WO1995020444A1 - Continuous casting facility and process for producing rectangular thin slabs - Google Patents

Continuous casting facility and process for producing rectangular thin slabs Download PDF

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WO1995020444A1 PCT/DE1995/000089 DE9500089W WO9520444A1 WO 1995020444 A1 WO1995020444 A1 WO 1995020444A1 DE 9500089 W DE9500089 W DE 9500089W WO 9520444 A1 WO9520444 A1 WO 9520444A1
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    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands

Definitions

  • the invention relates to a continuous caster and a method for producing thin slabs.
  • the object of the invention is to provide a method and a continuous caster, which make it possible to achieve a predetermined thickness of the thin strand in that optimal conditions for the supply of slag and for reducing the strand thickness are achieved in the mold and in the guide frame during the casting roll.
  • Fig. 1 Representation of the casting conditions in the mold
  • Fig. 2 Technical effort for constant surface quality and casting performance depending on the slab thickness based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width
  • Fig. 4 Hydraulic behavior of the steel in the mold as a function of the slab thickness based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width
  • the turbulence caused by the metal flowing into the mold has a considerable influence on the relation (1), which often continues to the bath level and can lead to wave movements, whereby the wave crests can rise above the slag level, which leads to an interruption in the lubrication.
  • This turbulence depends, among other things, on the throughput and the thickness and width of the mold at the dip tube outlet cross section.
  • the hydraulic behavior is now defined as the quotient of throughput and thickness and can be represented with the following expression:
  • an electromagnetic brake in the mold area can significantly reduce turbulence in the mold area.
  • FIG. 5 An example of a continuous casting installation which contains all the features of the invention can be seen from (FIG. 5).
  • FJA strand cross section of the solidified slab

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Abstract

The invention relates to a process and a continuous casting facility for the production of thin slabs, preferably of steel with a predetermined congealing thickness of (for example) 50 mm. In the said process, an optimal casting surface and internal quality, with minimal and predetermined congealing thickness and plant capacity, and thus minimal complexity of rolling material, is achieved by the optimal combination of such elements as the following: rolling of cast metal in the area of the casting guide (segment 0), cambered ingot mould with a cross-sectional area which increases from inlet to outlet, hydraulically driven lifting platform, casting powder and supply thereof, immersion discharge with specific flow cross section. Qualitative adjustment of these process and system parameters results in satisfactory supply of casting slag and circulation in the meniscus by comparison with a standard 200 mm thick slab. The conditions from the basin top to the meniscus have a direct effect on the superficial and interior quality of the casting and the reliability of the casting process.

