CH643764A5 - Verfahren zur ueberwachung der kokillengeometrie beim stahlstranggiessen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Kokillengeometrie beim Stahlstranggiessen von Knüppeln und Vorblöcken.

Es ist bekannt, durch allseitige konische Ausbildung des Formhohlraumes in Stranglängsrichtung von Kokillen zum Giessen von Knüppeln und Vorblöcken die Wärmeabfuhr zu erhöhen. Damit wird auch das Schalenwachstum begünstigt. Verschiedentlich wird angegeben, in welcher Weise die Konizität der Schwindung anzupassen ist, um den positiven Effekt hinsichtlich der Wärmeabfuhr und des Schalenwachstums ohne zu grosse Kokillenreibung zu erhalten. Eine jedoch einmal optimierte Kokillengeometrie verändert sich im Laufe des Einsatzes durch Verschleiss und/oder Verzug derart, dass z.B. die vorgegebene Konizität aufgehoben wird oder sogar eine umgekehrte Konizität auftritt. Bei einer ungenügenden Kokillengeometrie können Schäden am gegossenen Strang, z.B. Risse bzw. Durchbrüche, auftreten.

Es ist ebenfalls bekannt, dass der Kohlenstoffgehalt bei unlegierten Stählen die Wärmeabfuhr und Kokillenreibung sehr unterschiedlich beeinflusst. Daher wird auch der Kohlenstoffgehalt bei der Optimierung der Konizität berücksichtigt.

Um Schäden zu vermeiden, ist es in der Praxis daher üblich, die Kokillengeometrie mittels entsprechender Lehren von Zeit zu Zeit ausserhalb des Giessbetriebes zu überprüfen. Dazu müssen jedoch aufwendige und zeitraubende Messungen mit Mikrometern oder elektronischen Lehren an der Kokille in den Giesspausen vorgenommen werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung der Kokillengeometrie zu schaffen, mit dem der Zustand der Kokille mit einfachen Mitteln während des laufenden Giessbetriebes kontrolliert werden kann, um unerwünschte Änderungen an der Kokille frühzeitig-zu erkennen und um wirtschaftlich nachteilige Strangschäden, wie z.B. Risse bzw. Durchbrüche, zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei laufendem Giessbetrieb der Ist-Wert der Wärmeabfuhr der Kokille bestimmt, mit einem, in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt und der Verweilzeit des vergossenen Stahles in der Kokille vorgegebenen Soll-Wert verglichen und bei Abweichen des Ist-Wertes von diesem Soll-Wert um einen vorgegebenen Betrag eine schädliche Veränderung der Kokillengeometrie festgestellt wird.

Dabei wird die Wärmeabfuhr der Kokille, z.B. über die vom Kühlwasser aufgenommene Wärme, bestimmt und mit einem Soll-Wert verglichen. Dieser Soll-Wert ist abhängig vom Kohlenstoff des zu vergiessenden Stahles und der Verweilzeit des Stranges in der Kokille. Der eine schädliche Veränderung der Kokillengeometrie anzeigende, vorgegebene Betrag der Abweichung richtet sich sowohl nach den Giessbedingungen, insbesondere der Giessgeschwindigkeit und Giesstemperatur, als auch nach den Qualitätsanforderungen des Endproduktes, wie z. B. hinsichtlich Rhomboidität, Kantenlängsrissen und Querrissen. Liegt eine Abweichung des s gemessenen Wertes für die Wärmeabfuhr vom Soll-Wert um mehr als den vorgegebenen Betrag vor, so gilt dies als Anzeige für eine ungenügende Kokillengeometrie, und weitere Massnahmen zur Sicherstellung einer entsprechenden Strangqualität sind durchzuführen. Somit besteht eine lauto fende Kontrollmöglichkeit des Zustandes einer im Giessbetrieb stehenden Kokille. Dadurch können wegen einer ungenügenden Kokillengeometrie eventuell auftretende Strangschäden rechtzeitig erkannt bzw. verhindert werden.

Die zulässige Abweichung des Ist-Wertes vom vorgege-15 benen Soll-Wert liegt vorteilhaft je nach den Erfahrungen zwischen 15 und 30% des Soll-Wertes. Dies richtet sich innerhalb dieses Bereiches nach Parametern wie Giessgeschwindigkeit oder Anforderungen an die Strangqualität.

Vorteilhaft wird bei einer nur geringfügig grösseren Ab-20 weichung, als es dem obgenannten, tolerierbaren Betrag von 15 bis 30% entspricht, die Kokille nach Beendigung des laufenden Gusses ausgemessen und gegebenenfalls ausgewechselt. Ob und wann ein solches Auswechseln der Kokille stattfindet, hängt von internen Qualitätskriterien ab, die von 25 Werk zu Werk unterschiedlich sind. Jedenfalls ist ein zeitraubendes Ausmessen der Kokille nach jedem Guss nicht mehr notwendig, und der erzielte Zeitgewinn bringt einen wirtschaftlichen Vorteil.

