EP0036611B1 - Method and arrangement for supporting a steel strand produced by continuous casting - Google Patents
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- B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
- B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields
Definitions
- the present invention relates to a method and a device for supporting a steel strand produced in the continuous casting process, the liquid core of which is stirred electromagnetically.
- the melting sump is only moved directly in the effective range of the fixed stirrer, which also limits the amount of steel moved due to the limited stirrer size. This is where the invention comes in with the aim of preventing the strand shell of the unsupported strand section, which is temporarily located in the influence of the stirrer, from bulging out.
- the oscillation of the guide rollers ensures that the time interval during which the respective strand section below the stirrer is unsupported is reduced to a level that is harmless with regard to the strand bulge. Bulging of the strand shell can be largely prevented, or beginning, smaller bulges are pushed back by the rollers moving back and forth. On top of that, the already good heat dissipation from the strand via the rollers is increased due to the oscillation, which increases the strand shell growth.
- stirrer Due to the fact that the stirrer is also oscillated, its magnetic field also influences a much longer area of the melting sump, as seen in the longitudinal direction of the strand, which means that a relatively large strand section can also be stirred with a small dimensioned stirrer. On top of that, the oscillation movement forces the melt into a helical flow, which has a positive effect on the vortexing of the liquid core which influences the solidification.
- the device according to the invention is characterized in that the stirrer is provided with an oscillation device.
- the stirrer is provided with support rollers, whereby bending of the rollers can be avoided.
- support rollers which significantly reduces the space required above and below the stirrer for the oscillation, and thus the unsupported strand sections are also shortened.
- the same effect can also be achieved with divided guide rollers, which means that the support rollers can be dispensed with.
- 1, 1 denotes a water-cooled, oscillating, curved continuous mold for casting a slab.
- Liquid steel is introduced into the mold from a casting vessel (not shown) using a pouring tube.
- the steel solidifies superficially in the mold 1 and forms a strand shell which grows steadily in the casting direction and which is supported and guided by the subsequent guide rollers 3 of a curved strand path 4.
- spray nozzles 5 attached between the rollers, water is sprayed onto the surface of the strand for further cooling of the strand 2.
- the strand is pulled out and straightened by a drive-straightening unit 7.
- the stirrer 8 in a section of FIG. 1, the stirrer 8 is shown with a straight line 2 for the sake of simplification. At a distance of approx. 5 m below the mold end, the stirrer 8 in the form of a traveling field magnet for stirring the strand sump 9 is installed on the inside of the strand 4 at a short distance from the surface of the strand. Viewed in the casting direction, a guide roller 10, preferably made of non-magnetizable steel, is attached to the upper and lower stirrer side. By means of an oscillation device 25, the stirrer 8 can be moved back and forth along the strand path, as indicated by arrows 11, whereby it is moved alternately into the upper layer 14 and the lower layer 15, shown in broken lines and partially.
- the oscillation device 25 consists of a lever system 20 provided with an eccentric 21, the levers 20 being supported by means of fixed supports 22.
- stirrer 8 it is also possible to move the stirrer 8 back and forth on guide rails arranged concentrically to the strand path by means of a reversible drive motor.
- the slabs cast on the system described had a format of 300 x 1800 mm, the pull-out speed was approximately 1.0 m / min, the guide roller diameter was 250 mm.
- the stirrer 8 had a length of 800 mm when viewed in the pouring direction, so that there was a distance 12 of approximately 1100 mm between the guide rollers 10 attached to the stirrer.
- the oscillation stroke of the stirrer 8 was approximately half a stirrer width or approximately half a roller rotation, so that unsupported strand sections 13 of approximately 400 mm resulted above and below the stirrer.
- the active surface 15 of the stirrer 8 was designed to be convex, concentric to the guideway, so that it was at the same distance from the surface of the strand at every point in its path of movement, which made it possible to avoid additional electromagnetic losses.
- the stirrer 8 and the associated rollers 10 can also be attached to the outer side of the strand guide, the stirrer side facing the strand having a corresponding concave curvature.
- the active surface 15 of the stirrer 8 is of course also straight.
- top and bottom edges of the stirrer adjacent to the strand can be designed with a bevel to achieve a smaller distance 12 between the rollers 10. It is also possible, as shown in FIG. 3, to use small rollers 23 with additional support rollers 24 which are attached to the stirrer and prevent deflection.
