Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer Stranggiessanlage

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer eine Senkrecht-Kokille aufweisenden Stranggießanlage, wobei mit einem unmittelbar unterhalb der Kokille senkrecht verlaufenden ersten Segment der Strangführung ausschließlich die Strangreduktion, auch Gießwalzen genannt, vorgenommen wird.

[0002] Dünnbrammenanlagen sind geeignet zum Gießen von vorzugsweise Stahl mit beispielsweise einer Erstarrungsdicke von 60 - 120 mm beispielsweise 80 mm und Gießgeschwindigkeiten bis zu 10 m/min und einer maximalen Gießleistung von ca. 3 mio/t/a.

[0003] Bekannte Dünnbrammenanlagen mit einer Strangdickenreduktion, realisiert mit einer Gießwalzvorrichtung, reduzieren die Strangdicke unmittelbar unterhalb der Stranggießkokille, die mit ein oder zwei Fußrollenpaaren ausgerüstet ist, vorwiegend im sogenannten "Segment 0". Hier wird die Dicke des Stranges zum Beispiel von 65 mm auf 40 mm über eine metallurgische Länge von ca. 2 m, d.h. über die gesamte Länge des Segments (bzw. Gerüstes) 0, daß nicht senkrecht angeordnet ist, bei einer Gießgeschwindigkeit von maximal 6 m/min reduziert. Diese Anlagendaten führen zu einer Strangdickenreduktion von maximal 38% und einer Deformationsgeschwindigkeit in der Strangdicke von maximal 1,25 mm/sec.

[0004] Während dieser Verweilzeit des Stranges mit flüssigem Kern wird die Strangschale mit einer Dicke von ca. 8 bis 12 mm bei ihrem Eintritt in das Segment 0, bedingt durch ihr Ausbauchen zwischen den Stranggießanlagenrollen, stark deformiert. Diese innere Deformation nimmt bei steigender Gießgeschwindigkeit und Anlagenhöhe oder auch ferrostatischem Druck zu und nimmt mit kleiner werdendem Rollenabstand ab. Hierzu ist zu bemerken, daß ein Rollendurchmesser von z.B. 120 bis 140 mm aus maschinenbaulichen Kriterien (mechanische Belastung, konstruktionsbedingte Grenzen besonders bei zwischengelagerten Rollen) bisher nicht zu unterschreiten ist. Eine mögliche maschinenbauliche Lösung könnte eine Gleitplatte, auch als "grid" bekannt, darstellen, die allerdings für die Durchführung einer Reduktion der Strangdicke ungeeignet ist.

[0005] Die innere Deformation wird beim normalen Stranggießen im wesentlichen von

• der Ausbuchtung bzw. -bauchung des Stranges zwischen den Rollen
• dem Biegen des Stranges aus der Senkrechten in den inneren Kreisbogen
• dem Richten des Stranges in die Horizontale
• der Abweichung der Rollen aus der idealen Strangführungslinie durch
  • Rollensatz
  • Rollenschlag und der
• Zugspannung

bestimmt.

[0006] Zusätzlich zu diesen inneren und aber auch den Oberflächen-Deformationen sind die Deformationen zu rechnen, die durch die Strangdikkenreduktion oder auch das sogenannte Gießwalzen im Segment 0 erzeugt werden. Diese spezifische innere Deformation überlagert die bereits im Segment 0 erzeugte Deformation, hervorgerufen im wesentlichen durch die Strangausbuchtung und den Biegevorgang aus der Senkrechten in den inneren Kreisbogen. Diese Kumulation der einzelnen spezifischen Deformationen kann zu einer Gesamtdeformation führen, die kritisch wird und zum Reißen der inneren aber auch äußeren Strangschale führt.

[0007] Diese Art der zusätzlichen Strangschalenbelastung durch das Gießwalzen oder die Dickenreduktion während der Erstarrung in dem z.B. 2 m langen Segment 0 unmittelbar unterhalb der Kokille wird in den Patentschriften DE 44 03 048 und DE 44 03 049 beschrieben, und in dem Diagramm gemäß Figur 1 beispielhaft im Detail dargestellt.

[0008] Nach Figur 1 schließt sich an eine 1 m lange senkrechte Kokille mit ein oder zwei Fußrollenpaaren ein 2 m langes Segment 0 an, in dem der Strang sowohl über mehrere Stufen in den inneren Kreisbogen gebogen als auch in seiner Dicke reduziert wird. Diese beiden gleichzeitig ablaufenden Vorgänge bzw. Deformationen führen zu einer sich überlagernden kumulierten Gesamtdeformation, bestehend aus der Biegedeformation (D-B) und der Gießwalzdeformation (D-Gw). Die Gesamtdeformation (D-Ge), die auf die Strangschale wirkt, kann größer als die kritische Grenzdeformation (D-Kr) werden und zu Rißbildung der inneren aber auch äußeren Strangschale führen. Diese Gefahr wird mit steigender Gießgeschwindigkeit größer, bedingt durch einen Rollenabstand bzw. Rollendurchmesser im Segment 0, der aus maschinenbaulichen Grenzen nicht beliebig klein werden kann.

[0009] Außerdem ist bei der Beschreibung dieses Problems zu berücksichtigen, daß die Grenzdeformation (D-Kr) sich für jede Stahlgüte spezifisch verhält. So ist z.B. eine Tiefziehgüte bezüglich der Absorption von Deformationen ohne die Folgen einer Rißbildung weniger kritisch als z.B. eine mikro-legierte API X 80-Stahlgüte.

