STRANGGIESSANLAGE UND VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG VON RECHTECK-DÜNNBRAMMEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen.

[0002] 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. 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.

[0003] Aus der DE Zeitschrift

Stahl und Eisen" ( 1989, 16.Mai No.9/10, Seieten 453-462, - Gießen und Gießwalzen düner Brammen bei der Mannesmannröhren-Werke AG) ist es bekannt, bei einer Brammenstranggießanlage einen Tauchausguß, eine Rechteckkokille, eine Gießpulverzufuhr und ein Vielrollengerüst einzusetzen.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Vorteilhafte, nicht platt selbstverständliche Weiterbildungen der Nebenansprüche enthalten die Unteransprüche. Die Lösung der Aufgabe ist unabhängig vom Kokillentyp, wie z.B. der Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder Kreisbogenkokille.

[0007] Die Figuren dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung.

[0008] 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

[0009] 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 (h_Schlacke) und der aus dem Bad beim Hochschnellen der Kokille heraustretenden Strangschale (h_Strangschale) verantwortlich (Fig. 1). Es hat sich ergeben, daß für eine optimale Schmierung und die Vermeidung von Oberflächenfehlern (unmittelbar unter der Strangoberfläche befindliche Gießpulverteilchen, vorwiegend in Form von Oxiden) das Kriterium

erfüllt sein muß.

[0010] Die Schlackenhöhe (h_Schlacke) ist überwiegend von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts und die Strangschalenhöhe (h_Strangschale) von der Hubhöhe der oszillierenden Kokille abhängig.

[0011] Betrachtet man die Größe h_Schlacke und ihre Abhängigkeit von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts, so zeigt die Beziehung

die auch als technische Bemühungen, die in das System eingebracht werden muß, bezeichnet werden kann, in unerwarteter Weise folgendes Ergebnis:

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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 Schlackenspiegel 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:

[0015] 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.

[0016] Von Bedeutung bezüglich der Turbulenz ist auch die Relation

wobei

F_TA = Querschnittsfläche des Tauchausgußaustritts
F_ST = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme

[0017] Außerdem kann eine elektromagnetische Bremse im Kokillenbereich die Turbulenz im Gießspiegelbereich deutlich verringern.

[0018] Aus den oben aufgestellten und durch Messungen verifizierten Relationen folgt, daß die Verringerung bei der Wahl der Brammendicke in der Kokille von z.B. 100 mm auf 50 mm 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. 75 mm in der Kokille und damit im Gießspiegel ohne sonderlichen Mehraufwand erhöhen. Das führt zu der überraschenden Lösung, daß es im Bereich des Dünnbrammengießens nicht sinnvoll ist die Brammendicke von der Kokille bis zum Ende der Erstarrung (Sumpfspitze) konstant zu halten, sondern daß es technisch wesentlich einfacher ist, die Brammendicke, wie sie dem Walzwerk zugeführt wird, mit Hilfe eines Gießwalzschrittes zu reduzieren und zu erreichen, wofür sich ein Vielrollengerüst (Segment 0), z.B. ausgebildet als Zangensegment, als vorteilhaft erwiesen hat.

[0019] Aus (Fig. 5) ist beispielhaft eine Stranggießanlage zu entnehmen, die sämtliche Erfindungsmerkmale enthält.

Bezugszeichenliste

[0020] 

1

Q_Gießpulver

2

Pulver T_li, Phasengrenze
Pulver/Schlacke

3

h_Strangschale,
Höhe Strangschale über Badspiegel

4

h_Schlacke,
Schlackenhöhe

5

_Pulver,
Pulverhöhe

6

Tauchausguß

7

Ablagerung

8

Oxidstrom in die Schlacke

9

V_g = Gießgeschwindigkeit

10

Q_Schlacke = Schlackenverbrauch

11

Luft

12

Kristallisationsgrenze,
Stahl fest/flüssig

13

Strangschale

14

Oszillation (Hubhöhe, Frequenz, Form)

15

Kupferplatte

16

Verteiler

17

Tauchausguß
Außenmaß z.B. 250 x 45 mm
Innenmaß z.B. 220 x 15 mm

18

optimiertes Gießpulver

19

75 x 800 - 1.600 mm,
Brammenformat im Gießspiegel (Meniskus)

