DE69431178T2

DE69431178T2 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Oberflächenbehandlung eines Stranges

Info

Publication number: DE69431178T2
Application number: DE69431178T
Authority: DE
Inventors: Bruno Bombardelli; Cristiano Tercelli
Original assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Current assignee: Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2014-10-07
Also published as: BR9404514A; DE69431178D1; DE69431178T3; TW261552B; US5634512A; EP0650790A1; EP0650790B2; CN1107765A; CN1052435C; ES2181698T3; EP0650790B1; ATE222152T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auch ein Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung in Stranggussmaschinen und ebenso auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist, gemäß den Hauptansprüchen. Das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung nach der Erfindung werden auf dem Gebiet der Metallurgie angewendet und im Besonderen bei Stranggussmaschinen, um ein kontinuierliches gesteuertes Kühlen des zugeführten Stranges durchzuführen.
Die Erfindung wird auf die Behandlung von Strängen, Barren oder Brammen angewendet, welche einen quadratischen, runden, rechteckigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen und aus feinkörnigen Baustählen bestehen.
In der folgenden Beschreibung werden wir lediglich das Wort "Stränge" verwenden, um die Beschreibung bequemer zu machen, jedoch soll darunter verstanden werden, dass die Vorrichtung auch auf Barren und Brammen mit jedem der oben genannten Querschnitte angewendet werden kann.
Die Erfindung wird vorteilhafterweise, nicht jedoch ausschließlich auf die Behandlung der folgenden Familien von Stählen angewendet: Stähle für Bauzwecke, Stähle für Kaltverarbeitung, Stähle für das Schmieden, Stähle für die Zementierung, Härtungsstähle und Vergütungsstähle sowie Oberflächenhärtungsstähle.
Weiters wird die Erfindung im Besonderen auf Stähle angewendet, die einen merklichen Gehalt an Aluminium besitzen.
Stranggussanlagen verwenden die Methode, einen Abschreckvorgang auf bewegte Stränge anzuwenden, bevor die Stränge in einen Ofen mit einer heißen Beschickung eingeführt werden.
Der Abschreckvorgang in Stranggussanlagen wird stromab der Schneideeinrichtung durchgeführt, die beispielsweise aus einer Schere oder Sauerstoff-Brennschneidern besteht, je nach Dicke des Stranges. Diese Schneideeinrichtung ist stromab des Auszieh- und Ausrichtabschnittes der Anlage angeordnet.
Allerdings bringt der Abschreckvorgang eine Anzahl von Nachteilen mit sich, die mit dem Umstand verbunden sind, dass der an der Abschreckstation einlangende Strang eine zu niedrige Temperatur besitzt.
Weiters liegt bei den Anlagen nach dem Stand der Technik, bei welchen der Abschreckvorgang an den geschnittenen Strängen durchgeführt wird, ein merklicher Temperaturunterschied zwischen seinen beiden Enden vor, wobei dieser Temperaturunterschied zu einem Mangel struktureller Homogenität mit entsprechenden Fehlern in den Strängen und/oder Problemen in der Anlage stromab führt.
Es gibt auch das Verfahren zum Abkühlen der Stränge in Luft, die vorteilhafterweise eine Zwangsströmung mit einer Temperatur von unterhalb 600ºC ist, sodass eine Umwandlung des Austenits in ihrer Oberflächenschicht verursacht wird, bevor sie in den Ofen geladen werden.
Dies bringt in der Praxis ein Kühlen des Stranges, wodurch ein großer Teil der Energieeinsparung, welcher mit dem heißen Beschickungsprozess verbunden ist, reduziert wird.
Der Stand der Technik weist ein zusätzliches Kühlverfahren auf, welches eine Vorrichtung verwendet, die stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit angeordnet ist. Dieses Verfahren wurde in erster Linie zur Ausführung einer thermischen Weichreduktion erdacht, nämlich zur Reduktion des Ausscheidens von Kohlenstoff in der Mittelachse des Stranges oder Barrens, nicht jedoch um die Probleme der Warmbrüchigkeit zu reduzieren und zu eliminieren, welche für eine heiße Charge von Aluminium enthaltenden Stählen charakteristisch ist.