Vorteilhaft wird bei wesentlich grösserer Abweichung 30 des Ist-Wertes vom Soll-Wert der abgeführten Wärmemenge, als es dem obgenannten Betrag von 15 bis 30% entspricht, die Giessgeschwindigkeit gesenkt oder der Guss abgebrochen. Bei diesen Sofortmassnahmen aufgrund der festgestellten ungenügenden Kokillengeometrie werden Schäden 35 am Strang bzw. bei einem Durchbruch auch an der Giessan-lage durch den ermöglichten unmittelbaren Eingriff in den Giessbetrieb vermieden.

Das Verfahren wird anhand eines Beispieles unter Zuhilfenahme einer Figur näher beschrieben.

40 Auf der Ordinate der Figur ist die Wärmemenge H0 (in 103 kcal • m~2) und auf der Abszisse in logarithmischem Massstab die Kohlenstoffgehalte für den am meisten interessierenden Bereich der unlegierten Stähle zwischen 0,03 und 1,0 Gew.-% Kohlenstoff aufgetragen. Die mit 1 bezeichnete 45 Kurve stellt Soll-Werte für die abzuführende Wärmemenge in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt der abgegossenen Stähle dar. Dabei gilt diese Kurve für eine Verweilzeit des gegossenen Stranges bzw. eines Strangelementes in der Kokille von einer Minute. Als Verweilzeit (in min) wird die so wirksame Kokillenlänge (in m) geteilt durch die Giessgeschwindigkeit (in m • min" ') definiert. Die wirksame Kokillenlänge wiederum ist der Abstand zwischen dem Badspiegel des sich bildenden Stranges in der Kokille bis zum Kokillenende. Diese Kurve 1 gilt ferner für Knüppel- und kleine 55 Vorblockformate, die mit Ölschmierung in der Kokille vergossen werden. Für einen unlegierten Kohlenstoffstahl mit einem Gehalt von 0,10 Gew.-% Kohlenstoff liegt der Soll-Wert für die abzuführende Wärmemenge gemäss der Kurve bei etwa 13,7 • 103 kcal • m~2. Bei einer tolerierten Abwei-60 chung von + 20% von diesem Wert als vorgegebener Betrag - das entspricht etwa mittleren Qualitätsanforderungen für den zu giessenden Stahl - liegt daher eine ausreichende Kokillengeometrie dann vor, wenn die abgeführte Wärmemenge zwischen 11,0-16,4 • 103 kcal • m-2 bestimmt wird. 65 Liegt nun eine nur geringfügig grössere Abweichung, als es diesen genannten Grenzen entspricht, vor, z. B. beträgt die abgeführte Wärmemenge 10.8 • 103 kcal • m-2, so gilt dies als Anzeige für eine gestörte, schädliche Kokillengeometrie,

3

643 764

und die Kokille wird nach Beendigung des laufenden Gusses ausgemessen. Liegt der gemessene Wert z. B. jedoch wesentlich niedriger als die obgenannte, tolerierte untere Grenze von 11,0 • 103 kcal ■ m~2, z.B. bei 10,0 • 103 kcal • m-2, so wird dies als Anzeige einer stark gestörten Kokillengeome- s trie gewertet, und da ein Durchbruch befürchtet werden muss, wird der laufende Guss abgebrochen.

Bei unterschiedlichen tatsächlichen Verweilzeiten eines Strangelementes in der Kokille, die bei verschiedenen Kokillenlängen oder unterschiedlichen Giessgeschwindigkeiten io auftreten können, ist die Kokillengeometrie bei der als Beispiel angenommenen tolerierten Abweichung von + 20%

dann noch als ausreichend zu betrachten, wenn der gemessene Wert Hx im Bereich der Beziehung:

15

0,8 • H„ • t0-5 < Hx < 1,2 • H0 • t0,5

liegt.

Dabei ist Hx der bestimmte Wert der abgeführten Wärmemenge in der Kokille (in 103 kcal ■ m~2), H0 der Soll-Wert für die abzuführende Wärmemenge (in 103 kcal • m~2), je nach Kohlenstoffgehalt des gegossenen Stahles und t die tatsächliche Verweilzeit eines Strangelementes in der Kokille (in min), wobei sich diese Verweilzeit aus der wirksamen Kokillenlänge (in m) geteilt durch die Giessgeschwindigkeit (in m • min - ') ergibt.

Die Bestimmung der abgeführten Wärmemenge kann über eine Messung der Temperaturzunahme des ein- und austretenden Kokillenkühlwassers erfolgen. Der Vergleich dieser Wärmemenge mit den entsprechenden Soll-Werten kann mittels eines vorgegebenen Diagrammes manuell oder über einen Vergleicher auf elektronischer Basis geschehen. Bei unerlaubter Abweichung kann ein optisches oder akustisches Signal erzeugt werden. Je nach Stärke dieses Signals können dann die unterschiedlichen Massnahmen, wie ausgeführt, getroffen werden.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

643 764 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Überwachung der Kokillengeometrie beim Stahlstranggiessen von Knüppeln und Yorblöcken, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem Giessbetrieb der Ist-Wert der Wärmeabfuhr der Kokille bestimmt, mit einem, in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt und der Verweilzeit des vergossenen Stahles in der Kokille vorgegebenen Soll-Wert verglichen und bei Abweichen des Ist-Wertes von diesem Soll-Wert um einen vorgegebenen Betrag eine schädliche Veränderung der Kokillengeometrie festgestellt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Betrag zwischen 15 und 30% des Soll-Wertes liegt.