Die Erfindung betrifft eine Stranggießanlage zum Gießen eines Gießstrangs aus einem flüssigen Metallwerkstoff sowie ein Verfahren zum Betrieb der Stranggießanlage.

Stranggießanlagen zum Erzeugen von Gießsträngen aus Metallwerkstoffen, insbesondere aus Stahl sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Im Wesentlichen wird unterschieden zwischen sogenannten Vertikalabbiegeanlagen und sogenannten Bogenanlagen.

Ein Beispiel für eine Vertikalabbiegeanlage ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 21 2009 000 056 U1 bekannt. Figur 3 zeigt eine Kokille 1 10 einer solchen Vertikalabbiegeanlage mit senkrechten bzw. linear ausgebildeten Breitseiten 1 12 und Schmalseiten, die den Gussraum 1 14 aufspannen. Die Breitseiten 1 12 der Kokille 1 10 sind jeweils an Wasserkästen 1 16 befestigt. Die Längsrichtung S der Kokille ist mit einem Doppelpfeil kenntlich gemacht. Die in der Gebrauchsmusterschrift offenbarte, aber in Figur 3 nicht gezeigte nach der Kokille folgende Strangführung zeigt zunächst einen Vertikalteil mit rein senkrechtem Verlauf und mit beispielsweise einer Länge von 500 bis 3.000 mm und daran anschließend einen sogenannten Abbiegebereich einer Bogenführung zum Umlenken des gegossenen Gießstrangs aus der Vertikalen in die Horizontale. Der Vertikalteil in der Strangführung unmittelbar hinter der Kokille hat im Wesentlichen metallurgische Gründe: er ermöglicht es, dass Verunreinigungen in der Stahlschmelze während des Gießvorganges senkrecht nach oben aufschwimmen und sich in der Schlacke, die auf der Metallschmelze in der Kokille aufschwimmt, binden können. Im Ergebnis ist deshalb der auf einer solchen Vertikalabbiegeanlage gegossene Gießstrang metallurgisch besonders rein und von hoher Qualität. Heutzutage ist es aber auch möglich, dass die besagten Verunreinigungen in der Schmelze bereits vor dem Gießen in metallurgischen Vorprozessen zu beseitigen, so dass der besagte Vertikalteil in der Strangführung nicht mehr unbedingt erforderlich ist. Ein Beispiel für eine sogenannte Bogenstranggießanlage ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 2 349 612 B1 bekannt; siehe Figur 2. Wie bei jeder Bogenstranggießanlage ist hier nicht nur die Strangführung 120, sondern auch der Gießraum 1 14 innerhalb der Kokille 1 10 bogenförmig ausgebildet. Für die Kokille bedeutet dies, dass nicht nur deren Breitseiten, sondern auch deren Schmalseiten jeweils bogenförmig ausgebildet sein müssen. Der Bogenradius der unmittelbar nach der Kokille 1 10 folgenden Strangführung 120 gibt den Radius der Bogenkokille vor bzw. ist identisch mit diesem. Die Oszillation der Kokille erfolgt mit Hilfe einer Oszillationseinrichtung 130 auf einer Kreisbahn mit dem gemeinsamen Radius von Bogenkokille und bogenförmiger Strangführung. Die Verwendung von Bogenanlagen mit Bogenkokillen ist für die Erzeugung von optimalen Brammenqualitäten streng genommen immer nur auf eine Formatdickenbreite begrenzt, da der Innenradius der Kokille auf der Losseite ein anderer ist als auf der Festseite. Dies bedeutet, dass für die Erzeugung optimaler Brammenqualitäten mit unterschiedlichen Formatdicken jeweils unterschiedliche Kokillenbreitseitenplatten auf der Festseite und der Losseite der Strangführung verwendet werden müssten, um dem sich jeweils ändernden Radius gerecht zu werden. Weil dies für den Anlagenbetreiber teuer ist, wird dies in der Praxis nicht immer so gehandhabt, was zur Bildung von nicht optimalen Strangschalen in der Kokille bei abweichenden Formatdicken führt. Aufgrund der unterschiedlichen Radien der Bogenkokille auf der Festseite und der Losseite werden bei herkömmlichen Bogenkokillen unterschiedliche Gießpulvermengen und damit verschiedene Schmiersituationen auf den beiden Kokillenbreitseiten realisiert. Zusätzlich entstehen bei einer Bogenkokille unterschiedliche Oszillationsmarken (Tiefe und Abstände) über die, wie gesagt, im Bogen geführte Oszillation auf der Brammenoberseite und der Brammenunterseite. Diese Effekte, d. h. die inhomogene Schmierung und die unerwünschten Oszillationsmarken, machen sich besonders bei dicken und variabel einstellbaren Formatdickenbereichen bei der Nutzung von Bogenkokillen nachteilig bemerkbar. Darüber hinaus sind die Bogenkokillen aufgrund ihrer besonderen geometrischen Form aufwändig in der Herstellung und in der erforderlichen Nachbearbeitung über den Nutzungszeitraum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Stranggießanlage sowie ein bekanntes Verfahren für deren Betrieb dahingehend weiterzubilden, dass die Erzeugung von Brammen mit hoher Qualität auch ohne die genannten Nachteile bei der Verwendung einer Bogenkokille, insbesondere auch kostengünstiger möglich wird.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Stranggießanlage durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach ist die erfindungsgemäße Strangführung dadurch gekennzeichnet, dass der Gießraum der Kokille gradlinig begrenzt ausgebildet ist und dass - in einem Übergangspunkt zwischen der Kokille und dem bogenförmigen Abschnitt der Strangführungseinrichtung - der gradlinig begrenzte Gießraum der Kokille mit seiner Längsrichtung tangential zu dem bogenförmigen Abschnitt ausgerichtet ist.

