DE19639299C2 - Vorrichtung zur Herstellung eines Vielkant- oder Profil-Formats in einer Stranggießanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit Gießkokille zur Herstellung von für das Walzen von Langprodukten, insbesondere von Draht, Profilstahl, Stabstahl, Schienen oder dergleichen, geeigneten Strängen. Die Gießkokille (1) ist mit einem Rundkokillenformat oder auch Ovalkokillenformat (6) in der oberen Kokillenhälfte (5) versehen. Die Kokille weist einen Einformungsbereich mindestens, beginnend in der Mitte der Kokille (5.2), auf, der über die untere Kokillenhälfte (7) bis spätestens zum Kokillenausgang (7.1) ein Vielkantformat (8) oder Profilformat (8.1) etwa gleichen Umfangs wie das Ausgangs- und/oder Ovalkokillenformat (6) aufweist. Die Kokille (1) besteht im Bereich der zweiten Kokillenhälfte (7) aus voneinander unabhängigen Segmenten (7.2) zwecks Einformung des Stranges. Die Segmente der Gießkokille sind positions- und kraftgeregelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage mit Gießkokille zur Herstellung von für das Walzen von Langprodukten, insbesondere von Draht, Profilstahl, Stabstahl, Schienen oder dergleichen geeigneten Strängen.

Beim Gießen von Strängen, die für das Walzen von Langprodukten wie z. B. Draht, Profil, Stabstahl und Schienen benötigt werden, werden im wesentlichen Quadratknüppel und Vorblöcke gegossen. Die Formate der Quadratknüppel bewegen sich in dem Abmessungsbereich zwischen 60-200 mm mit dem Schwerpunkt von ca. 100 mm, und die der Vor­ blöcke weisen Abmessungen von beispielsweise 250 × 320 mm auf.

Die Knüppel-Stranggießanlagen gießen meistens mit einem offenen Gießstrahl zwischen Verteiler und Kokille und mit Öl als Schmier­ mittel. Die Vorblock-Stranggießanlagen dagegen gießen mit Tauchrohr und Gießpulver. Bei diesen Stranggießanlagen handelt es sich vor­ wiegend um Bogenstranggießanlagen mit vertikal angeordneter Kokille, die wiederum aufzuteilen sind in Senkrecht-, Senkrechtabbiege- und Kreisbogenanlagen.

Weiterhin werden auch Blöcke zu einem bestimmten, aber kleinen Anteil auch auf Horizontalstranggießanlagen gegossen. Bei den hier gegossenen Strängen handelt es sich vorwiegend um Sonderstahlgüten, die im Gußzustand nur geringe Biegebeanspruchung aufnehmen können.

Die beschriebenen Stranggießanlagen werden je nach Abmessung mit einer maximalen betrieblich realistischen Gießgeschwindigkeit von ca. 1,5-3,0 m/min betrieben.

Im Gegensatz zu den Knüppel- und Vorblock-Stranggießanlagen weisen Rundknüppel-Stranggießanlagen - bedingt durch das Rundformat in der Kokille und hier besonders im Bereich des Gießspiegels - höhere Gießgeschwindigkeiten von 2-4 m/min auf. Rundknüppel-Stranggieß­ anlagen führen, neben der Möglichkeit einer verbesserten gleichför­ migen Schlackenschmierung und damit gleichförmigeren und verringer­ ten Wärmeabfuhr bei Einsatz eines Tauchrohres mit Gießpulver außer­ dem zu einer Verbesserung der Strangoberfläche und der Stranginnen­ qualität. Allerdings kommen Rundknüppel bisher nahezu ausschließlich in Nahtlosrohrwerken und nicht in Walzwerken zur Erzeugung von Draht-, Stab- oder Profilstahl zum Einsatz. Gründe hierfür sind die besseren Lager- und Transportmöglichkeiten von Quadratknüppeln bzw. Rechteckformaten in den dem Walzwerk vorgeschalteten Öfen wie Stoßöfen und Hubbalkenöfen. Dies gilt besonders für bereits existie­ rende Mini Mills oder auch integrierte Hüttenwerke, die sehr häufig zwischen der Stranggießanlage und dem Walzwerk einen Stoßofen betreiben, der über ein Zwischenlauer versorgt wird.

