EP2893993A1 - Stranggießanlage und Verfahren zum Stranggießen eines Metallstranges - Google Patents
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- EP2893993A1 EP2893993A1 EP14195350.5A EP14195350A EP2893993A1 EP 2893993 A1 EP2893993 A1 EP 2893993A1 EP 14195350 A EP14195350 A EP 14195350A EP 2893993 A1 EP2893993 A1 EP 2893993A1
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- B22D11/14—Plants for continuous casting
- B22D11/142—Plants for continuous casting for curved casting
Definitions
- the invention relates to a continuous casting plant for casting a metal strand according to the preamble of claim 1, and a corresponding method thereof.
- DE 32 36 284 C2 shows a continuous caster of the type of oval-arc continuous casting, in which a curved arc mold with a relatively small radius of curvature, for example, of 1.5 m, is provided.
- This oval-arc continuous casting machine has a machine height of less than 5.0 m, wherein the casting thickness of the cast strand z. B. 250 mm.
- a plurality of directional points in the oval arc are required to straighten the cast metal strand before it enters the horizontally extending part of the strand guide. For example, up to 19 straightening points are provided in the oval arc of the continuous casting according to this document.
- the curved mold is in this case arranged so that its centerline lies on the horizontal radius of the casting arc and thus is not screwed into the casting arc.
- EP 68 814 B1 shows a continuous casting of the oval arc type, wherein the mold is not curved, but straight and has correspondingly plane-parallel broadsides.
- the machine height of this continuous casting plant can be between 3.4 m and 5 m, wherein the base radius in the arc part of the strand guide following the mold is 3 to 5 m and steadily increases in the subsequent straightening zones.
- the number of directional points within the bow portion of the strand guide is up to 15.
- a disadvantage of this system is because of the relatively small base radius of the arch portion of the strand guide a relatively high number of necessary straightening zones, in conjunction with a separate bending device to transfer the metal strand immediately after leaving the plane-parallel mold in an arc radius. Furthermore, it is disadvantageous that the metal strand is additionally formed because of the straight design of the mold, before it enters the arcuate part of the strand guide.
- EP 74 247 B1 shows an oval caster continuous casting machine, in which a curved Bogenkokille is provided.
- the starting radius of the curved part of the strand guide is relatively small and is approximately between 3 to 5 m, which also corresponds to the machine height of this system.
- a plurality of roller segments are provided in the arch portion of the strand guide. The disadvantage is that these segments can not be easily lifted out of the strand guide or dismantled.
- EP 2 349 612 B1 shows a method and an apparatus for producing thick slabs of steel with a casting thickness exceeding 360 mm and a 1000 mm exceeding casting width in a continuous casting, which is designed in the manner of a circular arc system.
- a curved arc mold is used, which lies with its centerline on the horizontal and is so far not screwed into the pouring arc down.
- a disadvantage of this continuous casting is a comparatively large machine height, which is in the range between 9 and 15 m and goes back to the design of the arcuate strand guide in the form of a circular arc.
- Another disadvantage is a high ferrostatic pressure, which acts on the metal strand after leaving the mold.
- the design of a strand guide for sheet continuous casting, in particular for crack-sensitive grades, is very closely linked to the temperature control between the first and last bending deformation of the steel strand produced on the one hand and the position of the ductility minima of the steel on the other.
- the distance from the mold to the end of the straightening area in a circular arc system is at least equal to the product of (smallest) casting radius with the factor ⁇ / 2. In a vertical turn-off system, it rises by the length of the vertical part. In multipoint bending and straightening, this distance increases with each additional bending and / or pointing point.
- Out CH 403 172 is a continuous casting known with a downwardly disposed mold.
- a circular arc continuous casting machine is shown, in which the bow portion of the strand guide is designed to be shortened insofar as that the arc mold used in this case is screwed into the circular arc at an angle below the horizontal.
- the metal strand is only guided after leaving the curved mold in the arcuate part of the strand guide, with a straightening of the strand takes place only at the end of the arcuate part in a separate straightening unit.
- the temperature of Metallstranges already reduced so much that a straightening of the metal strand is possible only with relatively high forces, which is correspondingly associated with high wear of the system components involved.
- DE 33 31 575 A1 shows a method and apparatus for arc casting of metal, wherein a Bogenstrangg discernkokille is disposed in an angular range of about 15 ° to about 30 ° below the horizontal and is rotated by this angular range in the arch portion of the strand guide.
- the continuous casting according to this document may be a circular arc system or an oval bow system. There are no details given in which areas of the arch portion of the strand guide takes place a straightening of the cast metal strand.
- the invention has the object, during continuous casting with a Bogenstrangg intelligent fabric laminate to reduce the installation effort required while improving the resulting product quality of the metal strand.
- a continuous casting machine is used for casting a metal strand in a casting direction, and comprises a mold which is arranged rotated on a circular arc below the horizontal, such that a center line or the centerline of the mold encloses a first angle with the horizontal.
- the continuous casting plant comprises an arcuate strand guide in the form of an arcuate part downstream of the mold in the casting direction, in which the metal strand is guided with a strand guide arc radius, a horizontal strand guide in the form of a sheet strand downstream in the casting direction Horizontal portion, and provided in the arch portion of the strand guide straightening zone with at least one point of reference, wherein the metal strand is straightened in the straightening zone of the strand guide arc radius.
- the beginning of the straightening zone is seen in the casting direction of the center line of the mold on an arc at a second angle, wherein the second angle can be between 30 ° to 60 °.
- the second angle is about 50 °.
- center line of the mold is to be understood in accordance with the practices of continuous casting and in the context of the present invention as an orthogonal, which is directed at right angles to a broad side of the mold in a central portion thereof. This applies equally to a curved arc mold as well as a straight mold with plane-parallel broadsides.
- the first angle that this centerline of the mold encloses with a horizontal defines the position of the mold around which it is disposed to be turned down into the casting arc.
- the invention is based on the essential finding that, with regard to the bow portion, a shortening of its arc length is achieved in that the casting mold is arranged turned downwards by the first angle. This contributes to a reduction of the plant height, whereby a ferrostatic pressure acting on the cast metal strand can be reduced at the same time.
- the number of required directional points in the arch portion can be suitably influenced by not selecting the strand guide arc radius of the arch portion immediately after the mold to be too small, and is selected, for example, between 4.9 m and 9 m.
- a straightening of the metal strand in the arch portion without the risk of cracking and without the disadvantage of excessive stress on support rollers or the like is achieved in that the beginning of the straightening zone is seen in the casting direction from the center line of the mold on an arc at a second angle , which can be between 30 ° and 60 ° and preferably about 50 °. This ensures that the temperature of the metal strand at the beginning of straightening on the one hand is sufficiently high and on the other hand, the metal strand is not yet so farteurerstarrt that judging or bending back into a straight encounters inadmissibly high resistances.
- the mold may be in the form of a curved mold, preferably in such a way that a radius of curvature of the arc mold is between 4.9 m and 9 m.
- the strand guiding arc radius of the arch portion is selected immediately after the arc mold in accordance with the radius of curvature of the arc mold. This has the consequence that the cast metal strand, after it has leaked down from the mold, enters directly with a curved curvature in the arch portion of the strand guide, which is adapted to the strand guide arc radius.
- Separate benders or the like which would be placed below the mold for bending the metal strand, are then not required for this case.
- the bow portion of the strand guide may be formed in the form of an oval arch.
- a strand guide in the form of an oval arc is to be understood as one in which the radius of curvature is not constant, but increases in direction as seen in the casting direction. This has an advantageous effect on a reduced plant height of the continuous casting plant.
- the mold is arranged such that a casting mirror within the mold has a vertical distance to the horizontal part of the strand guide between 5 m and 9 m and accordingly the plant height of the continuous casting plant is in this range.
- the design of the Bow portion of the strand guide in the form of an oval bow also offers the advantage that, for example, compared to a circular arc more directional points are possible, for example, 3 to 5 more directing points to direct the metal strand back to a straight line.