Description

A Stranggießanlage und Verfahren zur Erzeugung von Rechteck-Dünnbrammen A Continuous caster and process for producing rectangular thin slabs
Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen.The invention relates to a continuous caster and a method for producing thin slabs.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, flache Tauchausgüsse zu verwenden, z.B. aus DE 37 09 188 A1. Desweiteren sind hydraulisch angetriebene Hubtische üblich, die es erlauben, Hubhöhe, Frequenz und Form der Oszillation durch Abweichen von der Sinusschwingung selbst während des Gießens zu verändern und optimal zu wählen. Das Gießwalzen, bei dem während der Erstarrung die Gießdicke so reduziert wird, daß eine verbesserte innenqualitat des Stranges erhalten wird, ist u.a. aus der DE 38 18 077 A1 bekannt.It is known from the prior art to use flat immersion spouts, e.g. from DE 37 09 188 A1. Furthermore, hydraulically driven lifting tables are common, which allow the lifting height, frequency and shape of the oscillation to be changed and optimally selected by deviating from the sinusoidal vibration even during casting. The casting rolling, in which the casting thickness is reduced during the solidification in such a way that an improved internal quality of the strand is obtained, is among others. known from DE 38 18 077 A1.
Eine Auswertung des Standes der Technik hat ergeben, daß das Ziel Dünnstränge zu erzeugen, die Lösung komplexer Probleme erfordert und daß die Gesamtheit der beeinflußbaren Variablen über die gesamte Stranggießanlage gesehen so groß ist, daß die Kenntnisse des Durchschnittsfachmannes bei weitem nicht ausreichen und es ihm auch nicht zuzumuten ist, hierfür aus der Vielzahl der möglichen mehr oder weniger brauchbaren Lösungen eine zu finden, die bei gerinstmöglichem Aufwand zu einem zufriedenstellenden Ergebnis führt.An evaluation of the state of the art has shown that the aim of producing thin strands requires the solution of complex problems and that the total of the variables that can be influenced across the entire continuous casting installation is so great that the knowledge of the average specialist is far from sufficient and so is it It is unreasonable to find one of the multitude of possible more or less usable solutions that leads to a satisfactory result with the least possible effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Stranggießanlage anzugeben, die es möglich machen, eine vorgegebene Dicke des Dünnstranges dadurch zu erreichen, daß optimale Bedingungen bei der Schlackenversorgung sowie bei der Strangdickenreduzierung schon in der Kokille sowie im Führungsgerüst beim Gießwalzen erzielt werden.The object of the invention is to provide a method and a continuous caster, which make it possible to achieve a predetermined thickness of the thin strand in that optimal conditions for the supply of slag and for reducing the strand thickness are achieved in the mold and in the guide frame during the casting roll.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Vorteilhafte, nicht platt selbstverständliche Weiterbildungen der Nebenansprüche enthalten die Unteran¬ sprüche. Die Lösung der Aufgabe ist unabhängig vom Kokillentyp, wie z.B. der Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder Kreisbogenkokille. Die Figuren dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung. Es zeigen:The object is achieved by the features of claims 1 and 3. The subclaims contain advantageous, non-standard further developments of the subclaims. The solution to the problem is independent of the mold type, such as the vertical, vertical bend or circular mold. The figures serve to illustrate the following exemplary description of the invention. Show it:
Fig. 1 : Darstellung der Gießbedingungen in der KokilleFig. 1: Representation of the casting conditions in the mold
Fig. 2: Technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und Gießleistung in Abhängigkeit der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm BreiteFig. 2: Technical effort for constant surface quality and casting performance depending on the slab thickness based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width
Fig .3.1-Fig. 3.1
3.3: Technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und3.3: Technical effort for constant surface quality and
Brammendicke in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit bezogen auf eineSlab thickness depending on the casting speed based on a
200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite200 mm thick slab x 1,000 mm width
Fig. 4: Hydraulisches Verhalten des Stahles in der Kokille in Abhängigkeit von der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm BreiteFig. 4: Hydraulic behavior of the steel in the mold as a function of the slab thickness based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width
Fig. 5: StranggießanlageFig. 5: Continuous caster
Im Rahmen der Erarbeitung der Erfindung durchgeführte Versuche haben ergeben, daß die Oberflächenqualität eines Stranges im wesentlichen von der Schlackenführung abhängt. Hierfür ist der Meniskus, d.h. das Zusammenspiel der Schlackenhöhe (hschlacke) upd der aus dem ^ad De'm Hochschnellen der Kokille heraustretenden Strangschale (hstrangschale) verantwortlich (Fig. 1).Experiments carried out in the course of working out the invention have shown that the surface quality of a strand essentially depends on the slag guidance. This is the meniscus, the interaction of the slag height (hschlacke) up ie d 'm from the ad ^ De upstroke of the mold emergent strand shell (hstrangschale) responsible (Fig. 1).
