DE102009012334B4

DE102009012334B4 - Verfahren zur Kühlmittelaufbringung auf einen gegossenen Metallstrang in einer Stranggießanlage und Stranggießanlage dazu

Info

Publication number: DE102009012334B4
Application number: DE102009012334A
Authority: DE
Inventors: Dr. Dittenberger Kurt; Klemens Hauser; Dr. Moerwald Karl; Helmut Wahl
Original assignee: SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH; Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: IT1393535B1; AT506673A1; AT506673B1; DE102009012334A1; ITMI20090477A1

Abstract

Verfahren zur Kühlmittelaufbringung auf einen gegossenen Metallstrang (2, 2a, 2b) in einer Stranggießanlage, – wobei der Metallstrang in einer gekühlten Stranggießkokille (1) mit einer von Schmalseitenwänden (1b) festgelegten Strangbreite (B) gebildet wird; – und der teilerstarrte Metallstrang anschließend durch eine Strangführung (3) geführt – und in dieser kontinuierlich in mehreren Horizonten (H1, ..., H6) gekühlt wird, – wobei die Hühlmittelaufbringung in der Strangführung in Abhängigkeit von der Strangbreite erfolgt, gekennzeichnet durch – das kontinuierliche oder diskontinuierliche Erfassen der jeweiligen Momentanpositionen der Schmalseitenwände (1b) bei einer sich zeitabhängig ändernden Strangbreite (B) und/oder Strangposition in der Stranggießkokille (1); und – die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in aufeinander folgenden Horizonten (H1, ..., H6) der Strangführung (3) unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit entsprechend der sich ändernden Strangbreite (B) und/oder Strangposition.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gezielten Kühlen eines gegossenen Metallstranges in einer Strangführung einer Stranggießanlage und eine Stranggießanlage die ein gezieltes Kühlen in der Stranggießanlage bei zeitabhängig variabler Gießbreite ermöglicht.
Die Erfindung betrifft im Detail ein Verfahren zur Kühlmittelaufbringung auf einen gegossenen Metallstrang in einer Stranggießanlage, wobei der Metallstrang in einer gekühlten Stranggießkokille mit einer von Schmalseitenwänden festgelegten Strangbreite gebildet wird und der teilerstarrte Metallstrang anschließend durch eine Strangführung geführt und in dieser kontinuierlich in mehreren Horizonten gekühlt wird, wobei die Kühlmittelaufbringung in der Strangführung in Abhängigkeit von der Strangbreite erfolgt.
Weiters betrifft die Erfindung eine Stranggießanlage zum kontinuierlichen Herstellen eines Metallstranges mit mindestens einer Stranggießkokille zum Ausbilden eines teilerstarrten Metallstranges mit festgelegter Strangbreite und Strangdicke, wobei die Stranggießkokille Breitseitenwände und relativ zu diesen positionierbare Schmalseitenwände umfasst, und mit einer der Stranggießkokille nachgeordneten Strangführung zum Stützen und Führen des Metallstranges, in der Kühleinrichtungen zum Aufbringen eines Kühlmittels auf den Metallstrang in mehreren Horizonten angeordnet sind und den Horizonten Verstelleinrichtungen zur Positionierung von Spritzdüsen in Abhängigkeit von der Strangbreite zugeordnet sind.
Stand der Technik
In der US 2007/0251663 A1 , der US 3,478,808 A und der US 4,006,633 A sind die Grundprinzipien für die Strangkühlung in der Strangführung einer Stranggießanlage im Detail beschrieben, wobei diese im Wesentlichen auf einer Temperaturmessung am gegossenen Strang beruhen und die dem Strang zugeführte Kühlmittelmenge in Abhängigkeit von der Strangtemperatur geregelt wird.
Der dem Stand der Technik zuzuordnende allgemeine Aufbau einer Stranggießanlage ist in 1 veranschaulicht. Die in einem Längsschnitt dargestellte Stranggießanlage umfasst eine gekühlte Stranggießkokille 1, mit zwei Breitseitenwänden 1a und zwei Schmalseitenwänden 1b, wobei in der Stranggießkokille 1 ein Metallstrang 2 gebildet wird, der anschließend durch eine von einem Rollengerüst gebildete Strangführung 3 gefördert und in ihr kontinuierlich gekühlt wird. Zwischen den in Strangtransportrichtung aufeinander folgenden Strangführungsrollen 4 sind Spritzdüsen 5 zur Kühlmittelaufbringung in einer Vielzahl von Horizonten H1 bis H4 angeordnet, wobei in jedem Horizont mehrere Spritzdüsen quer zur Strangtransportrichtung nebeneinander angeordnet sein können, mit denen Kühlmittel vorbestimmt verteilt über die normal zur Bildebene liegende Strangbreite des Metallstranges aufgebracht wird. Bei modernen Anlagen ist die Strangführung von Strangführungssegmenten 6 gebildet, die mehrere aufeinander folgende Strangführungsrollen in einem Tragrahmen zusammenfassen. Innerhalb des Segmentes in Strangförderrichtung aufeinander abfolgende Spritzdüsen sind zweckmäßig durch einen gemeinsamen Spritzbalken 7 verbunden und gemeinsam verstellbar. Der gemeinsamen Verstelleinrichtung 8 ist der Horizont H5, H6 zugeordnet.
