DE2117110A1 - Stranggießanlage für Metall - Google Patents

Description

. - 2117H0

Uralski sawod täascholowo P 55 379/2

maschinostrojeniaa imeni „ . . , _Qrjy,

S.Ordschoninikidse "* Aprxl 1971

ßZ/Br Swerdlowsk/UdSSR - . ·

FÜE METALL

Die Ejrfiadung bezieht sich auf $tranggießan-

lagen für Metall und genauer auf Stranggieß anaigen für Metall mit bogenförmiger Kokille»

Die Erfindung wird am vorteilhaftesten beim Stahlstranggießen mit hoher Geschwindigkeit verwendet.

Es sind Strangg/eßanlagen für Metall bekannt, die bogenförmige Kokille und Sekundärkühlzonenvorrichtung mit Führungen fur den Strang enthalten, in der ^Strang allmählich ecstapft und die aus hintereinander angeordneten, bogenförmigen, Krumm·-? linigen und geradlinigen Abschnittaibesteht» Der Strang wird, wenn er den krummlinigen Abschnitt passiert, allmählich geradegerichtet· Hierbei ist der krummlinige Abschnitt in Form einer Parabel, Hyperbel oder Klothoide ausgeführt oder besteht aus mehreren, hintereinander angeordneten und miteinander verbundenen Kreisbögen mit verschiedenen Eadien C FR-PSe_n 1387621 und

1423330 .).

Bekanntlich sind, soweit dies das Entstehen von innenseitigen Fehlern beim Geraderichten des kontinuierlichen Strangs mit flüssigem Kern betrifft, die Schichten am mei.a,ten gefährdet» welche nahe der Grenze zwischen fester und flüssiger Phase liegen. Hierbei spielt die Verformungsgeschwindig-^

109552/1110

21171

keit dieser Schichten eine entscheidende Rolle, &? - , .

Mit der Erhöhung der Gießgeschwindigkeit wächst auch die ¥erförmungsgeschwindigkeit des Strangs beim Passieren- des krummlinigen Abschnitts der Sekundä^rkülzonenvorrichtung.

Bei bekannten Stranggießanlagen für Metall ist die Sekundärkühlzone ohne Berücksichtigung <3__er Verformungsgeschwin-

-digkeit des Strangs und der Dicke seiner flüssigen Phase gebaut· Daher werden bei diesen Anlagen keine optimalen Bedin-

^w jungen für das Formen des Strangs geschaffen und es ist unmöglich, hochwertige Stränge bei großen Gießgeschwindigkeiten zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strangg/eßanl&ge für Metall, zu schaffen,, welche das Erzeugen von hochwertigen Strängen bei großer Gießgeschwindigkeit dadurch sicherstellt, ,daß optimale Bedingungen ftir das Strangformen und -verformen vorgesehen j/'ud.

- Die gestallte Aufgabe wird dadurch gelöst,-daß bei elnev

». . eine ■ eine. ■,

StranggKßanlage für Metall, die bogenförmige Kokille und Se- ■

kundärkühlvqrriqhtung mit führungsmittelη für den gegossenen Strang enthält, iß der dieser Strang allmählich erstarrt, wobei die Führungsmittel aus hintereinander angeordnetenWogenfoymigen Abschnitt mit einem Radius, der gleich dem Kokiilenkrümi^ungsradius ist,einem krummlinigen Abschnitt mit sich längs desselben ändernden Krümmungsradius und aus

109812/1150

geradlinigen Abschnitt _t erfindungsgemäß die Länge (L-,) des bogenförmigen Abschnitts einschließlich der Kokille 0,2 bis 0,4- der gesamten technologischen Länge (L_Q) der Anlage beträgt sowie die Länge (Lp) des krummlinigen Abschnitts vom Zentralwinkel ( ß₀ ) des bogenförmigen Abschnitts abhängt und

einem . .

in Bereich liegt, der durch nachstehendes Verhältnis bestimmt

L₂ = (1,5 bis 1,8) ( Λ _ ß₀ )-R₀, wobei ß_Q -^irZentralwinkel zwischen Waagerechter und der

'ist der)

Geraden, welche durch Kokillenkrümmungsmitte1-punkt und Berührungspunkt des bogenförmigen mit dem krummlinigen Abschnitt geführt ist, in Ra-■ dienten,

R_Q -'"Kokillenkrümmungsradius in m, während die iFührungsmittel längs des krummlinigen Abschnitts

in einer Kurve angeordnet sind, bei der die Änderung des Krümmungsradius (R) von der Änderung der Dicke (h) der flüssigen Strangphase längs dieses Abschnitts abhängt und die ^; durch nachstehende Gleichung ausgedrückt wird

h ■■■■- .-„■- :■:■

R s a —r~—TS— » wobei L₂ -S

a -dk Kurvenkonstante,

S₁ -die lauf ende Karvenbogenlänge- in m. sind·

"'S Die Strangkruste erhält, dank der beschriebenen Ausführun

10 9 8 5 2/1150

21171

und den obenerwähnten Verhältnissen, beim Passieren des bogen· formlgea Abschnitts eine Dicke, bei der weitere Strahgverfortung möglich ist, ohne daß innenseitige Fehler entstehen, während die Kurve ^ in der die Führungsmittel für den gegossenen Strang im Bereich des krummlinigen Abschnitts angeordnet sind, verminderte Verformungsgeschwindigkeiten der Stranginnen schichten durch gleichmäßiges Verteilen der Verformungen- ^ dieser Schichten auf die ganze Länge des krummlinigen Ab-Schnitts gewährleistet»

Nachstehend wird zum besseren Verständnis der Erfindung ein konkretes Ausführungsbeispiel unter Hinwels auf

- <äie Zeichnung betrachtet, auf der das Prinzipschema der erfIMiiägsgöffiäßeh Anlage dargestellt ist.

