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EP1330321B1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen und anschliessendem verformen eines giessstranges aus stahl, insbesondere eines giessstranges mit blockformat oder vorprofil-format - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen und anschliessendem verformen eines giessstranges aus stahl, insbesondere eines giessstranges mit blockformat oder vorprofil-format Download PDF

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Publication number
EP1330321B1
EP1330321B1 EP01980448A EP01980448A EP1330321B1 EP 1330321 B1 EP1330321 B1 EP 1330321B1 EP 01980448 A EP01980448 A EP 01980448A EP 01980448 A EP01980448 A EP 01980448A EP 1330321 B1 EP1330321 B1 EP 1330321B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip
section
strand
soft
cast strip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01980448A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1330321A1 (de
Inventor
Adolf Zajber
Thomas Fest
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
SMS Demag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP1330321A1 publication Critical patent/EP1330321A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1330321B1 publication Critical patent/EP1330321B1/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
    • 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
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1246—Nozzles; Spray heads
    • 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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • 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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for continuous casting and then deforming a cast strand made of steel, especially one Cast strand with block format or pre-profile format, in which the secondary cooling depending on the cooling condition of the casting strand cross-section in the course of the strand is adjusted, with the secondary cooling at least in corner areas is reduced.
  • the method described at the outset is based on JP-A-03 090258 Continuous casting process with a soft reduction section describes.
  • the cooling The casting strand is adapted to the state of solidification of the strand depending on the size of the swamp, by one of the Row-wide row of spray nozzles, individual, outer spray nozzles be switched off.
  • the geometry of the secondary cooling therefore always remains equal.
  • the cooling of the casting strand cross section is restricted at the corners. Such a method only roughly captures those that occur in the course of the strand Cooling conditions.
  • the invention has for its object secondary cooling, strand support and To coordinate deformation temperatures in such a way that also very difficult to cast steel types can be cast and all steel grades, in which segregations and porosities for further processing and End use are important and measures alongside to propose an improvement in the internal quality also for the surface quality.
  • the object is achieved in that the secondary cooling in its geometric design, the solidification profile of the casting strand adapted analogously to the following length of the casting strand and that the strand support also depends on the solidification profile of the Casting strand is analogously reduced on the following path length.
  • the strand support can be adapted to the strand shell growth on all sides, by the roller box length being equal to or less than the swamp width, where Edge cooling is avoided. As a result, the casting material is in the structure and on the surface improved significantly.
  • the corner areas of the casting strand cross section are included increasing distance less cooled than the central areas.
  • the single ones Pages are cooled with less water Optimization of the temperature distribution in the strand cross-section, including one subsequent soft reduction process is influenced.
  • the spray jets in adapted to the secondary cooling with its spray angle of the strand shell thickness be that a smaller swamp width a smaller spray angle is assigned.
  • secondary cooling at the spray angle is the growth of the strand shell adjusted and there is an optimal temperature distribution in the strand cross-section and also on the surface, with a on the edges weak temperature drop is achieved.
  • a similar effect can be achieved if the width of the sump is reduced by using the Distance of the spray nozzles generating the spray jets to the strand surface in Dependency of the solidification profile is changed.
  • the strand top and the The underside of the strand can be selectively cooled more intensively. Come for it especially the middle areas, so that a further reduction the swamp width occurs. This is done on the top and bottom of the strand cooling the surface as a harder and more rigid deformation surface for the soft reduction process before the soft reduction segment.
  • the Secondary cooling can be adapted to the cooling condition of the casting strand cross-section is achieved the object according to the invention in that the secondary cooling depending on the solidification profile and the path length is executed with essentially the full width of the strand and that the Secondary cooling using the spray jets and strand support using the Support rollers depending on the solidification profile of the casting strand within the path length is reduced in the arc sections in such a way that the casting strand before entering a soft reduction segment, only on the underside of the strand Strand width is supported.
  • This can in addition to the process improvements a cost-effective improvement of the device can be achieved, wherein through a load-adapted design of the machine components mechanical and thermal loads can be reduced.
  • the soft reduction segment with driver stands arranged at the beginning and end with driven Driver roles are formed and that the soft-reduction segment consists of at least two roller stands with roller pairs without drives is formed, the The upper frame can be adjusted hydraulically to the lower frame.
  • the soft reduction segment is carried out by a multi-role segment become.
  • a steady taper creates a continuous soft reduction process over a selectable length.
  • the theoretical forecast the bottom thickness over the last few meters in the final solidification area leaves one Close the appropriate conicity job and its length.
  • a Straightening driver an intensive cooling device for the strand top and the strand bottom of the casting strand cross section is arranged. Show some steel grades in the case of further processing by so-called “quenching", a better surface structure. In conjunction with cooling before the soft reduction process can this effect can also be achieved.
