gelegentlich dünnere Endabmessungen produziert werden sollen, ist es möglich, mit mehreren nicht anstellbaren Segmenten 21, 22 zu arbeiten und nur bei der Produktion der besonders dünnen Abmessungen das anstellbare Segment 23 (analog mehrere anstellbare Segmente) einzubauen. Alternativ kann das anstellbare Segment 23 (analog mehrere anstellbare Segmente) stets eingebaut sein, wobei die anstellbaren Rollen 24b, 24c nur bei der Produktion der besonders dünnen Abmessungen in die Reduktionsstellung gefahren werden und sich andernfalls in der Null-Stellung befinden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Strangdickenreduktion in der Strangführung 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben:
Die Stranggießanlage wird auf herkömmliche Weise unter Zuhilfenahme eines Kaltstrangs angefahren. Sobald der Kaltstrang ausgekoppelt und ggf. mittels der Kaltstrangwippe 6 verstaut ist, kann die Strangdicke reduziert werden. Wenn der Strangkopf (beispielsweise mit 52 bis 45 mm) zu dick für das Walzwerk 7 ist, kann der nicht reduzierte Strangkopf (beispielsweise von 4 m Länge, die der Länge der Gießmaschine, d.h. dem Weg zwischen der Kokille 1 und dem Auslauf der Strangführung 2, entspricht) in der Trennvorrichtung 4 zu Schrott zerkleinert werden. Die anstellbaren Reduzierungsrollen 24b der Strangführung 2 reduzieren anschließend den im Kern noch nicht durcherstarrten Strang S. Sofern erforderlich, kann durch ein Temperaturberechnungsmodell die Lage der Sumpfspitze und die Strangschalendicke an allen Rollenpositionen berechnet werden. Als Sumpfspitze wird hierbei die Position des Strangs S in Transportrichtung bezeichnet, an der der gerade noch flüssige Kern in den durcherstarrten Bereich übergeht. Da der Strang S zuerst an der Oberfläche erstarrt und die Temperatur von außen nach innen zunimmt, hat der flüssige Kern in Transportrichtung ungefähr die Form eines Kegels, wobei die Spitze des Kegels als Sumpfspitze bezeichnet wird. Die Gießgeschwindigkeit und Kühlleistung, vorzugsweise Spritzwassermenge, werden nun so geregelt, dass sich die Sumpfspitze nach vorn in den Bereich der letzten Rollenpaare 24c verschiebt. Dort wird die Strangdicke nicht weiter reduziert. Beim Zusammendrücken des bereits durcherstarrten Strangs S würden die benötigten Anstellkräfte stark ansteigen und die Gefahr von Innenrissen auftreten. Die Durchschnittstemperatur am Einlauf des Ofens 5 ist umso größer, je näher die Sumpfspitze an das Ende der Gießmaschine, d.h. an den Auslauf der Strangführung 2, heranrückt. Beim Erreichen des Richttreibers 3 ist der Strang S vorzugsweise vollständig durcherstarrt.
Indem die Stranggießanlage so geregelt wird, dass die Sumpfspitze sich im Bereich der letzten Rollen 24c befindet, kann eine optimale Dickenreduktion in der Strangführung 2 erzielt werden, da alle Reduzierungsrollen 24b ihre Wirkung entfalten, was bei einem zu früh durcherstarten Strang S nicht der Fall wäre.
Durch eine variable Ansteuerung der Reduzierungsrollen 24b können unterschiedliche Strangdicken vergossen werden, und die Abnahmeverteilung kann auf die aktuellen Prozesswerte angepasst werden. Dies ist nützlich, da die Abnahmeverteilung vorzugsweise so gewählt wird, dass im Bereich mit noch vollständig flüssigem Kern (Liquid Core Reduktion "LCR") höhere Abnahmen erfolgen als in dem Bereich mit erstem Dendritenwachstum im Kern (Softreduktion). Dadurch lässt sich die Gefahr von Innenrissen verringern. Da sich die Positionen der Flüssiggrenze und der Sumpfspitze dynamisch mit den Prozesswerten (Gießgeschwindigkeit, Analyse, Überhitzung, Gießspiegel, Wassermengen, Wassertemperatur usw.) verändern, wird vorzugsweise zu ihrer Berechnung ein dynamisches Temperaturberechnungsmodell verwendet. Bei der Reduktion in der Strangführung 2 liegt die letzte Abnahme vorzugsweise nicht so weit von der Kokille 1 entfernt, dass keine Schmelze mehr nachfließen kann.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, innerhalb des Umfangs der geltenden Ansprüche.

