DE68907644T2 - Verfahren zur Kühlung eines metallischen Stranggussproduktes. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines metallischen Produktes während des Stranggießens, das dazu dient, die Ausbildung eines erheblichen Segregationsbereiches im mittleren Bereich des Produktes zu verringern oder sogar zu verhindern. Das Verfahren eignet sich vorteilhafterweise zum Stranggießen von Stahlprodukten, die mit dieser Technik nur unter Schwierigkeiten gießbar sind, wie z.B. Stähle mit einem großen Erstarrungsintervall, d.h. z.B. solche, deren Kohlenstoffgehalt zwischen ungefähr 0,25 und ungefähr 1,5 % liegt.
• Zum besseren Verständnis der folgenden Beschreibung stellt man sich vorteilhafterweise das Produkt während der Erstarrung als Kombination dreier konzentrischer Körper vor, nämlich: Einen durch die äußere bereits erstarrte Gußhaut gebildeten Ring, der einen weiteren Ring im pastösen Zustand umschließt welcher wiederum den flüssigen Kern des geschmolzenen Metalls umgibt. Unter pastösem Zustand wird ein Zustand verstanden, in dem sich das Metall auf einer Temperatur befindet, welche zwischen der Verflüssigungstemperatur und der Erstarrungstemperatur liegt und bei welcher variable Anteile an flüssigem Metall und erstarrten Kristallen nebeneinander bestehen. Während des Abziehens des Produktes durchläuft dieses langsam die Anlage, wobei es derart gekühlt wird, daß seine Erstarrung vom Rand aus zur Mitte hin fortschreitet. Der flüssige Kern und der pastöse Ring weisen demzufolge konische Profile auf, deren Spitzen zum unteren Ende der Anlage hin zeigen. Die Grenzflächen zwischen diesen verschiedenen konzentrischen Körpern bilden in der üblichen Bezeichnungsweise endende und beginnende Erstarrungsfronten. In einem fortgeschrittenen Zustand der Erstarrung verschwindet der flüssige Kern (Boden des beginnenden Erstarrungstroges), so daß nur noch die erstarrte Gußhaut und ein pastöser Kern übrigbleiben. In einem weiter fortgeschrittenen Stadium verschwindet auch noch der pastöse Bereich (Schließung des endenden Erstarrungstroges), wonach das Produkt vollständig erstarrt ist.
• Die Erstarrung und die Kühlung des Produktes während des Gießens erfolgen üblicherweise in drei aufeinander folgenden Abschnitten der Stranggießanlagen, nämlich in Vorschubrichtung des Produktes während seines Abziehens gesehen:
• - der Kokille, in der das flüssige Metall die heftig durch eine Wasserzirkulation gekühlten und gut wärmeleitenden Wände berührt. In diesem auch primärkühlbereich genannten Abschnitt beginnt die Ausbildung der erstarrten Haut, welche den flüssigen Kern des Produktes umgibt und in der das Produkt die endgültige Form annimmt;
• - der auch sekundärer Kühlbereich genannte Abschnitt, der direkt unterhalb der Kokille beginnt und sich über eine variable Länge gemäß den Gießbedingungen erstreckt. In diesem Abschnitt wird die sich vorwärts bewegende erstarrte Haut des Produktes mit einem Kühlfluid besprüht (üblicherweise zerstäubtes Wasser oder ein Gemisch aus Wasser-Luft) mit der Wirkung, daß die Ausbildung der beginnenden und endenden Erstarrungsfronten zum Inneren des Produktes beschleunigt wird. An der Stelle jedoch, an der die Wasserbesprengung endet, ist noch keine vollständige Erstarrung des produktes erfolgt d.h. daß der Produktkern im flüssigen Zustand verbleibt;
• - und derjenige Teil der Anlage, der sich an den sekundären Kühlbereich anschließt. Das sich vorwärts bewegende Produkt wird nicht mehr besprüht und kühlt sich auf natürliche Weise ab. In diesem Abschnitt erfolgt die Erstarrung des Kerns des Produktes.