[0010] Weiterhin nimmt die Ausbildung und Ausdehnung der überhitzten Schmelze oder auch der reinen Schmelzphase im Strang, angezeigt durch die Gerade (G1) in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit, einen wesentlichen Einfluß auf die Stranginnenqualität. Am aufgezeigten Beispiel in Figur 1 reicht die reine Schmelzphase oder auch die geometrisch tiefste Liquidus-Temperatur in der Mitte des Stranges bei einer Gießgeschwindigkeit VG von 5 m/min bis ca. 1,5 m und bei VG10 m/min bis ca. 3,0 m unterhalb des Gießspiegels. Unterhalb dieses Punktes liegt das 2-Phasengebiet über die gesamte Strangdicke vor, bestehend aus Schmelze und Kristall, das mit wachsendem Abstand in Richtung Sumpfspitze oder der Enderstarrung proportional an Schmelzanteil zu Gunsten von Kristallanteil verliert.

[0011] Bei einem Kristallanteil von 50%, also auf dem halben Abstand zwischen dem tiefsten Liquidus-Punkt von 1,5 m bei z.B. VG 5 m/min und der Enderstarrung, die bei ca. 15 m stattfindet, d.h. bei 8,25 m (1,5m + (15m - 1,5m)x0,5 = 8,25m)(Gw-50%) besitzt die Schmelz/-Kristall-Phase eine Viskosität von 10 000 cP. Bei einem Kristallanteil von 80% nimmt das 2-Phasengebiet eine Viskosität von 40 000 cP an, wogegen die reine Schmelzphase bis zum tiefsten Liquiduspunkt eine Viskosität je nach Stahlgüte von nur ca. 1 bis 5 cP aufweist und darüber hinaus seine partielle Viskosität zwischen den Kristallen (Kristallnetzwerk bzw. Dendriten) bis zur Enderstarrung praktisch nicht steigert, somit konstant hält.

[0012] Um einen Bezug der genannten Viskositäten im 2-Phasengebiet zu bekannten Stoffen des Alltags herzustellen, wird an folgende Stoffe erinnert:

• Wasser   bei 20 °C   1 cp = 10exp3 Ns/m exp2
• Olivenöl   bei 20 °C   80 cp
• Honig   bei 20 °C   10 000 cp
• Nivea   bei 20 °C   40 000 cp
• Margarine   bei 20 °C   100 000 cp
• Bitumen   bei 20 °C   1 000 000 cp

[0013] Diese Viskositäten machen deutlich, daß für eine gute Zwangskonvektion und damit auch eine gute Zertrümmerung von Kristallen durch eine Strangdickenreduktion im Kern des Stranges eine Kristall/-Schmelzen-Struktur vorliegen sollte, d.h. bei maximaler Gießgeschwindigkeit sollte im Bereich des Segmentes 0 der Strang bereits im Kern ein 2-Phasengebiet aufweisen bzw. die reine Schmelzphase oder auch der Überhitzungsbereich bzw. die Penetrationszone für das Aufsteigen von Oxiden nicht mehr vorhanden sein. Diese Bedingungen in Verbindung mit dem oxidischen Reinheitsgrad haben zu der Erkenntnis geführt, daß das Segment 0 einmal senkrecht sein sollte und zum zweiten nur zur Strangdickenreduktion dienen sollte und nicht noch zusätzlich zum Biegen des Stranges.

[0014] In Figur 1, die diese oben beschriebenen schlechten Bedingungen darstellt, dehnt sich die Überhitzungszone oder der tiefste Liquiduspunkt bis an das Ende des Segmentes 0 und damit bereits in den inneren Kreisbogen der Stranggießanlage im Falle der maximalen Gießgeschwindigkeit von 10 m/min aus, angezeigt durch den Punkt (1.1) auf der Geraden (G1). Diese Gießbedingungen sind sowohl für die Strangschalendeformation als auch für den oxidischen Reinheitsgrad äußerst unvorteilhaft.

[0015] Das 2-Phasengebiet - aufgespannt zwischen zwei Geraden, nämlich der Geraden (G1) für die Anordnung des tiefsten Liquiduspunktes in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit und der Geraden (G2) für den tiefsten Soliduspunkt oder die Enderstarrung in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit - beginnt im Falle der maximalen Gießgeschwindigkeit von 10 m/min am Ende des Segmentes 0, das die Strangdickenreduktion vornimmt.

[0016] Die Figur 3, Teilbild 3a (vgl. die linke Hälfte von Fig. 3) stellt ebenfalls beispielhaft die Ausbildung der unterschiedlichen Phasen eines 100 mm dicken Stranges vom Gießspiegel in der Kokille mit anschließender Strangdickenreduktion in dem 2 m langen Segment 0 von 100 mm auf 80 mm Erstarrungsdicke bis zur Enderstarrung im letzten Segment Nr. 14 für die maximale Gießgeschwindigkeit von 10 m/min dar. Das Teilbild 3a macht nochmals sehr deutlich, daß das Segment 0 sowohl die höchst mögliche Deformation, hervorgerufen durch die Strangdickenreduktion und den Biegevorgang von der Senkrechten in den inneren Kreisbogen über fünf Biegepunkte, in den Strang einbringt als auch schlechte Bedingungen für das Aufsteigen von Oxiden in den Gießspiegel und damit in die Gießschlacke einstellt.

