DE1508837A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Gefuegestruktur des Strangmaterial beim Bogenstranggiessen - Google Patents

Description

Demag Aktiengesellschaft, Duisburg 18.1ο.1966

- 5-146/D5T

Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Gefügestruktur des Strangmaterials beim Bogenstranggießen

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und der zur Ausübung erforderlichen Vorrichtung zum Verbessern der Gefügestruktur des Strangmaterials unter Anwenden von Druck auf insbesondere beim Bogenstranggießen gewonnenen Profilquerschnitten, wie beispielsweise Rund-, Quadrat-, Spießkant- oder Ovalquerschnitten.

Eine zu überwindende Schwierigkeit liegt beim Stahlstranggießen in der Abstimmung der Kühlung des Stranges mit der Gießgeschwindigkeit, nämlich so, daß ein homogener Strangquerschnitt entsteht. Im Interesse einer möglichst hohen Produktion und damit niedrigen Erzeugungskosten strebt man immer höhere Gießgeschwindigkeiten an» Jedoch treten als folge davon Mängel in der Gleiohmäßgkeit des Gefüges auf. Diese erstrecken sich auf Gefügelockersteilen, Seigerungen, Lunkerstellen und Risse, sowie Einschlüsse insbesondere im Kern. Das Kriterium dieses Gußgefüges ist iri der Profildiagonalen zu suchen. Die Wege für die abzuführenden Wärmemengen sind ungleich lang, was beim Rechteckquerschnitt besonders augenscheinlich zum Ausdruck kommt. Im allgemeinen stellt sich am Rande der Querschnittsfora eine feinkristalline Schicht ein, die in Richtung des Querschnitts-

9098 45/0280

- 2 - 18.10.1966

Z 5 Fl/Ba. - 5146/DST ■

kerns als transkristalline Zone ausgebildet ist, während der Kern globulare Gefügeausbildung aufweist. Aus dieser Struktur resultieren nicht selten Lockerstellen, die schließlich Ausmaße eines Fadenlunkers annehmen können.

Derartige Fadenlunker und ähnliche Lockerstellen verbleiben oft im fertigen Material, so daß solche Stücke von der Weiterverarbeitung ausgeschieden werden oder während der k Weiterbehandlung ausfallen« Beim schnellen Stranggießen wird eine entsprechend schnelle Erstarrung des Stranges verlangt, eine solche erschwert aber ein Nachfließen des flüssigen Stahls ins Innere. Aus diesem Grunde können dort je nach Zusammensetzung der abzugießenden Charge die erwähnten Lunker- bzw. Lockerstellen auftreten.

Es ist bekannt, durch Zusammendrücken des Stranges derartige Fadenlunker zum Verschweißen zu bringen. In einigen Fällen gelingt dieser Schweißvorgang nur unzureichend, insbesondere deshalb, weil derartige Lockerstellen nicht stets so im Querschnitt liegen, daß die zu verschweißenden Flächen dem erforderlichen Schweißdruck ausgesetzt werden können. Im Falle eines Eechteckquerschnitts ergibt siüh eine Lage des unverfestigten Kerns derart, daß bei Zueammendrückenjder Breitseiten sich in den meisten Fällen eine als rund angenommene Lockerstelle entsprechend oval verformt, so daß die zu verschweißenden Flächen überhaupt nicht in feste Berührung gelangen.

909845/0280

■ - 3 — 18.1o.1966

Z 5 Fl/Ba. ■■'■■- 5U6/DST -

Sie vorliegende Erfindung hat sich nunmehr zur Aufgäbe gestellt, in einem solchen Falle Abhilfe zu HJhaffen, so daß eine sichere Kernverfestigung erzielt wird und darüber hinaus die Mehrzahl der weiteren Inhomogenitäten gleichzeitig mitbeseitigt wird. Dabei ist es gewissermaßen eine Unteraufgabe der Erfindung, dem Strang, falls erwünscht, eine geeignete Querschnittsveränderung aufzuzwingen.

Nach der Lehre der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe aus dem Verfahren, daß vor dem ubergangsbereich zum völlig erstarrten Strang dieser fortlaufend an sich gegenüberliegenden Querschnitteseiten in mindestens zwei Ebenen an mit Abstand aufeinanderfolgenden Strangstellen gepreßt wird, wobei Querschnittsveränderungen in Abhängigkeit der eingestellten Preßkraft und/oder der im Querschnitt auftretenden Locker- bzw. Lunkerstellen und dgl. Inhomogenitäten erfolgen. Nunmehr ist es völlig gleichgültig, in welcher Lage sich Hohlräume wie beispielsweise Fadenlunker, befinden, weil die verdichtenden Kräfte jeweils schräg oder gerade auf den Kern von allen Seiten gerichtet sein können. Somit gelingt es, den ganzen Querschnitt zu erfassen, wobei die Preßkraft gleichzeitig zur Querschnittsveränderung benutzt werden kann. Das Einwirken dieser Kräfte erfolgt in einem Zustand des Materials, in dem ein einwandfreies Verschweißen gesichert ist.