  • the effect of using the mechanical devices can be carried out through soft reduction a so-called “thermal soft reduction” are still supported. For this, the cast one Additional and targeted strand in the relevant areas charged with water.
  • Another arrangement is that in front of a soft reduction segment an intensive cooling device for the top of the strand and the underside of the strand of the casting strand cross section is arranged.
  • a further embodiment is given by the soft reduction segment one in the direction of strand movement or counter to the direction of strand movement moveable unit that forms in front of one or more driver stands is arranged.
  • the soft reduction segments as directional and soft reduction segments are arranged between the driver frames. This is given a combination of mechanical and thermal soft reduction.
  • the soft reduction segments be in the direction of strand movement after the straightening and discharging machine (the driver scaffolding) can be arranged.
  • the process for continuous casting of steel in rectangular or block formats according to Fig. 1 is characterized by cooling, supporting and deforming.
  • the casting strand 1 with a casting strand cross section 1 a has block format 2 in the exemplary embodiment and emerges from a continuous casting mold 3 and is immediately in a secondary cooling 4 chilled. This arises from arch section A to arch section B. and C and D each have a solidification profile 5 (FIGS. 2A, 2B, 2C) which is characterized by an already solid strand shell 5a with one from arch section to arch section represents growing strand shell thickness 5b.
  • the process now works in such a way that the secondary cooling 4, in its geometric design, matches the solidification profile 5 of the casting strand 1 on the respective path length 6, which from arc section A to arc section D, is adjusted analogously and a strand support 11 also depending on the solidification profile 5 of the Casting strand 1 on the following path length 6 each reduced analogously becomes.
  • the corner regions 1b of the casting strand cross section 1a increase with increasing Path length 6 less cooled than the central areas 1 c.
  • This regulation takes place e.g. in that the spray jets 7 in the secondary cooling 4 with its spray angle 7a of the respective strand shell thickness 5b in this way be adjusted so that a shrinking sump width 8 becomes a smaller one Spray angle 7a is assigned.
  • the distance 9 of the spray nozzles 10 generating the spray jets 7 becomes to the strand surface 1 d depending on the solidification profile that arises 5 changed, i.e. decreased (Fig. 2B).
  • corner regions 1b of the casting strand cross section 1a increase with increasing Path length 6 less supported than the central area 1c (Fig. 3A, 3B, 3C).
  • the casting strand cross-section 1a becomes from the top rolled below according to the so-called soft reduction process, an otherwise usual Bruising does not take place.
  • the device shown for continuous casting and subsequent deformation of a Casting strand 1 made of steel, in particular a casting strand 1 with block format 2, the secondary cooling 4 and the strand support 11 to the cooling state of the casting strand cross section 1a is designed in such a way that the secondary cooling 4 depending on the solidification profile 5 and the distance traveled Path length 6 starting with essentially the full one Strand width 1h is executed and that the secondary cooling 4 and the strand support 11 depending on the solidification profile 5 of the casting strand 1 within the Path length 6 can be reduced such that the casting strand 1 before entry in a soft reduction segment 12 only on the underside of the strand 1g Strand width 1h is supported.
  • the elbows 13a can form.
  • the soft reduction segment 12 has driver structures at the beginning 12a and at the end 12b 14 associated with driven driver rollers 14a.
  • the soft reduction segment 12 itself consists of two or more roller stands 12c, the There are pairs of rollers without a drive.
  • An upper frame 12d is hydraulically on a subframe 12e adjustable.
  • solidified Achieving layers is an intensive cooling device in front of a soft reduction segment 12 17 for the strand top 1f and the strand bottom 1g on the casting strand cross section 1a arranged.
  • This increases strength and forms a soft reduction preparation.
  • Intensive cooling on the top of the strand 1f and Strand underside 1g can not only in front of the directional driver 16, but also in front the movable soft reduction segment 12 or after the directional driver 16 makes sense be applied.
  • FIG. 6 shows a second alternative design.
  • the soft reduction segment 12 as one in the strand movement direction 15 or counter to the Strand movement direction 15 slidable unit 12f formed in Strand movement direction 15 arranged in front of one or more driver stands 14 is.
  • the soft reduction segment 12 in the directional driver area is connected as a mandatory concept with the conveying concept for two-block systems in general Guide points designed.
  • the casting strand 1 takes a straight shape on. Deviating from slab plants in which the strand has a curved track is led to the straight form in the straightening area a bending line which, depending on the influencing factors of moment of inertia, Temperature of the casting strand and temperature distribution within the casting strand cross section 1a is different, which is even partially e.g. after every Guide point deviates from the base bending line over short distances and bending turning points has, so that the casting strand 1 is particularly in this area has strong creep behavior.