[0017] Außerdem macht Teilbild 3a deutlich, daß bei einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min die Reduktionsgeschwindigkeit, die auf die Schale des Stranges wirkt, der von 100 mm auf 80 mm Dicke, d.h. um 20 % reduziert wird, 0,833 mm/sec. und bei einer Gießgeschwindigkeit von 10 m /min. 1.66 mm/sec. beträgt. Diese Reduktionsgeschwindigkeit der Strangdicke stellt ein direktes Maß für die Deformation der Strangschale dar, die am Eintritt in das Segment 0 bei einer Gießgeschwindigkeit von 5 m/min ca. 10,3 mm und bei einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min ca. 7,3 mm dick ist. Diese Strangdeformation, hervorgerufen durch das Gießwalzen, ist hoch und wird außerdem durch die Geschwindigkeitserhöhung von 5 auf 10 m/min nicht nur von 0,83 auf 1,66 mm/sec. verdoppelt, wie es die vereinfachte Rechengröße 1,66 mm/sec. zum Ausdruck bringt, sondern die Geschwindigkeitserhöhung geht mit einer quadratischen Funktion in die Deformation ein.

[0018] Diese hohen Deformationen, außerdem noch überlagert von den Biegevorgängen im Segment 0, führen zu der Gefahr von Rissen der inneren sowie auch äußeren Strangschale und hier besonders auch bei rißempfindlichen Stahlgüten.

[0019] In dem Dokument EP 0 611 610 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes. Vorstreifens oder einer Bramme beschrieben. Die dargestellte Stranggießanlage arbeitet mit einer Durchlaufkokille, mit der Gußstränge in einer Dicke zwischen 60 und 150 mm oder auch sogenannte Dünnbrammen mit einer Dicke zwischen 60 und 100 mm gegossen werden. Unterhalb der Durchlaufkokille, die als gerade Kokille ausgebildet ist, ist zur Bildung einer ersten Verformungsstufe ein Vertikalstützgerüst angeordnet, dass hydraulisch an die Strangschale anstellbare Stützrollen aufweist. Dieses Vertikalstützgerüst ist in zwei Teilsegmente unterteilt, so daß mit jedem Teilsegment unterschiedliche Kräfte auf den Strang aufbringbar sind. Mit Hilfe dieses Vertikalstützgerüstes wird eine sogenannte "weiche Reduktion" des erstarrenden Stranges mit noch flüssigem Kern als erster Verformungsschritt durchgeführt, wobei die Belastung der Strangschale in der Zwei-Phasen-Grenzschicht unter einer die Endproduktqualität beeinflussenden Grenzdehnung bleibt. Mit dieser sogenannten "weichen Reduktion" soll eine Verringerung der Strangdicke um bis zu 30 mm erzielbar sein. Nach Umlenkung des Stranges in die Horizontale kann die Verformung des bereits durcherstarrten Stranges weitergehen, oder der Strang wird in Brammenformat ausgefördert und in Längen getrennt. Dieses Dokument enthält keine Hinweise darauf, mit welchen zusätzlichen Maßnahmen die besondere Gefahr von Innenrissen im Strang vermindert bzw. vermieden werden kann.

[0020] Die vorbeschriebenen Erkenntnisse und Zusammenhänge vorausschickend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Hochgeschwindigkeitsbrammenanlagen auf der Basis von Einrichtungen zur Strangdickenreduktion unmittelbar unterhalb der Kokille eine Verfahrens- und ein Anlagenkonzept für eine Stranggießanlage vorzugschlagen, das eine optimale Oberflächen- und Innenqualität des Stahlstranges sicherstellt.

[0021] Diese Aufgabe wird mit den im Verfahrensanspruch 1 bzw. den im Vorrichtungsanspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Maßnahmen der Unteransprüche enthalten zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Diese stellt eine unerwartete Lösung der aufgezeigten zahlreichen und komplexen Probleme dar und wird im Folgenden näher beschrieben. Die Erfindung sichert und vereinigt die nun aufgeführten Merkmale wie:

• einen minimalen ferrostatischen Druck oder auch eine minimale Anlagenhöhe zwischen dem Gießspiegel in einer vorteilhaft hydraulisch angetriebenen, oszillierenden Senkrecht-Kokille und der Enderstarrung im horizontal verlaufenden Bereich der Strangführung,
• minimierte Deformationsdichte-Verteilung der Gesamtdeformation, bestehend aus der Gießwalzdeformation und der Biegedeformation bei einer Senkrecht-Abbiegeanlage mit konkav ausgeführten Kokillenbreitseiten, vorgegebenen Rollendurchmessern in der Strangführung und bis zu einer maximalen Gießgeschwindigkeit von vorteilhaft 10 m/min,
• einem völligen Abbau der Überhitzungsphase oder Penetrationszone für das Aufsteigen von Oxiden im Senkrechtteil der Stranggießanlage d.h. im Segment 0, dem Maschinenelement zur Durchführung der Strangdickenreduktion bei maximaler Gießgeschwindigkeit von z.B. 10 m/min, zur Sicherstellung einer Strangsymmetrie im Bereich der Überhitzung oder reinen Schmelzphase,
• einen Gießwalzvorgang bei maximaler Gießgeschwindigkeit von z.B. 10 m/min im Segment 0, bei dem das 2-Phasengebiet Schmelze/Kristall in der Mitte des Stranges spätestens am Ende des Segmentes 0, das die Strangdickenreduktion oder das Gießwalzen vornimmt, vorliegt,
• eine Deformationsgeschwindigkeit der Strangschale im Segment 0 von maximal 1,2 mm/s,
• eine minimierte Biegedeformationsdichte im Segment 1 aus der Senkrechten über mehrere Biegepunkte in den inneren Kreisbogen unabhängig von der Gießwalzdeformation im Segment 0, das direkt vor dem Segment 1 angeordnet ist,
• eine minimierte Richtdeformationsdichte aus dem inneren Anlagenradius über mehrere Richt- oder Rückbiegepunkte in die Horizontale, vorzugsweise mindestens 12 s oder mindestens 2 m vor der Enderstarrung bezogen auf eine Durchschnitts-Gießgeschwindigkeit von 80% der maximalen Gießgeschwindigkeit.