Wie oben bereits ausgeführt, kann die Reinheit der gegossenen Schmelze auch bereits in metallurgischen Vorverfahren bei der Aufbereitung der Schmelze sichergestellt werden, sodass ein Vertikalteil zur Erzeugung einer bestimmten metallurgischen Qualität des Gießstrangs entbehrlich ist. Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer graden Kokille entfallen automatisch alle oben genannten Nachteile, die mit der Verwendung einer bogenförmigen Kokille verbunden sind. Die graden bzw. ebenen Breitseitenplatten der Kokille sind aufgrund ihrer fehlenden Krümmung einfach herstellbar und erforderlichenfalls während des Nutzungszeitraumes auch einfach nachbearbeitbar. Auch für unterschiedliche gegossene Brammen-Formatdicken können auf der Festseite und der Losseite die gleichen Breitseitenplatten der Kokille verwendet werden; d. h. es muss für unterschiedliche Gießdicken und für unterschiedliche Gießradien nicht zwischen unterschiedlich gekrümmten Breitseitenplatten auf der Losseite und der Festseite der Strangführungseinrichtung unterschieden werden; lediglich die Schmalseitenplatten sind entsprechend den geplanten Formatdicken vorzuhalten. Für den Anlagenbetreiber ist deshalb die erfindungsgemäße Verwendung einer graden Kokille wesentlich kostengünstiger als die Verwendung einer Bogenkokille. Auch kann die Stranggießanlage deutlich niedriger gebaut werden, weil der Vertikalteil in der Strangführung entfällt. Die Begriffe „gerade Kokille" und „Kokille mit gradlinig begrenztem Gießraum" werden in der vorliegenden Beschreibung synonym verwendet. Gemeint ist in beiden Fällen jeweils eine Kokille mit einem Gießraum, der im Wesentlichen durch zwei Breitseitenplatten begrenzt wird, deren Heißseiten jeweils plan bzw. als Ebene ausgebildet sind und die sich parallel gegenüber stehen. Die Heißseiten der Schmalseitenplatten können ebenfalls eben ausgebildet sein und sich parallel gegenüber stehen. Alternativ können die Heißseiten der Schmalseitenplatten aber auch zum Inneren des Gießraums hin gewölbt ausgebildet sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strangführung weist diese eine Oszillationseinrichtung auf zum gradlinigen Oszillieren der graden Kokille in Längsrichtung des gradlinig begrenzten Gießraums der Kokille. Weil die Längsrichtung des Gießraums der Kokille tangential zu dem in Gießrichtung nachfolgenden bogenförmigen Abschnitt der Strangführungseinrichtung ausgerichtet ist, oszilliert auch die Kokille gradlinig und tangential zu dem bogenförmigen Abschnitt in dem Übergangspunkt. Das gradlinige Oszillieren bietet den Vorteil, dass es - anders als das bogenförmige Oszillieren bei einer Bogenkokille, nicht an den jeweiligen Bogenradius der Strangführung oder der Kokille angepasst werden muss; vielmehr ist die Oszillationseinrichtung insofern universell einsetzbar für unterschiedliche Dicken des Gießstrangs. Verfahrenstechnisch wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung durch das in Anspruch 8 beanspruchte Verfahren gelöst. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den oben mit Bezug auf die Stranggießanlage genannten Vorteilen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Stranggießanlage sowie des beanspruchten Verfahrens zu deren Betrieb sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Beschreibung sind drei Figuren beigefügt, wobei