Unter Horizont wird in dieser Schrift eine normal zur Strangförderrichtung angeordnete Ebene oder ein Bereich in der Strangführung verstanden, in der Spritzdüsen allein oder auch Gruppen von Spritzdüsen gemeinsam positioniert werden können. Unter Gruppen von Spritzdüsen sind in Strangförderrichtung aufeinander folgende Spritzdüsen zu verstehen, die baulich verbunden und gemeinsam verstellbar sind. Diese werden einem Horizont zugeordnet, obwohl sie sich über einen Längenabschnittsbereich der Strangführung in Strangförderrichtung erstrecken.
Aus der WO 2007/121804 A1 ist eine für Strangführungssegmente anwendbare Spritzdüsenverstelleinrichtung bekannt, mit der eine Positionierung der in einem Horizont angeordneten Spritzdüsen an eine in der Stranggießanlage eingestellten Strangbreite vorgenommen werden kann. Derartige Spritzdüsenverstelleinrichtungen orientieren sich stets an einer Symmetrieachse in der Strangführung, die auch die Stranggießkokille einschließt. Ein Gießbreitenwechsel in der Kokille erfolgt durch symmetrisches Verstellen der Schmalseitenwände der Stranggießkokille relativ zu dieser Symmetrieachse, sodass in der Strangführung ebenfalls nur ein relativ zur Symmetrieachse symmetrisches Verschieben der Spritzdüsen notwendig ist, um eine gleichmäßige Kühlmittelaufbringung über die Strangbreite sicherzustellen.
Aus der österreichischen Patentschrift AT 500 814 B1 ist eine auf verschiedene Gießbreiten/Strangbreiten einstellbare Stranggießkokille mit Breitseitenwänden und zwischen diesen verstellbar angeordneten Schmalseitenwänden bekannt. Wenn Strangbreitenänderungen nur in großen Zeitabständen erfolgen, kommt es zu örtlich begrenzten Verschleißerscheinungen an den Breitseitenwänden, die sich nach einer Strangbreitenvergrößerung negativ auf die Oberflächenqualität des gegossenen Stranges auswirkt. Zur Minimierung dieses örtlichen Verschleißes wird die Gießmittenachse während des Gießens kontinuierlich oder diskontinuierlich zu sich selbst verschoben, indem die Schmalseitenwände parallel in dieselbe Richtung verschoben werden. Dies hat Auswirkungen auf die zeitabhängige Position des Metallstranges in der Strangführung und dessen Kühlung. Speziell das Überspritzen der Strangkanten des Metallstranges führt zu ungleichen Kühlverhältnissen und zu einer verstärkten Kantenrissanfälligkeit, durch eine zu intensive Strangkantenkühlung.
Aus der WO 2005/120746 A2 ist beispielsweise eine Stranggießanlage zum wahlweisen Gießen eines breiten Metallstranges oder zweier demgegenüber schmäleren Metallstränge bekannt. Beim Gießen von zwei unabhängigen Strängen erfolgt auch hier der Transport durch die gemeinsame Strangführung unter symmetrischen Bedingungen zur Symmetrieachse der Strangführung. Damit kann die für das Gießen eines breiten Metallstranges konzipierte Kühleinrichtung problemlos für zwei gleich breite, aber schmälere Metallstränge eingesetzt werden. Bei unterschiedlich breiten Strängen oder einer unsymmetrischen Verteilung der beiden Stränge in Relation zur Symmetrieachse ergeben sich ebenfalls Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung gleichmäßiger Kühlbedingungen in der Sekundärkühlzone.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zur Kühlmittelaufbringung auf einen gegossenen Metallstrang in der Sekundärkühlzone einer Stranggießanlage und eine Stranggießanlage mit einer Kühleinrichtung in der Sekundärkühlzone einer Strangführung vorzuschlagen, bei der auf eine Positionsänderung des gebildeten Metallstranges in der Stranggießkokille eine entsprechende Anpassung der Kühlmittelaufbringung in der Strangführung erfolgt, um eine Überspritzung der Metallstrangkanten oder eine unerwünscht ungleiche Kühlmittelaufbringung zu vermeiden und eine weitgehend gleichmäßig verlaufende Strangkühlung sicher zu stellen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst durch das kontinuierliche oder diskontinuierliche Erfassen der jeweiligen Momentanpositionen der Schmalseitenwände bei einer sich zeitabhängig ändernden Strangbreite und/oder Strangposition in der Stranggießkokille, und die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in aufeinander folgenden Horizonten der Strangführung unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit entsprechend der sich ändernden Strangbreite und/oder Strangposition. Die Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit, die über die Gießzeit betriebsbedingt variabel sein kann, ermöglicht die Bestimmung von Zeitspannen, die ein bestimmtes Strangelement bis zum Erreichen der jeweiligen Horizonte in der Strangführung benötigt. Damit ist der Zeitpunkt festgelegt, in dem die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang im jeweiligen Horizont an die sich ändernde Strangbreite und/oder Strangposition erfolgen muss.
Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Transportzeit des Metallstranges von einem Ausgangshorizont in der Stranggießkokille bis zum jeweiligen Horizont der Kühlmittelaufbringung in der Strangführung, die vorzugsweise aus der Gießgeschwindigkeit errechnet wird, für die Positionierung der Spritzdüsen einer Kühleinrichtung in den jeweiligen Horizonten der Strangführung herangezogen wird.
Damit eine Anpassung der Kühlmittelaufbringung in einem Horizont der Strangführung in einfacher Weise durchführbar ist, ist es zweckmäßig wenn die Kühlmittelaufbringung in einem Horizont der Strangführung durch mindestens zwei Spritzdüsen erfolgt. Damit können die jeweils außen liegenden Spritzdüsen auf die momentane Position der seitlichen Strangkanten ausgerichtet werden und ein Überspritzen oder eine zu intensive Kühlung der Strangkanten vermieden werden.
Die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang erfolgt in gleicher Weise in der Bogenaußenseite und in der Bogeninnenseite der Strangführung, wobei in der Beschreibung stets nur auf eine dieser beiden Seiten Bezug genommen wird.
Nach einer speziellen Ausführungsform der Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang wird die den einzelnen Spritzdüsen zugeteilte Kühlmittelmenge in Abhängigkeit des Spritzdüsenabstandes von der zu kühlenden Metallstrangoberfläche oder in Abhängigkeit von der auf der Metallstrangoberfläche bestrichenen Spritzbreite bestimmt. Eine Veränderung des Abstandes einer Spritzdüsen von der Metallstrangoberfläche führt zu einer veränderten spezifischen Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang und damit zu veränderten Kühlbedingungen gegenüber einer weiteren Spritzdüse mit anderem Abstand zur Metallstrangoberfläche.
Eine weitere Möglichkeit, die Kühlbedingungen am Metallstrang zu beeinflussen, ergibt sich, wenn die während der Transportzeit vom Ausgangshorizont in der Kokille bis zum jeweiligen Horizont der Kühlmittelaufbringung in der Strangführung bereits erfolgte Kühlung bei der Bestimmung der noch aufzubringenden Kühlmittelmenge berücksichtigt wird. Insbesondere bei größeren Gießgeschwindigkeitsänderungen, insbesondere einer Gießgeschwindigkeitsreduzierung während des laufenden Gießvorganges kann noch während der Verweilzeit des Metallstranges in der Strangführung auf den Kühlverlauf regelnd eingegriffen werden. Derartige Gießgeschwindigkeitsänderungen sind regelmäßig z. B. bei einem Pfannenwechsel notwendig.
Zweckmäßig erfolgt die Erfassung der sich zeitabhängig ändernden Strangbreite und/oder Strangposition in der Stranggießkokille und die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in aufeinander folgenden Horizonten der Strangführung entsprechend der sich ändernden Strangbreite und/oder Strangposition durch folgende Schritte: Die sich zeitabhängig ändernde Strangbreite und/oder Strangposition in einem Ausgangshorizont der Stranggießkokille wird durch Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen erfasst, wobei diese Daten durch Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen, die den Schmalseitenverstelleinrichtungen der Kokille zugeordnet sind, gemessen werden. Diese ermittelten oder bereitgestellten Daten werden in einer Regeleinrichtung oder einer Recheneinheit verarbeitet und Stellsignale für die zeitabhängige Positionierung der Spritzdüsen in den jeweiligen Horizonten der Strangführung generiert und den Verstelleinrichtungen transportzeitabhängig zugeführt.
