DE10042079A1

DE10042079A1 - Stranggießanlage mit Soft-Reduction-Strecke

Info

Publication number: DE10042079A1
Application number: DE10042079A
Authority: DE
Inventors: Werner Rahmfeld; Jacob Wetter
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2000-08-26
Filing date: 2000-08-26
Publication date: 2002-04-25
Also published as: CA2420604A1; CN1280042C; KR20030036708A; EP1313579B1; US20040026066A1; WO2002018077A1; TR200401680T4; CN1449314A; AU2001289743A1; KR100796638B1; ES2220803T3; JP2004507363A; CA2420604C; US6871693B2; DE50102621D1; EP1313579A1; ATE269180T1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken, insbesondere von Dünnbrammen, in einer Stranggießanlage, umfassend in einer Strangführung unterhalb der Kokille eine Soft-Reduction-Strecke mit Druckrollen bzw. Stützrollen (3, 4), die einzeln oder als Segment (1) mittels Hydraulik-Zylindern (7, 7') gegeneinander stufenlos sowie durch Anschläge (30) begrenzbar mit einer Klemmkraft beaufschlagt sind. DOLLAR A Innerhalb eines noch nicht durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke wird mit einer Klemmkraft mit Hartdruck und innerhalb des durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke mit einer Klemmkraft mit Weichdruck gearbeitet. Es werden Grenz- bzw. Umschaltwerte für Hart- und Weichdruck derart definiert, dass bei einer Klemmkraft unterhalb des Grenz- bzw. Umschaltwertes die Segmentklemmung mit Hartdruck, und oberhalb des Grenz- bzw. Umschaltwertes die Segmentklemmung mit Weichdruck durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken, insbesondere von Dünnbrammen in einer Stranggießan lage, umfassend in einer Strangführung unterhalb der Kokille eine Soft-Reduction- Strecke mit Druckrollen bzw. Stützrollen, die einzeln oder als Segment mittels Hy draulik-Zylindern gegeneinander stufenlos sowie durch Anschläge begrenzbar mit einer Klemmkraft beaufschlagt sind.

Die Mehrzahl der z. Zt. im Betrieb befindlichen oder in Betrieb gehenden Strang gießanlagen, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, verwirklichen eine Betriebstechnik mit Soft-Reduction. Das Verfahren und die entsprechende Vor richtung wird hauptsächlich im Horizontalteil der Strangführung der Stranggießan lagen installiert und dient einer Verbesserung der Gefügequalität und der Oberflä chenqualität des Gießproduktes.

Der Soft-Reduction-Effekt wird durch Reduzierung der Strangdicke im Bereich seiner Erstarrung mit schmelzflüssigem Kern bis zur Spitze des flüssigen Sumpfes erzielt. Der Bereich, in welchem die Soft-Reduction einen signifikanten Einfluß auf die Stranginnenqualität ausübt, liegt in der Erstarrung bei FS: 0,3 bis 0,8, entspre chend einer Längenposition auf dem Erstarrungswege. Die Soft-Reduction, die gezielt in kleinen Schritten durchgeführte Dickenreduzierung im genannten Be reich vermindert nachweisbar die Seigerungstendenz in der Schmelze.

Um in den wirksamen Bereich der Soft-Reduction bei unterschiedlichen Betriebs zuständen, bspw. hervorgerufen durch Gießgeschwindigkeitsveränderung bzw. Stillstände, zu gelangen, muß die Zone, in welcher die Strangdicke reduziert wird, in der Längsposition des Stranges veränderbar sein. Zu diesem Zweck werden positionsgeregelte Klemmzylinder in den Stützsegmenten eingesetzt.