Figur 1 eine Stranggießanlage gemäß der vorliegenden Erfindung; Figur 2 eine Stranggießanlage gemäß dem Stand der Technik; und Figur 3 eine grade Kokille gemäß dem Stand der Technik zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur 1 in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Stranggießanlage 100 mit einer Kokille 1 10 mit einem inneren Gießraum 1 14 zum Gießen eines Gießstrangs 200 aus einem flüssigen Metallwerkstoff. Der Kokille 1 10 ist in Gießrichtung G eine Strangführungseinrichtung 120 mit einem bogenförmigen Abschnitt 122 nachgelagert zum Umlenken des gegossenen Gießstrangs 200 nach seinem Austritt aus der Kokille 1 10 in die Horizontale. Erfindungsgemäß ist der Gießraum quaderförmig, d. h. innen gradlinig begrenzt ausgebildet. Erfindungsgemäß ist der bogenförmige Abschnitt 122 der Strangführungseinrichtung 120 dem Ausgang der Kokille 1 10 unmittelbar nachgeordnet. Dies bedeutet, dass insbesondere kein gradliniger und weiter insbesondere kein vertikal ausgerichteter Abschnitt der Strangführungseinrichtung zwischen die Kokille 1 10 und den bogenförmigen Abschnitt 122 geschaltet ist. Das Vorhandensein einer Fußrolle am Ausgang der Kokille gilt jedoch im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als von dem Begriff „unmittelbar nachgeordnet" mit umfasst.

Wesentliches Charakteristikum für die vorliegende Erfindung ist, dass in dem Übergangspunkt 125 zwischen der Kokille und dem bogenförmigen Abschnitt 122 der Strangführung kein Knick ausgebildet sein darf; vielmehr ist die Kokille mit ihrer Längsausrichtung S in dem Übergangspunkt 125 tangential zu dem bogenförmigen Abschnitt 122 ausgerichtet.

Der Kokille 1 10 ist typischerweise eine Oszillationseinrichtung 130 zugeordnet zum Oszillieren der Kokille 1 10 mit einer bestimmten Frequenz, die bei der erfindungsgemäßen Strangführung zwischen einer Schwingung pro Minute und 800 Schwingungen pro Minute liegen kann, und mit einem in seiner Amplitude begrenzten Oszillationshub. Die Amplitude h _max liegt bei der erfindungsgemäßen Strangführung beispielhaft zwischen 0,5 mm und 12 mm. Vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäße Oszillationseinrichtung 130 ausgebildet ist zum gradlinigen Oszillieren der Kokille in Längsrichtung S des gradlinig begrenzten Gießraumes 1 14 der Kokille 1 10. Dies bedeutet anders ausgedrückt, dass die Oszillation gradlinig in Gießrichtung G und tangential zu dem bogenförmigen Abschnitt 122 der Strangführung 120 in dem Übergangspunkt 125 erfolgt. Beim Oszillieren kann die Geschwindigkeit vg der Kokille 1 10 in Gießrichtung G zumindest zeitweise größer sein als die Gießgeschwindigkeit vg, mit welcher der Gießstrang 200 aus der Kokille 1 10 abgezogen wird. Die Gießgeschwindigkeit liegt bei der erfindungsgemäßen Stranggießanlage typischerweise in einem Intervall zwischen 0,1 m/min. und 10 m/min.. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Stranggießanlage 100 ermöglicht vorteilhafterweise auch eine relativ geringe Bauhöhe für die Stranggießanlage. Dies ist nicht nur durch den Wegfall eines graden Vertikalteils in der Strangführung begründet, sondern auch dadurch, dass der Übergangspunkt 125 auch unterhalb der Horizontalen liegt. Vorteilhafterweise liegt der Übergangspunkt in einem Intervall für den Neigungswinkel α von 0,5° < α < 44,5°, vorzugsweise 0,5° < α < 15° unterhalb der Horizontalen, wie in Figur 1 gezeigt. Für den Radius R des bogenförmigen Abschnittes gilt: R > 3m, vorzugsweise 20 m > R > 3m. Der Querschnitt des Gießraums 1 14 ist am Ausgang der Kokille 1 10 rechteckförmig ausgebildet, wobei seine Breite B und seine Tiefe T in folgenden Intervallgrenzen liegen:

800 mm < B < 4.000 mm; und/oder

40 mm < T < 700 mm.

Die Breite des Gießraums definiert die spätere Breite des Gießstrangs 200. Die Tiefe T des Gießraums 1 14 entspricht der Dicke des Gießstrangs beim Verlassen der Kokille. Für die Länge L der Strangführungseinrichtung 120, gemessen ab dem Übergangspunt 125 in Gießrichtung abwärts gilt: 1 m < L < 50 m.

Bezugszeichenliste

100 Stranggießanlage

1 10 Kokille

1 12 Breitseiten der Kokille

1 14 Gießraum der Kokille

120 Strangführungseinrichtung

122 Bogenförmiger Abschnitt

125 Übergangspunkt

130 Oszillationseinrichtung

200 Gießstrang

B Breite

G Gießrichtung

L Längsrichtung des Gießraums der Kokille vg Gießgeschwindigkeit

R Radius

T Tiefe

α Neigungswinkel zur Horizontalen