  • Soft reduction segment 12 Due to a given curved path in the Soft reduction segment 12 can have a permissible elongation E determined in practice be specified.
  • the elastoplastic interlocking created by the bending process brings the casting strand 1 into a state (values of the theoretical yield point, the flow behavior u. Like.), which normally requires little effort required to perform additional soft reduction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen und anschließendem Verformen eines Gießstranges aus Stahl, insbesondere eines Gießstranges mit Blockformat oder Vorprofil-Format, bei dem die Sekundärkühlung abhängig vom Abkühlungszustand des Gießstrangquerschnitts im Strangverlauf angepasst wird, wobei die Sekundärkühlung zumindest in Eckbereichen vermindert wird.
Im allgemeinen wird beim Stranggießen von verschiedenen Stahlsorten und Abmessungen bzw. Formaten lediglich in der Sekundärkühlung das Augenmerk auf das Strangschalenwachstum und in einer Verformungsstrecke auf die Lage der Sumpfspitze gerichtet. So ist es bekannt (EP 0 804 981 A1), den Gießstrang in der Verformungsstrecke soweit zusammenzuquetschen, dass die gewünschte Enddicke entsteht. Dazu ist jedoch lediglich erforderlich, die Lage der Sumpfspitze zu ermitteln, von der aus die Verformungskraft auf einer Keilfläche liegend aufgebracht wird. Ein solches Verfahren ist grob und nimmt keine Rücksicht auf den Zustand des zu erwartenden Gefüges. Die Ursache liegt in der nachteiligen Wärmeverteilung durch eine nachteilige Kühlung und eine gleichmäßige Strangstützung bei ungleichmäßiger Wärmeabfuhr aus dem Strangquerschnitt. Eine Abstimmung der Sekundärkühlung auf die Strangstützung findet ebenfalls nicht statt.
Das eingangs bezeichnete Verfahren geht von der JP-A- 03 090258 aus, die ein Stranggieß-Verfahren mit einer Soft-reduction-Strecke beschreibt. Die Kühlung des Gießstrangs wird insofern an den Erstarrungszustand des Strangs angepasst und zwar abhängig von der Verkleinerung des Sumpfes, indem von einer die Strangbreite überdeckenden Reihe aus Spritzdüsen einzelne, äußere Spritzdüsen abgeschaltet werden. Die Geometrie der Sekundärkühlung bleibt daher immer gleich. Dazu wird die Kühlung des Gießstrangquerschnitts an den Ecken eingeschränkt. Ein solches Verfahren erfasst nur sehr grob die im Strangverlauf auftretenden Abkühlungszustände.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sekundärkühlung, Strangstützung und Verformungstemperaturen derart aufeinander abzustimmen, dass auch sehr schwierig zu gießende Stahlsorten gegossen werden können und zwar alle Stahlgüten, in denen Seigerungen und Porositäten für die Weiterverarbeitung und den Endverwendungszweck von Bedeutung sind und außerdem Maßnahmen neben einer Verbesserung der Innenqualität auch für die Oberflächenqualität vorzuschlagen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sekundärkühlung in ihrer geometrischen Gestaltung dem Erstarrungsprofil des Gießstrangs an der folgenden Wegstreckenlänge des Gießstrangs jeweils analog angepasst wird und dass die Strangstützung ebenfalls abhängig vom Erstarrungsprofil des Gießstrangs an der jeweils folgenden Wegstreckenlänge analog vermindert wird. Die Strangstützung kann allseitig dem Strangschalenwachstum angepasst werden, indem die Rollenkastenlänge gleich oder kleiner der Sumpfbreite ist, wobei Kantenkühlung vermieden wird. Dadurch wird das Gießmaterial im Gefüge und an der Oberfläche deutlich verbessert.
Nach einer Ausgestaltung werden die Eckbereiche des Gießstrangquerschnitts mit zunehmender Wegstreckenlänge weniger gekühlt als die Mittenbereiche. Die einzelnen Seiten werden dabei mit geringerer Wasserbeaufschlagung gekühlt zur Optimierung der Temperaturverteilung im Strangquerschnitt, wobei auch ein nachfolgender Soft-Reduction-Prozess beeinflusst wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Spritzstrahlen in der Sekundärkühlung mit ihrem Spritzwinkel der Strangschalendicke derart angepasst werden, dass einer kleiner werdenden Sumpfbreite ein kleinerer Spritzwinkel zugeordnet wird. Dadurch ist die Sekundärkühlung im Spritzwinkel dem Strangschalenwachstum angepasst und es stellt sich eine optimale Temperaturverteilung im Strangquerschnitt und auch auf der Oberfläche ein, wobei an den Kanten ein schwacher Temperaturabfall erzielt wird.
