EP3744440A1 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen - Google Patents

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EP3744440A1
EP3744440A1 EP20173661.8A EP20173661A EP3744440A1 EP 3744440 A1 EP3744440 A1 EP 3744440A1 EP 20173661 A EP20173661 A EP 20173661A EP 3744440 A1 EP3744440 A1 EP 3744440A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cast strand
temperature
surface section
continuous casting
secondary cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20173661.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Weyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3744440A1 publication Critical patent/EP3744440A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/182—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring temperature
    • 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
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for continuous casting.
  • a device for continuous casting typically comprises a mold and a strand guide with a plurality of strand guide rollers, which is arranged downstream of the mold in the casting direction.
  • liquid metal in particular liquid steel
  • a device for primary cooling so that a cast strand with an initially still liquid core but already solidified, load-bearing strand shell is formed inside the mold.
  • the cast strand After the cast strand has left the mold with a stable shell, it is guided within the downstream strand guide and cooled by means of a device for secondary cooling until it is finally completely solidified.
  • the solidification length indicates the length of the metal strand from the exit from the mold to the location of the device for continuous casting at which the cast strand has completely solidified.
  • the guide within the strand guide takes place between opposite strand guide rollers, the cast strand typically being bent over from the vertical to the horizontal.
  • the solidified, continuous cast strand is regularly divided into individual slabs, thin slabs, billets or blooms at the outlet of the device for continuous casting.
  • the JP 2014 037001 A proposed to determine the degree of solidification of a cast strand using a heat transfer model taking into account the cooling conditions of the secondary cooling.
  • the temperature distribution in the width direction of the cast strand is measured with a thermometer.
  • a surface of the cast strand is recorded with a camera and the temperature distribution is determined based on the brightness distribution of the recorded image.
  • WO 2017/144481 A1 discloses an array of nozzles for applying coolant to the cast strand. This is intended for installation in roller gaps between two strand guide rollers.
  • the known nozzle row arrangement has nozzles with different control ratios. The control ratio indicates how far the volume flow of the coolant discharged by means of the nozzle can be reduced compared to the nozzle-specific maximum value without there being a significant change in the jet cone.
  • the present invention is consequently based on the object of specifying a method and a device for continuous casting with which the process reliability can be increased and a qualitatively improved semi-finished product can be obtained.
  • a method for continuous casting in which a cast strand is cast.
  • the cast strand has at least a first and a second surface section.
  • At least one thermal image of the cast strand is recorded after secondary cooling of the cast strand by means of a device for secondary cooling.
  • the method is characterized in that the at least first and second surface section is recorded with the thermal image (s).
  • a first actual temperature of the first surface section of the cast strand is recorded by means of the thermal image or images.
  • a second actual temperature of the second surface section of the cast strand is also recorded by means of the thermal image or images.
  • a cooling nozzle field of the device for secondary cooling that is assigned to the first surface section is regulated.
  • a cooling nozzle field of the device for secondary cooling that is assigned to the second surface section is regulated.
  • the determination of the respective actual temperature of several surface sections of the cast strand by means of one or more thermal images after the secondary cooling, in particular at the outlet of the continuous caster, and the targeted influencing of the temperature of these surface sections by the respectively assigned cooling nozzle fields allow a targeted setting of the temperature profile of the cast strand for the subsequent one Machining.
  • a homogeneous temperature profile of the cast strand can have a very positive effect on the material properties of the further processed semi-finished product.
  • the temperature of individual surface points is determined, but also entire, more or less large surface sections.
  • the measuring thermal imager can, for example, have a resolution between 600 x 400 pixels or heat dots and 1650 x 1250 pixels or heat dots, in particular 640 x 480 pixels or heat dots, with which one between half a square meter and one and a half square meters, in particular a one square meter Surface portion of the cast strand can be detected. On the one hand, this allows the effort involved in evaluating the measurement to be kept low.
  • the surface sections evaluated by means of the thermal images can have a circular geometry in order to further simplify the evaluation.
  • the geometry of the surface sections is freely specified by the user.
  • the use of a thermal imaging camera enables the temperature to be measured synchronously at different points on the measured object. In particular with the moving cast strand, a simultaneous measurement of the temperature of different Surface sections of the cast strand guaranteed perpendicular to the conveying direction and the control of the temperature distribution simplified. In contrast to previous temperature measurement methods, the thermal imaging camera can also be suitable for measuring the surface temperature in the presence of fog, water vapor or smoke in the vicinity of the cast strand.
  • the cooling nozzle fields can be, for example, sections of one or more of the in the WO 2017/144481 A1 Acting nozzle row arrangements described.
  • the water pressure or the volume of water dispensed and, if applicable, the air pressure or the amount of air dispensed by the single-substance nozzles (pure water cooling) or two-substance nozzles (water-air Cooling) can be controlled.
