EP0943382A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle des Wärmestromes einer Kokille beim Stranggiessen von Brammen - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
Definitions
- the invention relates to a method for producing slabs especially made of steel, with the help of a plate mold, which is made of water-cooled, adjustable narrow side walls that between water-cooled broad side walls can be clamped.
- the invention also relates to a device for carrying out the Procedure.
- formats of the dimensional range are used Cast 270-40mm thickness ⁇ 3,500-600mm width.
- This range of slab dimensions covers the so-called standard slabs with the dimensions 270-150 mm thickness ⁇ 3.000-600 mm width which are cast exclusively with rectangular mold formats.
- the thin slabs of the size range 150-40 mm thickness ⁇ 3,500-600 mm width are preferably cast mainly with a funnel mold.
- Both molds use a dipping spout, SEN ( S ubmerge E ntry N ozzle), and continuous casting powder.
- SEN S ubmerge E ntry N ozzle
- the media between the middle of the strand and the mold cooling water determine the heat flow, which can be determined for a given amount of mold cooling water by the temperature absorption of the cooling water.
- SEN The heat flow in the middle of the mold, i.e. in the area of the dip tube, SEN usually deviates from and is next to the SEN greater.
- the cause of the different heat flows across the mold width are the various total resistances that affect the Formation of different partial resistances of the media steel / SEN / Slag film / copper plate / water boundary layer / water or Allow steel / slag film / copper plate / water to return.
- a slab mold is described in the patent DE 195 29 931, that consists of at least three mutually independent cooling chamber segments exists, the separate in the mold exit Have connections for the independent supply of mold cooling water.
- the object of the invention is to describe a process and a mold that enable the skin temperature of the Cu plates of the mold in the area of the mold level to be recorded 'online' in order to achieve an optimal level and distribution and constant temperature profile of the Cu plate skin in the mold level adjust even with changing copper plate thickness can.
- the solution to the task is independent of the mold type, e.g. of the Vertical, vertical turn or circular mold. Also remains It does not matter whether the mold has a rectangular shape or a Has funnel shape in the mold level.
- the continuous casting speed when using the inventive mold which preferably oscillates and is provided with a hydraulic oscillator drive between 0.5 and 10 m / min.
- Figure 1 shows schematically a section through a mold plate 1 and a strand 2 in the casting direction.
- the strand is poured with immersion spout (SEN) 4 and casting powder 5.
- the mold 1 has the highest temperature 8 of, for example, 400 ° C at the level of the mold level (6) and represents the starting point for the 400 ° C isotherm (7 - 400 ° C), which is in the space between strand shells 9 and mold plate 1 , filled with solid and liquid pouring slag 10 expands.
- the copper plate skin temperature has, for example, a distribution as shown in FIG. 1 (temperature diagram). From the pouring level in point 8, the temperatures drop both in the pouring direction 3 and against the pouring direction towards the top edge of the copper plate 12. B. from 50 ° C.
- This temperature field between the mold plate and the strand shell with its distinctive and maximum temperature 8 of 400 ° C at mold level can be changed by changing the water cooling and / or Copper plate thickness can be influenced.
- the temperature of the Cu plate in the mold level 8 can be reduced (T - Q 2 ) ⁇ (T - Q 1 ) and, in connection with this, the melting behavior of the mold powder, accompanied by a Crust formation 13, are influenced.
- Figure 2 shows schematically the broadside copper plate with the Water box 6 of a rectangular mold. Part a) shows the View of the copper plate and drawing b) the section through the copper plate and water tank.
- the copper plate 1 is on the water box via clamping screws 15 16 screwed.
- the water box is in the lower area with cooling media, preferably with cooling water, in quantity and pressure over the Inlet 17 supplied.