Ein ähnlicher Effekt lässt sich bei abnehmender Sumpfbreite erzielen, indem der Abstand der die Spritzstrahlen erzeugenden Spritzdüsen zur Strangoberfläche in Abhängigkeit des Erstarrungsprofils verändert wird.
Ein weiterer Wärmeentzug wird auch dadurch verhindert, indem nach anderen Merkmalen die Eckbereiche des Gießstrangquerschnitts mit zunehmender Wegstreckenlänge weniger gestützt werden als der Mittenbereich. Die fehlende Berührung durch längere Stützrollen vermindert daher den Wärmeentzug.
Eine Weiterentwicklung der Maßnahmen der Temperaturverteilung und Vergleichmäßigung besteht darin, dass die Eckbereiche und / oder die Seitenflächen des Gießstrangquerschnitts gegen Wärmeentzug isoliert werden. An die prozessangepasste Sekundärkühlung zur Erzielung einer optimalen Erstarrungsstruktur, erfolgt eine gezielte Wärmeisolierung des Strangquerschnitts zur Erzeugung eines weichen Strangquerschnittskems für den Soft-Reduction-Prozess.
Weiterhin ist vorgesehen, dass zusätzlich zur Isolierung der Eckbereiche und / oder der Seitenflächen des Strangquerschnitts die Strang-Oberseite und die Strang-Unterseite mit Kühlmittel selektiv intensiver gekühlt werden. Dafür kommen insbesondere die Mittenbereiche in Betracht, so dass eine weitere Verkleinerung der Sumpfbreite eintritt. Auf der Strangoberseite und der Strangunterseite erfolgt eine Kühlung der Oberfläche als härtere und verformungssteifere Pressfläche für den Soft-Reduction-Prozess vor dem Soft-Reduction-Segment.
Nachdem eine erhebliche Vergleichmäßigung der Temperatur im Strangquerschnitt über Schichten des Strangquerschnitts stattgefunden hat, ist es vorteilhaft, dass der Gießstrangquerschnitt von oben nach unten gemäß dem sog. Soft-reduction-Verfahren gewalzt wird.
Eine Vorrichtung zum Stranggießen und anschließender Verformung eines Gießstranges aus Stahl, insbesondere eines Gießstrangs mit Blockformat, wobei die Sekundärkühlung auf den Abkühlungszustand des Gießstrangquerschnitts anpassbar ist, löst die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Sekundärkühlung in Abhängigkeit des Erstarrungsprofils und der Wegstreckenlänge beginnend mit im wesentlichen der vollen Strangbreite ausgeführt ist und dass die Sekundärkühlung mittels der Spritzstrahlen und die Strangstützung mittels der Stützrollen abhängig vom Erstarrungsprofil des Gießstrangs innerhalb der Wegstreckenlänge in den Bogenabschnitten derart vermindert ist, dass der Gießstrang vor Eintritt in ein Soft-reduction-Segment nur noch auf der Strang-Unterseite der Strangbreite gestützt ist. Dadurch kann neben den prozesstechnischen Verbesserungen eine kostenmäßige Verbesserung der Vorrichtung erzielt werden, wobei durch eine belastungsangepasste Auslegung der Maschinenkomponenten mechanische und thermische Belastungen gesenkt werden.
Zur Vermeidung eines übermäßigen Wärmeentzugs an den Kanten des Strangquerschnitts, wird vorgeschlagen, dass innerhalb der Sekundärkühlung und der Strangstützung an den Seitenflächen des Gießstrangquerschnitts und / oder an den Eckbereichen Abdeckelemente angeordnet sind.
Nach einer anderen Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass das Soft-reduction-Segment mit am Anfang und Ende angeordneten Treibergerüsten mit angetriebenen Treiberrollen gebildet ist und dass das Soft-reduction-Segment aus zumindest zwei Rollengerüsten mit Rollenpaaren ohne Antriebe gebildet ist, wobei der Oberrahmen jeweils hydraulisch an den Unterrahmen anstellbar ist. Dadurch kann im Soft-reduction-Segment die Soft-reduction durch ein Vielrollensegment durchgeführt werden. Eine stetige Konizität erzeugt einen kontinuierlichen Softreduction-Prozess über eine wählbare Länge. Die theoretische Vorausberechnung der Sumpfdicke über die letzten Meter im Enderstarrungsbereich lässt auf eine zweckmäßige Konizitätsanstellung und deren Länge schließen.