- roller diameter of the guide rollers 23 of e.g. Only 100 mm and an oscillation stroke of the order of half a stirrer width make these rollers 23 a full revolution, as a result of which good cooling of the rollers is achieved and thermal distortion can be avoided.
- guide rollers 23 and support rollers 24 can have a different size ratio to one another than shown in FIG. 3.
- rollers 23 or the rollers 24 are also possible to divide the rollers 23 or the rollers 24 into a plurality of individually mounted roller sections.
- the stirrer can additionally be equipped with spray nozzles which act from its side 15 facing the rod and which are also oscillated, as a result of which advantageous cooling of the strand in the stirrer active region 12 and 13 is achieved.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Stützen eines im Stranggiessverfahren hergestellten Stahlstranges, wobei dessen flüssiger Kern elektromagnetisch gerührt wird.The present invention relates to a method and a device for supporting a steel strand produced in the continuous casting process, the liquid core of which is stirred electromagnetically.
Es ist bekannter Stand der Stranggiess-Technik (US-A-2 947 075), einen aus der Kokille austretenden Stahlstrang bis zur vollständigen Durcherstarrung mittels Stützführungselementen, z.B. Rollen, zu stützen und zu führen. Hierbei wird in den meisten Fällen der Strang entlang einer bogenförmigen Führungsbahn in die Horizontale übergeführt. Je nach Grösse des zu giessenden Strangformates werden entlang dieser Führungsbahn unterschiedlich viele, aufeinanderfolgende Führungsrollen benötigt, um ein Ausbauchen der Strangsschale aufgrund des ferrostatischen Druckes des flüssigen Kernes zu verhindern.It is known prior art of continuous casting technology (US-A-2 947 075) to extrude a steel strand emerging from the mold until it has completely solidified by means of support guide elements, e.g. Roll, support and guide. In most cases, the strand is transferred horizontally along an arcuate guideway. Depending on the size of the strand format to be cast, a different number of successive guide rollers are required along this guideway in order to prevent bulging of the strand shell due to the ferrostatic pressure of the liquid core.
Es ist weiterhin bekannt EP-A-0 008 376), durch elektromagnetisches Rühren der Schmelze im flüssigen Kern des Stranges eine Qualitätsverbesserung des Gussproduktes zu erhalten. Das Erstarrungsgefüge soll derart beeinflusst werden, dass eine möglichst grosse Zone von dichter, ungerichteter Kristallstruktur mit über den Querschnitt gleichmässiger Verteilung von zu Seigerungen neigenden Elementen erzielt wird. Aus physikalischen Gründen ist es hierbei das Bestreben, den Rührer so nahe wie möglich zur Strangoberfläche zu plazieren, wodurch eine ausreichenden grosse Eindringtiefe des elektromagnetischen Wanderfeldes bei geringst möglichen elektrischen Verlusten erreichbar ist.It is also known EP-A-0 008 376) to obtain an improvement in the quality of the cast product by electromagnetic stirring of the melt in the liquid core of the strand. The solidification structure should be influenced in such a way that the largest possible zone of dense, non-directional crystal structure with an even distribution of elements that tend to segregate over the cross section is achieved. For physical reasons, the aim is to place the stirrer as close as possible to the surface of the strand, so that a sufficiently large penetration depth of the electromagnetic traveling field can be achieved with the least possible electrical losses.