Darüber hinaus wurde dieses Verfahren in erster Linie auf Stähle mit einem hohen Kohlenstoffgehalt angewendet und mit sehr geringen Anteilen von Aluminium.
Weiters beträgt bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik die Oberflächentemperatur des Barrens oder Stranges bei der Ausrichteinheit etwa 800ºC. Diese Temperatur kann zu hoch sein, um die von dem Ausziehen und Ausrichten entstehenden Zugspannungen zu kompensieren, wobei diese Spannungen zu dem möglichen Auftreten von Querrissen in der Haut des Barrens führen.
Wenn weiters die Stähle einen hohen Aluminiumgehalt besitzen, kann das zusätzliche Kühlen nach dem Stand der Technik nicht genügend sein, um die Bildung von Oberflächendefekten zu verhindern, da in diesem Fall eine solche Bildung nicht nur wegen der hohen Temperatur sondern auch wegen des Ausfallens der Nitride erfolgt.
Die JP-A-63-160765 offenbart eine Vorrichtung zum Vermeiden der Bildung von gefährlichen Schneidegraten zur Zeit des Schneidens eines Barrens in einer Stranggussanlage, wobei eine Rolle in Kontakt mit dem Barren angeordnet ist, um sich entsprechend der Drehzahl des Barrens zu drehen. Die Gussgeschwindigkeit des Barrens wird mittels eines Gussgeschwindigkeitsdetektors erfasst, wenn die Gussgeschwindigkeit des Barrens größer wird. Zusätzlich zu einer Sekundärkammer zum Kühlen des Barrens unmittelbar außerhalb der Kokille sind vor der Schere Kühlzerstäuber vorgesehen, um den Barren, wenn er geschnitten werden soll, selektiv zu kühlen. Die Rate des Kühlwasserflusses in den Kühlzerstäubern wird mit Hilfe eines Kühlwasserflussratenregulators bei einer Vergrößerung der Geschwindigkeit vergrößert, wodurch die Temperatur des Barrens zum Schneidezeitpunkt verringert wird. Da die Sprödigkeit des Barrens zu jener Zeit angehoben wird, zu welcher der Barren mit der Schere geschnitten wird, wird die Bildung von gefährlichen Schneidegraten verhindert. Dieses Dokument zeigt nicht irgend eine Oberflächenabschreckbehandlung der äußeren Schicht des Barrens oder schlägt eine solche vor.
Die Anmelder haben diese Erfindung entworfen, erprobt und ausgeführt, um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und um weitere Vorteile zu erhalten.
Die Erfindung ist in den jeweiligen Hauptansprüchen niedergelegt und charakterisiert, wogegen die abhängigen Ansprüche Varianten der Idee der Hauptausführungsform beschreiben.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche eine äußere feinkörnige Schicht in dem bewegten Strang erzeugen, welche eine Struktur großer Festigkeit und Zähigkeit besitzen.
Im Einklang mit der Erfindung wird die Wärmebehandlung in der Gussstraße unmittelbar stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit und stromauf der Schneideeinheit durchgeführt.
Gemäß einer Variante wird die Wärmebehandlung der Auszieh- und Ausrichteinheit und innerhalb der Sekundärkühlkammer der Stranggussmaschine durchgeführt.
Insbesondere dort, wo eine kurze Sekundärkühlkammer vorgesehen ist, welche nicht in die Nähe der Auszieh- und Ausrichteinheit reicht, wird gemäß einer anderen Variante die thermische Behandlung außerhalb der Sekundärkühlkammer der Stranggussmaschine und in einer Lage zwischen dieser Kammer und der Auszieh- und Ausrichteinheit durchgeführt.
Nach einer weiteren Variante wird die thermische Behandlung entweder stromauf der Auszieh- und Ausrichteinheit oder stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit und stromauf der Schneideeinheit durchgeführt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, stromab der Schneideeinheit feinkörnige Stränge mit einer Oberflächentemperatur zwischen 400ºC und 900ºC zu erhalten und das Auftreten von Warmbrüchigkeit auszuschließen, das durch das Ausfallen von Aluminiumnitrid oder Vanadiumcarbonitrid oder Niobcarbonitrid verursacht wird.
