DE2814600C2

DE2814600C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Stahlstranggießen

Info

Publication number: DE2814600C2
Application number: DE2814600A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Birmensdorf Willim
Original assignee: Concast AG
Current assignee: SMS Concast AG
Priority date: 1977-04-06
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1987-01-22
Also published as: FR2386372B1; ATA243178A; FI62476B; CH617608A5; AT359667B; DE2814600A1; KR810001555B1; FR2386372A1; ES469254A1; CA1093271A; LU79371A1; JPS53125932A; FI781004A; GB1587594A; US4249590A; JPS5939220B2; FI62476C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Stahl, wobei der Stahl in eine Stranggießkokille mit einem Kokillenhohlraum mit mehreren, in Stranglaufrichtung folgenden Konizitätsstufen abnehmenden Konizitätsgrades gegossen wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Schrumpfverhalten ist beim Gießen von Stahlsträngen mit gleichem Querschnitt von den Gießparametern, wie Analyse der Schmelze, Gießgeschwindigkeit, Gießtemperatur und Gießtechnik, wie beispielsweise das Gießen mit oder ohne Gießpulver, abhängig. Zur Erzeugung von Strängen wird häufig die Konizität der Kokille dem Schrumpfverhalten unterschiedlicher Stahlqualitäten und der vorgesehenen Gießgeschwindigkeit angepaßt. Damit wird neben verringerter Durchbruchsneigung eine optimale Strangkühlung erreicht, die ihrerseits eine gute Strangqualität sicherstellt.
Beim Stranggießen von Stahlknüppeln und Vorblöcken ist aus der Praxis bekannt, Rohrkokillen mit entsprechend konisch geformtem Formhohlraum zu verwenden. Die Konizität wird dabei einerseits dem Strangformat und andererseits einer Stahlqualitätsgruppe sowie der vorgesehenen mittleren Gießgeschwindigkeit angepaßt. Wird beispielsweise die Stahlqualität von üblichen C-Stählen auf austenitische oder andere legierte Stähle umgestellt, so wird dem unterschiedlichen Schwindungsverhalten dieser beiden Stahlsorten durch ein Auswechseln der Kokille mit entsprechend angepaßtem Gießkonus Rechnung getragen. Die Verfügbarkeit der Anlage wird durch solche Kokillenwechsel reduziert.
Beim Stahlstranggießen mit Plattenkokillen ist weiter ein Verfahren bekannt, das eine Anpassung der Konizität des Formhohlraumes zwischen den beiden Schmalseiten auch während des Gießbetriebes bei Veränderung von Gießparametern vorsieht. Dieses für Brammenformate geeignete Verfahren ist bei Knüppel- und quadratischen Vorblockquerschnitten sowie beim Vergießen in Rohrkokillen nicht anwendbar.
Zur Vermeidung von Längsrissen, insbesondere von Kantenrissen, und zur Verminderung der Durchbruchsgefahr bei erhöhter Gießgeschwindigkeit ist aus DE-OS 24 09 820 weiter bekannt, den konvergierenden Formhohlraum durch Wände mit parabelförmiger Oberfläche zu begrenzen. Die parabelförmigen Oberflächen der Innenwände können auch durch stufenförmig angeordnete ebene Flächen begrenzt sein, so daß in Stranglaufrichtung sich folgende Konizitätsstufen ergeben, deren Konizitätsgrad sich in Stranglaufrichtung vermindert. Im Bereich des Gieß-Spiegels ist der Kokillenhohlraum mit parallelen Wänden versehen. Dieser mehrfach konische Kokillenhohlraum wird für eine vorbestimmte Stahlzusammensetzung, Gießgeschwindigkeit und Kokillenlänge berechnet. Beim Gießen von Stahlchargen unterschiedlicher Zusammensetzung etc. sind solche Kokillen auszuwechseln, wodurch die Verfügbarkeit der Anlage reduziert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlauben, Stahlchargen mit unterschiedlichen Gießparametern nacheinander ohne Kokillenwechsel zu vergießen. Die Konizität des Formhohlraums soll dabei zur Sicherstellung einer optimalen Strangqualität dem unterschiedlichen Schrumpfungsverhalten der verschiedenen Stahlsorten optimal anpaßbar sein. Im weiteren soll durch das Verfahren eine hohe Verfügbarkeit der Anlage und eine zum Sequenzgießen erforderliche Flexibilität in der Bestimmung der Gießgeschwindigkeit erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird die Verfahrensaufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine wirksame Anpassung der für die Bildung des Stranges maßgebenden Formhohlraum-Konizität der Kokille an unterschiedliche Stahlzusammensetzungen, ohne daß die Kokille in ihrem Hohlraummaß verstellt oder ausgewechselt werden muß. Im weiteren ermöglicht das Verfahren eine optimale Anpassung der für die Kühlung wirksamen Konizität während eines laufenden Gusses bei sich verändernder Gießgeschwindigkeit und/oder Stahltemperatur, wodurch die Flexibilität der Anlage erhöht wird. Bei einander sich folgenden Chargen mit unterschiedlicher Gießtechnik, wie beispielsweise mit oder ohne Gießpulverschlacke, kann ebenfalls, ohne Reduktion der Verfügbarkeit der Anlage, ein den neuen Verhältnissen angepaßter Gießkonus gewählt werden. Durch die Wahl des optimalen Gießkonusses kann die Strangqualität, insbesondere die Strangoberfläche, verbessert und die Durchbruchgefahr vermindert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 2 definiert.
Nach einem weiteren Merkmal ist es von Vorteil, wenn die Stranggießkokille Konizitätsstufen mit Konizitätsgraden zwischen 2,5% und 0,5% aufweist.
Im Nachfolgenden wird anhand einer Figur ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Der Formhohlraum 1 einer Rohrkokille 2 weist in Stranglaufrichtung 3 sich folgende Konizitätsstufen 5, 6, 7, 8 auf. Der Konizitätsgrad des Formhohlraumes 1 dieser Konizitätsstufen 5, 6, 7, 8 vermindert sich in Stranglaufrichtung 3. Durch Strichpunktlinien sind drei Badspiegelhöhen 11, 12, 13 dargestellt.
Der Konizitätsgrad K in %/m der Konizitätsstufen 5-8 ist durch folgende Formel definierbar: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Dabei bedeutet Δ B die Differenz in mm der oberen und der unteren Breite des Formhohlraumes einer Konizitätsstufe, Bu das Maß in mm der unteren Breite des Formhohlraumes der genannten Konizitätsstufe und L die Länge in m der gleichen Konizitätsstufe.
Die Konizitätsstufen 5-8 weisen in diesem Beispiel folgende Konizitätsgrade K auf:

