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EP0734295A1 - Stranggiessanlage und verfahren zur erzeugung von dünnbrammen - Google Patents

Stranggiessanlage und verfahren zur erzeugung von dünnbrammen

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Publication number
EP0734295A1
EP0734295A1 EP95906269A EP95906269A EP0734295A1 EP 0734295 A1 EP0734295 A1 EP 0734295A1 EP 95906269 A EP95906269 A EP 95906269A EP 95906269 A EP95906269 A EP 95906269A EP 0734295 A1 EP0734295 A1 EP 0734295A1
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EP
European Patent Office
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mold
strand
thickness
casting
section
Prior art date
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EP95906269A
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EP0734295B2 (de
EP0734295B1 (de
Inventor
Fritz-Peter Pleschiutschnigg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
Mannesmann AG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6509215&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0734295(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Publication of EP0734295A1 publication Critical patent/EP0734295A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0734295B1 publication Critical patent/EP0734295B1/de
Publication of EP0734295B2 publication Critical patent/EP0734295B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/1206—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for plastic shaping of strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting

Definitions

  • the invention relates to a continuous caster and a method for producing thin slabs.
  • the object of the invention is to provide a method and a continuous caster, which make it possible to achieve a predetermined thickness of the thin strand in that optimal conditions for the supply of slag and for reducing the strand thickness are achieved in the mold and in the guide frame during the casting roll.
  • the object is achieved by the features of claims 1 and 4.
  • the subclaims contain advantageous, non-standard further developments of the subclaims.
  • the solution to the problem is independent of the mold type, such as the vertical, vertical bend or circular mold.
  • Fig. 1 Representation of the casting conditions in the mold
  • Fig. 4 Hydraulic behavior of the steel in the mold as a function of the slab thickness based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width
  • the slag height hschlacke 'st mainly on the thickness of Kokilleneintritts ⁇ cross-section and the Strangschaien assume hstrangschale on the lifting height of the mold oszillie ⁇ in power dependent.
  • the constant thickness leads to a constant formation of slag over the width of the casting level and thus to a constant slag supply in the area of the meniscus of the entire continuously forming strand shell (3).
  • This constant formation of slag from casting powder or granulate (5) over the casting width avoids the risk of insufficient lubrication between the immersion nozzle and the copper broadside plates. This danger exists because the casting shell has a glassy structure (silicate structure) with a viscous behavior of approx. 0.5-10 poise.
  • the turbulence caused by the metal flowing into the mold has a considerable influence on the relation (1), which often continues to the bath level and can lead to wave movements, whereby the wave crests can rise above the slag level, which leads to an interruption in the lubrication.
  • This turbulence depends, among other things, on the throughput and the thickness and width of the mold at the cross-section of the dip tube outlet. This is now used as a measure of turbulence hydraulic behavior is defined as the quotient of throughput and thickness and can be represented with the following expression:
  • an electromagnetic brake in the mold area can significantly reduce turbulence in the mold area.
  • ⁇ TA strand cross-section of the solidified slab