  • first and second surface sections are adjacent and the amount of the difference between the first target temperature and the second target temperature is less than 150 Kelvin (
  • a good quality of the semi-finished products produced can be obtained in particular with an amount of the difference between the first target temperature and the second target temperature of less than 100 Kelvin (
  • a choice of the first and / or second target temperature of more than 800 ° C. can simplify the further processing of the cast strand.
  • less energy is required for further processing (for example in a rolling mill) the semi-finished products (for example slabs), since the semi-finished products have to be heated to a lesser extent.
  • the first and / or second target temperature is preferably greater than 900 ° C.
  • a core temperature of the cast strand is determined by means of the first actual temperature and the second actual temperature.
  • the core temperature can provide an indication of the position of the sump tip in the cross-section of the cast strand. This can enable verification of simulation calculations or other metrological methods by converting the measured temperatures.
  • an average temperature of the first surface section can be determined as the first actual temperature.
  • the use of average temperatures can reduce the risk of the temperature control being influenced by individual extreme values, which e.g. Measurement errors.
  • actual temperatures in the form of average, maximum or minimum temperatures can also be determined from the further surface sections.
  • the upper side of the cast strand and / or the underside of the cast strand and / or the left side of the cast strand and / or the right side of the cast strand and / or the end face of the cast strand can be detected by means of the thermal image (s).
  • a thermal image that records the end face of the cast strand can enable the core temperature of the cast strand to be determined more precisely.
  • the core temperature measured on the front side which is the highest temperature that can usually be found in the center of the cross-section, can be an indication of a possible increase in the casting speed. If, for example, a defined maximum limit temperature in the cross-sectional core at the end face of the cast strand, ie the separation point of the separated semi-finished product, of 1200 ° C., for example, is not reached, Casting speed can still be increased safely until this limit is reached. The risk of breaking out (breakthrough of liquid steel on the face, broad side or narrow side) can be reduced in this way while increasing production at the same time.
  • one embodiment of the method provides that the casting speed is regulated as a function of the first and / or second actual temperature.
  • the secondary cooling can initially be increased, whereby the cross-sectional temperature is reduced in order to subsequently increase the casting speed.
  • the productivity of the apparatus for continuous casting can thus be improved.
  • a pictorial representation of the temperature profile of the cast strand obtained by means of the method described above can simplify operation, quality assurance and maintenance for the user of the device for continuous casting.
  • a device for continuous casting with a device for secondary cooling of a cast strand and with at least one thermal imaging camera for recording at least one thermal image of the cast strand after the device for secondary cooling of the cast strand is proposed, the device for secondary cooling having a first cooling nozzle field which is a first surface section of the cast strand is assigned, and wherein the device for secondary cooling has a second cooling nozzle field which is assigned to a second surface section of the cast strand.
  • the device is characterized in that it is set up to record the at least first and second surface section with the thermal image (s), to determine a first actual temperature of the first surface section of the cast strand by means of the thermal image or images, by means of the or the thermal images to determine a second actual temperature of the second surface section of the cast strand, depending on a first difference between the first actual temperature and a first target temperature to regulate a cooling nozzle field of the device for secondary cooling assigned to the first surface section, and depending on the second difference between the second actual temperature and a second target temperature, on the second To regulate surface section associated cooling nozzle field of the device for secondary cooling.
  • the device shown for continuous casting comprises a pan P, in which liquid metal, in particular steel, can be transported to an intermediate container Z and poured into it.
  • the liquid metal flows from the intermediate container Z to a mold KO, at the edges of which the liquid metal is cooled with a primary cooling device (not shown), so that there is a cast strand G with an initially still liquid core, but already solidified, inside the mold KO. more stable strand shell.
  • the cast strand G After the cast strand G has left the mold KO, it is guided by means of a strand guide in such a way that, starting from the cast, it is bent in the direction of gravity and in a horizontal conveying direction F. is transported further.
  • the strand guide has a plurality of strand guide rollers R lying opposite one another.
  • Nozzle row arrangements SK1, SK2, SK3 for secondary cooling are provided between the opposite strand guide rollers R.
  • the cast strand G is cooled by means of the device for secondary cooling formed by the row arrangements SK1, SK2, SK3 until it has solidified.
  • the cast strand G is then divided into semi-finished products B using a device not shown in the figure.
  • the semi-finished product B is a slab B.
  • At least one thermal imaging camera K is provided in the outlet of the device for continuous casting.
  • the device for secondary cooling comprises cooling nozzle fields SK1, SK2, SK3, SK4 of which four cooling nozzle fields are assigned to four surface sections W1, W2, W3, W4 of the cast strand G.
  • the three surface sections W1, W2, W3 are surface sections of the upper side of the cast strand G, ie a broad side of the strand, and a surface section W4 is a surface section of a narrow side.
