DE102011078370A1

DE102011078370A1 - Verfahren zum Stranggießen eines Gießstrangs und Stranggießanlage

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Publication number: DE102011078370A1
Application number: DE201110078370
Authority: DE
Inventors: Erich Hovestädt; Dr. Wans Jochen; Jörn Hoffmeister; Hans Jürgen Hecken
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03
Also published as: WO2013000841A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen eines Gießstrangs (3) aus Metall, insbesondere aus Stahl, bei dem in einer Stranggießanlage (1) eine Kokille (2) eingesetzt wird, durch die schmelzflüssiges Metall vertikal nach unten ausfließen kann, um zum metallischen Gießstrang (3) geformt zu werden. Um ohne Oszillationsmittel und ohne Gießpulver stranggießen zu können und dennoch beliebige Abmessungen des Gießstrangs in guter Qualität fertigen zu können, sieht die Erfindung vor, dass das schmelzflüssige Metall in der Kokille (2) durch zwei sich gegenüberliegende Begrenzungen für das Metall geführt wird, wobei die Begrenzungen durch zwei umlaufende, gekühlte Gießbänder (5, 6) gebildet werden und wobei die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern (5, 6) durch mitlaufende Seitenbegrenzungen (12) gebildet werden, und dass der von den Gießbändern (5, 6) und den Seitenbegrenzungen (12) geformte Gießstrang (3) mit noch schmelzflüssigem Kern (14) unmittelbar unterhalb der Kokille (2) in eine Strangführung (4) mit einer Mehrzahl von Strangführungssegmenten gefördert wird, wo der Gießstrang (3) durch die Rollen der Strangführungssegmente (7, 8) zumindest bis zu seiner Durcherstarrung gestützt und vorzugsweise von der Vertikalen (V) in die Horizontale (H) umgelenkt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen eines Gießstrangs aus Metall, insbesondere aus Stahl, bei dem in einer Stranggießanlage eine Kokille eingesetzt wird, durch die schmelzflüssiges Metall vertikal nach unten ausgefördert wird, um zum metallischen Gießstrang geformt zu werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage.
Bei einer üblichen Stranggießanlage wird zumeist eine Kokille eingesetzt, die mit einer Oszillationseinrichtung versehen ist, um den Gießprozess zu unterstützen. Ferner wird Gießpulver eingesetzt, um ein Anhaften des Gießstrangs an der Kokille zu verhindern. Die Kokille weist meist Kupferplatten auf.
Diese vorbekannte Vorgehensweise bei der Herstellung eines Gießstrangs hat gewisse Nachteile:
Die Oszillation hinterlässt am Gießstrang Oszillationsmarken auf der Strangoberfläche, die störend sind.
Weiterhin führt der Einsatz des Gießpulvers zu Kontamination des Kühlwassers. Ferner ist das Gießpulver relativ teuer, was entsprechende Kosten nach sich zieht.
Als Alternative zu einer oszillierenden Kokille offenbart die DE 27 09 540 A1 eine Kokille, die zwei zusammenwirkende kettenartige Bänder aufweist, die die Wandung der Kokille bilden. Die Bänder sind dabei in Richtung der Höhenerstreckung der Kokille so dimensioniert, dass bereits nach etwa der halben Kontaktlänge zu den Bändern das flüssige Metall vollständig erstarrt ist. Demgemäß verlässt ein bereits komplett durcherstarrter Strang die Bänder, was zwar für die weitere Handhabung des Strangs Vorteile bietet, was es allerdings nicht zulässt, dass größere Abmessungen des Gießstrangs realisiert werden, da die hier offenbarte Vorrichtung keine Möglichkeit der Handhabung eines im Inneren noch teilweise flüssigen Gießstrangs vorschlägt.
Bei der DE 100 57 876 C1 ist in ähnlicher Weise eine Kokille mit umlaufenden Bändern vorgesehen, wobei allerdings in gleicher Weise bereits ein vollständig durcherstarrter Gießstrang die Bänder nach unten verlässt. Hier ist eine Übergangszone vorgesehen, die als Walzelement ausgebildet ist, in der der gegossene Strang einer wesentlichen Dickenreduzierung unterzogen wird. Anschließend wird der dickenreduzierte, vollständig erstarrte Strang über ein Ausförderteil in die Horizontale umgelenkt. Eine ähnliche Lösung zeigt die EP 0 329 639 A1 , bei der erst der komplett erstarrte und dickenreduzierte Gießstrang per Umlenk- und Stützrollen in die Horizontale umgebogen wird.