Dies ermöglicht es, dass die stromab gelegenen Wärmeöfen mit Strängen in einem heißen Chargenzustand beschickt werden. Die Erfindung ermöglicht daher eine Verringerung des Heizzyklus der Stränge, die heiß in die Öfen gebracht werden, mit einer offensichtlichen Energieeinsparung. Diese Stränge können daher rasch auf Basis der Stahltype auf die benötigte Temperatur gebracht werden, wobei eine Heizgeschwindigkeit ermöglicht wird, die 500ºC je Stunde erreichen kann.
Die Erfindung verringert auch die Oberflächenfehler, welche aufgrund der Spannung auftreten und sich während des Kühlens der Stränge in Luft entwickeln.
Daher ist auch die Notwendigkeit beseitigt, stickstofffixierende Elemente, wie Titan oder Vanadium beizufügen, welche üblicherweise beigefügt werden, um die Bildung der oben genannten Fehler aufgrund der Spannung zu vermeiden. Dieses Eliminieren erfolgt auf Basis des Umstandes, dass es mittels der Erfindung möglich ist, eine Außenschicht selbst von einigen Zentimetern Dicke zu erhalten, üblicherweise jedoch zumindest einen Zentimeter dick, und diese Außenschicht kann in der Praxis jegliche Spannung behalten und aufnehmen.
Eine weitere Anwendung der Erfindung sieht das sogenannte "thermische Weichreduktions"-Verfahren vor, bei welchem sich an dem Auslass der Ausrichteinheit ein flüssiger Anteil in dem Kern des Barrens befindet, wodurch die Seigerung in der Mitte reduziert wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besitzt eine kompakte Anzahl von Reihen von Sprühdüsen, welche auf der Stranggussmaschine so installiert sind, dass sie den durch die Sprühdüsen durchlaufenden Strang kontinuierlich kühlen.
Diese Sprühdüsen sind um den Umfang des zugeführten Stranges herum angeordnet und sind so gegen den Strang gerichtet, dass die gesamte Oberfläche des Stranges von den Strahlen des Kühlfluids überdeckt ist.
Diese Sprühdüsen werden mit einem Kühlfluid unter Druck gespeist, welches im Allgemeinen Wasser ist und dessen Druck und Flussrate in gewünschter Weise eingestellt werden kann, um der Stahlart, den Abmessungen des Querschnittes des Stranges und der Zuführgeschwindigkeit des Stranges zu entsprechen.
Weiters werden die Flussrate und der Druck an den Sprühdüsen im Einklang mit der Tiefe der äußeren abzuschreckenden Schicht geändert.
Gemäß einer Variante ermöglicht das Mittel zum Einstellen der Sprühdüsen eine differenzierte Einstellung des Druckes und/oder der Flussrate an den einzelnen Sprühdüsen entsprechend besonderen Anforderungen des Verfahrens.
Das lokalisierte und konzentrierte Kühlen der Oberfläche des Stranges verursacht ein Oberflächenabschrecken des Gussstranges bei der Ausgangstemperatur von dem Ausrichtschritt, wogegen der Kern des Stranges einer wesentlich sanfteren Kühlung unterliegt und bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur verbleibt.
Weiters verursacht die Hitze des Strangkernes ein Selbsttempern der abgeschreckten äußeren Zone und führt auf Basis der endgültigen Temperatur zu einem Sorbitgefüge oder zu einem Gefüge aus Ferrit und Carbiden oder zu einem feinkörnigen austenitischen Gefüge.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist zumindest eine isolierte und gegebenenfalls erwärmte Abdeckung stromab der Vorrichtung zwischen der Auszieh- und Ausrichteinheit und der Schneideeinheit angeordnet und beschleunigt das Selbsttempern der abgeschreckten äußeren Zone, wodurch die folgenden Schneidevorgänge unterstützt werden, die mit einer Schere oder mit Sauerstoff-Brennschneidern je nach Abmessung des Stranges durchgeführt werden.
Die von der Oberfläche des Stranges während der Selbsttemperphase erreichte Temperatur kann geändert werden, um der Stahltype und den zu erhaltenden Eigenschaften zu entsprechen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besitzt vorteilhafterweise Temperaturmessmittel, die stromauf bzw. stromab angeordnet sind und die Temperatur des in die Vorrichtung eintretenden und sie verlassenden Stranges messen.
