DE2124541A1

DE2124541A1 - Verfahren zur Behandlung von Gußsträngen in Stranggießanlagen

Info

Publication number: DE2124541A1
Application number: DE19712124541
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Linz Schöffmann (Österreich)
Original assignee: Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke AG, Linz (Österreich)
Priority date: 1970-09-04
Filing date: 1971-05-18
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1365929A; JPS5125413B1; FR2105241B1; FR2105241A1; US3747664A; CA947941A; ES392333A1; BE771987A; BR7104952D0; AT298714B; CH528941A; SE362203B

Description

Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke Aktiengesellschaft O1 in Linz (Österreich)

Verfahren zur Behandlung von Gußsträngen in Stranggießanlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Gußsträngen in Stranggießanlagen mit einer vertikal angeordneten, wassergekühlten Kokille, einem daran anschließenden, zunächst gekrümmt und sodann horizontal ausgebildeten Stütz- und Führungsteil, in welchem der einen flüssigen Kern aufweisende Gußstrang weiter gekühlt und während des Gießens die Ausziehgeschwindigkeit des Stranges so gewählt wird, daß der Strang beim Verlassen des horizontalen Stütz- und Führungsteiles völlig durcherstarrt ist, und mit einem hinter dem horizontalen Stütz- und Führungsteil angeordneten Auszieh- und Verformungsgerüst mit verstellbarem Walzspalt·

Stranggießanlagen mit einem gekrümmten und dann in eine Horizontale übergehenden Stütz- \\τ\Α Führungsteil für den noch einen flüssigen Kern aufweisenden Gußstrang sind bereits aus der USA-Patentschrift Nr. 2 698 467 und aus "Stahl und Eisen" 90 (1970), Seiten 153 bis 161,"Hüttenwerksanlagen - höchste Leistung, Planungsstand und Entwicklungsmöglichkeiten" von Neinshausen bekannt. Bei hoher Gießleistung ergibt sich ein dieser entsprechend langer flüssiger Kern (Sumpf) im Strang, so daß der die Strangschale abstützende Stütz- und Führungsteil entsprechend lang werden muß, damit der Strang auf der gesamten Länge des flüssigen Kerns gestützt und damit der im flüssigen Kern vorhandene ferrostatische Druck aufgenommen

209811/1060

und eine Aufbauchung des Stranges vermieden wird. Um den Vorteil der niedrigen Bauhöhe von Stranggießmaschinen mit gekrümmten Stütz- und Führungsteilen beizubehalten, ist man beim Übergang auf hohe Gießleistungen gezwungen, einen entsprechend langen horizontalen Stütz- und Führungsteil vorzusehen. Beim Gießen von Srarnmen aus Stahl ergibt sich der Nachteil einer Lunkerbildung im Endteil des Stranges. Die Ursache dafür ist, daß der ferrostatische Druck im flüssigen Strangkern nach dem Ausziehen des Strangendes aus der Kokille absinkt, bis er beim Durchlaufen des waagrechten Stütz- und Führungsteiles den Wert Null erreicht. Als Folge davon bildet sich im waagrecht auslaufenden Endteil des Stranges ein Lunker von beträchtlicher Länge, so daß dieser Strangteil meist nicht verwertbar ist; Hochleistungsstranggießanlagen mit horizontalem Stütz- und Führungsteil haben daher ein nicht zufriedenstellendes Ausbringen»

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, das Ausbringen bei Hochleistungsstranggießanlagen mit einem horizontalen Stütz- und Führungsteil zu verbessern trad besteht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art darin, daß nach Beendigung des Gießens und Abdeckein des Strangendes zur lunkerfreien Ausbildung des Endteiles des Stranges durch Steigerung der Ausziehgeschwindigkeit die Sumpfspitze des flüssigen Strangkernes bis mindestens zum Walzspalt hin vorgeschoben wird und durch Verengung des Walzspaltes ein auf den Strang wirkender Verdichtungsdruck ausgeübt wird.

