EP0741617B1 - Continuous casting facility and process for producing rectangular thin slabs - Google Patents

Abstract

The invention relates to a process and a continuous casting facility for the production of thin slabs, preferably of steel with a predetermined congealing thickness of (for example) 50 mm. In the said process, an optimal casting surface and internal quality, with minimal and predetermined congealing thickness and plant capacity, and thus minimal complexity of rolling material, is achieved by the optimal combination of such elements as the following: rolling of cast metal in the area of the casting guide (segment 0), cambered ingot mould with a cross-sectional area which increases from inlet to outlet, hydraulically driven lifting platform, casting powder and supply thereof, immersion discharge with specific flow cross section. Qualitative adjustment of these process and system parameters results in satisfactory supply of casting slag and circulation in the meniscus by comparison with a standard 200 mm thick slab. The conditions from the basin top to the meniscus have a direct effect on the superficial and interior quality of the casting and the reliability of the casting process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Dünnbrammen.The invention relates to a continuous casting plant and a method for producing Thin slabs.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, flache Tauchausgüsse zu verwenden, z.B. aus DE 37 09 188 A1. Desweiteren sind hydraulisch angetriebene Hubtische üblich, die es erlauben, Hubhöhe, Frequenz und Form der Oszillation durch Abweichen von der Sinusschwingung selbst während des Gießens zu verändern und optimal zu wählen. Das Gießwalzen, bei dem während der Erstarrung die Gießdicke so reduziert wird, daß eine verbesserte Innenqualität des Stranges erhalten wird, ist u.a. aus der DE 38 18 077 A1 bekannt. It is known from the prior art to use flat immersion spouts, e.g. from DE 37 09 188 A1. Furthermore, hydraulically driven lifting tables are common, which allow lifting height, frequency and shape of the oscillation by deviating from to change the sinusoidal vibration even during casting and optimally choose. Casting rolling, which reduces the casting thickness during solidification that an improved internal quality of the strand is obtained is, among other things. from the DE 38 18 077 A1 known.

Aus der DE Zeitschrift

Stahl und Eisen" ( 1989, 16.Mai No.9/10, Seieten 453-462, - Gießen und Gießwalzen düner Brammen bei der Mannesmannröhren-Werke AG) ist es bekannt, bei einer Brammenstranggießanlage einen Tauchausguß, eine Rechteckkokille, eine Gießpulverzufuhr und ein Vielrollengerüst einzusetzen. From the DE magazine

Stahl und Eisen "(1989, May 16, No.9 / 10, Seieten 453-462, - casting and casting rolls of thin slabs at Mannesmannröhren-Werke AG) it is known to use an immersion nozzle, a rectangular mold, a powder feed and a slab casting machine to use a multi-roll stand.

Eine Auswertung des Standes der Technik hat ergeben, daß das Ziel Dünnstränge zu erzeugen, die Lösung komplexer Probleme erfordert und daß die Gesamtheit der beeinflußbaren Variablen über die gesamte Stranggießanlage gesehen so groß ist, daß die Kenntnisse des Durchschnittsfachmannes bei weitem nicht ausreichen und es ihm auch nicht zuzumuten ist, hierfür aus der Vielzahl der möglichen mehr oder weniger brauchbaren Lösungen eine zu finden, die bei gerinstmöglichem Aufwand zu einem zufriedenstellenden Ergebnis führt.An evaluation of the prior art has shown that the target is thin strands generate that requires the solution of complex problems and that the entirety of variables that can be influenced over the entire continuous caster is so large that the knowledge of the average specialist is far from sufficient and it it is also unreasonable to expect from the multitude of possible more or less useful solutions to find one that works with the least possible effort leads to a satisfactory result.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Stranggießanlage anzugeben, die es möglich machen, eine vorgegebene Dicke des Dünnstranges dadurch zu erreichen, daß optimale Bedingungen bei der Schlackenversorgung sowie bei der Strangdickenreduzierung schon in der Kokille sowie im Führungsgerüst beim Gießwalzen erzielt werden.The object of the invention is to provide a method and a continuous caster, which make it possible to achieve a predetermined thickness of the thin strand achieve that optimal conditions in the slag supply and in the Strand thickness reduction already in the mold and in the guide frame at Casting rollers can be achieved.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Vorteilhafte, nicht platt selbstverständliche Weiterbildungen der Nebenansprüche enthalten die Unteransprüche. Die Lösung der Aufgabe ist unabhängig vom Kokillentyp, wie z.B. der Senkrecht-, Senkrechtabbiege- oder Kreisbogenkokille. The object is achieved by the features of claims 1 and 3. Advantageous, not Further developments of the subsidiary claims, which are taken for granted, contain the subsidiary claims. The solution to the task is independent of the mold type, e.g. of the Vertical, vertical turn or circular mold.

Die Figuren dienen zur Veranschaulichung der folgenden beispielhaften Beschreibung der Erfindung.The figures serve to illustrate the following exemplary description the invention.

Es zeigen:

Fig. 1:

Darstellung der Gießbedingungen in der Kokille

Fig. 2:

Technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und Gießleistung in Abhängigkeit der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite

Fig .3.1-3.3:

Technischer Aufwand für gleichbleibende Oberflächenqualität und Brammendicke in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite

Fig. 4:

Hydraulisches Verhalten des Stahles in der Kokille in Abhängigkeit von der Brammendicke bezogen auf eine 200 mm dicke Bramme x 1.000 mm Breite

Fig. 5:

Stranggießanlage

Show it:

Fig. 1:

Representation of the casting conditions in the mold

Fig. 2:

Technical effort for constant surface quality and casting performance depending on the slab thickness based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width

Fig. 3.1-3.3:

Technical effort for constant surface quality and slab thickness depending on the casting speed based on a 200 mm thick slab x 1,000 mm width

Fig. 4:

Hydraulic behavior of the steel in the mold depending on the slab thickness in relation to a 200 mm thick slab x 1,000 mm width

Fig. 5:

Continuous caster

Im Rahmen der Erarbeitung der Erfindung durchgeführte Versuche haben ergeben, daß die Oberflächenqualität eines Stranges im wesentlichen von der Schlackenführung abhängt. Hierfür ist der Meniskus, d.h. das Zusammenspiel der Schlackenhöhe (h_Schlacke) und der aus dem Bad beim Hochschnellen der Kokille heraustretenden Strangschale (h_Strangschale) verantwortlich (Fig. 1). Es hat sich ergeben, daß für eine optimale Schmierung und die Vermeidung von Oberflächenfehlern (unmittelbar unter der Strangoberfläche befindliche Gießpulverteilchen, vorwiegend in Form von Oxiden) das Kriterium hSchlacke ≥ hStrangschale erfüllt sein muß. Experiments carried out in the course of working out the invention have shown that the surface quality of a strand essentially depends on the slag guidance. This is due to the meniscus, ie the interplay of the slag height (h _slag ) and the strand shell (h _{strand shell} ) emerging from the bath when the mold rises (Fig. 1). It has been found that the criterion for optimal lubrication and the avoidance of surface defects (casting powder particles located directly below the strand surface, predominantly in the form of oxides) H slag ≥ h Strand shell must be fulfilled.

Die Schlackenhöhe (h_Schlacke) ist überwiegend von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts und die Strangschalenhöhe (h_Strangschale) von der Hubhöhe der oszillierenden Kokille abhängig.The slag height (h _slag ) mainly depends on the thickness of the mold inlet cross-section and the strand shell height (h _{strand shell} ) on the lifting height of the oscillating mold.

Betrachtet man die Größe h_Schlacke und ihre Abhängigkeit von der Dicke des Kokilleneintrittsquerschnitts, so zeigt die Beziehung Handicap = produzierte Strangoberfläche Badoberfläche in m 2/min x 1/m 2, die auch als technische Bemühungen, die in das System eingebracht werden muß, bezeichnet werden kann, in unerwarteter Weise folgendes Ergebnis:If one looks at the size h _slag and its dependence on the thickness of the mold inlet cross section, the relationship shows Handicap = produced strand surface Bathroom surface in m 2nd / min x 1/ m 2nd , which can also be called the technical effort that needs to be put into the system, unexpectedly the following result:

Vergleicht man für eine vorgegebene Gießleistung von 2.736 t/min die gebräuchliche 200 mm-Bramme mit einer 50 mm-Bramme und setzt sie in Relation (2) für die 200 mm-Bramme gleich 1, so steigt dieser Wert für die 50 mm-Bramme auf 16.62, wie aus der (Fig. 2) zu entnehmen ist. D.h., die Relation (2) ist umgekehrt proportional zur abnehmenden Strangdicke, wobei die Abhängigkeit einer Exponentialkurve folgt.If you compare the usual for a given casting rate of 2,736 t / min 200 mm slab with a 50 mm slab and puts it in relation (2) for the 200 mm slab equal to 1, this value increases for the 50 mm slab to 16.62, as from (Fig. 2) can be seen. That is, the relation (2) is inversely proportional to decreasing strand thickness, the dependence following an exponential curve.

Betrachtet man dagegen wie sich bei einer festgelegten Gießdicke die Relation (2) bei einer Erhöhung der Gießgeschwindigkeit verändert, wie es in (Fig. 3) für eine 75/100 und 125 mm-Kokille dargestellt ist, so stellt man fest, daß diese nur linear - mit einer geringen Steigung der Geraden - zunimmt.If, on the other hand, you look at the relation (2) for a given casting thickness an increase in casting speed changed, as in (Fig. 3) for a 75/100 and 125 mm mold is shown, it can be seen that this is only linear - with a slight slope of the straight line - increases.

Von erheblichem Einfluß auf die Relation (1) ist die durch das Einströmen des Metalls in die Kokille entstehende Turbulenz, die sich häufig bis zum Badspiegel fortsetzt und zu Wellenbewegungen führen kann, wobei die Wellenberge sich über den Schlackenspiegel hinaus erheben können, was zu einer Unterbrechung in der Schmierung führt. Diese Turbulenz ist u.a. abhängig vom Durchsatz und der Dicke und Breite der Kokille am Tauchrohraustrittsquerschnitt. Als ein Maß für die Turbulenz wird nunmehr das hydraulische Verhalten als Quotient von Durchsatz und Dicke definiert und kann mit folgendem Ausdruck dargestellt werden: Hydraulisches Verhalten = Durchsatz in t / min Dicke in mm Of considerable influence on the relation (1) is the turbulence caused by the metal flowing into the mold, which often continues to the bath level and can lead to wave movements, whereby the wave crests can rise above the slag level, causing an interruption leads in the lubrication. This turbulence depends, among other things, on the throughput and the thickness and width of the mold at the dip tube outlet cross section. As a measure of the turbulence, the hydraulic behavior is now defined as the quotient of throughput and thickness and can be represented with the following expression: Hydraulic behavior = Throughput in t / min Thickness in mm

Werte für das hydraulische Verhalten, bezogen auf die 200 mm dicke Bramme, sind beispielsweise der (Fig. 4) zu entnehmen. Es zeigt sich, daß größere Kokillendicken ein deutlich günstigeres hydraulisches Verhalten zur Folge haben.Values for the hydraulic behavior, based on the 200 mm thick slab, are for example, the (Fig. 4). It turns out that larger mold thicknesses result in significantly more favorable hydraulic behavior.

Von Bedeutung bezüglich der Turbulenz ist auch die Relation FST FTA ≤ 50

wobei

F_TA = Querschnittsfläche des Tauchausgußaustritts
F_ST = Strangquerschnitt der durcherstarrten Bramme

The relation is also important with regard to turbulence F ST F TA ≤ 50

in which

F _TA = cross-sectional area of the diving spout outlet
F _ST = strand cross-section of the solidified slab

Außerdem kann eine elektromagnetische Bremse im Kokillenbereich die Turbulenz im Gießspiegelbereich deutlich verringern.In addition, an electromagnetic brake in the mold area can reduce turbulence in the Significantly reduce the area of the mold level.

Aus den oben aufgestellten und durch Messungen verifizierten Relationen folgt, daß die Verringerung bei der Wahl der Brammendicke in der Kokille von z.B. 100 mm auf 50 mm die Probleme bei der Einhaltung der Relation (1) außerordentlich erhöht. D.h., abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Metallzufuhr wird es nahezu unmöglich, auf den geringen Kokilleneintrittsquerschnitt ausreichend Gießpulver aufzubringen, um die entstehende enorm große Strangoberfläche zu schmieren und darüber hinaus die Relation (4) einzustellen. Dagegen läßt sich die Gießgeschwindigkeit bei einer Strangdicke von z.B. 75 mm in der Kokille und damit im Gießspiegel ohne sonderlichen Mehraufwand erhöhen. Das führt zu der überraschenden Lösung, daß es im Bereich des Dünnbrammengießens nicht sinnvoll ist die Brammendicke von der Kokille bis zum Ende der Erstarrung (Sumpfspitze) konstant zu halten, sondern daß es technisch wesentlich einfacher ist, die Brammendicke, wie sie dem Walzwerk zugeführt wird, mit Hilfe eines Gießwalzschrittes zu reduzieren und zu erreichen, wofür sich ein Vielrollengerüst (Segment 0), z.B. ausgebildet als Zangensegment, als vorteilhaft erwiesen hat.From the relations established above and verified by measurements it follows that the reduction in the choice of slab thickness in the mold, e.g. 100 mm 50 mm greatly increases the problems with maintaining the relation (1). That is, aside from the difficulty in feeding metal, it becomes almost impossible to apply enough mold powder to the small mold inlet cross section to to lubricate the resulting huge strand surface and beyond that Set relation (4). In contrast, the casting speed at one Strand thickness of e.g. 75 mm in the mold and thus in the mold level without increase extra work. This leads to the surprising solution that it does not make sense in the field of thin slab casting, the slab thickness of the Chill to keep constant until the end of solidification (swamp tip), but that it The slab thickness, as used in the rolling mill, is technically much easier is fed, with the help of a casting-rolling step to reduce and achieve what a multi-roll stand (segment 0), e.g. designed as a pliers segment, as has proven advantageous.

Aus (Fig. 5) ist beispielhaft eine Stranggießanlage zu entnehmen, die sämtliche Erfindungsmerkmale enthält. From (Fig. 5) an example of a continuous caster can be seen that has all the features of the invention contains.

BezugszeichenlisteReference list

11

Q_Gießpulver Q _{casting powder}

22nd

Pulver T_li, Phasengrenze
Pulver/SchlackePowder T _li , phase boundary
Powder / slag

33rd

h_Strangschale,
Höhe Strangschale über Badspiegelh _{strand shell} ,
Height of the strand bowl above the bathroom mirror

44th

h_Schlacke,
Schlackenhöheh _slag ,
Slag height

55

_Pulver,
Pulverhöhe _Powder ,
Powder height

66

TauchausgußDiving spout

77

Ablagerungdeposit

88th

Oxidstrom in die SchlackeOxide flow into the slag

99

V_g = GießgeschwindigkeitV _g = casting speed

1010th

Q_Schlacke = SchlackenverbrauchQ _slag = slag consumption

1111

Luftair

1212th

Kristallisationsgrenze,
Stahl fest/flüssigCrystallization limit,
Steel solid / liquid

1313

StrangschaleStrand shell

1414

Oszillation (Hubhöhe, Frequenz, Form)Oscillation (lifting height, frequency, Shape)

1515

KupferplatteCopper plate

1616

VerteilerDistributor

1717th

Tauchausguß
Außenmaß z.B. 250 x 45 mm
Innenmaß z.B. 220 x 15 mm Diving spout
Outside dimensions e.g. 250 x 45 mm
Internal dimensions e.g. 220 x 15 mm

1818th

optimiertes Gießpulveroptimized casting powder

1919th

75 x 800 - 1.600 mm,
Brammenformat im Gießspiegel (Meniskus)75 x 800 - 1,600 mm,
Slab format in the mold level (meniscus)

2020th

15 x 220 mm,
Fließquerschnitt - Tauchausguß15 x 220 mm,
Flow cross section - immersion spout

2121

hydraulischer Kokillenantriebhydraulic Mold drive

2222

F_ST/F_TA ≤ 50F _ST / F _TA ≤ 50

2323

75 x 800 - 1.600 mm,
Brammenformat am Kokillenaustritt75 x 800 - 1,600 mm,
Slab format at the mold exit

2424th

Gelenk oder hydraulischer Zylinder oder ähnlichesArticulated or hydraulic Cylinders or the like

2525th

Segment 0, z.B. als Zange ausgebildetSegment 0, e.g. as pliers educated

2626

hydraulischer Zylinder oder ähnlicheshydraulic cylinder or the like

2727

50 mm, Brammendicke nach dem Gießwalzvorgang50 mm, slab thickness after the casting and rolling process

2828

Segment 1 ... n mit hydraulischer Anstellung oder ähnlichesSegment 1 ... n with hydraulic adjustment or similar

2929

V_gmax 6 m/minV _gmax 6 m / min

3030th

50 mm, Brammendicke am Ende der Strangführung50 mm, slab thickness at End of strand guidance

Claims (4)

1. A method for producing thin slabs, comprising the following steps:

   pouring the metal melt by means of an immersion nozzle into an oscillating rectangular mould whilst observing the conditions for the immersion nozzle and the mould, FST FTA ≤ 50

   wherein F_ST = billet cross-section of the fully-solidified slab,

   F_TA = cross-section of the outlet of the immersion nozzle,

   supplying the casting powder on to the metal melt such that the condition hslag ≥ hbillet shell

   wherein h_{billet shell} = height of billet shell above bath level (3),

   h_slag = slag height (4),

   is observed, dependent on the height of oscillation, form and frequency of the mould movement,

   reducing the billet cross-section immediately beneath the mould in a plurality of steps in a multi-roll stand, in order to build up forced convection in parallel to the continuous reduction in billet thickness in the still-molten interior of the billet, which convection corresponds to the action of the electromagnetic stirrer, the final thickness of the billet being achieved when the core is still molten at the end of the multi-roll stand, and

   guiding the solidification such that when the final thickness is reached at the exit from the multi-roll stand there is still a two-phase region in the interior of the billet.
2. A method according to Claim 1, characterised in that even during the casting the frequency, lifting height and form of oscillation for the mould movement can be freely selected.
3. A continuous-casting installation for performing the method according to one of the preceding claims,

   having an immersion nozzle, the cross-section (F_TA) of which is ≥ 1/50 of the billet cross-section of the fully-solidified slab (F_ST), which nozzle projects into a rectangular mould which is connected to an oscillation means which is freely adjustable in terms of frequency, lifting height and form,

   having a casting powder supply means which is connected to the oscillation means by means of a measuring and regulating device and by means of which, dependent on the oscillation height, form and frequency the casting powder can be supplied such that the slag height (h_slag) is kept ≥ the height of the billet shell above the bath level (h_{billet shell}), and

   having a multi-roll stand (25) arranged in the direction of withdrawal after the rectangular mould, which stand has a hydraulic means (24, 25) by means of which the distance between two opposing rolls can be infinitely varied.
4. A continuous-casting installation according to Claim 3, characterised in that the distance between two adjacent rolls is selected such that for a predetermined reduction in billet thickness a stirring effect can be achieved in the still-molten interior of the billet.

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