DE19909210A1 - Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl in Form von Brammen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiterverarbeitung durch Walzen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer die möglichst steigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigenden Raumform. Diese Raumform zeichnet sich dadurch aus, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke 1 im stumpfen Winkel von wenigstens 90 DEG ausbildenden Ebenen x-x; y-y kongruente Flächenbereiche 11, 12 des Profils innerhalb der Ecke 1 mit einer stetigen Krümmung 10 ineinander übergehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiter­ verarbeitung durch Walzen, insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer möglichst seigerungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kernzone begünstigenden Raumform.

Bekannt sind Quadrat-, Rechteck-, Achteck- und Rundquerschnitte zur Erzeugung von Profilen und Stabmaterial für die Weiterverarbeitung auf Automaten, zu Draht, in Schmieden usw.

Neben einer fehlerfreien Oberfläche und dem Reinheitsgrad des Gefüges ist vor allem die Kernbeschaffenheit der Gießprodukte wie Brammen, Blöcke oder Knüp­ pel wichtig für eine gute Endqualität des daraus zu formenden Walzendproduktes.

Die Art der Erstarrung sowie deren Beeinflussung durch Rühren und Soft- Reduktion des noch nicht durcherstarrten Stranginnern wird mindestens zum Teil durch die Querschnittsform mitbestimmt. Es können mit vergleichsweise geringer Reduktion 0,1 bis 20% Seigerungen bei Rechteck- bzw. Flachquerschnitten besei­ tigt werden.

Durch Soft-Reduktion soll das Zweiphasengebiet eines Gußstranges verdichtet, d. h. die Restschmelze aus dem schon erstarrten Gerüst in den schmelzflüssigen Kern gedrückt werden. Dadurch wird verhindert, daß Schmelzenreste ohne Nach­ speisung in abgeschlossenen Kammern erstarren und Hohlräume wie Lunker, Porosität und Seigerungen bilden.

Bei der Soft-Reduktion werden die Ober- und Unterseiten eines Gußstranges mit­ tels Walzen aufeinandergedrückt. Die Verformung an den Seitenbereichen ist da­ bei gering. Eine Längung findet nicht statt. Dabei setzt sich das Maß der Dicken­ minderung bis in die Mitte fort. Es ergibt sich dabei eine vergleichsweise große Volumenänderung in dem zentralen Bereich des Gußstranges, was eine wesentli­ che Verdichtung des Kerns zur Folge hat. Eine die Soft-Reduktion begünstigende Raumform des Stranges führt dazu, daß die Dickenänderung nicht nur im Spalt der Quetschrollen stattfindet, wie bspw. beim Rechteckquerschnitt, sondern über eine größere Länge erfolgt, was innen zu weniger Verformung führt, aber dennoch große Flüssigvolumen-Verschiebungen in der Kernzone verursacht. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bspw. ein rechteckiges Gießprofil voreilend abkühlbare Kanten besitzt, die eine gleichmäßige Gefügeausbildung über den Querschnitt des Gießprofils verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gießprofil für kerndichte, seige­ rungsarme Gießprodukte wie Brammen, Blöcke oder Knüppel anzugeben, dessen Raumform die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Quer­ schnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone begünstigt und insbe­ sondere den Nachteil voreilend abkühlender Kanten vermeidet.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorge­ schlagen, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke im stumpfen Winkel von wenigstens 90° ausbildenden ebenen kongruente Flächenbereiche des Profils innerhalb der Ecke mit einer stetigen Krümmung in­ einander übergehen.

Mit großem Vorteil wird durch ein Gießprofil ohne Ecken und Kanten der Nachteil voreilend abkühlender Kanten vermieden. Dabei werden die Vorteile von Rund- und Rechteckquerschnitten in einen neuen ovalähnlichen Querschnitt optimal mit­ einander kombiniert, so daß bereits mit geringer Soft-Reduktion von 0,1 bis 20% Seigerungen mit gleichem Erfolg wie beim Rechteck- oder Flachquerschnitt besei­ tigt werden. Die markante Eckenausbildung rechteckiger Querschnitte mit allen vorhandenen und bleibenden Nachteilen ist damit vermieden.