[0022] Die Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.

[0023] In den Figuren 2 und dem Teilbild 3b, (vgl. die rechte Hälfte von Figur 3) ist die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens sowie der Vorrichtung bildlich charakterisiert.

[0024] Die Figur 2 stellt die erfindungsgemäße Verteilung der Stranginnendeformation über die Strangführungslänge mit der Kennzeichnung der Anlagenkonfiguration für die Gießgeschwindigkeiten 5 und 10 m/min sowie die Ausdehnung der reinen Schmelzphase, die Enderstarrung in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit und die Grenzdeformation dar.

[0025] Das Stranggießverfahren ist erfindungsgemäß so aufgebaut, daß die Strangdeformationsdichte über die Strangführung minimiert ist und jede Deformationsart unabhängig von der anderen hintereinander angeordnet stattfindet. Die Deformationskurven (D-5) und (D-10) verlaufen unterhalb der kritischen und damit Grenzdeformation (D-Kr). Weiterhin machen die Deformationskurven deutlich, daß eine Kumulation der Deformationen, hervorgerufen durch das Gießwalzen und die Biegung, dadurch vermieden wird, daß im Ausführungsbeispiel die Strangdickenreduktion (D-Gw) in einem 3 m langen, vertikalen Segment 0 und die Biegung (D-B) des Stranges in dem anschließenden Segment 1 über z.B. fünf Biegepunkte vorgenommen wird.

[0026] Weiterhin ist der Figur 2 zu entnehmen, daß der tiefste Liquiduspunkt (1.1) oder die Überhitzungszone bzw. die Penetrationszone im Inneren des Stranges, die ca. 10% der Erstarrungszeit bei einer Überhitzung von 25 °C des Stahles im Verteiler ausmacht, bei der maximalen Gießgeschwindigkeit von 10 m/min bis 3 m unterhalb des Gießspiegels reicht bzw. bis 2 m tief in das Segment 0 hineinragt. Hierdurch ist sichergestellt, daß Oxide frei und symmetrisch zur Strangerstarrung in der vertikal angeordneten reinen Schmelzphase aufsteigen können und gleichzeitig unterhalb des tiefsten Liquiduspunktes, von dem ab das 2-Phasengebiet das Stranginnere bis in die Strangmitte völlig ausfüllt, die Zertrümmerung der Kristalle und die Unterdrückung der Makro- und Mittenseigerung durch den Gießwalzvorgang über die restliche Länge von 1 m im Segment 0 stattfinden kann.

[0027] Das 2-Phasengebiet wird von der Geraden (G1), die die tiefste Position des Liquiduspunktes und der Geraden (G2), die die Lage der Sumpfspitze in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit darstellt, aufgespannt. Das 2-Phasengebiet Kristall/Schmelze beginnt im Falle von VG 5 m/min bei ca. 1,5 m (Liquiduspunkt 1.2) unterhalb des Gießspiegels bzw. 0,5 m nach Eintritt des Stranges in das Segment 0 und endet bei ca. 15,1 m (Punkt 2.2(in Fig. 2)) mit der Sumpfspitze; im Falle einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min beginnt das 2-Phasengebiet bei ca. 3 m (1.1) und endet mit der Sumpfspitze bei ca. 30.2 m (2.1) (vgl. Fig. 2).

[0028] Die Strangreduktion oder der Gießwalzvorgang mit vollem 2-Phasengebiet zwischen den Strangschalen erstreckt sich im Falle von VG 5 m/min Gießgeschwindigkeit über 2,5 m und im Falle von VG 10 m/min über 1 m der Restlänge des Segmentes 0. In beiden Fällen wird eine Zwangskonvektion des 2-Phasengebietes und damit eine Verbesserung der Stranginnenqualität gewährleistet.

[0029] Die Rückbiegung des Stranges vom inneren Radius - von z.B. 4 m über mehrere Rückbiegepunkte, beispielsweise fünf Richtpunkte - in die Horizontale wird gemäß Fig. 3 beispielhaft im 2 m langen Segment 4 vorgenommen, um eine sanfte Rückdeformation (D-R) sicherzustellen und gleichzeitig die Enderstarrung und damit die Stranginnenqualität nicht durch Strangdeformationen negativ zu beeinflussen.