Aufgrund geforderter geringer Abstände von aufeinanderfolgenden Führungsrollen bei grossen Strangformaten und des damit geringen zur Verfügung stehenden Platzes ist der gewünschte kleine Abstand des Rührers von der Strangoberfläche nur mit mit erheblichen Nachteilen behafteten konstruktiven Hilfsmitteln erreichbar. Bei einer bekannten Anordnung des Rührers (US-A-3952791) wird ein Induktions-Rührfeld für den Schmelzsumpf in unmittelbarer Nähe einer Längsseite einer Bramme erzeugt, wobei unmittelbar ober- und unterhalb des Rührers eine Abstützung der Strangschale durch kleinere, mit dem Rührer verbundene Führungsrollen erfolgt, um den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Führungsrollen im Bereich des Rührers so klein wie möglich zu halten. Diese Anordnung jedoch hat den Nachteil, dass zum Aufbau eines in der Bramme wirkungsvollen induktiven Feldes ein relativ grosser, in Brammenlängsrichtung eine nicht unbeträchtliche Breite aufweisender Rührer benötigt wird, womit der Abstand zwischen den Führungsrollen zwangsläufig grösser als normal wird. Im unmittelbaren Wirkungsbereich des Rührers jedoch ist es nicht möglich, den Strang zu stützen, wodurch es zu unerwünschten, schädlichen Ausbauchungen der Strangschale kommen kann.Due to the required small distances between successive guide rollers in the case of large strand formats and the small space available, the desired small distance of the stirrer from the surface of the strand can only be achieved with constructive aids which have considerable disadvantages. In a known arrangement of the stirrer (US-A-3952791), an induction stirring field for the melting sump is produced in the immediate vicinity of a long side of a slab, the strand shell being supported directly above and below the stirrer by smaller guide rollers connected to the stirrer takes place in order to keep the distance between successive guide rollers in the area of the stirrer as small as possible. However, this arrangement has the disadvantage that a relatively large stirrer, which has a not inconsiderable width in the longitudinal direction of the slab, is required to build up an effective inductive field in the slab, which inevitably makes the distance between the guide rollers larger than normal. In the immediate area of action of the stirrer, however, it is not possible to support the strand, which can lead to undesirable, harmful bulges of the strand shell.
Obendrein wird der Schmelzsumpf nur unmittelbar im Wirkbereich des feststehenden Rührers bewegt, wodurch aufgrund der begrenzten Rührergrösse auch die Menge des bewegten Stahles beschränkt ist. Hier setzt die Erfindung ein mit dem Ziel, ein schädliches Ausbauchen der Strangschale des sich temporär im Einflussbereich des Rührers befindlichen, ungestützten Strangabschnittes zu verhindern.In addition, the melting sump is only moved directly in the effective range of the fixed stirrer, which also limits the amount of steel moved due to the limited stirrer size. This is where the invention comes in with the aim of preventing the strand shell of the unsupported strand section, which is temporarily located in the influence of the stirrer, from bulging out.
Dies wird dadurch erreicht, dass Führungsrollen zusammen mit dem zwischen ihnen wirkenden Rührer während des Giessens in Stranglängsrichtung oszillierend bewegt werden.This is achieved in that guide rollers, together with the stirrer acting between them, are oscillated in the longitudinal direction of the strand during casting.
Durch die Oszillation der Führungsrollen wird erreicht, dass das Zeitintervall während dessen der jeweilige Strangabschnitt unterhalb vom Rührer ungestützt ist, auf ein im Hinblick auf die Strangausbauchung unschädliches Mass verkürzt wird. Ein Ausbauchen der Strangschale kann weitgehend verhindert werden, bzw. beginnende, kleinere Ausbauchungen werden durch die sich hin- und herbewegenden Rollen wieder zurückgedrückt. Obendrein wird aufgrund der Oszillation die ohnehin gute Wärmeabfuhr aus dem Strang über die Rollen vergrössert, wodurch das Strangschalenwachstum verstärkt wird.The oscillation of the guide rollers ensures that the time interval during which the respective strand section below the stirrer is unsupported is reduced to a level that is harmless with regard to the strand bulge. Bulging of the strand shell can be largely prevented, or beginning, smaller bulges are pushed back by the rollers moving back and forth. On top of that, the already good heat dissipation from the strand via the rollers is increased due to the oscillation, which increases the strand shell growth.