Andere Merkmale bestehen darin, dass in Strangbewegungsrichtung vor und hinter dem Soft-reduction-Segment ein oder mehrere Treibergerüste angeordnet sind. Dadurch kann der Gießstrang im Verformungsbereich ausreichend transportiert werden und die Verformungskräfte werden in ausreichendem Maße aufgebracht.
Nach anderen Merkmalen ist vorgesehen, dass vor und / oder nach einem Richttreiber eine Intensivkühleinrichtung für die Strang-Oberseite und die Strang-Unterseite des Gießstrangquerschnitts angeordnet ist. Einige Stahlgüten zeigen bei der Weiterverarbeitung durch sog. "quenching" eine bessere Oberflächenstruktur. In Verbindung mit dem Kühlen vor dem Soft-Reduction-Prozess kann dieser Effekt ebenfalls erzielt werden. Die Wirkung der mit den mechanischen Einrichtungen (Segmente, Treibergerüste) durchgeführten Soft-reduction kann durch eine sog. "Thermal-Soft-reduction" noch unterstützt werden. Hierzu wird der gegossene Strang in den in Betracht kommenden Bereichen zusätzlich und gezielt mit Wasser beaufschlagt.
Eine andere Anordnung besteht darin, dass vor einem Soft-Reduction-Segment eine Intensivkühteinrichtung für die Strang-Oberseite und die Strang-Unterseite des Gießstrangquerschnitts angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gegeben, dass das Soft-reduction-Segment eine in Strangbewegungsrichtung oder entgegen der Strangbewegungsrichtung verschiebbare Einheit bildet, die vor einem oder mehreren Treibergerüsten angeordnet ist.
Außerdem ist vorteilhaft, dass die Soft-reduction-Segmente als Richt- und Soft-reduction-Segmente zwischen den Treibergerüsten angeordnet sind. Dadurch ist eine Kombination von mechanischer und thermischer Soft-Reduction gegeben.
Weiterhin wird noch vorgeschlagen, dass die Soft-reduction-Segmente in Strangbewegungsrichtung nach der Richt- und Ausfördermaschine (den Treibergerüsten) angeordnet sein können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht einer Bogenstranggießanlage für ein Blockformat mit Soft-reduction als erste Alternative,
Fig. 2A
den Gießstrangquerschnitt in der Sekundärkühlung bei noch großer Sumpfbreite und dünner Strangschale,
Fig. 2B
denselben Gießstrangquerschnitt mit verminderter Spritzstrahlbreite und verminderter Sumpfbreite,
Fig. 2C
denselben Gießstrangquerschnitt mit weiter verminderter Spritzstrahlbreite an der Strangoberseite und der Strangunterseite und weiter verminderter Sumpfbreite,
Fig. 3A
den Gießstrangquerschnitt mit der Fig. 2A entsprechenden Strangschalendicke und breiter Strangstützung,
Fig. 3B
den Gießstrangquerschnitt mit der Fig. 2B entsprechenden Strangschalendicke und reduzierter Strangstützung,
Fig. 3C
den Strangquerschnitt mit der Fig. 2C entsprechenden Strangschalendicke und einer Strangstützung an der Strangoberseite und der Strangunterseite,
Fig. 4A
den Gießstrangquerschnitt bei ohne die Erfindung üblicher vollständiger Durcherstarrung und ohne Abdeckung der Seitenflächen,
Fig. 4B
den Gießstrangquerschnitt bei ohne die Erfindung vorliegender Druckverteilung in der Soft-reduction, wobei Einziehungen entstehen,
Fig. 5A
den Gießstrangquerschnitt bei Abdeckung für eine Temperaturverteilung,
Fig. 5B
den Gießstrangquerschnitt bei Temperaturverteilung gemäß der Erfindung in der Soft-reduction und
Fig. 6
eine Seitenansicht einer Bogenstranggießanlage für ein Blockformat mit Soft-reduction als zweite Alternative.
Das Verfahren zum Stranggießen von Stahl in Rechteck- oder Blockformaten gemäß Fig. 1 wird durch Kühlen, Stützen und Verformen geprägt. Der Gießstrang 1 mit einem Gießstrangquerschnitt 1a besitzt im Ausführungsbeispiel Blockformat 2 und tritt aus einer Stranggießkokille 3 aus und wird unmittelbar in einer Sekundärkühlung 4 gekühlt. Dabei stellt sich von Bogenabschnitt A zu Bogenabschnitt B und C sowie D jeweils ein Erstarrungsprofil 5 ein (Fig. 2A, 2B, 2C), das sich durch eine schon feste Strangschale 5a mit einer von Bogenabschnitt zu Bogenabschnitt wachsenden Strangschalendicke 5b darstellt. Das Verfahren arbeitet nunmehr derart, dass die Sekundärkühlung 4 in ihrer geometrischen Gestaltung dem Erstarrungsprofil 5 des Gießstrangs 1 an der jeweiligen Wegstreckenlänge 6, die sich von Bogenabschnitt A bis Bogenabschnitt D ergibt, analog angepasst wird und wobei eine Strangstützung 11 ebenfalls abhängig vom Erstarrungsprofil 5 des Gießstrangs 1 an der folgenden Wegstreckenlänge 6 jeweils analog vermindert wird. Dabei werden die Eckbereiche 1b des Gießstrangquerschnitts 1a mit zunehmender Wegstreckenlänge 6 weniger gekühlt als die Mittenbereiche 1 c.