20

15 x 220 mm,
Fließquerschnitt - Tauchausguß

21

hydraulischer Kokillenantrieb

22

F_ST/F_TA ≤ 50*)

23

75 x 800 - 1.600 mm,
Brammenformat am Kokillenaustritt

24

Gelenk oder hydraulischer Zylinder oder ähnliches

25

Segment 0, z.B. als Zange ausgebildet

26

hydraulischer Zylinder oder ähnliches

27

50 mm, Brammendicke nach dem Gießwalzvorgang

28

Segment 1 ... n mit hydraulischer Anstellung oder ähnliches

29

V_gmax 6 m/min

30

50 mm, Brammendicke am Ende der Strangführung

*) F_ST = Querschnitt des Tauchausgußaustrittes
F_TA = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen, das folgende Schritte umfaßt,

- Gießen der Metallschmelze mittels eines Tauchausgusses in eine oszillierende Rechteck-Kokille unter Einhaltung der Bedingungen für den Tauchausguß und die Kokille,

mit F_ST = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme

F_TA = Querschnitt des Tauchausguß-Austrittes

- Zuführen des Gießpulvers auf die Metallschmelze derart, daß die Bedingung

mit h_Strangschale = Höhe Strangschale über Badspiegel (3)

h_Schlacke = Schlackenhöhe (4)

abhängig von der Oszillationshöhe, Form und Frequenz der Kokillenbewegung eingehalten wird,

- Reduzieren des Strangquerschnittes unmittelbar unterhalb der Kokille in mehreren Schritten in einem Vielrollengerüst, um parallel zur kontinuierlichen Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Zwangskonvektion aufzubauen, die der Wirkung des elektromagnetischen Rührens entspricht, wobei die Enddicke des Stranges bei noch flüssigem Kern am Ende des Vielrollengerüstes erreicht wird und

- Führen der Erstarrung derart, daß bei Erreichen der Enddicke am Ausgang des Vielrollengerüstes im Stranginneren noch ein 2-Phasengebiet vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch, 1
dadurch gekennzeichnet,
daß selbst während des Gießens die Frequenz, Hubhöhe und Oszillationsform für die Kokillenbewegung frei wählbar sind.

3. Stranggießanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorbenannten Ansprüche

- mit einem Tauchausguß, dessen Querschnitt (F_Ta) ≥ 1/50 des Strangquerschnitts der durcherstarrten Bramme (F_ST) ist, der in eine Rechteck-Kokille hineinragt, die mit einer in Frequenz, Hubhöhe und Form frei einstellbaren Oszillationsvorrichtung in Verbindung steht,

- mit einer Gießpulverzufuhr, die über eine Meß- und Regelvorrichtung mit der Oszillationseinrichtung in Verbindung steht und durch die in Abhängigkeit der Oszillationshöhe, -form und -frequenz das Gießpulver un der Weise zuführbar ist, daß die Schlackenhöhe (h_Schlacke) ≥ der Höhe der Strangschale über Badspiegel (h_Strangschale) eingehalten wird, und

- mit einem in Ausziehrichtung hinter der Rechteck-Kokille angeordnetem Vielrollengerüst (25), das eine hydraulische Einrichtung (24, 25) aufweist, mit der der Abstand zweier sich gegenüberliegender Rollen stufenlos veränderbar ist.

4. Stranggießanlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zweier benachbarter Rollen so gewählt ist, daß bei vorgegebener Strangdickenreduzierung im noch flüssigen Stranginneren eine Rührwirkung erzielbar ist.

Claims

1. A method for producing thin slabs, comprising the following steps:

- pouring the metal melt by means of an immersion nozzle into an oscillating rectangular mould whilst observing the conditions for the immersion nozzle and the mould,

wherein F_ST = billet cross-section of the fully-solidified slab,

F_TA = cross-section of the outlet of the immersion nozzle,

- supplying the casting powder on to the metal melt such that the condition

wherein h_{billet shell} = height of billet shell above bath level (3),

h_slag = slag height (4),

is observed, dependent on the height of oscillation, form and frequency of the mould movement,

- reducing the billet cross-section immediately beneath the mould in a plurality of steps in a multi-roll stand, in order to build up forced convection in parallel to the continuous reduction in billet thickness in the still-molten interior of the billet, which convection corresponds to the action of the electromagnetic stirrer, the final thickness of the billet being achieved when the core is still molten at the end of the multi-roll stand, and

- guiding the solidification such that when the final thickness is reached at the exit from the multi-roll stand there is still a two-phase region in the interior of the billet.