• Die verstärkte Kühlung des Produktes in der Kokille und nach dem Austritt aus der Kokille bewirkt ein rasches Anwachsen der Dicke der erstarrten Haut, um die Anstichrisiken zu verringern und die Abzugsgeschwindigkeit des Produktes erheblich zu erhöhen, von denen die Produktivität der Stranggießanlage direkt abhängt.
• Es sei bemerkt, daß die Löslichkeit von Legierungselementen, wie z.B. Kohlenstoff im Eisen in dessen festem Zustand geringer ist als in dessen flüssigen Zustand. Dies bedeutet, daß im pastösen Ring in der Flüssigkeit unterschiedliche Konzentrationen z.B an Kohlenstoff auftreten.
• Sofern im Inneren des pastösen Ringes eine Bewegung der mit Kohlenstoff angereicherten Flüssigkeit auftritt, führt dies zum Vorhandensein in der Mitte des vollständig erstarrten Produktes von sogenannten Segregationsbereichen (oder Seigerungsbereichen) in denen die Konzentration an Kohlenstoff (und/oder anderen Segregationselementen) erheblich höher ist als in anderen Bereichen. Die anderen Legierungselemente weisen ein ähnliches Verhalten wie dasjenige von Kohlenstoff auf und das Vorhandensein von Segregationsbereichen kann mit Hilfe von Versuchen, die auch als "Baumann-Abdruckverfahren" bekannt sind, ermittelt werden, mit denen die Verteilung von Schwefel über einen polierten Abschnitt des Produktes markiert werden kann. Diese Segregationsbereiche, die auch mittels metallographischer Verfahren ermittelt werden können, besitzen einen schädlichen Einfluß auf die Homogenität der mechanischen Eigenschaften des Produktes. Dies bedeutet, daß die größere Konzentration an Kohlenstoff in der Mitte zu einer größeren Härte an dieser Stelle im Vergleich mit den übrigen Produktbereichen nach dem Walzvorgang führt.
• Dieser Effekt tritt in verstärktem Maße in Stählen mit hohen Legierungsanteilen auf, wie z.B. solchen, welche 0,5 bis 1,5% an Kohlenstoff enthalten und üblicherweise Stähle mit großem Erstarrungsintervall genannt werden, wie z.B. die Lagerstahlsorte 100 C6. Ein "Baumann-Abdruck", der entlang der Längsachse einer Probe dieses Produktes durchgeführt wurde, zeitigte Segregationsbereiche, die sich V-förmig entlang der Produktachse verteilen und deren Entstehungsmechanismus noch nicht vollständig aufgeklärt worden ist.
• Es wurde bereits versucht, dieses Problem durch Anwendung eines elektromagnetischen Rührverfahrens des Metalls im Bereich der pastösen Erstarrung derart zu lösen, daß die sich entmischende Flüssigkeit in einem ausgebreiteten Abschnitt verteilt wird. Dies bedeutet jedoch eine Korrektur der Auswirkungen, ohne Einfluß auf die Ursachen des Phänomens. Außerdem erfordert diese Technik den Einsatz wenigstens eines Rührinduktors und erhebliche Betriebskosten.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und wirtschaftliche Lösung vorzuschlagen, um die ausgeprägten Seigerungsbereiche im Inneren eines Stranggußproduktes zu verringern bzw. zu vermeiden durch Einwirkung auf die für ihre Ausbildung verantwortliche Ursache. Sie kann zusätzlich zu oder anstelle von einem elektromagnetischen Rührverfahren im Endbereich der pastösen Erstarrung eingesetzt werden.
• Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kühlung eines metallischen Produktes, insbesondere aus Stahl, während des Stranggießens und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine verstärkte Kühlung des Produktes durchgeführt wird, während sich dessen Kern in einem pastösen Erstarrungszustand befindet, wobei die Kühlung derart erfolgt, daß die differentielle thermische Kontraktion zwischen dem pastösen Kern und der äußeren bereits vollständig erstarrten Gußhaut einen permanenten Einklemmeffekt des Kerns durch die Gußhaut bewirkt. Diese Kühlung erfolgt in einem Bereich, der sich entlang der Stranggießanlage erstreckt, und zwar wenigstens zwischen der Stelle, an der in Abwesenheit einer derartigen Kühlung die Abkühlgeschwindigkeit des Kerns des Produkts diejenige der Oberfläche des Produkts übersteigt und einer Stelle, an der das thermomechanische Verhalten des pastösen Kerns während des Abkühlens identisch ist mit demjenigen der erstarrten äußeren Cußhaut.
• Wie man sieht, besteht die Erfindung darin, die erstarrte äußere Gußhaut als Schraubstock einzusetzen, der die Kontraktion des Kerns während des Abkühlens begleitet. Mit anderen Worten, der innere Durchmesser des durch die erstarrte Gußhaut gebildeten Ringes muß schneller abnehmen als derjenige des pastösen Kerns, für den Fall, daß die Gußhaut keine Auswirkung auf den Kern hätte. Diese Schraubstockfunktion wird thermisch erzeugt, und zwar mittels einer beschleunigten Abkühlung der Produktoberfläche, in dem Bereich unterhalb der Anlage an der Stelle, an der das Produkt üblicherweise auf natürliche Weise gekühlt wird.
• Es wurde bereits ausgeführt, daß die Ursachen für die Ausbildung der V-förmigen Seigerungsbereiche im mittleren Abschnitt des gegossenen Produktes bis heute nicht vollständig erkannt und erklärt worden sind.
• Die von den Erfindern aufgestellte höchstwahrscheinliche Hypothese, die auch der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt kann schematisch wie folgt dargestellt werden.
• Beim Durchlauf durch den sekundären Kühlbereich kühlt sich die Haut des Produktes schnell ab, während der flüssige Kern bei einer konstanten Temperatur verbleibt. Beim Durchgang des Produktes durch den natürlichen Kühlbereich ist die Abkühlung der Haut, welche nicht mehr besprüht wird, erheblich langsamer. Andererseits neigt die Temperatur des Kerns (der sich noch im pastösen Zustand befindet) unter Berücksichtigung der üblichen Länge des sekundären Kühlbereichs erst dann zu einer merklichen Verringerung, wenn das Produkt bereits einen größeren Weg im natürlichen Kühlbereich zurückgelegt hat.
• Der innere pastöse Abschnitt des Produktes kühlt sich also schneller ab als die ihn umgebende feste Schicht und erfährt damit eine starke thermische Kontraktion. Die damit erzeugten mechanischen Zugbeanspruchungen führen zur Ausbildung von Rissen im Mittenbereich, der kurz zuvor noch pastös war, wobei in diese Risse durch einen Ansaugeffekt stark geseigerte Flüssigkeit eindringen kann.
• Im vollständig erstarrten Produkt kann die Anordnung dieser Risse durch die erhöhte Konzentration an Legierungselementen festgestellt werden, die zu den oben erwähnten Nachteilen führen.
• Im Falle von Stählen mit hohem Gehalt an Legierungselementen, wie z.B. Kohlenstoff und wie sie unter der Bezeichnung 100 C6 bekannt sind, ist der Abstand zwischen den Anfangs- und Endtemperaturen bei der Erstarrung erheblich und die Erstarrung des pastösen Bereiches erfolgt demzufolge in einem längeren Abschnitt als im Falle von gering legierten Sorten. Dies, zusammen mit einer höheren Seigerungsempfindlichkeit der Elemente zwischen der flüssigen und der festen Phase erklärt, warum die legierten Sorten eher zur Ausbildung von Seigerungsbereichen in den Mittenabschnitten der Stranggußprodukte neigen. In Extremfällen verhindern derartige Fehler die Herstellung von Endprodukten ausreichend guter Qualität, so daß auf deren Herstellung mittels des Stranggießverfahrens verzichtet worden muß.