Es ist zwar bereits aus der österreichischen Patentschrift Nr. 187 251 ein Verfahren sum Stranggießen lunkerfrexer Stränge bekannt, wobei der Strang oberhalb der natürlichen Sumpfspitze des flüssigen Kerns durch der Kokille nachgeschaltete Walzen soweit zusammengedrückt wird, bis dis inneren Wandungen der bereits erstarrten Strangschale in ihren Grenzschichten verschweißen_? ohne daß „jadoch eine Veränderung ihrer Wandstärke und eine Streckung der noch plastischen Handzons des Stranges erfolgt. Dieses Verfahren feat jedoch

208811/1080

keinen Eingang in die Praxis gefunden, doch, kann hiermit nicht die Bildung von Lunkern im Endteil eines 3rammenstranges, der in der Horizontalen erstarrt, verhindert werden. Dies gilt auch für das aus der österreichischen Patentschrift Nr. 266 362 bekannte Verfahren, bei welchem der Strang durch unmittelbare Verformung des gegossenen Stranges mit Hilfe einer zwischen der Stranggießkokille und der natürlichen Sumpfspitze angeordneten und eine Verkürzung der Sumpflänge bewirkenden Verformungseinriclitung behandelt wird. Dieses bekannte Verfahren der Streckreduzierung eines noch einen flüssigen Kern aufweisenden Güßstranges ist nur bei der Erzeugung von Knüppeln mit Vorteil anwendbar, wobei der Vorteil darin besteht, daß der Kokillenquerschnitt verhältnismäßig groß gehalten werden kann, so daß die Betriebsverhältnisse beim Gießen wesentlich verbessert werden« Durch die Verformung des Gußstranges können trotz eines großen Gießquerschnittes nur verhältnismäßig kleine Knüppelquerschnitte hergestellt werden. Beim Gießen von breiten Stahlbracimen ist das Verfahren nach dem genannten österreichischen Patent Kr. 266 362 bisher nicht angewendet worden, denn bei Brammenstranggießanlagen wird der durcherstarrte Strang entweder ohne weitere Verformung ausgezogen, oder aber eine geringfügige, auf die Breitseite des Stranges wirkende Verformung aufgebracht.

Kit Vorteil wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Stahlsträngen mit rechteckigem Querschnitt der Verdichtungsdruck durch Streckverformen des Gußstranges erzeugt, wobei die Verminderung der Strangdicke 10 bis 30 mm, vorzugsweise 15 bis 20 mm, beträgt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß durch Erhöhung der Ausziehgeschwindigkeit des Stranges die Sumpfspitze des flüssigen Strangkernes vor dem Aufbringen des Verdichtungsdruckes um 0,5 bis 2 m über die durch den Walzspalt gelegte Vertikalebene hinaus vorgeschoben wird.

209811/1060

Einzelheiten der Erfindung sind einem Ausführungsbeispiel sowie der beigefügten Zeichnung zu entnehmen:

Fig. 1 ist ein vereinfacht und schematisch dargestellter Vertikalschnitt durch einen Endteil eines Gußstranges, der nach beendetem Gießen aus einer Stranggießanlage ausgezogen wird; dabei wird der gesamte Gußstrang streckverformt. Fig., 2 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei der einen noch flüssigen Kern aufweisende Strangendteil beim Durchlaufen des horizontalen Stütz- und Führungsteiles mit erhöhter Geschwindigkeit ausgezogen wird. Fig. 3 ist eine analoge Darstellung wie Fig. 2 für den Fall, daß nur der Endteil des Stranges allein, nicht der gesamte Gußstrang, streckverformt wird. Fig. 4 ist ein Diagramm über die Stromaufnahme der Antriebsmotoren für das Auszieh- und Verformungsgerüst in Abhängigkeit von der Ausziehgeschwindigkeit des Gußstranges.

In Fig. 1 ist mit 1 eine wassergekühlte Stranggießkokille bezeichnet, aus welcher der Gußstrang 2 mit einer bereits erstarrten Strangschale 3 und einem noch flüssigen Kern 4 austritt und in einem Stütz- und Führungsteil der Stranggießanlage weiter gekühlt wird» Dieser Stütz- und Führungsteil weist eine Vielzahl von beidseitig des Stranges 2 gelagerten Rollen 5 und einige dazwischen angeordnete Treibwalzenpaare 6, 7 auf. Ein weiteres Treibwalzenpaar 8 ist hinter einem dem Stütz- und Führungsteil nachgeschalteten Walzenpaar 9 eines kombinierten Auszieh- und Verformungsgerüstes eingebaut» Mit 10 ist die Spitze des flüssigen Kerns 4 bezeichnet«, Während des Gießens hat - entlang der Strangachse gemessen - eine durch die Sumpfspitze 10 gelegte Ebene 11 von einer durch den Gießspiegel gehenden Ebene 12 den Abstand "L" 5 "L" beträgt etwa 23 m bei einem Kokillenquerschnitt von 180 mm mal 1500 mm beim Vergießen von aluminiumberuhigtem Tiefziehstahl mit einer im Zwischengefäß gemessenen Stahltemperatur von 1550° C und einer Ausziehgeschwindigkeit von 2 m/min. Unterhalb der Stranggießkokille 1 ist zunächst eine