Vorzugsweise erfolgt die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in einem Horizont der Strangführung durch mindestens zwei voneinander unabhängig positionierbare Spritzdüsen, wobei die Verstellrichtung der Spritzdüsen oder eines Spritzdüsen tragenden Spritzbalkens durch die Erzeugende des Spritzkegels des Kühlmittels (bei Kegelstrahldüsen) oder durch den Spritzwinkel in Breitenrichtung des Kühlmittels (bei Flachstrahldüsen) bestimmt wird.
Weiters wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in einer Stranggießanlage der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass den Schmalseitenwänden Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen zur Bestimmung der momentanen Strangbreite und/oder der momentanen Strangposition in der Kokille zugeordnet sind, eine Regeleinrichtung oder eine Recheneinheit zur Aufnahme und Verarbeitung der zeitabhängigen Momentanwerte der Strangbreite und/oder Strangposition und zur Generierung von Stellsignalen für die Positionierung der Spritzdüsen der Kühleinrichtungen in den einzelnen Horizonten der Strangführung vorgesehen ist und in den einzelnen Horizonten der Strangführung unabhängig voneinander ansteuerbare Verstelleinrichtungen für Spritzdüsen oder Spritzdüsengruppen vorgesehen sind.
Zweckmäßig ist die Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtung zum direkten oder indirekten Bestimmen einer Position einer Schmalseitenwand in der Stranggießkokille von einem der Schmalseitenwand direkt oder indirekt zugeordneten Positionssensor gebildet. Durch die Bestimmung der Position der beiden Schmalseitenwände ist der gegossene Metallstrang in seiner Strangbreite und in seiner Position in der Strangführung oder hinsichtlich der Symmetrieachse der Strangführung zu jedem Zeitpunkt eindeutig festgelegt. Gleichermaßen kann die Positionsbestimmung auch durch entsprechende Vorgabewerte aus dem Anlagenleitsystem abgeleitet werden.
Vorzugsweise ist der Positionsgeber der Schmalseiten-Verstelleinrichtung zugeordnet, insbesondere in die hydraulischen Verstellzylinder integriert.
In der Strangführung ist an mindestens einer, vorzugsweise angetriebenen Strangführungsrolle eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung zum Erfassen der zeitabhängigen Gießgeschwindigkeit bzw. Strangtransportgeschwindigkeit vorgesehen.
Um mehrere in einem Horizont benachbarte, unabhängig anstellbare Spritzdüsen leicht zueinander positionieren zu können, damit kein unerwünschter Freiraum zwischen benachbarten Spritzkegeln oder unerwünschte Überlappungen auf der Strangoberfläche auftreten, ist es vorteilhaft, wenn die unabhängig voneinander ansteuerbaren Verstelleinrichtungen der Spritzdüsen Verstellzylinder umfassen, die eine lineare Verstellbewegung einer Spritzdüse ermöglichen, bei der die Bewegungsrichtung der jeweiligen Spritzdüse oder eines Spritzdüsen tragenden Spritzbalkens parallel zur Erzeugenden des Spritzkegels des Kühlmittelstrahles im zugeordneten Horizont verläuft.
Den Spritzdüsen sind Kühlmittel-Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen zur geregelten Kühlmittelmengenzuteilung zugeordnet.
Eine geringe Anzahl an notwendigen Verstelleinrichtungen für die Spritzdüsen wird erreicht, wenn mehreren in Strangförderrichtung hintereinander angeordneten Spritzdüsen eine gemeinsame Verstelleinrichtung in einem Horizont zugeordnet ist.
Zweckmäßig ist die Strangführung von mehreren Strangführungssegmenten gebildet, und in jedem Segment ist den in Strangförderrichtung hintereinander angeordneten Spritzdüsen mindestens eine gemeinsame Verstelleinrichtung in einem Horizont zugeordnet. Ein Horizont kann sich jedoch auch über zwei oder mehrere Segmente erstrecken oder von einer Segmentzuordnung völlig losgelöst sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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 folgendes zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Stranggießanlage mit schematischer Darstellung der wesentlichen Anlagenkomponenten,
2 eine Anlagenkonfiguration für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Stranggießanlage gemäß 1,
3 zeigt die unabhängige Kühlmittelversorgung bei einem asymmetrisch zur Anlagensymmetrieachse in der Strangführung bewegten Metallstrang,
4 zeigt die unabhängige Kühlmittelversorgung bei zwei asymmetrisch zur Anlagensymmetrieachse in der Strangführung bewegten Metallsträngen.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt einen Anlagenlängsschnitt durch eine Stranggießanlage konventioneller Bauart zum Gießen von Metallsträngen mit Brammen- oder Dünnbrammenquerschnitt, wie sie in ihrem grundsätzlichen Aufbau auch für die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum gezielten Kühlen eines gegossenen Metallstranges und bei entsprechender Adaptierung der Strangießkokille auch zum gleichzeitigen Gießen von zwei Metallsträngen geeignet ist.