Diese Temperaturmessmittel, welchen auch Mittel zum Messen der Zuführgeschwindigkeit des Stranges zugeordnet sind, wirken vorteilhafterweise auf eine Steuer-, Programmier- und Leiteinheit, welche den Druck und die Flussrate an den Sprühdüsen regelt.
Diese Steuer-, Programmier- und Leiteinheit enthält vorteilhafterweise Speichermittel, welche technologische Daten enthalten, die sich auf die unterschiedlichen Stahltypen beziehen, sowie die Arbeitsparameter der Vorrichtung nach der Erfindung.
Die Speichermittel, welche der Steuer-, Programmier- und Leiteinheit zugeordnet sind, enthalten insbesondere die Daten, welche sich auf die Dicke des zu kühlenden Stranges beziehen sowie die Temperatur, auf welche diese Dicke sowohl in dem Kühl- als auch in dem darauffolgenden Temperschritt gebracht werden muss.
Der Steuer-, Programmier- und Leiteinheit ist vorteilhafterweise ein Dateneingabemittel zugeordnet, das beispielsweise aus einer Tastatur besteht.
Die Oberflächentemperatur des in die Vorrichtung nach der Erfindung eintretenden Stranges hängt von den Parametern der Stranggussmaschine ab.
Gemäß einer Variante besitzen die Vorrichtung, die stromauf der Auszieh- und Ausrichteinheit angeordnet ist als auch die Vorrichtung, die stromauf davon angeordnet ist, zumindest wenn die letztgenannte Vorrichtung sich außerhalb der sekundären Kühlkammer der Stranggussmaschine befindet, sowohl stromauf als auch stromab vorteilhafterweise eine Anzahl von Luftdruckdüsen, welche eine Luftwand bilden, die ein Tor für den Eingang bzw. den Ausgang des Stranges in die Vorrichtung bzw. aus der Vorrichtung bildet.
Diesen Luftwänden kommt die Aufgabe zu, den Austritt von Wasser aus der Vorrichtung zu verhindern und den von der Vorrichtung ausgehenden Dampf zu minimieren.
Die Auslass-Luftwand hat auch die Aufgabe, jenes Wasser zu eliminieren, das dazu neigt, auf der oberen Oberfläche des die Vorrichtung verlassenden Stranges zu verbleiben und das zu einem lokalisierten und unkontrollierten Unterkühlen der Oberfläche des Stranges, verbunden mit einem Mangel an Homogenität der Kühlung des Stranges führen würde.
Gemäß einer anderen Variante ist eine Entlüftungshaube im Zusammenwirken mit der Vorrichtung nach der Erfindung angebracht, sodass sie den erzeugten Dampf ansaugt und entfernt.
Die Entlüftungshaube kann weggelassen sein, wenn die Vorrichtung sich innerhalb der Sekundärkühlkammer der Stranggussmaschine befindet. In diesem Fall wirkt nämlich die Vorrichtung mit dem Mittel zusammen, welches den in der Sekundärkühlkammer vorhandenen Dampf ansaugt und einbehält.
Die Vorrichtung erlaubt es, ein Verfahren zum Kühlen von Strängen zu erhalten, bei welchem die Flussrate und der Druck des durch die Sprühdüsen zugeführten Kühlfluids entsprechend den Eigenschaften des Stahls, der Zuführgeschwindigkeit des Stranges und der Temperatur des Stranges geregelt werden.
Dieses Kühlverfahren ermöglicht es, eine exakte Schicht zu erhalten, welche auf die gewünschte Temperatur gekühlt wird, wobei diese Schicht gemäß einer vorgegebenen Kurve getempert wird.
Die beigefügten Figuren sind als nicht einschränkendes Beispiel gegeben und zeigen einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wie folgt:
Fig. 1a in einem Schema eine Stranggussanlage, bei welcher eine Vorrichtung gemäß der Erfindung installiert ist,
Fig. 1b zeigt teilweise eine Variante der Anlage nach Fig. 1a,
Fig. 2 ist ein Diagramm eines Längsschnittes der Vorrichtung in einem größeren Maßstab,
Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Vorrichtung,
Fig. 3b zeigt eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 3a,
Fig. 3c zeigt schematisch einen möglichen Querschnitt der Vorrichtung, wenn sich letztere innerhalb der Sekundärkühlkammer der Stranggussmaschine befindet, und
Fig. 4 zeigt in einem halblogarithmischen Diagramm den möglichen Verlauf der Oberflächentemperatur und der inneren Temperatur des Stranges in Abhängigkeit von der Zeit.