Als Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Pressen des Stranges fortlaufend und an senkrecht zueinander-

90 9 8A5 /028 0

- 4 - 18.1o.1966

Z 5 Fl/Ba. - 5H6/DST

stehenden Achspaaren der Querschnittsselten vorgenommen. Eb erfolgt also eine Verdichtung in hintereinanderliegenden Ebenen jeweils senkrecht zur vorhergehenden Richtung, womit •eine große Sicherheit verbunden ist, sämtliche Lockerstellen gleich welcher Gestalt, zu erfassen und zu beseitigen. Es können auch mehrere dieser Ebenen in abwechselnder Folge der Preßkraftrichtung hintereinandergelegt werden. Die Vergleichmäßigung des Gefüges sowie die Querschnittsänderung sind dann besonders wirkungsvoll.

Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eignet sich nach einem Merkmal der Erfindung die aufeinanderfolgende Anordnung eines Vertikal- und eines Horizontalwalsgerüstes oder umgekehrt besonders vorteilhaft, wobei das Gerustpaar im Bereich der Treib- und Richtmaschine an der Stranggußanlage angeordnet ist. Mit einer solchen Vorrichtung können die gegeneinandergerichteten Kraftpaere auf den Strang an-

Ein-r

gewendet werden. Die wirkung erfolgt fortlaufend je nach Stranggeschwindigkeit· Beide Gerüste stehen über eine entsprechende Steuerung miteinander in Verbindung. Es ist auch möglich, Über diese Steuerung unterschiedliche Querechnittsabnahmen auszugleichen und damit ein kontinuierliches Arbeiten zu gewährleisten·

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Horizontal-Vertikal-Gterüetpaar in bezug auf die Lage der Treib- und der Rifatmaschine verschiebbar angeordnet·

9098A5/0280

- 5 - 18.1o.1966

■ .Z 5 EL/Ba. ' „ - 5146/DSl -

Je nach der Querschnittsform bzw. dem zu vergießenden Material stellen sich andere AbkühTungsverhältnisse ein, treten auch bei Bogenstranggießanlagen entsprechend andere Aufwölbungen des Stranges auf. Diesen Erscheinungen kann die angegebene Maßnahme Rechnung tragen. In jedem Einzelfall wird man die aus Erfahrung gewonnenen richtigen Abstände zur Treib- und Richtmaschine in Anwendung bringen.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die beiden Gerüste in geringstmöglichem Abstand angeordnet sind. Der damit verbundene Vorteil ergibt sich aus einer nahezu gleichzeitigen Anwendung von Kräftepaaren in verschiedenen Richtungen. Der Werkstoff erfährt also nahezu zu gleicher Zeit von allen Seiten die geforderte Verdichtung, so daß das Aufeinanderpressen der Schweißstellen von Fadenlunkern auch solche erfaßt, die etwa schräg im Querschnitt liegen könnten.

Schließlich ist ein Merkmal der Erfindung darin zu sehen, daß eines der beiden Gerüste zwischen Treib- und Richtwalzen angeordnet ist. Wenn hinter den Treibwalzen bereits eine größere Geschwindigkeit des Stranggutes gefordert wird, läßt sich damit eine Verkürzung der Baueinheit durchführen· Hinter den Richtrollen kann es dann vorteilhaft sein, weitere Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Walzgerüste anzuordnen. Eine solche Gestaltung bietet sich beispielsweise dann an, wenn das gewonnene Stranggut hinter den Richtrollen in horizontaler Fortsetzung behandelt werden soll·

909 84 5/02 80

- 6 - 18o1o.1966

Z 5 EL/Ba.

1508837 -5146/DST

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Pig. 1 zeigt im Aufriß die Anordnung des erfindungsgemäßen Horizontal-Vertikal-Blockes vor der Treib- und Hi chtmas chine;

Pig. 2 dagegen stellt die Lage der Treib- und Eichtmaschine vor dem Horizontal-Vertikal-Blockgerüst dar.

In Pig. 1 gelangt der Gießstrang 1 von einem nicht dargestellten Stützwalzengerüst geführt sofort in eine Maschine 2, die aus einem Walzgerüstblock, bestehend aus einer Horizontal -Walzeneinheit 3 und einer Vertikal-Walzeneinheit 4 gebildet ist. In dieser Maschine erfolgt die erfindungsgemäße Verdichtung des Kerns, wobei diese in kurz aufeinanderfolgenden Ebenen 5 u· 6 durchgeführt wird. Im gezeigten Beispiel erfährt also der Querschnitt des G-ießstranges 1 rasch aufeinanderfolgend eine Verdichtung von allen Seiten

her, so daß die bereits oben erwähnten Lockerstellen im Gefüge beseitigt werden. Der damit gewonnene, verdichtete Gießstrang 1a durchläuft nunmehr die Treib- und Richtmaschine 7, deren Walzenpaare 8 u. 9» die an und für sich die bei derartigen Stranggießanlagen geforderte Arbeit des Transportes und öeraderichtens übernehmen. Der nunmehr im Gefüge homogene und gerichtete Strang 1c durchläuft weitere Behandlungsstationen. Solche können beispielsweise aus einer zusätzlichen

909845/0280

.- 7■-■■■■ 18.1o.1966

Z 5 Fl/Ba.