• Wie man sieht, verhindert die Erfindung durch Erzeugung einer thermischen Kontraktion der festen Umfangshaut die Ausbildung dieser inneren Risse, welche für die stark ausgeprägten Segregationsbereiche in der Mitte verantwortlich sind.
• Im folgenden wird die Erfindung samt ihren Eigenschaften und Vorteilen näher beschrieben, im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung; es zeigen:
• Fig. 1 schematisch eine herkömmliche abgebogene Stranggießanlage für Stahl-Halbfertigprodukte;
• Fig. 2 die Anlage von Fig. 1, die erfindungsgemäß durch eine zusätzliche Kühlvorrichtung im End-Erstarrungsbereich des Produktes verändert wurde und
• Fig. 3 einen Fall der Veränderung der Abkühlgeschwindigkeiten der Oberfläche und des Kerns des Produktes während des Durchlaufs durch den unteren Abschnitt der Anlage. Dieser Fall zeigt das Fehlen und das Vorhandensein einer Kühlanordnung in dem Bereich, in dem die Erstarrung des Produktes endet.
• Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine herkömmliche Stranggießanlage sowie durch das Produkt während seiner Erstarrung. Eine nicht dargestellte Pfanne versorgt einen Verteilkasten 2 mit flüssigem Stahl 1. Der flüssige Stahl 1 ergießt sich anschließend in eine oder mehrere Kokillen 3, deren Wände aus Kupfer oder Kupferlegierung heftig mit Wasser gekühlt werden. In jeder dieser Kokillen oder den primären Kühlbereichen X beginnt ausgehend von seinem Umfang die Erstarrung eines Produktes 4, das demzufolge seinen endgültigen Querschnitt annimmt. Die in Fig. 1 dargestellte Kokille weist eine Krümmung auf, die auf das Produkt übertragen wird. Im Falle einer geraden Kokille erhält man ein gerades Produktes, wie es in der industriellen Praxis ebenfalls auftritt. Direkt unterhalb der Kokille 3 beginnt der sekundäre Kühlbereich Y, in dem das Produkt 4 über eine variable Länge, je nach der Anlage, durch eine Vielzahl von Düsen 5 besprüht wird. Letztere sprühen entlang des gesamten Umfangs des Produktes ein Kühlfluid auf dieses üblicherweise fein verteiltes Wasser. Daran schließt sich der natürliche Kühlbereich Z an, in dem eine herkömmliche Anlage, wie sie hier schematisch dargestellt ist, keinerlei Kühlanordnung für das Produkt aufweist. Im unteren Abschnitt der Anlage befinden sich (nicht dargestellte) Anordnungen zur Entbiegung für das Produkt, mit denen ihm eine gerade Gestalt erteilt wird sowie (nicht dargestellte) Warmabtrennanordnungen, um das Produkt auf Länge zu schneiden.
• Fig. 1 erlaubt es mehrere konzentrische Bereiche im Inneren des Produktes während des Gießvorgangs zu unterscheiden, entsprechend dem physikalischen Zustand der von ihnen umschlossenen Materie. In einem Schnitt durch das Produkt im oberen Abschnitt der Anlage (z.B. im Bereich Y) trifft man nacheinander auf drei Bereiche. Im Kern (Bereich 6) befindet sich das Metall noch im vollständigen flüssigen Zustand; der Querschnitt dieses Bereichs nimmt mit fortschreitender Erstarrung des Produktes ab und nach dem Schließpunkt des flüssigen Sumpfes 7 ist kein flüssiges Metall mehr vorhanden. Um den flüssigen Kern 6 herum ist ein pastöser Bereich 8 vorhanden, entsprechend dem Metall während der Erstarrungsphase, das also zugleich flüssiges und festes Metall aufweist. Der Anteil des letzteren steigt mit abnehmender Temperatur. Um den pastösen Bereich herum ist die Gußhaut 9 aus erstarrtem Metall angeordnet. Jenseits des Schließpunktes des endenden Erstarrungssumpfes 10 bildet dieser Bereich 9 die Gesamtheit des Produktes, dessen Erstarrung damit abgeschlossen ist. Der Bereich der Anlage, der sich zwischen dem Meniskus und der zugehörigen Höhe am Schließpunkt des endenden Erstarrungssumpfes 10 befindet, wird "metallurgische Länge" genannt.
• In Fig.2 ist die erfindungsgemäß veränderte Stranggießanlage von Fig. 1 dargestellt. Gleiche Bauteile wie in Fig.1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied in den beiden Aufbauten besteht darin, daß der herkömmlichen Anlage eine zweite Anordnung von Düsen 11 zugefügt wurde, die im Bereich Z der Anlage vorgesehen sind, in dem das Produkt endgültig erstarrt.
• Fig. 3 zeigt Entwicklungsbeispiele der Kühlgeschwindigkeit V des Metalls auf der Oberfläche und im Kern, entsprechend dem Vorschub des Produktes im Bereich Z der Anlage, in dem die Erstarrung stattfindet. Dieser Vorschub wird ausgedrückt durch den Abstand D zum Meniskus, d.h. der Oberfläche des flüssigen Metalls in der Kokille. Die Kurven wurden erhalten mit Hilfe mathematischer Modelle ähnlich denjenigen, über die die Anwender der Stranggießanlagen verfügen. Sie gelten für die folgenden Gießbedingungen:
• - Gestalt des Produkts: Knüppel mit quadratischem Querschnitt und Seitenlänge von 105 mm,
• - Zusammensetzung des Produktes: Stahl mit 0,7 % Kohlenstoff,
• - Abzugsgeschwindigkeit des Produkts: 3,3 m/min.
• Unter diesen Bedingungen tritt die vollständige Erstarrung des Produktes in einem Abstand von 11,20 m vom Meniskus ein, wie es in dieser Figur durch die Linie S dargestellt ist.
• Die Kurven A und B entsprechen dem in Fig. 1 dargestellten Fall, bei dem der Endabschnitt des Produktes in der Anlage keinerlei zusätzlicher Kühlung unterworfen ist. Die Kurve A zeigt die Abkühlgeschwindigkeit an der Produktoberfläche. Sie läßt erkennen, daß diese Geschwindigkeit im wesentlichen konstant ist (entsprechend einem Verlust von 0,5º C/s) über die gesamte Länge des betrachteten Bereiches. Die Kurve B zeigt die Abkühlgeschwindigkeit des pastösen Kerns des Produktes. Sie läßt erkennen, daß zu Beginn des betrachteten Bereiches die Temperatur des pastösen Kerns praktisch konstant bleibt und ebenso wie die Kühlgeschwindigkeit in der Nähe von 0ºC/s verbleibt. Erst ab einem gewissen Abstand vom Meniskus von ungefähr 8 m beschleunigt sich die Abkühlung des pastösen Kerns in merkbarer Weise. In einem Abstand zum Meniskus von 9,5 m schneidet die Kurve B die Kurve A. Dies bedeutet, daß jenseits dieses Punktes der pastöse Kern mehr als 0,5ºC/s verliert und demzufolge die Kühlgeschwindigkeit des pastösen Kerns die Kühlgeschwindigkeit der Produktoberfläche überschreitet. Dies führt zu einer thermischen Kontraktion des Kerns, die stärker ist als diejenige der Oberfläche, wobei dieses Phänomen, wie oben dargelegt und nach der Hypothese der Erfinder, die Ursache für Produktfehler ist, die durch die Erfindung vermieden werden sollen.
