AT512681B1 - Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Stahlstrangs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Stahlstrangs (2). Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, robuste und unkomplizierte Vorrichtung zum kostengünstig Vergießen von großen und schweren Gießsträngen darzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, umfassend - einen Zangenwagen (6) mit einer Klemmeinrichtung (6a), einer Trenneinrichtung (7) und einem ersten Antrieb (6b), wobei die Klemmeinrichtung (6a) den Strang (2) klemmen, die Trenneinrichtung (7) den Strang (2) abtrennen, und der erste Antrieb (6b) den Zangenwagen (6) in vertikaler Richtung verfahren kann, um den Strang (2) aus der Kokille (1) auszuziehen; - einen Haltewagen (8) mit einer Halteeinrichtung (9) und einem zweiten Antrieb (8a), wobei der Haltewagen (8) dem Zangenwagen (6) in Gießrichtung (3) nachgelagert ist, wobei die Halteeinrichtung (9) ein unteres Ende des Strangs (2) halten, und der zweite Antrieb (8a) den Haltewagen (8) in vertikaler Richtung verfahren kann; - eine Ausfördereinrichtung (10) zum Ausfördern eines abgetrennten Strangs (2').

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM KONTINUIERLICHEN STRANGGIEßEN EINES GROßFORMATIGEN STAHLSTRANGS

GEBIET DER TECHNIK

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft - eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs aus Stahl mit einem runden oder quadratischen Querschnitt, - ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs, vorzugsweise mit einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser > 500 mm oder einem quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlange > 500 mm, - ein Verfahren zum Angießen der Vorrichtung, sowie - die Verwendung der Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren.

[0002] Konkret betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs aus Stahl, vorzugsweise mit einem runden oder quadratischen Querschnitt, umfassend - eine vertikal ausgerichtete Kokille zur Ausbildung eines zumindest teilerstarrten Strangs in einer vertikalen Gießrichtung; und - eine vertikale Strangführung mit mehreren Strangführungselementen (z.B. Rollen oder Kufen) zum Stützen und Führen des Strangs, wobei die Strangführung der Kokille in der Gießrichtung nachgelagert ist.

[0003] Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs, vorzugsweise aus Stahl mit einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser > 500 mm oder einem quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlange > 500 mm, mittels der Vorrichtung, die eine vertikal ausgerichtete Kokille und eine vertikale Strangführung, einen Zangenwagen der mit einer Klemmeinrichtung und einer Trenneinrichtung versehen ist, und einen Haltewagen umfasst, wobei der Haltewagen dem Zangenwagen in Gießrichtung nachgelagert ist, aufweisend den Verfahrensschritt: - Stranggießen einer Stahlschmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang in der Kokille.

[0004] Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Angießen einer Vorrichtung, die eine vertikal ausgerichtete Kokille und eine vertikale Strangführung, einen Zangenwagen der mit einer Klemmeinrichtung und einer Trenneinrichtung versehen ist, und einen Haltewagen, wobei der Haltewagen umfasst, wobei der Haltewagen dem Zangenwagen in Gießrichtung nachgelagert ist, aufweisend die Verfahrensschritte: - Einführen eines Kaltstrangs in die Kokille, sodass der Kaltstrang die Kokille fluiddicht abdichtet; - Stranggießen einer Stahlschmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang in der Kokille.

[0005] Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.

STAND DER TECHNIK

[0006] Aus der CH 373869 A ist eine Stranggussanlage mit einer selbsttätigen Abzugseinrichtung bekannt. Die Anlage weist zwei, unabhängig voneinander verfahrbare, Bühnen 4 und 10 auf. Die obere Bühne 4 kann den Strang klemmen und aus einer Kokille ausziehen. Die untere Bühne 10 kann den Strang abtrennen und ebenfalls den Strang klemmen. Nachteilig an dieser Anlage ist, dass der Aufbau der Bühnen 4 und 10 komplex ist und eine hohe Anzahl an anzusteuernden Klemmorganen 12 erfordert. Aufgrund der Bauweise der Bühnen wird der Fahrwagen der Bühnen durch die Klemmkräfte der Klemmorgane 12 stark belastet und muss somit sehr steif und schwer ausgeführt werden. Da die Trenneinrichtung auf der unteren Bühne angeordnet ist, weist die Stranggussanlage eine große Baulänge auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0007] Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs darzustellen, mit denen insbesondere sehr große und schwere Gießstränge kostengünstig mittels einer einfachen, robusten und unkomplizierten Anlage bzw. eines einfach durchzuführenden Verfahrens erzeugt werden können.

[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0009] Konkret erfolgt die Lösung durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs aus Stahl, vorzugsweise mit einem runden oder quadratischen Querschnitt, umfassend - eine vertikal ausgerichtete Kokille zur Ausbildung eines zumindest teilerstarrten Strangs in einer vertikalen Gießrichtung; - eine vertikale Strangführung mit mehreren Strangführungselementen zum Stützen und Führen des Strangs, wobei die Strangführung der Kokille in der Gießrichtung nachgelagert ist; - einen Zangenwagen mit einer Klemmeinrichtung, einer Trenneinrichtung und einem ersten Antrieb, wobei die Klemmeinrichtung den Strang klemmen, die Trenneinrichtung den Strang abtrennen, und der erste Antrieb den Zangenwagen in vertikaler Richtung verfahren kann, um den Strang aus der Kokille auszuziehen; - einen Haltewagen mit einer Halteeinrichtung und einem zweiten Antrieb, wobei der Haltewagen dem Zangenwagen in Gießrichtung nachgelagert ist, wobei die Halteeinrichtung ein unteres Ende des Strangs halten, und der zweite Antrieb den Haltewagen in vertikaler Richtung verfahren kann; - eine Ausfördereinrichtung zum Ausfördern eines abgetrennten Strangs.