Eine mögliche Lösung mit dem Ziel, die Vorteile einer Rundstrang­ gießkokille und eines Quadratknüppels zu kumulieren, ist in den Patentdokumenten DE 41 39 242 C1 und WO 93/04802 beschrieben. Diese Erfindungen haben außerdem das Ziel, die Innenqualität des Stranges durch die Querschnittsreduktion während der Erstarrung unterhalb der Kokille im Bereich der Strangführung zu verbessern. Hier wird unterhalb der Oval- oder Rundstranggießkokille der Strang durch Gerüste auf ein Polygonal- oder ein Knüppelformat eingeformt. Hierzu werden drei Gerüste benötigt, die - bedingt durch Strangdurchbrüche - besonders unterhalb der Kokille sehr gefährdet sind und sowohl die Betriebskosten als auch die Investitionskosten der Stranggieß­ anlage erhöhen. Außerdem ist zu bemerken, daß unterhalb der Kokille mit steigendem Abstand die Strangschale dicker und kälter wird und damit schwerer einzuformen ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 23 111 A1 ist eine Anordnung bei einer Stranggießkokille zum Einstellen auf unterschiedliche Stranquerschnittsformate bekannt. Hierzu werden die Schmalseiten­ wände in horizontaler Richtung zweigeteilt, wobei jeweils ein Teil, dessen Höhenerstreckung etwa der üblichen Erstreckung der Schmal­ seitenwandhöhe herkömmlicher Kokillen entspricht, mit zwei Stell­ antrieben ausgerüstet ist. Mit Hilfe der Stellantriebe können verschiedene Neigungen der Teile der Schmalseitenwände eingestellt werden. Zur Einstellung der neuen Brammenbreite wird zunächst der Gießvorgang unterbrochen und der Badspiegel in der Kokille durch Absenken des Stranges bis knapp über die unteren Ränder der Schmal­ seitenwandteile abgesenkt. Anschließend erfolgt das Verstellen der Schmalseitenwandteile auf die neu einzustellende Brammenbreite durch Betätigung der Stellantriebe. Die Verstellbarkeit der unteren Teile der Schmalseitenwände soll auch für Formatänderungen an Knüppeln- oder Blockgießanlagen angewendet werden können, wobei auch nur eine der Schmalseitenwände verstellbar ausgebildet sein kann. In allen diesen Fällen wird vorausgesetzt, daß die Kokille in der oberen Kokillenhälfte ein rechteckiges Querschnittsformat aufweist. Die Einsatzmöglichkeiten der in diesem Dokument vorbeschriebenen Kokil­ le sind damit sehr begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu suchen, die sowohl die Vorteile einer Rundkokille als auch die Vorteile eines Quadrat­ knüppels bei minimalem Einsatz von zusätzlichen Vorrichtungen wie z. B. ein Formgerüst in der Strangführung aufweist.

Die unerwartete Lösung für die oben beschriebene Aufgabe stellen die im Vorrichtungsanspruch 1 beschriebenen Merkmale dar. Die Unteransprüche 2 bis 8 enthalten zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Stranggießanlage zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

• - Die Gießkokille ist mit einem Rundkokillenformat oder auch Ovalkokillenformat in der oberen Kokillenhälfte versehen und weist,
• - einen Einformungsbereich spätestens beginnend in der Mitte der Kokille auf, der über die untere Kokillenhälfte bis spä­ testens zum Kokillenausgang ein Vielkantformat oder Profil­ format etwa gleichen Umfangs wie das Ausgangs-Rund-/oder Ovalkokillenformat aufweist,
• - die Gießkokille besteht im Bereich der zweiten Kokillenhälfte aus voneinander unabhängigen Segmenten zwecks Einformung des Strangs,
• - die Segmente der Gießkokille sind positions- und kraftgere­ gelt.

Beigefügte Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung der Erfindung mit der folgenden beispielhaften Beschreibung. Es zeigen:

Fig. 1: Eine Darstellung der Stranggießanlage mit der erfindungs­ gemäßen Kokille und Vertikalanordnung beispielsweise in einer Bogenstranggießanlage.