Ähnliche Lösungen mit Bändern, die die Kokillenwände bilden, zeigen die WO 96/09130 A1 , die US 5 964 276 und die US 5 967 220 .
Die EP 0 974 413 B1 zeigt eine mit beweglichen Bändern arbeitende Stranggießmaschine mit einem oberen und einen unteren kontinuierlichen Gießband. Der Gießstrang wird demgemäß in horizontale Richtung ausgebracht. Eine Umlenkung des Gießstrangs ist folglich nicht nötig und demgemäß hierfür keine Mittel vorgesehen.
Ähnliche Lösungen sind in der EP 0 237 478 A1 , in der DE-AS 1 253 417 , in DE 1 558 259 A1 , in der DE 1 558 260 A1 , in der DE 1 758 957 A1 und in der FR 1 498 360 A1 offenbart.
Nicht vorveröffentlichten Stand der Technik bildet die deutsche Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2010 046 292.6 .
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend einige Grundbegriffe aus dem Bereich Stranggießtechnik näher erläutert:
Kokille
Die Kokille gibt dem Strang die äußere Form. Sie besteht in der Regel bei Brammen und Dünnbrammen aus je 2 gegenüber liegenden, Wasser gekühlten Kupferplatten, den 2 Breitseiten und den 2 zwischen den Breitseiten verschiebbaren Schmalseiten. In der Kokille entsteht durch den Wärmeentzug der Kupferplatten an jeder Kupferplatte eine feste Strangschale, die am Ausgang der Kokille zusammen ein z. B. 1cm dicken Schalenkasten bilden.
Flüssiger Stahl wird über einen Tauchausguss einem Zwischenbehälter (der Verteilerrinne) in die Kokille geleitet, wobei der flüssige Stahl unterhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche der Kokille zugeführt wird. Das ist nötig, weil die freie Oberfläche in der Kokille mit Gießpulver abgedeckt ist. Dieses Gießpulver erfüllt dabei mehrere Funktionen:

– Bilden eines Schmierfilms zwischen erstarrender Strangschale und den Kupferplatten
– Isolator, der dafür sorgt, dass die Kupferplatten nicht überhitz werden
– Abschirmen der Schmelze gegen Sauerstoff und Stickstoff der Luft

Strangführung
Unmittelbar unter der Kokille einer Stranggießanlage wird der Strang für die weitere Erstarrung so lange durch Rollenpaare gestützt und weiter gekühlt, bis der Strang durcherstarrt ist. Diese sich jeweils gegenüber liegenden Rollenpaare werden als Strangführung bezeichnet.
Segment
Um den Maschinenbau modular zu gestalten und um die Strangführung für die Wartung handhabbar zu machen, werden die Rollenpaare der Strangführung zu einzelnen Segmente zusammengefasst. So können beispielsweise jeweils 7 Rollenpaare im Ober- und Unterrahmen eines Segmentes verbaut und mechanisch oder über Hydraulikzylinder miteinander verspannt werden. Diese Segmente werden dann als Einheit in die Strangführung eingebaut bzw. aus der Strangführung ausgebaut. Die Wartung der Segmente erfolgt in speziellen Werkstätten.
Segmentträger
Zur Aufnahme und genauen Positionierung eines Segmentes innerhalb einer Strangführung dienen häufig Segmentträger. Segmentträger verfügen über Auflageflächen für die einzelnen Segmente. Außerdem sind an den Segmentträgern in der Regel Wasserspannplatten angebracht (siehe unten), mittels derer die Wasser- und Luftversorgung der Segmente erfolgt.
Primär- und Sekundärkühlung
Beim Stranggießen werden Primär- und Sekundärkühlung unterschieden. Die Primärkühlung erfolgt in der Kokille, in der Kupferplatten oder umlaufende Gießbänder mit Wasser gekühlt werden und dadurch dem Stahl Wärme entziehen, so dass sich am Ausgang der Kokille eine den flüssigen Stahl im Innern umhüllende Strangschale gebildet hat.
In der an die Kokille anschließenden Strangführung wird die Strangschale durch die parallel angeordneten Rollenpaare gestützt und weiter gekühlt, indem Wasser von außen unter Druck auf die Strangschale gesprüht wird. Dadurch (und durch Rollenkontakt und Strahlung) wird dem Strang weiter Wärme entzogen und die Strangschale wächst weiter an, bis der Strang vollständig durcherstarrt ist.
