DE4138740A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen von brammen oder bloecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken in einer Stranggießanlage mit einer Soft-Reduction-Strecke, die einzeln oder als Segment mittels Hydraulikzylinder gegeneinander anstellbare und mittels Spindeln in ihrem lichten Abstand (Maulweite) zueinander stufen­ los einstellbare Rollen aufweist.

Die in solchen Stranggießanlagen hergestellten Brammen oder Blöcke dienen als Ausgangsmaterial für Walzwerksprodukte, wie insbesondere Brammen oder Dünnbrammen zur Erzeugung von Blechen oder Bändern. Um beim Stranggießen Seigerungen im Strang zu verringern und ein besseres Gefüge zu erzielen, wird in einer Soft-Reduction-Strecke der Stranggießanlage im Bereich der Enderstarrung eine Dickenreduzierung zwischen 0,5 mm pro Meter und 3 mm pro Meter durchgeführt.

Beim Stranggießen von Brammen oder Blöcken, z. B. in einer Bogen- Stranggießanlage, wird die Maulweite entsprechend dem Schrumpf­ verhalten des Stranges über die Maschinenlänge eingestellt. In der Soft-Reduction-Strecke werden die Rollenpaare, einzeln oder zu Segmenten zusammengefaßt, über das Schrumpfverhalten des Stranges hinausgehend enger eingestellt, um im Bereich der Resterstarrung eine Verbesserung der Innenqualität zu erreichen. Dabei müssen Traversen- und Rollendurchbiegungen, z. B. durch den Einsatz geteilter Stranggießrollen, über die Strangbreite klein gehalten werden.

Bei in Segmenten gelagerten Rollen wird dabei das Oberjoch vom Einlauf in Richtung zum Auslauf hin schräggestellt, so daß auslaufseitig eine kleinere Maulweite als einlaufseitig vorhanden ist. Die Soft-Reduction führt allerdings dann zu keiner Verbes­ serung des Innengefüges des gegossenen Stranges mehr, wenn der Strang vor Eintritt in die Soft-Reduction-Strecke bereits durch­ erstarrt oder am Ende der Soft-Reduction-Strecke nicht durch­ erstarrt ist. Der Strang sollte somit in diese Strecke mit gezielter Dickenabnahme mit einem Restsumpf einlaufen und am Ende der Soft-Reduction-Strecke durcherstarrt sein. Das scheitert jedoch häufig an den sich verändernden Gießparametern, wie insbesondere der Gießgeschwindigkeit, der Stahltemperatur, der Stahlqualität sowie der Sekundärkühlung, denn die in der Gießpau­ se eingestellte Maulweite bzw. der lichte Abstand in der Soft- Reduction-Strecke entspricht nur einem engen Gießgeschwindig­ keitsbereich. Liegt die Resterstarrung nicht in der Soft-Reduc­ tion-Strecke, wird keine Reduzierung der Seigerungen und keine Verdichtung des Kerngefüges erreicht.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, den lichten Abstand bzw. die Maulweite während des Gießens über Spindeln abhängig von den aktuellen Gießparametern zu verstellen. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Spindeln und die Antriebselemente für eine Verstellung unter Last ausgelegt werden müssen. Bei einer durch­ erstarrten Bramme kann die Kraft auf die Spindeln der Zylinder­ kraft entsprechen. Ein anderer Vorschlag zur Lösung des Problems, nämlich den lichten Abstand bzw. die Maulweite über Hydraulik­ zylinder mit eingebauter induktiver Wegmessung und Servoventilen stufenlos einzustellen, ist kostenintensiv und erfordert einen hohen Instandhaltungsaufwand. In beiden Fällen ist eine rech­ nerische oder meßtechnische Ermittlung der Lage der Sumpfspitze erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine dynami­ sche Abstands- bzw. Maulweiteneinstellung auch während des Gießbetriebes, d. h. unter Last ermöglichen, insbesondere in Anpassung an die sich aufgrund wechselnder Gießparameter ver­ ändernde Lage der Soft-Reduction-Strecke.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindeln lastreduziert auf ein gewünschtes Maulweitenmaß ver­ fahren werden. Die gewünschte Maulweite läßt sich somit über die lastreduzierten Spindeln stufenlos einstellen. Zu diesem Zweck lassen sich Druckmeßdosen, die eine kontinuierliche Kraftmessung ermöglichen, zwischen den Spindeln im Segmentoberteil und dem Segmentunterteil anordnen. Aufgrund dieser verblüffend einfachen Maßnahme des Druckentlastens läßt sich eine im wesentlichen lastfreie, kostengünstige und betriebssichere Verstellung der Spindeln innerhalb und außerhalb der Kühlkammer der Stranggieß­ anlage erreichen. Ein weiterer erheblicher Vorteil liegt darin, daß sich die Länge der Soft-Reduction-Strecke und die Dickenredu­ zierung der Gießgeschwindigkeit anpassen lassen, d. h. bei gerin­ gerer Gießgeschwindigkeit werden die Länge der Soft-Reduction- Strecke verkürzt und die Dickenabnahme in mm pro Meter erhöht; bei größerer Geschwindigkeit wird hingegen die Länge der Soft- Reduction-Strecke vergrößert. Schließlich ist es möglich, die Dickenabnahme innerhalb der Soft-Reduction-Strecke unterschied­ lich einzustellen und damit die Verbesserung der Innenqualität zu unterstützen.