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

Stranggießanlage und Verfahren zur Erzeugung von Dünnbrammen
Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage und ein Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, flache Tauchausgüsse zu verwenden, z.B. aus DE 37 09 188 A1. Desweiteren sind hydraulisch angetriebene Hubtische üblich, die es erlauben, Hubhöhe, Frequenz und Form der Oszillation durch Abweichen von der Sinusschwingung selbst während des Gießens zu verändern und optimal zu wählen. Bombierte Kokillen sind beispielsweise der DE 41 31 829 A1 und DE 37 24 628 C1 zu entnehmen. Das Gießwalzen, bei dem während der Erstarrung die Gießdicke so reduziert wird, daß eine verbesserte Innenqualität des Stranges erhalten wird, ist u.a. aus der DE 38 18 077 A1 bekannt.
Eine Auswertung des Standes der Technik hat ergeben, daß das Ziel Dünnstränge zu erzeugen, die Lösung komplexer Probleme erfordert und daß die Gesamtheit der beeinflußbaren Variablen über die gesamte Stranggießanlage gesehen so groß ist, daß die Kenntnisse des Durchschnittsfachmannes bei weitem nicht ausreichen und es ihm auch nicht zuzumuten ist, hierfür aus der Vielzahl der möglichen mehr oder weniger brauchbaren Lösungen eine zu finden, die bei gerinstmöglichem Aufwand zu einem zufriedenstellenden Ergebnis führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Stranggießanlage anzugeben, die es möglich machen, eine vorgegebene Dicke des Dünnstranges dadurch zu erreichen, daß optimale Bedingungen bei der Schlackenversorgung sowie bei der Strangdickenreduzierung schon in der Kokille sowie im Führungsgerüst beim Gießwalzen erzielt werden. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4. Vorteilhafte, nicht platt selbstverständliche Weiterbildungen der Nebenansprüche enthalten die Unteran¬ sprüche. Die Lösung der Aufgabe ist unabhängig vom Kokillentyp, wie z.B. der Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder Kreisbogenkokille.
Die Figuren dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 : Darstellung der Gießbedingungen in der Kokille
Fig. 2: Technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und
Gießleistung in Abhängigkeit der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite
Fig.
3.1 -3.3: Technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und
Brammendicke in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite
Fig. 4: Hydraulisches Verhalten des Stahles in der Kokille in Abhängigkeit von der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite
Fig. 5: Stranggießanlage
Im Rahmen der Erarbeitung der Erfindung durchgeführte Versuche haben ergeben, daß die Oberflächenqualität eines Stranges im wesentlichen von der Schlackenführung abhängt. Hierfür ist der Meniskus, d.h. das Zusammenspiel der Schlackenhöhe (•"•Schlacke) un<:- der aus dem Bad beim Hochschnellen der Kokille heraustretenden Strangschale (hstrangschale) verantwortlich (Fig. 1).
Es hat sich ergeben, daß für eine optimale Schmierung und die Vermeidung von Ober¬ flächenfehlern (unmittelbar unter der Strangoberfläche befindliche Gießpulverteilchen, vorwiegend in Form von Oxiden) das Kriterium
0) "Schlacke ≥ hstrangschale
erfüllt sein muß.
Die Schlackenhöhe hschlacke 'st überwiegend von der Dicke des Kokilleneintritts¬ querschnitts und die Strangschaienhöhe hstrangschale von der Hubhöhe der oszillie¬ renden Kokille abhängig.
Betrachtet man die Größe hschlacke ur|d ihre Abhängigkeit von der Dicke des Kokiiieneintrittsquerschnitts, so zeigt die Beziehung
.„, , , _,. produzierte Strangoberflache . 2 . • -. . 2
(2) Handicap = — — ~r in m I min x 1 / m ,
Badoberfläche
die auch als technische Bemühungen, die in das System eingebracht werden muß, bezeichnet werden kann, in unerwarteter Weise folgendes Ergebnis:
Vergleicht man für eine vorgegebene Gießleistung von 2.736 t/min die gebräuchliche 200 mm-Bramme mit einer 50 mm-Bramme und setzt sie in Relation (2) für die 200 mm-Bramme gleich 1 , so steigt dieser Wert für die 50 mm-Bramme auf 16.62, wie aus der Fig. 2 zu entnehmen ist. D.h., die Relation (2) ist umgekehrt proportional zur abnehmenden Strangdicke, wobei die Abhängigkeit einer Exponentialkurve folgt. Dieser Zusammenhang zwischen der Dicke im Gießspiegel (19) und der spezifischen Schlackenproduktion und damit der Schlackenhöhe (4) im Meniskus führt auch zu der Notwendigkeit, daß die aktive Metallbaddicke über die gesamte Gießbeite und damit auch im Bereich des Tauchausgusses konstant zu halten ist.
