DE2743579A1

DE2743579A1 - Verfahren zur steuerung des stranggiessens von metallen

Info

Publication number: DE2743579A1
Application number: DE19772743579
Authority: DE
Inventors: Bernard Mairy
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1978-04-06
Also published as: US4162699A; FR2366900B1; FR2366900A1; JPS5345628A; ES462899A1; LU78249A1; IT1116330B; DE2743579C2; NL7710774A; CA1089184A; GB1551171A

Description

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif
Vereniging zonder winstoogmerk
47, rue Montoyer, Brüssel / BELGIEN

Verfahren zur Steuerung des Stranggiessens von Metallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Stranggiessens von Metallen, insbesondere von Stahl.

Demgemäß ist die nachfolgende Beschreibung auf den besonderen Fall des Stranggiessens von Stahl lediglich als Beispiel abgestellt, während sich die Erfindung auf das Stranggiessen von Metallen allgemein bezieht.

Bekanntlich wird beim Stranggiessen von Stahl, insbesondere beim Giessen grossformatiger Stränge, wie beispielsweise von Brammen, die flüssige Oberfläche des sich bildenden Strangs mit einem Pulver von entsprechender Zusammensetzung abgedeckt. Der immer wieder aufs Neue hergestellte ständige Kontakt, zwischen Pulver und Metall wird im allgemeinen durch eine entsprechende Form des

Düsenendes sichergestellt, durch welche mindestens ein Teil des die Düse durchlaufenden Metalls kontinuierlich gegen das Pulver gerichtet wird.

Das betreffende Pulver besteht im allgemeinen aus CaO, SiOp, Al₂O,, mit Zuschlagen wie zum Beispiel CaP₂, K₂O, Na₂O, sowie in vielen Fällen auch C in Form von Graphit oder Koks, wobei die Anteile je nach den Eigenschaften des zu giessenden Strangs sowie je nach den gegebenen Giessbedingungen verschieden sind. Die Rolle, welche dieses Pulver spielt, ist mannigfaltig: insbesondere dient es zur Herstellung einer guten Wärmeisolierung der Strangoberfläche gegenüber der Luft sowie zum Schütze des Strangs vor Oxydation, zur Aufnahme der im Stahl vorhandenen Einschlüsse, zur Schmierung der Kontaktflächen zwischen Strang und Kokille, zur Sicherstellung eines besseren Wärmeübergangs vom Strang zur Kokille usw., wobei das Ganze in Anpassung an eine der Kokille beaufschlagte Pendelbwegung erfolgt.

Gegenwärtig erfolgt die Steuerung des Stranggiessprozesses durch Beobachtung des äusseren Erscheinungsbildes und Verhaltens der äusseren Oberfläche des Strangs bei dessen Abkühlung von der Stelle aus, an welcher er aus der Sprühzone der Stranggussmaschine austritt bis zu der Stelle, an der seine vollständige Erstarrung sicher ist.

Dieses Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, dass gewisse Oberflächenfehler erst ziemlich spät feststellbar sind und dass hinsichtlich der zu ihrer Ausschaltung zu treffenden Massnahmen eine bestimmte Verzögerung

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bis zum Eintreten der Wirkung unvermeidbar ist. Mit ihm lässt sich kaum verhindern, dass zuweilen grosse Abschnitte des gegossenen Strangs verworfen oder zumindest in eine niedrigere Gütegruppe eingestuft werden müssen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem ebenfalls kontinuierlich und sogar im Innern der Kokille die hauptsächlichen Oberflächenfehler eines Gießstrangs erkannt und verhindert werden können. Sie gestattet darüberhinaus die Erkennung einer geometrischen Abnormität der Kokille.

Dieses Verfahren beruht auf der unerwarteten Entdeckung, dass zwischen den echten Bewegungen der Kokille während des Stranggiessens und der Qualität der Schmierung derselben durch das Abdeckpulver eine Beziehung besteht.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen gekennzeichnet durch Beobachtung des äusseren Erscheinungsbildes des aus der Maschine austretenden Metalls für ein Pulver von gegebener Zusammensetzung und Registrierung der effektiven Bewegungen, und vorzugsweise Beschleunigungen, der Kokille; durch Änderung der Pulverzusammensetzung in die entsprechende Richtung, bis die Qualität der Stranghaut als optimal angesehen werden kann, der die optimale Schmierung der Kokille sowie ein für ideal angesehenes Spektrum der Kokillenbeschleunigungen entsprechen; durch anschliessendes Weiterregistrieren des Kokillenbeschleunigungsspektrums mit Vergleich desselben mit dem als ideal betrachteten; und durch Änderung entweder der Pulverzusammensetzung oder jedes sonstigen Parameters, der im Augenblick der Strangbildung in der

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Kokille Einfluss auf die Strangqualität hat, beispielsweise der Strangausziehgeschwindigkeit, in der jeweils erforderlichen Richtung, um jede zwischen den beiden Spektren festgestellte Abweichung zu beseitigen.