• Die Kurven C und D entsprechen dem in Fig. 2 dargestellten Fall, bei dem das Produkt erfindungsgemäß im Bereich Z am Ende der Erstarrung einer verstärkten Kühlung ausgesetzt wird, mit Hilfe der Spritzdüsen 11. Diese Kurven wurden unter der Annahme gezeichnet, daß das Produkt im Abstandsbereich zum Meniskus von 8,40 m und 11,20 m besprüht wird mit Wasser und einer Leistung von 12 m³ pro Stunde und pro m² benetzbarer Produktfläche, wobei diese Leistung homogen über die gesamte Sprühzone verteilt wird. Der Abstand zum Meniskus von 8,40 m wurde aus den Kurven A und B von Fig. 3 entnommen, d.h. daß sein Wert kleiner ist als der Abstand von 9,50 m, bei dem in Abwesenheit einer derartigen Sprühzone (d.h. im Fall der Fig. 1) die Kühlgeschwindigkeit des pastösen Kerns die Kühlgeschwindigkeit der Produktoberfläche zu überschreiten beginnt. Die Kurve C entspricht bei erfindungsgemäß besprühtem Produkt der Kühlgeschwindigkeit der Produktoberfläche und die Kurve D entspricht bei den gleichen Bedingungen der Kühlgeschwindigkeit des pastösen Kerns. Oberhalb des Kühlbereichs fallen diese Kurven mit den entsprechenden Kurven A und B zusammen. Ab dem Beginn des Bereichs verstärkter Kühlung wird die Kühlung der Oberfläche plötzlich beschleunigt, um einen Wert von 9ºC/s im Abstand zum Meniskus von 9 m zu erhalten. Die Abkühlung wird anschließend immer langsamer aufgrund der zunehmenden Störung der Qualität des thermischen Austausches zwischen dem Kühlwasser (dessen Leistung und dessen Temperatur konstant bleiben) und dem Produkt (dessen Temperatur mit dem Vorschub in den Kühlbereich abnimmt). Zugleich hat die verstärkte Kühlung zur Folge, daß die Kühlung des pastösen Kerns beschleunigt wird, wobei diese Wirkung jedoch nur verspätet und nach und nach auftritt (ab einem Abstand zum Meniskus von 10 m) . Erst in einem Abstand zum Meniskus von 11 m schneidet die Kurve D die Kurve C. Dies bedeutet, daß in diesem Abstand die Abkühlung des pastösen Kerns schneller erfolgt als diejenige der Produktoberfläche. Auf dieser Höhe ist der pastöse Kern praktisch vollständig erstarrt und sein thermomechanisches Verhalten entspricht fast demjenigen der vollständig erstarrten Gußhaut, so daß der differentielle thermische Kontraktionseffekt vernachlässigbar ist und die Seigerungs-"V" sich nicht ausbilden können.
• Das oben beschriebene Beispiel ist selbstverständlich nicht beschränkend. Noch eine Fig.3 ähnliche Figur kann erstellt werden für eine jede beliebige stranggießanlage, auf der ein vorgegebenes Produkt unter festgelegten Bedingungen gegossen wird.
• Es wird angenommen, daß jenseits der Stelle, an der der feste Anteil des pastösen Kerns des Produktes 90 % erreicht, eine weitere Besprühung überflüssig ist. Unter bestimmten Bedingungen kann es sogar ausreichend sein, die Besprühung nur bis zu einem festen Anteil von 60 % durchzuführen.
• Es wird empfohlen, die verstärkte Kühlung des Produktes bis zu einer Stelle fortzuführen, die ein Meter jenseits des Endpunktes der Erstarrung liegt, der durch die Berechnung erhalten wird. Im Hinblick darauf ist in den Fig. 2 und 3 die Kühlanlage 11 so dargestellt, daß sie sich jenseits des Punktes 10 erstreckt. Die Unsicherheit der Berechnung auf die Bestimmung des Schnittpunktes zwischen den Kurven A und B von Fig. 3 beträgt ± 1 m ungefähr. Die Wahl der Stelle, an der die verstärkte Kühlung beginnt, muß daher diese Unsicherheit berücksichtigen. Es wird demzufolge empfohlen, die ersten Düsen der Sprühanlage 11 wenigstens einen Meter oberhalb dieses Schnittpunktes vorzusehen, wie es im numerischen Beispiel gemäß Fig.3 vorgesehen wurde und wie es oben erklärt wurde. Man muß sich auch vergewissern, daß diese vorverschiebung des Kühlbeginns nicht zu einer vorzeitigen Kreuzung der Kurven C und D nach Fig.3 führt, d.h. an einer Stelle liegt, entsprechend einem Punkt an dem der feste Anteil des pastösen Kerns kleiner als wenigstens 60 % ist.
