CN1561273A - 冷却用于金属液且尤其是钢水的连铸结晶器的铜板的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种冷却用于金属液且特别是钢水的连铸结晶器(1)的铜板(1.1)的方法和装置，该冷却是用在冷却通道中输送的冷却介质(2)并在速度攀升到额定浇铸速度时或为了不同的铜板表面温度(8)而超过额定浇铸速度时进行的，如此完成即便浇铸速度是变化的且尤其是较高而仍然能影响铜板表面温度(8)并由此不出现或显著减少铸坯壳表面缺陷和/或铜板表面开裂的任务，即当浇铸速度(6)在1米/分到最高12米/分之间变换时，铜板表面温度(8)通过根据实际的浇铸速度(6)和根据铜板厚度(9)来定量修正结晶器冷却介质量(4)和/或结晶器冷却介质入口温度(5)被调整到一个所希望的稳定值。
Description
技术领域
本发明涉及冷却用于金属液且尤其是钢水的连铸结晶器的铜板的方法和装置，这种冷却是利用在冷却管道中流过的结晶器冷却介质并且在速度攀升到额定浇铸速度时或为了不同的铜板额定表面温度而超过额定浇铸速度时进行的。
背景技术
从DE4127333C2中公开了一种方法，在最高温度负荷区域里以最高速度输入冷却介质。这样一来，改善了散热并且结晶器板温度降低。另外，人们力求实现在结晶器高度上的温差的缩小以及由此引起的结晶器壁的应力降低和使用寿命延长。但这种方法没有考虑变化的且尤其是提高到很高的浇铸速度。
这样的金属液浇铸用连铸结晶器在通常所用的已知方法中被如此冷却，即结晶器冷却介质在进入连铸结晶器时在数量和温度方面与浇铸速度无关地保持稳定不变。这种做法的结果就是，随着浇铸速度提高，在这里，尤其是当以高于4米/分的浇铸速度进行浇铸时，热负荷(测量单位为W/m2)明显增大，进而铜板表面温度明显提高。在铸坯壳和结晶器铜板之间使用结晶器润滑粉渣的情况下，在结晶器冷却介质和热侧之间的如20毫米的预定铜板厚度下的升温一方面导致不同的润滑性能和不同的热负荷，另一方面导致了结晶器铜板的缩短使用寿命，这取决于超过冷轧铜材的再结晶温度的情况。
随着浇铸速度提高但铜板表面温度也提高而产生的缺点导致了浇铸作业故障和/或坯壳表面缺陷和铜板表面开裂。
这些故障不仅出现在水在连铸结晶器中从下向上地流动时，而且出现在水从上往下流动时。但可以肯定的是，当水从上往下流动时出现的铜板表面温度要比水从下往上流动时低。
发明内容
本发明的任务是在改变的且尤其是提高的浇铸速度的情况下也能影响铜板表面温度，从而不出现或明显减少坯壳表面缺陷和/或铜板表面开裂。
根据本发明，如此完成所提出的任务，即当浇铸速度在1米/分到最高12米/分之间变换时，铜板表面温度通过根据铜板厚度和实际浇铸速度来定量修正结晶器冷却介质量和/或结晶器冷却介质入口温度而被调整到一个理想的恒定值。由此一来，即使当铜板厚度不同时，也可以根据浇铸速度来有利地选择铜板表面温度并使之保持恒定。此外，产生了用于结晶器润滑粉渣的润滑性能的恒定条件，所述结晶器润滑粉渣在浇铸液面上由所用的结晶器润滑粉熔融而成(如果使用结晶器润滑粉的话)。此外，这样的结晶器铜板带来了优势，即它们在铜再结晶之前都不再承受应力并因而很少开裂。其它优点是与浇铸速度和所选工作窗的铜板厚度无关地改善了铸坯表面质量和浇铸安全性。因此，也提高了成材率。
这样一来，也可以有利地恒定调整出在浇铸液面区内的理想的恒定的铜板表面温度。
如果结晶器冷却介质从上到下地或从下到上地流过冷却管道，则也能部分或完全地获得所述效果。
根据其它特征，使连铸结晶器振动。
由此得到其它优点，即连铸坯在形成结晶器润滑粉渣时被同时浇铸。
此外，如此设计该方法，即为了调整结晶器冷却介质量和结晶器冷却介质入口温度而使用了过程数据和设备数据，它们以调节参数形式被处理成一个在线模拟模型。
该方法的精确度还可以如此进一步提高，即除了在线模拟模型之外或取代该在线模拟模型地采用这样的措施，即直接确定在浇铸液面区域里的铜板表面温度。
一种用让结晶器冷却介质从中流过的冷却通道来冷却尤其是用于钢水的连铸结晶器铜板的装置完成这样的任务，即，即便铜板厚度不同，也能在考虑实际浇铸速度的情况下选择铜板表面温度并使之保持稳定不变，本发明是这样做的，即在1米/分到最高12米/分的浇铸速度以及4毫米-约50毫米的铜板厚度的情况下，拟定用于控制结晶器冷却介质入口温度和/或结晶器冷却介质量的调节参数。这样，在开始浇铸时，热侧的铜板表面温度可明显低于迄今遵循的温度，并且如此保护铜板，即远不达到铜的再结晶温度。这个优点在浇铸速度的大部分范围里都起作用。
