EP0551311B1 - Flüssigkeitsgekühlte kokille für das stranggiessen von strängen aus stahl im brammenformat - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlte kokille für das stranggiessen von strängen aus stahl im brammenformat Download PDF

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EP0551311B1
EP0551311B1 EP91916776A EP91916776A EP0551311B1 EP 0551311 B1 EP0551311 B1 EP 0551311B1 EP 91916776 A EP91916776 A EP 91916776A EP 91916776 A EP91916776 A EP 91916776A EP 0551311 B1 EP0551311 B1 EP 0551311B1
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EP
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section
mold
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Giovanni Gosio
Ulrich Siegers
Luciano Manini
Fritz-Peter Pleschiutschnigg
Lothar Parschat
Hans-Günther THURM
Harald LÜDORFF
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Vodafone GmbH
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    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/043—Curved moulds

Definitions

  • the invention relates to a liquid-cooled, width-adjustable plate mold for the continuous casting of steel strands in slab format, in particular with a slab thickness of less than 100 mm.
  • molds are usually used, the free cross-sectional area at the mold exit of which corresponds to the desired strand format.
  • DE 35 01 422 C2 also includes a mold of the prior art, the narrow walls of which can be adjusted to different strand dimensions and the pouring opening has an oval cross-sectional area. At the outlet end, the mold tapers in such a way that the slab broad sides are formed with parallel walls, while the narrow side walls diverge from the pouring side to the pouring side. but keep their concave shape.
  • a mold is also known from EP 0 249 146 or US Pat. No. 4,716,955.
  • molds are known, with flat surfaces of the narrow sides of the mold and broad sides that bulge outwards over the entire height of the mold.
  • the present invention has for its object to improve the cooling conditions within the continuous casting mold and to avoid blocking the movement of the strand in the width direction when the strand passes through the mold, so that the risk of longitudinal cracks and breakthroughs is largely excluded.
  • Part of the invention is that the reduction in the apex height can be done both linearly and after an e-function.
  • the crowning provided according to the invention can also differ from the circular shape in a polygon or from the combination of Polygonal trains and floor elements. Overall, it is provided that at the bottom of the mold, that is to say at the end of the strand exit, there is still the optimum crowning of, for example, 1 mm per side for a rolling process. Accordingly, the following roller strand guide is designed in accordance with the crowning of the strand. This results in the advantage, among other things, that all rolls of the same diameter can be freely converted in their position and no deformation work with regard to changing the crowning has to be carried out.
  • the broad side plates 1 are processed in the area 3 'in such a way that the surface enclosed by the broad sides in plan view, starting from side lines of the inscribed rectangle, form an isosceles trapezoid in such a way that the larger base line of the trapezoid coincides with the side lines of the inscribed rectangle.
  • the base line of the trapezoid is 0.4 mm longer than the opposite side.
  • the contact pressure of the broad side plates on the narrow side plates is first reduced when the width is adjusted, the narrow side plates are then moved and then the broad side plates are then pressed again.
  • the described design of the broadside plates 1 can be used with straight and circular molds and also with curved molds with several different radii of curvature, as shown in FIG. 3 and designated R1-R4.
  • a mold is shown, the pouring side of a straight section 6 with a subsequent arcuate part consists.
  • the immersion spout 7 which is elongate in cross section, for supplying the melt.
  • the broad side plates 1 are cooled by means of water which is passed through channels 8 in the rear of the shaping wall consisting of copper.
  • the copper walls are fastened in the usual way to a plate, not shown, which at the same time covers the channels, via bolts which engage in recesses 9.
  • the cooling channels 8 have a depth, at least in the upper mold half, such that the distance of the channel base 8 ', seen in plan view, increases from the mold center 10 to the narrow side walls 2 in relation to the surface of the broad side plate 1 facing the melt.
  • the mold consists of three areas with different crown heights 13 of the arc.