Durch Ermittlung der Lage der Sumpfspitze, rechnerisch bzw. durch Messung der Druckänderung des Stranges auf die Druckrollen, werden die Stützsegmente in der für Soft-Reduction günstige Position konisch eingestellt, um am durchlaufen den Strang gezielte Dickenreduktion vorzunehmen. Dieses Verfahren ist praktisch vollständig durchentwickelt und wird als dynamische Soft-Reduction bezeichnet, die jedoch seitens der technischen Verwirklichung mit hohem Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken, insbesondere von Dünnbrammen der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art anzugeben, welche eine hochwirksame Soft-Reduction mit ver ringertem Aufwand an technischen Mitteln bei hoher Qualität des Ergebnisses er möglicht.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß innerhalb eines noch nicht durcherstarrten Bereiches der Soft-Reduction- Strecke mit einer Klemmkraft mit Hartdruck, und innerhalb des durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke mit einer Klemmkraft mit Weichdruck gear beitet wird, dass Grenz- bzw. Umschaltwerte für Hart- und Weichdruck definiert werden, und dass bei einer Klemmkraft unterhalb des Grenz- bzw. Umschaltwer tes die Segmentklemmung mit Hartdruck, und oberhalb des Grenz- bzw. Um schaltwertes die Segmentklemmung mit Weichdruck durchgeführt wird.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die aus dem praktischen Betrieb gewon nene Erkenntnis zugrunde, dass ein durcherstarrter Teil des Stranges, falls er in den Bereich der Soft-Reduction gelangt, nicht verformt werden darf, weil sonst die Stützrollen bzw. Druckrollen oder deren Lager oder die Gerüstkonstruktion der Segmente Schaden nehmen würden, vor allem dann, wenn mehrere Segmente den Soft-Reduction-Bereich bilden und konisch eingestellt sind. Ein solcher Fall kann bspw. eintreten, wenn sich die Gießgeschwindigkeit ändert bzw. als Folge einer Betriebsunterbrechung. In einem solchen Falle muß dann vom Klemmdruck für Soft-Reduction, dem Hartdruck, auf Weichdruck mit vorzugsweise 40% des Hartdruckes bei der Auslaufstrecke des Stranges umgeschaltet werden können.

Im Falle der Erfindung erfolgt diese Umstellung selbsttätig von Hartdruck auf Weichdruck - und gegebenenfalls umgekehrt - durch Ermittlung eines Druck- Anstiegimpulses, der in den Klemmzylindern entsteht durch das Eintreten des nicht verformbaren durcherstarrten Stranges in das konisch eingestellte Segment.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass bei laufendem Betrieb mit Hartdruck der Soft-Reduction-Strecke, beim Erreichen des oberen Grenz- bzw. Umschaltwertes auf Weichdruck umgeschaltet, und umgekehrt bei laufendem Be triebszustand mit Weichdruck bei Erreichen des unteren Druck-, Grenz- bzw. Um schaltwertes auf Hartdruck umgeschaltet wird.

Das Verfahren nach der Erfindung ist dahingehend weiterentwickelt, dass bei Einlauf eines nicht verformbaren, durcherstarrten Strangteils in ein für Hartdruck konisch eingestelltes Segment aufgrund des dabei entstehenden Druckanstieg- Impulses in den Klemmzylindern eine Umschaltung von Hartdruck auf Weichdruck erfolgt.

Die Klemmzylinder sind primär mit Soft-Reduction-Druck, dem sogenannten Hart druck, beaufschlagt, wobei jede Wegbewegung des Zylinderkolbens eine Druckänderung hervorruft. Ein Drucksensor am Zylinder sorgt dafür, dass die Druckerhöhung im Zylinder zum Umschalten auf den Weichdruck genutzt wird. Zur praktischen Durchführung wird ein Sperrventil durch ein Entlastungsventil partiell geöffnet, so dass das Segment im hydraulischen Schaltkreis nachgeben kann, d. h., dass sich die Segment-Maulweite ändern und das durcherstarrte Strangstück das Segment unter Weichdruck passieren kann.

Ferner sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung vor, dass nach Umschalten eines Segments auf einen Betriebszustand mit Weichdruck für einen durcherstarrten Strangteil, im Falle des folgenden Einlaufs eines nicht durcherstarrten Strangteils in das Segment eine Druckabfrage gestartet wird, wo bei in kurzen, taktweisen Zeitabständen von Weichdruck auf Hartdruck - und um gekehrt - umgeschaltet wird und dabei geprüft wird, ob die Drücke unverändert bleiben, oder ob sie oberhalb bzw. unterhalb des jeweiligen Grenz- bzw. Um schaltwertes liegen und dass in Abhängigkeit der Druckprüfung die Einstellung auf Hartdruck bzw. Weichdruck erfolgt. Durch diese Maßnahme wird ein zu weites Öffnen des Segmentes durch den ferrostatischen Druck der Schmelze verhindert.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass alle Stützsegmente im Soft-Reduction-Bereich und in den dahinter liegenden Segmenten bis zum Maschinenende der taktweisen Druckabfrage unterzogen werden. Damit wird eine gleichmäßige Qualität des Gußproduktes sichergestellt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass insbesondere im Horizontalteil der Stranggießanlage eine Strangstrecke bestimmt wird, in welcher für die Betriebszustände des Gießbetriebes, sowie für die verwendeten Stahlsor ten, die Soft-Reduction-Bedingungen zutreffen. Dabei ist in der bestimmten Strangstützstrecke darauf besonders zu achten, dass alle Stützsegmente einzeln mit erforderlicher Konizität derart einstellbar sind, dass der durchlaufende Strang die für die Soft-Reduction erforderliche Verformung erhält.

