DE1458013B2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines in mehrere Teilstränge zerlegbaren, profilierten Stahlstranges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines in mehrere Teilstränge zerlegbaren, profilierten Stahlstranges, wobei der Strang aus einer vom gewünschten Endprofil abweichenden Kokille mit rechteckigem oder vorprofiliertem Querschnitt ausgezogen, nachfolgend weitergekühlt und zum Endprofil verformt wird.

Strangguß hat den Vorteil, daß der Strang in Dimensionen gegossen werden kann, welche dem Anstichquerschnitt eines entsprechenden Walzwerkes zur Fabrikation von Zwischen- oder Endprodukten angepaßt sind. ; .£' ^:

Für die Fabrikation von Endprodukten wäre es von Vorteil, wenn. dä£ Vorprodukt einen dem Endprodukt ähnlichen Querschnitt aufweisen würde, damit Zwischenverformungen vermieden werden könnten. Bei einer solchen Anwendung des Stranggusses, wobei Querschnitte entsprechend den gewünschten Endquerschnitten vergossen würden, ergäben sich zusätzlich wirtschaftliche Vorteile.

Da Stranggießen von kleinen Querschnitten, z. B. 50 X 50 mm-Knüppel, ist jedoch mit wirtschaftlichen Schwierigkeiten verbunden, welche einige der vorerwähnten Vorteile zunichte machen. Beim Vergießen des flüssigen Metalls ist die Chargengröße von den wirtschaftlichen Größen der öfen ahängig, d. h., der Stranggußprozeß muß auf die Ofengröße abgestimmt werden.

Um die obenerwähnten kleinen Querschnitte im Strangguß vergießen zu können, ist eine Vielzahl von Strängen notwendig. Diese Vielzahl von Strängen ist erforderlich, um die -Produktivität (Tonnen per Stunde).zu erhalten,..welche der Stundenproduktion des Stahlwerkes entspricht. Wenn beispielsweise 100 Tonnen in einer Stunde vergossen werden müssen, würde der flüssige Stahl länger als eine Stunde in der Pfanne gehalten, so daß die Schmelze unter eine für eine einwandfreie Durchführung des Gusses notwendige Temperatur sinken würde.

Das einfache Aneinanderreihen einer Mehrzahl von Strängen, welches bis in die Größenordnung von 8 Strängen möglich erscheint, ist unwirtschaftlich, da jeder Strang eine eigene Kokille, ein eigenes Ausziehaggregat und die entsprechenden anderen Ausrüstungen benötigt. Ein weiterer Nachteil ist die erhöhte Zahl von Arbeitskräften. Die Schwierigkeiten der Stahlverteilung in die verschiedenen Kokillen gefährden die Betriebssicherheit einer solchen Mehrstranganlage.

Die USA.-Patentschrift 2 975 493 beschreibt eine Kokille, in welcher eine Mehrzahl von Knüppeln, welche untereinander an den Kanten verbunden sind, gegossen wird. Die Kokille weist Kanäle auf, welche einen horizontalen Durchfluß des Metalls in die einzelnen Sektionen gewährleisten. Der Zufluß des Metalls erfolgt durch eine oder mehrere Düsen. Um jedoch bei dieser Kokille eine entsprechende Leistung zu erzielen, sind relativ große Düsenquerschnitte notwendig. Bei kleinen Strangquerschnitten treten hierbei Schwierigkeiten bei der Metallverteilung auf. Die ungleiche Kühlung des Metalls in den Kanälen führt zu Rißbildung. Bei Anordnung von mehreren solcher Kokillen ergeben sich naturgemäß dieselben Schwierigkeiten wie bei normalen Mehrstranganlagen.

Im weiteren ist ein Stranggießverfahren bekannt, bei welchem Knüppel und Formeisen aus annähernd rechteckigen oder vorprofiliert gegossenen Brammen durch Walzen und Längsteilung in mehrere nebeneinanderliegende Knüppel oder Formeisen zerlegt werden. Das Walzen und Längsteilen der Brammen wird am vollständig erstarrten Strang nach der Richtmaschine durch ein oder mehrere kalibrierte Walzensätze vorgenommen, wobei der letzte Walzensatz als Schneidwalzen ausgebildet sein kann. Dieses Verfahren benötigt für die Verformungsarbeit einerseits große Kräfte, und andererseits werden die Zentrumsporositäten und die Seigerungen des vorgegossenen Brammenquerschnittes bei der Längsteilung angeschnitten und bilden somit einen Teil der Knüppeloberfläche. Dadurch wird die Knüppelqualität negativ beeinflußt.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Prozeß zu schaffen, welcher bei hoher Produktivität das Vergießen und Verformen einer Mehrzahl von Knüppeln erlaubt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kruste des erst teilweise erstarrten Stranges unter Konstanthaltung des Strangumfanges gefaltet und der Strang bis zur Bildung des Endprofils weiter verformt wird. ■;■·.;.· (