Diese Regelung erfolgt z.B. dadurch, dass die Spritzstrahlen 7 in der Sekundärkühlung 4 mit ihrem Spritzwinkel 7a der jeweiligen Strangschalendicke 5b derart angepasst werden, dass einer kleiner werdenden Sumpfbreite 8 ein kleinerer Spritzwinkel 7a zugeordnet wird.
Alternativ wird der Abstand 9 der die Spritzstrahlen 7 erzeugenden Spritzdüsen 10 zur Strangoberfläche 1 d in Abhängigkeit des sich einstellenden Erstarrungsprofils 5 verändert, d.h. vermindert (Fig. 2B).
In diesem Sinn werden die Eckbereiche 1b des Gießstrangquerschnitts 1a mit zunehmender Wegstreckenlänge 6 weniger gestützt als der Mittenbereich 1c (Fig. 3A, 3B, 3C).
Die Fig. 4A und 4B zeigen durcherstarrte Gießstränge 1 mit in äußeren Bereichen weitgehend gleichmäßiger Temperaturverteilung, wobei sich (Fig. 4B) sogar unerwünschte Einziehungen 18 bilden.
Zur gleichmäßigen Wärmeverteilung in einer Form für die nachfolgende Verformungsarbeit werden die Eckbereiche 1b und / oder die Seitenflächen 1e des Gießstrangquerschnitts 1a gegen Wärmeentzug isoliert (Fig. 5A und 5B). Dadurch bilden sich Temperaturgrenzbereiche 19, 20, 21 aus. In der Mitte des Gießstrangquerschnitts 1a herrscht der Temperaturgrenzbereich 21 (Fig. 5B), in dem Verformungsarbeit durch Pressen von oben nach unten geleistet werden kann. In diesem Mittenbereich ist daher die Temperatur noch höher als ganz oben oder ganz unten. Im übrigen werden auf diese Art Seigerungen leicht verteilt und Porositäten beseitigt.
Zusätzlich zur Isolierung der Eckbereiche 1b und / oder der Seitenflächen 1e des Gießstrangquerschnitts 1a werden die Strang-Oberseite 1f und die Strang-Unterseite 1g mit Kühlmittel selektiv intensiver gekühlt.
Im weiteren Verfahrensabschnitt wird der Gießstrangquerschnitt 1a von oben nach unten gemäß dem sog. Soft-reduction-Verfahren gewalzt, wobei eine sonst übliche Quetschung nicht stattfindet.
Die gezeigte Vorrichtung zum Stranggießen und anschließender Verformung eines Gießstranges 1 aus Stahl, insbesondere eines Gießstranges 1 mit Blockformat 2, wobei die Sekundärkühlung 4 und die Strangstützung 11 auf den Abkühlungszustand des Gießstrangquerschnitts 1a angepasst sind, ist derart gestaltet, dass die Sekundärkühlung 4 in Abhängigkeit des Erstarrungsprofils 5 und der zurückgelegten Wegstreckenlänge 6 beginnend mit im wesentlichen der vollen Strangbreite 1h ausgeführt ist und dass die Sekundärkühlung 4 und die Strangstützung 11 abhängig vom Erstarrungsprofil 5 des Gießstrangs 1 innerhalb der Wegstreckenlänge 6 derart vermindert werden, dass der Gießstrang 1 vor Eintritt in ein Soft-reduction-Segment 12 nur noch auf der Strang-Unterseite 1g der Strangbreite 1h gestützt wird. Um die gewünschte Temperaturverteilung mit einer in der Mitte verformungsfähigen Schicht zu erzielen, sind innerhalb der Sekundärkühlung 4 und der Strangstützung 11 an den Seitenflächen 1e des Gießstrangquerschnitts 1a und / oder an den Eckbereichen 1b Abdeck-elemente 13 angeordnet, die Winkelstücke 13a bilden können.
