Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Stranggießens. In kontinuierlich betriebenen Stranggießanlagen wird heute der Großteil der jährlich produzierten Weltstahlmenge zu Strängen mit unterschiedlichen Querschnitten (Brammen, Knüppeln, Vorblöcke, Profile etc.) vergossen.
Stranggießanlagen zum kontinuierlichen Vergießen von flüssigem Stahl zu einem Strang mit Knüppel- (engl. billet) oder Vorblockquerschnitt (engl. bloom) sind bekannt.
Einerseits betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt.
Andererseits betrifft die Erfindung die durch das Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt umgebaute Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppeloder Vorblockquerschnitt.
Der Umbau einer existierenden Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt um die Produktivität der Stranggießanlage und/oder die Qualität der produzierten Stränge zu erhöhen ist aufgrund vorherrschender Rahmenbedingungen oftmals schwierig, zeitaufwändig und teuer. Einerseits kann der Bogenradius der Strangführung aufgrund baulicher Gegebenheiten (z.B. der Hallenhöhe oder existierender Fundamente) oder finanzieller Grenzen nicht einfach geändert werden. Bei existierenden Stranggießanlagen liegt der Durcherstarrungspunkt des Strangs typischerweise im Bereich der Auszugseinheiten. Durch die Erhöhung der Gießgeschwindigkeit verlagert sich der Durcherstarrungspunkt in Gießrichtung nach hinten. Soll der Durcherstarrungspunkt nicht signifikant verlagert werden, erfordert dies entweder eine stärkere Sekundärkühlung des Strangs in der Strangführung oder eine Reduktion der Gießgeschwindigkeit. Eine stärkere bzw. härtere Kühlung wirkt sich negativ auf die Innenqualität des Strangs aus; eine Reduktion der Gießgeschwindigkeit verringert die Produktivität. Andererseits besteht die Möglichkeit, die Produktivität durch eine Vergrößerung des Strangquerschnitts zu steigern. Diese Maßnahme erfordert aber, dass die Strangführung bzw. die Segmente derselben an den geänderten Strangquerschnitt angepasst werden müssen, was die Kosten stark erhöht. Außerdem ist eine Formatänderung vom Betreiber oftmals nicht gewünscht, weil das den Produktmix bzw. weitere weiterverarbeitende Aggregate ändern würde.
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Wie der Umbau einer existierenden Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt hinsichtlich geringer Umbaukosten, kurzer Umbauzeit und einer hohen Wiederverwendbarkeit existierender Bauteile durchgeführt werden kann und zudem noch die metallurgische Qualität der produzierten Stränge erhöht werden kann, geht aus dem Stand der Technik nicht hervor.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Umbau einer existierenden Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt zu finden, sodass der Umbau mit geringen Umbaukosten, einer kurzen Umbauzeit und einer hohen Wiederverwendbarkeit existierender Bauteile durchgeführt werden kann. Außerdem soll die metallurgische Qualität der produzierten Stränge erhöht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Konkret erfolgt die Lösung der technischen Aufgabe durch ein Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt, wobei die Stranggießanlage vor dem Umbau umfasst:
Durch das erfindungsgemäße Umbauverfahren kann die Produktivität der Stranggießanlage einerseits durch eine Erhöhung der Gießgeschwindigkeit gesteigert werden, wobei die Kokille, zumindest Teile der Strangführung, die Auszugseinheit als auch der Auslaufbereich völlig unverändert belassen bleiben können. Lediglich die Brennschneidemaschine wird in horizontaler Richtung in Gießrichtung versetzt, sodass in den entstehenden Freiraum zwischen der in Gießrichtung letzten Auszugseinheit und der versetzten Brennschneidemaschine zumindest eine Soft-Reduktions-Einheit (engl. soft-reduction unit) eingesetzt werden kann. Durch die Soft-Reduktions-Einheit werden die beiden Strangschalen des teilerstarrten Strangs aneinandergepresst, wodurch sich die Innenqualität des Strangs verbessert. Dabei wird zumindest eine Strangführungsrolle der Soft-Reduktions-Einheit durch eine Anstelleinrichtung (typischerweise ein Hydraulikzylinder) an den Strang angestellt, wodurch die Dicke des Strangs reduziert wird. Wird zusätzlich zur Erhöhung der Gießgeschwindigkeit auch der Querschnitt des Knüppel- oder Vorblockstrangs erhöht, muss die Kokille und die Strangführung an den geänderten Querschnitt angepasst werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird zwischen dem hinteren Ende der Strangführung bzw. dem in Gießrichtung letzten Segment der Strangführung und der Auszugseinheit ein erster Isolationstunnel zur thermischen Isolation des Strangs eingesetzt.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Auszugseinheit und der in Gießrichtung ersten Soft-Reduktions-Einheit ein zweiter Isolationstunnel zur thermischen Isolation des Strangs eingesetzt wird.
In beiden Fällen wird der Durcherstarrungspunkt des Strangs in Gießrichtung verschoben, sodass der Strang mit einer höheren Temperatur in die Auslaufbereich eintritt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Gießgeschwindigkeit und/oder die Kühlintensität der umgebauten Stranggießanlage durch eine Anlagenregelung eingestellt wird, sodass der Durcherstarrungspunkt des Strangs zwischen der Drehachse der Rolle der ersten Soft-Reduktions-Einheit und der Drehachse der Rolle der letzten Soft-Reduktions-Einheit liegt. Dadurch kann die Querschnittsänderung des Strangs in den Soft-Reduktions-Einheiten durch moderate Kräfte erfolgen. Idealerweise liegt der Durcherstarrungspunkt des Strangs im Bereich der Mitte der letzten Soft-Reduktions-Einheit.