Fig. 2: Eine Darstellung von Horizontalstranggießanlagen mit einem oszillierenden Strang (Fig. 2A) bzw. mit einer oszillierenden Kokille (Fig. 2B).

Die in Fig. 1 dargestellte Stranggießbogenanlage enthält die erfindungsgemäße oszillierende Kokille (1), die mit flüssigem Stahl aus einem Verteiler (2) versorgt wird. Der Stahl kann entweder frei fallend aus dem Verteiler (2) (Fig. 1A) oder mit Hilfe eines Tauch­ rohrs (3) unter Verwendung von Gießpulver (4) (Fig. 1B) in die Kokille (1) geleitet werden.

Die erfindungsgemäße Kokille (1) zeigt entsprechend der Erfindung, daß sie in des ersten Hälfte (5) von der Oberkante (5.1) bis max. zu Kokillenmitte (5.2) ein rundes bzw. ovales Format (6) von z. B. 127 mm aufweist und in der zweiten Hälfte (7) bis zum Kokillenaus­ tritt (7.1) den Strang auf ein umfanggleiches Vielkantformat (8) oder umfanggleiches Profil (8.1) einformt.

So kann beispielsweise das 127 mm Rundformat (6) zu einem 100 mm Quadratknüppel (9), der den gleichen Umfang von 400 mm aufweist wie das 127 mm Rundformat, eingeformt werden.

Außerdem kann der Quadratknüppel leicht konvexe Flächen und/oder abgerundete Ecken (9.1) aufwiesen. Auch kann das Rundformat in der Kokille zu einem Vielkant (10) wie z. B. einem Oktaeder gleichen Umfangs umgeformt werden.

Das Einformen des Stranges von einem Rund (6) auf ein Vielkant (8) oder Profil (8.1) innerhalb der Stranggießkokille ist leicht mög­ lich, da der Strang mit seiner heißen Strangschale und dem flüssigen Kern sehr duktil ist, einen geringen Umformwiderstand aufweist und sich gut an die Kokillenform anschmiegt.

Das so eingeformte Knüppelformat kommt dann auf der herkömmlichen Stranggießanlage (11) zur Durcherstarrung (11.1) und wird dem Walzwerk (13) mit vorgeschaltetem Ofen (12) zugeführt. Der Ofen (12) kann bei einer günstigen Anordnung der Stranggießanlage und bei einer günstigen Wahl des Strangquerschnittes zur Strangoberfläche ein reiner Temperaturausgleichsofen sein, der dem Strang keine Energie zuführen muß.

Die Stranggießanlage kann sowohl eine Knüppelanlage als auch eine Vorblockanlage sein. Eine typische Vorblockanlage gießt z. B. einen Strang mit dem Rechteckformat 320 × 250 mm, der beispielsweise für die Schienenerzeugung verwendet wird. Das entsprechende Rundformat im Gießspiegel der Kokille würde erfindungsgemäß einen Durchmesser von 363 mm aufweisen und würde in der Kokille zu dem umfanggleichen Vorblock (14) von 320 × 350 mm eingeformt. Würde man dagegen ein Profil (8.1) für die Schienenerzeugung in der Kokille einformen, so kann das umfanggleiche Rundprofil entsprechend der eingesparten Walzgerüste kleiner werden.

Ein solches endabmessungsnaheres Gießprofil (8.1) entspräche z. B. dem achten Zwischenprofil innerhalb einer klassischen Schienenkali­ brierung von 18 Walzstichen, womit die Längung des Walzgutes unter Sicherstellung der Schienenqualität von ca. 10 auf 6 reduziert werden kann.

Außerdem kann der zweite Teil der Kokille, der die Einformung des Stranges vornimmt, aus Kokillensegmenten bestehen. Die Einformung wird dann mit Hilfe von gekühlten Segmentplatten (7.2), die posi­ tions- und kraftgeregelt sind, vorgenommen.

Zur Verringerung der Reibung kann zwischen den Kokillenplatten und dem Strang auch ein Gasfilm aufgebaut werden, der ein reibungsarmes Gleiten des Stranges unterstützt und den Verschleiß der Kokillen­ platten mindert. Diese Kokillensegmente (7.2) können vorzugsweise aus Kupfer, aber auch aus Gußstahl sein.