- the arch portion of the strand guide may be configured such that an angle enclosed by it is at least 66 °. Such a minimum arc length of the arch portion ensures that the cast metal strand after leaving the mold cooled sufficiently long and can be directed or bent back over a suitable number of sighting points in a straight line.
- the first angle which includes the center line of the mold with the horizontal, be between 0 ° and 20 °.
- this first angle by which the mold is screwed down into the curved part of the strand guide, that the continuous casting plant has a reduced installation height.
- the exact determination of the first angle is to vote on a particular system and in each case, even taking into account the number of selected directing points in the straightening zone of the arch part.
- the continuous casting plant according to the invention is particularly suitable for casting metal strands having a relatively large casting thickness, which may be at least 80 mm and preferably also between 110 mm and 700 mm. In principle, no limits are set with respect to the casting thickness in the invention upwards.
- the mold of the continuous casting plant according to the invention is adapted to a casting width of at least 500 mm, and is preferably selected from a range between 800 mm and 4000 mm.
- the strand guide arc radius of the arch portion immediately following the mold is less than 20 times the casting thickness is. This allows an advantageous coordination of the strand guide arc radius to the casting thickness, without the strand guide arc radius assuming too large values with regard to a desired minimized plant height of the continuous casting plant.
- a plurality of support rollers are provided both in the bow part and in the horizontal part of the strand guide, preferably on both sides of the metal strand, d. H. at a top and at a bottom thereof.
- These support rollers can be combined into individual segments, in particular in the straightening zone of the arched part, and optionally also in the horizontal part. This allows for maintenance or repair purposes, a time-saving and thus inexpensive replacement of a plurality of support rollers, namely in the form of a complete segment.
- the strand guide arc radius is selected in particular in the straightening zone of the arch portion so that the support roller segments also upwards, d. H. let out in the direction of the inner radius of the arch part. In this way, then a use of cranes or the like, which may be mounted on a hall ceiling or similar scaffolding, possible.
- the number of support rollers on the inside of the arch part may be smaller than on the outside of the arch part. This makes it possible to arrange the support rollers, in particular on the inside of the arch part with less effort, and if necessary either to use larger bearings and / or to realize larger radii jumps within the straightening zone.
- the costs of installation and in particular during the life of the system can be reduced for the continuous casting plant according to the invention, if the segments of support rollers both in the arch part and in the horizontal part of the strand guide respectively of the same segment type are selected.
- a further simplification of the continuous casting installation according to the invention and thus a reduction in costs is possible because the support rollers are at least drive-free at least in the area of the straightening zone or in other areas of the arched part.
- the support rollers meet in this area only a support or directional function, with a drive for a rotation of these support rollers is unnecessary.
- a metallurgical length of the continuous casting plant according to the invention compared to conventional systems is approximately the same size.
- the horizontal part of the strand guide is supplemented by at least one segment of support rollers whose length in the casting direction corresponds to at least one unwound length of an angle arc around which the mold is rotated with its center line from the horizontal by the first angle downwards.
- the horizontal part of the strand guide is supplemented by the length that the arch part has been shortened by the downward rotation of the mold by the first angle.
- a length of the arch portion with respect to a metallurgical length of the continuous casting satisfies the condition 1: 6 to 1: 1.5.
- the metallurgical length of the plant calculated from the meniscus within the mold to the last supporting role of the horizontal part, at least 1.5 times the value of the length of the arch part and a maximum of 6 times.
- the already explained above advantage of a reduced system height is also associated with the advantage that less effort for the installation technical effort on steel construction, etc. is required for the continuous casting according to the invention.
- the reduced ferrostatic pressure which acts on the cast metal strand due to the lower plant height, also leads to the possibility that the plant can be designed with lower rigidity, which also leads to cost advantages.
- This also has the advantage that due to the reduced ferrostatic pressure less bulge occurs with respect to the cast metal strand, whereby the risk of cracking is lower and a Seigerungst is improved.
- the result of the arrangement of the mold, rotated by the first angle is an advantageous minimization of damage in that dripping molten steel drops only downwards and does not drip into adjacent segments of the strand guide.
- the arrangement of guide elements and / or collecting containers or the like is also advantageous, which can selectively divert or capture the liquid steel material accordingly.
- FIGS. 1 to 4 different embodiments of a continuous casting 100 according to the invention are shown in a simplified side view in principle. It should be noted that these views are not drawn to scale.
- Fig. 1 shows a continuous casting plant 100, in which a metal strand 1 is transferred after casting in a mold 10 in a strand guide, which in Casting G is provided after the mold 10.
- the mold 10 is formed as a curved mold and correspondingly has a radius of curvature RK.
- a center line 14 of the mold 10 which, as explained above, is to be understood as an orthogonal to a central region of a longitudinal side of the mold 10, encloses a first angle ⁇ .
- the first angle ⁇ can be between 0 ° and 20 °.
- the strand guide is formed after the mold 10 arcuate, in the form of a so-called arch portion 16.
- This arch portion 16 leads to a point of tangency TP, from which the strand guide merges into a horizontal portion 18.
- a straightening zone 20 is provided in the bow portion 16, which will be explained in detail below.
- Both in the bow portion 16 and in the horizontal portion 18 of the strand guide a plurality of juxtaposed in the casting direction G supporting rollers 22 are provided, which lie opposite each other in pairs and thus contact the metal strand 1 from its top and bottom.
- These support rollers 22 are combined in the arc part 16 to form segments 24 and in the horizontal part 18 to segments 26.
- at least one support roller 22 has a drive within each segment and is correspondingly set in rotation in order to drive the metal strand 1 in the casting direction G.
- the plant height hA of the continuous caster 100 i. a vertical distance of the horizontal part 18 to the center line 14 of the mold 10 may be between 4.9 m and 9 m.
- the bow portion 16 has immediately following the mold 10 on a strand guide arc radius RSt.
- this strand guide radius of curvature RSt can be chosen to be the same size as the radius of curvature RK of the mold 10, for example to a value between 4.9 m and 9 m.
- an arc length of the arch portion 16 from the meniscus within the mold 10 to the tangency point TP is indicated by "BL", wherein a metallurgical length of the continuous caster 100, i. H. a length from the meniscus within the mold 10 to the last support roller 22 within the horizontal portion 18, designated by "ML".
- BL a metallurgical length of the continuous caster 100
- ML a length from the meniscus within the mold 10 to the last support roller 22 within the horizontal portion 18, designated by "ML”.
- the arch portion 16 comprises the straightening zone 20, in which a plurality of segments 24 having respective increasing radii R1-R5 are provided.
- the metal strand 1 is successively straightened while passing through these segments 24 until it is completely straightened after leaving the last segment 24, ie at the point of tangency TP.
- the segments 24 within the straightening zone 20 it can be assumed in a simplified manner that the straightening radius of all support rollers 22 within a respective segment 24 is chosen to be the same.
- the straightening radius only increases with a segment following in the casting direction G, with the relationship: R5>R4>R3>R2>R1> RSt.
- a segment 24 or a support roller 22 is to be understood as a reference point with a certain radius.
- the straightening radii can already be variable within a segment per support roller 22 and increase seen in the casting direction G. As a result, the number of directional points for the metal strand 1 is increased accordingly.
- the beginning of the straightening zone can also begin only at the segment 24 with the radius R2, wherein ⁇ 2 assumes a value of about 40 °.
- R1 would still correspond to the strand guide radius of curvature RSt, wherein an increase of the radius only starts at R2, for straightening the metal strand 1.
- the second angle ⁇ it is also possible for the second angle ⁇ to assume a value of about 50 °, which in the FIG. 1 is indicated by dashed lines by ⁇ 3 .