根据另一个实施形式，结晶器冷却介质入口可以有一定距离地位于浇铸液面上方。
还有利的是，连铸结晶器可以借助一振动装置来振动。
此外，在浇铸中给连铸坯供应结晶器润滑粉起到了保护连铸坯坯壳的作用。
另外，如此控制结晶器冷却水的量和温度，即为了获得用于调整结晶器冷却介质入口温度和/或结晶器冷却介质量的调节参数的一在线模拟模型，在一个过程计算机中输入过程数据和设备数据，该过程计算机控制结晶器冷却介质回路中的一个三通阀和一个控制阀以及一个转速可控的泵。
另外，根据另一个实施形式，如此采取这种调整，即除了过程计算机之外或代替该过程计算机地，可以将一个用于确定在浇铸液面区域内的铜板表面温度的机构用于调节结晶器冷却介质入口温度和/或结晶器冷却介质量。
附图说明
在附图中示出了一个实施例，以下对其进行详细说明。附图所示为：
图1A是一个传统的结晶器冷却回路的方框线路图；
图1B是一个根据本发明的所谓ISO结晶器的冷却回路的对应的方框线路图；
图2A是带热流的浇铸速度截面与时间的关系曲线；
图2B是在传统冷却时的热变化曲线；
图2C是本发明所希望的热变化曲线；
图2D是在被调整的铜板表面温度下的理想的热变化曲线；
图3以随浇铸速度变化的温度曲线来表示现有技术与本发明的对比，这是在考虑了冷却介质在连铸结晶器中从上到下和从下到上的运动的情况下做出的。
具体实施方式
根据现有技术(图1A)，在一连铸结晶器1中注入钢水，该连铸结晶器如此被冷却，即与浇铸速度6无关地，在结晶器冷却介质2进入连铸结晶器1的结晶器冷却介质入口3上，结晶器冷却介质入口温度5和结晶器冷却介质量4保持稳定不变。
该方法意味着，随着浇铸速度6提高，单位为W/m2的热负荷7(见图2A)和进而铜板表面温度8提高，尤其在浇铸速度从6米/分提高到12米/分时，热负荷与铜板表面温度明显提高。当在连铸坯11的坯壳和结晶器铜板1.1之间有结晶器润滑粉渣时，在例如20毫米预定铜板厚度9时，在冷却介质和热侧之间的温度提高一方面造成不同的润滑性能和热负荷7，另一方面造成结晶器铜板1.1使用寿命的缩短，这是由超过冷轧铜的再结晶温度来决定的(见图3)。
在浇铸速度6提高时和/或随着铜板厚度9增大而出现的缺陷导致浇铸作业出故障或者导致铸坯壳表面缺陷和铜板表面开裂。
这些故障不仅出现在结晶器水13在连铸结晶器1中从下往上流动13.1时，而且出现在水从上往下流动13.2时(见图3)。但能够确定的是，当水从上往下流动13.2时，所出现的铜板表面温度8低于当水从下往上流动13.1时。
在图1A中(现有技术)，连铸结晶器1通过一个内部冷却介质回路19和一个外部冷却介质回路20被冷却。外部冷却介质回路20经过一个热交换器21并用于冷却在冷却介质回路19中的结晶器冷却介质2。
内部冷却介质回路19如此经过热交换器21，即通过一泵22被调节成稳定不变的结晶器冷却介质量4的入口温度23(T入)也与浇铸速度无关地保持稳定不变。
为此使用一个三通阀24、一旁通管路25和一个在一用于入口温度23(T入)的T入测量机构和三通阀24之间的调节路线26。通常，结晶器冷却介质2以水从下到上流动13.1的方式来输送，在薄板坯生产设备的情况下，也可以是以水从上到下流动13.2的方式来输送。
根据图1B，象图1A那样在方框线路中示出了冷却介质回路，但在这里，当浇铸速度6从1米/分提高到最大12米/分时，在结晶器冷却介质入口温度5被调节成稳定不变时，铜板表面温度8通过与浇铸速度6和铜板厚度9无关地定量修正结晶器冷却介质量4和/或结晶器冷却介质入口温度5被调整到一个所希望的稳定的铜板表面温度8。在稳定的铜板表面温度8下，结晶器冷却介质量4和结晶器冷却介质入口温度5的调整可以借助一个用于连铸结晶器1的在线模拟模型27.4和过程数据27.1的过程计算机27并通过一个入口速度窗6.2来实现(见图3)。对此，过程计算机27需要过程数据27.1和设备数据27.2，以便通过一个泵站22.1和/或控制阀29来调整结晶器冷却介质量4并且通过三通阀24且根据调节参数27.3来调整结晶器冷却介质入口温度5。在泵站22.1之前有一个压力平衡容器30。