  • a thermal imaging camera K is used to record at least one thermal image of the cast strand G after the device for secondary cooling. Actual temperatures of surface sections W1, W2, W3, W4 are determined by means of the thermal image. The actual temperatures are average temperatures of the surface sections W1, W2, W3, W4.
  • step 301 the parameters of the semifinished product B to be produced, in particular its dimensions and its material properties, are recorded (step 301).
  • control specifications for the device for continuous casting are determined in an automated manner (step 302).
  • the target surface temperatures of the cast strand G at the outlet of the device for continuous casting and the target cross-sectional temperatures of the cast strand at the outlet of the device for continuous casting are determined.
  • the corresponding temperatures at the outlet of the continuous caster are then regulated.
  • default values for the device for secondary cooling are first determined on the basis of the target surface temperatures and the target cross-sectional temperatures, and the cast strand is cooled based on these values (step 303).
  • the actual surface temperatures and the actual cross-sectional temperatures are then measured and compared with the previously determined setpoint surface temperatures and setpoint cross-sectional temperatures (step 304).
  • the default values for the device for secondary cooling are then adapted (step 303).
  • the measured actual temperatures can then be made available to connection processes (e.g. rolling processes) and / or stored for purposes of quality assurance (step 305).
  • connection processes e.g. rolling processes
  • quality assurance e.g. quality assurance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen, wobei ein Gießstrang gegossen wird. Der Gießstrang weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt auf. Es wird wenigstens ein Wärmebild des Gießstrang nach einer Sekundärkühlung des Gießstrangs mittels einer Vorrichtung zur Sekundärkühlung aufgenommen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mit dem oder Wärmebild(ern) der wenigstens erste und zweite Oberflächenabschnitt erfasst. Eine erste Ist-Temperatur des ersten Oberflächenabschnitts des Gießstrangs wird mittels des oder der Wärmebilder erfasst. Ebenso wird eine zweite Ist-Temperatur des zweiten Oberflächenabschnitts des Gießstrangs mittels des oder der Wärmebilder erfasst. In Abhängigkeit einer ersten Differenz zwischen der ersten Ist-Temperatur und einer ersten Soll-Temperatur wird ein dem ersten Oberflächenabschnitt zugeordnetes Kühldüsenfeld der Vorrichtung zur Sekundärkühlung geregelt. In Abhängigkeit einer zweiten Differenz zwischen der zweiten Ist-Temperatur und einer zweiten Soll-Temperatur wird ein dem zweiten Oberflächenabschnitt zugeordnetes Kühldüsenfeld der Vorrichtung zur Sekundärkühlung geregelt. Weiter betrifft die Erfindung eine korrespondierende Vorrichtung zum Stranggießen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen.
  • Eine Vorrichtung zum Stranggießen umfasst typischerweise eine Kokille sowie eine der Kokille in Gießrichtung nachgeordnete Strangführung mit einer Mehrzahl von Strangführungsrollen. Zunächst wird flüssiges Metall, insbesondere flüssiger Stahl in die Kokille eingefüllt. Dieses wird an den Rändern der Kokille mit Hilfe einer Vorrichtung zur Primärkühlung gekühlt, so dass sich dort innerhalb der Kokille ein Gießstrang mit zunächst noch flüssigem Kern aber bereits erstarrter, tragfähiger Strangschale bildet. Nachdem der Gießstrang die Kokille mit einer tragfähigen Schale verlassen hat, wird er innerhalb der nachgeordneten Strangführung solange geführt und mittels einer Vorrichtung zur Sekundärkühlung abgekühlt, bis er schließlich vollständig durcherstarrt ist. Die Erstarrungslänge gibt dabei die Länge des Metallstrangs vom Austritt aus der Kokille bis zu dem Ort der Vorrichtung zum Stranggießen an, an welchem der Gießstrang vollständig erstarrt ist. Die Führung innerhalb der Strangführung erfolgt zwischen gegenüberliegenden Strangführungsrollen, wobei der Gießstrang typischerweise aus der Vertikalen in die Horizontale umgebogen wird. Der erstarrte, kontinuierliche Gießstrang wird am Auslauf der Vorrichtung zum Stranggießen regelmäßig in einzelne Brammen, Dünnbrammen, Knüppel oder Vorblöcke geteilt.
  • In der EP 2 753 439 B1 wird ein Simulationsverfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung im Gießstrang und der Erstarrungslänge beschrieben, auf deren Basis die bekannte Vorrichtung zum Stranggießen, insbesondere die Sekundärkühlung und die Gießgeschwindigkeit, geregelt wird, da eine kontinuierliche Temperaturmessung mittels eines Pyrometers aufgrund des durch Besprühen der Oberfläche des Gießstranges mit Wasser auftretenden Spritzwasser nicht zuverlässig möglich ist. In der DE 10 2011 077 454 A1 wird darüber hinaus vorgeschlagen, eine modellierte Temperaturverteilung im Gießstrang durch Einzelmessungen der Temperatur entlang der Strangführung zu verbessern.