- the straightening zone 20 would only begin at the segment 24 with the radius R3, wherein the radii R1 and R2 of the previous segments 24 would still correspond to the strand guide bottom radius RSt. Further alternatively, it is also possible that the beginning of the straightening zone and / or a change in the straightening radius does not begin at the beginning of a segment 24, but is also provided within a respective segment.
- FIGS. 2 to 4 further embodiments of the continuous casting 100 according to the invention are shown.
- the same features as in the continuous casting 100 of FIG. 1 each provided with the same reference numerals and not explained again to avoid repetition.
- the possible ranges with respect to the second angle ⁇ are not shown.
- the support rollers 22 in the arch part 16 can be designed without drive. This simplifies the construction of the segments 24 and reduces the cost of machinery.
- the support rollers 22 are also formed without drive in the arch part 16, in the same manner as in the embodiment of FIG. 2 .
- Another difference compared to the embodiment of FIG. 2 consists now in that the number of support rollers 22 is selected smaller on the inside of the arch portion 16 than on the outside of the arch portion 16.
- six support rollers 22 are provided per segment 24 in the arch part 16 on the inside, wherein seven support rollers 22 are provided on the outside of the arch part 16 per segment 24.
- the horizontal portion 18 may have a length such that the condition 1: 1.5 to 1: 6 is satisfied for a length of the arc portion BL with respect to the metallurgical longitudinal ML.
- the horizontal part 18 may be supplemented by at least one support roller segment 26 whose length in the casting direction G corresponds to at least one unwound length of the angle arc which the mold 10 is rotated with its center line 14 from the horizontal 12 by the first angle ⁇ down.
- FIG. 4 a distributor gutter carriage 28 is shown above the mold 10, which has a dip tube 30 pointing in the direction of the mold 10.
- the Molten steel is introduced into the mold 10 by means of the dip tube 30.
- the distributor gutter carriage 28 can be moved by a third angle ⁇ on a circular arc relative to the mold 10.
- the wear of the dip tube 30 can be optimized.
- a guide element 32 in the form of a sheet, a wooden plate or a refractory material, FIG. 4 may also be arranged between the mold 10 and a directly adjoining first segment 24 of the arch portion 16.
- the guide element 32 causes a discharge of liquid steel in the event of a breakthrough of the metal strand 1 or an overflow of the mold 10.
- a (not shown) collecting container may be provided to catch the liquid steel in the event of a breakthrough.
- the guide element 32 and the collecting container is understood that these elements in the same manner in the embodiments according to the Figures 1-3 can be provided.
- the length BL of the arch portion 16 is as explained by the rotated by the first angle ⁇ down positioning of the mold 10 selected such that the ratio of applied to the metal strand 1 voltage and its ductility is optimally adjusted. Due to the shortened arc length BL of the arch portion 16 and thus shortened run length of the metal strand 1 to the point of tangency TP there increases the outside temperature of the metal strand 1 by about 50 ° C to 100 ° C. The surface temperature of the metal strand 1 can be selected so that it lies above the secondary ductility minimum of the steel grade to be cast at the tangential point TP of the strand guide.
- this temperature increase is exploited to expand the range of castable steel grades, taking into account a crack sensitivity or to increase the reliability of the casting of such sensitive steel grades.
- the distance to the secondary ductility minimum can be increased.
- the straightening of the metal strand 1 is carried out in a temperature range of its outer fiber, which is above the ductility minimum, whereby cracking can be avoided.
- the metal strand 1 thus has relatively more heat content compared to the prior art. Furthermore, this has the consequence that the passage of a particle in the metal strand 1 through the so-called brittle zone becomes shorter, the closer it is upstream. This further reduces a risk of internal cracking.
- the beginning of the straightening zone 20 is spaced by the second angle ⁇ on a curve, namely with respect to the center line 14 of the mold 10, and thus the straightening of the metal strand 10 relatively close to the mold 10th or lies on the casting mirror.
- a casting speed vG can be at least 0.15 m / min, preferably between 0.4 and 12 m / min, and more preferably less than 10 m / min.
- the arch portion 16 can be saved in a series of 24 shortening as a result of its shortening.
- the number of identical segments 26 can be increased in the horizontal portion 18, which consequently leads to a reduction of reserve segments to be kept and thus to cost savings.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage zum Gießen eines Metallstranges nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein entsprechendes Verfahren hierfür.
- Auf dem Gebiet des Stranggießens mit vergleichsweise großen Gießdicken von mehr als 100 mm, insbesondere von mehr als 300 mm, zeichnet sich ein Trend zu zwei unterschiedlichen Typen von Stranggießanlagen ab, nämlich Senkrecht-Abbiegeanlage und Kreisbogenanlage. Allein diese beiden Anlagentypen machen derzeit mehr als ca. 70 % der weltweit installierten Anlagen auf dem Gebiet des Stranggießens mit der genannten großen Gießdicke aus. Diesen beiden Anlagentypen ist gemeinsam, dass sie eine vergleichsweise große Bauhöhe aufweisen, was nachteilig zu hohen Installationskosten führt und einen hohen ferrostatischen Druck in dem Metallstrang verursacht.
- Aus der Literatur sind Stranggießanlagen bekannt, die bei einer Gießdicke von größer 100 mm eine vergleichsweise niedrige Bauhöhe aufweisen.
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DE 32 36 284 C2 zeigt eine Stranggießanlage vom Typ einer Ovalbogen-Stranggießanlage, bei der eine gekrümmte Bogenkokille mit einem vergleichsweise kleinen Krümmungsradius, zum Beispiel von 1,5 m, vorgesehen ist. Diese Ovalbogen-Stranggießanlage hat eine Maschinenhöhe von weniger als 5,0 m, wobei die Gießdicke des gegossenen Strangs z. B. 250 mm beträgt. Wegen des genannten geringen Krümmungsradius der Bogenkokille in Verbindung mit der geringen Maschinenhöhe sind eine Vielzahl von Richtpunkten in dem Ovalbogen erforderlich, um den gegossenen Metallstrang gerade zu richten, bevor er in den horizontal verlaufenden Teil der Strangführung eintritt. Beispielsweise sind bis zu 19 Richtpunkte in dem Ovalbogen der Stranggießanlage nach dieser Druckschrift vorgesehen. Die Bogenkokille ist hierbei derart angeordnet, dass deren Centerline auf dem horizontalen Radius des Gießbogens liegt und somit nicht in den Gießbogen hineingedreht ist. -
EP 68 814 B1 -
EP 74 247 B1 -
EP 2 349 612 B1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von dicken Brammen aus Stahl mit einer 360 mm überschreitenden Gießdicke und einer 1000 mm überschreitenden Gießbreite in einer Stranggießanlage, die nach Art einer Kreisbogenanlage ausgebildet ist. Hierbei kommt eine gekrümmte Bogenkokille zum Einsatz, die mit ihrer Centerline auf der Horizontalen liegt und insoweit nicht in den Gießbogen nach unten hineingedreht ist. Nachteilig bei dieser Stranggießanlage ist eine vergleichsweise große Maschinenhöhe, die im Bereich zwischen 9 und 15 m liegt und auf die Ausgestaltung der bogenförmigen Strangführung in Form eines Kreisbogens zurückgeht. Weiterhin nachteilig ist ein hoher ferrostatischer Druck, der auf den Metallstrang nach dem Verlassen der Kokille wirkt. - Nachstehend werden einige prinzipielle Nachteile von Bogen-Stranggießanlagen erläutert, wie sie beispielsweise aus
DE 23 36 284 C2 oderEP 2 349 612 B1 bekannt sind. - Die Auslegung einer Strangführung für Bogen-Stranggießanlagen, insbesondere für rissempfindliche Stahlgüten, ist sehr eng mit der Temperaturführung zwischen der ersten und letzten Biegeumformung des erzeugten Stahlstrangs einerseits und der Lage der Duktilitätsminima des Stahls andererseits verknüpft. Die Strecke von der Kokille bis zum Ende des Richtbereichs ist in einer Kreisbogenanlage wenigstens gleich dem Produkt aus (kleinstem) Gießradius mit dem Faktor π/2. In einer Senkrecht-Abbiegeanlage steigt sie um die Länge des Senkrechtteils. Beim Mehrpunktbiegen und -richten nimmt diese Strecke mit jedem weiteren Biege- und/oder Richtpunkt weiter zu. Damit kann es bei gegebener Anlagen-Globalgeometrie (d. h. die Aufeinanderfolge der Teilbögen des Rollenplans) und angestrebter Mindesttemperatur am Tangentialpunkt notwendig werden, die Gießgeschwindigkeit zu reduzieren, um den Metallstrang rissfrei in die Horizontale einmünden zu lassen. Umgekehrt kann es bei gegebener Gießleistung und Globalgeometrie ggf. unmöglich werden, die angestrebte Temperaturuntergrenze am Tangentialpunkt einzustellen.