In den beigefügten Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 10-110 ganz allgemein eine Sprühkammervorrichtung nach der Erfindung.
Die Sprühkammervorrichtung 10-110 gemäß der Erfindung ist in einer Stranggussstraße 11 angeordnet, die in diesem Fall aus einer Zwischenwanne 12, einer Kokille 13, einer Sekundärkühlkammer 14, einer Auszieh- und Ausrichteinheit 15 und einer Schneideeinheit 17 besteht.
Die Sprühkammervorrichtung 10 gemäß der Erfindung, wie sie auf die Straße der Fig. 1 angewendet wird, hat den Zweck, einen Strang 19, welcher die Auszieh- und Ausrichteinheit 15 verlässt, kontinuierlich zu kühlen, sodass in gesteuerter Weise eine Oberflächenabschreckung der äußeren Schicht des Stranges 19 durchgeführt wird.
Die Sprühkammervorrichtung 10 nach der Erfindung ist unmittelbar stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit 15 und stromauf der Schneideeinheit 17 angeordnet.
Gemäß einer Variante ist eine Sprühkammervorrichtung 110 vorgesehen, die stromauf der Auszieh- und Ausrichteinheit 15 und innerhalb der Sekundärkühlkammer 14 der Stranggussmaschine angeordnet ist. Diese Sprühkammervorrichtung 110 kann alternativ oder in Kombination mit der Sprühkammervorrichtung 10 angeordnet sein.
Gemäß der Variante nach Fig. 1b, in welcher eine kurze Sekundärkühlkammer 14a vorgesehen ist, welche die Nähe der Auszieh- und Ausrichteinheit 15 nicht erreicht, ist die Sprühkammervorrichtung 10 stromauf der Auszieh- und Ausrichteinheit 15, jedoch in einer Lage außerhalb der Sekundärkühlkammer 141 angeordnet.
Die Sprühkammervorrichtung 10-110 gemäß der Erfindung besitzt eine Mehrzahl von Sprühdüsen 18, die um den Umfang des Stranges 19 herum angeordnet und gegen den zugeführten Strang 19 gerichtet sind.
Zumindest im Fall der Sprühkammervorrichtung 10 sind die Sprühdüsen 18 innerhalb eines Kühlkastenaufbaus 37 angeordnet. Dieser Kühlkastenaufbau 37 muss in dem Fall der Sprühkammervorrichtung 110 (Fig. 3c), die innerhalb der Sekundärkühlkammer 14 der Stranggussmaschine gelegen ist, nicht vorgesehen sein.
Die Sprühdüsen 18 können in einer Mehrzahl von Reihen 20 angeordnet sein, die longitudinal verlaufen, sodass sie ein Segment bestimmter Länge des Stranges 19 überdecken.
In diesem Fall ist den Sprühdüsen 18 ein Zuführverteiler 21 zugeordnet, welcher an ein Ausgabemittel 22 für Wasser unter Druck angeschlossen ist.
Der Zuführverteiler 21 besitzt vorteilhafterweise ein Mittel 23 zum Regeln des Wasserdruckes und ein Mittel 24 zum Regeln der Flussrate des Wassers, sodass diese beiden Parameter entsprechend der Type des Materials und der Änderungen der Geschwindigkeit des zugeführten Stranges 19 geändert werden können, um ein konstantes Kühlen sicherzustellen.
Gemäß einer Variante sind das Druckregelmittel 23 und das Flussratenregelmittel 24 so angeordnet, dass die Sprühdüsen 18 unterschiedlich gespeist werden können, um Anforderungen zu entsprechen.
Gemäß einer anderen Variante sind die Sprühdüsen 18 in Querrichtung und/oder Längsrichtung und/oder in Abhängigkeit von der Fläche des Stranges 19, auf welche sie gerichtet sind, in Gruppen 118 unterteilt. Diesen Gruppen 118 der Sprühdüsen 18 ist ein eigener Zuführverteiler 21 zugeordnet, der mit dem Mittel 22 zum Zuführen des Wassers unter Druck verbunden ist.
Diese Unterscheidung von Druck und/oder Flussrate der durch die Sprühdüsen 18-118 zugeführten Kühlflüssigkeit kann benötigt werden, wenn es beispielsweise gewünscht ist, einen Strang 19 mit nicht gleichmäßigen Eigenschaften zu erzeugen.
Die Geschwindigkeit des Stranges 19 wird vorteilhafterweise mittels eines Geschwindigkeitsmessmittels 16 gemessen, das an der Stranggussstraße 11 angeordnet ist.
Der Druck und die Flussrate des zu den Sprühdüsen 18 geführten Wassers kann auch entsprechend den Eigenschaften des Stahls, der Zuführgeschwindigkeit des Stranges 19 und der Temperatur des Stranges 19 geregelt werden, um bei der gewünschten Temperatur eine präzise gekühlte Schicht zu erhalten, welche dann entsprechend einer bestimmten Kurve getempert wird.