Es versteht sich von selbst, dass erfindungsgemäss ein vorher im Zuge eines früheren Gusses mit sinngemässen Eigenschaften erstelltes Idealspektrum benutzt werden kann; in diesem Falle kann der Vergleich zwischen Momentan- und Idealspektrum unmittelbar nach Gießbeginn einsetzen, ohne dass erneute Beobachtungen der Stranghaut erforderlich sind. Auf diese Weise sind Sofortinformationen über die Strangqualität erhältlich und können ohne Verzug diejenigen Massnahmen getroffen werden, die angebracht und notwendig erscheinen, wenn diese Qualität für nicht den Anforderungen genügend befunden wird.

Um jede Zweideutigkeit des Begriffs "Beschleunigung" in dem hier gültigen Sinne auszuschliessen, ist zu berücksichtigen, dass die Kokillenbewegungen durch zwei gleichzeitig wirkende Ursachen bedingt ablaufen, nämlich:

- eine im wesentlichen sinusförmige Pendelbewegung von sehr niedriger Frequenz (beispielsweise 1 Hz/Sek.), die der Kokille auf mechanischem Wege beaufschlagt wird; dieser Bewegung entspricht augenscheinlich eine Beschleunigung, deren Veränderungen ebenfalls sehr langsam sind;

- Störungen, die dann einsetzen, wenn der Strangguss beginnt, und die bedingt sind durch die unvermeidbaren Reibungserscheinungen, welche im wesentlichen örtlich und zeitlich variieren.

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χ -Ψ

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Diese Störungen verändern die theoretische Bewegung der Kokille, was in der einen oder anderen Richtung sofortige Veränderungen der Kokillengeschwindigkeit und damit der Kokillenbeschleunigung bewirkt.

Mit Hilfe eines sorgfältig an der Kokille befestigten Beschleunigungsmessers von geeigneter Ausführung lassen sich direkt und ständig diejenigen Beschleunigungskomponenten erfassen und sichtbar machen, welche nicht auf die der Kokille beaufschlagte Pendelbewegung zurückzuführen sind. Die Beobachtung dieser Komponenten bildet die Grundlage des erfindungsgemässen Verfahrens.

Der Rahmen der Erfindung wird jedoch nicht verlassen, wenn die Erfassung der Kokillenbewegungen durch eine Mehrzahl von Beschleunigungsmessern erfolgt, die nicht unbedingt an der Kokille befestigt zu sein brauchen, sondern einfach mechanisch mit der Kokille oder ihrer Lagerung verbunden sein können. Ausserdem kann diese Erfassung gleichermassen auf der Basis der Kokillenverschiebungen oder der Kokillengeschwindigkeit vorgenomen werden.

Die empfohlene Pulveränderung versteht sich entweder als Teilveränderung der Pulverzusammensetzung oder als Verwendung eines völlig anderen Pulvers. Zusammen mit dieser Änderung lässt sich die Ausziehgeschwindigkeit verändern, um die optimale Ausziehgeschwindigkeit für ein gegebenes Pulver zu ermitteln. Ist eine Veränderung der Ausziehgeschwindigkeit in der Praxis nicht möglich, so kann andererseits erfindungsgemäss die Pulverzusammensetzung oder -menge systematisch verändert werden, um auf diesem Wege die optimalen Eigenschaften oder die optimale Menge zu finden.

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-S

So lassen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Platterschwingungen der Kokille messen, und zwar einerseits in der Strangachse am Kokillenausgang und andererseits in einer Richtung oder in mehreren Richtungen innerhalb einer Ebene, vorzugsweise senkrecht zur Strangachse.

Es konnte festgestellt werden, dass die Erfassung von Flatterschwingungen der Kokille auf diesen Achsen besonders interessante Frequenzbereiche zur Einhaltung eines Verhältnisses zwischen der Höhe der gemessenen Geschwindigkeiten und der Stärke der Reibungen zwischen Strang und Kokille und somit der Güte der Schmierung durch das Abdeckpulver ergibt.

Bei der Beschleunigungsmessung in der Strangachse wurde derjenige Bereich als am interessantesten bzw. zweckoassigsten festgestellt, welcher Frequenzen von weniger als dem 80fachen der der Kokille beaufschlagten maximalen Frequenz umfasst, während hinsichtlich der Messung senkrecht zu dieser Achse der Bereich zwischen dem 0.1- und lOfachen eben dieser Höchstfrequenz für am wohl vorteilhaftesten befunden wurde.