[0010] In der erfindungsgemäßen Vertikalstranggießanlage wird kontinuierlich Stahlschmelze in der vertikal ausgerichteten, d.h. eine vertikale bzw. senkrechte Längsachse aufweisenden, Kokille zu einem zumindest teilerstarrten Strang vergossen. Der Strang wird in der nachfolgenden vertikalen Strangführung durch einige wenige (typischerweise zwei oder drei in Gießrichtung aufeinanderfolgende Strangführungsrollen, sog. Fußrollen, oder auch eine Führungskufe) Strangführungselemente gestützt und geführt. Im Unterschied zu konventionellen Stranggießmaschinen wird der Strang jedoch nicht durch angetriebene Strangführungsrollen sondern durch den Zangenwagen aus der Kokille ausgezogen. Dabei wird der durcherstarrte Strang oder nahezu durcherstarrte Strang vom Zangenwagen mit einer Klemmeinrichtung geklemmt und in Gießrichtung mit der Gießgeschwindigkeit aus der Kokille ausgezogen. Vorteilhaft daran ist, dass die Innenqualität des durcherstarrten oder nahezu durcherstarrten Strangs durch das Klemmen nicht negativ beeinträchtigt wird. Außerdem wird der Zangenwagen durch einen, dem Zangenwagen zugeordneten, ersten Antrieb verfahren, der sich an einer außerhalb der Strangführung angeordneten Fahrbahn abstützt. Somit kann die auf den Strang wirkende Pressung wesentlich reduziert werden, was sich günstig auf die Innenqualität des Strangs auswirkt. Nachdem der Strang weiter ausgezogen worden ist, wird der Strang durch einen Haltewagen, der eine Halteeinrichtung und einen zweiten Antrieb aufweist, abgestützt. Da der Haltewagen die untere Stirnfläche des Strangs lediglich in vertikaler Richtung abstützt, wird die Mantelfläche des Strangs keiner weiteren Pressung ausgesetzt. Sodann wird der Haltewagen mit der Gießgeschwindigkeit in Gießrichtung verfahren, wobei dies im Allgemeinen durch das Eigengewicht des Strangs bewirkt wird. Anschließend wird der Zangenwagen durch den ersten Antrieb entgegen der Gießrichtung nach oben verfahren, typischerweise bis der Zangenwagen einen Abstand zum Haltewagen aufweist, der der Soll-Länge des Strangs entspricht. Dann wird der Strang mittels der Klemmeinrichtung des Zangenwagens wieder geklemmt, wobei eine Trenneinrichtung auf dem Zangenwagen mit dem Abtrennen des Strangs beginnt. Während des Abtrennens wird die Trenneinrichtung mit dem Strang verfahren. Schließlich wird der abgetrennte Strang von einer Ausfördereinrichtung ausgefördert.

[0011] Um den Strang rasch abkühlen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Strangführung mehrere Kühldüsen zum Kühlen des Strangs umfasst.

[0012] Eine einfache Ausführungsform besteht darin, dass die Anlage eine gemeinsame Fahrbahn aufweist, auf der der Haltewagen und der Zangenwagen verfahrbar sind. Für eine gute Zugänglichkeit ist die Fahrbahn vorzugsweise außerhalb der Strangführung angeordnet.

[0013] Nach einer einfachen Ausführungsform, ist die Fahrbahn als eine, vorzugsweise mit einer Innenkühlung aufgeführte, Triebstange oder eine Führungssäule ausgebildet. Natürlich sind dem Fachmann auch weitere äquivalente Fahrbahnen bekannt, beispielsweise eine Gewindespindel, eine Kugelumlaufspindel, ein Seil- oder Kettenantrieb oder auch ein Hydraulikzylinder.

[0014] Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Klemmeinrichtung als Zange ausgebildet, die durch einen Klemmantrieb von einer ungeklemmten, d.h. offenen, Stellung in eine geklemmte Stellung und vice versa gebracht werden kann.

[0015] Gemäß einer einfachen Ausführungsform ist der Klemmantrieb als ein fluidbeaufschlagter Zylinder, wie ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, ausgebildet.

[0016] Bei einer einfachen Ausführungsform ist die Ausfördereinrichtung als ein Ausfahrwagen ausgebildet, der eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Strangs und einen dritten Antrieb zum Verfahren des Ausfahrwagens, vorzugsweise in horizontaler Richtung, umfasst.

[0017] E in einfacher Austausch der Antriebe ist möglich, wenn der erste Antrieb und der zweite Antrieb zumindest je ein, vorzugsweise mehrere, identisches Antriebsmodul aufweist. Dadurch können die Stückzahlen der einzelnen Antriebsmodule erhöht werden und deren Preise reduziert werden. Außerdem können große Antriebskräfte einfach durch die Verwendung mehrerer Antriebsmodule realisiert werden.