Im Allgemeinen ist es möglich, dass eine nach der letzten Auszugseinheit angeordnete Kaltstrangauszugseinheit auch nach dem Umbau zum der Stranggießanlage unversetzt weiterverwendet wird.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Strang die Kokille bereits gebogen mit einem Krümmungsradius R1 verlässt. Derartige Kokillen werden als Bogenkokillen bezeichnet.
Dabei gilt für den Krümmungsradius R1 des Strangs in der Kokille 0,9.R1 ≤ R ≤ 1,1.R1, bevorzugt R=R1, wobei R der Krümmungsradius der Strangführung und R1 der Krümmungsradius des Strangs in der Kokille ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine Stranggießanlage nach Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Konkret erfolgt die Lösung durch eine Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Umbau einer Stranggießanlage zum Stranggießen eines Strangs mit Knüppel- oder Vorblockquerschnitt, umfassend:
Erfindungsgemäß ist sowohl zwischen dem hinteren Ende der Strangführung bzw. dem in Gießrichtung letzten Segment und einer ersten Auszugseinheit ein erster Isolationstunnel und zwischen der letzten Auszugseinheit und der ersten Soft-Reduktions-Einheit ein zweiter Isolationstunnel zur thermischen Isolation des Strangs angeordnet.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn ein Krümmungsradius R der bogenförmigen Strangführung zwischen 8 m und 12 m liegt, bevorzugt zwischen 9 m und 11 m.
Um die Dickenreduktion auch bei unterschiedlichen Gießgeschwindigkeiten zuverlässig zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die umgebaute Stranggießanlage zwischen 4 und 6 Soft-Reduktions-Einheiten aufweist.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei die folgenden Figuren zeigen:
In
Derartige Stranggießanlagen 1 sind günstig in der Anschaffung und im Betrieb, vermögen aber weder bei der Produktivität der Anlage noch der Qualität der erzeugten Stränge mit modernen Stranggießanlagen mitzuhalten. Demnach gibt es einen Bedarf, existierende Stranggießanlagen umzubauen, um die Qualität der erzeugten Stränge und/oder die Produktivität der Stranggießanlage zu erhöhen.
Obwohl moderne Stranggießanlagen durch Fortschritte im Bereich der Kokille, der Oszilliereinheit, der Strangführung, besserer Gießpulver und nicht zuletzt durch eine stark verbesserte Strangkühlung und Anlagenautomation wesentlich höhere Gießgeschwindigkeiten bzw. Qualitäten erlauben, sind diese Fortschritte nicht unmittelbar auf existierende Stranggießanlagen übertragbar.
Zum einen verschiebt sich der Durcherstarrungspunkt des Strangs in der Strangführung bei höheren Gießgeschwindigkeiten in Materialrichtung nach hinten, d.h. in Richtung des Auslaufbereichs 7. Um das Abschneiden eines teilerstarrten Strangs zuverlässig zu verhindern, müsste daher entweder der Strang durch die Strangkühlung intensiver abgekühlt oder der Bogenradius der Strangführung erhöht werden. Beide Maßnahmen sind jedoch problematisch, da einerseits eine intensivere Strangkühlung die Qualität des Strangs verschlechtert und andererseits ein größerer Bogenradius die Bauhöhe der Stranggießanlage erhöht, was bei einer existierenden Halle mit einer vorgegebenen Höhe sehr problematisch ist.
Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, dass die Brennschneidemaschine 6 in Gießrichtung nach hinten versetzt wird, sodass zwischen der letzten Auszugseinheit 5 und der versetzten Brennschneidemaschine 6 ein Freiraum F entsteht, und zumindest eine Soft-Reduktions-Einheit 8 in den Freiraum F eingebaut wird, wobei jede Soft-Reduktions-Einheit 8 eine Anstelleinrichtung 9 und eine durch die Anstelleinrichtung anstellbare Strangführungsrolle 10 zur Dickenreduktion des Strangs aufweist.
Durch diese Maßnahmen wird das Abschneiden eines teilerstarrten Strangs zuverlässig verhindert und außerdem die Innenqualität des Strangs erhöht.
Die umgebaute Stranggießanlage 1 ist in
Wie in
Durch das erfindungsgemäße Umbauverfahren können die Auszugseinheit 5 und die Kaltstrangauszugseinheit 13 typischerweise an derselben Position belassen werden (siehe
Im Idealfall liegt der Durcherstarrungspunkt der umgebauten Stranggießanlage im Bereich zwischen der ersten Soft-Reduktions-Einheit 8a und der letzten Soft-Reduktions-Einheit 8e. Dies wird im laufenden Betrieb durch eine Anlagenregelung sichergestellt.
In der Praxis hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die Kokille 2 als Bogenkokille ausgeführt ist und der Radius der Kokille 2 sowie der Radius R der Bogenführung 3 zwischen 8m und 12m, bevorzugt zwischen 9m und 11 m, liegt.
In
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