[0030] Weiterhin ist auf das in Figur 3 dargestellte Teilbild 3b hinzuweisen. Hier wird besonders im Vergleich zu dem Teilbild 3a deutlich, daß die Gießwalzdeformation (D-Gw) von 100 auf 80 mm über ein 3 m langes Segment 0 und damit nur mit einer Deformationsgeschwindigkeit von 1,11 mm/s im Falle einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min und 0,55 mm/s im Falle von VG 5 m/min stattfindet. Diese Deformationsgeschwindigkeit ist wesentlich verringert gegenüber der von 1,66 mm/s im Falle eines 2m langen Segmentes 0 und 10 m/min Gießgeschwindigkeit. Damit liegt die Deformationsgeschwindigkeit unterhalb des als kritisch bekannten Wertes von 1,25 mm/s.

[0031] Die mit der Erfindung erreichten Vorteile ergeben sich aus der Sicherstellung eines Stranggießverfahrens für dünne Brammen von einer Erstarrungsdicke zwischen vorzugsweise 60 - 120 mm mit einer Gießwalzstufe unmittelbar unterhalb der Senkrecht-Kokille in einem vertikal angeordneten Segment 0. Die Senkrecht-Kokille, in die gemäß Fig. 4 ein Tauchausguß (Ta) den Stahl aus dem Verteiler (V) leitet, sollte vorteilhaft konkave Breitseitenplatten aufweisen und hydraulisch angetrieben sein, um

• eine genaue Oszillation und die Variation der Hubhöhe, der Frequenz sowie der Oszillationsform während des Gießens,
• eine gleichförmige Schlackenschmierung über die gesamte Strangbreite,
• eine ruhige Badspiegelbewegung,
• einen gleichförmigen Wärmedurchgang in die Kokille,
• einen zentrischen Strangverlauf sowohl in der Kokille als auch in der Strangführung und
• eine hohe Gießsicherheit unter Vermeidung von Durchbrüchen

sicherzustellen.

[0032] Auch kann die Strangführung konkav mit einer Abweichung von der Linearität von maximal 2 x 12 mm ausgebildet sein, um den Strang auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten gerade und sicher in der Strangführung zu führen. Dies kann z.B. mit einem konkav ausgeführten Profil der Strangführungsrollen realisiert werden. Außerdem muß das Maß der konkaven Auslenkung vom Kokillenaustritt oder auch von der ersten Strangführungsrolle bis zur letzten Rolle der Strangführung nicht konstant sein und in Richtung Strangführungsende funktional stetig bis auf eine minimale Restkonkavität oder eine Restballigkeit der Bramme von 0 mm abnehmen.

[0033] Das Segment 0 ist vertikal angeordnet und ausschließlich für die Strangdickenreduktion eingesetzt. Es soll eine Mindestlänge besitzen, die bei maximaler Gießgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit in der Reduktion der Gießdicke von kleiner als 1,25 mm/s im Strang erzeugt und gleichzeitig bei der maximal möglichen Gießgeschwindigkeit eine Mindestlänge aufweist, die den völligen Abbau der Überhitzung und möglichst auch noch eine Zertrümmerung der Kristallphase im 2-Phasengebiet Kristall/Schmelze und Unterdrückung der Makro- und Mittenseigerung sicherstellt. In diesem beschriebenen Beispiel weist das Segment 0 eine Länge von 3 m auf.

[0034] Im Segment 1, d.h. unmittelbar anschließend an den Gießvorgang im Segment 0, wird erfindungsgemäß die Biegung des Stranges mit einem 2-Phasengemisch zwischen den Strangschalen über beispielsweise fünf Biegepunkte in den inneren Kreisbogen von z.B. 4 m im Segment 1 vorgenommen, um die Strangschalendeformationsdichte klein zu halten und nicht mit der zuvor erfolgten Gießwalzdeformation kumulieren zu lassen.

[0035] Entsprechend der geometrischen Zusammenhänge und einer Anlagenhöhe von z.B. ca. 8 m ergibt sich eine Rückbiegung in die Horizontale beispielsweise über fünf Richtpunkte im Segment 4 nach ca. 12 m Abstand vom Gießspiegel, die weit vor der Enderstarrung stattfindet, die bei ca. 15 oder 30 m Abstand vom Gießspiegel im Falle von VG 5 oder 10 m/min abgeschlossen ist. Zwischen der Rückbiegung und der damit verbundenen Deformation der inneren Strangschale und der Enderstarrung, die äußerst empfindlich gegenüber Deformationen ist, liegen somit 36 s oder 108 s, womit eine Störung der Enderstarrung im Bereich der Sumpfspitze und die damit verbundenen Fehler im Kern der Bramme durch den Rückbiegevorgang ausgeschlossen sind.

[0036] In Figur 4 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine einadrige Stranggießanlage zur Erzeugung von maximal 3.0 mio tpa im Schnitt für eine Strangdicke von 100 mm am Austritt der Senkrecht-Kokille mit hydraulischem Antrieb, einer Erstarrungsdicke von 80 mm und 10 m/min maximaler Gießgeschwindigkeit gezeigt, bestehend aus

• einer 1,2 m langen Senkrecht-Kokille mit einer Dicke von maximal 180 mm in der Mitte des Gießspiegels und einer minimalen Dicke von 100 mm in der Mitte und einer Dicke von 100 mm im Schmalseitenbereich des Kokillenaustritts,
• einem vertikalen Segment 0, ausgerüstet als 3 m langes Zangensegment zur Reduktion der Strangdicke auf 80 mm,
• einem Segment 1 mit fünf Biegepunkten und einem inneren Radius von 4m,
• den Segmenten 2 und 3 im inneren Kreisbogen,
• einem Segment 4 mit fünf Richtpunkten und
• den Segmenten 5 bis 13 im horizontalen Teil der Strangführung.