- Wesentliche Beanspruchungen, sowohl der Schale des gegossenen Produkts als auch der maschinenbaulichen Komponenten der Stranggießanlage, resultieren aus dem ferrostatischen Druck des flüssigen Inhalts des Metallstranges und den Widerständen des Metallstranges gegen eine Biege- bzw. Richtumformung. Die Beanspruchungen in Folge des ferrostatischen Drucks wachsen direkt proportional zur Anlagenhöhe. Die Widerstände des Metallstranges gegen eine Richtumformung sind abhängig von der Temperaturführung und des Widerstandes der Strangschale gegen diese Umformung, welche wiederum mit der Querschnittsfläche des erstarrten Stranganteils im Richtbereich verknüpft ist. Je niedriger die Temperatur und je größer die erstarrte Strangquerschnittsfläche im Richtbereich der Anlage ist, umso höher sind folglich die auf Strang und Maschinenkomponenten einwirkenden mechanischen Beanspruchungen.
- Im Unterschied zu den vorstehend erläuterten Bogen-Stranggießanlagen ist insbesondere bei Stranggießanlagen für Langprodukte allgemein bekannt, deren Kokillen so anzuordnen, dass eine Tangente an die Hinterkante des Kokillenhohlraums in Höhe des Meniskus oder bis an die Oberkante der Kokille reicht. Dies bedeutet, dass die Kokille in ihrer mittleren Längausdehnung automatisch geringfügig gegen die Vertikale geneigt ist. Je nach Lage des Tangentenpunkts an die Vertikale und einer Länge der Kokille entstehen dabei Winkel von höchstens 1,5° bis 4°.
- Aus
CH 403 172 -
DE 33 31 575 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bogenstranggießen von Metall, wobei eine Bogenstranggießkokille in einem Winkelbereich von ca. 15° bis ca. 30° unterhalb der Horizontalen angeordnet ist und um diesen Winkelbereich in den Bogenteil der Strangführung hineingedreht ist. Die Stranggießanlage nach dieser Druckschrift kann eine Kreisbogenanlage oder eine Ovalbogenanlage sein. Es werden keine genauen Angaben dafür gemacht, in welchen Bereichen des Bogenteils der Strangführung ein Richten des gegossenen Metallstranges stattfindet. - Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, beim Stranggießen mit einer Bogenstranggießanlage den notwendigen Installationsaufwand zu vermindern und dabei gleichzeitig die resultierende Produktqualität des Metallstranges zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stranggießanlage mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
- Eine erfindungsgemäße Stranggießanlage dient zum Gießen eines Metallstranges in einer Gießrichtung, und umfasst eine Kokille, die auf einem Kreisbogen unterhalb der Horizontalen gedreht angeordnet ist, derart, dass eine Mittellinie bzw. die Centerline der Kokille mit der Horizontalen einen ersten Winkel einschließt. Ferner umfasst die Stranggießanlage eine der Kokille in Gießrichtung nachgeordnete bogenförmige Strangführung in Form eines Bogenteils, in dem der Metallstrang mit einem Strangführungs-Bogenradius geführt wird, eine dem Bogenteil in Gießrichtung nachgeordnete horizontale Strangführung in Form eines Horizontalteils, und eine in dem Bogenteil der Strangführung vorgesehene Richtzone mit zumindest einem Richtpunkt, wobei der Metallstrang in der Richtzone von dem Strangführungs-Bogenradius geradegerichtet wird. Der Beginn der Richtzone ist in Gießrichtung gesehen von der Mittellinie der Kokille auf einem Bogen um einen zweiten Winkel beabstandet, wobei der zweite Winkel zwischen 30° bis 60° betragen kann. Bevorzugt beträgt der zweite Winkel etwa 50°.
- Das Merkmal "Mittellinie der Kokille" ist nach den Gepflogenheiten beim Stranggießen und im Sinne der vorliegenden Erfindung als Orthogonale zu verstehen, die rechtwinklig auf eine Breitseite der Kokille in einem mittigen Abschnitt davon gerichtet ist. Dies gilt in gleicher Weise bei einer gekrümmten Bogenkokille als auch bei einer geraden Kokille mit planparallelen Breitseiten. Somit definiert der erste Winkel, den diese Mittellinie der Kokille mit einer Horizontalen einschließt, die Position der Kokille, um die sie in den Kreis- bzw. Gießbogen nach unten hineingedreht angeordnet ist.
- Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass bezüglich des Bogenteils eine Verkürzung von dessen Bogenlänge dadurch erreicht wird, dass die Kokille um den ersten Winkel nach unten gedreht angeordnet ist. Dies trägt zu einer Verringerung der Anlagenhöhe bei, wodurch gleichzeitig ein ferrostatischer Druck, der auf den gegossenen Metallstrang wirkt, vermindert werden kann. Die Anzahl von erforderlichen Richtpunkten in dem Bogenteil kann geeignet dadurch beeinflusst werden, dass der Strangführung-Bogenradius des Bogenteils unmittelbar im Anschluss an die Kokille nicht zu klein gewählt wird, und zum Beispiel zwischen 4,9 m und 9 m gewählt ist. Ein Richten des Metallstranges in dem Bogenteil ohne die Gefahr einer Rissbildung und ohne den Nachteil von zu hohen Beanspruchungen von Stützrollen oder dergleichen wird dadurch erzielt, dass der Beginn der Richtzone in Gießrichtung gesehen von der Mittellinie der Kokille auf einem Bogen um einen zweiten Winkel beabstandet ist, der zwischen 30° und 60° groß sein kann und vorzugsweise etwa 50° beträgt. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Temperatur des Metallstranges beim Beginn des Richtens einerseits ausreichend hoch ist und andererseits der Metallstrang noch nicht so weit durcherstarrt ist, dass ein Richten bzw. ein Zurückbiegen in eine Gerade auf unzulässig hohe Widerstände stößt.
- Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil einer höheren Strangtemperatur in der Richtzone des Bogenteils, wodurch auch eine höhere Kühlleistung und ggf. eine höhere Produktion bzw. größere Gießgeschwindigkeit resultieren kann. Dies steht auch in Verbindung mit einem verminderten metallurgischen Weganteil des gegossenen Metallstranges im Bogenteil der Strangführung.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Kokille in Form einer Bogenkokille ausgebildet sein, vorzugsweise dergestalt, dass ein Krümmungsradius der Bogenkokille zwischen 4,9 m und 9 m beträgt. Weiter vorzugsweise ist für diesen Fall der Strangführungs-Bogenradius des Bogenteils unmittelbar im Anschluss an die Bogenkokille in Übereinstimmung mit dem Krümmungsradius der Bogenkokille gewählt. Dies hat zur Folge, dass der gegossene Metallstrang, nachdem er nach unten aus der Kokille ausgetreten ist, direkt mit einer gebogenen Krümmung in den Bogenteil der Strangführung einläuft, die an den Strangführungs-Bogenradius angepasst ist. Gesonderte Biegeeinrichtungen oder dergleichen, die unterhalb der Kokille für ein Biegen des Metallstranges anzuordnen wären, sind für diesen Fall dann nicht erforderlich.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Bogenteil der Strangführung in Form eines Ovalbogens ausgebildet sein. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einer Strangführung in Form eines Ovalbogens eine solche zu verstehen, bei der der Krümmungsradius nicht konstant ist, sondern in Gießrichtung gesehen in Richtung zunimmt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf eine verminderte Anlagenhöhe der Stranggießanlage aus. In jedem Fall ist die Kokille derart angeordnet, dass ein Gießspiegel innerhalb der Kokille einen vertikalen Abstand zum Horizontalteil der Strangführung zwischen 5 m und 9 m aufweist und entsprechend die Anlagenhöhe der Stranggießanlage in diesem Wertebereich liegt. Die Ausgestaltung des Bogenteils der Strangführung in Form eines Ovalbogens bietet auch den Vorteil, dass zum Beispiel im Vergleich zu einer Kreisbogenanlage mehr Richtpunkte möglich sind, zum Beispiel 3 bis 5 mehr Richtpunkte, um den Metallstrang zurück zu einer Geraden zu richten.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Bogenteil der Strangführung derart ausgestaltet sein, dass ein von ihm eingeschlossener Winkel zumindest 66° beträgt. Eine solche Mindest-Bogenlänge des Bogenteils stellt sicher, dass der gegossene Metallstrang nach dem Verlassen der Kokille ausreichend lange gekühlt und über eine geeignete Anzahl von Richtpunkten zurück in eine Gerade gerichtet bzw. zurückgebogen werden kann.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der erste Winkel, den die Mittellinie der Kokille mit der Horizontalen einschließt, zwischen 0° und 20° betragen. Wie bereits erläutert, ist durch diesen ersten Winkel, um den die Kokille nach unten in den Bogenteil der Strangführung hineingedreht wird, sichergestellt, dass die Stranggießanlage eine verminderte Anlagenhöhe aufweist. Die exakte Festlegung des ersten Winkels ist auf eine jeweilige Anlage und im Einzelfall abzustimmen, auch unter Berücksichtigung der Anzahl von gewählten Richtpunkten in der Richtzone des Bogenteils.
- Die erfindungsgemäße Stranggießanlage eignet sich insbesondere zum Gießen von Metallsträngen mit einer relativ großen Gießdicke, die zumindest 80 mm und vorzugsweise auch zwischen 110 mm und 700 mm betragen kann. Prinzipiell sind bezüglich der Gießdicke bei der Erfindung nach oben keine Grenzen gesetzt. Des Weiteren ist die Kokille der erfindungsgemäßen Stranggießanlage darauf abgestimmt, dass eine Gießbreite zumindest 500 mm beträgt, und vorzugsweise aus einem Bereich zwischen 800 mm und 4000 mm gewählt ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Strangführung-Bogenradius des Bogenteils unmittelbar im Anschluss an die Kokille kleiner als das 20-Fache der Gießdicke beträgt. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Abstimmung des Strangführungs-Bogenradius auf die Gießdicke, ohne dass dabei der Strangführungs-Bogenradius im Hinblick auf eine gewünschte minimierte Anlagenhöhe der Stranggießanlage zu große Werte annimmt.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind sowohl in dem Bogenteil als auch in dem Horizontalteil der Strangführung eine Mehrzahl von Stützrollen vorgesehen, vorzugsweise beiderseits des Metallstranges, d. h. an einer Oberseite und an einer Unterseite davon. Diese Stützrollen können insbesondere in der Richtzone des Bogenteils, und optional auch in dem Horizontalteil, zu einzelnen Segmenten zusammengefasst sein. Dies ermöglicht zu Wartungs- oder Reparaturzwecken ein zeitsparendes und somit preiswertes Austauschen einer Mehrzahl von Stützrollen, nämlich in Form eines vollständigen Segments. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass der Strangführungs-Bogenradius insbesondere in der Richtzone des Bogenteils so gewählt ist, dass sich die Stützrollen-Segmente auch nach oben, d. h. in Richtung des Innenradius des Bogenteils herausheben lassen. In dieser Weise ist dann eine Verwendung von Kränen oder dergleichen, die an einer Hallendecke oder vergleichbaren Gerüsten angebracht sein können, möglich.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann in der Richtzone des Bogenteils die Anzahl von Stützrollen an der Innenseite des Bogenteils kleiner gewählt sein als an der Außenseite des Bogenteils. Hierdurch ist es möglich, die Stützrollen insbesondere an der Innenseite des Bogenteils mit weniger Aufwand anzuordnen, und ggf. entweder größere Lager zu verwenden und/oder größere Radiensprünge innerhalb der Richtzone zu realisieren.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können für die erfindungsgemäße Stranggießanlage die Kosten der Installation und insbesondere auch während der Lebensdauer der Anlage vermindert werden, wenn die Segmente von Stützrollen sowohl in dem Bogenteil als auch in dem Horizontalteil der Strangführung jeweils vom gleichen Segmenttyp gewählt sind. Hierdurch ist es möglich, diese Segmente modulweise auszutauschen, falls eine Wartung oder eine Reparatur von Stützrollen erforderlich ist. Eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Stranggießanlage und damit eine Verminderung der Kosten ist dadurch möglich, dass die Stützrollen zumindest im Bereich der Richtzone oder in übrigen Bereichen des Bogenteils jeweils antriebslos sind. Somit erfüllen die Stützrollen in diesem Bereich lediglich eine Stütz- oder Richtfunktion, wobei ein Antrieb für eine Rotation dieser Stützrollen entbehrlich ist.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist eine metallurgische Länge der erfindungsgemäßen Stranggießanlage im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen ungefähr gleich groß gewählt. Dies wird dadurch erzielt, dass der Horizontalteil der Strangführung um zumindest ein Segment von Stützrollen ergänzt ist, dessen Länge in Gießrichtung zumindest einer abgewickelten Länge eines Winkelbogens entspricht, um den die Kokille mit ihrer Mittellinie von der Horizontalen um den ersten Winkel nach unten gedreht ist. Anders ausgedrückt, wird der Horizontalteil der Strangführung um die Länge ergänzt, die der Bogenteil durch das Nach-Unten-Drehen der Kokille um den ersten Winkel verkürzt worden ist. In diesem Kontext wird darauf verwiesen, dass nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Länge des Bogenteils bezüglich einer metallurgischen Länge der Stranggießanlage die Bedingung 1:6 bis 1:1,5 erfüllt. Anders ausgedrückt, nimmt somit die metallurgische Länge der Anlage, gerechnet vom Meniskus innerhalb der Kokille bis zur letzten Stützrolle des Horizontalteils, mindestens den 1,5-fachen Wert der Länge des Bogenteils und maximal dessen 6faches an.
- Der vorstehend bereits erläuterte Vorteil einer verminderten Anlagenhöhe geht auch einher mit dem Vorteil, dass für die erfindungsgemäße Stranggießanlage weniger Aufwand für den installationstechnischen Aufwand an Stahlbau etc. erforderlich ist. Der verminderte ferrostatische Druck, der wegen der geringeren Anlagenhöhe auf den gegossenen Metallstrang wirkt, führt auch zu der Möglichkeit, dass die Anlage mit geringerer Steifigkeit ausgelegt werden kann, was ebenfalls zu Kostenvorteilen führt. Hiermit einher geht auch der Vorteil, dass wegen des verminderten ferrostatischen Drucks eine geringere Ausbauchung bezüglich des gegossenen Metallstranges eintritt, wodurch das Risiko einer Rissbildung geringer und eine Seigerungsausbildung verbessert ist. Sollte es dennoch wider Erwarten zu einem Durchbruch in der Strangführung kommen, so ergibt sich durch die um den ersten Winkel gedrehte Anordnung der Kokille eine vorteilhafte Schadensminimierung dadurch, dass heruntertropfende Stahlschmelze lediglich nach unten und dabei nicht in angrenzende Segmente der Strangführung tropft. Für einen solchen Durchbruch ist auch die Anordnung von Leitelementen und/oder Auffangbehältern oder dergleichen vorteilhaft, die das flüssige Stahlgut entsprechend gezielt ableiten bzw. auffangen können.
- Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematisch vereinfachten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stranggießanlage,
- Fig. 2
- eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer Stranggießanlage nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- Fig. 3
- eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stranggießanlage nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel, und
- Fig. 4
- eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stranggießanlage nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel.
- In den
Figuren 1 bis 4 sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Stranggießanlage 100 in einer prinzipiell vereinfachten Seitenansicht gezeigt. Es darf darauf hingewiesen werden, dass diese Ansichten nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. -
Fig. 1 zeigt eine Stranggießanlage 100, bei der ein Metallstrang 1 nach dem Vergießen in einer Kokille 10 in eine Strangführung überführt wird, die in Gießrichtung G im Anschluss an die Kokille 10 vorgesehen ist. Die Kokille 10 ist als Bogenkokille ausgebildet und weist entsprechend einen Krümmungsradius RK auf. Bezüglich einer Horizontalen 12 schließt eine Mittellinie 14 der Kokille 10, die wie vorstehend erläutert als Orthogonale an einen mittigen Bereich einer Längsseite der Kokille 10 zu verstehen ist, einen ersten Winkel α ein. Somit ist die Kokille 10 unterhalb der Horizontalen 12 in den Gießbogen hineingedreht. Der erste Winkel α kann zwischen 0° und 20° betragen. - Die Strangführung ist im Anschluss an die Kokille 10 bogenförmig ausgebildet, in Form eines sogenannten Bogenteils 16. Dieser Bogenteil 16 führt bis zu einem Tangentialpunkt TP, ab dem die Strangführung in einen Horizontalteil 18 übergeht. In dem Bogenteil 16 ist eine Richtzone 20 vorgesehen, die nachstehend noch im Detail erläutert ist. Sowohl in dem Bogenteil 16 als auch in dem Horizontalteil 18 der Strangführung sind eine Mehrzahl von in Gießrichtung G nebeneinander angeordneten Stützrollen 22 vorgesehen, die sich paarweise gegenüberliegen und somit den Metallstrang 1 von seiner Ober- und Unterseite her kontaktieren. Diese Stützrollen 22 sind in dem Bogenteil 16 zu Segmenten 24 und in dem Horizontalteil 18 zu Segmenten 26 zusammengefasst. Hierbei kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Stützrolle 22 innerhalb eines jeden Segments über einen Antrieb verfügt und entsprechend in Rotation versetzt wird, um den Metallstrang 1 in Gießrichtung G anzutreiben.
- Die Anlagenhöhe hA der Stranggießanlage 100, d.h. ein vertikaler Abstand des Horizontalteils 18 bis zur Mittellinie 14 der Kokille 10, kann zwischen 4,9 m und 9 m betragen.
- Der Bogenteil 16 weist unmittelbar im Anschluss an die Kokille 10 einen Strangführungs-Bogenradius RSt auf. Zweckmäßigerweise kann dieser Strangführungs-Bogenradius RSt gleich groß gewählt sein wie der Krümmungsradius RK der Kokille 10, zum Beispiel auf einen Wert zwischen 4,9 m und 9 m.
- In der Zeichnung ist eine Bogenlänge des Bogenteils 16 von dem Meniskus innerhalb der Kokille 10 bis zum Tangentialpunkt TP mit "BL" gekennzeichnet, wobei eine metallurgische Länge der Stranggießanlage 100, d. h. eine Länge vom Meniskus innerhalb der Kokille 10 bis zur letzten Stützrolle 22 innerhalb des Horizontalteils 18, mit "ML" benannt ist. Das Verhältnis von BL zu ML wird nachstehend noch im Detail erläutert.
- Im Anschluss an den Bereich mit dem Strangführungs-Bogenradius RSt umfasst der Bogenteil 16 die Richtzone 20, in der eine Mehrzahl von Segmenten 24 mit jeweils zunehmenden Radien R1-R5 vorgesehen sind. Indem der Radius von in Gießrichtung G aufeinanderfolgenden Segmenten 24 jeweils zunimmt, wird der Metallstrang 1 beim Durchlaufen durch diese Segmente 24 sukzessive gerade gerichtet, bis er nach Verlassen des letzten Segmentes 24, d.h. am Tangentialpunkt TP, vollständig gerade gerichtet ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass bezüglich der Segmente 24 innerhalb der Richtzone 20 vereinfacht angenommen werden kann, dass der Richt-Radius von allen Stützrollen 22 innerhalb eines jeweiligen Segmentes 24 gleich groß gewählt ist. Somit nimmt der Richt-Radius erst bei einem in Gießrichtung G nachfolgenden Segment zu, mit der Beziehung: R5 > R4 > R3 > R2 > R1 > RSt. Diesbezüglich ist ein Segment 24 bzw. eine Stützrolle 22 mit einem bestimmten Richt-Radius als Richtpunkt zu verstehen. In dem vorgenannten Beispiel ergeben sich durch die Segmente 24 mit den Richt-Radien R1-R5 entsprechend fünf Richtpunkte in der Richtzone 20. Alternativ hierzu, und in der Darstellung von
Figur 1 nicht gezeigt, können die Richt-Radien bereits auch innerhalb eines Segmentes pro Stützrolle 22 veränderlich sein und in Gießrichtung G gesehen zunehmen. Hierdurch wird die Anzahl von Richtpunkten für den Metallstrang 1 entsprechend erhöht. - In dem Bogenteil 16 ist der Beginn der Richtzone 20, d.h. das Stützrollenpaar 22 des Segments 24 mit den Radius R1, in Gießrichtung G gesehen von der Mittellinie 14 der Kokille 10 auf einem Bogen um einen zweiten Winkel β beabstandet, der zwischen etwa 30° und 60° betragen kann. Für das Ausführungsbeispiel von
Fig. 1 ist dieser Winkel mit "β1" bezeichnet und beträgt etwa 30°. Durch diesen zweiten Winkel β ist somit definiert, ab welchem Winkelbereich des Bogenteils 16 ausgehend von einer Position der Kokille 10 und deren Mittellinie 14 ein Richten bzw. Zurückbiegen des Metallstranges 1 einsetzt. Wie durch das Bezugszeichen 20 inFigur 1 angedeutet, erstreckt sich dann die Richtzone 20 in dem Bogenteil 16 von dem ersten Stützrollenpaar 22 des Segmentes 24 mit dem Richt-Radius R1 bis zum letzten Stützrollenpaar 22 des Segmentes 24 mit dem Richt-Radius R5. - Alternativ und durch einen zweiten Winkel β2 mit gestrichelten Linien in
Figur 1 angedeutet, kann der Beginn der Richtzone auch erst bei dem Segment 24 mit dem Radius R2 beginnen, wobei β2 etwa einen Wert von 40° annimmt. Für diesen Fall entspräche R1 noch dem Strangführungs-Bogenradius RSt, wobei eine Zunahme des Radius erst bei R2 einsetzt, für ein Richten des Metallstranges 1. Weiter alternativ ist es auch möglich, dass der zweite Winkel β einen Wert von etwa 50° annimmt, was in derFigur 1 durch β3 gestrichelt angedeutet ist. Für diesen Fall würde die Richtzone 20 erst bei dem Segment 24 mit dem Radius R3 beginnen, wobei die Radien R1 und R2 der vorherigen Segmente 24 noch dem Strangführungs-Bodenradius RSt entsprächen. Weiter alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der Beginn der Richtzone und/oder eine Änderung des Richt-Radius nicht erst zu Beginn eines Segmentes 24 einsetzt, sondern auch innerhalb eines jeweiligen Segments vorgesehen ist. - In den