Einstoffkühlung/Zweistoffkühlung
In der Sekundärregelung in Stranggießanlagen werden Einstoffkühlung und Zweistoffkühlung unterschieden. Bei der Einstoffkühlung handelt es sich um eine reine Wasserkühlung. Bei der Zweistoffkühlung wird ein Wasser-Luft-Gemisch mit Hilfe eines speziellen Mischkörpers verwirbelt und anschließend mittels Düsen auf die Bramme gespritzt. Die Zweistoffkühlung erzeugt einen feineren Wassernebel und bei richtiger Dosierung einen höheren Kühlimpuls der auf den Strang auftreffenden Wassertröpfchen.
Soft-Reduktion
Der Begriff Soft-Reduktion meint ein Zusammendrücken / Verschweißen von oberer und unterer Strangschale im Bereich der Sumpfspitze mit der Folge, dass noch flüssiges Material im Innern des Strangs entgegen der Gießrichtung zurückgedrückt wird. Eine Soft-Reduktion erfolgt mit dem Ziel, die Innenqualität des Strangs zu verbessern, indem z.B. Seigerungen verhindert werden; es ist keine Dickenreduktion im eigentlichen Sinne.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Stranggießen sowie eine Stranggießanlage vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der es möglich wird, sowohl auf Oszillationseinrichtungen für die Kokille als auch auf den Einsatz von Gießpulver zu verzichten, wobei es gleichzeitig möglich wird, in den Abmessungen weitgehend beliebige Gießstränge in hoher Qualität herzustellen. Somit können qualitativ hochwertige Gießstränge mit beliebigen Dimensionen zu günstigen Kosten hergestellt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Metall und/oder das erstarrende Metall im Bereich der Höhenerstreckung der Kokille durch zwei sich gegenüberliegende Begrenzungen für das Metall geführt wird, wobei die Begrenzungen durch zwei umlaufende, gekühlte Gießbänder gebildet werden und wobei die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern durch mitlaufende Seitenbegrenzungen gebildet werden, und dass der von den Gießbändern und den Seitenbegrenzungen geformte Gießstrang mit noch schmelzflüssigem Kern unmittelbar unterhalb der Kokille in eine Strangführung mit einer Mehrzahl von in Gießrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Strangführungssegmenten gefördert wird, wo der Gießstrang weiter gekühlt und durch die Rollen der Strangführungssegmente zumindest bis zu seiner Durcherstarrung gestützt und vorzugsweise von der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt wird.
Demgemäß tritt der Gießstrang mit noch schmelzflüssigem Kern aus der Kokille in die segmentierte Strangführung ein, in der erst die eigentliche Verfestigung des Strangs erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhafterweise hohe Gießgeschwindigkeiten von zum Beispiel größergleich 10 m/min und damit entsprechend hohe Gießleistungen (t/min). D.h. die Umlaufgeschwindigkeit der Bandkokille ist für Gießformate (vorzugsweise Gießdicke kleinergleich 100 mm) größer als bei konventionellen Kokillen. Dies ist vorteilhafterweise nur durch die beanspruchte Kombination der Bandkokille mit der segmentierten Strangführung möglich. Zur Erklärung des Vorgenannten: Bei konventionellen Kokillen wird bei der o. g. Geschwindigkeit sowohl die Wärmebelastung der Kokillenplatten als auch die Turbulenz des flüssigen Stahls in der Kokille zu groß.
Weitere Vorteile:
Es wird eine sehr gute Oberflächenqualität des Gussproduktes erreicht (auf Grund fehlender Oszillation und fehlender Relativbewegung zw. Strangschale und umlaufenden Kokillenbändern). Es wird weiterhin eine sehr gute Innenqualität des Gussproduktes (auf Grund der Abkühlbedingung in der Kokille in Kombination mit der Resterstarrung innerhalb der segmentierten Strangführung). Die o. g. hohe Gießleistung erfordert vorzugsweise die Nachführung des werkstoffspezifischen Schrumpfmaßes. Die segmentierte Strangführung ermöglicht dies. Die beanspruchte Kombination ermöglicht eine Soft-Reduktion innerhalb der segmentierten Strangführung, da die Resterstarrung bei den hohen Gießleistungen unterhalb der Kokille statt findet.