[0037] Die gesamte Stranggießanlage hat eine metallurgische Länge von ca. 30 m, von denen ca. 4 m vertikal angeordnet sind (K und 0), ca. 8 m im Kreisbogen (Segment 1,2,3,4) und ca. 18 m horizontal verlaufen (Segmente 5 bis 13). Bei der Gießgeschwindigkeit von maximal 10 m/min ragt der tiefste Liquiduspunkt ((1.1)) etwa 2 m in das 3 m lange Segment 0 hinein, womit ein optimales Aufsteigen von Oxiden in die Gießschlacke und gleichzeitig eine symmetrische Verteilung der im Stahl verbleibenden Oxide aber auch ein Zertrümmern der Kristalle im 2-Phasengebiet sowie eine Unterdrückung der Kernseigerung im Strang gewährleistet ist. Bei ca. 16.5 m Abstand vom Gießspiegel liegt ein 2-Phasengemisch von 50% Kristallanteil ((Gw-50%)) mit einer Viskosität von 10 000 cP (gleich wie Honig bei 20 °C) vor. Außerdem findet die Enderstarrung ((2.1)) im letzten Segment (13) weit von der Rückbiegung im Segment 4 statt. Zwischen der Rückbiegung und der Enderstarrung im Sumpfspitzenbereich liegt eine ungestörte Erstarrungszeit von ca. 108 s, die eine gute Kernerstarrung sicherstellt.

Bezugszeichenliste

[0038] 

-(D-5)

Stranginnendeformation während der Erstarrung für 5 m/min Gießgeschwindigkeit

-(D-10)

Stranginnendeformation während der Erstarrung für 10 m/min Gießgeschwindigkeit

-(D-B)

Biegedeformation auf die innere Strangschale bei der Biegung des Stranges aus der Senkrechten in den inneren Kreisbogen

-(D-R)

Rückbiegedeformation auf die innere Strangschale beim Richten des Stranges aus dem inneren Kreisbogen über mehrere Richtpunkte in die Horizontale

-(D-Gw)

Gießwalzdeformation auf die innere Strangschale

-(D-Ge)

Gesamtdeformation auf die innere Strangschale (D-Ge)=(D-B)+(D-Gw).

-(D-Kr)

Kritische oder Grenzdeformation der inneren Strangschale

-(1)

tiefster Punkt der Überhitzung oder tiefster Liquiduspunkt als Abstand in m vom Gießspiegel in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit

-(1.1)

Abstand des tiefsten Liquiduspunktes vom Gießspiegel für 10 m/min Gießgeschwindigkeit

-(1.2)

Abstand des tiefsten Liquiduspunktes vom Gießspiegel für 5 m/min Gießgeschwindigkeit

-(Gw-50%)

2-Phasengemisch mit 50% Kristallanteil und ca. 10 000 cP (äquivalent zu Honig bei 20 °C) im Abstand von 8,25 m bzw. 16,6 m vom Gießspiegel im Falle der Gießgeschwindigkeiten 5 und 10 m/min

-(2)

tiefster Soliduspunkt oder Sumpfspitze in m vom Gießspiegel in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit

-(2.1)

Abstand der Sumpfspitze vom Gießspiegel für eine Gießgeschwindigkeit von 10 m/min

-(2.2)

Abstand der Sumpfspitze vom Gießspiegel für eine Gießgeschwindigkeit von 5 m/min

- V

Verteiler

- Ta

Tauchausguß

- K

Senkrecht-Kokille mit hydraulischem Antrieb zur Oszillation

- 0

Segment 0 als Zangensegment

- 1

Segment 1 als Biegesegment

- 2

Segment 2 als Kreisbogensegment

- 3

Segment 3 als Kreisbogensegment

- 4

Segment 4 als Rückbiegesegment

- 5

Segment 5 als Horizontalsegment

- 6

Segment 6 als Horizontalsegment, ....

- 14

Segment 14 als Horizontalsegment

Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von dünnen Brammen auf einer eine Senkrecht-Kokille aufweisenden Stranggießanlage, wobei mit einem unmittelbar unterhalb der Kokille senkrecht verlaufenden ersten Segment (0) der Strangführung ausschließlich die Strangreduktion, auch Gießwalzen genannt, vorgenommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß -bezogen auf die Länge des senkrecht verlaufenden Segments (0)- bei maximaler Gießgeschwindigkeit die reine Schmelzphase oder der tiefste Liquiduspunkt zwischen dem ersten Drittel und dem Ende des Segments (0) eingestellt wird, und nicht aus dem Segment (0) verlagert wird, wobei ferner in dem unmittelbar unter dem ersten Segment (0) angeordneten Segment 1 die Biegung des Stranges über mehrere Biegepunkte in den inneren Kreisbogen R₅ vorgenommen wird und wobei schließlich der Strang vor der Enderstarrung über mehrere Rückbiegepunkte in die Horizontale zurückgebogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Senkrecht-Kokille mit einem konkaven Profil ihrer Breitseiten, das in der Horizontalen symmetrisch verläuft, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil vom Kokillenanfang (Gießspiegelbereich) bis zum Kokillenende über einen funktionalen Verlauf völlig zurückgenommen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil vom Kokillenanfang (Gießspiegelbereich) bis zum Kokillenende über einen funktionalen Verlauf auf eine Restkonkavität von maximal 10% der Erstarrungsdicke je Breitseitenplatte zurückgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restkonkavität in der Strangführung funktional auf eine Konkavität oder Balligkeit der Bramme von minimal +0 mm zurückgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deformationsgeschwindigkeit im Strang bei der Strangdickenreduktion einen Wert von 1,25 mm/s nicht überschreitet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
eine Stranggießgeschwindigkeit von maximal 10 m/min.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der letzte Rückbiegepunkt bei 80 % der maximalen Gießgeschwindigkeit auf einen Abstand zur Sumpfspitze von mindestens 2 m eingestellt wird.