Durch dieses Verfahren ist es möglich, einen Strang in mehrere Teilstränge mit minimalster Verformungsarbeit zu zerlegen, wobei durch das Verformen mit flüssigem Sumpf die Zentrumsporosität der Teilstränge wesentlich vermindert und sich die Seigerung nur in den Zentren der Teilstränge bilden können.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist dabei die Verwendung eines Stranges mit Brammenquerschnitt für die Herstellung eines aus zusammenhängenden Knüppeln bestehenden Endprofils besonders vorteilhaft.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Verformungsvorrichtung zumindest im Erstarrungsgebiet des Strangkerns angeordnet ist.

Wenn beim Austritt aus der Kokille die erstarrte Kruste der Bramme stark genug ist, um zwischen den Verformungswalzen dem ferrostatischen Druck zu widerstehen, so können nach einem Merkmal der Erfindung Kaliberwalzen als Formwerkzeuge angewendet werden.

In vielen Fällen kann es wünschenswert sein, den Strang diskontinuierlich zu verformen. Dabei kann eine Ziehform oder können profilierte Formwerkzeugteile unterhalb der Kokille angeordnet sein. Diese Formwerkzeuge führen eine Verformung der Kruste in derselben Art wie die Kalibrierwalzen durch. Die Kruste wird jedoch in diesem Fall über einen größeren Bereich abgestützt. Diese Formwerkzeugteile sind an gegenüberliegenden Seiten des Stranges angeordnet und oszillieren entlang der Stranglängsachse. Beim Bewegen der Formwerkzeugteile in Stranglaufrichtung sind sie geschlossen, um den Strang auf seiner ganzen Länge zu verformen.

Die langsame Kühlung des Stranges im Formwerkzeugteil gegenüber derjenigen der direkten Besprühung kann gewisse Vorteile mit sich bringen, wenn sehr dünne Stege zwischen den geformten Knüppeln gewünscht werden oder wenn die Gefahr des Reißens der Kruste besteht.

Weitere Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Stranggußanlage in schematischer Darstellung mit erfindungsgemäßen, Einrichtungen,

F i g. 2 eine schematische Ansicht eines Details der Fig. 1 vergrößert,

F i g. 3 eine Seitenansicht der F i g. 2,

Fig. 4 bis 8 Schnitte IV-IV bis VIII-VIII der Fig. 3,

F i g. 9 einen Querschnitt nach Linie IX-IX der Fig. 1,

Fig. 10 einen Querschnitt durch eine vorprofilierte Kokille,

Fig. 11 eine schematische Darstellung der Kokille und eines Formkörpers im Schnitt,

Fig. 12 eine Seitenansicht der Fig. 11, teilweise im Schnitt,

Fig. 13, 14, 15 Schnitte XIII-XIII bis XV-XV der Fig. 12.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Stranggußanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche eine Kokille 1 zur Aufnahme des flüssigen Metalls aufweist, das aus einer Pfanne 2 über einen Zwischenbehälter 3 der Kokille 1 zugeführt wird. Die Kokille 1 ist auf einem Kokillentisch 4 gelagert, welcher auf bekannte Art oszilliert wird. Die Kokille ist über Zuleitungen 6 und Ableitungen S wassergekühlt, um eine erstarrte Kruste in Form eines Stranges 7 zu erzeugen. Dieser besteht daher aus einer erstarrten Kruste 12 (F i g. A), welche einen flüssigen Kern 13 umgibt. Der Strang 7 wird kontinuierlich aus der Kokille ausgezogen. Anschließend wird er zwischen einer Mehrzahl von kalibrierten Walzen 16 bis 20 geführt, welche beidseits des Stranges angeordnet sind. Diese Walzen sind drehbar angeordnet, können wassergekühlt sein und formen in der relativ dünnen Kruste eine Mehrzahl von Einschnürungen 21 (F i g. 5). Sprühdüsen 22 sind zur Kühlung des Stranges angeordnet, um die Kruste auf einer vorbestimmten Dicke zu halten. Mitlaufrollen 23 sind zur Abstützung des Stranges zwischen den Formwalzen vorgesehen.