Dadurch, dass der Rührer ebenfalls mitoszilliert wird, beeinflusst sein Magnetfeld zusätzlich, in Stranglängsrichtung gesehen, einen wesentlich längeren Bereich des Schmelzsumpfes, wodurch auch mit einem klein dimensionierten Rührer ein relativ grosser Strangabschnitt gerührt werden kann. Obendrein wird die Schmelze durch die Oszillationsbewegung in eine schraubenförmig verlaufende Strömung gezwungen, was eine positive Wirkung auf die, die Erstarrung beeinflussende Durchwirbelung des flüssigen Kernes ergibt.Due to the fact that the stirrer is also oscillated, its magnetic field also influences a much longer area of the melting sump, as seen in the longitudinal direction of the strand, which means that a relatively large strand section can also be stirred with a small dimensioned stirrer. On top of that, the oscillation movement forces the melt into a helical flow, which has a positive effect on the vortexing of the liquid core which influences the solidification.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Rührer mit einer Oszillationsvorrichtung versehen ist.The device according to the invention is characterized in that the stirrer is provided with an oscillation device.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Rührer mit Stützrollen versehen, wodurch ein Durchbiegen der Rollen vermieden werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, wesentlich kleinere Rollen zu verwenden, womit der für die Oszillation benötigte Platzbedarf ober- und unterhalb des Rührers wesentlich verkleinert, und damit auch die ungestützten Strangabschnitte verkürzt werden. Die gleiche Wirkung kann aber auch mit unterteilten Führungsrollen erzielt werden, wodurch auf die Stützrollen verzichtet werden kann.According to a further feature of the invention, the stirrer is provided with support rollers, whereby bending of the rollers can be avoided. In this way it is possible to use much smaller rollers, which significantly reduces the space required above and below the stirrer for the oscillation, and thus the unsupported strand sections are also shortened. The same effect can also be achieved with divided guide rollers, which means that the support rollers can be dispensed with.
Die Erfindung wird anhand dreier schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1 in Seitenansicht eine mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ausgerüstete Stranggiessanlage,
- Fig. 2 die erfindungsgemässe Vorrichtung aus Fig. 1 in vergrösserter Seitenansicht und
- Fig. 3 den in Fig. 2 gezeigten Rührer mit Stützrollen für die Führungsrollen.
- 1 shows a side view of a continuous casting installation equipped with the device according to the invention,
- Fig. 2 shows the device according to the invention from Fig. 1 in an enlarged side view
- Fig. 3 shows the stirrer shown in Fig. 2 with support rollers for the guide rollers.
In Fig, 1 ist mit 1 eine wassergekühlte, oszillierende, gebogene Durchlaufkokille zum Giessen einer Bramme bezeichnet. Flüssiger Stahl wird aus einem nicht gezeigten Giessgefäss mittels eines Giessrohres in die Kokille eingebracht. Der Stahl erstarrt oberflächlich in der Kokille 1 und bildet eine in Giessrichtung stetig anwachsende Strangschale, welche von den nachfolgenden Führungsrollen 3 einer gebogenen Strangbahn 4 gestützt und geführt wird. Mittels zwischen den Rollen angebrachten Sprühdüsen 5 wird Wasser zur weiteren Kühlung des Stranges 2 auf die Strangoberfläche gespritzt. Von einem Treib-Richt-Aggregat 7 wird der Strang ausgezogen und gerichtet.1, 1 denotes a water-cooled, oscillating, curved continuous mold for casting a slab. Liquid steel is introduced into the mold from a casting vessel (not shown) using a pouring tube. The steel solidifies superficially in the mold 1 and forms a strand shell which grows steadily in the casting direction and which is supported and guided by the
In Fig. 2 ist in einem Ausschnitt der Fig. 1 der Rührer 8 der vereinfachten Darstellung halber mit gerade geführtem Strang 2 dargestellt. In einem Abstand von ca. 5 m unterhalb des Kokillenendes ist an der Bogeninnenseite der Strangbahn 4 in geringem Abstand zur Strangoberfläche der Rührer 8 in Form eines Wanderfeldmagneten zum Umrühren des Strangsumpfes 9 installiert. In Giessrichtung gesehen ist an der oberen und unteren Rührerseite je eine Führungsrolle 10, vorzugsweise aus unmagnetisierbarem Stahl, angebracht. Mittels einer Oszillationsvorrichtung 25 kann der Rührer 8, wie durch Pfeile 11 angezeigt, entlang der Strangbahn hin-und herbewegt werden, wobei er abwechselnd in die - strichliert und teilweise dargestellt - obere Lage 14 und in die untere Lage 15 bewegt wird.In FIG. 2, in a section of FIG. 1, the