Bezugszeichenliste

1: Kokille
2: Strangführung
3: Richttreiber
4: Trennvorrichtung
5: Ofen
6: Kaltstrangwippe
7: Walzwerk
21, 22, 23: Segmente der Strangführung
24: Rollen der Strangführung
24a: Erste Rollen/Rollenpaare
24b: Reduzierungsrollen/Reduzierungsrollenpaare
24c: Letzte Rollen/Rollenpaare
25: Kolben
26: Hydraulikzylinder
31: Rollen des Richttreibers

S: Strang/Bramme
F: Förderrichtung

Claims

Stranggießanlage, die eine Kokille (1) zum Ausbringen eines Strangs (S) und eine sich an die Kokille (1) anschließende Strangführung (2) mit mehreren paarweise angeordneten Rollen (24) zum Transportieren des Strangs (S) in einer Förderrichtung (F) aufweist, wobei
eine oder mehrere der Rollen (24) so anstellbar sind, dass eine Dickenreduktion des Strangs (S) in der Strangführung stattfindet,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Strangführung (2) ein oder mehrere austauschbare Segmente (23) mit je mehreren paarweise angeordneten, anstellbaren Rollen (24) aufweist.
Stranggießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (24) erste Rollenpaare (24a), die sich unmittelbar an die Kokille (1) anschließen, und Reduzierungsrollenpaare (24b), die sich in Förderrichtung (F) unmittelbar an die ersten Rollenpaare (24a) anschließen, umfassen, wobei die Rollen der ersten Rollenpaare (24a) nicht anstellbar sind, wodurch in diesem Bereich der Strangführung (2) keine Dickenreduktion des Strangs (S) stattfindet, während eine oder mehrere, vorzugsweise alle, der Rollen der Reduzierungsrollenpaare (24b) anstellbar sind, so dass in diesem Bereich der Strangführung (2) eine Dickenreduktion des Strangs (S) stattfindet.
Stranggießanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung (2) zwei oder drei erste Rollenpaare (24a) und vorzugsweise acht bis fünfzehn Reduzierungsrollenpaare (24b) aufweist.
Stranggießanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (24) ferner letzte Rollenpaare (24c) umfassen, die sich in Förderrichtung (F) an die Reduzierungsrollenpaare (24b) anschließen, vorzugsweise anstellbar sind, jedoch zu keiner weiteren Dickenreduktion des Strangs (S) führen.
Stranggießanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese so eingerichtet ist, dass die Sumpfspitze des Strangs (S) während des regulären Gießprozesses im Bereich der letzten Rollenpaare (24c) liegt.
Stranggießanlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung (2) einen Biegebereich aufweist, in dem der Strang (S) gebogen wird, vorzugsweise ist die Stranggießanlage als Senkrecht-Abbiegeanlage aufgebaut, bei der der Strang (S) vertikal nach unten aus der Kokille (1) austritt, von der Strangführung (2) nach unten geführt und anschließend entlang eines Bogens in Richtung der Horizontalen ganz oder teilweise umgelenkt und weitertransportiert wird.
Stranggießanlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Förderrichtung (F) an die Strangführung (2) ein Richttreiber (3) anschließt, der mehrere angetriebene Rollen (31) aufweist und eingerichtet ist, um den Strang (S) aus der Strangführung (2) herauszuziehen und vollständig in die Horizontale umzubiegen.
Stranggießanlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anstellbaren Rollen (24) hydraulisch, magnetisch oder elektromotorisch betätigbar sind, vorzugsweise weist die Strangführung (2) einen oder mehrere Hydraulikzylinder (26) auf, in denen Kolben (25) zur Verstellung der anstellbaren Rollen (24) hydraulisch verschiebbar sind.
Stranggießanlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anstellbaren Rollen (24) jeweils genau zwei Stellungen annehmen können, eine Null-Stellung, bei der an der betreffenden Position in der Strangführung (2) keine Dickenreduktion des Strangs (S) stattfindet, und eine Reduktionsstellung, bei der an der betreffenden Position in der Strangführung (2) eine Dickenreduktion des Strangs (S) stattfindet.
Verfahren zum Gießen eines Strangs (S) mittels einer Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Rollen (24) der Strangführung (2) so angestellt werden, dass die Dicke des Strangs (S) während des Gießprozesses in der Strangführung (2) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduktion des Strangs (S) in der Strangführung (2) bei nicht durcherstarrtem Kern des Strangs (S) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die anstellbaren Rollen (24) unter Berücksichtigung von Prozessparametern und anhand eines Temperaturberechnungsmodells, mit dem sich Temperatureigenschaften des Strangs (S), vorzugsweise die Lage der Sumpfspitze und/oder die Strangschalendicke, ermitteln lassen, angestellt werden.