[0018] Nach einer vorteilhaften Ausführungsform, weist die Halteeinrichtung eine Haltenase zum Abstützen des Strangs in vertikaler Richtung auf. Dadurch lässt sich der Strang in vertikaler Richtung abstützen ohne dass eine Pressung auf die Mantelfläche des Strangs aufgebracht wird.

[0019] Bei einer dazu analogen Ausführungsform ist die Aufnahmeeinheit als eine Haltenase zum Abstützen eines abgetrennten Strangs in vertikaler Richtung ausgeführt.

[0020] Um einen Relativabstand zwischen der Halteeinrichtung und dem abgetrennten Strang beim Ausfördern des Strangs sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn der Ausfahrwagen einen Hubantrieb zum Heben und Senken in vertikaler Richtung eines abgetrennten Strangs aufweist. Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Kippantrieb zum Kippen des abgetrennten Strangs auf.

[0021] Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch den Gegenstand von Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0022] Konkret erfolgt die Lösung durch ein Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs, vorzugsweise aus Stahl mit einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser > 500 mm oder einem quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge > 500 mm, mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine vertikal ausgerichtete Kokille, eine vertikale Strangführung, einen Zangenwagen der mit einer Klemmeinrichtung und einer Trenneinrichtung versehen ist, und einen Haltewagen umfasst, wobei der Haltewagen dem Zangenwagen in Gießrichtung nachgelagert ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Stranggießen einer Stahlschmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang in der Kokille; - Klemmen und Ausziehen des Strangs aus der Kokille mittels des Zangenwagens, wobei der Strang geklemmt und anschließend in einer vertikalen Gießrichtung mit einer Gießgeschwindigkeit aus der Kokille ausgezogen wird; - Abstützen des kontinuierlich produzierten Strangs in vertikaler Richtung durch den Haltewagen; - Auflösen der Klemmung des Zangenwagens vom Strang; - Verfahren des Zangenwagens entgegen der Gießrichtung; - Klemmen und Ausziehen des Strangs aus der Kokille mittels des Zangenwagens; - Trennen des Strangs durch eine Trenneinrichtung auf dem Zangenwagen, die während des Trennens mit dem Strang verfahren wird; und - Ausfördern des abgetrennten Strangs.

[0023] Um ein Abstürzen des kontinuierlich produzierten Strangs sicher zu verhindern, wird typischerweise der Haltewagen am Anfang entgegen der Gießrichtung verfahren, bis der Haltewagen den Strang abgestützt; anschließend wird der Haltewagen in Gießrichtung mit Gießgeschwindigkeit verfahren, sodass der Haltewagen den Strang ständig abgestützt.

[0024] E in schnelles Ausfördern des abgetrennten Strangs wird erreicht, wenn der abgetrennte Strang beim Ausfördern durch einen Ausfahrwagen aufgenommen, der Haltewagen gegenüber dem abgetrennten Strang abgesenkt wird oder der abgetrennte Strang gegenüber dem Haltwagen angehoben wird, der abgetrennte Strang gegebenenfalls aus der vertikalen Lage in die horizontale Richtung gekippt, und anschließend in horizontaler Richtung ausgefahren wird.

[0025] Beim Trennen ist es vorteilhaft, wenn die Trenneinrichtung synchron mit dem Zangenwagen verfahren wird. Besonders einfach kann dies realisiert werden, wenn die Trenneinrichtung auf dem Zangenwagen angeordnet ist und mit diesem verfahren wird.

[0026] Eine besonders einfache Vorrichtung ohne eine konventionelle Oszillationseinrichtung kann erreicht werden, wenn das Ausziehen des Strangs aus der Kokille oszillierend erfolgt, wobei der Oszillationszyklus mehrere Phasen umfasst und der Strang in einer Phase mit einer ersten Ausziehgeschwindigkeit v-ι und in einer weiteren Phase mit einer zweiten Ausziehgeschwindigkeit v2 ausgezogen, wobei v-ι > v2. Wie weiter oben dargestellt, werden die unterschiedlichen Auszugsgeschwindigkeiten vom Zangenwagen realisiert, wobei insbesondere v2 = 0 aber v2 auch negative Werte aufweisen kann.

[0027] Um die Energieeffizienz beim Stranggießen zu steigern, ist es vorteilhaft, die potenzielle Energie des Strangs durch zumindest einen Antrieb, der dem Zangenwagen oder dem Haltewagen zugeordnet ist, in elektrische Energie oder hydraulische Energie umzuwandeln. In der elektrischen Antriebstechnik wird dies als Rückspeisen bezeichnet; in der hydraulischen Antriebstechnik kann dies z.B. durch einen sekundärgeregelten Hydromotor erfolgen (siehe z.B. http://www.hawe. de/sl/fluid-lexicon/s/sekundaerregelung-von-hydromotoren).