Kurz gesagt: Die beanspruchte Kombination von Bandkokille und segmentierter Strangführung ermöglicht die Realisierung hoher Gießleistungen bei gleichzeitig sehr hoher Qualität des Gussproduktes.
Die beanspruchte Mehrzahl von Segmenten in der Strangführung ermöglicht – im Unterschied zu lediglich einem Segment – eine größere Flexibilität im Hinblick auf die Gießleistung, das Gießen unterschiedlicher Stahlsorten und das Gießen mit unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten. Dies gilt insbesondere deswegen, weil unterschiedliche Gießgeschwindigkeiten und Gießleistungen eine unterschiedliche Lage der Sumpfspitze innerhalb der Strangführung erfordern. Konkret erfordern hohe Gießleistungen und Gießgeschwindigkeiten eine größere Entfernung der Lage der Sumpfspitze von dem Ausgang der Kokille als geringere Gießleistungen und geringere Gießgeschwindigkeiten.
Für die Umlenkung in die Horizontale wird der Gießstrang in der Strangführung typischerweise in einem Bogen geführt. Die Lage der Sumpfspitze des Gießstrangs, dass heißt der Ort der vollständigen Durcherstarrung, kann – in Gießrichtung gesehen – vor, in oder hinter dem Bogen liegen.
Der Gießstrang weist bei seinem Eintritt in das oberste Segment der Strangführung bevorzugt einen Querschnitt auf, der zu mindestens 50 %, vorzugsweise zu mindestens 75 %, noch aus schmelzflüssigem Material besteht. Gesteuert werden kann dies durch entsprechende Primärkühlung des Strangs in der Kokille und Sekundärkühlung des Strangs entlang / in der segmentierten Strangführung in Abhängigkeit der Gießgeschwindigkeit.
Durch die Kokille mit den umlaufenden, gekühlten Gießbändern wird dabei bevorzugt eine konventionelle oszillierende Kokille ersetzt.
Vorrichtungstechnisch wird die oben genannte Aufgabe durch eine beanspruchte Stranggießanlage gelöst, die eine Kokille aufweist, durch die schmelzflüssiges Metall, insbesondere Stahl, vertikal nach unten ausfließen kann, um zu einem metallischen Gießstrang geformt zu werden. Diese Stranggießanlage zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Kokille zwei sich gegenüberliegende Begrenzungen für das schmelzflüssige Metall aufweist, die durch zwei umlaufende, gekühlte Gießbänder gebildet werden, wobei die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern durch mitlaufende Seitenbegrenzungen gebildet werden. Es ist eine der Kokille zugeordnete Primärkühleinrichtung (20) vorgesehen zum Kühlen der Gießbänder lediglich so stark, dass sich zwar der Gießstrang mit einer Strangschale in der Kokille ausbildet, aber der Gießstrang noch nicht durcherstarrt nach unten aus der Kokille austritt. Unmittelbar unter der Kokille (2) ist angrenzend eine Strangführung mit einer Mehrzahl von in Gießrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Strangführungssegmenten angeordnet ist, wobei die Strangführungssegmente Rollen aufweisen, die ausgelegt sind, zum Stützen des zunächst noch nicht durcherstarrten Gießstrangs und vorzugsweise zum Umlenken des Gießstrangs von der Vertikalen in die Horizontale. Schließlich ist eine der Strangführung zugeordnete Sekundärkühleinrichtung vorgesehen zum kontrollierten weiteren Abkühlen des Gießstrangs in der Strangführung zumindest bis zu seiner vollständigen Durcherstarrung.
Jedes Segment der Strangführung besteht aus zwei sich gegenüberliegenden Rollenträgern, an denen jeweils – dem Gießstrang zugewandt – vorzugsweise eine Mehrzahl von Rollen drehbar gelagert ist. Der Gießstrang wird zwischen den einander gegenüberliegenden Rollen hindurchgeführt und durch diese gestützt und geführt.
Die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern werden bevorzugt durch Dammblockketten gebildet, wobei jede Dammblockkette aus einer Anzahl quaderförmiger Dichtelemente gebildet wird. Die Dichtelemente können mit formschlüssigen Verbindungsmitteln, insbesondere in Form einer Nut-Feder- Verbindung, versehen sein, um relativ zueinander in eine horizontale Bewegungsrichtung an einer Verschiebung gehindert zu werden.
Die Dammblockketten fungieren also als seitliches Begrenzungselement, das aus einzelnen miteinander verbundenen metallischen Quadern besteht. Die Dammblockketten laufen, ebenso wie die vorzugsweise metallischen Gießbänder, zeitweise jeweils mit einem Abschnitt des Strangs mit.
Die quaderförmigen Dichtelemente weisen bevorzugt eine Breite auf, die dem lichten Abstand der beiden Gießbänder entspricht, den diese aufweisen, wenn sie sich einander zugewandt gegenüberliegen.
Die Kokille ist bevorzugt frei von Oszillationsmitteln. Die Kokille kann des Weiteren mit Mitteln zur Inertisierung ausgestattet sein. Diese Mittel können insbesondere ausgebildet sein, um ein Inertgas in den Bereich der Kokille aufzugeben.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn zur optimalen Führung des noch weitgehend schmelzflüssigen Strangs am unteren Austritt aus der Kokille in dieselbe eine Anzahl Fuß- bzw. Übergangsrollen integriert sind.
Vorteilhaft ist es, wenn weiterhin vorgesehen wird, dass die mit dem schmelzflüssigen Metall in Kontakt kommenden Oberflächen der Kokille, d. h die umlaufenden Bänder, beschichtet sind.
Das Grundkonzept der Erfindung stellt also darauf ab, eine Kokille so auszugestalten, dass der Transport des Gießstrangs durch Metallbänder an den Breitseiten durchgeführt wird, wobei in Kombination hiermit eine unterhalb der Kokille segmentierte Strangführung angeordnet ist und wobei diese den noch weitgehend schmelzflüssigen Gießstrang aufnimmt, aushärten lässt und in die Horizontale umlenkt. Die Erfindung beinhaltet somit eine vertikal ausgerichtete Kokille bestehend aus typischerweise vier mitlaufenden Seitenbegrenzungen in Kombination mit unmittelbar an die Kokille anschließenden Segmenten zur Führung des Gießstrangs.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das bislang übliche und gebräuchliche Gießpulver entfällt. Um das schmelzflüssige Material nicht an den Kokillenwänden anhaften zu lassen, ist bevorzugt eine Beschichtung der mitlaufenden Schmal- und Breitseiten vorgesehen. Ein Anfrieren des Stahls an den Kokillenwänden wird so verhindert. Eine Oszillationsvorrichtung für die Kokille wird nicht eingesetzt; demgemäß werden auch keine störenden Oszillationsmarken erzeugt, die die Qualität des Gießstrangs negativ beeinflussen und ein Flämmen bzw. Schleifen der Brammen vor dem Warmwalzen verzichtbar werden lässt. Somit ist eine größere Ausbringung bei gleichzeitig größerem Materialanteil für den Heißeinsatz gegeben.
Entfallen können auch Kupferplatten in der Kokille sowie bisherige Tauschausgusssysteme.
Die Substitution des Gießpulvers hat auch den Vorteil, dass die Umweltbelastung betreffend Kühlwasser und Atmosphäre durch Fluor und Chlor reduziert wird.
Weiterhin wirken sich bei Verzicht auf Gießpulver Turbulenzen in der Kokille, die beim Eingießen des flüssigen Metalls in die Kokille entstehen und die ansonsten zu Mangelschmierung und Einschluss von Gießpulver führen, nicht nachteilig auf die Qualität des Gießstrangs aus.
Da zwischen mitlaufender Kokille und Strangschale keine Relativbewegung besteht, liegt eine vorteilhafte Herstellungsbedingung für das Gießen von riss- und oberflächenkritischen Güten vor.
Durch eine längere Ausbildung der Kokillen in vertikaler Richtung können bei geringen Auszugkräften längere Stützlängen in der Kokille erzielt werden. Das begünstigt zusätzlich das Gießen von Güten mit großen Erstarrungsbereichen sowie das Gießen mit hohen Gießgeschwindigkeiten.
Die Dammblockkette bzw. die Größe der Blöcke der Kette wird an die benötigte Breite des zu gießenden Strangs angepasst. Möglich sind evtl. auch Federn in der Dammblockkette, die ein geringfügiges Zusammendrücken ermöglicht.
Bezüglich des Übergangs von Kokille bzw. Dammblockketten und oberstem Segment der Strangführung ist vorgesehen, dass es die Ausbildung des Segments ermöglicht, dass im oberen Bereich die Dammblockkette seitlich herausführbar ist, da die Dammblockkette einen Umlenkradius benötigt. In diesem Bereich ist auch eine Abkühlung und Stützung der Schmalseiten vorzusehen. Demgemäß kann es sinnvoll sein, dass die Kokille und das erste Segment miteinander verzahnt werden und am Ende der Kokille Fuß- bzw. Übergangsrollen in die Kokille integriert sind.
Die einander gegenüberliegenden Rollenträger der Strangführungssegmente sind mit ihren Rollen zumindest im Bereich des noch nicht durcherstarrten Gießstrangs so gegeneinander angestellt, dass keine Dickenreduktion, vorzugsweise jedoch eine Kompensation des ferrostatischen Druckes im noch nicht durcherstarrten Gießstrang erfolgt. Die Erfindung sieht keine Dickenreduktion in der Strangführung im Hinblick auf ein schnelles Erreichen einer gewünschten Zieldicke vor. Dem steht allerdings nicht entgegen, dass in der Strangführung neben der Kompensation des ferrostatischen Druckes durchaus eine notwendige Kompensation des Schrumpfes des Gießstrangs und /oder eine Soft Reduktion erfolgen können. Alle drei genannten Maßnahmen, die Kompensation des ferrostatischen Druckes, die Kompensation der Schrumpfung und die Soft- Reduktion dienen zur Verbesserung der Innenqualität des Strangs und sind nur mit einer segmentierten Strangführung, nicht aber mit Einzelrollen als Strangführung möglich.
Die Erfindung sieht vor, dass die Strangführung von der Kokille zumindest bis zur Stelle der Durcherstarrung des Gießstrangs, das heißt bis zur Sumpfspitze segmentiert ausgebildet ist. Dahinter kann die Strangführung in Gießrichtung wahlweise segmentiert oder in Form von Einzelrollen ausgebildet sein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 schematisch einen Teil einer erfindungsgemäßen Stranggießanlage mit einer Kokille und unmittelbar darunter angeordneter Strangführung,
2 den Schnitt A-C gemäß 1, wobei die Kokille nur teilweise dargestellt ist, und
3 einen vergrößerten Teil aus 1, wobei für den Gießstrang die Erstarrungsverhältnisse dargestellt sind.
1 und 2 zeigen eine Stranggießanlage 1, die eine Kokille 2 aufweist, mit der ein Gießstrang 3 gegossen werden kann. Die Kokille 2 wird durch zwei sich gegenüber liegende Gießbänder 5 und 6 gebildet, die zwei sich gegenüberliegende Seitenbegrenzungen der Kokille 2 bilden. Hierfür laufen die beiden Gießbänder 5, 6 um Rollen 9 und 10 um. Der Gießspiegel 11 liegt im Bereich des oberen Endes der Gießbänder 5 und 6. Im Bereich der Gießbänder ist eine Primärkühlung 20 vorgesehen zum Kühlen der Gießbänder zwecks Ausbildung des Gießstrangs mit seiner Strangschale.
Die seitlichen Endbereiche, die zwischen den Gießbändern 5 und 6 liegen, werden durch zwei mitlaufenden Seitenbegrenzungen in Form von Dammblockketten 12 gebildet, die als solche hinlänglich bekannt sind.
Diesbezüglich wird auf die EP 0 974 413 B1 hingewiesen und ausdrücklich Bezug genommen, die eine geeignete Dammblockkette offenbart. Hier werden auch diverse Details einer Dammblockkette gezeigt, die sich vorliegend vorteilhaft ergeben. Die einzelnen aus Metall bestehenden Blöcke der Dammblockkette sind mit korrespondierenden, komplementären Ausgestaltungen (z. B. in Form einer Nut-Feder-Verbindung) versehen, um eine Relativverschiebung der Blöcke in eine Richtung zu verhindern.
Die quaderförmigen Dichtelemente der Dammblockkette weisen dabei eine Breite auf, die dem Abstand a der beiden Gießbänder 5, 6 in dem Bereich entspricht, in dem sich die Gießbänder 5, 6 gegenüberliegen (s. 1).
Der gegossene Gießstrang 3 wird unmittelbar unterhalb der aus den mitlaufenden Bändern und Ketten bestehenden Kokille 2 mit vorzugsweise integrierten Fuß- bzw. Übergangsrollen 13 in die Strangführung 4 geleitet. Das vorzugsweise Vorsehen der Rollen 13 steht der beanspruchten Anordnung der Strangführung unmittelbar hinter dem Ausgang der Kokille nicht entgegen. Die Strangführung besteht aus einer Anzahl Segmente 17, mit der der Gießstrang 3 von der Vertikalen V in die Horizontale H umgeleitet bzw. umgebogen wird. Die Strangführung 4 weist an sich bekannte Rollenpaare 7, 8 auf, mit denen der Gießstrang 3 an sich gegenüberliegenden Oberflächen geführt und mit einer Kraft beaufschlagt wird. In der Strangführung wird der Gießstrang zumindest bis zu seiner Durcherstarrung weiter gekühlt mit Hilfe einer Sekundärkühleinrichtung 30.
