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Verfahren zum Stranggiessen von Knüppeln
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Aufgabe der Erfindung ist es, symmetrische Spannungszustände in der erstarrten Randzone des Knüppels in der Kokille zu bekommen, damit die Ursächlichkeit der Spiesskantigkeit und damit auch die Rissbildung verhindert wird.
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dem Badspiegel folgenden Teilbereich der Kokille zwangsläufig durch Querschnittsverminderung der
Kokille spaltlos geführt und stark gekühlt wird, dass nachfolgend-der Knüppel durch einen zweiten geraden Teilbereich der Kokille -geführt und infolge Spaltbildung gegenüber der Kokillenwand einer schwächeren Kühlung unterworfen wird, wobei schliesslich der Knüppel im Anschluss an diesen zweiten
Teilbereich zur Sicherung einer gleichmässigen Spaltbildung in axialer Richtung noch innerhalb undloder unmittelbar ausserhalb der Kokille zwangsgeführt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, wobei schematische Zeichnungen zur Erläuterung dieser Beschreibung dienen.
Es zeigt Fig. 1 einen Teil einer Stranggiessanlage mit einer Kokille mit einem Teilbereich mit starker Kühlung und Fig. 2 eine Kokille mit zwei Teilbereichen mit starker Kühlung.
Mit-l-ist ein Zwischengefäss bezeichnet, aus dem Stahl in eine mit Wasser gekühlte Durchlaufkokille--2-fliesst. Der in der Kokille --2-- entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Knüppel--3--wird durch Ausziehwalzen--4--aus der Kokille gezogen. In einer der
Kokille --2-- folgenden Strangführung --5-- wird der Strang -3- durch Aufspritzen von
Wasser durch Düsen--6--weitergekühlt.
Die Kokille--2--weist einen dem Badspiegel --10-- folgenden Teilbereich --11-- auf, in welchem die Kokille'eine Querschnittsverminderung durch konische Ausbildung der Kokillenwände aufweist. Die Verkürzung jeder Querschnittsseite wird vorteilhaft etwas grösser gemacht als die
Schrumpfung des Knüppels--3--in diesem Teilbereich--11--, damit die erstarrte Randzone durch einen allseitigen Druck sicher spaltlos bzw. erzwungen geführt wird. Damit kann durch die nichtlineare Schwindung des Knüppels keine Spaltbildung auftreten. Dieser allseitige Druck darf aber nur klein sein, damit die durch das Ausziehen des Knüppels bedingte Reibung zwischen Kokillenwänden und Knüppel nicht zu gross wird. Grosse Reibung ergibt Risse in der Kruste, was zu Durchbrüchen oder einem Abreissen des Stranges führt.
Es wurde festgestellt, dass die Verkürzung jeder Querschnittsseite im konischen Teil vorteilhaft zwischen 0, 6 bis 0,8% beträgt.
Durch das Fehlen der Spaltbildung im Teilbereich liegt der Knüppel über den ganzen Strangumfang an den Kokillenwänden an, d. h. der Strang wird in diesem, unmittelbar dem Badspiegel folgenden Teilbereich der Kokille durch'ihre Querschnittsverminderung zwangsläufig und spaltlos geführt. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang zwischen Knüppeloberfläche und Kokillenwänden erhalten, wodurch eine starke, aber symmetrische Kühlung des Knüppels entsteht, d. h. alle vier Kanten weisen ungefähr die gleiche Temperatur auf,'und der unvermeidliche'Temperaturgradient von den Kanten zu den Mitten der zugeordneten Flächen ist annähernd gleich. Die durch diese Gradienten bedingten Spannungen sind aber in bezug auf die Querschnittsmitte symmetrisch und können keine Spiesskantigkeit erzeugen.
Die spontan erstarrte Kruste ist in ihrer'Dicke'ebenfalls symmetrisch, wodurch auch die weitere Erstarrung symmetrisch verlaufen wird.
Der Temperaturgradient von den Kanten zu den Mitten der Flächen kann ferner verkleinert werden, indem die Kokille im Bereiche der Kanten auf der Wasserseite, beispielsweise mit einem Isoliermaterial, zur Verkleinerung des Wärmedurchganges abgedeckt wird. ;
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Teilbereiches u hängt von verschiedenen. Giessparámetern, wieGiessgeschwindigkeit von zirka 3 m/min.