- the cooling water 19 flows through at a desired speed Checked outlet openings 20 in the cooling slots 21 of the copper plates in pressure and quantity / time, then through transition openings 22, introduced uniformly across the width of the water tank (16) are to flow into the upper distribution space 23. From from here the water is fed to the mold circuit via an outlet line 24, which is adjustable in pressure and quantity, and the water treatment fed.
- the partial picture a) gives the non-uniform temperature distribution 25 over the active mold width 26 between the narrow sides 27 again.
- This partial increase can be caused by the temperature measurement 22.1 in the transition openings 22 when known the amount of water can be determined.
- the absolute temperature in the Copper plate skin and thus the partial temperature profile 28 over the mold length while using the partial Heat flows 22.1 in the ranges 1/1 'to n / n' can be adjusted using determined at least one thermocouple 29 in the copper plate become.
- the thermocouples of a breakdown protection can preferably be used here be used.
- Figure 2 does the task again clear.
- Figure 3 is the invention for a rectangular mold shown.
- the partial mold a) shows the mold skin temperature of the casting mirror 8 in the areas next to the diving spout 30 or in the diving spout area 31 by reducing the partial amount of water in zones 32 1/1 'to n / n' of range 30 have been adjusted as well as the absolute Temperature level 8 has been set to a certain value.
- the combination of the thermocouples 29, the water temperature measurement 22.1 and the partial amounts of water in zones 32 allow the Check the temperature distribution 25 over the mold width and their absolute height.
- the amounts of water in the respective water zones 32 can, for. B. by a slide plate 33 - Figure 3 b) - that a certain profile has the thermal profile with constant, partial water cooling corresponds and all the transition openings 22 in the upper Distribution room 23 of the water tank simultaneously detected, controlled become.
- FIG. 4 shows the features of the invention in the case of a funnel mold, compared to the prior art in the left half of the sub-picture a).
- the partial is exemplarily similar to that in FIG Water in the water zones 32 next to the immersion pouring area 30 below Consideration of the funnel 35 with its envelope 36 partially detected.
- the water quantities can be controlled with the slide plate 33 or each transition opening 22 with a valve 34 be managed.
- the advantage of the invention is again shown in FIG. 5 using the example of a Rectangular mold, compared with the prior art, shown.
- the left partial image a) represents the temperature profile that arises 25 of the Cu plate skin temperature in the mold level 8 over the The width of the mold is shown.
- the right part b) is the temperature profile 25 shown using the inventive features. It puts a constant temperature 8 in the mold level and at the same time a constant temperature field between the copper plate and the Strand shell 9 over the entire mold width. This can the absolute temperature level 38 simultaneously within certain limits to get voted.
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Abstract
Description
270-40 mm Dicke × 3.500-600 mm Breite gegossen. Dieser Brammenabmessungsbereich erfaßt die sogenannten Standard-Brammen mit den Abmessungen
270-150 mm Dicke × 3.000-600 mm Breite die ausschließlich mit Rechteckkokillenformaten gegossen werden.
150-40 mm Dicke × 3.500-600 mm Breite werden vorzugsweise vorwiegend mit einer Trichterkokille gegossen.
- - Kupfer
- ca. 360 W/K . m
- - Schlacke
- ca. 1 W/K . m
- - Stahl
- ca. 50 W/K . m
- - SEN
- ca. 10 W/K . m,
- eine minimale thermische Belastung der Strangschale und damit gute Strangoberflächenqualität,
- ein gleichförmiges und krustenfreies Aufschmelzen des Gießpulvers im Gießspiegel zu Gießschlacke,
- eine gleichförmige Ausbildung des Schlackenschmierfilms zwischen Strangschale und Kupferplatten,
- einen gleichförmigen Wärmestrom über die Breite des Stranges in die Kokillenplatten,
- eine kontrollierte und geregelte Temperatur der Kupferplattenhaut im Gießspiegelbereich,
- eine gleichförmige thermische Belastung der Kupferplatte vor allem im Gießspiegel über die gesamte Kupferplattenbreite und damit
- eine maximale Standzeit der Kokillen-Kupferplatten.