Zu diesem Zweck kann mit dem Verfahren vorgesehen sein, dass die hydraulisch einstellbaren Stützsegmente gegen mechanische Anschläge mit vorbestimmter Dicke auf ein vorgegebenes Maß der Soft-Reduction einzeln eingestellt werden. Dabei verhindern die mechanischen Anschläge ein zu enges Zusammenfahren der Stützrollen und damit eine Beschädigung der gesamten Stützkonstruktion.

Eine Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken, insbesondere von Dünnbrammen in einer Stranggießanlage, umfassend in einer Strangführung eine Soft-Reduction-Strecke mit Druck- bzw. Stützrollen, die einzeln oder als Segment mittels Hydraulik-Zylindern gegeneinander stufenlos sowie durch An schläge begrenzbar mit einer Klemmkraft beaufschlagbar sind, umfaßt ein Seg ment mit am Strang anpreßbaren und mit einstellbarer Geschwindigkeit antreibba ren Stützrollen bzw. Druckrollen in einem Segmentrahmen mit Rahmenoberteil und Rahmenunterteil, sowie mit Hydraulik-Zylindern. Gemäß der Erfindung ist eine hydraulische Schaltung mit einem Drucksensor und mit von diesem steuerbaren Druckumschaltventil vorgesehen sowie mit in dessen Schaltkreis angeordnetem Sperrventil, einem Steuerventil und einem Entlastungsventil, sowie mit einer Rohrbruchsicherung, umfassend eine Überdrucksicherung mit einem Rückschlag ventil. Die Vorrichtung dient dem Zweck, eine Klemmkraft mit Hartdruck innerhalb eines noch nicht durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke bzw. eine Klemmkraft mit Weichdruck innerhalb des durcherstarrten Bereichs der Soft- Reduction-Strecke aufzubringen sowie von Hartdruck auf Weichdruck umzu schalten und umgekehrt. Die Klemmkraft wird von den Hydraulik-Zylindern sowohl über das Rahmenoberteil als auch über das Rahmenunterteil gleichmäßig in die Druckrollen eingeleitet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Stützsegmentes für den gegossenen Strang in rein schematischer Darstellung, mit einem zugeordneten Schaltschema zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Stützsegment in geöffneter Position zum Einlauf eines Stranges mit teilweise flüssigem Kern im Bereich der Sumpfspitze.

In Fig. 1 ist der Teil eines Stützsegmentes 1 für den in einer Stranggießanlage gegossenen Strang 2, bspw. eine. Dünnbramme zu sehen. Das Stützsegment befindet sich innerhalb der Soft-Reduction-Strecke der Strangführung und weist Druck- bzw. Stützrollen 3, 4 auf, die einzeln, oder wie im vorliegenden Fall, als Segment mittels des Hydraulik-Zylinders 7 gegeneinander stufenlos mit einer Klemmkraft beaufschlagt wird.

Mit der Ziffer 30 ist ein mechanischer Anschlag vorgesehener Dicke bezeichnet, gegen welchen der Segmentunterteil 6 gegen den Segmentrahmen-Oberteil 5 durch den Zug der Kolbenstange des Zylinders 7 auf das Maß der Soft-Reduction einzeln eingestellt werden kann.

In der Soft-Reduction-Strecke wird die Dicke der gegossenen Dünnbramme in kleinen Schritten reduziert, um Seigerungen im Stranginneren zu vermindern und um die Oberflächengüte zu verbessern. Die Soft-Reduction-Strecke umfaßt zu mindest große Längenbereiche des Stranges mit schmelzflüssigem Kern bis zur Spitze des flüssigen Sumpfes. Um die Anstellung der Stützsegmente an die infol ge unterschiedlicher Betriebsbedingungen jeweils veränderte Lage der Sumpfspit ze anzupassen, ist eine spezielle hydraulische Schaltung vorgesehen.