  • Darüber hinaus wird in der JP 2014 037001 A vorgeschlagen, den Erstarrungsgrad eines Gießstrangs mithilfe eines Wärmetransfermodells unter Berücksichtigung der Abkühlungsbedingungen der Sekundärkühlung zu bestimmen. Dabei wird die Temperaturverteilung in Breitenrichtung des Gießstrangs mit einem Thermometer gemessen. Bei der Messung der Temperaturverteilung wird eine Oberfläche des Gießstrangs mit einer Kamera aufgenommen und basierend auf der Helligkeitsverteilung des aufgenommenen Bildes die Temperaturverteilung bestimmt.
  • Schließlich wird in der WO 2017/144481 A1 eine Düsenreihenanordnung zum Aufbringen von Kühlmittel auf den Gießstrang offenbart. Diese ist für den Einbau in Rollenspalte zwischen zwei Strangführungsrollen vorgesehen. Die bekannte Düsenreihenanordnung weist Düsen mit unterschiedlichen Regelverhältnissen auf. Das Regelverhältnis gibt dabei an, wie weit der Volumenstrom des mittels der Düse ausgebrachten Kühlmittels gegenüber dem düsenspezifischen Maximalwert abgesenkt werden kann, ohne dass es zu einer wesentlichen Änderung des Strahlkegels kommt.
  • Es hat sich gezeigt, dass es bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Stranggießen zu Rissen an der Oberfläche des Gießstrangs und folglich an den Oberflächen der anschließend abgeteilten Halbzeuge kommen kann.
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen anzugeben, mit welchen die Prozesssicherheit erhöht und ein qualitativ verbessertes Halbzeug erhalten werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Haupt- und Nebenanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Stranggießen, wobei ein Gießstrang gegossen wird. Der Gießstrang weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt auf. Es wird wenigstens ein Wärmebild des Gießstrang nach einer Sekundärkühlung des Gießstrangs mittels einer Vorrichtung zur Sekundärkühlung aufgenommen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mit dem oder den Wärmebild(ern) der wenigstens erste und zweite Oberflächenabschnitt erfasst wird. Eine erste Ist-Temperatur des ersten Oberflächenabschnitts des Gießstrangs wird mittels des oder der Wärmebilder erfasst. Ebenso wird eine zweite Ist-Temperatur des zweiten Oberflächenabschnitts des Gießstrangs mittels des oder der Wärmebilder erfasst. In Abhängigkeit einer ersten Differenz zwischen der ersten Ist-Temperatur und einer ersten Soll-Temperatur wird ein dem ersten Oberflächenabschnitt zugeordnetes Kühldüsenfeld der Vorrichtung zur Sekundärkühlung geregelt. In Abhängigkeit einer zweiten Differenz zwischen der zweiten Ist-Temperatur und einer zweiten Soll-Temperatur wird ein dem zweiten Oberflächenabschnitt zugeordnetes Kühldüsenfeld der Vorrichtung zur Sekundärkühlung geregelt.
  • Die Bestimmung der jeweiligen Ist-Temperatur mehrerer Oberflächenabschnitte des Gießstrangs mittels eines oder mehrerer Wärmebilder nach der Sekundärkühlung, insbesondere am Auslauf der Stranggießanlage, und die gezielte Beeinflussung der Temperatur dieser Oberflächenabschnitte durch die jeweils zugeordneten Kühldüsenfelder erlauben eine gezielte Einstellung des Temperaturprofils des Gießstrangs für die nachfolgende Bearbeitung. Ein homogenes Temperaturprofil des Gießstrangs kann sich sehr positiv auf die Materialeigenschaften des weiterverarbeiteten Halbzeugs auswirken.