[0028] Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Angießen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0029] Konkret erfolgt die Lösung durch ein Verfahren zum Angießen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine vertikal ausgerichtete Kokille, eine vertikale Strangführung, einen Zangenwagen der mit einer Klemmeinrichtung und einer Trenneinrichtung versehen ist, und einen Haltewagen umfasst, wobei der Haltewagen dem Zangenwagen in Gießrichtung nachgelagert ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Einführen eines Kaltstrangs in die Kokille, sodass der Kaltstrang die Kokille fluiddicht abdichtet; - Stranggießen einer Stahlschmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang in der Kokille; - Klemmen und Ausziehen des Kaltstrangs aus der Kokille mittels des Zangenwagens, wobei der Kaltstrang geklemmt und anschließend in einer vertikalen Gießrichtung mit einer Gießgeschwindigkeit aus der Kokille ausgezogen wird; - Abstützen des Kaltstrangs in vertikaler Richtung durch den Haltewagen; - Auflösen der Klemmung des Zangenwagens vom Kaltstrang; - Verfahren des Zangenwagens entgegen der Gießrichtung; - Klemmen und Ausziehen des Strangs aus der Kokille mittels des Zangenwagens; - Abtrennen des Kaltstrangs vom Strang durch eine Trenneinrichtung auf dem Zangenwagen, die während des Abtrennens mit dem Strang verfahren wird; und - Ausfördern des abgetrennten Kaltstrangs.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0030] Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die zeigen: [0031] Fig 1a eine schematische Aufrissdarstellung einer erfindungsgemäßen Strang gießmaschine zur Herstellung von runden Strängen mit einem Durchmesser von 800 mm [0032] Fig 1 b eine Ansicht von links zu Fig 1 a [0033] Fig 2a...2j eine schematische Darstellung von zehn Phasen des erfindungsgemäßen

Verfahrens zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs [0034] Fig 3a...3j eine schematische Darstellung von zehn Phasen des erfindungsgemäßen

Verfahrens zum Angießen der erfindungsgemäßen Stranggießmaschine [0035] Fig 4a eine Aufrissdarstellung eines Zangenwagens [0036] Fig 4b eine Kreuzrissdarstellung des Zangenwagens [0037] Fig 4c ein Grundriss der Klemmeinrichtung des Zangenwagens [0038] Fig 4d ein Grundriss der Trenneinrichtung des Zangenwagens [0039] Fig 5a..,5c je eine Aufriss-, Kreuzriss- und Grundrissdarstellung eines Haltewagens [0040] Fig 6 eine Darstellung der Antriebssituation beim Haltewagen [0041] Fig 7a...7b eine Aufriss- und Grundrissdarstellung einer Ausfördereinrichtung [0042] Fig 8 eine Übersichtsdarstellung einer Gießhalle mit einer erfindungsgemäßen

Stranggießmaschine

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0043] In den Fig 1a und 1b ist eine erfindungsgemäße Stranggießmaschine zur Herstellung eines runden Stahlstrangs mit einem Durchmesser von 800 mm dargestellt.

[0044] Dabei vergießt eine nicht dargestellte Gießpfanne flüssigen Stahl in einen nicht dargestellten Verteiler, der über ein Tauchrohr (SEN) mit einer Kokille 1, die eine vertikale Längsachse aufweist, verbunden ist. Die Kokille 1 ist auf der Gießbühne 13 angeordnet. Der Kokille 1 ist in Gießrichtung 3 eine vertikale Strangführung 4 nachgelagert, die zwei Reihen von nachfolgenden Strangführungsrollen 5 und mehrere, nicht dargestellte Kühldüsen umfasst. Die Strangführungsrollen 5 sind als mitlaufende, nicht angetriebene, Fußrollen der Kokille 1 ausgebildet und dienen lediglich dazu, die Mantelfläche des Strangs 2 - der anfangs nur eine dünne Strangschale aufweist - zu stützen und zu führen. Über die Kühldüsen der Sekundärkühlung wird der Strang 2 weiter abgekühlt.

[0045] Das Ausziehen des kontinuierlich erzeugten Strangs 2 aus der Kokille 1 erfolgt durch einen Zangenwagen 6. Der Zangenwagen weist eine als Zange ausgeführte Klemmeinrichtung 6a, eine als Brennschneidemaschine ausgeführte Trenneinrichtung 7 und einen hier nicht näher dargestellten ersten Antrieb zum Verfahren des Zangenwagens auf der Fahrbahn 12 auf, wobei die Fahrbahn 12 außerhalb der Strangführung 4 liegt. Das Klemmen bzw. Entklemmen der Zange 6 erfolgt durch einen als Hydraulikzylinder ausgeführten Klemmantrieb 6c.

[0046] In Gießrichtung 3 dem Zangenwagen 6 nachgelagert ist der Haltewagen 8, der dazu dient, das untere Ende des Strangs 2 in der Gießrichtung 3, d.h. vertikaler Richtung, abzustützen. Dazu weist der Haltewagen eine als Haltenase oder als Halteamboss ausgeführte Halteeinrichtung 9 auf. Der Haltewagen 8 ist über einen hier nicht näher dargestellten zweiten Antrieb verfahrbar ausgeführt, wobei im dargestellten Fall beide Wägen 6 und 8 auf einer Fahrbahn 12, die als Zahnstange ausgeführt ist, verfahrbar sind. Grundsätzlich wäre es aber eben falls möglich, dass der Zangenwagen 6 und der Haltewagen 8 auf separaten Fahrbahnen verfahrbar sind.

[0047] Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Stranggießmaschine eine als Ausfahrwagen ausgebildete Ausfördereinrichtung 10, die eine als Köcher ausgebildete Aufnahmeeinheit 11 für einen abgetrennten Strang 2', und einen hier nicht näher dargestellten dritten Antrieb zum horizontalem Verfahren des Ausfahrwagens in der Abtransportebene 14 aufweist. Der Köcher weist wiederum eine Haltenase auf, sodass der abgetrennte Strang 2' durch dessen Eigengewicht auf der Haltenase aufliegt.