Weiters können der Druck und die Flussrate des den Sprühdüsen zugeführten Wassers auch entsprechend der Art des Heiz- und Walzprozesses geregelt werden, welchem der Strang 19 danach unterliegt.
Der Sprühkammervorrichtung 10-110 gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise eine Steuer-, Programmier und Leiteinheit 25 zugeordnet sein, welche die Mittel 23-24 steuert, die den Druck und die Flussrate regeln.
Gemäß einer Variante sind Mittel 26 zum Messen der Temperatur des Stranges 19 unmittelbar stromauf 26a bzw. unmittelbar stromab 26b der Sprühkammervorrichtung 10-110 gemäß der Erfindung angeordnet.
Die Mittel 26 zum Messen der Temperatur des Stranges 19 sind vorteilhafterweise der Steuer-, Programmier- und Leiteinheit 25 zum automatischen Regeln der Sprühkammervorrichtung 10-110 gemäß der Erfindung zugeordnet.
Die Steuer-, Programmier- und Leiteinrichtung 25 besitzt vorteilhafterweise Speichermittel 33, welche sich auf die verschiedenen Arten von Stählen und die Arbeitsparameter der Sprühkammervorrichtung 10-110 nach der Erfindung beziehende technologische Daten enthalten.
Der Steuer-, Programmier- und Leiteinheit 25 ist vorteilhafterweise ein Dateneingabemittel 34 zugeordnet, welches beispielsweise ein Tastenfeld ist.
Die Sprühkammervorrichtung 10 besitzt an ihrem Einlass und Auslass Mittel 27 zum Zuführen von Druckluft, um aus dem Kastenaufbau 37 das Entweichen von Dampf zu verhindern, der durch den Kontakt zwischen dem Kühlwasser und dem Strang 19 erzeugt wird. Diese Mittel 27 zur Zuführung von Druckluft sind so angeordnet, dass sie eine Luftwandung erzeugen, die im Wesentlichen unter einem rechten Winkel zu dem zugeführten Strang 19 gerichtet ist.
Diese Luftwandung wirkt im Sinne eines Schließens der Sprühkammervorrichtung 10 nach der Erfindung und hat die Aufgabe, den Austritt von Dampf, der innerhalb der Sprühkammervorrichtung 10 nach der Erfindung freigesetzt wird, aus der Kastenstruktur 37 zu reduzieren.
Die Luftwand, die an dem Auslassabschnitt der Sprühkammervorrichtung 10 nach der Erfindung vorgesehen ist, hat ferner den Zweck, Wasser zu entfernen, das dazu neigt, auf der Oberfläche des Stranges 19 zu verbleiben und das zu einem lokalisierten und ungesteuerten Unterkühlen der Oberfläche des Stranges 19 mit einem daraus folgenden Auftreten eines Mangels an Homogenität des Kühlens führen könnte.
Die Mittel 27 zum Zuführen komprimierter Luft sind in diesem Fall durch ein Rohr 28 versorgt, dem ein Ansaugmittel 29 zugeordnet ist und wobei an dem Ende des Rohres 28 ein Filtermittel 30, vorteilhafterweise von der austauschbaren Art, angeordnet ist.
Im vorliegenden Fall ist eine Entlüftungshaube 31 oberhalb der Sprühkammervorrichtung 10 vorgesehen, um den die Sprühkammervorrichtung 10 verlassenden Dampf anzusaugen und abzuführen.
In Zusammenwirken mit der Sprühkammervorrichtung 110, die innerhalb der Sekundärkühlkammer 14 gelegen ist, kann die Entlüftungshaube 31 nicht vorgesehen sein.
In diesem Fall wirkt der Strang 19, welcher die stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit 15 angeordnete Sprühkammervorrichtung 10 verlässt, stromab mit einer isolierten Abdeckung 32 zusammen, welche durch Beschleunigen des Selbsttemperns des Stranges 19 die Schneidvorgänge unterstützt, die mittels der stromab gelegenen Schneideinheit 17 ausgeführt werden.
Die isolierte Abdeckung 32 kann eigene Heizmittel besitzen, die beispielsweise aus hier nicht gezeigten Brennern gestehen.
Gemäß einer Variante erstreckt sich die isolierte Abdeckung 32 bis hinter die Schneideinheit 17.
Als Beispiel stellt das halblogarithmische, in Fig. 4 gezeigte Diagramm den augenblicklichen Verlauf der Temperaturen auf der Oberfläche 36 bzw. in dem Kern 35 des Stranges 19 dar, welcher in der Sprühkammervorrichtung 10 gemäß der Erfindung einer Oberflächen-Abschreckbehandlung ausgesetzt ist.