Auch kann die Kenntnis der normalen Entsprechung zwischen einerseits der zur Charakterisierung der Kokillenbewegungen gewählten Grosse sowie andererseits der Giessgeschwindigkeit als Hilfsmittel für die sofortige Entdeckung jeder Abnormität in der Kokillenschmierung oder in den ersten Sprühzonen wie auch einer schlechten Führung der Anlage dienen, was als besonders grosser Vorteil anzusehen ist und womit sich grosse Unfälle wie zum Beispiel Strangdurchbrüche verhindern lassen.

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Diesbezüglich lassen die lediglich als Beispiel zu betrachtenden und in einem nicht einschränkenden Sinne anzusehenden beigefügten Schemata die Einfachheit der Durchführung sowie die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Verfahrens erkennen.

Fig. 1 zeigt eine Art der Erfassung, die als normal zu gelten hat.

In dieser Figur ist in Abhängigkeit von der Zeit auf der Abszisse in Minuten einerseits die Kurve 1, welche der Giessgeschwindigkeit in m/Min. (Ordinatenteilung rechts) entspricht, und andererseits die Kurve 2 entsprechend den Kokillenbeschleunigungen in Prozent Reibung dargestellt.

Fig. 2 beinhaltet eine als nicht normal anzusehende Art der Erfassung insofern, als die Kurve 3 für die Kokillenbeschleunigungen nicht annähernd die Kurve 4 für die Geschwindigkeit wiedergibt. Sie zeigt jedoch den vorteilhaften Einfluss einer sorgsam vorgenommenen Pulveränderung auf. Es erscheint angebracht, hinsichtlich des Diagramms gemäss Fig. 1 festzustellen, dass nach einem Zwischenbehälterwechsel (bei t = 33 Min.) die Wiederherstellung des progressiven Giessgeschwindigkeitsverlaufs durch eine sehr schnelle Wiederanpassung der Kokille an den Gutwert ihrer Reibungen erfolgt.

PATENTANSPRÜCHE

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Steuerung des Stranggiessens von Metallen, bei dem die Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille durch ein schützendes Pulver von entsprechender Zusammensetzung abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet , daß zuerst nach Massgabe des beobachteten äusseren Erscheinungsbildes der Stranghaut des aus der Maschine austretenden Metalls für ein Pulver von gegebener Zusammensetzung und der registrierten effektiven Bewegung, insbesondere der Beschleunigung der Kokille die Pulverzusammensetzung bis zur Bildung eher optimalen Qualität der Stranghaut geändert wird, welcher die optimale Schmierung der Kokille sowie ein für ideal angesehenes Spektrum der Kokillenbeschleunigungen entsprechen, und daß anschließend das Kokillenbeschleunigungsspektrum weiterregistriert und mit dem als ideal betrachteten verglichen wird, und daß dann die Pulverzusammensetzung bzw. weitere Parameter die im Augenblick der Strangbildung in der Kokille Einfluss auf die Strangqualität haben, mit geändert werden, wenn Abweichungen zwischen dem registrierten und dem als ideal vorgegebenen Kokillenbeschleunigungsspektrum auftreten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverzusammensetzung mit der Massgabe geändert wird, daß zwischen den beiden Spektren festgestellte Abweichungen behoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strang-Ausziehgeschwindigkeit mit der Massgabe geändert wird, daß zwischen den beiden Spektren festgestellte Abweichungen behoben werden.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter der Kokillen-Pendelbewegungen mit der Massgabe geändert wird, daß zwischen den beiden Spektren festgestellte Abweichungen behoben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Idealspektrum der Kokillenbeschleunigungen im Zuge eines früheren Abgusses unter somit vergleichbaren Bedingungen erstellt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flatterschwingungen der Kokille einerseits in der Strangachse und andererseits in einer Richtung oder in mehreren Richtungen innerhalb einer Ebene, vorzugsweise senkrecht zur Strangachse, gemessen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Messung der Flatterschwingungen in der Strangachse innerhalb eines Frequenzbereichs erfolgt, dessen Frequenzen niedriger sind als die 80fache maximale Frequenz der der Kokille beaufschlagten Pendelbewegung.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Flatterschwingungen in einer senkrecht zur Strangachse liegenden Ebene innerhalb eines. Frequenzbereichs zwischen der 0.1- und der lOfachen maximalen Frequenz der der Kokille beaufschlagten Pendelbewegungen erfolgt.

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