  • Im Unterschied zu bisher üblichen Temperaturmessungen mittels eines Pyrometers wird dabei nicht nur die Temperatur einzelner Oberflächenpunkte bestimmt, sondern ganzer, mehr oder weniger großflächiger Oberflächenabschnitte. Bei der Aufnahme der Wärmebilder kann beispielsweise auf Wärmebildkameras, insbesondere in Form von Infrarotkameras zurückgegriffen werden. Die messende Wärmebildkamera kann beispielsweise eine Auflösung zwischen 600 x 400 Pixel oder Wärmepunkten und 1650 x 1250 Pixel oder Wärmepunkten, insbesondere von 640 x 480 Pixel oder Wärmepunkten, aufweisen, mit welcher ein zwischen einem halben Quadratmeter und anderthalb Quadratmetern, insbesondere ein ein Quadratmeter, großer Oberflächenabschnitt des Gießstrangs erfasst werden kann. Damit lässt sich einerseits der mit der Auswertung der Messung verbundene Aufwand gering halten. Andererseits wird eine ausreichende Datengrundlage für die Regelung der Kühldüsenfelder der Vorrichtung zur Sekundärkühlung erhalten. Die mittels der Wärmebilder ausgewerteten Oberflächenabschnitte können eine kreisförmige Geometrie haben, um die Auswertung weiter zu vereinfachen. Daneben ist es auch denkbar, dass die Geometrie der Oberflächenabschnitte vom Anwender frei vorgegeben wird. Die Verwendung einer Wärmebildkamera ermöglicht eine synchrone Messung der Temperatur an verschiedenen Stellen des gemessenen Objektes. Insbesondere bei dem sich bewegenden Gießstrang kann auf diese Weise eine zeitgleiche Messung der Temperatur verschiedener Oberflächenabschnitte des Gießstrangs senkrecht zur Förderrichtung gewährleistet und die Regelung der Temperaturverteilung vereinfacht werden. Im Unterschied zu bisherigen Temperaturmessverfahren kann die Wärmebildkamera auch zur Messung der Oberflächentemperatur in Anwesenheit von Nebel, Wasserdampf oder Rauch in der Umgebung des Gießstrangs geeignet sein. Bei den Kühldüsenfeldern kann es sich beispielsweise um Abschnitte einer oder mehrerer der in der WO 2017/144481 A1 beschriebenen Düsenreihenanordnungen handeln. Zur Regelung der ersten Differenz und/oder der zweiten Differenz kann dabei insbesondere der Wasserdruck oder das ausgebrachte Wasservolumen sowie ggf. der Luftdruck oder die ausgebrachte Luftmenge der 1-Stoff-Düsen (reine Wasserkühlung) oder 2-Stoff-Düsen (Wasser-Luft-Kühlung) gesteuert werden.
  • Wenn der erste und zweite Oberflächenabschnitt benachbart sind und der Betrag der Differenz zwischen der ersten Soll-Temperatur und der zweiten Soll-Temperatur weniger als 150 Kelvin beträgt (|erste Soll-Temperatur - zweite Soll-Temperatur| < 150 Kelvin) kann das Risiko der Entstehung von Oberflächenrissen bereits deutlich vermindert sein. Eine gute Qualität der erzeugten Halbzeuge kann insbesondere bei einem Betrag der Differenz zwischen der ersten Soll-Temperatur und der zweiten Soll-Temperatur von weniger als 100 Kelvin erhalten werden (|erste Soll-Temperatur - zweite Soll-Temperatur| < 100 Kelvin).
  • Eine Wahl der ersten und/oder zweiten Soll-Temperatur von mehr als 800 °C kann die Weiterverarbeitung des Gießstrangs vereinfachen. Insbesondere wird zur Weiterverarbeitung (z.B. in einem Walzwerk) der Halbzeuge (z.B. Brammen) weniger Energie benötigt, da die Halbzeuge in einem geringeren Masse aufgeheizt werden müssen. Verzugsweise ist die erste und/oder zweite Soll-Temperatur größer als 900 °C.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass mittels der ersten Ist-Temperatur und der zweiten Ist-Temperatur eine Kerntemperatur des Gießstrangs bestimmt wird. Die Kerntemperatur kann einen Hinweis auf die Lage der Sumpfspitze im Querschnitt des Gießstrangs geben. Dies kann eine Verifikation von Simulationsrechnungen oder anderen messtechnischen Verfahren über die Umrechnung der gemessenen Temperaturen ermöglichen.
  • Als erste Ist-Temperatur kann insbesondere eine Durchschnittstemperatur des ersten Oberflächenabschnitts ermittelt werden. Die Verwendung von Durchschnittstemperaturen kann das Risiko einer Beeinflussung der Temperaturregelung durch einzelne Extremwerte, welchen z.B. Messfehler zugrunde liegen, verringern. Ebenso ist es allerdings denkbar eine Maximaltemperatur oder eine Minimaltemperatur des ersten Oberflächenabschnitts zu bestimmen. Analog können auch von den weiteren Oberflächenabschnitten Ist-Temperaturen in Form von Durchschnitts-, Maximal- oder Minimaltemperaturen bestimmt werden.
  • Mittels des oder der Wärmebilder kann die Oberseite des Gießstrangs und/oder die Unterseite des Gießstrangs und/oder die linke Seite des Gießstrangs und/oder die rechte Seite des Gießstrangs und/oder die Stirnseite des Gießstrangs erfasst wird.