Claims

1. Verfahren zur thermischen In-line-Oberflächenbehandlung von Strängen aus feinkörnigem Baustahl in einer Stranggussmaschine, welcher ein Wärmeofen zum Aufheizen der Stränge einer heißen Charge zugeordnet ist, um das Ausscheiden von Verbindungen des Aluminiums, Vanadiums, Niobs und dergleichen zu verhindern und um Oberflächendefekte aufgrund von Spannungen zu eliminieren oder zumindest weitgehend zu reduzieren, wobei die Stranggussmaschine eine Kokille (13), eine Sekundär-Kühlkammer (14), eine Auszieh- und Ausrichteinheit (15) sowie eine Schneideeinheit (17) aufweist und das Verfahren einen ersten Kühlschritt für die Stränge (19) innerhalb der Sekundär- Kühlkammer (14) und einen zweiten Kühlschritt für die Stränge (19) vor der Schneideeinheit (17) besitzt und das Verfahren gekennzeichnet ist durch den Schritt des Ausführens eines Oberflächenabschreckens der äußeren Schicht der Stränge (19) mit Hilfe des zweiten Kühlschrittes, das durch ein intensives und konzentriertes Kühlen der Oberfläche der Stränge (19) erreicht wird, um die Oberflächentemperatur der Stränge (19) nach dem natürlichen, durch den heißen Kern der Stränge (19) verursachten Tempern zwischen etwa 400ºC und etwa 900ºC zu reduzieren, wobei dieses intensive und konzentrierte Kühlen dadurch realisiert wird, dass durch eine Mehrzahl von Sprühdüsen (18) ein Kühlfluid auf Wasserbasis unter Druck gegen die Oberfläche der Stränge (19) gesprüht wird, das intensive und konzentrierte Kühlen von den Abmessungen der Stränge (19) abhängig ist und das intensive und konzentrierte Kühlen unmittelbar vor oder unmittelbar nach dem Schritt des Ausziehens und Ausrichtens der Stränge (19) durch die Auszieh- und Ausrichteinheit (15) angewendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Dicke der durch das intensive und konzentrierte Kühlen beeinflussten Außenschicht der Stränge (19) zumindest einen Zentimeter beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Stränge (19) in dem Wärmeofen mit einer Heizgeschwindigkeit aufgeheizt werden, welche bis zu 500ºC pro Stunde erreicht.

4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei welchem das intensive und konzentrierte Kühlen unmittelbar stromauf der Auszieh- und Ausrichteinheit (15) angewendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das intensive und konzentrierte Kühlen innerhalb der Sekundär-Kühlkammer (14) angewendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das intensive und konzentrierte Kühlen unmittelbar stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit (15) angewendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, das ferner den Schritt des Überdeckens der Stränge (19) mit einem Luftstrom unter Druck vor dem Kühlschritt beinhaltet.

8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, das ferner den Schritt des Überdeckens der Stränge (19) mit einem Luftstrom unter Druck nach dem Kühlschritt beinhaltet.

9. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, das ferner den Schritt beinhaltet, dass man die Stränge (19) nach dem zweiten Kühlschritt unter einer Isolierabdeckung (32) laufen lässt.

10. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei welchem zumindest der zweite Kühlschritt von einer Steuer-, Programmier- und Leiteinheit (25) gesteuert wird, welcher zumindest ein Mittel (16) zum Messen der Geschwindigkeit der Stränge (19) zugeordnet ist, sowie ein Mittel (26) zum Messen der Temperatur der Stränge (19) an dem Einlass (26a) und dem Auslass (26b) einer Sprühkammer (10), in welcher das intensive und konzentrierte Kühlen durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Steuer-, Programmier- und Leiteinheit (25) ein Mittel (24) zum Regeln der Flussrate des Kühlfluids steuert.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Steuer-, Programmier- und Leiteinheit (25) ein Mittel (23) zum Regeln des Drucks des Kühlfluids steuert.