- Wassermenge
- Wasserdruck bzw.
- Wasserfließgeschwindigkeit
- Figur 1
- Darstellung des Temperaturprofiles zwischen den Kupferplatten einer Kokille und der Strangschale unter Berücksichtigung des Gießpulvers und der Gießschlacke im Badspiegel und zwischen der Kupferplatte und der Strangschale,
- Figur 2
- eine Rechteckkokille mit den Störungen der Kupferplattenhauttemperatur im Gießspiegel und der partiellen Wärmeströme über die Kupferplattenbreite,
- Figur 3
- eine Rechteckkokille mit den erfinderischen Merkmalen, die zu einer kontrollierten und über die Breite konstanten Kupferplattenhauttemperatur führt,
- Figur 4
- eine Trichterkokille mit den Störungen in der linken Hälfte des Bildes a) und mit den erfinderischen Merkmalen, Bilder b) bis f), die zu einer kontrollierten und über die Breite konstanten Kupferplattenhauttemperatur führt,
- Figur 5
- eine Rechteckkokille mit den Störungen in der linken Hälfte des Bildes a) und mit den erfinderischen Merkmalen, Bild b, die zu einer kontrollierten und über die Breite konstanten Kupferplattenhauttemperatur führt.
- Erhöhung der Wassermengen (Druck, Fließgeschwindigkeit, Volumen) und/oder durch
- eine geringere Kupferplattendicke.
- die Qualität des Stranges zu verbessern und
- die Gießsicherheit sowie
- die Lebenszeit der Kokillenplatten zu erhöhen.
- 1
- Breitseitenkokillenplatte, Schnitt in Gießrichtung
- 2
- Strang, Schnitt in Gießrichtung
- 4
- Tauchausguß, SEN
- 5
- Gießpulver
- 6
- Badspiegel, Gießspiegel
- 7
- Isothermen (i °C)
- 8
- Kokillenhaut in Gießspiegelhöhe mit der höchsten Temperaturbelastung von bspw. 400 °C (T-Q1), die der Ausgangspunkt für die Isotherme (7-400°C) darstellt.
- 9
- Strangschale
- 10
- feste und flüssige Gießschlacke
- 11
- Verteilung der Kupferplattenhauttemperatur über die Kokillenhöhe
- 12
- Kupferplattenoberkante
- Q1
- Wärmestrom mit Temperatur im Punkt (8) von (T-Q1)=400 °C
- Q2
- Wärmestrom mit Temperatur im Punkt (8) von (T-Q2)<T-Q2
- T-Q1
- Temperatur der Kupferplatte im Gießspiegel bei dem Wärmestrom Q1
- T-Q2
- Temperatur der Kupferplatte im Gießspiegel bei dem Wärmestrom Q2, Q2>Q1, {TQ1}>{TQ2}
- 13
- Krustenbildung des Gießpulvers im Gießspiegel
- 14
- Breitseitenkupferplatte mit Wasserkasten einer Rechteckkokille
- 15
- Spannschrauben
- 16
- Wasserkasten
- 17
- Einlaß für Kühlwasser in Menge/Zeit und Druck in den unteren Verteilerraum (18) des Wasserkastens (16)
- 18
- unterer Verteilerraum des Wasserkastens (16)
- 19
- Kühlwasser in Menge/Zeit x Druck und m/sec
- 20
- Auslaßöffnungen vom unteren Verteilerraum des Wasserkastens
- 21
- Kupferkühlschlitze
- 22
- Übergangsöffnungen in den oberen Verteilerraum
- 22.1
- Wassertemperaturmessung in den Öffnungen (22)
- 23
- oberer Verteilerraum des Wasserkastens (16)
- 24
- Auslaßleitung für das Kokillenkühlwasser
- 25
- Temperaturverteilung über die Kokillenbreite im Gießspiegel
- 26
- aktive Kokillenbreite
- 27
- Schmalseiten
- 28
- partielles Temperaturprofil über die Kokillenhöhe
- 29
- Thermoelement(e) in der Kupferplatte
- 30
- Kokillenbreitenbereich neben dem Tauchausguß (4)
- 31
- Kokillenbreite im Tauchausgußbereich
- 32
- Wasserzonen 1/1' bis 5/5' (n/n')
- 33
- Schieberplatte zum Steuern von Kokillenwasser
- 34
- Regelventil im oberen Verteilerraum (23) des Wasserkastens (16)