209811/1060

etwa 2 m lange vertikale Rollenführung vorgesehen, die in der Ebene 13 allmählich in eine kreisbogenförmige Itollenführung mit dem Radius "R" übergeht; "R" beträgt bei 3rammenstranggießanlagen mit den oben genannten Kokillenabmessungen etwa 8 bis 10 m. Mit 14 ist eine durch das Treibwalzenpaar 6 gelegte Vertikalebene bezeichnet, die - entlang der Strangachse gemessen - von der Ebene 12 durch den Gießspiegel etwa 15 m entfernt ist. Der horizontale Stütz- und Führungsteil ist etwa 10 m lang und erstreckt sich von der Ebene 14 bis zum letzten Rollenpaar 5 vor dem Walzenpaar 9. Mit 15 ist eine Vertikalebene durch das Walzenpaar 9 bezeichnet, die vom letzten Rollenpaar 5 etwa 1,5 m entfernt ist.

Während des Gießens wird der 180 mm dicke durcherstarrte Strang 2 bei im wesentlichen gleichbleibender Ausziehgeschwindigkeit durch das Walzenpaar 9 durchgehend um insgesamt 15 mm auf 165 mm streckverformt; der streckverformte Strang ist mit 16 bezeichnet. Nach beendigtem Gießen wird am Strangende durch Aufspritzen von Wasser auf den erstarrenden Stahl ein Deckel 20 gebildet, dessen Dicke beim Ausziehen durch weitere Kühlung im bogenförmigen Stütz- und Führungsteil erhöht wird; in Fig. 2 ist dieser verdickte Deckel mit 21 bezeichnet. Nachdem das Strängende aus dem oberen Teil des bogenförmigen Stütz- und Führungsteiles ausgezogen ist bzw. bevor der ferrostatische Druck im flüssigen Kern 4 den Wert Null erreicht, wird mit der Erhöhung der Ausziehgeschwindigkeit begonnen. Dies verursacht eine theoretische Verschiebung der ßumpfspitze 10 von der Ebene 11 zur Ebene 17 um den Abstand "S", welcher Abstand "S" etwa 4 jb betragen soll j für den vorliegenden Fall ergibt sich ein Abstand zwischen den Ebenen 15 und 17 von etwa 0,5 m, der in der Zeichnung zur besseren Veranschaulichung überproportional dargestellt ist. Da einer Ausziehgeschwindigkeit von 2m/min eine Länge "L" des flüssigen Kerns 4 von 23 m entspricht, ergibt sich für die genannte Stahlquälitat eine Erstarrungszeit von 11,5 min. v/enn - wie angegeben - die Sumpfspitze 10 entsprechend der Strecke "S" um 4 m verschoben werden soll, ist dies gleich-

203811/1080

bedeutend einer Verlängerung der länge des flüssigen Kernes M- auf 27 m» die durch eine von 2,0 auf 2,35 m/min erhöhte Ausziehgeschwindigkeit erreichbar ist. Bei dieser erhöhten Ausziehgeschwindigkeit würde sich die in Fig. 2 mit 18 bezeichnete, strichliert dargestellte Kontur des flüssigen Kernes 3 ergeben, die in der Ebene 17 endet. Bedingt durch die durch aas Walzenpaar 9 aufgebrachte Verformung wird jedoch die wirkliche Sumpf spit ze 19 vor die Ebene 15 verlegt, wodurch auf den flüssigen Kern 4 ein Verdichtungsdruck aufgebracht wird, so daß im letzten Strangstück das Entstehen eines Lunkers bzw. die Ausbildung von Hohlräumen oder Rissen vermieden wird. Der flüssige Kern 4·, der am Strangende durch den Deckel 20 bzw. 21 abgeschlossen ist₉ erstarrt somit über seine gesamte Länge unter Druck. Dadurch weist auch das letzte Strangstück die gleiche Güte auf wie der übrige Strang. Der auf den flüssigen Kern 4- einwirkende Druck kann vom Deckel 20 bzw« ohne weiteres aufgenommen werden, so daB kein flüssiger Stahl austreten kann.