13. Sprühkammer-Vorrichtung zum Durchführen einer thermischen In-line-Oberflächenbehandlung von Strängen aus feinkörnigem Baustahl, um das Ausscheiden von Verbindungen des Aluminiums, Vanadiums, Niobs und dergleichen zu verhindern, und um Oberflächendefekte aufgrund von Spannungen zu eliminieren oder zumindest weitgehend zu reduzieren, wobei die Einrichtung in einer Stranggussmaschine vorgesehen ist, welcher ein Wärmeofen zum Aufheizen der Stränge einer heißen Charge zugeordnet ist, wobei die Stranggussmaschine zumindest eine Kokille (13), eine Sekundär-Kühlkammer (14) zum Ausführen eines ersten Kühlens des Stranges (19), eine Auszieh- und Ausrichteinheit (15) sowie eine Schneideeinheit (17) aufweist, und die Einrichtung eine Mehrzahl von Sprühdüsen (18) zum Ausführen eines zweiten Kühlens des Stranges (19) vor der Schneideeinheit (17) aufweist, die Sprühdüsen (18) durch ein Pumpenmittel (22) gespeist werden, das ein Kühlfluid auf Wasserbasis unter Druck liefert, und dem zumindest ein Mittel (23) zum Regeln des Drucks zugeordnet ist, und die Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mehrzahl von Sprühdüsen (18) um den Umfang der Stränge (19) herum angeordnet und gegen deren Oberfläche gerichtet ist, dass die Sprühdüsen (18) ein intensives und konzentriertes Kühlen der Oberfläche der Stränge (19) ausführen können, um ein Oberflächen-Abschrecken der äußeren Schicht der Stränge (19) durch Reduzieren der Oberflächentemperatur der Stränge (19) zwischen etwa 400ºC und etwa 900ºC nach dem natürlichen, durch den heißen Kern der Stränge (19) verursachten Tempern durchzuführen, wobei das intensive und konzentrierte Kühlen eine Funktion der Abmessungen der Stränge (19) ist und die Einrichtung entweder unmittelbar vor oder unmittelbar nach der Auszieh- und Ausrichteinheit (15) angeordnet ist.

14. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher dem Pumpenmittel (22) ein Mittel (24) zum Regeln der Flussrate des Kühlfluids zugeordnet ist.

15. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, welche weiters einen Einlass (26a) und einen Auslass (26b), an dem Einlass (26a) und dem Auslass (26b) angeordnete Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur der Stränge (19) sowie eine Steuer-, Programmier- und Leiteinheit (25) aufweist, welcher die Temperaturmessmittel (26) und ein Mittel (16) zum Messen der Geschwindigkeit der Stränge (19) zugeordnet ist.

16. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Steuer-, Programmier- und Leiteinrichtung (25) Speichermittel (33) besitzt, in welchen die Information über die Eigenschaften der unterschiedlichen Stahlsorten der Stränge (19) und die Arbeitsparameter gespeichert sind, wie z. B. die Stärke der zu behandelnden Stränge (19) und die Temperaturen, auf welche die Stränge (19) gebracht werden müssen, bzw. die nachher beim Abschrecken vorliegen, um die Dicke der gekühlten Schicht konstant zu halten, und die Kühl und Tempertemperatur längs der gesamten Stränge (19).

17. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei welcher der Steuer-, Programmier- und Leiteinheit (25) ein Dateneingabemittel (34) zugeordnet ist.

18. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher an ihrem Einlass und/oder Auslass Mittel (27) zum Zuführen komprimierter Luft vorgesehen sind.

19. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher unmittelbar stromab ihres Auslasses eine isolierte Abdeckung (32) angeordnet ist.

20. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, welche weiters eine Entlüftungshaube (31) besitzt.

21. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, welche unmittelbar stromab der Auszieh- und Ausrichteinheit (15) und stromauf der Schneideeinheit (17) angeordnet ist.

22. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, welche unmittelbar stromauf der Auszieh- und Ausrichteinheit (15) angeordnet ist.

23. Sprühkammer-Vorrichtung nach Anspruch 13, welche innerhalb der Sekundär- Kühlkammer (14) angeordnet ist.