Dem Soft-reduction-Segment 12 sind am Anfang 12a und am Ende 12b Treibergerüste 14 mit angetriebenen Treiberrollen 14a zugeordnet. Das Soft-reduction-Segment 12 besteht selbst aus zwei oder mehreren Rollengerüsten 12c , deren Rollenpaare ohne Antrieb sind. Ein Oberrahmen 12d ist jeweils hydraulisch an einen Unterrahmen 12e anstellbar.
In Strangbewegungsrichtung 15 sind ferner vor und hinter dem Soft-reduction-Segment 12 ein oder mehrere Treibergerüste 14 angeordnet.
Um die gewünschte Temperaturverteilung in horizontalen, durcherstarrten Schichten zu-erzielen, ist vor einem Soft-reduction-Segment 12 eine Intensivkühleinrichtung 17 für die Strang-Oberseite 1f und die Strang-Unterseite 1g am Gießstrangquerschnitt 1a angeordnet. Diese hebt die Festigkeit an und bildet eine Softreduction-Vorbereitung. Die Intensivkühlung an der Strang-Oberseite 1f und der Strang-Unterseite 1g kann nicht nur vor dem Richttreiber 16, sondern auch vor dem verfahrbaren Soft-reduction-Segment 12 oder nach dem Richttreiber 16 sinnvoll angewendet werden.
In Fig. 6 ist eine zweite alternative Gestaltung dargestellt. Dort ist das Soft-reduction-Segment 12 als eine in Strangbewegungsrichtung 15 oder entgegen der Strangbewegungsrichtung 15 verschiebbare Einheit 12f ausgebildet, die in Strangbewegungsrichtung 15 vor einem oder mehreren Treibergerüsten 14 angeordnet ist.
Das Soft-reduction-Segment 12 im Richttreiberbereich wird als Pflichtkonzept verbunden mit dem Ausförderungskonzept bei Vorblockanlagen allgemein mit zwei Richtpunkten konzipiert. In Anbetracht des elasto-plastischen Verhaltens des Werkstoffs beim Biege-Richtvorgang nimmt der Gießstrang 1 eine gerade Form an. Abweichend gegenüber Brammenanlagen, in denen der Strang über eine Kurvenbahn zur geraden Form geführt wird, stellt sich beim Vorblockstrang im Richtbereich eine Biegelinie ein, die je nach Einflussgrößen von Trägheitsmoment, Temperatur des Gießstrangs und Temperaturverteilung innerhalb des Gießstrangquerschnitts 1a unterschiedlich ist, die sogar teilweise z.B. nach jedem Richtpunkt über kurze Strecken von der Basisbiegelinie abweicht und Biegewendepunkte aufweist, so dass der Gießstrang 1 in diesem Bereich ein besonders starkes Kriechverhalten aufweist. Aufgrund einer vorgegebenen Kurvenbahn im Soft-reduction-Segment 12 kann eine in der Praxis ermittelte zulässige Dehnung E vorgegeben werden. Das durch den Biegeprozess erzeugte elasto-plastische Verhaken bringt den Gießstrang 1 in einen Zustand (Werte der theoretischen Streckgrenze, des Fließverhaltens u. dgl.), der im Normalfall einen niedrigen Kraftaufwand erfordert, um zusätzlich Soft-reduction durchzuführen.
Bezugszeichenliste
1
Gießstrang
1a
Gießstrangquerschnitt
1b
Eckbereich
1 c
Mittenbereich
1d
Strangoberfläche
1e
Seitenfläche des Gießstrangquerschnitts
1f
Strang-Oberseite
1g
Strang-Unterseite
1 h
Strangbreite
2
Blockformat
3
Stranggießkokille
4
Sekundärkühlung
5
Erstarrungsprofil
5a
Strangschale
5b
Strangschalendicke
6
Wegstreckenlänge
7
Spritzstrahl
7a
Spritzwinkel
7b
Spritzstrahlbreite
8
Sumpfbreite
9
Abstand
10
Spritzdüsen
11
Strangstützung
12
Soft-reduction-Segment
12a
Anfang
12b
Ende
12c
Rollengerüst
12d
Oberrahmen
12e
Unterrahmen
12f
verschiebbare Einheit
13
Abdeckelemente
13a
Winkelstück
14
Treibergerüst
14a
Treiberrollen
15
Strangbewegungsrichtung
17
Intensivkühleinrichtung
18
Einziehung
19
Temperaturgrenzbereich
20
Temperaturgrenzbereich
21
Temperaturgrenzbereich

Claims (17)

  1. Verfahren zum Stranggießen und anschließendem Verformen eines Gießstranges (1) aus Stahl, insbesondere eines Gießstranges (1) mit Blockformat (2) oder Vorprofil-Format, bei dem die Sekundärkühlung (4) abhängig vom Abkühlungszustand des Gießstrangquerschnitts (1 a) im Strangverlauf angepasst wird, wobei die Sekundärkühlung (4) zumindest in Eckbereichen (1 b) vermindert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkühlung (4) in ihrer geometrischen Gestaltung dem Erstarrungsprofil (5) des Gießstrangs (1) an der folgenden Wegstreckenlänge (6) des Gießstrangs (1) jeweils analog angepasst wird und dass die Strangstützung (11) ebenfalls abhängig vom Erstarrungsprofil (5) des Gießstrangs (1) an der jeweils folgenden Wegstreckenlänge (6) analog vermindert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Eckbereiche (1b) des Gießstrangquerschnitts (1a) mit zunehmender Wegstreckenlänge (6) weniger gekühlt werden als die Mittenbereiche (1e).