• Die empfohlenen Kühlwassermengen liegen in der Größenordnung von 8 - 15 m³/h und pro m² besprühten Metalls; vorzugsweise wird eine Menge von 12 m³/m².h gewählt.
• Das Verfahren ist leicht einsetzbar bei allen Stranggießanlagen, die zur Herstellung von Stahlprodukten dienen. Es eignet sich insbesondere zum Gießen von Stahlsorten, die Kohlenstoff im Bereich von ungefähr 0,25 bis 1,5 % aufweisen.
• Bei einem Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens kann die Kühlsprühanordnung 11 dergestalt ausgebildet sein, daß die Leistung des Kühlfluids vom Anfang bis zum Ende der Kühlzone variiert. Der Wert der mittleren Gesamtleistung im vollständigen Bereich ist unverändert, verglichen mit der oben beschriebenen Anordnung. Auf diese Weise ist es möglich, den vom Produkt entlang des Kühlbereiches abgegebenen Wärmefluß besser zu steuern, um so die in Fig. 3 sichtbare Abnahme der Kühlgeschwindigkeit der Produktoberfläche abzuschwächen. Dadurch würde man die Wahrscheinlichkeit erhöhen bis zum äußersten Ende der Erstarrung eine geringere Kühlung des Kerns gegenüber der Haut zu erreichen.
• Andererseits wurde festgestellt, daß eine gute Homogenität des Kerns des Produktes, auf den das Verfahren angewandt wird, sich günstig auswirkt auf die Reproduzierbarkeit der nachgesuchten metallurgischen vorteilhaften Resultate. Es konnte festgestellt werden, daß diese Homogenität vorteilhafterweise erhalten wird, wenn der flüssige Kern im sekundären Kühlbereich bewegt wird oder sogar in der Kokille.
• Diese Bewegung kann vorzugsweise mit einer elektromagnetischen Rühranordnung erreicht werden, die seit langem im Bereich des Stranggießens bekannt ist. Diese Anordnung kann aus ringförmigen Mehrfach-Induktoren bestehen, die um das gegossene Produkt herum angeordnet sind und ein sich drehendes Magnetfeld um die Gießachse erzeugen oder durch ebene Mehrphasen-Induktoren, welche ein Gleitfeld erzeugen parallel oder senkrecht zur Gießachse. Eine zahlreiche Literatur existiert für diese Art von Rührvorgang Für Einzelheiten sei auffolgende Dokumente verwiesen: Franzosisches Patent 23 15 344, das sich auf das Rühren mittels Drehfelder in der Kokille bezieht, das französische Patent 22 11 304, das sich auf das Rühren mittels Drehfelder im sekundären Kühlbereich bezieht, das luxemburgische Patent 67 753, das sich auf das Rühren mit Hilfe von Induktoren bezieht, die ein Gleitfeld senkrecht zur Gießachse im sekundären Kühlbereich erzeugen. Die Lehren dieser verschiedenen Dokumente werden hiermit in die vorliegende Beschreibung eingeführt.
• Es ist klar, daß die Erfindung nicht durch die beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern eine Vielzahl von Varianten und Äquivalenten umfaßt, und zwar im Rahmen der in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Merkmale. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden auf senkrechte, gerade oder gekrümmte Stranggießanlagen, auf waagrechte Stranggießanlagen sowie auf herkömmliche und zukünftige Stranggießanlagen zur Herstellung von Produkten geringer Dicke.