Die Stranggießanlage weist eine Stranggießkokille 1 mit Breitseitenwänden 1a und zwischen diesen Breitseitenwänden verschiebbar und klemmbar angeordneten Schmalseitenwänden 1b auf. Jede der Schmalseitenwände 1b ist mit einer Schmalseiten-Verstelleinrichtung 1c verbunden. Diese Schmalseiten-Verstelleinrichtungen ermöglichen eine gegenläufige Verschiebung der Schmalseitenwände zueinander, um die Strangbreite B produktspezifisch einzustellen oder zu verändern. Sie ermöglichen aber auch eine synchrone, kontinuierliche oder iterative Verschiebung der Schmalseitenwände, um den Verschleiß an den Breitseitenwänden 1a örtlich gering zu halten. Die Einstellung der Schmalseitenwände erfolgt unter Einbindung von Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen 1d, die hier einen Positionsgeber an jeder Schmalseiten-Verstelleinrichtung 1c umfassen.
Der in der Stranggießkokille 1 gebildete Metallstrang 2 durchläuft nach seinem Austritt aus der Strangießkokille die unmittelbar nachfolgende Strangführung 3 (Sekundärkühlzone), die von einer Vielzahl von Strangführungsrollen 4 gebildet ist und in der der Metallstrang gestützt, geführt und mit Spritzdüsen 5 intensiv gekühlt wird. Die Strangführungsrollen 4 sind entweder paarweise angeordnet, wie im oberen Teil der Strangführung dargestellt oder sind in Gruppen in einem Tragrahmen zusammengefasst und bilden Strangführungssegmente 6, wie im unteren Teil der Strangführung schematisch dargestellt.
Zwischen in Strangförderrichtung S aufeinander abfolgenden Strangführungsrollen 4 sind in einer Ebene normal zur Strangtransportrichtung zumeist mehrere Spritzdüsen 5 sowohl am Außenbogen als auch am Innenbogen der Strangführung 3 angeordnet, mit denen Kühlmittel auf die Breitseitenwände des Metallstranges 2 aufgebracht wird. Den einzelnen Spritzdüsen 5 zwischen benachbarten Strangführungsrollen 4 ist eine Verstelleinrichtung 8 zugeordnet, mit denen die Spritzdüsen 5 in ihrer Lage zur Strangoberfläche positioniert werden können. Speziell in den Strangführungssegmenten 6 sind mehrere in Strangförderrichtung S hintereinander angeordnete Spritzdüsen 5 über einen verbindenden gemeinsamen Spritzbalken 7 mit einer für diese Spritzdüsen gemeinsamen Verstelleinrichtung 8 verbunden. Den Verstelleinrichtungen 8 und den zugehörigen Spritzdüsen 5 sind Horizonte H1 bis H6 zugeordnet. Bei einzelverstellbaren Spritzdüsen sind diesen und der zugehörigen Verstelleinrichtung 8 in einer gemeinsamen Ebene liegende Horizonte H1 bis H4 zugeordnet, beim Zusammenschluss mehrerer in Strangtransportrichtung hintereinander liegender Spritzdüsen 5 über einen gemeinsamen Spritzbalken 7 und einer gemeinsamen Verstelleinrichtung 8 ist diesem Zusammenschluss von Spritzdüsen jeweils ein Horizont H5, H6 zugeordnet.
2 zeigt eine Einrichtungskonfiguration für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Stranggießanlage und veranschaulicht das Zusammenwirken der Stranggießkokille 1 und der Kühlmittelaufbringung mit einer Kühleinrichtung 10 in der Strangführung, wie sie beispielsweise im Horizont H3 der Strangführung gemäß 1 erfolgt. Im Speziellen sind in 2 die Kühlverhältnisse bei einer in Bezug auf die anlagenfeste, strichpunktiert dargestellte Symmetrieachse 11 der Strangführung außermittigen Positionierung des Metallstranges 2 dargestellt. Diese Situation tritt auf, wenn zur Verringerung örtlicher Abnutzungen an den Breitseitenwänden 1a beispielsweise in Zeitabständen ein Parallelverschieben der Schmalseitenwände 1b mit den Schmalseitenverstelleinrichtungen 1c stattfindet.