Die Walzen führen eine Faltung der dünnen Kruste durch, um Einschnürungen zu erzielen. Da die Kruste relativ leicht verletzlich ist, müssen diese Einschnürungen bei den ersten Stichen sehr vorsichtig vorgenommen werden, wobei die Walzen 16 gegen die längere Oberfläche der Bramme gedrückt werden. Um die Seiten der Bramme zu verformen, sind Bunde 24 vorgesehen. Der Verformungsschritt ist in F i g. 5 gezeigt. Jedes Kaliber der Walzen 16 hat eine V-artige Form. Der ferrostatische Druck des flüssigen Kernes drückt die Kruste gegen die Oberfläche der Walze.

Weiter sind zur Vertiefung der Einschnürungen die kalibrierten Walzen 17 und 18 vorgesehen, deren Kalibrierungen gemäß den F i g. 6 und 7 ausgebildet sind. Nachdem der Strang die Walzen 18 passiert hat, berühren sich bereits in den Einschnürungen die gegenüberliegenden Krusten (Fig. 7), so daß eine Vielzahl flüssiger Kerne 13 entsprechend den einzelnen Knüppeln 26 gebildet sind. Jeder Knüppel erstarrt einzeln, wodurch sich die Seigerung im Zentrum bildet, wo sie relativ harmlos ist.

Da die Strangkruste relativ brüchig ist, muß die Faltung so durchgeführt werden, daß der Strangumfang unverändert bleibt, da eine Verformung der Strangkruste unter Zug die Kruste zerrissen würde, was zu Durchbrüchen führen kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind nicht nur geschlossene Kaliber, sondern auch eine Veränderung der Kaliber entsprechend der Dicke und Breite der verformten Bramme notwendig. Es ist zu ersehen, daß der Umfang, während die Kruste gefaltet wird, konstant bleibt und die Dicke der Bramme verkleinert wird. Dabei geht eine entsprechende Veränderung der Brammenbreite vonstatten. In den gezeigten F i g. 4 bis 7 wird die Breite der Bramme verkleinert. Es kann jedoch der Fall eintreten, daß die Relation zwischen Dickenabnahme, Breite und Faltung so gewählt wird, daß die Breite gleichbleibt.
Die Walzen 19 und 20 sind vorgesehen, um den

ίο Strang in eine Mehrzahl von Knüppeln 26 weiter zu verformen, welche über dünne Stege 30 miteinander verbunden sind (F i g. 8). Nachher kann der Strang durch Walzen in Knüppel gemäß F i g. 9 längsgetrennt werden. Diese Walzen 32 können gleichzeitig als Ausziehwalzen wirken. Die Trennung kann aber auch durch lokale Anwärmung der Stege oder durch Durchbrennen der Stege mit Brennern 34 erfolgen. Benachbarte Knüppel können auch zusammenbelassen werden, wenn es der nachfolgende Walzvor-

ao gang wünschenswert erscheinen läßt. Anschließend kann eine Ablängung mit beweglichen Schneidbrennern erfolgen.

In der Beschreibung wurde nur die Erzeugung von Knüppeln beschrieben; im Rahmen der Erfindung lassen sich jedoch auch andere Querschnitte herstellen.

Unter Umständen kann das Falten der geraden Kruste durch Walzen Schwierigkeiten bereiten. In solchen Fällen kann mit Vorteil eine vorprofilierte Kokille angewendet werden.

Fig. 10 zeigt eine solche Ausführungsform. Eine Kokille 36 weist einen Kokillenhohlraum 38 auf, welcher die lichten Dimensionen einer Bramme hat. Die Wände der Kokille weisen jedoch eine Mehrzahl von Einschnürungen 40 auf, um die Brammenkruste vorzuprofilieren. Diese vorgeformten Einschnürungen beeinflussen die Form der kalibrierten Walzen. Durch diese Vorprofilierung wird die Verformung durch die Walzen vereinfacht, da die Trägerfestigkeit der geraden Kruste aufgehoben wird. Das Falten erfolgt anschließend sukzessive durch die Walzen, analog dem bereits beschriebenen Vorgang.

Die vergrößerte Oberfläche der vorprofilierten Kokille bringt eine schnellere Bildung einer tragenden Kruste mit sich, wodurch die Produktivität erhöht wird. Ein aus einer Kokille von 1070 X 125 mm kommender Strang soll beispielsweise zu zwölf Knüppeln 62,5 X 62,5 mm verformt werden und kann mit einer Gießleitung von 1800 kg pro Minute vergossen werden, was einer Geschwindigkeit von 4,8 m pro Minute entspricht. Dabei wird gezeigt, daß Chargen konventioneller Größe ohne Duplizierung der Einrichtungen verwendet werden können, um eine Mehrzahl von Knüppeln kleiner Querschnitte zu gießen.