  • the area 6, here also designated L1 corresponds to that as described in FIG. 5.
  • the apex height 13 decreases linearly to an amount 14 which corresponds to the mold exit 5.
  • the lower mold section 12 thus has a constant apex height 13.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte, breitenverstellbare Plattenkokille für das Stranggießen Von Strängen aus Stahl im Brammenformat, insbesondere mit einer Dicke der Brammen unter 100 mm.
  • Zur Erzeugung von Stahlsträngen im Brammenformat bedient man sich üblicherweise Kokillen, deren freie Querschnittsfläche am Kokillenausgang dem gewünschten Strangformat entspricht.
  • Aus der US-PS 27 67 448 ist eine entsprechende Kokille für einen Strang mit ovalem Querschnitt bekannt. Diese Kokille betrifft eine sogenannte Blockkokille, d. h. die Kokille ist im Querschnitt nicht veränderbar bzw. für die Einstellung verschiedener Strangformate nicht geeignet. Ferner gehört durch die DE 35 01 422 C2 eine Kokille zum Stand der Technik, deren Schmalseltenwände auf unterschiedliche Strangabmessungen einstellbar ist und deren Eingießöffnung eine ovale Querschnittsfläche aufweist. Zum Austrittsende hin verjüngt sich die Kokille derart, daß die Brammenbreitseiten parallelwandig ausgebildet sind, während die Schmalseitenwände von der Eingießseite zur Ausgießseite divergieren, ihre konkave Form jedoch beibehalten. Eine derartige Kokille ist ebenso aus der EP 0 249 146, bzw. der US-PS 47 16 955 bekannt.
  • Gemäß DE-A1 36 27 991 und WO 87/00099 sind Kokillen bekannt, mit ebenen Flächen der Kokillenschmalseiten und über die ganze Höhe der Kokille nach außen gewölbten Breitseiten.
  • Bei Anwendung all dieser Kokillen ist zu verzeichnen, daß offenbar bedingt durch unterschiedliches Anliegen der Strangschale an der Kokillenwand Verformungen der Strangschale beim Durchgang des Stranges durch die Kokille auftreten, die zu Rißbildungen in der Strangschale führen können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abkühlungsverhältnisse innerhalb der Stranggießkokille zu verbessern und beim Durchgang des Stranges durch die Kokille ein Blockieren der Bewegung des Stranges auch in Breitenrichtung zu vermeiden, so daß die Gefahr von Längsrissen und Durchbrüchen weitestgehend ausgeschlossen ist.
  • Bei einer Kokille gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Mit zur Erfindung gehört, daß die Verringerung der Scheitelhöhe sowohl linear als auch nach einer e-Funktion erfolgen kann. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Bombierung kann auch abweichend von der Kreisform in einem Polygon bestehen oder aus der Kombination von Polygonalzügen und Bodenelemente. Insgesamt ist vorgesehen, daß am Fuß der Kokille, also am Strangaustrittsende, noch die für einen Walzprozeß optimale Bombierung von z.B. 1 mm pro Seite vorliegt. Demgemäß ist die folgende Rollen-Strangführung entsprechend der Bombierung des Stranges ausgebildet. Dies ergibt u.a. den Vorteil, daß alle Rollen gleichen Durchmessers in ihrer Position beliebig konvertierbar sind und keine Verformungsarbeit hinsichtlich der Veränderung der Bombierung zu leisten ist.
  • Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kokille dar. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf eine Kokille im Querschnitt A-A nach Fig. 3 für eine minimale Brammenbreite
    Fig. 2
    ein Teilbild nach Fig. 1 mit der Stellung der Schmalseiten für eine maximale Brammenbreite,
    Fig. 3
    einen Längsschnitt B-B nach Fig. 1 und
    Fig. 4
    den Verstellbererich der Kokille nach den Fig. 1 und 2 in vergrößerter Darstellung.
    Fig. 5
    eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt
    Fig. 6-8
    eine abgewandette Ausführung in Schnitten
    In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Kokille besteht aus Breitseitenplatten 1 mit zwischen diesen verschiebbar angeordneten Schmalseitenplatten 2. In der in Fig. 1 dargestellten Lage definieren die Schmalseitenplatten 2 den mit dieser Kokille erzielbaren kleinsten Gießquerschnitt, also die geringste Brammenbreite (b min). In diesem Bereich 3 ist in die Breitseitenplatten 1 auf den den Gießquerschnitt bildenden Seiten eine flache, bogenförmige, im Querschnitt gesehen sich üder diesen Bereich 3 erstreckende Ausnehmung eingearbeitet. Die Bogenhöhe bzw. Scheitelhöhe 13 gegenüber einem eingeschriebenen Rechteck - Sehne des Bogens - beträgt an der Eingießseite 4 der Kokille maximal 12 mm über einen Abschnitt 6 von ca. 1/3 der Kokillenhöhe und verringert sich dann zur Unterkante 5 der Kokille hin auf eine Bogenhöhe von 1 mm (Fig. 5). Die gewählte Bombierung an der Eingießseite der Kokille entsprich einer max. Strangschalenverlängerung über die Format-Breite von 20 % des Schrumpfens. Beispiel:
  • Strangbreite 1.000 mm
    Schrumpf (0,8 %) 8 mm
    zusätzliche Längung max. 1,6 mm
  • Zur Vergrößerung derr Brammenbreite schließen sich an den Bereich 3 der Breitseitenplatten 1 seitlich Bereiche 3' an, innerhalb der die Schmalseitenplatten 2 verstellt werden können (Fig. 2). Diese Bereiche 3' erstrecken sich bei gleichbleibender Querschnittsfläche für den zu erzeugenden Strang über die gesamte Kokillenhöhe. Die Breitseitenplatten 1 sind in dem Bereich 3' derart bearbeitet, daß die von den Breitseiten eingeschlossene Fläche in der Draufsicht, ausgehend von Seitenlinien des eingeschriebenen Rechteckes, ein gleichschenkliges Trapez bilden derart, daß die größere Grundlinie des Trapezes mit den Seitenlinien des eingeschriebenen Rechteckes übereinstimmt. Dabei ist die Grundlinie des Trapezes 0,4 mm länger als die gegenüberliegende Seite. In Hinblick auf diese Neigung des Bereiches 3' wird bei einer Breitenverstellung zunächst der Anpreßdruck der Breitseitenplatten an die Schmalseitenplatten verringert, die Schmalseitenplatten werden dann verschoben und anschließend werden dann die Breitseitenplatten wieder angepreßt. Die beschriebene Ausbildung der Breitseiteinplatten 1 ist anwendbar bei graden und kreisbogenförmigen Kokillen und auch bei gebogenen Kokillen mit mehreren, unterschiedlichen Krümmungsradien, wie in Fig. 3 dargestellt und mit R1- R4 bezeichnet.
  • In der Fig. 5 ist eine Kokille dargestellt, die eingießseitig aus einem geraden Abschnitt 6 mit anschließendem bogenförmigen Teil besteht. In den geraden Abschnitt 6 der Kokille ragt der im Querschnitt länglich Tauchausguß 7 für die Schmelzenzufuhr hinein. Die Breitseitenplatten 1 werden mittels Wasser, das durch Kanäle 8 in der Rückseite dei aus Kupfer bestehenden formgebenden Wand geleitet wird, gekühlt. Die Kupferwände sind in üblicher Weise an einer nicht dargestellten Platte, die gleichzeitig die Kanäle abdeckt, über Bolzen, die in Ausnehmungen 9 eingreifen, befestigt.
  • Die Kühlkanäle 8 haben mindestens in der oberen Kokillenhälfte eine Tiefe derart, daß sich der Abstand der Kanalsohle 8', in der Draufsicht gesehen, von der Kokillenmitte 10 zu den Schmalseitenwänden 2 in gegenüber der der Schmelze zugekehrten Oberfläche der Breitseiteplatte 1 vergrößert.