Fig. 2 zeigt, daß die erfindungsgemäße Kokille ebenfalls bei Horizontalstranggießanlagen zum Einsatz gelangen kann. Entweder kann der Strang (15) (Fig. 2A) mit Hilfe der Ausziehmaschine (16) mit Hydraulik-Klemmbackenantrieb oder Elektrorollenantrieb aus der Kokille (1), die mit dem Verteiler (17) fest verbunden ist, her­ ausgefördert werden, oder der Strang (15) wird (Fig. 2B)mit Hilfe der Ausziehmaschine (18) mit Elektro-Rollenantrieb gleichförmig aus der oszillierenden Kokille (1) mit angeflanschtem Verteiler (19) herausgefördert.

Vorteil der Erfindung ist, daß die Gießgeschwindigkeit bis zu max. 10 m/min und damit die Produktivität der Stranggießanlage stark angehoben werden kann. Die Erfindung führt gleichzeitig zu einer minimalen Zusatzinvestition und in erster Näherung unveränderten Betriebskosten gegenüber einer herkömmlichen Stranggießanlage mit Rechteck-Strangformaten.

Weiterhin ermöglicht die Erfindung den einfachen Umbau von bereits bestehenden Stranggießanlagen mit dem Ziel, die Strangqualität sowohl innen als auch auf der Oberfläche zu verbessern.

Somit kann zusammenfassend gesagt werden, daß die Erfindung sowohl für den Umbau von bestehenden Stranggießanlagen als auch für Neu­ anlagen von technischem und wirtschaftlichem Interesse ist.

Claims (8)

1. Stranggießanlage mit Gießkokille zur Herstellung von für das Walzen von Langprodukten, insbesondere von Draht, Profilstahl, Stabstahl, Schienen oder dergleichen geeigneten Strängen, wobei die Gießkokille durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

• - die Gießkokille (1) ist mit einem Rundkokillenformat oder auch Ovalko­ killenformat (6) in der oberen Kokillenhälfte (5) versehen und weist,
• - einen Einformungsbereich spätestens beginnend in der Mitte der Ko­ kille (5.2) auf, der über die untere Kokillenhälfte (7) bis spätestens zum Kokillenausgang (7.1) ein Vielkantformat (8) oder Profilformat (8.1) et­ wa gleichen Umfangs wie das Ausgangs-Rund- oder Ovalkokillenko­ killenformat (6) aufweist,
• - die Gießkokille (1) besteht im Bereich der zweiten Kokillenhälfte (7) aus von einander unabhängigen Segmenten (7.2) zwecks Einformung des Stranges,
• - die Segmente (7.2) der Gießkokille (1) sind positions- und kraftgere­ gelt.

2. Stanggießanlage mit Gießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießkokille (1) bis maximal bis in die Kokillenmitte den Rund- oder Ovalquerschnitt (6) aufweist.

3. Stranggießanlage mit Gießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießkokille an ihrem Ausgang (7.1) ein Quadratknüppel- (9) ein kon­ vexes Quadratknüppel (9.1), ein Oktaeder- (10), ein Vorblock- (14) oder auch ein Profil-Strangformat (8.1) aufweist.

4. Stranggießanlage mit Gießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Segmenten (7.2) der Gießkokille (1) und dem Strang eine Einrichtung zum Aufbau eines Gasfilms vorgesehen ist.

5. Stranggießanlage mit Gießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (7.2) aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, oder auch aus Gußstahl bestehen.

6. Stranggießanlage mit Gießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (1) vertikal und oszillierend angeordnet ist und den Kopf einer Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder Bogen-Stranggießanlage (11) für das Gießen von Knüppeln, Vorblöcken oder Profilen darstellt.

7. Stranggießanlage mit Gießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießkokille (1) horizontal angeordnet und mit dem Verteiler (17) fest verbunden ist und dem Strang (15) Zwecks Ausförderung eine Oszillations­ einrichtung zugeordnet ist.

8. Stranggießanlage mit Gießkokille nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießkokille (1) horizontal angeordnet und mit dem Verteiler (19) fest verbunden ist und Kokille und Verteiler einer Oszillationseinrichtung zuge­ ordnet sind.