Wenn vorteilhaft die Differenz zwischen der Zylinderkraft und der ferrostatischen Last kontinuierlich gemessen wird, läßt sich einerseits während des Gießens der Hydraulikdruck der Anstell­ zylinder so weit reduzieren, daß die auf die Spindel lastende Kraft nur noch einen Bruchteil der Betriebskraft - die im Betrieb maximal auftretende Kraft kann bis zu 100 t betragen, wenn z. B. der Strang durcherstarrt ist - entspricht, bspw. lediglich noch 2 bis 3 t beträgt, so daß auf einfache Weise eine Maulweitenver­ stellung möglich ist, für die es nur einer geringen Antriebs­ leistung bedarf. Andererseits läßt sich ein Kraftüberschuß ermitteln und aus den auftretenden Kräften schließen, wo der Strang noch einen Restsumpf aufweist bzw. wo er durcherstarrt ist und somit die Lage der Soft-Reduction-Strecke bestimmen. Das er­ möglicht eine schnelle Verfahrensoptimierung in dem Sinne, daß sich die genaue Lage der Soft-Reduction-Strecke sowie die Dicken­ abnahme als Funktion von im wesentlichen der Gießgeschwindigkeit, der Sekundärkühlung und der Stahlqualität feststellen lassen.

Die Spindeln können sich gemäß einem Vorschlag der Erfindung auf Druckmeßdosen abstützen. Diese zeigen sowohl den das Bestimmen der Soft-Reduction-Strecke ermöglichenden Kraftüberschuß aus der Segment- bzw. Rollenzuhaltekraft als auch den entlasteten Hydrau­ likdruck an, der es ermöglicht, die Spindeln während des Gießens lastreduziert zu verfahren.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung lassen sich die Spindeln gegen einen hydraulischen Anschlag fahren, der mit einer die Zuhalte- bzw. Anstellkraft übersteigenden Kraft beaufschlagt ist. Zum Verstellen der Rollen auf ein neues Maulweitenmaß bzw. ein neues lichtes Abstandsmaß braucht in diesem Fall nur die Hydraulik drucklos geschaltet zu werden, und die Spindeln lassen sich dann lastreduziert auf das neue Maß verfahren.