Die Abmessungen der Kokille können entsprechend den Abmessungen der Knüppel variiert werden. Da keine schädlichen Einschnürungen in der Kokille vorhanden sind, welche den horizontalen Fluß des Metalls beeinträchtigen, kann die Metallzuführung in die Kokille mit normalen Düsen erfolgen.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, eine zu

starke Verdickung der Strangkruste während des Verformungsprozesses zu verhindern, um die Stege dünn zu halten. Dünne Stege erleichtern das Längsschneiden der Knüppel wesentlich sowie die Entfernung der Reste nach dem Schneiden. Weiter wird für die Verformung der Kruste der ferrostatische Druck verwendet. Je dünner diese Strangkruste daher gehal-

ten werden kann, um so genauer wird die Faltung der Kruste möglich.

In solchen Fällen wird vorzugsweise eine Ausführungsform entsprechend der Fig. 11 bis 15 verwendet. Die Kokille 1 ist durch Kanäle 42 wassergekühlt und auf dem Kokillentisch 4 gelagert. In der Kokille wird eine Bramme 7 mit dünner Kruste geformt, wie schon im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 8 beschrieben ist.

Unter der Kokille 1 sind profilierte Formwerkzeugteile 44 angeordnet. Diese Formwerkzeugteile sind auf einem Tisch montiert, welcher von einem Exzenter, synchronisiert mit der Gießgeschwindigkeit, oszilliert wird. Der Exzenter wird vom selben Motor angetrieben, welcher die Ausziehwalzen treibt. Derartige Synchronisationen sind bekannt und werden nicht näher erläutert. Die Hubhöhe, durch die strichpunktierten Linien angedeutet, kann 75 bis 100 mm betragen.

Der Formkörper 44 weist einen Formraum mit einer rechteckigen Eingangsöffnung 48 auf, die Längsseiten sind mit sukzessive nach außen verlaufenden konischen, dreieckigen Einschnürungen 52 versehen, um die Bramme fortlaufend, entsprechend den Fig. 13 bis 15, zu verformen.

Der Formkörper 44 kann durch Kanäle 54 wassergekühlt sein und aus einem relativ billigen Material, wie z. B. Gußeisen, hergestellt werden. Er kann beispielsweise mit Rapsöl, Mineralöl oder anderen bekannten Schmiermitteln geschmiert werden.

Um die Bramme fortlaufend stärker zu verformen ist es vorteilhaft, einen zweiteiligen Formkörper zu verwenden und das Öffnen und Schließen des Formkörpers mit der Oszillation zu synchronisieren.

Auf diese Art und Weise verformen die Formkörper die Bramme auf die gewünschte Endform, welche aus einer Mehrzahl kleine Querschnitte aufweisender Knüppel besteht, die untereinander verbunden sind. Da die Kühlung bei dieser Ausführungsform schwächer ist als bei derjenigen mit Sprühdüsen, wie für die Fig. 1 bis 9 beschrieben, wird die Dicke der Kruste wesentlich geringer, wodurch die Verformung vereinfacht wird. Der Formkörper stützt und formt die Kruste der gesamten Bramme. Wenn ein kleiner Riß in der Kruste entsteht, kann dieser noch durch die gekühlten Wände des Formkörpers geheilt werden.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Kokille profiliert sein. Der Formkörper kann so ausgebildet sein, daß die aneinanderhängenden Knüppel am Ende der Form, beispielsweise durch Trennmesser, getrennt werden können.

An Stelle einer mechanischen Betätigung des ίο Formkörpers kann auch eine hydraulische Betätigung angewendet werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines in mehrere Teilstränge zerlegbaren, profilierten Stahlstranges, wobei der Strang aus einer vom gewünschten Endprofil abweichenden Kokille mit rechteckigem oder vorprofiliertem Quer-

ao schnitt ausgezogen, nachfolgend weitergekühlt und zum Endprofil verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kruste des erst teilweise erstarrten Stranges unter Konstanthaltung des Strangumfanges gefaltet und der Strang bis zur Bildung des Endprofils weiter verformt wird.

2. Verwendung eines Stranges mit Brammen-Querschnitt für die Herstellung eines aus zusammenhängenden Knüppeln bestehenden Endprof ils nach Anspruch 1.

3. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Kokille, einer Strangführung mit Kühleinrichtung und mit einer Verformungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsvorrichtung (16 bis 20; 44) zumindest im Erstarrungsbereich des Strangkerns (13) angeordnet ist.

4. Stranggießanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Kaliberwalzen (16 bis 20) als Formwerkzeuge.

5. Stranggießanlage nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch an gegenüberliegenden Seiten des Stranges angeordnete oszillierende, profilierte Formwerkzeugteile (44).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen