EP1108484A1 - Verfahren zur Formatdickenänderung des Gussstranges unterhalb der Kokille einer Stranggiessanlage - Google Patents

Verfahren zur Formatdickenänderung des Gussstranges unterhalb der Kokille einer Stranggiessanlage Download PDF

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EP1108484A1
EP1108484A1 EP00126252A EP00126252A EP1108484A1 EP 1108484 A1 EP1108484 A1 EP 1108484A1 EP 00126252 A EP00126252 A EP 00126252A EP 00126252 A EP00126252 A EP 00126252A EP 1108484 A1 EP1108484 A1 EP 1108484A1
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EP
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segment
thickness
segments
adjustment
strand
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Hans Streubel
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1281—Vertical removing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting

Definitions

  • the invention relates to a method for changing the format thickness of the cast strand a continuous caster in continuous casting operation, with the strand below a mold on both sides with opposite roller carriers is in operative connection, the segments in a sequence of roles are divided and each segment individually adjustable at an angle to the cast strand and, in a starting position, the whole to be changed Strand guidance is set to a production format thickness.
  • the thickness is the strand shell formed essentially depends on the casting speed.
  • the Rolling force can be adapted to the current strand shell thicknesses. If too little Casting speed, the available rolling force is no longer sufficient, so that it comes to exceed the target thickness of the cast strand produced. If it is too high Casting speed can only be achieved by welding the strand shells Falling below the target thickness of the cast strand produced can be achieved.
  • transition piece with a smaller thickness, which is not rolled can be separated from the slab and as scrap is chopped. Due to the reduced thickness, the transition piece is also relatively cold, so that the scissors are heavily loaded when chopping.
  • the patent DE 43 38 815.2 describes a method and an apparatus for operating a continuous caster, especially when casting the continuous caster for the production of thin slabs for hot strip rolling, with at least one pair of reducing rollers arranged downstream of the continuous casting mold, which, or which join adjustable strand guide elements.
  • the pair of reducing rollers after a given length of the cast strand set to a smaller gap width causing the sump to be squeezed.
  • the cast strand becomes a sprue format with a thickness below the desired final format deformed thickness.
  • the strand guide elements or the reducing roller pair are then to the thickness of the final format hired as soon as the less thick sprue format completely in its setting range has arrived.
  • the pair of reducing rollers is pressure-controlled and is after the Positioning the strand guide positioned on the final format.
  • EP 0 743 116 A1 discloses a vertical casting line for cast strands comprising a mold and then an assembly with at the outlet of the mold Casters, also a variety of management units, assigned role segments as well as a driver arrangement in conjunction with a horizontal Casting line segment.
  • the leadership units include at least the entire vertical segment of the casting line, with at least part of the roles of the guide units interact with actuators that are from a process data unit be mastered, at least to a controllable soft reduction in the second part of the vertical segment.
  • the published patent application DE 196 39 297 A1 describes a method and a device for high-speed continuous casting plants with a reduction in strand thickness during solidification.
  • the strand cross section is used during the solidification linear over a minimum length of the strand guide immediately below the mold is reduced in thickness.
  • the "soft reduction" up to a maximum of immediately before final solidification or the top of the sump, can a critical deformation of the strand taking into account the Switch off the casting speed as well as the steel grade.
  • Document EP 0 450 391 B1 discloses a device for supporting a Metal casting strand, especially for soft reduction (also called “soft reduction") in a pre-cast caster, below to the continuous casting mold both sides of the casting strand opposite mirror carriers are provided, the rollers of which are operatively connected to the casting strand.
  • Everyone Roller carrier is arranged in a fixed frame and in several, roller-bearing Split segments that are related to adjustment devices. The segments are articulated to each other so that each segment for can be set at any angle to the casting line, and that the upper adjustment device is used for general adjustment of the roller carrier. It can be a mechanical, hydraulic or mechanical-hydraulic one Act adjusting device.
  • the object of the invention is based on a method and a method of carrying it out which is suitable for changing the format thickness of the casting of a continuous caster in continuous Casting operation to specify at which the casting speed for the transition process to change the format thickness does not have to be reduced, i.e. it should constant production and casting conditions are maintained.
  • a transition length of the strand during the change in format thickness is to avoid Production losses can be reduced comparatively. In all transitional situations
  • the change in format thickness is intended to reduce breakthrough risks optimal strand support can be guaranteed. Cold thicknesses, which the Stressing the chopper high mechanically should be avoided.
  • the measures according to the invention for changing the format thickness of the cast Stranges is achieved that the casting speed e.g. in the reduction from the thicker format to the thinner format or from the thinner format to the thicker format does not need to be changed and the casting conditions can remain largely constant. Loss of crop, loss of production mean are avoided. There are cold thicknesses at the beginning of the slab or slab end avoided, the unnecessary mechanical load on the Chopper shears mean. The changes in thickness can be infinitely varied Adjustment range carried out depending on the respective production program and thus result in a high flexibility of the system. Of special The advantage is the adaptation of the tapping thickness in the rolling mill to the required one Final rolling thickness.
  • the cast strand on The beginning of the strand is set to a constant thickness over a length of about 1 to 4 m is also proposed that the cast strand at the end of the strand a length of about 0.5 m to 2 m is set to a constant thickness.
  • the transition length of the Thickness change in the longitudinal direction of a defined wedge shape with a defined one Slab profile follows; i.e. between the beginning and end of the strand a constant thickness is arranged in a wedge shape, whereby the resulting slab of slab if an acceptable slab profile is observed can be rolled out.
  • the transition length depends on the amount of the thickness reduction and the adjustment parameters. Using this procedure is great even at large Slab thickness changes of e.g. 25 mm the thickness gradient is sufficient small, so that there are no thickness tolerance problems when rolling.
  • segment 1 on the outlet side and that Segment 2 closed or opened on the inlet side From a certain length, segment 1 on the outlet side and that Segment 2 closed or opened on the inlet side. Delayed or delayed then segment 2 at the length of segment 2 Outlet side and segment 3 closed or opened on the inlet side. Then, again delayed by the length of segment 3, the Segment 3 closed on the outlet side and segment 4 on the inlet side or moved up. Finally, the outlet side of segment 4 is delayed away again by the length of segment 4 - closed or opened.
  • Advantageous all segments are moved until they are on the desired one Final thickness.
  • the adjustment steps are simultaneous or predominant made at the same time.
  • the adjustment speed is comparatively slow and is, for example, less than 2.5 mm / min. This way of driving becomes a Slab profile creates that no unacceptable thickness differences for rolling Has center / edge.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that The segments are closed at a constant speed using dynamic position control is carried out, but a force threshold to be determined is not is exceeded.
  • Figure 1 shows the functional flow of the method for a format thickness reduction a cast strand 9 of a continuous caster in continuous casting operation.
  • the strand 9 is below a mold 10 on both sides with a mirror image opposite roller carriers 8, 8 'in operative connection, which in a Sequence of roller-bearing, coupled to one another by means of articulated connections 5 to 7 Segments 1 to 4 are divided.
  • Each segment 1 to 4 is in itself an angle to the cast strand 9 adjustable.
  • the whole is in a starting position strand guide to be changed to a uniform production format thickness set as this corresponds to the starting position shown.
  • the format thickness change is in a regulated sequence of adjustment steps of segments 1 carried out to 4.
  • the format thickness is reduced by closing sequentially in the casting direction of the successive segments 1 to 4, as shown in the figures Phases 1 to 4 can be seen.
  • the articulated connection begins with segment 1 on the outlet side 5 closed with segment 2 inlet side setpoint-controlled.
  • segment position for the target format in a second adjustment phase segment 2 outlet side with segment 3 inlet side closed, and in sequential order of similar steps the segments 3 and 4 are adjusted according to phase 3 shown or 4.
  • the force means 11 engage at the articulation 5 Direction of a narrowing of the cast strand 9, followed in phase 2 by the intervention the adjusting device 12 in the direction of a narrowing of the strand cross section and continue sequentially in phase 3 and phase 4 of the adjustment devices 13 and 14 up to the overall reduced format thickness, according to Final state in phase 4.
  • segment 1 At the start of the thickness reduction after phase 1, segment 1 will be - as I said Outlet side and segment 2 inlet side are setpoint-controlled at constant speed closed by means of dynamic position control.
  • Force threshold is a to be determined Force threshold not exceeded.
  • the approach speed will taking into account the permissible elongation limit values and the current Casting speed in connection with the current format setting or after Calculation of the resulting volume flow of the line is calculated.
  • Effective force monitoring predictable, for example, using the current one Cylinder pressures of a hydraulic adjustment device monitors the adjustment process. If the force exceeds a calculated limit, from Position control switched to force control. After reaching the target position is switched back to position control accordingly.
  • the sequence described ensures that the material thickness is reduced the continuous decreasing wedge shape, the roller apron an adequate Supporting the strand 9 and that the outlet side corresponding to the Material thickness is tracked.
  • the existing swamp in segment 1, 2 and possibly 3 is not through interrupted the process.
  • the strand support can be switched over from position given on force control in all phases.
  • the entire strand guide is in Casting operation set to a production thickness X.
  • the casting speed is constant, the bottom of the swamp is in segment 3, the increase in thickness is with phase 1 started.
  • segment 2 outlet side is opened (phase 2).
  • the adjustment speed is calculated from the current casting speed, the segment length and the required adjustment path as for the reduction in format thickness.
  • Effective force monitoring calculated using the current cylinder pressures hydraulic adjustment devices, controls the adjustment process.
  • position control switched to force control. After reaching the target position will be accordingly switched back to position control.
  • segment 3 becomes the inlet side at the same time with the same adjustment speed as segment 2 outlet side opened, according to phase 2.
  • Die Monitoring function is the same as for segment 2 outlet side.
  • segment 3 becomes Outlet side and segment 4 inlet side opened (phase 3).
  • the calculation the casting speed and the monitoring are carried out as described above.
  • segment 4 becomes Run-out side opened (phase 4). Monitoring is calculated as previously described.
  • the adjustment device is advantageously equipped with means for or force control.
  • Fig. 3 shows schematically the result of the format thickness change with the invention Adjustment of the segments of the strand guide.
  • the initial length la which has not yet been reduced in thickness.
  • the transition length lü which results from the fact that closed the individual segments of the strand guide in the manner according to the invention become.
  • the final length le is followed by desired final thickness. The difference in the thickness of the starting length and ending length results in the reduction in thickness.
  • the segments all move in offset Dependent on the path system the same path ⁇ D in the given Transition length to.
  • the time of the start of the adjustment of each segment is depending on the distance between the upstream and downstream roles of the segments in the cover to the last role of the 1st segment.
  • Fig. 4 shows the schematic course of the cylinder adjustment for the individual Segments 1 to 4. All segments are moved until they are on the desired one Final thickness. The four segments move during the most of the time at the same time. For a transition length lü of 30 indicated in FIG. 4 m with a thickness reduction of 15 mm and a casting speed of 5m / min the travel speed of the cylinders is only approx. 2.5 mm / min.
  • This driving style creates a defined slab wedge with a defined slab profile, without the slab rolling off to any appreciable extent.
  • the Slab edge is almost exclusively in the same way as in the conventional driving style Segment 1 deformed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formatdickenänderung des Gußstragens (9) einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb, wobei der Strang unterhalb einer Kokille (10) zu beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Rollenträgern (8, 8') in Wirkverbindung steht. Die Rollenträger sind in einer Folge von rollentragenden, ggfs. mittels Gelenkverbindung (5-7) aneinandergekoppelten Segmenten (n = 1 bis i) aufgeteilt und jedes Segment ist für sich in einen Winkel zum Gußstrang (9) einstellbar, wobei in einer Ausgangsposition die gesamte zu ändernde Strangführung auf eine gleichmäßige Produktionsformatdicke eingestellt ist. Zur Formatdickenänderung wird eine geregelte Folge von Verstellschritten der Segmente vorgenommen: bei einer Formatdickenreduktion erfolgt in Gießrichtung ein sequentielles Zufahren der einander in Reihe folgenden Segmente ggfs. an deren Gelenkverbindung (5-7), und bei einer Formatdickenerhöhung erfolgt ein sequentielles Erweitern in Gießrichtung der einander in Reihe folgenden Segmente ggfs. an deren Gelenkverbindung (5-7). Bei der Formatdickenänderung wird jeweils eine Übergangslänge der Dickenänderung erzeugt, die wenigstens 50%, bevorzugt 80 bis 90% einer Brammenlänge beträgt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb, wobei der Strang unterhalb einer Kokille zu beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Rollenträgem in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von Rollen tragenden Segmenten aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang einstellbar ist, und wobei in einer Ausgangsposition die gesamte zu ändernde Strangführung auf eine Produktionsformatdicke eingestellt ist.
Bei einem durch EP 0 286 862 A1 bekannt gewordenen Verfahren wird ein in einer Durchlaufkokille gegossener Gußstrang von 40 - 50 mm Dicke nach dem Austritt aus der Kokille durch ein Walzenpaar so weit zusammengedrückt, daß die inneren Wandungen der in der Kokille gebildeten Strangschalen miteinander verschweißen.
Beim Stranggießen in einer Durchlaufkokille von bestimmter Länge ist die Dicke der gebildeten Strangschale im wesentlichen von der Gießgeschwindigkeit abhängig. Zur Gewährleistung eines konstanten Walzspaltes des Walzenpaares muß die Walzkraft den momentanen Strangschalendicken angepaßt werden. Bei zu geringer Gießgeschwindigkeit reicht die verfügbare Walzkraft nicht mehr aus, so daß es zum Überschreiten der Solldicke des erzeugten Gußstranges kommt. Bei zu hoher Gießgeschwindigkeit kann ein Verschweißen der Strangschalen nur durch eine Unterschreitung der Solldicke des erzeugten Gußstranges erreicht werden.
Um eine ungewollte Dickenabweichung des erzeugten Gußstranges zu vermeiden und ein gutes inneres Gefüge zu erzielen, wird bei einem aus der EP 0 535 368 B1 bekannten Verfahren der Gußstrang in einer Rollverformung dickenverringert und anschließend gewalzt, wobei der Gußstrang aus der erstarrten Strangschale und einem Flüssigkeitskern besteht. Hierbei wird der Gußstrang mit einer Dicke von 40 - 80 mm gegossen, anschließend wird der Strang bis auf 15 - 40 mm Dikke und 2 - 15 mm Restflüssigkeitskern in maximal 3 Stufen rollverformt. Anschließend wird der Strang auf übliche Brammenlänge geteilt, in einem Ausgleichsofen wärmebehandelt und anschließend beispielsweise reversierend warmgewalzt. Bei diesem Verfahren zur Dickenverringerung des Gußstranges unterhalb der Kokille entsteht ein Übergangsstück mit einer minderen Dicke, welches nicht gewalzt werden kann, sondern von der Bramme abgetrennt werden muß und als Schrott gehäckselt wird. Durch die Minderdicke ist das Übergangsstück zudem relativ kalt, so daß die Schere beim Häckseln stark belastet wird.
Andererseits sind Formatänderungen in der Stranggießanlage während des Gießbetriebes für eine Produktionsoptimierung unabdingbar erforderlich. Hierzu gibt es aus der Patentliteratur verschiedene Vorschläge.
Die Patentschrift DE 43 38 815.2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Stranggießanlage, insbesondere beim Angießen der Stranggießanlage zum Herstellen von dünnen Brammen für die Warmbandwalzung, mit mindestens einem der Stranggießkokille nachgeordneten Reduzierrollenpaar, dem, bzw. denen sich anstellbare Strangführungselemente anschließen. Das Reduzierrollenpaar wird nach einer vorgegebenen Durchlauflänge des Gußstranges auf eine kleinere, ein Abquetschen des Sumpfes bewirkende Spaltweite eingestellt. Der Gußstrang wird zu einem Angußformat mit einer unterhalb der Dicke des gewünschten Endformates liegenden Dicke verformt. Die Strangführungselemente bzw. das Reduzierrollenpaar werden danach auf die Dicke des Endformates angestellt, sobald das weniger dicke Angußformat vollständig in ihren Einstellbereich gelangt ist. Das Reduzierrollenpaar ist druckgeregelt und wird nach der Anstellung des Strangführung auf das Endformat positioniert.
Die EP 0 743 116 A1 offenbart eine vertikale Gießlinie für Gußstränge, umfassend eine Kokille sowie anschließend an den Auslaß der Kokille eine Baugruppe mit Fußrollen, weiterhin eine Vielzahl von Führungseinheiten, zugeordneten Rollensegmenten sowie eine Treiber-Anordnung in Verbindung mit einem horizontalen Segment der Gießlinie. Die Führungseinheiten umfassen zumindest das gesamte vertikale Segment der Gießlinie, wobei zumindest ein Teil der Rollen der Führungseinheiten mit Stelleinrichtungen zusammenwirken, die von einer Prozeßdaten-Einheit beherrscht werden, um eine kontrollierbare Weichreduktion zumindest im zweiten Teil des vertikalen Segments zu gewährleisten.
Die Offenlegungsschrift DE 196 39 297 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für Hochgeschwindigkeits-Stranggießanlagen mit einer Strangdickenreduktion während der Erstarrung. Bei dem Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung für das Stranggießen von Strängen wird der Strangquerschnitt während der Erstarrung linear über eine Mindestlänge der Strangführung unmittelbar unterhalb der Kokille dickenreduziert. Mit der sich anschließenden weiteren Strangquerschnittsreduktion über die restliche Strangführung, dem "Soft-Reduction", bis maximal unmittelbar vor der Enderstarrung bzw. der Sumpfspitze, läßt sich eine kritische Deformation des Stranges unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit sowie auch der Stahlgüte ausschalten.
Das Dokument EP 0 450 391 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Stützen eines Metall-Gießstranges, insbesondere zur Weichreduktion (auch "soft reduction" genannt) bei einer Vorband-Gießanlage, wobei unterhalb der Stranggießkokille zu beiden Seiten des Gießstranges spiegelbildlich gegenüberliegende Rollenträger vorgesehen sind, deren Rollen mit dem Gießstrang in Wirkverbindung stehen. Jeder Rollenträger ist in einem festen Rahmen angeordnet und in mehrere, rollentragende Segmente aufgeteilt, die mit Verstelleinrichtungen in Verbindung stehen. Die Segmente sind derart gelenkig aneinander gekoppelt, daß jedes Segment für sich in einem beliebigen Winkel zum Gießstrang eingestellt werden kann, und daß zum allgemeinen Verstellen des Rollenträgers die obere Verstelleinrichtung dient. Es kann sich dabei um eine mechanische, hydraulische oder mechanischhydraulische Verstelleinrichtung handeln.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine zu deren Durchführung geeignete zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb anzugeben, bei welchen die Gießgeschwindigkeit für den Übergangsvorgang zur Formatdickenänderung nicht reduziert werden muß, d.h., es sollen konstante Produktions- und Gießbedingungen erhalten bleiben. Eine Übergangslänge des Stranges während der Formatdickenänderung soll zur Vermeidung von Produktionsverlusten vergleichsweise verkürzt werden. In allen Übergangssituationen der Formatdickenänderung soll zur Verringerung der Durchbruchrisiken eine optimale Strangstützung gewährleistet sein. Kalte Minderdicken, welche die Häckselschere mechanisch hoch belasten, sollen vermieden werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art zur Formatdickenänderung des Gußstranges vorgeschlagen, daß die Formatdickenänderung in einer geregelten Folge von Verstellschritten der Segmente n = 1 bis n = i entsprechend den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1 vorgenommen wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Formatdickenänderung des gegossenen Stranges wird erreicht, daß die Gießgeschwindigkeit z.B. bei der Reduktion vom dickeren Format auf das dünnere Format oder vom dünnerem Format auf das dickere Format nicht geändert werden muß und die Gießbedingungen weitgehend konstant bleiben können. Schopfverluste, die Produktionseinbußen bedeuten, werden vermieden. Es werden kalte Minderdicken am Brammenanfang bzw. Brammenende vermieden, die eine unnötige mechanische Belastung der Häckselschere bedeuten. Die Dickenänderungen können stufenlos in einem weiten Verstellbereich in Abhängigkeit des jeweiligen Produktionsprogrammes durchgeführt werden und ergeben somit eine hohe Flexibilität der Anlage. Von besonderem Vorteil ist die Anpassung der Anstichdicke im Walzwerk an die geforderte Endwalzdicke.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Gußstrang am Stranganfang über eine Länge von etwa 1 bis 4 m auf eine konstante Dicke eingestellt wird, ferner wird vorgeschlagen, daß der Gußstrang am Strangende über eine Länge von etwa 0,5 m bis 2 m auf eine konstante Dicke eingestellt wird.
In Fortsetzung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Übergangslänge der Dickenänderung in Längsrichtung einer definierten Keilform mit einem definierten Brammenprofil folgt; d.h. zwischen dem Stranganfang und dem Strangende mit jeweils konstanter Dicke ist ein Übergangsformat in Keilform angeordnet, wodurch der entstandene Brammenkeil bei Einhaltung eines akzeptablen Brammenprofils auswalzbar ist. Die Übergangslänge ist abhängig vom Betrag der Dickenreduzierung und den Verstellparametern. Mit dieser Verfahrensweise ist selbst bei großen Dickenänderungen der Bramme von z.B. 25 mm der Dickengradient ausreichend klein, so daß keine Dickentoleranzprobleme beim Walzen auftreten.
In wesentlicher Fortsetzung des Erfindungsgedankens wird bei einer beispielsweise aus 4 Segmenten n = 1 bis n = 4 bestehenden Strangführung der definierte Brammenkeil mit einem definierten Brammenprofil mit folgenden Verstellschritten hergestellt:
Ab einer bestimmten Länge wird das Segment 1 an der Auslaufseite und das Segment 2 an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren. Zeit- bzw. wegverzögert um die Länge des Segments 2 werden anschließend das Segment 2 an der Auslaufseite und das Segment 3 an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren. Anschließend werden, wiederum wegverzögert um die Länge von Segment 3, das Segment 3 an der Auslaufseite und das Segment 4 an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren. Schließlich wird die Auslaufseite von Segment 4 - wieder wegverzögert um die Länge von Segment 4 - zugefahren bzw. aufgefahren. Vorteilhaft werden dabei alle Segmente solange verfahren, bis sie auf der gewünschten Enddicke stehen. Die Verstellschritte werden gleichzeitig oder überwiegend gleichzeitig vorgenommen. Die Verstellgeschwindigkeit ist vergleichsweise gering und beträgt bspw. weniger als 2,5 mm/min. Durch diese Fahrweise wird ein Brammenprofil erzeugt, das für das Walzen keine unzulässigen Dickenunterschiede Mitte/Rand aufweist.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß zur Formatdickenerhöhung in einer ersten Verstellphase bei konstanter Gießgeschwindigkeit - wobei die Sumpfspitze des Stranges bspw. im Segment n = 3 liegt - zuerst Segment n = 1 Auslaufseite über die Gelenkverbindung mit Segment n = 2 Einlaufseite sollwertgeführt aufgefahren wird und nach Erreichen der Zielposition - d.h. der Segmentposition für das Zielformat - in einer zweiten Verstellphase Segment n = 2 Auslaufseite mit Segment n = 3 Einlaufseite aufgefahren wird, und in sequentieller Folge von gleichartigen Schritten die Verstellung der Segmente n = 3, 4 bis i auf die Zielposition vorgenommen wird.
Eine weitere Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß das Zufahren der Segmente bei konstanter Geschwindigkeit mittels dynamischer Positionsregelung vorgenommen wird, wobei ein festzulegender Kraftschwellwert nicht überschritten wird.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verstellgeschwindigkeit der Segmente unter Berücksichtigung der zulässigen Strangdehnungsgrenzwerte und der aktuellen Gießgeschwindigkeit in Verbindung mit der aktuellen Formateinstellung bzw. nach Maßgabe des hieraus sich ergebenden Volumenstroms des Stranges berechnet wird.
Vorteilhaft wird die Verstellgeschwindigkeit über die aktuelle Gießgeschwindigkeit, die Segmentlänge und den erforderlichen Verstellweg nach der Formel berechnet
V =
Ds/Ls*Vgiess; darin bedeuten:
Ds =
Formatdickenänderung
Ls =
Segmentlänge
Vgiess =
aktuelle Gießgeschwindigkeit
Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sehen vor, daß der Verstellvorgang beispielsweise mittels der aktuellen Zylinderdrücke hydraulischer Verstellaggregate überwacht wird und bei Grenzwertüberschreitung von Positionsregelung auf Kraftregelung umgeschaltet wird, sowie nach Erreichen der Zielposition auf Positionsregelung zurückgeschaltet wird.
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Fig. 1
in Form eines Stammbaums, unterteilt in einander folgende Phasen, den Funktionsverlauf einer Formatdickenreduzierung sowie
Fig. 2
den Funktionsverlauf einander folgender Phasen für eine Formatdikkenerhöhung,
Fig. 3
die erfindungsgemäße Dickenreduzierung des Gußstranges unterhalb einer Kokille mit einer keilförmigen Übergangslänge,
Fig. 4
ein Verstellschema der Segmente zur Dickenreduzierung eines Gußstranges,
Fig. 5
eine schematische Ablaufsequenz für die Verstellung der Segmente,
Fig. 6
ein schematischer Verlauf der Segmentanstellung während der Dikkenreduzierung.
Figur 1 zeigt den Funktionsverlauf des Verfahrens für eine Formatdickenreduzierung eines Gußstranges 9 einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb. Der Strang 9 steht unterhalb einer Kokille 10 zu beiden Seiten mit spiegelbildlich einander gegenüberliegenden Rollenträgem 8, 8' in Wirkverbindung, die in einer Folge von rollentragenden, mittels Gelenkverbindungen 5 bis 7 aneinander gekoppelten Segmenten 1 bis 4 aufgeteilt sind. Jedes Segment 1 bis 4 ist für sich in einen Winkel zum Gußstrang 9 einstellbar. In einer Ausgangsposition ist die gesamte zu ändernde Strangführung auf eine gleichmäßige Produktionsformatdicke eingestellt, wie dies der dargestellten Ausgangsposition entspricht. Die Formatdikkenänderung wird in einer geregelten Folge von Verstellschritten der Segmente 1 bis 4 durchgeführt.
Die Formatdickenreduktion erfolgt durch in Gießrichtung sequentielles Zufahren der einander in Reihe folgenden Segmente 1 bis 4, wie dies aus den dargestellten Phasen 1 bis 4 ersichtlich ist. Beginnend mit Segment 1 Auslaufseite wird die Gelenkverbindung 5 mit Segment 2 Einlaufseite sollwertgeführt zugefahren. Nach Erreichen der Zielposition - das heißt der Segmentposition für das Zielformatwird in einer zweiten Verstellphase Segment 2 Auslaufseite mit Segment 3 Einlaufseite zugefahren, und in sequentieller Folge von gleichartigen Schritten wird die Verstellung der Segmente 3 und 4 vorgenommen gemäß dargestellter Phase 3 bzw. 4. Hierfür greifen jeweils an der Gelenkverbindung 5 das Kraftmittel 11 in Richtung einer Verengung des Gußstranges 9 an, gefolgt in der Phase 2 vom Eingriff der Verstelleinrichtung 12 in Richtung einer Verengung des Strangquerschnitts und weiterhin sequentiell in Phase 3 und Phase 4 der Verstelleinrichtungen 13 und 14 bis zur durchgängigen insgesamt reduzierten Formatdicke, gemäß Endzustand in Phase 4.
Aus der Darstellung des Funktionsverlaufes für eine Formatdickenreduzierung ergibt sich vor der Phase 1 die Ausgangsposition, bei welcher die gesamte Strangführung im Gießbetrieb auf eine Produktionsdicke X eingestellt ist. Die Gießgeschwindigkeit ist konstant, die Sumpfspitze liegt im Segment 3.
Zum Start der Dickenreduzierung nach Phase 1 werden - wie gesagt - Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite sollwertgeführt mit konstanter Geschwindigkeit mittels dynamischer Positionsregelung zugefahren. Hierbei wird ein festzulegender Kraftschwellwert nicht überschritten. Die Zufahrgeschwindigkeit wird unter Berücksichtigung der zulässigen Strangdehngrenzwerte und der aktuellen Gießgeschwindigkeit in Verbindung mit der aktuellen Formateinstellung bzw. nach Maßgabe des hieraus sich ergebenden Volumenstroms des Stranges berechnet.
Die einzuhaltende Verstellgeschwindigkeit berechnet sich über die aktuelle Gießgeschwindigkeit, die Segmentlänge und den erforderlichen Verstellweg nach der Formel
V =
Ds/Ls*Vgiess; darin bedeuten:
Ds =
Formatdickenänderung
Ls =
Segmentlänge
Vgiess =
aktuelle Gießgeschwindigkeit.
Eine wirksame Kraftüberwachung, berechenbar beispielsweise über die aktuellen Zylinderdrücke einer hydraulischen Verstelleinrichtung, überwacht den Verstellvorgang. Sollte die Kraft einen berechneten Grenzwert überschreiten, wird von Positionsregelung in Kraftregelung umgeschaltet. Nach Erreichen der Zielposition wird entsprechend auf Positionsregelung zurückgeschaltet.
Durch den beschriebenen Ablauf wird erreicht, daß bei reduzierter Materialdicke der durchlaufenden abnehmenden Keilform, die Rollenschürze eine ausreichende Stützung des Stranges 9 durchführt, und daß die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird.
Der vorhandene Sumpf im Segment 1, 2 und gegebenenfalls 3 wird nicht durch den Vorgang unterbrochen. Die Strangstützung ist über die Umschaltung von Positions- auf Kraftregelung in allen Phasen gegeben.
Im folgenden wird die Formatdickenerhöhung gemäß Darstellung des Funktionsverlaufes in Fig. 2 beschrieben.
Zunächst ist in der Ausgangsposition vor Phase 1 die gesamte Strangführung im Gießbetrieb auf eine Produktionsdicke X eingestellt. Die Gießgeschwindigkeit ist konstant, die Sumpfspitze liegt im Segment 3, die Dickenerhöhung wird mit Phase 1 gestartet.
Sobald das Zielformat von Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite am Ende der Phase 1 erreicht ist, wird Segment 2 Auslaufseite aufgefahren (Phase 2).
Die Verstellgeschwindigkeit berechnet sich über die aktuelle Gießgeschwindigkeit, die Segmentlänge und den erforderlichen Verstellweg wie bei der Formatdickenreduzierung.
Eine wirksame Kraftüberwachung, berechnet über die aktuellen Zylinderdrücke hydraulischer Verstelleinrichtungen, kontrolliert den Verstellvorgang.
Sollte die Kraft einen berechneten Grenzwert überschreiten, wird von Positionsregelung in Kraftregelung umgeschaltet. Nach Erreichen der Zielposition wird entsprechend auf Positionsregelung zurückgeschaltet.
Durch den beschriebenen Ablauf wird erreicht, daß auch bei erhöhter Materialdikke bei durchlaufend zunehmender Keilform die Rollenschürze eine ausreichende Strangstützung für den Strang 9 durchgeführt und die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird.
Anschließend wird Segment 3 Einlaufseite zeitgleich mit gleicher Verstellgeschwindigkeit wie Segment 2 Auslaufseite aufgefahren, gemäß Phase 2. Die Überwachungsfunktion erfolgt wie bei Segment 2 Auslaufseite.
Sobald das Zielformat von Segment 3 Einlaufseite erreicht ist, wird Segment 3 Auslaufseite und Segment 4 Einlaufseite aufgefahren (Phase 3). Die Berechnung der Gießgeschwindigkeit und die Überwachung erfolgt wie vorgängig beschrieben.
Sobald das Zielformat von Segment 4 Einlaufseite erreicht ist, wird Segment 4 Auslaufseite aufgefahren (Phase 4). Die Berechnung der Überwachung erfolgt wie zuvor beschrieben.
Und schließlich wird vorgesehen, daß infolge der Gelenkverbindung einer Auslaufseite eines Segmentes mit der Einlaufseite des Folgesegmentes deren Verstellgeschwindigkeiten zwangsweise synchron erfolgen.
Durch den beschriebenen Ablauf des Verfahrens zur Formatdickenänderung für Stranggießanlagen wird erreicht:
  • die Gießgeschwindigkeiten werden für den Übergang nicht reduziert, daraus resultieren eine Erhöhung der Produktionsleistung im Vergleich zum Stand der Technik sowie konstante Produktions- und Gießbedingungen;
  • die Übergangslänge des zu produzierenden Stranges wird verkürzt, wodurch die Produktionsverluste verringert werden;
  • die Dickenänderungen können in stufenlos wählbaren Größen in einem weiten Verstellbereich in Abhängigkeit eines Produktionsprogrammes durchgeführt werden und ergeben somit eine hohe Flexibilität der Anlage;
  • bei reduzierter Materialdicke mit durchlaufend abnehmender Keilform ermöglicht die Rollenschürze eine ausreichende Strangstützung, wobei die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird, wogegen bei Formatdickenerhöhung erreicht wird, daß bei erhöhter Materialdicke infolge durchlaufend zunehmender Keilform, die Rollenschürze eine ausreichende Strangstützung durchführt und die Auslaufseite entsprechend der Materialdicke nachgeführt wird.
Bei einer Vorrichtung zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage, wobei der Strang unterhalb einer Kokille zu beiden Seiten mit einander gegenüber liegenden Rollenträgem in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von rollentragenden, mittels Gelenkverbindungen aneinander gekoppelten Segmenten aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang einstellbar ist, wird vorteilhafterweise die Verstelleinrichtung mit Mitteln zur Positions- oder Kraftregelung ausgestattet. Zweckmäßig stehen die Segmente im Bereich ihrer Gelenkverbindungen zwischen Auslauf- und Einlaufseite mit geregelten sowie richtungsumkehrbaren Hydraulikzylindern in Wirkungsverbindung, wobei das Segment n = 1 nur auf der Auslaufseite mit einem solchen Hydraulikzylinder zusammenwirkt.
Fig. 3 zeigt schematisch das Ergebnis der Formatdickenänderung mit der erfindungsgemäßen Verstellung der Segmente der Strangführung. Deutlich erkennbar ist die Anfangslänge la, die noch keine Dickenreduzierung erfahren hat. An die Anfangslänge la schließt sich die Übergangslänge lü an, die dadurch entsteht, daß die einzelnen Segmente der Strangführung in der erfindungsgemäßen Weise zugefahren werden. An die Übergangslänge lü schließt sich die Endlänge le mit der gewünschten Enddicke an. Die Differenz der Dicken der Anfangslänge und Endlänge ergibt die Dickenreduzierung.
Fig. 4 zeigt das zugehörige Verfahrensschema beispielsweise bei 4 Segmenten der Strangführung. Den einzelnen Segmenten n = 1 bis n = 4 ist eine bestimmte Länge 11, 12, 13 zugeordnet. Die keilförmige Übergangslänge ist mit lü bezeichnet. Um die Übergangslänge lü mit dem definierten Brammenkeil (Fig. 1) einzustellen, werden die Segmente n = 1 bis n = 4 mit Hilfe von Verstellzylindern verfahren.
Die schematische Ablaufsequenz der verstellten einzelnen Segmente ergibt sich aus Fig. 5. Ab einer Länge l = 0 wird Segment 1 Auslaufseite und Segment 2 Einlaufseite langsam zugefahren. Zeit- bzw. wegverzögert um die Länge l1 von Segment 2 werden anschließend das Segment 2 an der Auslaufseite und das Segment 3 an der Einlaufseite zugefahren. Wiederum wegverzögert um die Länge l2 von Segment 3 werden dann das Segment 3 an der Auslaufseite und das Segment 4 an der Einlaufseite verfahren. Als letztes wird, wieder wegverzögert um die Länge l3 von Segment 4 die Auslaufseite von Segment 4 zugefahren. Auf der linken Seite der Fig. 5 ist die Ausgangsposition aller 4 Segmente zu sehen. Auf der rechten Seite von Fig. 5 ist das Ende des Zufahrens der einzelnen Segmente zu sehen, wonach die Segmente n = 2 bis n = 4 ihre zur Dickenreduzierung vorgesehene Verstellposition erreicht haben. Die Segmente fahren alle längenversetzt in Abhängigkeit vom Wegfolgesystem den gleichen Weg ΔD in der vorgegebenen Übergangslänge zu. Der Zeitpunkt des Verstellstarts eines jeden Segmentes ist abhängig vom Abstand der ein- und auslaufseitigen Rolle der Segmente im Bezug zur letzten Rolle des 1. Segmentes.
Fig. 4 zeigt den schematischen Verlauf der Zylinderanstellung für die einzelnen Segmente 1 bis 4. Alle Segmente werden so lange verfahren, bis sie auf der gewünschten Enddicke stehen. Die vier Segmente verfahren dabei während der meisten Zeit gleichzeitig. Für eine in Fig. 4 angegebene Übergangslänge lü von 30 m bei einer Dickenreduzierung von 15 mm und einer Gießgeschwindigkeit von 5m/min beträgt die Verfahrgeschwindigkeit der Zylinder nur ca. 2,5 mm/min. Durch diese Fahrweise entsteht ein definierter Brammenkeil mit definiertem Brammenprofil, ohne daß es zu einer nennenswerten Abwalzung der Bramme kommt. Die Brammenkante wird wie bei der herkömmlichen Fahrweise fast ausschließlich im Segment 1 verformt.
Die Erstarrungsdicke wird so eingestellt, daß die gewünschte Endwalzdicke ohne Einschränkungen mit der größten Einlaufdicke gewalzt werden kann. Daraus ergeben sich folgende Vorteile:
  • 1. größtmögliche Produktionsleistung
  • 2. größtmögliche Pufferzeit im Durchlaufofen
  • 3. größtmögliches Coilgewicht, insbesondere bei Mehrstranganlagen.

    • Claims (11)

    1. Verfahren zur Formatdickenänderung des Gußstranges einer Stranggießanlage im kontinuierlichen Gießbetrieb, wobei der Gußstrang (9) unterhalb einer Kokille (10) zu beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Rollenträgem (8, 8') in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von rollentragenden Segmenten (n=1 bis i) aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang (9) einstellbar ist, und wobei in einer Ausgangsposition die gesamte zu ändernde Strangführung auf eine Produktionsformatdicke eingestellt ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Formatdickenänderung in einer geregelten Folge von Verstellschritten der Segmente (n = 1 bis i)
      bei einer Formatdickenreduzierung durch in Gießrichtung sequentielles Zufahren der einander in Reihe folgenden Segmente (n = 1 bis i) und
      bei einer Formatdickenerhöhung durch sequentielles Erweitern in Gießrichtung der einander in Reihe folgenden Segmente (n = 1 bis i) vorgenommen wird, und
      daß bei der Formatdickenänderung jeweils eine Übergangslänge der Dickenänderung erzeugt wird, die wenigstens 50%, bevorzugt 80 bis 90% einer Brammenlänge beträgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der Gußstrang (9) an seinem Anfang über eine Länge von etwa 1 bis 4 m auf eine konstante Dicke und an seinem Ende über eine Länge von etwa 0,5 bis 2 m ebenfalls auf eine konstante Dicke eingestellt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Übergangslänge in Längsrichtung einer definierten Keilform mit einem definierten Brammenprofil folgt, wobei die Dickenänderung des Gußstrangformates linear oder annähernd linear erfolgt.
    4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß bei einer z.B. aus vier Segmenten (n = 1 bis n = 4) bestehenden Strangführung das keilförmige Brammenprofil mit folgenden Schritten eingestellt wird:
      ab einer Länge Null wird Segment (1) der Auslaufseite und Segment (2) der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren;
      zeit- bzw. wegverzögert um die Länge des Segments (2) werden anschließend Segment (2) an der Auslaufseite und Segment (3) an der Einlaufseite zugefahren bzw. aufgefahren;
      wegverzögert um die Länge des Segments (3) wird dieses an seiner Auslaufseite, und das Segment (4) an der Einlaufseite zu- bzw. aufgefahren;
      im letzten Schritt wird, ebenfalls wegverzögert um die Länge von Segment (4), dessen Auslaufseite zu- bzw. aufgefahren;
      wobei alle Segmente (n = 1 bis n = 4) so lange verfahren werden, bis diese auf eine gewünschte Enddicke eingestellt sind, und
      wobei die Verstellschritte gleichzeitig oder überwiegend gleichzeitig vorgenommen werden und die Verstellgeschwindigkeit vergleichsweise gering ist und bspw. < 2,5 mm/min beträgt.
    5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß zur Formatdickenänderung in einer ersten Verstellphase bei konstanter Gießgeschwindigkeit - wobei die Sumpfspitze des Stranges (9) bspw. im Segment (n = 3) liegt - im Falle einer Dickenreduktion zuerst das Segment (n = 1) Auslaufseite über die Gelenkverbindung (5) mit Segment n = 2 Einlaufseite sollwertgeführt zugefahren wird, und - im Falle einer Dickenerweiterung sollwertgeführt aufgefahren wird, und
      nach Erreichen der Zielposition - d.h. der Segmentposition für das Zielformat - in einer zweiten Verstellphase Segment (n = 2) Auslaufseite mit Segment n = 3 Einlaufseite zu- bzw. aufgefahren wird, und
      in sequentieller Folge von gleichartigen Schritten die Verstellung der Segmente (3, 4 bis i) auf die Zielposition vorgenommen wird.
    6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Auf- oder Zufahren der Segmente (n = 1 bis i) bei konstanter Verstellgeschwindigkeit mittels dynamischer Positionsregelung ohne Überschreitung eines festzulegenden Kraftschwellwertes vorgenommen wird, wobei die Verstellgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der zulässigen Strangdehngrenzwerte und der aktuellen Gießgeschwindigkeit in Verbindung mit der aktuellen Formateinstellung oder nach Maßgabe des sich hieraus ergebenden Volumenstroms des Stranges berechnet wird.
    7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß sich die Verstellgeschwindigkeit über die aktuelle Gießgeschwindigkeit, die Segmentlänge und den erforderlichen Verstellweg nach der Formel berechnet:
      V =
      Ds/Ls*Vgiess; darin bedeuten:
      Ds =
      Formatdickenänderung
      Ls =
      Segmentlänge
      Vgiess =
      aktuelle Gießgeschwindigkeit.
    8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der Verstellvorgang mittels der aktuellen Zylinderdrücke hydraulischer Verstellaggregate überwacht, bei Grenzwertüberschreitung von Positions- auf Kraftregelung umgeschaltet, sowie nach Erreichen der Zielposition auf Positionsregelung zurückgeschaltet wird.
    9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß am Segment (n = 1 bis n =i) die hydraulisch geregelte Verstellung an der Auslaufseite beginnt, und an den Segmenten (n = 2 bis n = i) die Verstellung sowohl auf der Einlaufseite, als auch auf der Auslaufseite sequentiell fortgeführt wird, und daß die Verstellgeschwindigkeit zweier Folgesegmente zwangsweise synchron erfolgt.
    10. Vorrichtung zur Formatdickenänderung des Gußstranges (9) einer Stranggießanlage, wobei der Strang (9) unterhalb der Kokille (10) zu beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Rollenträgem (8, 8') in Wirkverbindung steht, die in einer Folge von rollentragenden, mittels Gelenkverbindungen (5 bis 7) verbundenen Segmenten (n = 1 bis i) aufgeteilt sind und jedes Segment für sich in einen Winkel zum Gußstrang (9) einstellbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Verstelleinrichtung (11 -14) mit Mitteln zur Positions- oder Kraftregelung ausgestattet ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Segmente (n = 1 bis i) im Bereich ihrer Gelenkverbindungen (5 - 7) zwischen Auslauf- und Einlaufseite mit geregelten sowie richtungsumkehrbaren Hydraulikzylindern in Wirkungsverbindung stehen, wobei das Segment (n = 1) nur auf der Auslaufseite mit einem solchen Hydraulikzylinder zusammenwirkt.
    EP00126252A 1999-12-15 2000-12-01 Verfahren zur Formatdickenänderung des Gussstranges unterhalb der Kokille einer Stranggiessanlage Expired - Lifetime EP1108484B1 (de)

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