In 3 ist der wesentliche Aspekt der vorliegenden Erfindung illustriert. Unmittelbar unterhalb der Kokille 2 mit den genannten Gießbändern 5, 6, 12 tritt der Gießstrang 3 in die segmentierte Strangführung 4 ein, namentlich in deren oberstes / erstes Strangführungssegment 16. Die obersten Rollenpaare dieses Strangführungssegments 16 sind dabei in unmittelbarer Nähe der Fuß- bzw. Übergangsrollen 13 platziert, die in die Kokille 2 integriert sind. Dies ist deshalb sinnvoll und nötig, weil der Gießstrang 3 an der Stelle, an der er die Kokille 2 verlässt und in die Strangführung 4 eintritt, noch zu wesentlichen Teilen im Inneren schmelzflüssig ist. Er weist hier lediglich eine relativ dünne Schale auf, die ihn insoweit ausbildet, dass er nach unten gefördert werden kann. Allerdings erfolgt erst in der segmentierten Strangführung 4 die eigentliche Aushärtung des Gießstrangs.
In 3 ist hierzu illustriert, dass sich der noch schmelzflüssige Kern 14 des Gießstrangs 3 bis weit in den Verlauf der Strangführung 4 erstreckt. Der Gießstrang 3 hat an der Eintrittsstelle in die segmentierte Strangführung 4 einen Querschnitt, der zu wesentlichen Teilen noch aus schmelzflüssigem Material besteht, bevorzugt zu mindestens 50 %, besonders bevorzugt sogar zu mindestens 75 %.
Bezugszeichenliste

1: Stranggießanlage
2: Kokille
3: Gießstrang
4: Strangführung
5: Gießband
6: Gießband
7: Rollenpaar
8: Rollenpaar
9: Rolle
10: Rolle
11: Gießspiegel
12: mitlaufende Seitenbegrenzung
13: integrierte Fuß- bzw. Übergangsrolle
14: schmelzflüssiger Kern
15: Sumpfspitze (Ende des schmelzflüssigen Kerns)
16: oberstes Strangführungssegment
17: Strangführungssegment
20: Primärkühleinrichtung
30: Sekundärkühleinrichtung
V: Vertikale
H: Horizontale
D: Dickenrichtung des Gießstrangs
B: Breitenrichtung des Gießstrangs
L: Längsrichtung des Gießstrangs
a: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2709540 A1 [0005]
DE 10057876 C1 [0006]
EP 0329639 A1 [0006]
WO 96/09130 A1 [0007]
US 5964276 [0007]
US 5967220 [0007]
EP 0974413 B1 [0008, 0056]
EP 0237478 A1 [0009]
DE 1253417 A [0009]
DE 1558259 A1 [0009]
DE 1558260 A1 [0009]
DE 1758957 A1 [0009]
FR 1498360 A1 [0009]
DE 102010046292 [0010]

Claims

Verfahren zum Stranggießen eines Gießstrangs (3) aus Metall, insbesondere aus Stahl, bei dem in einer Stranggießanlage (1) eine Kokille (2) eingesetzt wird, durch die schmelzflüssiges Metall vertikal nach unten ausfließen kann, um zum metallischen Gießstrang (3) geformt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Metall und/oder das erstarrende Metall im Bereich der Höhenerstreckung der Kokille (2) durch zwei sich gegenüberliegende Begrenzungen für das Metall geführt wird, wobei die Begrenzungen durch zwei umlaufende, gekühlte Gießbänder (5, 6) gebildet werden und wobei die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern (5, 6) durch mitlaufende Seitenbegrenzungen (12) gebildet werden, und dass der von den Gießbändern (5, 6) und den Seitenbegrenzungen (12) geformte Gießstrang (3) mit noch schmelzflüssigem Kern (14) unmittelbar unterhalb der Kokille (2) in eine Strangführung (4) mit einer Mehrzahl von in Gießrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Strangführungssegmenten (17) gefördert wird, wo der Gießstrang (3) weiter gekühlt und durch die Rollen der Strangführungssegmente (7, 8) zumindest bis zu seiner Durcherstarrung gestützt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrang innerhalb der Strangführung von der Vertikalen (V) in die Horizontale (H) umgelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrang (3) beim Eintritt in das oberste beziehungsweise erste Segment (16) der Strangführung (4) einen Querschnitt aufweist, der zu mindestens 50 %, vorzugsweise zu mindestens 75 %, noch aus schmelzflüssigem Material besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kokille (2) mit den umlaufenden, gekühlten Gießbändern (5, 6) eine konventionelle oszillierende Kokille ersetzt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführungssegmente der durch die Abkühlung bedingten Schrumpfung des Gießstrangs nachgefahren werden, um die Schrumpfung zu kompensieren.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführungssegmente derart angesteuert werden, dass der Gießstrang im Bereich der Sumpfspitze eine Soft-Reduktion erfährt.