[0048] Insgesamt ist die Stranggießanlage sehr kompakt und weist einen eine Gesamthöhe zwischen der Gießbühne 13 und dem tiefsten Niveau des Grunds 15, der 8,5 m tiefer als der Boden der Gießhalle liegt, von lediglich 27,8 m auf. Die metallurgische Länge der Anlage beträgt 19,5 m.

[0049] Die Verfahrensschritte beim kontinuierlichen Gießbetrieb eines runden Stahlstrangs mit 0 800 mm sind in den Subfiguren 2a...2j dargestellt.

[0050] In Fig 2a wird kontinuierlich Stahlschmelze zu einem teilerstarrten Strang 2 in der Kokille 1 vergossen, der in Gießrichtung 3 aus der Kokille 1 ausgezogen wird. Dabei wird die Mantelfläche des Strangs 2 durch eine Zange des Zangenwagens 6 geklemmt und der Zangenwagen 6 mit der Gießgeschwindigkeit in der Gießrichtung 3 nach unten bewegt.

[0051] In Fig 2b ist gezeigt, wie die untere Stirnfläche des Strangs 2 durch den Haltewagen 8 in Gießrichtung abgestützt wird. Dazu wird der Haltewagen entgegen der Gießrichtung 3 vertikal nach oben verfahren.

[0052] In Fig 2c ist eine weitere Phase des Gießbetriebs dargestellt. Nachdem das Gewicht des Strangs 2 durch die als Haltenase ausgebildete Halteeinrichtung 9 aufgenommen wurde, wird die Klemmung des Zangenwagens 6 gelöst und der Zangenwagen 6 entgegen der Gießrichtung 3 nach oben verfahren, bis ein Abstand zwischen dem Zangenwagen 6 und dem unteren Ende des Strangs 2 eingestellt ist, der der Soll-Länge eines abzutrennenden Strangs 2' entspricht. Währenddessen wird der Strang 2 weiterhin mit Gießgeschwindigkeit ausgezogen.

[0053] In Fig 2d wird der Zangenwagen 6 wieder mit an den Strang 2 geklemmt und mit dem Abtrennen des Strangs 2 mittels der Trenneinrichtung 7 begonnen. Da das Abtrennen des Strangs 2 eine beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt, werden der Zangenwagen 6 mit der Trenneinrichtung 7 und der Haltewagen 8 synchron verfahren.

[0054] In Fig 2e wird die Ausfördereinrichtung 10, die als Ausfahrwagen ausgebildet ist, in horizontaler Richtung auf der Fahrbahn 12 der Abtransportebene 14 zum Strang 2 verfahren. Der Ausförderwagen weist eine Haltenase 11 auf, um den abgetrennten Strang 2' aufzunehmen.

[0055] In Fig 2f hat der Ausfahrwagen 10 den vollständig abgetrennten Strang 2' mittels der Haltenase 11 aufgenommen. Der Ausfahrwagen weist einen Hubantrieb zum Heben des Strangs 2' auf, sodass der Strangabschnitt 2' von der Haltenase 9 des Haltewagens 8 abgehoben wird. Dies wäre bei einer nicht dargestellten Ausführungsform aber auch durch das vertikale Absenken des Haltewagens 8 möglich.

[0056] In Fig 2g wird der abgetrennte Strang 2' mittels des Ausfahrwagens 10 auf der Fahrbahn 12 ausgefördert. Dabei wird der Ausfahrwagen 10 mittels eines nicht dargestellten dritten Antriebs in horizontaler Richtung verfahren. Hier wäre es möglich, dass der Strang 2' vor bzw. während des Verfahrens von der vertikalen Lage in eine horizontale bzw. schiefe Lage verkippt wird. Dadurch könnte der Strang unmittelbar einem nicht dargestellten Rollgang übergegeben werden.

[0057] Schließlich wird in Fig 2h analog zu Fig 2b der Haltewagen 8 wieder entgegen der Gießrichtung 3 verfahren, um den Strang 2 abzustützen. Die Fig 2i und 2j entsprechen den Fig 2c und 2d.

[0058] Die Verfahrensschritte beim Angießen der erfindungsgemäßen Stranggießanlage sind in den Subfiguren 3a...3j dargestellt.

[0059] In Fig 3a ist dargestellt, wie ein Kaltstrang 16 das austrittsseitige Ende der Kokille 1 fluiddicht abschließt. Um ein Abstürzen des Kaltstrangs 16 zu verhindern, kann zusätzlich auch der Haltewagen 8 verwendet werden, die untere Stirnseite des Kaltstrangs abzustützen. Der Kaltstrang 16 wird durch die Zange des Zangenwagens 6 geklemmt und nach dem Angießen der Stranggießmaschine in Gießrichtung 3 aus der Kokille 1 ausgezogen. Dabei wird über ein SEN kontinuierlich Stahlschmelze in der Kokille 1 vergossen, sodass der Füllstand der Schmelze in der Kokille - der sog. Meniskus - in etwa konstant gehalten wird.