■15Q8837 V⁵^⁶/^DST-

Maschine 2 oder auch mehreren bestehen, oder der Strang kann wie üblich weiterbehandelt werden·

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 tritt der Grießstrang 1 zunächst in die Treib- und Richtmaschine 7 ein, deren Walzenpaare 8 u. 9 zwar eine gewisse Vorverdichtung erzeugen können, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Im allgemeinen wird auch hier der Gießstrang 1 zunächst angetrieben und in die Horizontale gerichtet und wandert nunmehr in die Maschine 2, die nachgeschaltet ist, weiter. Dort wird in diesem Falle die eigentliche Grefügeverdichtungsarbeit durch den Horizontalwalzensatz 3 bzw. dem Vertikalwalzensatz 4 verrichtet. Die Verdichtungsebenen 5 u. 6 liegen in einigem Abstand. Sie können jedoch auch enger zusammengerückt sein, was je nach den bestehenden Werten des Strangquerschnitts, der Strangtemperatur, des Strangmaterials und dgl. Größen zu bestimmen ist· Auch hier verläßt der Strang Ib im verdichteten und gerichteten Zustand die Maschine 2 und kann weiteren Behandlungsstationen zugeführt werden·

Es ist wichtig zu beachten, daß die Walzensätze 3 u. 4 insbesondere im Beispiel der Fig. 2 über einen größeren Anstellweg verstellbar gemacht werden, um den Strangkopf mit dem Anfahrstrang hindurchtreten zu lassen, um danach die Anpreßkraft auf den Strang zu erzeugen·

Im Beispiel nach Fig. 1 ist diese Maßnahme ebenfalls erforderlich, weil der Anfahrstrang keine Verformung bzw. Verdichtung

909845/0280

- 8 - 18.1ο·1966

Z 5 ΪΊ/Ba.

1S08837 -^5/

erfahren soll» Die Walzensätze 3 u. 4 sind aus diesem Grunde zumindest in Richtung der jeweiligen Preßkraftpaare verschiebbar. Sie können jedoch zweckmäßigerweise innerhalb der Maschine 2 zusätzlich in Strangrichtung gegeneinander anstellbar sein.

Es versteht sich, daß das hier gezeigte Ausführungsbeispiel unter Anwendung eines Horizontal-Vertikal-Walzengerüstes auch durch eine andere Maschine ersetzt werden kann» so daß die Preßkraft beispielsweise durch Hämmern, Kneten oder Walzen ähnlich dem Pilgerschrittverfahren erzeugt werden kann. Es versteht sich auch, daß bei derartigen Verfahren die beiden Ebenen 5 u. 6 einem ständigen Entfernungswechsel unterworfen werden können. Alle diese Maßnahmen dienen dazu, den GießStrangquerschnitt in seiner Struktur gleichmäßig zu gestalten und damit den bekannten Mangel der den Ausschuß verursachenden Inhomogenitäten auszuschalten.

909845/0280

Claims (1)

18.10.1966

_A Z 5 ΐα/Ba·

J - 5146/DST -

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verbessern der Gefügestruktur des Strangmaterials unter Anwenden von Druck auf insbesondere beim Bogenstranggießen gewonnenen Profilquerschnitten, wie beispielsweise Rund-, Quadrat-, Spießkant- oder Ovalquerschnitten, dadurch gekennzeichnet .

daß vor dem Übergatigsbereich zum völlig erstarrten Strang (ib,1c) dieser fortlaufend an sich gegenüberliegenden Querschnittsseiten in mindestens zwei Ebenen (5»6) an mit Abstand aufeinanderfolgenden Strangstellen gepreßt wird, wobei QuerschnittsVeränderungen (1,1a,1b,1c) in Abhängigkeit der eingestellten Preßkraft und/oder der im Querschnitt auftretenden Locker- bzw. Lunkerstellen und dergleichen Inhomogenitäten erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet

daß das Pressen des Stranges (i) fortlaufend und an senkrecht zueinanderstehenden Achspaaren der Querschnittsseiten vorgenommen wird.

J5_i Vorrichtung zur ^durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2,

gekennzeichnet durch die aufeinanderfolgende Anordnung eines Vertikal- und eines Horizontalwalzgerüstes (3,4) oder

909845/0280

-it- 18.1o.1966

Z 5 EL/Ba,

umgekehrt, wobei das Gerüstpaar (2) im Bereich der Treib- und Richtmaschine (7) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet daß das Horizontal-Vertikal-Gerüstpaar (2) in bezug auf die Lage der Treib- und Richtmaschine (7) verschiebbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzenpaare (3,4) in geringstmöglichem Abstand angeordnet sind.

6» Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß eines der beiden Walzenpaare (3,4) zwischen Treib- und Richtwalzen (8,9) angeordnet ist. Ί

909845/0280