Nachteile beim Transport über Rollgänge, im Heizofen oder mit dem Kran sind gering, beherrschbar und daher vernachlässigbar. Weil das mit jeweils Krümmun­ gen in Flächenbereiche übergehende Format fast wie Rundquerschnitte und Acht­ eckquerschnitte sich selbst gut stützt, ist weiterhin die Stützung von außen weni­ ger aufwendig, als bspw. für Rechteckquerschnitte. Weil dabei bevorzugt Ober- und Unterseiten aufeinandergedrückt werden, ist die resultierende Verformung der Seitenbögen gering, es findet auch keine Längung statt.

Ausgestaltungen des Gießprofils sind entsprechend den erfindungswesentlichen Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.

Ein Verfahren zur Herstellung von Stranggießprodukten aus Stahl mit einem Gießprofil entsprechend den Merkmalen zu Anspruch 1 sowie den Unteransprü­ chen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Profil durch die Form der Kokille vor­ gegeben wird und der Strang nach Austritt aus der Kokille insbesondere im Be­ reich seines Zweiphasengebietes Flüssig/Fest unter Beibehaltung seiner äußeren Form zwecks seigerungsfreier Durcherstarrung mit möglichst gleichmäßiger Ver­ dichtung seines Kernbereichs einer Reduktion zwischen Preßrollen unterzogen wird.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion einer Verminderung seiner Dicke zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasen-Gebietes unterzogen wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt ein Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl entlang der Schnittebene I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gießprofil entlang einer Schnittebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 im Schnitt das Gießprofil gemäß Fig. 2 entlang der Schnittebene 1-I in Fig. 2.

Das in der Fig. 1 dargestellte Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl in Form von Brammen oder dergleichen zur unmittelbaren Weiterverarbeitung durch Wal­ zen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, ist zu einer die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Querschnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigenden Raumform ausgestaltet. Die Raumform geht mit benachbarten kongruenten Flächenbereichen 11, 11'; 12, 12' des Profils in­ nerhalb der Ecke 1, 1', 1", 1''' mit einer stetigen Krümmung 10, 10', 10", 10''' in­ einander über.

Zur Definition des Begriffes "Ecke" ist aus dem Sprach-Brockhaus, 1953, Seite 150 zu entnehmen, daß dieser eine hervorstehende Spitze bzw. einen Knick in der Umgrenzung eines Körpers bedeutet.

Durch die erfindungsgemäße Profilierung vermeidet der Strang eine Ausbildung von seitlichen Ecken oder Kanten, die voreilend zur Abkühlung und damit zur Ausbildung vom Rest des Brammenquerschnitts abweichender Gefügeausbildun­ gen führen würden.

Das Format weist deutlich ein Gießprofil zwischen rund und rechteckig, d. h. annä­ hernd ein Oval aus. Bei diesem gehen alle Seiten mit Radien bzw. kurvenförmig ineinander über. Das Verhältnis Breite/Dicke (B/D) ist bspw. <1 <10, bevorzugt 1,3 bis 2,5.

Die Darstellung des Querschnitts des Gießprofils in Fig. 1 zeigt darüber hinaus, daß es eine die Soft-Reduktion zur möglichst seigerungsfreien, über den Quer­ schnitt gleichmäßigen Durcherstarrung bis zur Kernzone 2 begünstigende Raum­ form besitzt, und daß das Profil in der Enderstarrungszone durch Dickenreduktion gemäß der weiteren Darstellung in den Fig. 2 und 3 mittig gut verdichtet werden kann. Auch kann das infolge seiner erfindungsgemäßen Profilform gleichmäßig warme Gießprofil ohne Einfluß auf die Oberfläche gut verformt werden.

Fig. 2 zeigt im Schnitt gemäß Ebene II-II in Fig. 1 drei Zustandsgrößen, nämlich einen noch flüssige Schmelze enthaltenden Kern 2, umgeben von einem Zwei­ phasengebiet Flüssig/Fest 4 innerhalb einer bereits erstarrten Strangschale 3.

Das Zweiphasengebiet 4 läuft in der Spitze aus zwischen dem Liquidus-Punkt 12 und dem Solidus-Punkt 13.

Fig. 2 zeigt weiterhin zwei Quetschrollen 5, 5' bei der Soft-Reduktion durch Ab­ quetschen des Zweiphasengebietes 12-13 und dem davon umschlossenen Rest eines flüssigen Kerns 2.