[0060] Die Fig 3b zeigt, wie der Kaltstrang 16 und der sich ausbildende Strang 2, der mit dem Kaltstrang verschweißt ist, weiter aus der Kokille 1 ausgezogen werden. Dabei wird der Haltewagen 8 entgegen der Gießrichtung vertikal nach oben verfahren, sodass sich der Kaltstrang 16 an der Haltenase des Haltewagens abstützt.

[0061] In Fig 3c wurde die Klemmung der Zange des Zangenwagens 6 gelöst und der Zangenwagen entgegen der Gießrichtung 3 nach oben verfahren. Der Zangenwangen wurde so positioniert, dass die Schneiddüsen der Trenneinrichtung 7 etwas oberhalb der Verbindungsebene zwischen dem Kaltstrang 16 und dem Strang 2 zu liegen kommen.

[0062] In Fig 3d wird nun der Kaltstrang 16 während des kontinuierlichen Gießbetriebs durch die Trenneinrichtung 7 vom Strang 2 abgetrennt. Die Klemmung zwischen den Zangen 6a des Zangenwagen 6 und dem Strang 2 wird jedenfalls vor dem Durchtrennen des Strangs, typischerweise jedoch bereits am Beginn des Trennens, wiederhergestellt.

[0063] Fig 3e zeigt, wie die Ausfördereinrichtung 10, die als Ausfahrwagen ausgebildet ist, auf der Fahrbahn 12 zum Kaltstrang 16 verfahren wird.

[0064] In Fig 3f wurde der Kaltstrang 16 vom Strang 2 abgetrennt und der Kaltstrang 16 vom Ausfahrwagen 10 aufgenommen. Anschließend wird der Kaltstrang mittels des Ausfahrwagens angehoben, oder so wie dargestellt, der Haltewagen 8 nach unten verfahren, sodass sich ein Abstand zwischen der Haltenase 9 des Haltewagens 8 und der unteren Stirnfläche des Kaltstrangs 16 einstellt.

[0065] In Fig 3g wird der abgetrennte Kaltstrang 16 ausgefördert, wobei der Ausfahrwagen 10 in horizontaler Richtung auf der Fahrbahn 12 verfahren wird. Nachdem der Kaltstrang 16 aus der Strangführung ausgefördert wurde, kann dieser von einer Kaltstrangmanipulationseinrichtung, beispielsweise ein Aufzugssystem oder von einem Hallenkran, übernommen werden, sodass der Ausfahrwagen zum Ausfördern von Strängen 2' zur Verfügung steht.

[0066] Schließlich wird in Fig 3h der Haltewagen 8 an den Strang 2 angestellt, sodass sich die untere Stirnfläche des Strangs an der Haltenase 9 abstützt.

[0067] Die Fig 3i bzw. 3j zeigen analoge Situationen zu den Fig 2c und 2d.

[0068] Konstruktive Details der Stranggießmaschine von Fig 1 sind nachfolgend dargestellt: [0069] In Fig 4a ist ein Aufriss eines Zangenwagens 6 dargestellt.

[0070] I m oberen Teil des Wagens befindet sich eine Zange 6a, die durch einen Klemmantrieb 6c, der als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, betätigbar ist. Im unteren Teil des Wagens befindet sich die Trenneinrichtung 7, die als Brennschneidemaschine ausgeführt ist. Der Wagen stützt sich an zwei Fahrbahnen 12 ab, die beiderseits des Wagens mit dem Hallentragwerk verbunden sind. Auf den Fahrbahnen 12 befindet sich je eine Zahnstange 18, auf der die drei übereinander angeordneten Ritzel 19 der Antriebe den Wagen 6 verfahren können.

[0071] Der Antrieb des Zangenwagens 6 ist in Fig 4b besser zu erkennen. Über drei identische Antriebsmodule 6b pro Seite, die einen Elektromotor, eine Antriebswelle und ein Ritzel 19 aufweisen, das sich an der Zahnstange 18 abwälzt, wird der Zangenwagen 6 entlang der Fahrbahn 12 verfahren. Zur Führung des Zangenwagens 6 weist dieser im oberen und im unteren Bereich des Wagens je zwei Führungsräder 17 auf, die sich an der als Tragesäule ausgebildeten Fahr- bahn 12 abstützen.

[0072] Die als Zange ausgebildete Klemmeinrichtung 6a ist in Fig 4c detaillierter dargestellt. Der Strang 2 kann durch die zwei gelenkig miteinander verbundenen Zangenarme geklemmt werden, wobei die Betätigung durch einen Hydraulikzylinder 6c erfolgt. Außerdem ist in dieser Darstellung auch die Führungssäule 12, die aus drei nebeneinander angeordneten Trägern gebildet wird, dargestellt. Der äußerst linke Kastenträger ist die Abstützung für die Zahnstange 18, in der die Ritzel 19 der Antriebe 6b eingreifen. Der äußerst rechte Träger dient lediglich dazu, die Führungsräder 17 abzustützen.

[0073] Die als Brennschneidemaschine ausgebildete Trenneinrichtung 7 ist in Fig 4d näher dargestellt. Die Brennschneidemaschine weist einen Anstell- und Versorgungsmechanismus 7a zur Versorgung der Lanzen 7b auf, wobei die Lanzen an den Strang 2 anstellbar sind (siehe Pfeile, die die Bewegungsmöglichkeiten angeben). Um die Zahnstangen 18, die Ritzel 19 und die Antriebe 6b vor Schlacke zu schützen, weisen drei Innenseiten des Zangenwagens 6 im Bereich der Brennschneidmaschine 7 Schutzschilde 7c auf.