Stranggießanlage (1), die eine Kokille (2) aufweist, durch die schmelzflüssiges Metall, insbesondere Stahl, vertikal nach unten ausgefördert werden kann, um zu einem metallischen Gießstrang (3) geformt zu werden, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (2) zwei sich gegenüberliegende Begrenzungen für das schmelzflüssige Metall aufweist, die durch zwei umlaufende, gekühlte Gießbänder (5, 6) gebildet werden, wobei die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern (5, 6) durch mitlaufende Seitenbegrenzungen (12) gebildet werden, dass eine der Kokille zugeordnete Primärkühleinrichtung (20) vorgesehen ist zum Kühlen der Gießbänder lediglich so stark, dass sich zwar der Gießstrang mit einer Strangschale in der Kokille ausbildet, aber der Gießstrang noch nicht durcherstarrt nach unten aus der Kokille austritt; dass unmittelbar unter der Kokille (2) angrenzend eine Strangführung (4) mit einer Mehrzahl von in Gießrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Strangführungssegmenten (17) angeordnet ist, wobei die Strangführungssegmente (17) Rollen (7, 8) aufweisen, die ausgelegt sind, zum Stützen des zunächst noch nicht durcherstarrten Gießstrangs (3); und dass eine der Strangführung zugeordnete Sekundärkühleinrichtung (30) vorgesehen ist zum kontrollierten Abkühlen des Gießstrangs in der Strangführung zumindest bis zu seiner vollständigen Durcherstarrung.
Stranggießanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stranggießanlage ausgebildet ist, den Gießstrang von der Vertikalen (V) in die Horizontale (H) umzulenken.
Stranggießanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Segment der Strangführung (4) zwei einander gegenüberliegende Rollenträger aufweist, wobei an jedem der Rollenträger – auf der dem Gießstrang zugewandten Innenseite – eine Mehrzahl von Rollen drehbar gelagert angeordnet ist.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Verbindungsbereiche zwischen den Gießbändern (5, 6) durch Dammblockketten gebildet werden, wobei jede Dammblockkette aus einer Anzahl quaderförmiger Dichtelemente gebildet wird, wobei die Dichtelemente vorzugsweise mit formschlüssigen Verbindungsmitteln, insbesondere in Form einer Nut-Feder-Verbindung, versehen sind, um relativ zueinander in eine horizontale Bewegungsrichtung an einer Verschiebung gehindert zu werden.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (2) frei von Oszillationsmitteln ist.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (2) mit Mitteln zur Inertisierung ausgestattet ist, wobei die Mittel zur Inertisierung vorzugsweise ausgebildet sind, um ein Inertgas in den Bereich der Kokille (2) aufzugeben.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang der Kokille eine Anzahl Fuß- bzw. Übergangsrollen (13) in die Kokille (2) integriert sind.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Rollenträger der Strangführungssegmente mit ihren Rollen zumindest im Bereich des noch nicht durcherstarrten Gießstrangs so gegeneinander angestellt sind, dass keine Dickenreduktion, vorzugsweise jedoch eine Kompensation des ferrostatischen Druckes im Gießstrang erfolgt.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung ausgebildet ist, die Strangführungssegmente der durch die Abkühlung bedingten Schrumpfung des Gießstrangs nachzufahren.
Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung ausgebildet ist, die Strangführungssegmente derart anzusteuern, dass der Gießstrang im Bereich der Sumpfspitze eine Soft-Reduktion erfährt.