Wie das Schaltschema zu Fig. 1 zeigt, wird der Arbeitsdruck der hydraulischen Schaltung oberhalb und unterhalb des Kolbens im Hydraulikzylinder 7 abgegriffen und vom Drucksensor 10 ausgewertet. Dieser Drucksensor 10 am Zylinder 7 sorgt dafür, dass eine Druckerhöhung im Zylinder bspw. zum Umschalten von Hartdruck auf den Weichdruck genutzt wird. Zu diesem Zweck steht der Drucksensor 10 mit dem Druckumschaltventil 11 über Signalleitungen in Verbindung.

Die Klemmzylinder 7 sind primär mit dem Soft-Reduction-Druck, d. h. mit Hart druck, beaufschlagt, und sind mit einem Sperrventil 12, z. B. Rohrbruchsicherung oder entsperrbarem Rückschlagventil, in Verbindung mit einer Überdrucksicherung 15 derart verbunden, dass jede Wegbewegung des Zylinderkolbens eine Druck veränderung hervorruft, die - wie gesagt - im Falle einer Druckerhöhung der Zy linder zum Umschalten auf den Weichdruck genutzt wird.

Im Falle des Weichdrucks wird andererseits das Sperrventil 12 durch das Entla stungsventil 14 geöffnet, so dass das Segment nachgeben kann, d. h., dass die Segment-Maulweite sich verändern kann, wodurch das durcherstarrte Strangstück 2 das Segment 1 unter Weichdruck passieren kann.

Kommt zu einem anderen Zeitpunkt in das Segment 1 ein nicht durcherstarrter Strangbereich mit flüssigem Sumpf an, so würde das Segment 1, beaufschlagt mit Weichdruck, unter dem ferrostatischen Druck des Stranges 2 nachgeben und sich noch stärker öffnen, was nicht zulässig ist und eine Qualitätsminderung des Gieß stranges verursacht.

Um ein weiteres Öffnen des Segmentes 1 durch den ferrostatischen Druck des nicht erstarrten Stranges 2 zu vermeiden, wird in der hydraulischen Schaltung eine Druckabfrage gestartet, bei welcher in kurzen Zeitabständen mit Zeittakten das Steuerventil 13 von Weichdruck auf Hartdruck über den Drucksensor 10 umge schaltet und das entsperrbare Rückschlagventil 12 geschlossen wird.

Anschließend wird geprüft, ob der Hartdruck konstant bleibt, d. h., ob er unterhalb des Umschaltwertes bleibt oder ob er ansteigt. Bleibt der Druck unterhalb des Umschaltwertes, dann ist der Strang 2 nicht durcherstarrt und die Segmentklem mung benötigt Hartdruck.

Steigt jedoch der Druck über den Umschaltwert, dann ist der Strang 2 durcher starrt und die Segmentklemmung muß auf Weichdruck umgestellt werden.

Fig. 2 zeigt ein Segment 1 für den Einlauf des Stranges 2 mit durch einen Kern 8 von flüssiger Schmelze nicht geschlossenen Strangschalen 2'. Der Segmentrah men umfaßt das Segmentrahmen-Oberteil 5 und das Segmentrahmen-Unterteil 6, die durch Hydraulikzylinder 7, 7' gegen den ferrostatischen Druck der Strang schale 2' bzw. des flüssigen Schmelzenkerns 8 mit relativ hoher Kraft zusammen gezwungen werden. Hierfür besitzt das Segment 1 die Druckführungsrollen 2 bzw. 4, welche bspw. zum Teil mit Antrieben versehen sind, wie dies allgemein bekannt ist. Die Hydraulik-Zylinder 7' sind mit Weichdruck und die Hydraulik-Zylinder 7 mit Hartdruck im Sinne der Erfindung beaufschlagt.