[0074] Eine Aufrissdarstellung des Haltewagens 8 ist in Fig 5a dargestellt. Der Antrieb des Haltewagens 8 ist dabei im Wesentlichen identisch zum Antrieb des Zangenwagens 6 ausgeführt und muss nicht weiter erläutert werden; die Antriebe des Haltewagens 8 werden allerdings als zweite Antriebe 8a bezeichnet um zu unterstreichen, dass beide Wägen 6,8 unabhängig voneinander verfahrbar sind. Anstatt der Klemmeinrichtung weist der Haltewagen eine Halteeinrichtung 9 auf, die als Haltenase den Strang 2 in vertikaler Richtung abstützen kann. Da der Strang eine beträchtliche potenzielle Energie aufweist, sind die Antriebe 6b, 8a des Zangen-und des Haltewagens 6,8 als sogenannte 4-Quadranten Antriebe ausgeführt, sodass über diese elektrische Energie in ein Netz zurückgespeist werden kann.

[0075] Die Fig 6 zeigt eine Darstellung des Haltewagens 8, aus dem ähnlich wie bei Fig 4d die Antriebssituation gut zu erkennen ist.

[0076] Die als Ausfahrwagen ausgebildete Ausfördereinrichtung 10 ist in den Fig 7a und 7b dargestellt. Mittels des Wagens 10 kann der abgetrennte Strang 2' aufgenommen, von der als Haltenase ausgebildeten Aufnahmeeinheit 11 des Ausfahrwagens 10 angehoben, von der vertikalen in die horizontale Lage gekippt und schließlich ausgefahren werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit, wurden die dritten Antriebe nicht dargestellt.

[0077] Schließlich ist in Fig 8 eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Stranggießmaschine in einer Gießhalle dargestellt. Unterhalb des Hallenkrans ist ein Pfannendrehturm, ein Verteiler, die Gießbühne 13, zwei Positionen des einzigen Zangenwagens 6, der Haltewagen 8 und der Ausfahrwagen 10 dargestellt.

[0078] Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf Vertikalanlagen beschränkt. Aufgrund der großen Abmessungen der Stränge ist eine Ausführung als Vertikalanlage jedoch meist zweckmäßig.

[0079] Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Kokille 2 Strang 2' abgetrennter Strang 3 Gießrichtung 4 Strangführung 5 Strangführungsrolle 6 Zangenwagen 6a Zange 6b erster Antrieb 6c Klemmantrieb 7 Trenneinrichtung 7a Anstell- und Versorgungsmechanismus 7b Lanze 7c Schild 8 Haltewagen 8a zweiter Antrieb 9 Halteeinrichtung 10 Ausfördereinrichtung 11 Aufnahmeeinheit 12 Fahrbahn 13 Gießbühne 14 Abtransportebene 15 Grund 16 Kaltstrang 17 Führungsrad 18 Zahnstange 19 Ritzel 20 Rad