, eine

Die Strangg^eßanlage für Metall enthält bogenförmige

Kokille 1 mit de© Krümmungsradius R_Q und Sekundärkühlzonenvorrichtung mit Führungsmitteln 2, z.B. Rollen, für den gego" ■ seaeh Strang 2» BIe -Kokilleί dient zur .Primärkühlung des ge " sehmolzenea Metalls 4 und zum Formen der Kruste 5 des Strangs y, In der Sekundärkühlzone erfolgt allmählich die weitere

einem

Strang er star/*ong , Letztgenannte Zone besteht aus bogenförmigen 6, krummlinigen 7 und geradlinigen 8 Abschnitt, die hintereinander angeordnet sind.

Die Länge L^ des bogenförmigen Abschnitts € einschließlich der Kokillenlänge wird so gewählt, daß affi Ende dieses .Vb-

109852/115 0

Schnitts 45 kts 65% der Strangdicke Ji₀ kristallisiert sind. Bei einer solchen Dicke kann die Kruste 5 des Strangs 5 gleichzeitig der Verformung durch den ferrostatischen Druck und "beim Geraderichten des Strangs widerstehen, ohne daß innenseitige Fehler entstehen.

Die Länge, welche erforderlich ist, damit der Strang eine' Kruste mit vorbestimmter Dicke erhält, kann durch nachstehendes Verhältnis errechnet werden

1 _—. (Meter), (£).

4Γ

wobei 0 - vorbestimmte Strangkrustendicke, cm,

V- verwendte größte Gießgeschwindigkeit, m/min, K- Brstarrun<jskonstante, cm/min.

Mit Hilfe vieler Versuchswerte wurde festgestellt, daß in der Sekundärkühlzone die Große der Er st ar rungskon-

stanten im Bereiche von

/(=2,55 ^h'^s 2,65 schwankt.

Wenn die obenerwähnte Größe der Stranger^starrunj am Ende des bogenförmigen Abschnitts und die der Erstarrungs-

konstante eingesetzt werden, so wird bei der Berechnung von L-, und L2 (gesamte technologische Anlagenlänge) erhalten :

L₁ = (0,2 bis 0,4) L₀ . Dieser Länge des bogenförmigen Abschnitts entspricht

10 9 8 5 2/1150

■ ■ ^ζ . ·

der Zentralwinkel ßq , welcher zwischen der Waagerechten und der Geraden liegt, welche den Kokillenkrümmungsmittelpunkt mit dem Ende des bogenförmigen Abschnitts L-, verbindet.

Im krummlinigen Abschnitt 7 soll<^llmählich)der Strang . 5°ge3?adegerichtet und die Verformungsgeschwindigkeit der Sträng .. innenschichten 9, die nahe der Grenze zwischen fester und flüssiger Phase des Strangs liegen, durch gleichmäßiges Vertex len der Verformungen dieser Schichten über die ganze Länge des krummlinigen Abschnitts vermindert werden.

Die relative Verformung S der Strangschichten, welche sich im Abstand von h/2 von der Strangachse befinden, wird beim Aufbiegen des Strangs, der anfänglich einen Krümmungsradius R und zuletzt- unendlichen Krümmungsradius besitzt, durch nachstehenden'Ausdruck bestimmt

B-- —2- -^- r

Bei gleichmäßiger Verteilung der Verformung über die Kurvenbogenlänge wird erhalten

S= -5gg = const.,

wobei S -¹" Abstand des gegebenen Kurvenpunkts vom

.längs des Kurvenbogens (laufende Kurvenlänge)" Hieraus wird, wenn die laufende Kruvenlänge durch die Gesamtlänge Lp des krummlinigen Abschnitts ausgedrückt wird,

109852/115 0

21171

nacjistehende Gleichung der erfindungsgemäßen Kurve

dieses Abschnitts erhalten

wobei a -Ae Kurvenkonstante,

h -iifBicke der flüssigen Strangphase {:.

zwisehen den Schichten nahe der Grenze zwischen flüssiger und fester Strangphase), S, -Ac lauf ende Ku.rvenbo genlänge, die ausgehend vom Anfang des krummlinigen Abschnitts gemessen wird, es t.