Es hat sich ergeben, daß für eine optimale Schmierung und die Vermeidung von Ober¬ flächenfehlern (unmittelbar unter der Strangoberfläche befindliche Gießpulverteilchen, vorwiegend in Form von Oxiden) das KriteriumIt has been found that the criterion for optimal lubrication and the avoidance of surface defects (casting powder particles located directly below the strand surface, predominantly in the form of oxides) is the criterion
C ) nSchlacke ≥ nStrangschaleC) n slag ≥ n strand shell
erfüllt sein muß. Die Schlackenhöhe hschlacke 'st überwiegend von der Dicke des Kokilleneintritts¬ querschnitts und die Strangschalenhöhe hstrangschale von der Hubhöhe der oszillie¬ renden Kokille abhängig.must be fulfilled. The slag height hschlacke 'st mainly on the thickness of Kokilleneintritts¬ cross-section, and the strand shell height hstrangschale on the lifting height of the mold oszillie¬ in power dependent.
Betrachtet man die Größe hschlacke und inre Abhängigkeit von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts, so zeigt die BeziehungLooking at the size of the slag and its dependence on the thickness of the mold inlet cross section , the relationship shows
/Λ, , , ,. produzierte Strangoberflache , . . . . 2 / Λ,,,, . produced strand surface,. , , , 2nd
(2) Handicap = -^— in πr I mm x M nr ,(2) Handicap = - ^ - in πr I mm x M nr,
BadoberflächeBathroom surface
die auch als technische Bemühungen, die in das System eingebracht werden muß, bezeichnet werden kann, in unerwarteter Weise folgendes Ergebnis:which can also be called the technical effort that needs to be put into the system, unexpectedly the following result:
Vergleicht man für eine vorgegebene Gießleistung von 2.736 t/min die gebräuchliche 200 mm-Bramme mit einer 50 mm-Bramme und setzt sie in Relation (2) für die 200 mm-Bramme gleich 1 , so steigt dieser Wert für die 50 mm-Bramme auf 16.62, wie aus der (Fig. 2) zu entnehmen ist. D.h., die Relation (2) ist umgekehrt proportional zur abnehmenden Strangdicke, wobei die Abhängigkeit einer Exponentialkurve folgt.If you compare the usual 200 mm slab with a 50 mm slab for a given casting rate of 2,736 t / min and set it in relation (2) for the 200 mm slab to 1, this value increases for the 50 mm slab to 16.62, as can be seen from (Fig. 2). That is, the relation (2) is inversely proportional to the decreasing strand thickness, the dependence following an exponential curve.
Betrachtet man dagegen wie sich bei einer festgelegten Gießdicke die Relation (2) bei einer Erhöhung der Gießgeschwindigkeit verändert, wie es in (Fig. 3) für eine 75/100 und 125 mm-Kokille dargestellt ist, so stellt man fest, daß diese nur linear - mit einer geringen Steigung der Geraden - zunimmt.If, on the other hand, one considers how the relation (2) changes with an increase in the casting speed at a defined casting thickness, as shown in (Fig. 3) for a 75/100 and 125 mm mold, it can be seen that this only linear - with a slight slope of the straight line - increases.
Von erheblichem Einfluß auf die Relation (1) ist die durch das Einströmen des Metalls in die Kokille entstehende Turbulenz, die sich häufig bis zum Badspiegel fortsetzt und zu Wellenbewegungen führen kann, wobei die Wellenberge sich über den Schlacken¬ spiegel hinaus erheben können, was zu einer Unterbrechung in der Schmierung führt. Diese Turbulenz ist u.a. abhängig vom Durchsatz und der Dicke und Breite der Kokille am Tauchrohraustrittsquerschnitt. Als ein Maß für die Turbulenz wird nunmehr das hydraulische Verhalten als Quotient von Durchsatz und Dicke definiert und kann mit folgendem Ausdruck dargestellt werden:The turbulence caused by the metal flowing into the mold has a considerable influence on the relation (1), which often continues to the bath level and can lead to wave movements, whereby the wave crests can rise above the slag level, which leads to an interruption in the lubrication. This turbulence depends, among other things, on the throughput and the thickness and width of the mold at the dip tube outlet cross section. As a measure of the turbulence, the hydraulic behavior is now defined as the quotient of throughput and thickness and can be represented with the following expression:
. . , .. , . . , .. Durchsatz in -7 min. . , ..,. . , .. throughput in -7 min
(3) Hydraulisches Verhalten =(3) Hydraulic behavior
Dicke in mmThickness in mm
Werte für das hydraulische Verhalten, bezogen auf die 200 mm dicke Bramme, sind beispielsweise der (Fig. 4) zu entnehmen. Es zeigt sich, daß größere Kokillendicken ein deutlich günstigeres hydraulisches Verhalten zur Folge haben.Values for the hydraulic behavior, based on the 200 mm thick slab, can be found, for example, in (FIG. 4). It can be seen that larger mold thicknesses result in significantly more favorable hydraulic behavior.
Von Bedeutung bezüglich der Turbulenz ist auch die RelationThe relation is also important with regard to turbulence
STST
(4) < 50(4) <50