- 35
- Gießtrichter
- 36
- Umhüllende des Gießtrichters in der Kokillenbreite (1)
- 37
- mechanischer Einsatz in der Übergangsöffnung (22)
- 38
- Temperaturniveau in der Kupferplatte in Gießspiegelhöhe (8)
Claims (9)
- Verfahren zur Erzeugung von Brammen insbesondere aus Stahl, mit Hilfe einer Plattenkokille, die aus wassergekühlten, verstellbaren Schmalseitenwänden, die zwischen wassergekühlten Breitseitenwänden einklemmbar sind, besteht, und das folgende Schritte umfaßt:Gießen mittels eines Tauchausgusses,Einsatz von Gießpulver zur Bildung von Gießschlacke,Oszillieren der Kokille,Messung der Temperaturverteilung der Kupferplattenhauttemperatur zumindest über die Kokillenbreite im Gießspiegelbereich,Regelung des partiellen Kühlwassers in Druck und/oder Menge über die Kokillenbreite zur Vergleichmäßigung und Kontrolle der Kupferplattenhauttemperatur im Gießspiegelbereich.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß über die Kokillenbreite die partiellen und über die Kokillenhöhe die integralen Wärmeströme gemessen werden. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß über die Kokillenbreite diskrete Temperaturmessungen zur Bestimmung der Kupferplattenhaut temperatur auf der dem Stahl zugewandten Seite durchgeführt werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß über die Kokillenbreite die partiellen Temperaturprofile und/oder Wärmestromprofile über dis Kokillenhöhe bestimmt werden. - Stranggießkokille bestehend aus wassergekühlten Schmalseitenwänden (27), die zwischen zwei wassergekühlten Breitseitenwänden (2) stehen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die folgende Elemente enthält:einen Tauchausguß (4),Gießpulverzufuhr, Pulver oder Granulat (5),oszillierende Kokille,Wassertemperaturmeßfühler (22.1) in den Übergangsöffnungen (22) zwischen den Kühlschlitzen und dem oberen Verteilerraum (23) des Wasserkastens (16),Regelorgane (33, 34), vorzugsweise im oberen Verteilerraum (23) des Wasserkastens (16), zur partiellen Kontrolle des Kühlmediums Wasser in seiner Durchflußmenge.
- Stranggießkokille nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß Thermoelemente (29) in den Schmalseitenwänden (27) und/oder in den Breitseitenwänden (1) eingebaut sind. - Stranggießkokille nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe der Temperaturmeßfühler (22.1) und mindestens einem Thermoelement (29) über die Kokillenbreite partielle Wärmestromprofile und/oder Temperaturprofile über die Kokillenhöhe erstellt werden, mit denen die gewünschte Temperaturverteilung über die Kokillenbreite des Gießspiegels (25) mit Hilfe von Wassermengenregelventilen (34), die in den Übergangsöffnungen (22) zwischen den Kupferkühlschlitzen (21) und dem oberen Verteilerraum (23) des Wasserkastens (16) angebracht sind, eingestellt und während des Gießprozesses kontrolliert wird. - Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß statt der Wassermengenregelventile (34) eine Schieberplatte (33) zum Steuern der Kühlwassermengen eingesetzt wird. - Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Voreinstellung der Wassermengen an den Übergangsöffnungen (22) mechanische Einsätze (37) zum Einsatz kommen.
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