  • Insbesondere kann ein Wärmebild, welches die Stirnseite des Gießstrangs erfasst, eine genauere Bestimmung der Kerntemperatur des Gießstrangs ermöglichen. Die gemessene Kerntemperatur an der Stirnseite, bei der es sich um die höchste Temperatur handelt, die in der Regel im Zentrum des Querschnitts festzustellen ist, kann ein Indiz für eine mögliche Steigerung der Gießgeschwindigkeit sein. Wird beispielsweise eine definierte maximale Grenztemperatur im Querschnittskern an der Stirnseite des Gießstrangs, d.h. der Trennstelle des abgetrennten Halbzeugs, von z.B. 1200 °C nicht erreicht, so kann die Gießgeschwindigkeit noch sicher erhöht werden, bis dieser Grenzwert erreicht wird. Das Risiko eines Ausbrechens (Durchbruch von flüssigem Stahl an der Stirnseite, Strangbreitseite oder Strangschmalseite) kann auf diese Weise bei gleichzeitiger Produktionserhöhung verringert werden. Entsprechend sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass in Abhängigkeit der ersten und/oder zweiten Ist-Temperatur die Gießgeschwindigkeit geregelt wird.
  • Insbesondere kann die Sekundärkühlung zunächst verstärkt werden, wodurch die Querschnittstemperatur reduziert wird, um im Anschluss die Gießgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Produktivität der Vorrichtung zum Stranggießen kann folglich verbessert werden.
  • Eine bildliche Darstellung des mittels des vorbeschriebenen Verfahrens erhaltenen Temperaturprofils des Gießstrangs kann dem Verwender der Vorrichtung zum Stranggießen die Bedienung, Qualitätssicherung und Wartung vereinfachen.
  • Weiter wird eine Vorrichtung zum Stranggießen mit einer Vorrichtung zur Sekundärkühlung eines Gießstrangs und mit wenigstens einer Wärmebildkamera zum Aufnehmen wenigstens eines Wärmebildes des Gießstrangs nach der Vorrichtung zur Sekundärkühlung des Gießstrangs vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung zur Sekundärkühlung ein erstes Kühldüsenfeld aufweist, welches einem ersten Oberflächenabschnitt des Gießstrangs zugeordnet ist, und wobei die Vorrichtung zur Sekundärkühlung ein zweites Kühldüsenfeld aufweist, welches einem zweiten Oberflächenabschnitt des Gießstrangs zugeordnet ist. Gekennzeichnet ist die Vorrichtung dadurch, dass sie dazu eingerichtet ist, mit dem oder den Wärmebilder(n) den wenigstens ersten und zweiten Oberflächenabschnitt zu erfassen, mittels des oder der Wärmebilder eine erste Ist-Temperatur des ersten Oberflächenabschnitts des Gießstrangs zu bestimmen, mittels des oder der Wärmebilder eine zweite Ist-Temperatur des zweiten Oberflächenabschnitts des Gießstrangs zu bestimmen, in Abhängigkeit einer ersten Differenz zwischen der ersten Ist-Temperatur und einer ersten Soll-Temperatur, ein dem ersten Oberflächenabschnitt zugeordnetes Kühldüsenfeld der Vorrichtung zur Sekundärkühlung zu regeln, und in Abhängigkeit der zweiten Differenz zwischen der zweiten Ist-Temperatur und einer zweiten Soll-Temperatur, ein dem zweiten Oberflächenabschnitt zugeordnetes Kühldüsenfeld der Vorrichtung zur Sekundärkühlung zu regeln.
  • Hinsichtlich der mit einer solchen Vorrichtung einhergehenden Vorteile und möglicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ausführungen zum Verfahren zum Stranggießen verwiesen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    eine Vorrichtung zum Stranggießen;
    Fig. 2
    einen Ausschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1; und
    Fig. 3
    ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Stranggießen.
  • Die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Stranggießen umfasst eine Pfanne P, in welcher flüssiges Metall, insbesondere Stahl, zu einem Zwischenbehälter Z transportiert und dort hineingegossen werden kann. Vom dem Zwischenbehälter Z fließt das flüssige Metall zu einer Kokille KO, an deren Rändern das flüssige Metall mit einer Primärkühlvorrichtung (nicht gezeigt) abgekühlt wird, so dass sich dort innerhalb der Kokille KO ein Gießstrang G mit zunächst noch flüssigem Kern, aber bereits erstarrter, tragfähiger Strangschale bildet.
  • Nachdem der Gießstrang G die Kokille KO verlassen hat, wird er mittels einer Strangführung derart geführt, dass er ausgehend vom Guss in Schwerkraftrichtung umgebogen und in einer waagerechten Förderrichtung F weitertransportiert wird. Die Strangführung weist zu diesem Zweck mehrere sich jeweils gegenüberliegende Strangführungsrollen R auf.