TATA
wobei FJA = Querschnittsfläche des Tauchausgußaustrittswhere FJA = cross-sectional area of the immersion nozzle outlet
FST = Strangquerschnitt der durcherstarrten BrammeFST = strand cross-section of the solidified slab
Außerdem kann eine elektromagnetische Bremse im Kokillenbereich die Turbulenz im Gießspiegelbereich deutlich verringern.In addition, an electromagnetic brake in the mold area can significantly reduce turbulence in the mold area.
Aus den oben aufgestellten und durch Messungen verifizierten Relationen folgt, daß die Verringerung bei der Wahl der Brammendicke in der Kokille von z.B. 100 mm auf 50 mm die Probleme bei der Einhaltung der Relation (1) außerordentlich erhöht. D.h., abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Metallzufuhr wird es nahezu unmöglich, auf den geringen Kokilleneintrittsquerschnitt ausreichend Gießpulver aufzubringen, um die entstehende enorm große Strangoberfläche zu schmieren und darüber hinaus die Relation (4) einzustellen. Dagegen läßt sich die Gießgeschwindigkeit bei einer Strangdicke von z.B. 75 mm in der Kokille und damit im Gießspiegel ohne sonderlichen Mehraufwand erhöhen. Das führt zu der überraschenden Lösung, daß es im Bereich des Dünnbrammengießens nicht sinnvoll ist die Brammendicke von der Kokille bis zum Ende der Erstarrung (Sumpfspitze) konstant zu halten, sondern daß es technisch wesentlich einfacher ist, die Brammendicke, wie sie dem Walzwerk zugeführt wird, mit Hilfe eines Gießwalzschrittes zu reduzieren und zu erreichen, wofür sich ein Vielrollengerüst (Segment 0), z.B. ausgebildet als Zangensegment, als vorteilhaft erwiesen hat.It follows from the relations established above and verified by measurements that the reduction in the choice of slab thickness in the mold from, for example, 100 mm to 50 mm greatly increases the problems in maintaining relation (1). That means, apart from the difficulties with the metal supply, it becomes almost impossible to apply sufficient casting powder to the small mold inlet cross-section to lubricate the resulting enormous strand surface and also to set the relation (4). In contrast, the casting speed can be increased with a strand thickness of, for example, 75 mm in the mold and thus in the casting level without any particular additional expenditure. This leads to the surprising solution that it is not useful in the field of thin slab casting to keep the slab thickness constant from the mold to the end of solidification (bottom end), but that it is technically much easier to reduce the slab thickness as it is fed to the rolling mill with the help of a casting and rolling step and to achieve what a multi-roll stand (segment 0), for example designed as a pliers segment, has proven to be advantageous for.
Aus (Fig. 5) ist beispielhaft eine Stranggießanlage zu entnehmen, die sämtliche Erfin¬ dungsmerkmale enthält. An example of a continuous casting installation which contains all the features of the invention can be seen from (FIG. 5).
BezugszeichenlisteReference list
1 QGießpulver 18 optimiertes Gießpulver1 Q casting powder 18 optimized casting powder
2 Pulver T|j, Phasengrenze 19 , 75 x 800 - 1.600 mm,2 powders T | j , phase boundary 19, 75 x 800 - 1,600 mm,
Pulver/Schlacke Brammenformat imPowder / slag slab format in
3 nStrangschale> Gießspiegel (Meniskus)3 n strand shell> Casting level (meniscus)
Höhe Strangschale/Badspiegel 20 15 x 220 mm,Height of tub / bathroom mirror 20 15 x 220 mm,
4 "Schlacke- Fließquerschnitt -4 "slag flow cross section -
Schlackenhöhe TauchausgußSlag height immersion spout
5 Pulver- 21 hydraulischer5 powder- 21 hydraulic
Pulverhöhe KokillenantriebPowder height mold drive
6 Tauchausguß 22 FST/FTA < 50*)6 diving spout 22 F ST / F TA <50 * )
7 Ablagerung 23 75 x 800 - 1.600 mm,7 deposit 23 75 x 800 - 1,600 mm,
8 Oxidstrom in die Schlacke Brammenformat am8 oxide stream into the slag slab format on
9 Vg = Gießgeschwindigkeit Kokillenaustritt9 Vg = casting speed of mold exit
10 QSchlacke = 24 Gelenk oder hydraulischer10 Q slag = 24 articulated or hydraulic
Schlackenverbrauch Zylinder oder ähnlichesSlag consumption cylinder or similar
11 Luft 25 Segment 0, z.B. als Zange11 air 25 segment 0, e.g. as pliers
12 Kristallisationsgrenze, ausgebildet12 crystallization limit
Stahl fest/flüssig 26 hydraulischer Zylinder oderSteel solid / liquid 26 hydraulic cylinders or
13 Strangschale ähnliches13 strand shell similar
14 Oszillation (Hubhöhe, Frequenz, 27 50 mm, Brammendicke14 oscillation (lifting height, frequency, 27 50 mm, slab thickness
Form) nach dem GießwalzvorgangForm) after the casting and rolling process
15 Kupferplatte 28 Segment 1 ... n mit15 copper plate 28 segment 1 ... n with
16 Verteiler hydraulischer Anstellung16 Hydraulic distributor
17 Tauchausguß oder ähnliches17 diving spout or the like
Außenmaß z.B. 250 x 45 mm 29 gmax 6 m/minExternal dimensions e.g. 250 x 45 mm 29 gmax 6 m / min
Innenmaß z.B. 220 x 15 30 50 mm, Brammendicke am mm Ende der StrangführungInternal dimensions e.g. 220 x 15 30 50 mm, slab thickness at the mm end of the strand guide
*) FST = Querschnitt des Tauchausgußaustrittes * ) FST = cross-section of the diving spout outlet
FJA = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme FJA = strand cross section of the solidified slab