9. Stranggießanlage zur Erzeugung von dünnen Brammen mittels einer Senkrecht-Kokille, wobei unterhalb der Kokille ein senkrecht verlaufendes erstes Segment (0) der Strangführung zur Strangdickenreduktion angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das senkrecht verlaufende Segment (0) mindestens eine Länge von 2 m aufweist, das folgende Segment (1) mindestens drei Biegepunkte aufweist und der Radius des inneren Kreisbogens R₅ zwischen 3 und 6 m liegt und zur Rückbiegung des Stranges aus dem inneren Kreisbogen R₅ in die Horizontale mindestens drei Richtpunkte ausgebildet sind.

10. Stranggießanlage nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlagenhöhe zwischen Gießspiegel und der Unterkante des Stranges in der horizontal verlaufenden Strangführung nicht mehr als 10 m beträgt.

11. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kokille im Schmalseitenbereich eine Dicke zwischen 160 und 70 mm aufweist.

12. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breitseiten der Senkrecht-Kokille ein horizontal verlaufendes, konkaves und symmetrisches Profil mit einer Öffnung in der Breitseitenmitte des Gießspiegelbereiches von maximal 40 mm je Breitseite aufweisen.

13. Stranggießanlage nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil von maximal 40 mm je Breitseite im Gießspiegelbereich der Kokille bis spätestens zum Ende der Kokille völlig zurückgehend ausgebildet ist.

14. Stranggießanlage nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das konkave Profil von maximal 40 mm je Breitseite im Gießspiegel der Kokille bis zum Ende der Kokille funktional auf eine Restkonkavität von maximal 12 mm je Breitseite zurückgehend ausgebildet ist.

15. Stranggießanlage nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Restkonkavität am Kokillenaustritt in der Strangführung funktional auf eine minimale Konkavität oder Balligkeit der Bramme von minimal +0 mm zurückgehend ausgebildet ist.

16. Stranggießanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stranggießanlagenlänge bzw. die Strangführung mindestens 10 m beträgt.

Claims

1. A method for producing thin slabs in a continuous casting machine that contains a vertical mould, wherein only the reduction of the billet or the so-called direct billet reduction is realized with a first segment (0) of the billet guide which vertically extends directly underneath the mould,
characterized by the fact
that the pure melting phase or the lowest liquidus point is-referred to the length of the vertically extending segment (0) - adjusted between the first third and the end of the segment (0) at the maximum casting speed and not shifted from this segment (0), wherein the billet is bent into the inner circular arc R₅ at several bending points in the segment 1 that is arranged directly underneath the first segment (0), and wherein the billet is ultimately bent back into the horizontal line at several reverse bending points before the final solidification.

2. The method according to Claim 1,
characterized by the fact
that a vertical mould is used in which the two broadsides have a concave profile that symmetrically extends in the horizontal line.

3. The method according to Claim 1,
characterized by the fact
that the concave profile is reduced to zero between the beginning of the mould (casting level region) and the end of the mould by means of a functional section.

4. The method according to Claims 2 and 3,
characterized by the fact
that the concave profile is reduced to a residual concavity of no more than 10 % of the solidification thickness on each broadside plate between the beginning of the mould (casting level region) and the end of the mould, namely by means of a functional section.

5. The method according to Claim 4,
characterized by the fact
that the residual concavity is functionally reduced in the billet guide to a billet concavity or curvature of no less than +0 mm.

6. The method according to one of Claims 1-5,
characterized by the fact
that the deformation speed in the billet does not exceed a value of 1.25 mm/s during the reduction of the billet thickness.

7. The method according to one of Claims 1-6,
characterized by
a continuous casting speed of no more than 10 m/min.

8. The method according to one of Claims 1-7,
characterized by the fact
that the last reverse bending point is adjusted to a distance of at least 2 m from the head of the pool at 80 % of the maximum casting speed.

9. A continuous casting machine for producing thin slabs by means of a vertical mould, wherein a vertically extending first segment (0) of the billet guide which serves for reducing the billet thickness is arranged underneath the mould,
characterized by the fact
that the vertically extending segment (0) has a length of at least 2 m, by the fact that the ensuing segment (1) contains at least three bending points, with the radius of the inner circular arc R₅ lying between 3 and 6 m, and by the fact that at least three reverse bending points are provided for bending the billet back from the inner circular arc R₅ into the horizontal line.

10. The continuous casting machine according to Claim 9,
characterized by the fact
that the machine height between the casting level and the lower edge of the billet in the horizontal extending billet guide does not exceed 10 m.