Würde nun. diese starke Kühlung über die ganze Kokillenlänge fortgesetzt, so würde in der entstehenden Kruste in Richtung Erstarrungsfront ein zu grosser Temperaturgradient auftreten, so dass das Entstehen. von kleinen Oberflächennssen begünstigt würde. Bekanntlich werden solche
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Kühlung- angeschlossen, in welchem der Knüppel einer schwächeren Kühlung ausgesetzt ist, unter gleichzeitigem Fortfall der Führung des Knüppels In der Kokille. Diese schwächere Kühlung wird durch Fortfall der erzwungenen Führung bzw. durch Bildung eines Spaltes --13--'zwischen Knüppel und Kokillenwänden erzeugt. Zur Bildung dieses Spaltes werden die Kokillenwände im Teilbereich-12-
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vorteilhaft parallel ausgeführt.
Durch Querschnittsvergrösserung der Kokillen kann auch die Spaltbildung vergrössert werden, was zu einer weiteren Verringerung der Kühlung führt. Auch durch Veränderung der Wärmeleitfähigkeit des Kokillenmaterials im Teilbereich--12--kann die Kühlung abgeschwächt werden.
Es ist bekannt, dass die der Kokille --2-- folgende Strangführung --5-- infolge der Wärmeabstrahlung durch den Knüppel Verwerfungen ausgesetzt ist. Diese Verwerfung wirkt sich auf die Spalthaltung in der Kokille aus, d. h. die Grösse der Spalte um den Strangumfang wird ungleich und damit auch die Kühlung des Stranges. Um diesem Nachteil zu begegnen, werden unmittelbar ausserhalb an der Kokille Führungseinrichtungen, beispielsweise Rollen--15--, angebracht, so dass der Knüppel zwangsgeführt wird. Aber auch Kühlplatten können die genaue Führung des Knüppels in bezug auf die Kokille übernehmen.
Die bessere Spalthaltung im Teilbereich--11--der Kokille kann aber auch durch die nachfolgend beschriebenen Massnahmen gemäss der Fig. 2 erhalten werden. Die Kokille--2'--weist einen kürzeren Teilbereich --12'-- für die schwächere Kühlung auf als der in Fig. 1 beschriebene.
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gewordene Dicke wie auch Festigkeit der Kruste ein gleich starkes Deformieren derselben wie im Bereich --11-- nicht mehr erlaubt. Ein zu starkes Deformieren würde die Reibung erhöhen, was die bereits erwähnten Nachteile zur Folge hätte. Diese Sicherung zur gleichmässigen Spaltbildung kann noch durch eine weitere Zwangsführung, z. B. durch unmittelbar der Kokille folgende Rollen, ergänzt sein.
Dem Teilbereich --16-- folgt ein weiterer Teilbereich --17-- mit schwacher Kühlung. Dieser kann aber bei kürzeren Kokillen auch weggelassen werden.
Der Teilbereich--16--der stärkeren Kühlung wird aber nicht, nur wegen der besseren Spalthaltung angebracht, sondern um durch zusätzliche kurzzeitige starke Kühlung die Giessgeschwindigkeit erhöhen zu können. Da im Teilbereich-12'--sich der Temperaturgradient der Kruste in Richtung Erstarrungsfront infolge der schwächeren Kühlung verkleinern konnte, kann die stärkere Kühlung im Bereich --16-- ohne eine Gefahr für Inhomogenitäten angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Stranggiessen von Knüppeln, bei dem Stahl in eine gekühlte Durchlaufkokille gegossen und der entstehende, einen flüssigen Kern aufweisende Knüppel aus der Kokille gezogen,
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unbedingten Aufrechterhaltung seiner rechteckigen, rhomboidfreien Querschnittsform zuerst in einem unmittelbar dem Badspiegel folgenden Teilbereich der Kokille zwangsläufig'durch Querschnittsverminderung der Kokille spaltlos geführt und stark gekühlt wird, dass-nachfolgend der Knüppel durch einen zweiten geraden Teilbereich der Kokille geführt und infolge Spaltbildung gegenüber der Kokillenwand einer schwächeren Kühlung unterworfen wird,
wobei schliesslich der Knüppel im' Anschluss an diesen zweiten Teilbereich zur Sicherung einer gleichmässigen Spaltbildung in axialer Richtung noch innerhalb und/oder unmittelbar ausserhalb der Kokille zwangsgeführt wird.
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