Die konstante Dicke führt zu einer konstanten Gießschlackenbildung über die Gießspiegelbreite und damit zu einer konstanten Schlackenversorgung im Bereich des Meniskus der gesamten sich kontinuierlich neu bildenden Strangschale (3). Diese konstante Schlackenbildung aus Gießpulver oder Granulat (5) über die Gießbreite vermeidet die Gefahr einer Mangelschmierung zwischen dem Tauchausguß und den Kupfer-Breitseitenplatten. Diese Gefahr besteht, da die Gießschalcke eine glasige Struktur (Silikat-Struktur) mit einem viskosen Verhalten von ca. 0,5-10 poise aufweist. Durch ihre Zähigkeit kann es zu einer über die Strangbreite gesehen relativen Mangelschmierung im Bereich zwischen Tauchausguß und der Kokillenbreitseite im Vergleich zum restlichen Kokillenbereich im Gießspiegel kommen, wenn der jeweilige Abstand zwischen Tauchausguß und Kokillenbreitseiten kleiner ist als die halbe Strangdicke am Kokillenaustritt.
Betrachtet man dagegen wie sich bei einer festgelegten Gießdicke die Relation (2) bei einer Erhöhung der Gießgeschwindigkeit verändert, wie es in Fig. 3 für eine 75/100 und 125 mm-Kokille dargestellt ist, so stellt man fest, daß diese nur linear - mit einer geringen Steigung der Geraden - zunimmt.
Von erheblichem Einfluß auf die Relation (1) ist die durch das Einströmen des Metalls in die Kokille entstehende Turbulenz, die sich häufig bis zum Badspiegel fortsetzt und zu Wellenbewegungen führen kann, wobei die Wellenberge sich über den Schlacken¬ spiegel hinaus erheben können, was zu einer Unterbrechung in der Schmierung führt. Diese Turbulenz ist u.a. abhängig vom Durchsatz und der Dicke und Breite der Kokille am Tauchrohraustrittsquerschnitt. Als ein Maß für die Turbulenz wird nunmehr das hydraulische Verhalten als Quotient von Durchsatz und Dicke definiert und kann mit folgendem Ausdruck dargestellt werden:
. . , ,. , . . . .. Durchsatz in t l min
(3) Hydraulisches Verhalten =
Dicke in mm
Werte für das hydraulische Verhalten, bezogen auf die 200 mm dicke Bramme, sind beispielsweise der Fig. 4 zu entnehmen. Es zeigt sich, daß größere Kokillendicken ein deutlich günstigeres hydraulisches Verhalten zur Folge haben.
Von Bedeutung bezüglich der Turbulenz ist auch die Relation
(4) ST < 50
TA
wobei FJA = Querschnittsfläche des Tauchausgußaustritts
FST = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme
Außerdem kann eine elektromagnetische Bremse im Kokillenbereich die Turbulenz im Gießspiegelbereich deutlich verringern.
Aus den oben aufgestellten und durch Messungen verifizierten Relationen folgt, daß die Verringerung bei der Wahl der Brammendicke am Kokillenaustritt von z.B. 100 mm auf 50 mm und darüber hinaus bei einer Rechteckkokille die Probleme bei der Einhaltung der Relation (1) außerordentlich erhöht. D.h., abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Metallzufuhr wird es nahezu unmöglich, auf den geringen Kokilleneintrittsquerschnitt ausreichend Gießpulver aufzubringen, um die entstehende enorm große Strangoberfläche zu schmieren und darüber hinaus die Relation (4) einzustellen. Dagegen läßt sich die Gießgeschwindigkeit bei einer Strangdicke von z.B. 100 mm im Gießspiegel ohne sonderlichen Mehraufwand beträchtlich erhöhen. Das führt zu der überraschenden Lösung, daß es im Bereich des Dünnbrammengießens nicht sinnvoll ist, unbedingt schon am Kokillenaustritt die Brammendicke zu erreichen sondern daß es technisch wesentlich einfacher ist, die Brammendicke, wie sie dem Walzwerk zugeführt wird, darüber hinaus mit Hilfe eines Gießwalzschrittes weiter zu reduzieren und letztlich zu erreichen, wofür sich ein Vielrollengerüst (Segment 0), z.B. ausgebildet als Zangensegment, als vorteilhaft erwiesen hat.
Aus Fig. 5 ist beispielhaft eine Stranggießanlage zu entnehmen, die sämtliche Erfin¬ dungsmerkmale enthält.
Bezugszeichenliste 18 optimiertes Gießpulver
19 75 + 2 x 12 mm x 800 - 1.600 mm,
1 QGießpulver Brammenformat im Gießspiegel
2 Pulver T**, Phasengrenze (Meniskus)
Pulver/Schlacke 20 20 x 220 mm,
3 "Strangschale- Fließquerschnitt - Tauchausguß
Höhe Strangschale/Badspiegel 21 hydraulischer Kokillenantrieb
4 "Schlacke- 22 FST/FTA ≤ 50*)
Schlackenhöhe 23 75 + 2 x 0,5 mm oder 75 mm,
5 hpulven Brammenformat am
Pulverhöhe Kokillenaustritt
6 Tauchausguß 24 Gelenk oder hydraulischer
7 Ablagerung Zylinder oder ähnliches
8 Oxidstrom in die Schlacke 25 Segment 0, z.B. als Zange
9 Vg = Gießgeschwindigkeit ausgebildet
10 QSchlacke = Schlackenverbrauch 26 hydraulischer Zylinder oder