• Andererseits ist die Erfindung nicht nur für Halbprodukte in der Eisen- und Stahlindustrie verwendbar, sondern erstreckt sich in ihrem Anwendungsgebiet auf jede Art von kontinuierlich gegossenem oder gießbarem metallurgischen Produkt.
• Die Erfindung ist einsetzbar für jedes beliebige metallurgische Stranggußprodukt, unabhängig von dessen Gestalt: Barren, Knüppel oder Brammen, insbesondere solche, die zur Längsteilung geeignet sind, um so Barren zu formen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Kühlung eines metallischen Produktes (4), insbesondere aus Stahl während des Stranggießens, dadurch gekennzeichnet, daß eine verstärkte Kühlung des Produktes (4) durchgeführt wird, während sich dessen Kern in einem pastösen Erstarrungszustand befindet, wobei die Kühlung derart erfolgt, daß die differentielle thermische Kontraktion zwischen dem pastösen Kern (8) und der äußeren bereits vollständig erstarrten Gußhaut (9) einen permanenten Einklemmeffekt des Kerns (8) durch die Gußhaut (9) bewirkt und wobei sie in einem Bereich erfolgt, der sich entlang der Stranggußanlage erstreckt wenigstens zwischen der Stelle, an der in Abwesenheit einer derartigen Kühlung die Abkühlgeschwindigkeit des Kerns (8) des Produktes (4) diejenige der Oberfläche des Produktes (4) übersteigt und einer Stelle, an der das thermomechanische Verhalten des pastösen Kerns (8) während des Abkühlens identisch ist mit demjenigen der erstarrten äußeren Gußhaut (9).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung derart aufrechterhalten wird, daß der Einklemmeffekt des pastösen Kerns (8) durch die erstarrte Gußhaut (9) andauert bis zu einem Punkt an dem der Anteil von erstarrter Materie innerhalb des pastösen Kerns (8) wenigstens 60 % beträgt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte Kühlung durch Aufsprühen eines Kühlfluids, wie z.B. Wasser, auf die Oberfläche des gegossenen Produktes (4) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung mit einer mittleren Wasserleistung erfolgt zwischen 8 und 15 m³ pro Stunde und pro m² besprühten Produkts.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der mittleren Leistung zu ungefähr 12 m³ pro Stunde und pro m² besprühten Produkts gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfluidleistung zwischen dem Beginn und dem Ende der Kühlzone variiert.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es auf das Gießen von Stahlprodukten angewandt wird, dessen Gewichtsanteil an Kohlenstoff in der Größenordnung von 0,25 bis 1,5 % liegt.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine Bewegung des flüssigen Kerns (6) des Produktes (4) mittels einer Rühranordnung bewirkt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühranordnung aus wenigstens einem Induktor mit beweglichem elektromagnetischen Feld besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktor verwendet wird, welcher das gegossene Produkt (4) umgibt und ein sich um die Gießachse drehendes magnetisches Feld erzeugt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktor mit ebenem Aufbau verwendet wird, der innerhalb des gegossenen Produktes ein Gleitfeld erzeugt.

12. Vorrichtung zum Stranggießen metallischer Produkte (4), insbesondere aus Stahl, bei der eine Kühlanordnung (11) für das Produkt im Endbereich der metallurgischen Länge angeordnet ist in einer Zone, welche sich entlang der Gießvorrichtung erstreckt, wenigstens zwischen einer Stelle, an der bei Abwesenheit einer derartigen Kühlanordnung die Abkühlgeschwindigkeit des pastösen Kerns (8) des produktes (4) diejenige der Oberfläche des Produkts (4) übersteigen würde und einer Stelle, an der das thermomechanische Verhalten des pastösen Kerns (8) während des Abkühlens identisch ist mit demjenigen der erstarrten äußeren Gußhaut (9)

13. Vorrichtung zur stranggießen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanordnung (11) aus Sprühdüsen besteht, welche auf die Oberfläche des gegossenen Produktes (4) ein Kühlfluid aufsprühen.