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen, das folgende Schritte umfaßt,1. A method for producing thin slabs, comprising the following steps,
- Gießen mittels eines Tauchausgusses in eine Rechteckkokille,- pouring into a rectangular mold by means of an immersion nozzle,
- oszillierende Kokille,- oscillating mold,
- Zuführen des Gießpulvers derart, daß die Bedingung- Feed the mold powder such that the condition
nSchlacke ≥ nStrangschale n slag ≥ n strand shell
abhängig von der Oszillationshöhe, Form und Frequenz der Kokillenbewegung eingehalten wird,depending on the oscillation height, shape and frequency of the mold movement,
- Reduzieren des Strangquerschnittes unmittelbar unterhalb der Kokille in mehreren Schritten in einem Vielrollengerüst (Segment 0), um parallel zur kontinuierlichen Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Zwangskonvektion aufzubauen, die der Wirkung des elektromagnetischen Rührens entspricht.- Reduction of the strand cross section immediately below the mold in several steps in a multi-roll stand (segment 0), in order to build up a forced convection in parallel with the continuous strand thickness reduction in the still fluid strand interior, which corresponds to the effect of electromagnetic stirring.
- Erreichen der Enddicke des Stranges am Ende des Vielrollengerüstes (Segment 0),Reaching the final thickness of the strand at the end of the multi-roll stand (segment 0),
- Führen der Erstarrung derart, daß bei Erreichen der Enddicke am Ausgang des Vielrollengerüstes im Stranginneren noch ein 2-Phasengebiet (Kristall/Schmelze) vorliegt,- Conduct the solidification in such a way that when the final thickness is reached at the exit of the multi-roll stand, there is still a 2-phase region (crystal / melt),
p - Einhalten der Bedingung ■—- < 50p - Compliance with the condition ■ - <50
' TA 'TA
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß selbst während des Gießens die Frequenz, Hubhöhe und Oszillationsform für die Kokillenbewegung frei wählbar sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency, lifting height and form of oscillation for the mold movement are freely selectable even during casting.
3. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, die folgende Elemente enthält,3. Continuous casting installation for carrying out the method according to one of claims 1 and 2, which contains the following elements,
- einen Tauchausguß,- a diving spout,
- eine oszillierende Rechteckkokille, bei der die Oszillation selbst während des Gießens in Frequenz, Hubhöhe und Form frei wählbar ist,- an oscillating rectangular mold, in which the oscillation can be freely selected in frequency, lifting height and shape even during casting,
- eine Gießpulverzufuhr, die abhängig von der Oszillationshöhe, -form und frequenz das Gießpulver derart zuführt, daß die Bedingung- A mold powder supply, which supplies the mold powder depending on the oscillation height, shape and frequency such that the condition
nSchlacke ≥ nStrangschale n slag ≥ n strand shell
eingehalten ist,is adhered to
- ein Vielrollengerüst für die kontinuierliche Strangdickenverminderung, wobei der Strang am Vielrollengerüstausgang seine Enddicke bei noch flüssigem Kern aufweist,a multi-roll stand for continuous strand thickness reduction, the strand at the multi-roll stand exit having its final thickness with the core still liquid,
- einen Tauchausguß und einen Erstarrungsquerschnitt, die so ausgelegt sind, daß die Bedingung- A diving spout and a solidification cross section, which are designed so that the condition
^ < 50^ <50
TATA
erfüllt ist. is satisfied.
4. Stranggießanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen im Vielrollengerüst so angeordnet sind, daß durch die Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Rührwirkung erzielt wird und gleichzeitig das Entstehen von Innenrissen vermieden wird. 4. Continuous caster according to claim 3, characterized in that the rollers are arranged in the multi-roll stand so that a stirring effect is achieved by the strand thickness reduction in the still liquid strand interior and at the same time the occurrence of internal cracks is avoided.
PCT/DE1995/000089 1994-01-28 1995-01-20 Continuous casting facility and process for producing rectangular thin slabs WO1995020444A1 (en)

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