Konizitätsstufe 5 1,2%/m
Konizitätsstufe 6 0,9%/m
Konizitätsstufe 7 0,7%/m
Konizitätsstufe 8 0,5%/m

Die Herstellung einer solchen als Rohrkokille ausgebildeten Kokille 2 ist mit einem hohen Genauigkeitsgrad, z. B. durch Verformung auf einen Dorn mittels Detonation von Sprengstoff realisierbar.
Das Stranggießen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verläuft wie folgt:
Eine Charge C-Stahl mit 0,2% C wird mit einer Gießgeschwindigkeit von 2,2 m/min in einen Strangquerschnitt von 200×200 mm² vergossen. Zur Erzielung einer optimalen Qualität in bezug auf eine gute Strangoberfläche, eine geringe Spießkantigkeit und ein gut ausgebildetes inneres Gefüge soll diese Charge bei der vorgesehenen Gießgeschwindigkeit in eine Kokille mit einem durchschnittlichen Konizitätsgrad von 0,6%/m vergossen werden. Zur Erfüllung dieser Bedingung wird der Badspiegel für diesen Stahl mit Vorteil innerhalb der Konizitätsstufe 7 mit einem Konizitätsgrad von 0,7%/m auf einer Badspiegelhöhe 13 gehalten. Im Badspiegelbereich liegt somit der Konizitätsgrad mit 0,7%/m etwas über dem durchschnittlich erwünschten Konizitätsgrad von 0,6%/m und im unteren Kokillenteil, in der Konizitätsstufe 8 mit einem Konizitätsgrad von 0,5%/m, etwas darunter. Eine solche Verteilung des Konizitätsgrades ist erwünscht, weil nahe dem Badspiegel eine höhere Schrumpfung vorhanden ist, als beispielsweise im unteren Teil der Kokille.
Ohne das ein Kokillenwechsel auf der Stranggießanlage vorgenommen wird, soll nach Beendigung dieser C-Stahl Charge eine Charge austenitischer Stahl der Legierungsgruppe Cr/Ni 18/8 in die gleiche Kokille vergossen werden. Der erwünschte mittlere Konizitätsgrad von 1%/m für diesen Stahl bei einer Gießgeschwindigkeit von 1,8 m/min erfordert eine Badspiegelhöhe 11. Der sich bildende Strang durchläuft somit in Stranglaufrichtung die nachfolgenden Konizitätsgrade:

1,2%/m etwa während 5% der Kokillenlänge
0,9%/m etwa während 5% der Kokillenlänge
0,7%/m etwa während 15% der Kokillenlänge
0,5%/m etwa während 75% der Kokillenlänge

Die ausgenützte Kokillenlänge ist bei dieser Stahlcharge etwa 15% länger als bei der vorgenannten C-Stahl Charge, d. h. sie ist bei der Cr/Ni Charge 700 mm gegenüber 600 mm bei der C-Stahl Charge.
Bei sich ändernder Geschwindigkeit, Gießtemperatur und/oder der Gießtechnik, wie beispielsweise bei Verwendung von Gießpulver, sind zusätzliche Anpassungen an den erwünschten Konizitätsgrad durch Veränderung der Badspiegelhöhe erreichbar.
Die Konizitätsstufen sind in ihrer Länge frei wählbar und können den Bedürfnissen entsprechend angepaßt werden. In der Regel variieren die Konizitätsstufen zwischen 2,5%/m und 0,5%/m.
Anstelle der Konizitätsstufen kann auch eine Übergangskurve gewählt werden, die einen stufenlosen Übergang gewährleistet.
Zur Überwachung der vorbestimmten Badspiegelhöhen können bekannte Badspiegelmeßeinrichtungen wie radioaktive Strahler eingesetzt werden. Im weiteren sind Meßeinrichtungen auf dem Prinzip von Thermoelementen wegen einer guten Schaltungsmöglichkeit auf unterschiedlichen Sollspiegelhöhen ebenfalls geeignet.
In der Figur ist schematisch mit 15 eine Badspiegelmeßeinrichtung dargestellt, die nach einem bekannten Meßverfahren arbeitet. Die Badspiegelmeßeinrichtung 15 könnte auch oberhalb der Kokille angeordnet sein. Der Meßbereich der Meßeinrichtung 15 erstreckt sich über mindestens zwei Konizitätsstufen 5-7, deren Konizitätsgrade sich in Stranglaufrichtung 3 vermindern. Der Badspiegelmeßeinrichtung 15 ist eine bekannte Badspiegeleinrichtung 16 zugeordnet. Diese Badspiegeleinrichtung ist mit einer Soll-Badspiegelhöheneingabe 17 versehen, die es ermöglicht, mindestens zwei unterschiedliche Soll-Badspiegelhöhen 11-13 einzustellen. Um feine Anpassungen an die vorhandenen Gießparameter zu ermöglichen, kann beispielsweise auch eine stufenlose Einstellung der Soll-Badspiegelhöhe vorgesehen werden. Die Soll-Badspiegelhöheneingabe 17 kann manuell oder computergesteuert nach beispielsweise kontinuierlich gemessenen Gießparametern erfolgen.

Claims

1. Verfahren zum Stranggießen von Stahl, wobei der Stahl in eine Stranggießkokille mit einem Kokillenhohlraum mit mehreren, in Stranglaufrichtung folgenden Konizitätsstufen abnehmenden Konizitätsgrades gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Badspiegelhöhe in der Stranggießkokille innerhalb mehrerer Konizitätsstufen in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Gießparametern verändert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Stranggießkokille, deren Kokillenhohlraum mit mehreren, in Stranglaufrichtung folgenden Konizitätsstufen abnehmenden Konizitätsgrades gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Badspiegelmeßeinrichtung (15) mit einer ihr zugeordneten Badspiegelregeleinrichtung aufweist, daß der Meßbereich der Badspiegelmeßeinrichtung (15) sich über mindestens zwei Konizitätsstufen (5-8) erstreckt, und daß die Badspiegelregeleinrichtung auf mindestens zwei Soll-Badspiegelhöhen (11-13) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranggießkokille Konizitätsstufen mit Konizitätsgraden zwischen 2,5% und 0,5% aufweist.