Der in der Stranggießkokille 1 gebildete Metallstrang 2 weist eine Gießbreite B auf und ist durch die in einem bestimmten Zeitpunkt vorgenommene Einstellung der Schmalseitenwände 1b in Bezug auf die Symmetrieachse 11 außermittig positioniert. Mit als Positionsgeber ausgebildeten Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen 1d, die den Schmalseitenverstelleinrichtungen 1c zugeordnet sind, wird deren zeitabhängige Momentanposition und deren zeitlicher Verlauf und damit die Strangbreite und die Strangposition kontinuierlich oder diskontinuierlich zeitabhängig erfasst und die ermittelten Daten einer Recheneinheit 12 zugeführt. Einige der den Metallstrang stützenden und führenden Strangführungsrollen 4 sind mit einem motorischen Antrieb 13 und einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung 14 zur Erfassung der momentanen Transportgeschwindigkeit des Metallstranges 2 und deren zeitlichem Verlauf ausgestattet, beispielsweise mit einem Drehzahlgeber. Auch diese Messdaten werden der Recheneinheit kontinuierlich zugeführt. Zusätzlich können Steuerdaten vom Anlagenleitsystem der Stranggießanlage über eine Datenleitung 15 eingespeist werden.
In der Recheneinheit 12 wird auf der Grundlage eines mathematischen Modells errechnet, wann eine Positionsänderung in der Stranggießkokille in den einzelnen Horizonten der Strangführung wirksam wird, d. h. mit welcher Zeitverzögerung bzw. zu welchem Zeitpunkt die in der Stranggießkokille 1 eingenommene Position des Metallstranges auch im jeweiligen Horizont der Strangführung 3 auftritt. Der errechnete Zeitpunkt und die vorgegebene Strangposition aus der Stranggießkokille 1 bilden die Stellgrößen für die Positionierung der Spritzdüsen 5 der Kühleinrichtung 10 in den einzelnen Horizonten der Strangführung 3. Die Stellsignale steuern Verstellzylinder 8a, 8b von Verstelleinrichtungen 8, die die Spritzdüsen 5 in einer Bewegungsrichtung parallel zur Erzeugenden 16 des Kühlmittelspritzkegels 17 mit dem Spritzwinkel α bewegen. Bei einer seitlichen Positionsänderung des Metallstranges im Horizont wird positionsänderungsabhängig eine Spritzdüse 5a nach außen und die andere Spritzdüse 5b nach innen bewegt, je nach den momentanen Strangbreitenanteilen relativ zur Symmetrieachse 11. Damit wird eine individuelle Nachführung der Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in jedem Horizont der Strangführung ermöglicht.
Der detaillierte mechanische Aufbau der Spritzdüsen-Verstelleinrichtung ist in der WO 2007/121804 A1 bereits beschrieben und wird analog beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung bei kontinuierlich oder diskontinuierlich wechselnder Strangbreite oder bei asymmetrischer Breitenverstellung in Bezug auf eine Symmetrieachse angewandt. Auch eine gemeinsame Verstelleinrichtung für mehrere in Strangförderrichtung hintereinander angeordnete Spritzdüsen mit einem gemeinsamen Spritzbalken ist in der WO 2007/121804 A1 bereits beschrieben und kommt hier in gleicher konstruktiver Ausgestaltung zu Anwendung. Die Anpassung an zeitlich veränderbare Asymmetrieverhältnisse wird durch die individuelle Ansteuerung der beiderseits der Symmetrieachse angeordneten Verstelleinrichtungen für die Spritzdüsen realisiert.
3 veranschaulicht schematisch die unabhängige Kühlmittelversorgung der beiderseits der Symmetrieachse 11 angeordneten Spritzdüsen 5a, 5b für den speziellen Fall eines einzelnen gegossenen Metallstranges 2, der asymmetrisch zur Symmetrieachse durch die Strangführung der Stranggießanlage bewegt wird. Zentralen Kühlmittelleitungen 20a, 20b sind Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen 21a, 21b zugeordnet, die eine geregelte Kühlmittelmengenzuteilung zu den einzelnen Spritzdüsen 5a, 5b über Versorgungsleitungen 22a, 22b sicherstellen. Die Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen 21a, 21b können nach einer weiteren Ausführungsform auch den Spritzdruck des Kühlmittels in Abhängigkeit von Vorgabewerten der Recheneinheit regeln. Mehrere Spritzdüsen können über einen gemeinsamen Spritzbalken 23 (strichliert dargestellt) mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 22a, 22b verbunden sein.