Es wird vorgeschlagen, daß jeweils zwischen einer Spindel und einer Auflage des Unterjoches ein Plunger angeordnet ist, der in seinem Zylinderraum einen Festanschlag aufweist. Im Gießbetrieb lassen sich die Plunger mit einem Kraftüberschuß gegen ihre Festanschläge fahren, die die Spindeln mit einem den Anstelldruck übersteigenden Druck abstützen. Um Verstellungen des Maulweiten- bzw. Abstandsmaßes während des Gießens vornehmen zu können, ist es lediglich erforderlich, die Plunger drucklos zu schalten, die Spindeln lassen sich dann lastreduziert auf das neue Maß ver­ fahren. Nach der Verstellung werden die Plunger wieder mit Druck beaufschlagt, bis sie mit ihren Kolben gegen die Festanschläge zur Anlage kommen; in dieser Position nehmen die Rollen dann den gewünschten Abstand voneinander ein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Strangführungssegment mit sich auf Druckmeßdosen abstützenden Verstellspindeln in der Vorderansicht;

Fig. 2 ein Strangführungssegment gemäß Fig. 1, allerdings mit sich auf Plungern abstützenden Verstellspindeln;

Fig. 3 ein Strangführungssegment gemäß den Fig. 1 und 2 in der Seitenansicht dargestellt; und

Fig. 4 eine Draufsicht des Strangführungssegmentes gemäß Fig. 3.

In einer nicht dargestellten Stranggießanlage zum Gießen von Brammen oder Blöcken bilden zahlreiche, entweder einzeln oder in Strangführungssegmenten 1 angeordnete Rollen 2 eine gegebenen­ falls mit einer Dickenabnahme auf einen auszuziehenden Strang 3 (vgl. Fig. 3) einwirkende Führung. Die Rollen 2 sind auf das gewünschte Dickenmaß 4 mittels Hydraulikzylinder 5, deren Zylin­ derrohre 6 am Unterjoch 7 befestigt sind und deren Kolbenstangen 8 am Oberjoch 9 des Strangführungssegmentes 1 angreifen, gegen­ einander anstellbar, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt wird. Jeweils am Ein- und Auslauf 11 bzw. 12 (vgl. Fig. 3) des Strang­ führungssegmentes 1 sind paarweise einander zugeordnete, von einem Motor 13, einem Getriebe 14 und Antriebswellen 15 (vgl. Fig. 4) verstellbare Druck- bzw. Verstellspindeln 16 angeordnet, die sich bei der Ausführung nach Fig. 1 auf Druckmeßdosen 17 und bei der Ausführung nach Fig. 2 auf Plunger 18 abstützen, die auf einer Auflage 19 des Unterjoches 7 angeordnet sind. Die Zylin­ dergehäuse 21 der Plunger 18 besitzen in ihrem Zylinderraum 22 einen Festanschlag 23, gegen die sich die Plungerkolben 24 anlegen.

Sowohl mittels der Druckmeßdosen 17 als auch der Plunger 18 ist es möglich, die Druckspindeln 16 auch während des Gießens, d. h. dynamisch einzustellen, da sie nämlich eine Entlastung der Druck­ spindeln 16 erlauben. Um das Dickenmaß bzw. den lichten Abstand 4 zwischen zwei Rollen 2 oder bei in Strangführungssegmenten 1 gelagerten Rollen 2 die Maulweite 25 bzw. 26 (vgl. Fig. 3) zu verstellen, wird der in den Hydraulikzylindern 5 herrschende Druck verringert, was durch die Druckmeßdosen 17 gemessen und angezeigt wird, so daß sich die Druckspindeln 16 über den Antrieb (Motor 13, Getriebe 14, Antriebswellen 15) auf das neue Maß einstellen lassen. Derselbe Effekt, nämlich das lastreduzierte Verstellen der Druckspindeln 16 während des Gießbetriebes wird bei der Ausführung nach Fig. 2 mit Abstützung der Druckspindeln 16 auf Plunger 18 dadurch erreicht, daß die Plunger 18 im Gießbe­ trieb mit Kraftüberschuß mit ihren Kolben 24 gegen die Fest­ anschläge 23 im Zylinderraum 22 gefahren werden. Zum Verstellen während des Gießens werden die Plunger 18 drucklos geschaltet, und die auf diese Weise entlasteten Druckspindeln 16 können auf das neue Maulweitenmaß 25, 26 bzw. 4 verfahren werden.