Figuren 2 bis 4 sind weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Stranggießanlage 100 dargestellt. Hierin sind gleiche Merkmale wie bei der Stranggießanlage 100 vonFigur 1 jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen und zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals erläutert. Des Weiteren sind in denFiguren 2 bis 4 zur Vereinfachung die möglichen Bereiche bezüglich des zweiten Winkels β nicht gezeigt. - Bei der Ausführungsform von
Figur 2 können die Stützrollen 22 in dem Bogenteil 16 antriebslos ausgeführt sein. Dies vereinfacht die Konstruktion der Segmente 24 und vermindert die Maschinenkosten. - Bei dem Ausführungsbeispiel von
Figur 3 können die Stützrollen 22 in dem Bogenteil 16 ebenfalls antriebslos ausgebildet sein, in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel vonFigur 2 . Ein weiterer Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel vonFigur 2 besteht nun darin, dass die Anzahl von Stützrollen 22 an der Innenseite des Bogenteils 16 kleiner gewählt ist als an der Außenseite des Bogenteils 16. Beispielsweise sind gemäß der Darstellung vonFigur 3 pro Segment 24 in dem Bogenteil 16 an der Innenseite jeweils sechs Stützrollen 22 vorgesehen, wobei an der Außenseite des Bogenteils 16 pro Segment 24 jeweils sieben Stützrollen 22 vorgesehen sind. Abweichend von der Darstellung gemäßFigur 3 ist es auch möglich, zumindest eine Stützrolle 22 in dem Bogenteil 16 mit einem Antrieb zu versehen. - Bei dem Ausführungsbeispiel von
Figur 4 kann der Horizontalteil 18 der Strangführung länger als bei den Ausführungsbeispielen gemäß derFiguren 1-3 ausgebildet sein, was durch eine Unterbrechungslinie in dem Horizontalteil 18 angedeutet ist. Ebenfalls kann der Horizontalteil 18 eine Länge aufweisen, so dass für eine Länge des Bogenteils BL bezüglich der metallurgischen Längs ML die Bedingung 1:1,5 bis 1:6 erfüllt ist. Hierbei kann der Horizontalteil 18 um zumindest ein Stützrollen-Segment 26 ergänzt sein, dessen Länge in Gießrichtung G zumindest einer abgewickelten Länge des Winkelbogens entspricht, den die Kokille 10 mit ihrer Mittellinie 14 von der Horizontalen 12 um den ersten Winkel α nach unten gedreht ist. Optional kann der Horizontalteil 18 auch um weitere Segmente 26 ergänzt sein, um die vorgenannte Bedingung BL:ML = 1:1,5 bis 1:6 zu erfüllen. - In
Figur 4 ist oberhalb der Kokille 10 ein Verteilerrinnenwagen 28 dargestellt, der ein in Richtung der Kokille 10 weisendes Tauchrohr 30 aufweist. Die Stahlschmelze wird mittels des Tauchrohres 30 in die Kokille 10 eingeleitet. Der Verteilerrinnenwagen 28 kann um einen dritten Winkel γ auf einem Kreisbogen bezüglich der Kokille 10 bewegt werden. Hierbei stellt sich eine Verschiebung des Verteilerrinnenwagens 28 relativ zur Kokille 10 in horizontaler Richtung und vertikaler Richtung ein, wie in derFigur 4 durch die Pfeile x und z sowie die gestrichelten Linien für den Verteilerrinnenwagen 28 angedeutet. Durch eine Oszillation des Verteilerrinnenwagens 28 durch die genannte Bewegung entlang des Kreisbogens um den Winkel β kann der Verschleiß des Tauchrohrs 30 optimiert werden. - Ein Leitelement 32 in Form eines Blechs, einer Holzplatte oder aus einem feuerfesten Material,
Figur 4 , kann auch zwischen der Kokille 10 und einem unmittelbar sich daran anschließenden ersten Segment 24 des Bogenteils 16 angeordnet sein. Das Leitelement 32 bewirkt ein Ableiten von flüssigem Stahl im Falle eines Durchbruchs des Metallstrangs 1 oder eines Überlaufs der Kokille 10. In Verbindung mit dem Leitelement 32 kann auch ein (nicht gezeigter) Auffangbehälter vorgesehen sein, um den flüssigen Stahl im Falle eines Durchbruchs aufzufangen. Somit werden der Schaden und notwendige Instandsetzungskosten nach einem ungeplanten Gießereignis der beschriebenen Art (Durchbruch oder Kokillenüberlauf) vorteilhaft gemindert. - Bezüglich des Verteilerrinnenwagens 28, des Leitelements 32 und des Auffangbehälters versteht sich, dass diese Elemente in gleicher Weise auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß der
Figuren 1-3 vorgesehen sein können. - Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
- Nach dem Verlassen der Kokille 10 wird der Metallstrang 1 nach unten in den Bogenteil 16 der Strangführung eingeleitet, und dort in der Richtzone 20 gerade gerichtet, bevor er am Tangentialpunkt TP, nunmehr vollständig gerade gerichtet, in den Horizontalteil 18 der Strangführung eintritt. Innerhalb des Bogenteils 16 wird der Metallstrang 1 gleichzeitig auch gekühlt, mittels geeigneter (und in der Zeichnung nicht dargestellter) Kühleinrichtungen.
- Die Länge BL des Bogenteils 16 ist wie erläutert durch die um den ersten Winkel α nach unten gedrehte Positionierung der Kokille 10 derart gewählt, dass das Verhältnis aus auf den Metallstrang 1 aufgebrachter Spannung und seiner Duktilität optimal eingestellt ist. Durch die verkürzte Bogenlänge BL des Bogenteils 16 und die somit verkürzte Lauflänge des Metallstrangs 1 bis zum Tangentialpunkt TP steigt dort die Außentemperatur des Metallstranges 1 um ca. 50 °C bis 100 °C. Die Oberflächentemperatur des Metallstrangs 1 kann so gewählt, dass sie am Tangentialpunkt TP der Strangführung oberhalb des sekundären Duktilitätsminimums der zu vergießenden Stahlgüte liegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Temperaturerhöhung dazu ausgenutzt, den Bereich vergießbarer Stahlgüten unter Berücksichtigung einer Rissempfindlichkeit zu erweitern bzw. die Betriebssicherheit beim Vergießen solcher sensibler Stahlgüten zu erhöhen. Hierdurch kann der Abstand zum sekundären Duktilitätsminimum vergrößert werden. Anders ausgedrückt, erfolgt das Richten des Metallstranges 1 in einem Temperaturbereich von dessen Außenfaser, der oberhalb des Duktilitätsminimums liegt, wodurch eine Rissbildung vermieden werden kann. In der Richtzone 20 besitzt der Metallstrang 1 somit relativ mehr Wärmeinhalt als im Vergleich zum Stand der Technik. Des Weiteren hat dies zur Folge, dass der Durchlauf eines Partikels in dem Metallstrang 1 durch die so genannte Brittle-Zone umso kürzer wird, je näher er stromaufwärts erfolgt. Dies setzt eine Gefahr einer Innenrissbildung weiter herab. In diesem Zusammenhang ist bei der vorliegenden Erfindung von Bedeutung, dass der Beginn der Richtzone 20 um den zweiten Winkel β auf einem Bogen beabstandet ist, nämlich bezüglich der Mittellinie 14 der Kokille 10, und somit das Richten des Metallstranges 10 relativ nahe an der Kokille 10 bzw. am Gießspiegel liegt.