Claims

1. Verfahren zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken, insbesondere von Dünnbrammen, in einer Stranggießanlage, umfassend in einer Strang führung unterhalb der Kokille eine Soft-Reduction-Strecke mit Druckrollen bzw. Stützrollen (3, 4), die einzeln oder als Segment (1) mittels Hydraulik- Zylindern (7, 7') gegeneinander stufenlos sowie durch Anschläge (30) be grenzbar mit einer Klemmkraft beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb eines noch nicht durcherstarrten Bereichs der Soft- Reduction-Strecke mit einer Klemmkraft mit Hartdruck, und innerhalb des durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke mit einer Klemmkraft mit Weichdruck gearbeitet wird,
dass Grenz- bzw. Umschaltwerte für Hart- und Weichdruck definiert wer den, und dass bei einer Klemmkraft unterhalb des Grenz- bzw. Umschalt wertes die Segmentklemmung mit Hartdruck, und oberhalb des Grenz- bzw. Umschaltwertes die Segmentklemmung mit Weichdruck durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem Gießbetrieb mit Hartdruck in der Soft-Reduction- Strecke, bei Erreichen eines oberen Grenz- bzw. Umschaltwertes für die Klemmkraft auf Weichdruck umgeschaltet, und umgekehrt bei laufendem Gießbetrieb in der Soft-Reduction-Strecke mit Weichdruck bei Erreichen ei nes unteren Grenz- bzw. Umschaltwertes für die Klemmkraft auf Hartdruck umgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einlauf eines nicht verformbaren, durcherstarrten Strangteils in ein für Hartdruck konisch eingestelltes Segment aufgrund eines dabei entste henden Druckanstieg-Impulses in den Klemmzylindern eine Umschaltung von Hartdruck auf Weichdruck erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Umschalten eines Segmentes auf einen Betriebszustand mit Weichdruck für einen durcherstarrten Strangteil, im Falle des folgenden Einlaufs eines nicht durcherstarrten Strangteils in das Segment eine Druck abfrage gestartet wird, wobei in kurzen, taktweisen Zeitabständen von Weichdruck auf Hartdruck - und umgekehrt - umgeschaltet wird und geprüft wird, ob die Drücke unverändert bleiben, oder ob sie oberhalb bzw. unter halb des jeweiligen Grenz- bzw. Umschaltwertes liegen und in Abhängigkeit der Druckprüfung die Einstellung auf Hartdruck bzw. Weichdruck erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stützsegmente im Soft-Reduction-Bereich und in den dahinter liegenden Segmenten bis zum Maschinenende der taktweisen Druckabfra ge unterzogen werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere im Horizontalteil der Stranggießanlage eine Strang strecke bestimmt wird, in welcher für die Betriebszustände des Gießbetrie bes, sowie für die verwendeten Stahlsorten, die Soft-Reduction- Bedingungen zutreffen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der bestimmten Strangstützstrecke alle Stützsegmente einzeln mit erforderlicher Konizität derart einstellbar sind, dass der durchlaufende Strang die für die Soft-Reduction erforderliche Verformung erhält.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch einstellbaren Stützsegmente gegen mechanische An schläge vorbestimmter Dicke (30) auf ein vorgegebenes Maß der Soft- Reduction einzeln eingestellt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichdruck auf etwa 30% bis 50% des Hartdrucks bspw. auf 40% des Hartdrucks eingestellt wird.

10. Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen oder Blöcken, insbesondere von Dünnbrammen, in einer Stranggießanlage, umfassend in einer Strang führung eine Soft-Reduction-Strecke mit Druck- bzw. Stützrollen (3, 4), die einzeln oder als Segment (1) mittels Hydraulik-Zylindern (7, 7') gegenein ander stufenlos sowie durch Anschläge (30) begrenzbar mit einer Klemmkraft beaufschlagt sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, gekennzeichnet durch eine hydraulische Schaltung mit einem Drucksensor (10) und von diesem steuerbaren Druckumschaltventil (11) sowie mit in dessen Schaltkreis an geordneten Sperrventil (12), einem Steuerventil (13) und einem Entla stungsventil (14), sowie mit einer Rohrbruchsicherung, umfassend eine Überdrucksicherung (15) mit einem Rückschlagventil zwecks Aufbringung einer Klemmkraft mit Hartdruck innerhalb eines noch nicht durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke bzw. einer Klemmkraft mit Weichdruck innerhalb des durcherstarrten Bereichs der Soft-Reduction-Strecke sowie zwecks Umschaltung von Hartdruck auf Weichdruck und umgekehrt.