Fig. 3 zeigt im Schnitt der Schnittebene I-I in Fig. 2 das durch die Quetschrollen 5, 5' reduzierte Strangprofil 7, welches nach Reduktion durch die Quetschwalzen 5, 5' aus dem ursprünglichen, in gestrichelten Linien gezeigten Kokillenprofil 6 hervorgeht. Dabei werden die Vorteile von Rund- und Rechteckquerschnitt im neuen Oval-Querschnitt am besten miteinander kombiniert. Es können dabei mit geringer Soft-Reduktion 0,1 bis 20% Seigerungen wie beim Rechteck- bzw. Flachquerschnitt beseitigt werden. Die markanten Eckenausbildungen rechtecki­ ger oder ähnlicher Querschnitte mit allen vorhandenen Nachteilen, bspw. einer zentralen Seigerungszone, ist beim gezeigten Gießprofil vermieden.

Bei der Soft-Reduktion gemäß Fig. 2 und 3 wird das Zweiphasengebiet 4 zwi­ schen dem Liquiduspunkt 12 und dem Solidus-Punkt 13 verdichtet, dabei wird die Restschmelze 2 aus dem schon erstarrten Gebiet 3 zurück in die Schmelze des flüssigen Stahls gedrückt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Schmelzenreste ohne Nachspeisung in abgeschlossenen Kammern erstarren und Hohlräume wie Lunker, Porosität und Seigerungen bilden können.

Bei der gezeigten Soft-Reduktion werden die Ober- und Unterseiten des Stranges aufeinandergedrückt. Die Verformung der dadurch stärker heraustretenden Sei­ tenbögen 14, 14' ist vergleichsweise gering. Eine Längung des Stranges findet nicht statt. Das Maß der Dickenminderung setzt sich bis in die Mitte des Stranges fort. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise große Volumenänderung in der Mitte, was die angestrebte Verdichtung des Kerns zur Folge hat. Die erfindungsgemäße Querschnittsform führt dazu, daß die Dickenänderung nicht nur im Rollspalt statt­ findet, wie dies bei einem Rechteckquerschnitt zu erwarten ist, sondern daß sie über eine größere Länge erfolgt, was im Inneren zu weniger Verformung führt, dennoch aber eine große Flüssigvolumen-Verschiebung verursacht.

Dabei sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion einer Verminderung seiner Dicke zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquetschen seines Zweiphasengebietes 4 unterzogen wird.

Claims (7)

1. Gießprofil für Stranggießprodukte aus Stahl zur Weiterverarbeitung durch Wal­ zen insbesondere zu Flach- oder Stabmaterial, mit einer die möglichst seige­ rungsfreie, über den Querschnitt gleichmäßige Durcherstarrung bis zur Kern­ zone (2) begünstigenden Raumform, dadurch gekennzeichnet, daß mit benachbarten, zum Strang achsparallelen und zusammen eine Ecke (1) im stumpfen Winkel von wenigstens 90° ausbildenden Ebenen (x-x; y-y) kongruente Flächenbereiche (11, 12) des Profils innerhalb der Ecke (1) mit ei­ ner stetigen Krümmung (10) ineinander übergehen.

2. Gießprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im Förderbereich des Stranges unterhalb des Kokillenausgangs weder eine rechteckige, noch eine kreisförmige, sondern dazwischenliegend eine el­ liptoidische oder flach-ovale Querschnittsform besitzt.

3. Gießprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernzone (2) des Profilquerschnitts infolge Dickenreduktion ohne Ver­ längerung des Stranges in der Erstarrungszone eine gleichmäßige Verdichtung aufweist.

4. Gießprofil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Querschnittsform ein Breiten/Dicken-Verhältnis (B/D) <1 <10, und bevorzugt zwischen 1,3 und 2,5 besitzt.

5. Gießprofil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es keine voreilend abkühlbaren Kanten aufweist.

6. Verfahren zum Herstellen von Stranggießprodukten aus Stahl mit einem Gieß­ profil entsprechend den Merkmalen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil durch die Form der Kokille vorgegeben wird und der Strang nach Austritt aus der Kokille insbesondere im Bereich seines Zweiphasenge­ bietes Flüssig/Fest unter Beibehaltung seiner äußeren Form zwecks seige­ rungsfreier Durcherstarrung mit möglichst gleichmäßiger Verdichtung seines Kernbereichs einer Reduktion zwischen Preßrollen (5) unterzogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang im Bereich der Soft-Reduktion (12-13) einer Verminderung sei­ ner Dicke (D) zwischen Ober- und Unterseite um 0 bis 10% durch Abquet­ schen seines Zweiphasen-Gebietes (4) unterzogen wird.