- Im Umkehrschluss ist es auch möglich, unter Beibehaltung des Temperaturniveaus am Tangentialpunkt TP die Kühlleistung über die Bogenlänge BL des Bogenteils 16 zu erhöhen. Im letzteren Fall kann hierdurch eine Erhöhung der Gießgeschwindigkeit und somit eine Leistungserhöhung der Stranggießanlage 100 erzielt werden. Eine stärkere Kühlung des Metallstranges 1 hat auch den Vorteil, dass ein Lötbruch in oberflächennahen Bereichen des Metallstranges 1 vermieden werden kann. Bei Verwendung von Schrotteinsätzen sind somit höhere Gehalte an Kupfer möglich. In diesem Zusammenhang darf darauf verwiesen werden, dass eine Gießgeschwindigkeit vG zumindest 0,15 m/min, vorzugsweise zwischen 0,4 bis 12 m/min, und weiter vorzugsweise weniger als 10 m/min betragen kann.
- Bei der Ausgestaltung des Bogenteils 16 lassen sich in Folge von dessen Verkürzung auch Segmente 24 einsparen. Gleichzeitig kann die Anzahl von baugleichen Segmenten 26 in dem Horizontalteil 18 erhöht werden, was in Folge dessen zu einer Reduzierung von vorzuhaltenden Reservesegmenten und damit zu Kosteneinsparungen führt.
-
- 100
- Stranggießanlage
- 1
- Metallstrang
- 10
- Kokille
- 12
- Horizontale
- 14
- Mittellinie (der Kokille)
- 16
- Bogenteil (der Strangführung)
- 18
- Horizontalteil (der Strangführung)
- 20
- Richtzone (innerhalb des Bogenteils 16)
- 22
- Stützrolle
- 24
- Segment (in Richtzone)
- 26
- Segment (in Horizontalteil)
- 28
- Verteilerrinnenwagen
- 30
- Tauchrohr
- 32
- Leitelement
- α
- erster Winkel
- β
- zweiter Winkel
- γ
- dritter Winkel
- BL
- Länge des Bogenteils 16
- ML
- metallurgische Länge
- RK
- Krümmungsradius der Kokille
- RSt
- Strangführungs-Bogenradius
- G
- Gießrichtung
- TP
- Tangentialpunkt
- hA
- Höhe der Stranggießanlage
- vG
- Gießgeschwindigkeit
Claims (22)
- Stranggießanlage (100) zum Gießen eines Metallstrangs (1) in einer Gießrichtung (G), aufweisend:eine Kokille (10), die auf einem Kreisbogen unterhalb der Horizontale (12) gedreht angeordnet ist, derart, dass eine Mittellinie (14) der Kokille (10) mit der Horizontalen (12) einen ersten Winkel (α) einschließt,eine der Kokille (10) in Gießrichtung (G) nachgeordnete bogenförmige Strangführung in Form eines Bogenteils (16), in dem der Metallstrang (1) mit einem Strangführung-Bogenradius (RSt) geführt wird,eine dem Bogenteil (16) in Gießrichtung (G) nachgeordnete horizontale Strangführung in Form eines Horizontalteils (18), wobei die Strangführung an einem Tangentialpunkt (TP) von dem Bogenteil (16) in den Horizontalteil (18) übergeht,eine in dem Bogenteil (16) der Strangführung vorgesehene Richtzone (20) mit zumindest einem Richtpunkt, wobei der Metallstrang (1) in der Richtzone (20) von dem Strangführung-Bogenradius (RSt) gerade gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet,dass in Gießrichtung (G) gesehen der Beginn der Richtzone (20) von der Mittellinie (14) der Kokille (10) auf einem Bogen um einen zweiten Winkel (β) beabstandet ist, wobei der zweite Winkel (β) zwischen 30° bis 60° beträgt, vorzugsweise, dass der zweite Winkel (β) etwa 50° beträgt.
- Stranggießanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (10) in Form einer Bogenkokille ausgebildet ist, vorzugsweise, dass ein Krümmungsradius (RK) der Bogenkokille zwischen 4,9 m und 9 m beträgt.
- Stranggießanlage (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangführung-Bogenradius (RSt) des Bogenteils (16) unmittelbar im Anschluss an die Kokille (10) mit deren Krümmungsradius (RK) übereinstimmt.
- Stranggießanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (10) in Form einer geraden Kokille ausgebildet ist.
- Stranggießanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in oder vor dem Bogenteil (16) eine Biegeeinrichtung angeordnet ist, mittels der der Metallstrang (1) auf den Strangführung-Bogenradius (RSt) des Bogenteils (16) gebogen wird.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogenteil (16) in Form eines Ovalbogens ausgebildet ist.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α) zwischen 0° bis 20° beträgt.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Bogenteil (16) eingeschlossener Winkel zumindest 66° beträgt.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (10) derart angeordnet ist, dass eine Anlagenhöhe (hA) zwischen 5 m und 9 m beträgt, vorzugsweise, dass die Anlagenhöhe (hA) einem 20-Fachen bis 24-Fachen der Gießdicke des Metallstrangs (1) entspricht.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (10) und die nachgeordnete Strangführung derart ausgebildet sind, dass der Metallstrang eine Gießbreite von zumindest 500 mm, und vorzugsweise zwischen 800 mm und 4000 mm, aufweist und/oder eine Gießdicke von zumindest 80 mm, und vorzugsweise zwischen 110 mm und 700 mm, aufweist.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strangführung-Bogenradius (RSt) des Bogenteils (16) unmittelbar im Anschluss an die Kokille (10) kleiner ist als das 20-Fache der Gießdicke des Metallstrangs (1).
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogenteil (16) und der Horizontalteil (18) jeweils eine Mehrzahl von Stützrollen (22) umfassen, vorzugsweise, dass die Stützrollen (22) zumindest in der Richtzone (20) des Bogenteils (16) zu einzelnen Segmenten (24) zusammengefasst sind, weiter vorzugsweise, dass innerhalb eines Segments (24, 26) in Gießrichtung (G) 5 bis 8, insbesondere 6 oder 7 Stützrollen (22) angrenzend zueinander angeordnet sind.
- Stranggießanlage (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Richtzone (20) des Bogenteils (16) die Anzahl von Stützrollen (22) an der Innenseite des Bogenteils (16) kleiner ist als an der Aussenseite des Bogenteils (16).
- Stranggießanlage (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (24) in dem Bogenteil (16) und/oder die Segmente (26) in dem Horizontalteil (18) jeweils einem gleichen Segmenttyp entsprechen.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Richtzone (20) die Anzahl der Richtpunkte zwischen 2 und 20, vorzugsweise zwischen 7 und 14, beträgt, vorzugsweise, dass innerhalb eines Segments (24) in dem Bogenteil (16) eine Mehrzahl von Richtpunkten vorgesehen sind.
- Stranggießanlage (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Horizontalteil (18) um zumindest ein Segment (26) von Stützrollen (22) ergänzt ist, dessen Länge in Gießrichtung (G) zumindest einer abgewickelten Länge des Winkelbogens entspricht, um den die Kokille (10) mit ihrer Mittellinie (14) von der Horizontalen um den ersten Winkel (α) nach unten gedreht ist.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (BL) des Bogenteils (16) bezüglich einer metallurgischen Länge (ML) die Bedingung 1:6 bis 1:1,5 erfüllt.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrollen (22) zumindest im Bereich der Richtzone (20) oder im Bereich des Bogenteils (16) antriebslos sind.
- Stranggießanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Kokille (10) zugeordneter Verteilerrinnenwagen (28) in vertikaler Richtung verfahrbar ist, vorzugsweise, dass der Verteilerrinnenwagen oberhalb der Kokille (10) auf einem an den Krümmungsradius (RK) der Kokille (10) angepassten Kreisbogen um einen dritten Winkel (γ) verfahrbar ist.
- Verfahren zum Stranggießen eines Metallstrangs, mit einer Stranggießanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
- Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießgeschwindigkeit (vG) zumindest 0,15 m/min, vorzugsweise zwischen 0,4 m/min und 12 m/min, weiter vorzugsweise weniger als 10 m/min beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur des Metallstranges (1) am Tangentialpunkt (TP) oberhalb des sekundären Duktilitätsminimums der zu vergießenden Stahlqualität liegt.
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