Die Dicke h der flüssigen Strangphase ist eine längs des krummlinigen Abschnitts veränderliche Größe,

An der Grenze zwisehen bogenförmigem und krummlinigem schnitt, d.h. wenn h=h£, &=^R _O uticl S₁=O ist, wird die Kurvenkonstante gleich

V^L2

wobei hi, -Ae Dicke der flüssigen Strangphase am Anfang des

krummlinigen Abschnitts '^t. Wenn -jj=- = m bezeichnet wird, wobei ■

-^erAbstand zwischen den Strangschichten 9 am Ende des krummlinigen Abschnittsf

^L2~^S

■ . ^L2~^S1 "7 so wird JiSh₁ | (1-m) £ — ⁺ "M erhalten

und die

10 9 8 5 2/115 0

Gleichung der Kurve nimmt folgende Form an 1 = E_n [(1-m) + ra ] .

Bei ■ Verwendung des bekannten. Verhältnisses dS = JRdoC wird erhalten

™ Die Große m wird aufgrund der Bedingung vorbestimmt,daß die Verförmungsgeschwindlgkeit der Strangscliichtea 9 nicht großer als die zuX&ssig© Geschv/indigkeit ist, bei der keine innenseitigea Strangfehler entstehen. Aufgrund c/er ■ BedingUQg wird m=0,2i>ö O₁?. Iafolgedessea liegt; die Länge L₂ des krummlinigen Abschnitts im nachstehenden Bereich

' % = (1,3 to l_t8) ( -j- - ß_Q ) R₀ . Die Anlage arbeitet folgendermaßen. Geschmolzenes Metall 4 wird in die Kokille 1 gegossen,

fe die

W- wo der Straog 5 geformt wird und Kruste 5 entsteht. Dann passiert der Strang·? ohne dabei verformt ssu werden, den ersten und zwar den bogenförmigen Abschnitt 6 der Sekudärkühlzonenvorrichtung. Am Ende dieses Abschnitts erhält die Strangkruste, 5» da die Abschnittslänge dem obenangef-ührten Verhältnis eat— ;

spricht, eine Dicke, bei der weitere Strangverformung möglich ■ ist, ohne daß innenseitige Fehler entstehen. Dann gelangt der Strang in den zweiten,nämlich den krummlinigen, Abschnitt 7,

109852/1150

wo der Strang3allmählich geradegerichtefc und die. Krümmung beseitigt wird, die er in der Kokille"?erhalten hat. Der Strang3 wird so lange gerichtet, bis er vollkommen gerade ist.Weiterhin wächst seine Krustendicke an.

Die Verformungsgeschwindigkeit der Innenschichten. 9»welche nahe der Grenze zwischen fester und flüssiger Strangphase liegen, ist auf ein Minimum beschränkt, da dieser Abschnitt
entsprechend den obenageführten Verhältnissen gebaut ist.
Hierdurch wird erreicht, daß auf der Anlage hochwertige Stränge3ohne innenseitige Fehler bei großen Gießgeschwindigkeiten erzeugt werden können.

Die endgültige Kristallisation des Strangs 5 erfolgt
auf dem geradlinigen Abschnitt 8.

109852/1150

Claims (1)

1. ■"■■'■ ' PATENTAWSPRÜGH

   P 35 379/2 7. April 1971 RZ/Br

   Stranggießänlage für Metall wit bogenförmiger Kokille und Sekundärkühl vorric Jitung mit Führungsmittel η für'"den gegossenen "Strang . ,in der eier Strang allmählich erstarrt wobei die _m Führungsmittel aus hintereinander angeord-

   Abschniffe-n Jbejtehen,einem

   neteaT^bogenförmigen Abschnitt mit einem Radius-, der gleich dem Kokillenkrümmungsradius ist,einem krummlinigen Abschnitt mit sich längs desselben änderndem Krümmungsradius und einem geradlinigen Abschnitt ,dadurch gekenn-

   zeichet, daß die Länge (L-, ) des bogenförmigen Abschnitts (6) einschließlich der Kokille (1) 0,2£<'s0,4 der gesamten technologischen Länge (L ) der Anlage beträgt sowie daß die Länge (L₀) des krummlinigen Abschnitts (7) vom Zentral-

   winkel ( β₀ ) des bogenförmigen Abschnitts (6) abhängt und in Bereich liegt, der durch das Verhältnis Lo = (l,3^"'^sl,8) ( JL. - ß₀ ) R bestimmt wird, wobei ß_d -^ef"Zentraiwinkel zwischen Waagerechter und der Gera-

   tit den den

   den, welche durch Kokillenkrümmungsmittelpunkt und Berührungspunkt des bogenförmigen mit dem krummlinigen Abschnitt geführt ist, in Radianten,

   R - d&f Kokillenkrüinmungsradius in-m, während die führungsmittel längs des krummlinigen Abschnittst in einer Kurve angeordnet sind,bei der die Änderung

   10 9 8 52/1150

   des Krümmungsradius (R) wn der Änderung der Dicke (k) der flüssigem Phase des Strangs (30 längs dieses Abschnitts abhängt und die durch

   nachstehende . Glö-ichung ausgedrückt wird

   h .

   R ss. a ——-— » wobei

   a -die Kurvenkonstante,

   S^ -belaufende Kurvenbogenlänge, in m sind.

   109852/1150

   ι A₄.

   Leerseite