  • In Fig. 5 schließt sich den Bereich 6 konstanter Scheitelhöhe 13, der etwa 1/3 der Kokillenhöhe umfaßt und in jedem Fall den Gießspiegelbereich überdeckt, ein Bereich an, in dem die Scheitelhöhe des Bogens sich linear zum Kokillenausgang 5 hin verringert.
  • Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Hirr besteht die Kokille aus drei Bereichen mit unterschiedlichen Scheitelhöhen 13 des Bogens. Der Bereich 6, hier auch mit L1 bezeichnet, entspricht dem, wie in Fig. 5 beschrieben. Im anschließenden Abschnitt L2, der bei L1 ungefähr der Mitte der Kokillenhöhe endet, geht die Scheitelhöhe 13 linear auf einen Betrag 14 zurück, der am Kokillenausgang 5 entspricht. Der untere Kokillenabschnitt 12 weist damit eine konstante Scheitelhöhe 13 auf.
  • Während bei den bisher beschriebenen Ausführungen eine gewisse Bombierung auch noch an der Unterkante 5 der Kokille vorhanden ist, entspricht bei der Aushführung nach den Figuren 6 - 8 die Form der Breitseiteplatten 1 an der Unterkante - also am Strangaustrittsende - der Kokille dem zu erzeugenden Strangformat. Der übergang von der bombierten Eingießseite 4 zur Unterkante 5 ergibt sich aus den in der Figuren 6 - 8 dargestellten Schritten eindeutig.
  • Das mit der erfindungsgemäßen Kokille realisierte Verfahren zur Erzeugung einer leicht bombierten Bramme bzw. Dünnbramme führt zu folgenden Vorteilen:
    • gleichförmiger Materialfluß des Walzgutes über die Bandbreite im Walzspalt und damit
    • hohe Profilkonstanz des Fertigbandes,
    • zentrischer Lauf der Bramme oder des Walzgutes der Kokille sowie von Rollen- bzw. Walzenpaar zu Walzenpaar.
  • Der zentrische Lauf der Bramme der Kokille führt zu folgenden gießtechnischen Vorteilen:
    • gleichförmiger, spezifischer Wärmetransport in die Schmal- und Breiseiten-Kupferplatten, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung,
    • gleichförmige Spaltausbildung zwischen Strangschale und Cu-Platte im Gießspiegelbereich,
    • gleichförmige Schmierfilmausbildung der Gießschlacke,
    • der Schrumpfvorgang des Stranges, besonders in Breitenrichtung, wird durch durch paralle Breitseiten-Kupferplatten eventuell behindert bzw. blockiert, sondern vielmehr durch die Bombierung erleichtert,
    • Anhebung des Temperaturprofiles über die Brammenbreite im Bereich neben den Schmalseitenkanten.

Claims (11)

  1. Flüssigkeitsgekühlte, breitenverstellbare Plattenkokille für das Stranggießen von Strängen aus Stahl im Brammenformat, insbesondere für eine Dicke der Bramme unter 100 mm,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die formgebenden Breitseitenplatten (1) und Schmatseitenplatten (2) der Kokille in Richtung ihrer Quererstreckung im Sinne einer Querschnittsvergrößerung für den Strang ausgebildet sind,
    die Schmalseitenplatten (2) über die Kokillenhöhe im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind,
    die Breitseitenplatten (1) mindestens in einem Bereich (3) geringster Brammenbreite konkav ausgebildet sind, derart, daß im Querschnitt die Scheitelhöhe (13) der einen Bogen bildenden Kokillenwand gegenüber einem eingeschriebenen Rechteck auf der Eingießseite (4) der Kokille maximal 12 mm pro 1000 mm Brammenbreite (Sehnenlänge) beträgt und die Form der Breitseitenplatten (1) am Strangaustrittsende (5) der Kokille dem zu erzeugenden Strangformat entspricht, die Breitseitenplatten (1) im Verstellbereich (3') der Schmatseitenplatten (2) als ebene Fläche ausgebildet sind und in der der formgebenden Seite abgewandten Seite Schlitzartige Kanäle (8) angeordnet sind.