11 Luft ähnliches
12 Kristallisationsgrenze, 27 50 + 2 x 0,5 mm oder 50 mm,
Stahl fest/flüssig Brammendicke nach dem
13 Strangschale Gießwalzvorgang
14 Oszillation (Hubhöhe, Frequenz, 28 Segment 1 ... n mit hydraulischer
Form) Anstellung oder ähnliches
15 Kupferplatte 29 vgmax 6 m min
16 Verteiler 30 50 + 2 x 0,5 mm oder 50 mm,
17 Tauchausguß Brammendicke am Ende der
Außenmaß z.B. 260 x 60 mm Strangführung
Innenmaß z.B. 220 x 20 mm
*) FST = Querschnitt des Tauchausgußaustrittes
^TA = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen, das folgende Schritte umfaßt,
- Gießen mittels eines Tauchausgusses in eine bombierte Kokille durch die ein großer Kokilleneintrittsquerschnitt und ein kleiner Kokillenaustrittsquerschnitt erhalten wird, wobei durch den großen Eintrittsquerschnitt die Lebensdauer des Tauchausgusses, gegenüber einem Tauchausguß der dem kleinen Aus¬ trittsquerschnitt angepaßt ist, wesentlich höher ist und desweiteren die Gießpulverzuführung und Schlackenführung wesentlich erleichtert ist,
- oszillierende Kokille,
- Zuführen des Gießpulvers derart, daß die Bedingung
. hSchlacke ≥ hstrangschale
abhängig von der Oszillationshöhe, Form und Frequenz der Kokillenbewegung eingehalten wird,
- Reduzieren des Strangquerschnittes unmittelbar unterhalb der Kokille in mehreren Schritten in einem Vielrollengerüst (Segment 0), um parallel zur kontinuierlichen Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Zwangskonvektion aufzubauen, die der Wirkung des elektromagnetischen Rührens entspricht,
- Erreichen der Enddicke des Stranges am Ende des Vielrollengerüstes (Segment 0),
- Führen der Erstarrung derart, daß bei Erreichen der Enddicke am Ausgang des Vielrollengerüstes im Stranginneren noch ein 2-Phasengebiet (Kristall/Schmelze) vorliegt.
Einhalten der Bedingung -^ ≤ 50
' TA
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß über die gesamte Brammenbreite die aktive Dicke im Gießspiegel, die mit Gießpulver bedeckt und die für die Erschmelzung der Gießschlacke relevant ist, konstant ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß selbst während des Gießens die Frequenz, Hubhöhe und Oszillationsform für die Kokillebewegung frei wählbar sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille so ausgeführt ist, daß der Strang am Kokillenaustritt eine Restbombierung symmetrisch zur Strangmittenachse erhält, die in der Dicke weniger als 4% der Enddicke beträgt.
5. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die folgende Elemente enthält,
- einen Tauchausguß,
- eine bombierte oszillierende Kokille, die einen großen Eintrittsquerschnitt und einen kleinen Austrittsquerschnitt aufweist und bei der die Oszillation selbst während des Gießens in Frequenz, Hubhöhe und Form frei wählbar ist,
- eine Gießpulverzuführung, die abhängig von der Oszillationshöhe, -form und frequenz das Gießpulver derart zuführt, daß die Bedingung
hSchlacke ≥ hstrangschale
eingehalten ist,
- ein Vielrollengerüst für die kontinuierliche Strangdickenverminderung, wobei der Strang am Vielrollengerüstausgang seine Enddicke bei noch flüssigem Kern auf¬ weist, einen Tauchausguß und Erstarrungsquerschnitt, die so ausgelegt sind, daß die Bedingung
ST < 50
TA
erfüllt ist.
6. Stranggießanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die gesamte Brammenbreite die Dicke im Gießspiegel, die mit Gießpulver bedeckt ist, einschließlich des Bereiches zwischen den Tauchausgußwänden und den jeweiligen Kokillenbreitseitenplatten max. 120% der entsprechenden Strangdicke am Kokillenaustritt beträgt.
7. Stranggießanlage nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen im Vielrollengerüst so angeordnet sind, daß durch die Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Rührwirkung erzielt wird und gleichzeitig das Entstehen von Innenrissen verhindert wird.
8. Stranggießanlage nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bombierung der Kokille so ausgeführt ist, daß die Restbombierung am Kokillenaustritt höchstens 4% der Strangdicke beträgt.
EP95906269A 1994-01-28 1995-01-20 Verfahren zur erzeugung von dünnbrammen Expired - Lifetime EP0734295B2 (de)

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DE4403049 1994-01-28
PCT/DE1995/000095 WO1995020445A1 (de) 1994-01-28 1995-01-20 Stranggiessanlage und verfahren zur erzeugung von dünnbrammen

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EP0734295B1 EP0734295B1 (de) 1998-04-01
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