4 veranschaulicht in einer zu 3 analogen Darstellung schematisch die unabhängige Kühlmittelversorgung der beiderseits der Symmetrieachse 11 angeordneten Spritzdüsen 5a, 5b für den speziellen Fall von zwei parallel gegossenen Metallsträngen 2a, 2b ungleicher Strangbreite, die asymmetrisch zur Symmetrieachse durch die Strangführung der Stranggießanlage bewegt werden. Dieser Fall tritt bei Twin-Stranggießanlagen auf, die durch eine besondere Ausbildung der Stranggießkokille geeignet sind, zwei Metallstränge unterschiedlicher Breite zu gießen oder aber wahlweise zum Gießen eines Stranges oder zweier demgegenüber schmälerer Stränge geeignet sind. Den zentralen Kühlmittelleitungen 20a, 20b sind analog zu 3 Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen 21a, 21b zugeordnet, die eine geregelte Kühlmittelmengenzuteilung zu den einzelnen Spritzdüsen 5a, 5b über Versorgungsleitungen 22a, 22b sicherstellen. Die Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen 21a, 21b können nach einer weiteren Ausführungsform auch den Spritzdruck des Kühlmittels in Abhängigkeit von Vorgabewerten der Recheneinheit regeln. Mehrere Spritzdüsen können über einen gemeinsamen Spritzbalken 23 (strichliert dargestellt) mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 22a, 22b verbunden sein.
Bezugszeichenliste

1: Stranggießkokille
1a: Breitseitenwände
1b: Schmalseitenwände
1c: Schmalseitenverstelleinrichtung
1d: Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtung
2, 2a, 2b: Metallstrang
3: Strangführung
4: Strangführungsrollen
5, 5a, 5b: Spritzdüsen
6: Strangführungssegment
7: Spritzbalken
8: Verstelleinrichtung der Spritzdüsen
8a, 8b: Verstellzylinder
H0: Ausgangshorizont
H1 ... H6: Horizont in der Strangführung 3
10: Kühleinrichtung
11: Symmetrieachse der Strangführung
12: Recheneinheit
13: Antrieb der Strangführungsrolle
14: Geschwindigkeitsmesseinrichtung
15: Datenleitung
16: Erzeugende des Kühlmittel-Spritzkegels
17: Kühlmittel-Spritzkegel
20a, 20b: zentrale Kühlmittelleitung
21a, 21b: Versorgungseinrichtung mit Dosiereinrichtung
22a, 22b: Versorgungsleitung
23: Spritzbalken
B: Strangbreite
S: Strangförderrichtung
α: Spritzwinkel

Claims

Verfahren zur Kühlmittelaufbringung auf einen gegossenen Metallstrang (2, 2a, 2b) in einer Stranggießanlage, – wobei der Metallstrang in einer gekühlten Stranggießkokille (1) mit einer von Schmalseitenwänden (1b) festgelegten Strangbreite (B) gebildet wird; – und der teilerstarrte Metallstrang anschließend durch eine Strangführung (3) geführt – und in dieser kontinuierlich in mehreren Horizonten (H1, ..., H6) gekühlt wird, – wobei die Hühlmittelaufbringung in der Strangführung in Abhängigkeit von der Strangbreite erfolgt, gekennzeichnet durch – das kontinuierliche oder diskontinuierliche Erfassen der jeweiligen Momentanpositionen der Schmalseitenwände (1b) bei einer sich zeitabhängig ändernden Strangbreite (B) und/oder Strangposition in der Stranggießkokille (1); und – die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in aufeinander folgenden Horizonten (H1, ..., H6) der Strangführung (3) unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit entsprechend der sich ändernden Strangbreite (B) und/oder Strangposition.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportzeit des Metallstranges von einem Ausgangshorizont (H0) in der Stranggießkokille (1) bis zum jeweiligen Horizont (H1, ..., H6) der Kühlmittelaufbringung in der Strangführung (3), die vorzugsweise aus der Gießgeschwindigkeit errechnet wird, für die Positionierung der Spritzdüsen (5, 5a, 5b) einer Kühleinrichtung (10) in den jeweiligen Horizonten der Strangführung (3) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelaufbringung in einem Horizont (H1, ..., H6) der Strangführung (3) durch mindestens zwei Spritzdüsen (5a, 5b) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den einzelnen Spritzdüsen (5a, 5b) zugeteilte Kühlmittelmenge in Abhängigkeit des Spritzdüsenabstandes von der Metallstrangoberfläche oder der auf der Metallstrangoberfläche bestrichenen Spritzbreite bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Transportzeit vom Ausgangshorizont (H0) in der Kokille (1) bis zum jeweiligen Horizont (H1, ..., H6) der Kühlmittelaufbringung in der Strangführung (3) bereits erfolgte Kühlung bei der Bestimmung der noch aufzubringenden Kühlmittelmenge berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zeitabhängig ändernde Strangbreite und/oder Strangposition in einem Ausgangshorizont (H0) der Stranggießkokille (1) durch Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen (1d) erfasst wird, wobei diese Daten durch Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen (1d), die den Schmalseitenverstelleinrichtungen (1c) der Kokille (19) zugeordnet sind, gemessen werden, diese Daten in einer Regeleinrichtung oder einer Recheneinheit verarbeitet und Stellsignale für die zeitabhängige Positionierung der Spritzdüsen (5, 5a, 5b) in den jeweiligen Horizonten (H1, ..., H6) der Strangführung (3) generiert und Verstelleinrichtungen (8) der Spritzdüsen transportzeitabhängig zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelaufbringung auf den Metallstrang in einem Horizont (H1, ..., H6) der Strangführung durch mindestens zwei voneinander unabhängig positionierbare Spritzdüsen (5a, 5b) oder Spritzdüsen tragenden Spritzbalken (23) erfolgt, wobei die Verstellrichtung der Spritzdüsen (5a, 5b) durch die Erzeugende (16) des Spritzkegels des Kühlmittelstrahles oder durch den Spritzwinkel (α) in Breitenrichtung des Kühlmittelstrahles bestimmt wird.