  • Zwischen den sich gegenüberliegenden Strangführungsrollen R sind Düsenreihenanordnungen SK1, SK2, SK3 zur Sekundärkühlung vorgesehen. Mittels der durch die Düsenreihenanordnungen SK1, SK2, SK3 gebildeten Vorrichtung zur Sekundärkühlung wird der Gießstrang G gekühlt, bis er durcherstarrt ist. Im Anschluss wird der Gießstrang G mit einer in der Figur nicht gezeigten Vorrichtung in Halbzeuge B geteilt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Halbzeug B um eine Bramme B.
  • Weiter ist im Auslauf der Vorrichtung zum Stranggießen wenigstens eine Wärmebildkamera K vorgesehen.
  • In der Fig. 2 ist ein Ausschnitt der in der Fig.1 gezeigten Vorrichtung zum Stranggießen dargestellt. Die Vorrichtung zur Sekundärkühlung umfasst Kühldüsenfelder SK1, SK2, SK3, SK4 von denen vier Kühldüsenfeldern vier Oberflächenabschnitten W1, W2, W3, W4 des Gießstrangs G zugeordnet sind. Bei den vier Oberflächenabschnitten W1, W2, W3, W4 des Gießstrangs G handelt es sich bei den drei Oberflächenabschnitten W1, W2, W3 um Oberflächenabschnitte der Oberseite des Gießstrangs G, d.h. einer Strangbreitseite, und bei einem Oberflächenabschnitt W4 um einen Oberflächenabschnitt einer Strangschmalseite.
  • Wie in der Fig. 2 gezeigt wird, wird mit einer Wärmebildkamera K wenigstens ein Wärmebild des Gießstrangs G nach der Vorrichtung zur Sekundärkühlung aufgenommen. Mittels des Wärmebilds werden Ist-Temperaturen der Oberflächenabschnitte W1, W2, W3, W4 bestimmt. Bei den Ist-Temperaturen handelt es sich um Durchschnittstemperaturen der Oberflächenabschnitte W1, W2, W3, W4.
  • Zusätzlich zu den Oberflächenabschnitten W1, W2, W3, W4, denen die Kühldüsenfelder SK1, SK2, SK3, SK4 zugeordnet sind, wird auch die Temperatur von Oberflächenabschnitten Q1, Q2, Q3 an der Stirnseite des Gießstrang G erfasst.
  • Fig. 4 zeigt ein stark vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Stranggießen. Zunächst werden die Parameter des herzustellenden Halbzeugs B, insbesondere dessen Abmessungen und dessen Materialeigenschaften, erfasst (Schritt 301).
  • Basierend auf diesen Parametern werden automatisiert Steuervorgaben für die Vorrichtung zum Stranggießen ermittelt (Schritt 302). Insbesondere werden die Soll-Oberflächentemperaturen des Gießstrangs G am Auslauf der Vorrichtung zum Stranggießen und die Soll-Querschnittstemperaturen des Gießstrangs am Auslauf der Vorrichtung zum Stranggießen bestimmt.
  • Anschließend werden die entsprechenden Temperaturen am Auslauf der Stranggießanlage geregelt. Dazu werden zunächst auf der Grundlage der Soll-Oberflächentemperaturen und der Soll-Querschnittstemperaturen Vorgabewerte für die Vorrichtung zur Sekundärkühlung ermittelt und der Gießstrang basierend auf diesen Werten gekühlt (Schritt 303).
  • Mittels der Wärmebildkamera K werden im Anschluss die Ist-Oberflächentemperaturen und die Ist-Querschnittstemperaturen gemessen und mit den vorher ermittelten Soll-Oberflächentemperaturen und Soll-Querschnittstemperaturen verglichen (Schritt 304). In Abhängigkeit der Abweichung der Ist-Temperaturen von den Soll-Temperaturen werden dann die Vorgabewerte für die Vorrichtung zur Sekundärkühlung angepasst (Schritt 303).
  • Weiter können die gemessenen Ist-Temperaturen anschließend Anschlussprozessen (z.B. Walzprozessen) zur Verfügung gestellt und/oder zu Zwecken der Qualitätssicherung gespeichert werden (Schritt 305). Ebenfalls ist eine bildliche Darstellung des Temperaturprofils denkbar.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Stranggießen,
    wobei ein Gießstrang (G) gegossen wird,
    wobei der Gießstrang (G) wenigstens einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt (W1, W2) aufweist,
    wobei wenigstens ein Wärmebild des Gießstrangs (G) nach einer Sekundärkühlung des Gießstrangs mittels einer Vorrichtung zur Sekundärkühlung (SK1, SK2, SK3, SK4) aufgenommen wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mit dem oder den Wärmebild(ern) der wenigstens erste und zweite Oberflächenabschnitt (W1, W2) erfasst wird,
    dass mittels des oder der Wärmebilder eine erste Ist-Temperatur des ersten Oberflächenabschnitts (W1) des Gießstrangs (G) bestimmt wird, dass mittels des oder der Wärmebilder eine zweite Ist-Temperatur des zweiten Oberflächenabschnitts (W2) des Gießstrangs (G) bestimmt wird, dass in Abhängigkeit einer ersten Differenz zwischen der ersten Ist-Temperatur und einer ersten Soll-Temperatur ein dem ersten Oberflächenabschnitt (W1) zugeordnetes Kühldüsenfeld (SK1) der Vorrichtung zur Sekundärkühlung geregelt wird, und
    dass in Abhängigkeit der zweiten Differenz zwischen der zweiten Ist-Temperatur und einer zweiten Soll-Temperatur ein dem zweiten Oberflächenabschnitt (W2) zugeordnetes Kühldüsenfeld (SK2) der Vorrichtung zur Sekundärkühlung geregelt wird.