11. The continuous casting machine according to Claim 9 or 10,
characterized by the fact
that the mould has a thickness between 160 and 70 mm in the region of its narrow sides.

12. The continuous casting machine according to one of Claims 9-11,
characterized by the fact
that the broadsides of the vertical mould have a horizontally extending concave, symmetric profile with an opening of no more than 40 mm in the center of each broadside in the region of the casting level.

13. The continuous casting machine according to Claim 12,
characterized by the fact
that the concave profile is reduced from no more than 40 mm per broadside in the region of the casting level to zero in the end region of the mould.

14. The continuous casting machine according to Claim 12,
characterized by the fact
that the concave profile is functionally reduced from no more than 40 mm per broadside in the region of the casting level to a residual concavity of no more than 12 mm per broadside in the end region of the mould.

15. The continuous casting machine according to Claim 14,
characterized by the fact
that the residual concavity at the mould outlet is functionally reduced in the billet guide to a slab concavity or curvature of no less than +0 mm.

16. The continuous casting machine according to one of Claims 9-15,
characterized by the fact
that the continuous casting machine and the billet guide have a length of at least 10 m.

Revendications

1. Procédé pour produire des brames minces sur une installation de coulée continue comportant une lingotière verticale, dans lequel on effectue exclusivement la réduction de barre, appelée également laminage en coulée continue, au moyen d'un premier segment (0) du guidage de barre, segment qui s'étend verticalement immédiatement au-dessous de la lingotière,
caractérisé en ce qu'en relation à la longueur du segment (0) s'étendant verticalement, à la vitesse de coulée maximale, on établit la phase de fusion pure ou le point de liquidus le plus profond entre le premier tiers et l'extrémité du segment (0) et on ne la/le déporte pas hors du segment (0), et on effectue en outre dans le segment (1) agencé immédiatement au-dessous du premier segment (0) la flexion de la barre sur plusieurs points de flexion dans l'arc de cercle intérieur R₅, et finalement on fléchit en retour la barre, avant la solidification finale, via plusieurs points de flexion en retour pour revenir à l'horizontale.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une lingotière verticale dont les grands côtés présentent un profil concave qui s'étend à symétrie dans l'horizontale.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on supprime entièrement le profil concave depuis le début de la lingotière (zone de la surface du bain) jusqu'à l'extrémité de la lingotière en suivant un tracé fonctionnel.

4. Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on supprime le profil concave depuis le début de la lingotière (zone de la surface du bain) jusqu'à l'extrémité de la lingotière en suivant un tracé fonctionnel pour le réduire à une concavité résiduelle de 10 % au maximum de l'épaisseur de solidification sur chaque grand côté.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on supprime la concavité résiduelle dans le guidage de barre fonctionnellement pour la réduire à une concavité ou à un bombement de la brame de +0 mm au minimum.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de la réduction de l'épaisseur de barre, la vitesse de déformation dans la barre ne dépasse pas une valeur de 1,25 mm/s.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par une vitesse de coulée continue de 10 m/min au maximum.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on établit le dernier point de flexion en retour à 80 % de la vitesse de coulée maximale à une distance par rapport au sommet de bâche d'au moins 2 m.

9. Installation de coulée continue pour produire des brames minces au moyen d'une lingotière verticale, dans laquelle, pour la réduction de l'épaisseur de la barre, un premier segment vertical (0) du guidage de barre est agencé au-dessous de la lingotière, caractérisée en ce que le segment (0) s'étendant verticalement présente une longueur d'au moins 2 m, le segment suivant (1) présente au moins trois points de flexion et le rayon de l'arc de cercle intérieur R₅ est compris entre 3 et 6 m, et au moins trois points de redressement sont réalisés pour la flexion en retour de la barre hors de l'arc de cercle intérieur R₅ jusqu'à l'horizontale.

10. Installation de coulée continue selon la revendication 9, caractérisée en ce que la hauteur de l'installation entre la surface de bain et l'arête inférieure de la barre dans le guidage de barre horizontal ne s'élève pas à plus de 10 m.

11. Installation de coulée continue selon l'une ou l'autre des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que la lingotière présente dans la zone du petit côté une épaisseur entre 160 et 70 mm.

12. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les grands côtés de la lingotière verticale présentent un profil horizontal, concave et symétrique avec une ouverture au milieu du grand côté de la zone de surface de bain de 40 mm au maximum pour chaque grand côté.

13. Installation de coulée continue selon la revendication 12, caractérisée en ce que le profil concave de 40 mm au maximum pour chaque grand côté dans la zone de surface de bain de la lingotière est réalisé de manière à s'annuler entièrement au plus tard vers l'extrémité de la lingotière.

14. Installation de coulée continue selon la revendication 12, caractérisée en ce que le profil concave de 40 mm au maximum pour chaque grand côté dans la surface de bain de la lingotière est réalisé de manière à s'annuler vers l'extrémité de la lingotière pour passer fonctionnellement à une concavité résiduelle de 12 mm au maximum pour chaque grand côté.

15. Installation de coulée continue selon la revendication 14, caractérisée en ce que la concavité résiduelle à la sortie de la lingotière dans le guidage de barre est réalisée de manière à s'annuler fonctionnellement pour passer à une concavité ou à un bombement minimal(e) de la barre de +0 mm au minimum.

16. Installation de coulée continue selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisée en ce que la longueur de l'installation de coulée continue ou du guidage de barre s'élève au moins à 10 m.

Zeichnung