Stranggießanlage zum kontinuierlichen Herstellen eines Metallstranges (2, 2a, 2b) – mit mindestens einer Stranggießkokille (1) zum Ausbilden eines teilerstarrten Metallstranges mit vorbestimmter Strangbreite und Strangdicke, – wobei die Stranggießkokille (1) Breitseitenwände (1a) und relativ zu diesen positionierbare Schmalseitenwände (1b) umfasst, – und mit einer der Stranggießkokille (1) nachgeordneten Strangführung (3) zum Stützen und Führen des Metallstranges, – in der Kühleinrichtungen (10) zum Aufbringen eines Kühlmittels auf den Metallstrang – in mehreren Horizonten (H1, ..., H6) angeordnet sind – und den Horizonten (H1, ..., H6) Verstelleinrichtungen (8) zur Positionierung von Spritzdüsen (5, 5a, 5b) in Abhängigkeit von der Strangbreite (B) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – den Schmalseitenwänden (1b) Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtungen (1d) zur Bestimmung der momentanen Strangbreite und/oder der momentanen Strangposition in der Kokille zugeordnet sind, – eine Regeleinrichtung oder eine Recheneinheit (12) – zur Aufnahme und Verarbeitung der zeitabhängigen Momentanwerte der Strangbreite und/oder Strangposition – und zur Generierung von Stellsignalen für die Positionierung der Spritzdüsen (5, 5a, 5b) der Kühleinrichtungen (10) in den einzelnen Horizonten (H1, ..., H6) der Strangführung (3) vorgesehen ist – und in den einzelnen Horizonten der Strangführung unabhängig voneinander ansteuerbare Verstelleinrichtungen (8) für Spritzdüsen (5, 5a, 5b) oder Spritzdüsengruppen vorgesehen sind.
Stranggießanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionserkennungs- oder Positionsbestimmungseinrichtung (1d) von einem einer Schmalseitenwand (1b) der Stranggießkokille (1) zugeordneten Positionsgeber gebildet ist.
Stranggießanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strangführung (3) eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung (14) zum Erfassen der zeitabhängigen Gießgeschwindigkeit vorgesehen ist.
Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die unabhängig voneinander ansteuerbaren Verstelleinrichtungen (8) der Spritzdüsen (5, 5a, 5b) Verstellzylinder (8a) umfassen, die eine lineare Verstellbewegung einer Spritzdüse ermöglichen, bei der die Bewegungsrichtung der jeweiligen Spritzdüse (5, 5a, 5b) oder eines Spritzdüsen tragenden Spritzbalkens (7) parallel zur Erzeugenden des Kühlmittel-Spritzkegels (17) des Kühlmittelstrahles im zugeordneten Horizont (H1, ..., H6) verläuft.
Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass den Spritzdüsen (5, 5a, 5b) Kühlmittel-Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen (21a, 21b) zur geregelten Kühlmittelmengenzuteilung zugeordnet sind.
Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren in Strangförderrichtung hintereinander angeordneten Spritzdüsen (5a oder 5b) eine gemeinsame Verstelleinrichtung (8) in einem Horizont (H1, ..., H6) zugeordnet ist.
Stranggießanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangführung (3) von mehreren Strangführungssegmenten (6) gebildet ist und in jedem Segment den in Strangförderrichtung hintereinander angeordneten Spritzdüsen (5a oder 5b) mindestens eine gemeinsame Verstelleinrichtung (8) in einem Horizont (H1, ..., H6) zugeordnet ist.