  2. Kokille nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Scheitelhöhe (13) von der Eingießseite (4) der Kokille bis zum Strangaustrittsende (5) der Kokille kontinuierlich verringert.
  3. Kokille nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Scheitelhöhe (13) auf der Eingießseite (4) zwischen 5 bis 12 mm beträgt.
  4. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Breitseitenplatten (1) am Strangaustrittsende (5) der Kokille derart konkav ausgebildet sind, daß im Querschnitt gesehen die Scheitelhöhe (13) der den Bogen bildenden Kokillenwand noch mindestens 0,5 bis 2 mm beträgt.
  5. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Scheitelhöhe (13) über einen Bereich (6) von einem Drittel der Kokillenhöhe konstant ist.
  6. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich an den Bereich (6) konstanter Scheitelhöhe (13) ein weiterer Abschnitt (L2) anschließt, der etwa in halber Kokillenhöhe (bei 11) endet und in diesem Abschnitt (L2) sich die Scheitelhöhe (13) linear verringert.
  7. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich an den Bereich (6) konstanter Scheitelhöhe (13) ein weiterer Abschnitt (L2) anschließt, der etwa in halber Kokillenhöhe (bei 11) endet und in diesem Abschnitt (L2) sich die Scheitelhöhe (13) linear auf einen Betrag (14) verringert; der der Scheitelhöhe am Kokillenausgang (5) entspricht, so daß die untere Kokillenhälfte (12) eine bogenförmige Ausnehmung konstanter Scheitelhöhe aufweist.
  8. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 7
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bogenlänge einer Seitenwand in Breitenrichtung im Bereich (3) der minimalen Brammenbreite im Vergleich zur Sehnenlänge nicht mehr als 20 % des Schrumpfens von ca. 1 % beträgt.
  9. Kokille nach den Ansprüchen 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand der Kanalsohle (8') der Kanäle (8) der Kokillenbreitseiten (1) in der Draufsicht gesehen von der Kokillenmitte (Schnittebene B-B) zu den Außenbereichen (3') hin gegenüber der dem Strang zugekehrten Oberfläche der Breitseitenplatte (2) zunimmt.
  10. Kokille nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kanalsohle (8') der Kanäle (8) der Kokillenwande mindestens in der oberen Kokillenhälfte in einer Ebene parallel zur Mittenebene (10) liegen.
  11. Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die im Verstellbereich (3') der Schmalseitenplatten (2) als ebene Fläche ausgebildeten Breitseitenplatten (1) von dem Abschnitt (3) geringster Brammenbreite ausgehend zur Längsmittelebene (10) hin geneigt sind und von der Eingießseite (4) bis zur Unterkante (5) der Kokille einen jeweils gleichbleibenden, gegenseitigen Abstand aufweisen.
EP91916776A 1990-10-02 1991-09-23 Flüssigkeitsgekühlte kokille für das stranggiessen von strängen aus stahl im brammenformat Revoked EP0551311B1 (de)

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DE4031691 1990-10-02
DE4031691 1990-10-02
DE4131829A DE4131829C2 (de) 1990-10-02 1991-09-20 Flüssigkeitsgekühlte Kokille für das Stranggießen von Strängen aus Stahl im Brammenformat
DE4131829 1991-09-20
PCT/DE1991/000761 WO1992005898A1 (de) 1990-10-02 1991-09-23 Flüssigkeitsgekühlte kokille für das stranggiessen von strängen aus stahl im brammenformat

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EP0551311A1 EP0551311A1 (de) 1993-07-21
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