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzstrahlen (7) in der Sekundärkühlung (4) mit ihrem Spritzwinkel (7a) der Strangschalendicke (5b) derart angepasst werden, dass einer kleiner werdenden Sumpfbreite (8) ein kleinerer Spritzwinkel (7a) zugeordnet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (9) der die Spritzstrahlen (7) erzeugenden Spritzdüsen (10) zur Strangoberfläche (1d) in Abhängigkeit des Erstarrungsprofils (5) verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Eckbereiche (1b) des Gießstrangquerschnitts (1a) mit zunehmender Wegstreckenlänge (6) weniger gestützt werden als der Mittenbereich (1 c).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Eckbereiche (1b) und / oder die Seitenflächen (1e) des Gießstrangquerschnitts (1a) gegen Wärmeentzug isoliert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Isolierung der Eckbereiche (1b) und / oder der Seitenflächen (1e) des Strangquerschnitts (1a) die Strang-Oberseite (1f) und die Strang-Unterseite (1g) mit Kühlmittel selektiv intensiver gekühlt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Gießstrangquerschnitt (1a) von oben nach unten gemäß dem sog. Soft-reduction-Verfahren gewalzt wird.
  9. Vorrichtung zum Stranggießen und anschließender Verformung eines Gießstranges (1) aus Stahl, insbesondere eines Gießstranges (1) mit Blockformat (2), wobei die Sekundärkühlung (4) auf den Abkühlungszustand des Gießstrangquerschnitts (1a) anpassbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkühlung (4) in Abhängigkeit des Erstarrungsprofils (5) und der Wegstreckenlänge (6) beginnend mit im wesentlichen der vollen Strangbreite (1h) ausgeführt ist und dass die Sekundärkühlung (4) mittels der Spritzstrahlen (7) und die Strangstützung (11) mittels der Stützrollen, abhängig vom Erstarrungsprofil (5) des Gießstrangs (1) innerhalb der Wegstrekkenlänge ( 6) in den Bogenabschnitten (A-D) derart vermindert ist, dass der Gießstrang (1) vor Eintritt in das Soft-reduction-Segment (12) nur noch auf der Strang-Unterseite (1g) der Strangbreite (1 h) gestützt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Sekundärkühlung (4) und der Strangstützung (11) an den Seitenflächen (1 e) des Gießstrangquerschnitts (1a) und / oder an den Eckbereichen (1 b) Abdeckelemente (13) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Soft-reduction-Segment (12) mit am Anfang (12a) und Ende (12b) angeordneten Treibergerüsten (14) mit angetriebenen Treiberrollen (14a) gebildet ist und dass das Soft-reduction-Segment (12) aus zumindest zwei Rollengerüsten (12c) mit Rollenpaaren ohne Antriebe gebildet ist, wobei der Oberrahmen (12d) jeweils hydraulisch an den Unterrahmen (12e) anstellbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Strangbewegungsrichtung (15) vor und hinter dem Soft-reduction-Segment (12) ein oder mehrere Treibergerüste (14) angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor und / oder nach einem Richttreiber eine Intensivkühleinrichtung (17) für die Strang-Oberseite (1f) und die Strang-Unterseite (1g) des Gießstrangquerschnitts (1a) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Soft-Reduction-Segment (12) eine Intensivkühleinrichtung (17) für die Strang-Oberseite (1f) und die Strang-Unterseite (1g) des Gießstrangquerschnitts (1 a) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Soft-reduction-Segment (12) eine in Strangbewegungsrichtung (15) oder entgegen der Strangbewegungsrichtung (15) verschiebbare Einheit (12f) bildet, die vor einem oder mehreren Treibergerüsten (14) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Soft-reduction-Segmente (12) als Richt- und Soft-reduction-Segmente zwischen den Treibergerüsten (14) angeordnet sind.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Soft-reduction-Segmente (12) in Strangbewegungsrichtung (15) nach der Richt- und Ausfördermaschine angeordnet sind.
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