Claims (18)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs (2) aus Stahl mit einem runden oder quadratischen Querschnitt, umfassend - eine vertikal ausgerichtete Kokille (1) zur Ausbildung eines zumindest teilerstarrten Strangs (2) in einer vertikalen Gießrichtung (3); - eine vertikale Strangführung (4) mit mehreren Strangführungselementen (5) zum Stützen und Führen des Strangs (2), wobei die Strangführung (4) der Kokille (1) in der Gießrichtung (3) nachgelagert ist; - einen Zangenwagen (6) mit einer Klemmeinrichtung (6a), einer Trenneinrichtung (7) und einem ersten Antrieb (6b), wobei die Klemmeinrichtung (6a) den Strang (2) klemmen, die Trenneinrichtung (7) den Strang (2) abtrennen, und der erste Antrieb (6b) den Zangenwagen (6) in vertikaler Richtung verfahren kann, um den Strang (2) aus der Kokille (1) auszuziehen; - einen Haltewagen (8) mit einer Halteeinrichtung (9) und einem zweiten Antrieb (8a), wobei der Haltewagen (8) dem Zangenwagen (6) in Gießrichtung (3) nachgelagert ist, wobei die Halteeinrichtung (9) ein unteres Ende des Strangs (2) halten, und der zweite Antrieb (8a) den Haltewagen (8) in vertikaler Richtung verfahren kann; - eine Ausfördereinrichtung (10) zum Ausfördern eines abgetrennten Strangs (2').
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Fahrbahn (12), auf der der Haltewagen (8) und der Zangenwagen (6) verfahrbar sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (12) als eine Triebstange oder eine Führungssäule ausgebildet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (6a) als Zange ausgebildet ist, die durch einen Klemmantrieb (6c) von einer ungeklemmten Stellung in eine geklemmte Stellung und vice versa gebracht werden kann.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (9) eine Haltenase zum Abstützen des Strangs (2) in vertikaler Richtung aufweist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antrieb und der zweite Antrieb zumindest je ein, vorzugsweise mehrere, identisches Antriebsmodul umfasst.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfördereinrichtung (10) als ein Ausfahrwagen ausgebildet ist, der eine Aufnahmeeinheit (11) zur Aufnahme des abgetrennten Strangs (2') und einen dritten Antrieb zum Verfahren des Ausfahrwagens (10), vorzugsweise in horizontaler Richtung, umfasst.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit eine Haltenase zum Abstützen des abgetrennten Strangs (2') in vertikaler Richtung aufweist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfahrwagen (10) einen Hubantrieb zum Heben und Senken in vertikaler Richtung des abgetrennten Strangs (2'), und vorzugsweise einen Kippantrieb zum Kippen des abgetrennten Strangs (2'), aufweist.
10. 10. Verfahren zum kontinuierlichen Stranggießen eines großformatigen Strangs (2), vorzugsweise aus Stahl mit einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser > 500 mm oder einem quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlange > 500 mm, mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine vertikal ausgerichtete Kokille (1), eine vertikale Strangführung (4), einen Zangenwagen (6) der mit einer Klemmeinrichtung (6a) und einer Trenneinrichtung (7) versehen ist, und einen Haltewagen (8) umfasst, wobei der Haltewagen (8) dem Zangenwagen (6) in Gießrichtung (3) nachgelagert ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Stranggießen einer Stahlschmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang (2) in der Kokille (1); - Klemmen und Ausziehen des Strangs (2) aus der Kokille (1) mittels des Zangenwagens (6), wobei der Strang (2) geklemmt und anschließend in einer vertikalen Gießrichtung (3) mit einer Gießgeschwindigkeit aus der Kokille (1) ausgezogen wird; - Abstützen des kontinuierlich produzierten Strangs (2) in vertikaler Richtung (3) durch den Haltewagen (8); - Auflösen der Klemmung des Zangenwagens (6) vom Strang (2); - Verfahren des Zangenwagens (6) entgegen der Gießrichtung (3); - Klemmen und Ausziehen des Strangs (2) aus der Kokille (1) mittels des Zangenwagens (6); - Trennen des Strangs (2) durch eine Trenneinrichtung (7) auf dem Zangenwagen (6), die während des Trennens mit dem Strang (2) verfahren wird; und - Ausfördern des abgetrennten Strangs (2').
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Strang (2') beim Ausfördern durch einen Ausfahrwagen (10) aufgenommen, der Haltewagen (8) gegenüber dem abgetrennten Strang (2') abgesenkt wird oder der abgetrennte Strang (2') gegenüber dem Haltwagen (8) angehoben wird, der abgetrennte Strang (2') gegebenenfalls aus der vertikalen Lage in die horizontale Richtung gekippt und anschließend in horizontaler Richtung ausgefahren wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausziehen des Strangs (2) aus der Kokille (1) oszillierend erfolgt, wobei der Oszillationszyklus mehrere Phasen umfasst und der Strang (2) in einer Phase mit einer ersten Ausziehgeschwindigkeit v-ι und in einer weiteren Phase mit einer zweiten Ausziehgeschwindigkeit v2 ausgezogen, wobei v-i > v2.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die potenzielle Energie des Strangs (2) durch zumindest einen Antrieb (6b,8a), der dem Zangenwagen (6) oder dem Haltewagen (8) zugeordnet ist, in elektrische Energie oder hydraulische Energie umgewandelt wird.
14. 14. Verfahren zum Angießen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine vertikal ausgerichtete Kokille (1), eine vertikale Strangführung (4), einen Zangenwagen (6) der mit einer Klemmeinrichtung (6a) und einer Trenneinrichtung (7) versehen ist, und einen Haltewagen (8) umfasst, wobei der Haltewagen (8) dem Zangenwagen (6) in Gießrichtung (3) nachgelagert ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Einführen eines Kaltstrangs (16) in die Kokille (1), sodass der Kaltstrang (16) die Kokille (1) fluiddicht abdichtet; - Stranggießen einer Stahlschmelze zu einem zumindest teilerstarrten Strang (2) in der Kokille (1); - Klemmen und Ausziehen des Kaltstrangs (16) aus der Kokille (1) mittels des Zangenwagens (6), wobei der Kaltstrang (16) geklemmt und anschließend in einer vertikalen Gießrichtung (3) mit einer Gießgeschwindigkeit aus der Kokille (1) ausgezogen wird; - Abstützen des Kaltstrangs (16) in vertikaler Richtung (3) durch den Haltewagen (8); - Auflösen der Klemmung des Zangenwagens (6) vom Kaltstrang (16); - Verfahren des Zangenwagens (6) entgegen der Gießrichtung (3); - Klemmen und Ausziehen des Strangs (2) aus der Kokille (1) mittels des Zangenwagens (6); - Abtrennen des Kaltstrangs (16) vom Strang (2) durch eine Trenneinrichtung (7) auf dem Zangenwagen (6), die während des Abtrennens mit dem Strang (2) verfahren wird; und - Ausfördern des abgetrennten Kaltstrangs (16).
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltstrangs (16) beim Ausfördern durch einen Ausfahrwagen (10) aufgenommen, der Haltewagen (8) gegenüber dem Kaltstrang (16) abgesenkt wird oder der Kaltstrang (16) gegenüber dem Haltwagen (8) angehoben wird, der Kaltstrang (16) gegebenenfalls aus der vertikalen Lage in die horizontale Richtung gekippt und anschließend in horizontaler Richtung ausgefahren wird.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (7) synchron mit dem Zangenwagen (6) verfahren wird.
17. 17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
18. 18. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 16. Hierzu 15 Blatt Zeichnungen