Die Oszillationsvorrichtung 25 besteht im dargestellten Beispiel aus einem mit einem Exzenter 21 versehenen Hebelsystem 20, wobei die Hebel 20 mittels festen Auflagern 22 abgestützt sind.In the example shown, the
Es ist aber ebenfalls möglich, den Rührer 8 auf konzentrisch zur Strangbahn angeordneten Führungsschienen mittels eines reversierbaren Antriebmotors hin- und her zu bewegen.However, it is also possible to move the
Die auf der beschriebenen Anlage gegossenen Brammen hatten ein Format von 300 x 1800 mm, die Auszugsgeschwindigkeit betrug etwa 1,0 m/ min, der Führungsrollendurchmesser war 250 mm. Der Rührer 8 hatte in Giessrichtung gesehen eine Länge von 800 mm, so dass sich ein Abstand 12 zwischen den am Rührer angebrachten Führungsrollen 10 von ca. 1100 mm ergab. Der Oszillationshub der Rührers 8 betrug etwa eine halbe Rührerbreite oder ca. eine halbe Rollendrehung, so dass sich oberhalb und unterhalb vom Rührer ungestützte Strangabschnitte 13 von ca. 400 mm ergaben. Um diese Rollen 10 gleichmässig zu kühlen, kann es in gewissen Fällen vorteilhaft sein, wenn sie während der Oszillation einmal eine volle Umdrehung machen können, wodurch sich in diesen Fällen die ungestützten Strangabschnitte 13 vergrössern. Aufgrund der noch geringen Dicke der Strangschale im Rührerbereich und des ferrostatischen Druckes des Schmelzsumpfes 9 hat der Strang die Neigung auszubauchen, besonders in den Strangbereichen 12 und 13. Daher muss der Rührer 8 zusammen mit den Rollen 10 mit einer derartigen Geschwindigkeit hin- und herbewegt werden, dass die Zeitintervalle, während derer die Strangschale in den Bereichen 12 und 13 ungestützt ist, möglichst kurz gehalten werden. Die Oszillationsgeschwindigkeit des Rührers 8 soll daher je nach Rollendurchmesser und gewünschter Kühlung ein Vielfaches der Strangauszugsgeschwindigkeit betragen; im vorliegenden Beispiel betrug sie ca. 50 cm/sek. Die Wirkfläche 15 des Rührers 8 war - konzentrisch zur Führungsbahn - konvex gestaltet, so dass er an jedem Punkt seiner Bewegungsbahn gleichen Abstand zur Strangoberfläche hatte, wodurch zusätzliche elektromagnetische Verluste vermieden werden konnten. Selbstverständlich können der Rührer 8 und die zugehörigen Rollen 10 auch an der bogenäusseren Seite der Strangführung angebracht sein, wobei die dem Strang zugewandte Rührerseite eine dementsprechende konkave Krümmung aufweist. Bei Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung in einer Stranggiessanlage mit gerader Strangführung ist selbstverständlich die Wirkfläche 15 des Rührers 8 ebenfalls gerade ausgeführt.The slabs cast on the system described had a format of 300 x 1800 mm, the pull-out speed was approximately 1.0 m / min, the guide roller diameter was 250 mm. The
Zusätzlich können die dem Strang benachbarten Rührer-Ober- und Unterkanten zur Erzielung eines kleineren Abstandes 12 der Rollen 10 abgeschrägt ausgeführt sein. EbenfalJs ist es möglich, wie in Fig. 3 dargestellt, kleine Rollen 23 mit zusätzlichen, am Rührer angebrachten, eine Durchbiegung verhindernden Stützrollen 24 zu verwenden.In addition, the top and bottom edges of the stirrer adjacent to the strand can be designed with a bevel to achieve a
Bei einem Rollendurchmesser der Führungsrollen 23 von z.B. nur 100 mm und einem Oszillationshub in der Grössenordnung einer halben Rührerbreite machen diese Rollen 23 eine volle Umdrehung, wodurch eine gute Kühlung der Rollen erreicht wird und ein thermischer Verzug vermieden werden kann.With a roller diameter of the
Selbstverständlich können Führungsrollen 23 und Stützrollen 24 zueinander ein anderes Grössenverhältnis haben als in Fig. 3 dargestellt.Of course, guide
Ebenfalls ist es möglich, die Rollen 23 bzw. die Rollen 24 in mehrere, einzeln gelagerte Rollenabschnitte aufzuteilen.It is also possible to divide the
Der Rührer kann zusätzlich mit Sprühdüsen ausgerüstet sein, welche von seiner dem Stang zugewandten Seite 15 wirken und welche mitoszilliert werden, wodurch eine vorteilhafte Kühlung des Stranges im Rührerwirkbereich 12 und 13 erzielt wird.The stirrer can additionally be equipped with spray nozzles which act from its
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