2. A method according to Claim 1, characterised in that even during the casting the frequency, lifting height and form of oscillation for the mould movement can be freely selected.

3. A continuous-casting installation for performing the method according to one of the preceding claims,

- having an immersion nozzle, the cross-section (F_TA) of which is ≥ 1/50 of the billet cross-section of the fully-solidified slab (F_ST), which nozzle projects into a rectangular mould which is connected to an oscillation means which is freely adjustable in terms of frequency, lifting height and form,

- having a casting powder supply means which is connected to the oscillation means by means of a measuring and regulating device and by means of which, dependent on the oscillation height, form and frequency the casting powder can be supplied such that the slag height (h_slag) is kept ≥ the height of the billet shell above the bath level (h_{billet shell}), and

- having a multi-roll stand (25) arranged in the direction of withdrawal after the rectangular mould, which stand has a hydraulic means (24, 25) by means of which the distance between two opposing rolls can be infinitely varied.

4. A continuous-casting installation according to Claim 3, characterised in that the distance between two adjacent rolls is selected such that for a predetermined reduction in billet thickness a stirring effect can be achieved in the still-molten interior of the billet.

Revendications

1. Procédé pour fabriquer des brames minces, qui comporte les étapes suivantes :

- couler le bain de fusion métallique au moyen d'une busette de coulée à immersion dans une coquille rectangulaire oscillante, en maintenant les conditions pour la busette de coulée à immersion et la coquille :

avec F_ST = section transversale de la barre de la brame solidifiée,

F_TA = section transversale de la sortie de la busette de coulée,

- amener la poudre de coulée au bain de fusion métallique de sorte que la condition :

avec h_coquille de la barre = hauteur de la coquille de la barre au-dessus du bain (3),

h_laitier = hauteur du laitier (4),

soit maintenue de façon dépendant de la hauteur d'oscillation, de la forme et de la fréquence du mouvement de la coquille,

- réduire la section transversale de la barre directement au-dessous de la coquille en plusieurs étapes dans une cage à rouleaux multiples, pour former, parallèlement à la réduction d'épaisseur de la barre en continu, dans l'intérieur de la barre encore liquide, une convection forcée, qui correspond à l'action de l'agitation électromagnétique, l'épaisseur finale de la barre étant atteinte pour un noyau encore liquide à la fin de la cage à rouleaux multiples, et

- mener la solidification de sorte que, lorsque l'épaisseur finale est atteinte à la sortie de la cage à rouleaux multiples, il existe encore à l'intérieur de la barre un domaine à deux phases.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que, même pendant la coulée, la fréquence, la hauteur de course et la forme d'oscillation pour le mouvement de la coquille peuvent être choisies librement.

3. Installation de coulée continue pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications précitées, comportant :

- une busette de coulée à immersion, dont la section transversale (F_TA) ≥ 1/50 de la section transversale de la barre de la brame solidifiée (F_ST), qui pénètre dans une coquille rectangulaire, qui est reliée à un dispositif d'oscillation librement réglable en fréquence, hauteur de course, et forme,

- une amenée de poudre de coulée, qui est reliée, par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure et de réglage, au dispositif d'oscillation et grâce à laquelle, de façon dépendant de la fréquence, de la forme et de la valeur de l'oscillation, la poudre de coulée peut être amenée de façon que la hauteur du laitier (h_laitier) soit maintenue supérieure ou égale à la hauteur de la coquille de la barre au-dessus du bain (h_{coquille de la barre}), et

- une cage (25) à rouleaux multiples agencée, dans la direction d'extraction, derrière la coquille rectangulaire, qui présente un dispositif hydraulique (24, 25), grâce auquel la distance entre deux rouleaux opposés peut être modifiée de façon continue.

4. Installation de coulée continue selon la revendication 3,
caractérisée en ce que la distance entre deux rouleaux voisins est choisie de sorte que, pour une réduction d'épaisseur de la barre prédéfinie, un effet d'agitation peut être obtenu dans l'intérieur encore liquide de la barre.

Zeichnung