  2. Verfahren zum Stranggießen nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste und zweite Oberflächenabschnitt benachbart sind, und
    dass der Betrag der Differenz der ersten Soll-Temperatur und der zweiten Soll-Temperatur weniger als 150 Kelvin, insbesondere weniger als 100 Kelvin, beträgt.
  3. Verfahren zum Stranggießen nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste und/oder zweite Soll-Temperatur größer als 800 °C, insbesondere größer als 900 °C ist.
  4. Verfahren zum Stranggießen nach einem der vorstehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als erste Ist-Temperatur eine Durchschnittstemperatur, eine Maximaltemperatur oder eine Minimaltemperatur bestimmt wird.
  5. Verfahren zum Stranggießen nach einem der vorstehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des oder der Wärmebilder die Oberseite des Gießstrangs (G) und/oder die Unterseite des Gießstrangs (G) und/oder die linke Seite des Gießstrangs (G) und/oder die rechte Seite des Gießstrangs (G) und/oder die Stirnseite des Gießstrangs (G) erfasst wird.
  6. Verfahren zum Stranggießen nach einem der vorstehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels der ersten Ist-Temperatur und der zweiten Ist-Temperatur eine Kerntemperatur des Gießstrangs (G) bestimmt wird.
  7. Verfahren zum Stranggießen nach einem der vorstehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in Abhängigkeit der ersten Ist-Temperatur und der zweiten Ist-Temperatur eine Gießgeschwindigkeit geregelt wird.
  8. Verfahren zum Stranggießen nach einem der vorstehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass einem Verwender eine bildliche Darstellung des Temperaturprofils des Gießstrangs (G) angezeigt wird.
  9. Verfahren zum Stranggießen nach einem der vorstehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    die Sekundärkühlung verstärkt wird, und
    im Anschluss die Gießgeschwindigkeit erhöht wird.
  10. Vorrichtung zum Stranggießen
    mit einer Vorrichtung zur Sekundärkühlung (SK1, SK2, SK3, SK4) eines Gießstrangs (G), und
    mit wenigstens einer Wärmebildkamera (K) zum Aufnehmen wenigstens eines Wärmebildes des Gießstrangs (G) nach der Vorrichtung zur Sekundärkühlung (SK1, SK2, SK3, SK4) des Gießstrangs (G),
    wobei die Vorrichtung zur Sekundärkühlung ein erstes Kühldüsenfeld (SK1) aufweist, welches einem ersten Oberflächenabschnitt (W1) des Gießstrangs (G) zugeordnet ist,
    wobei die Vorrichtung zur Sekundärkühlung ein zweites Kühldüsenfeld (SK2) aufweist, welches einem zweiten Oberflächenabschnitt (W2) des Gießstrangs zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist,
    mit dem oder den Wärmebilder(n) den wenigstens ersten (W1) und zweiten (W2) Oberflächenabschnitt zu erfassen,
    mittels des oder der Wärmebilder eine erste Ist-Temperatur des ersten Oberflächenabschnitts (W1) des Gießstrangs (G) zu bestimmen,
    mittels des oder der Wärmebilder eine zweite Ist-Temperatur des zweiten Oberflächenabschnitts (W2) des Gießstrangs (G) zu bestimmen,
    in Abhängigkeit einer ersten Differenz zwischen der ersten Ist-Temperatur und einer ersten Soll-Temperatur, ein dem ersten Oberflächenabschnitt (W1) zugeordnetes Kühldüsenfeld (SK1) der Vorrichtung zur Sekundärkühlung zu regeln, und
    in Abhängigkeit der zweiten Differenz zwischen der zweiten Ist-Temperatur und einer zweiten Soll-Temperatur, ein dem zweiten Oberflächenabschnitt (W2) zugeordnetes Kühldüsenfeld (SK2) der Vorrichtung zur Sekundärkühlung zu regeln.
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