In Fig. 3 ist eine Variante des Verfahrens erläutert: Der Gußstrang 2 wird zunächst nicht verformt, so daß die Dicke des durcherstarrten Stranges 22~ der Dicke des Gußstranges 2 entspricht. Erst nach Erhöhung der Ausziehgeschwindigkeit wird mit der Streckverformung begonnen, so daß ein etwas dünneres Gußstrangende 23 anfällt ι dieses ist ebenfalls lunkerfrei.

Die Erhöhung der Strangaussi@lige&chwixiaigkeit "bietet keine Probleme und wird z.B, an Hand der Streaanfnähme der Antriebsmotoren für das walzenpaar 9 geregelt _β Ia Fig. 4- ist auf der Abszisse die St?raagaiisaieiigeseteäadigk©It ^£tv" in m/min und -auf der Ordinate die Stromabnahme der !Motoren in AmpSre dargestellt. Kit steigender Aiassiehgesehwindigkeit verschiebt sich die Sumpfspitz© 10 in HieMiaag eier dmrch den VJaIaspalt gehenden. Ebene 15? uodu^ea die 'ferforaimgsarbeifc abnimmt, was siela cIotcIi. ein© VQTiäis!ä,QW^Q Str-oeauäfasfüMe orrtspreoiiend

Kurve 24- ausdrückt. Sobald die Si?mpfspitze 10 die Ebene 15 erreicht hat, kommt es vor den Walzen 9 zu einer Ausbauchung der Strangschale 3j wodurch die Verformung erschwert wird; erfahrungsgemäß drückt sich dies in einem Ansteigen der Stromaufnahme entsprechend der Kurve 25 aus. Demnach ergibt der tiefste Wert im Verlauf der Kurven 24-, 25 ziemlich genau den für die gewünschte Lage der Sumpfspitze in bezug auf den Walzspalt einzustellenden Wert 26 für die Strangausziehges chwindigkeit·

209811/1060

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren,zur Behandlung von Gußsträngen in Stranggießanlagen mit einer vertikal angeordneten, wassergekühlten Kokille, einem daran anschließenden, zunächst gekrümmt und sodann horizontal ausgebildeten Stütz- und Führungsteil, in welchem der einen flüssigen Kern aufweisende Gußstrang weiter gekühlt und während des Gießens die Ausziehp-eschwindigkeit des Stranges so gewählt wird, daß der Strang λ "beim Verlassen des horizontalen Stütz- und iuhrungsteiles völlig durcherstarrt ist, und mit einem hinter dem horizontalen Stütz- und Führungsteil angeordneten Auszieh- und /erformungsgerüst mit verstellbarem Walzspalt, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Gießens und Abdekkeln des Strangendes zur lunkerfreien Ausbildung des Endteiles des Stranges durch Steigerung der Ausziehgeschwindigkeit die Sumpfspitze des flüssigen Strangkernes bis mindestens zum Walzspalt hin vorgeschoben wird und durch Verengung des Jalzspaltes ein auf den Strang wirkender Verdichtungsdruck ausgeübt wird»

2c Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ψ der Behandlung von Gtahlsträngen mit rechteckigem querschnitt der Verdichtungsdruck durch Streckverformen erzeugt Ttfird, wobei die Verminderung der Strangdicke 10 bis 30 mm, vorzugsweise 15 "bis 20 mm, beträgt.

3ο Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erhöhung der .ausziehgeschwindigkeit des Stranges die Sumpfspitze des flüssigen Strangkernes vor dem Aufbringen des Verdichtungsdruckes um 0,5 "bis 2 m über die durch den V/alzsj)alt gelegte Vertikalebene hinaus vorgeschoben wird=

2 0 9 8 11/10 6 0 ORIGINAL INSPECTED