Das somit lastreduzierte Verstellen der Druckspindeln 16 er­ möglicht es, bei einer Stranggießanlage mit Soft-Reduction- Strecke die in dieser Zone enger als infolge des Schrumpfes des Stranges erforderlich aufeinander zu gefahrenen Rollen auch während des Betriebes an sich wechselnde Gießparameter anzupas­ sen. Die Soft-Reduction-Strecke befindet sich dort, wo im Strang 3 noch ein Restsumpf 27 vorhanden, nach dem Austritt aus der Soft-Reduction-Strecke der Strang aber völlig durcherstarrt ist (vgl. Fig. 3); sie verschiebt sich - bezogen auf die Strang­ laufrichtung - bei wechselnden Gießparametern wie insbesondere unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten nach oben oder nach unten. Mittels der Druckmeßdosen 17 werden kontinuierlich die Kräfte gemessen, und kann aus voneinander abweichenden Meßwerten geschlossen werden, wo der Strang 3 noch einen Restsumpf 27 aufweist bzw. wo er bereits durcherstarrt ist. Wird festgestellt, daß sich die Lage der Soft-Reduction-Strecke verschoben hat, ist es nunmehr möglich, die Strangführungsrollen 2 während des Gießbetriebes zu verstellen und an die Lage der Soft-Reduction- Strecke anzupassen, d. h. dort enger als vom Schrumpf her erfor­ derlich anzustellen, da ja die Druckspindeln 16 lastreduziert verstellt werden können.

Sind die Strangführungsrollen 2 in einem Segment 1 gelagert, wie in Fig. 3 dargestellt, wird aufgrund der Meßwerte das Oberjoch 9 in Richtung zum Auslauf 12 hin schräggestellt, so daß sich eine am Einlauf 11 größere Maulweite 25 als am Auslauf 12 (vgl. die Maulweite 26 in Fig. 3) ergibt. Die Keiligkeit läßt sich ent­ sprechend dem Restsumpf 27 so einstellen, daß auf den Strang 3 innerhalb der Erstarrungsstrecke möglichst kurz vor dem Durch­ erstarrungspunkt - vgl. in Fig. 3 die mit 28 bezifferte Sumpf­ spitze - eine Verformung mit einer Dickenabnahme von z. B. 0,5 mm bis 3 mm pro Meter einstellt. Aufgrund der Feststellung der sich verändernden Lage der Soft-Reduction-Strecke und der lastredu­ zierten Verstellung der Druckspindeln 16 während des Gießbe­ triebes lassen sich die Strangführungsrollen 2 - egal ob sie einzeln oder als Segment gegeneinander anstellbar sind - stets an wechselnde Gießparameter und/oder eine sich entsprechend verändernde Lage der Sumpfspitze 28 anpassen.

Damit sich bei in Strangführungssegmenten 1 gelagerten Führungs­ rollen 2 die in Fig. 3 zum Auslauf 12 hin dargestellte Keilform erreichen läßt, sind den Spindelverstellungen noch Positionsgeber 29 (vgl. Fig. 4) zugeordnet, die - ausgehend von einem Eichwert, der sich z. B. durch Absenken des Oberjoches 9 auf Festanschläge erreichen läßt - ein mehr oder weniger weites Auffahren am Ein­ lauf und Auslauf 11, 12 ermöglichen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken in einer Stranggießanlage mit Soft-Reduction-Strecke, die einzeln oder als Segment mittels Hydraulikzylinder gegeneinander anstellbare und mittels Spindeln in ihrem lichten Abstand (Maulweite) zueinander stufenlos einstellbare Rollen auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln lastreduziert auf ein gewünschtes Maulwei­ tenmaß verfahren werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen Zylinderkraft und ferrostatischer Last kontinuierlich gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln gegen einen hydraulischen Anschlag gefahren werden.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spindeln (16) auf Druckmeßdosen (17) abstützen.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einer Spindel (16) und einer Auflage (19) des Unterjoches (7) ein Plunger (18) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plunger (18) in ihrem Zylinderraum (21) einen Fest­ anschlag (23) aufweisen.