在图2A-2D中，示出了工艺技术的关系。
图2A表示热流17随浇铸时间18变化过程和浇铸速度6的曲线16。该曲线图描述了从开始经稳定的入口速度窗6.2和随后加速到高速度水平的浇铸过程。
图2B表示现有技术。实际的铜板表面温度8用T铜-实际表示并且它随着浇铸速度6提高并偏离了理想的铜板表面温度8(被称为铜板目标温度8.1)T铜-目标，因为结晶器冷却介质量4和结晶器冷却介质入口温度5为冷却连铸结晶器1而保持不变。
在图2C中，在稳定的结晶器冷却介质入口温度5下，实际的铜板表面温度8(T铜-实际)通过与浇铸速度6无关地相应地定量修正结晶器冷却介质量4而变成与理想的铜板表面温度8即铜板目标温度8.1(T铜-目标)一致。
根据图2D，通过根据随时间变化的浇铸速度曲线16相应定量调节结晶器冷却介质量4和结晶器冷却介质入口温度5，使铜板表面温度8(T铜-实际)与铜板目标温度8.1(T铜-目标)一致。当两个影响参数如结晶器冷却介质量4或加强热传导的冷却介质速度和提高势能和进而提高热流17的结晶器冷却介质入口温度5有变化时，在给定的铜板厚度9的情况下，入口速度窗6.2在用于一所希望的实际铜板表面温度8的浇铸速度6方面大于只有这两个影响参数之一有变化时的情况。
根据图3，可以明显看到已知方法与本发明方法的区别。以最高达到12米/分的提高浇铸速度6的结晶器板表面温度8为基础。再结晶温度12的一条水平延伸的直线表示由冷轧铜构成的铜板的热负荷的结束，其中，铜丧失了强度和/或其冷轧组织并因而丧失了其对钢水浇铸很重要的性能。现有技术中的温度曲线14用曲线14.1(水从下往上流动)和曲线14.2(水从上往下流动)来表示。这两条曲线随着浇铸速度提高而连续升高到在浇铸液面区域里的更高的铜板表面温度8，其中铜板表面温度8在结晶器冷却介质13从下往上流动14.1时比在水从上往下流动14.2时更早地与在一个临界浇铸速度6.1下的再结晶温度12相交。
在浇铸液面处的铜板表面温度8随浇铸速度6提高和铜板厚度8增大而显著增长的状况归结于在现有技术中的在浇铸中稳定的结晶器冷却介质量4和在结晶器冷却介质入口3处的稳定的结晶器冷却介质入口温度5。
曲线15表示借助浇铸速度6来控制和稳定铜板表面温度8。在这里可以看到，随着铜板厚度9增大，铜板表面温度8在同样的冷却条件下即在由冷却介质速度或结晶器冷却介质量4表现的和作为结晶器冷却介质入口温度5的条件下升高。这同样适用于已知方法(见曲线13.1，水从下往上流动，和曲线13.2，水从上往下流动)。
本发明的原理可以被用在以高达100米/分的浇铸速度工作的带材铸造设备上。在这里，所有用在连铸结晶器1高度上的措施被用到双辊的圆周面上。
附图标记一览表1-连铸结晶器；1.1-结晶器铜板；2-结晶器冷却介质；3-结晶器冷却介质入口；4-结晶器冷却介质量；5-结晶器冷却介质入口温度；6-浇铸速度；6.1-临界浇铸速度；6.2-入口速度窗(有相同的铜板温度)；7-热负荷(W/m2)；8-铜板表面温度；8.1-铜板目标温度；9-铜板厚度；10-结晶器润滑粉渣；11-连铸坯；12-再洁净温度；13-结晶器冷却介质；13.1-水从下往上流动；13.2-水从上往下流动；14-现有技术中的温度曲线；14.1-从下往上的结晶器冷却介质的曲线；14.2-从上往下的结晶器冷却介质的曲线；15-曲线；16-随浇铸时间变化的浇筑速度剖面；17-热流；18-浇铸时间；19-内部冷却介质回路；20-外部冷却介质回路；21-热交换器；22-泵；22.1-泵站；23-入口温度T入；24-三通阀；25-旁通管路；26-调节路线；27-过程计算机；27.1-过程数据；27.2-设备数据；27.3-调节参数；27.4-在线模拟模型；28-温度测量机构；29-控制阀；30-压力平衡容器；
Claims (13)
1.一种冷却用于金属液且特别是钢水的连铸结晶器的铜板的方法，这种冷却是用在冷却通道中流动的结晶器冷却介质并在速度攀升到额定浇铸速度时或为了不同的铜板额定表面温度而超过额定浇铸速度时进行的，其特征在于，当浇铸速度在1米/分到最高12米/分之间变换时，铜板表面温度通过根据实际的浇铸速度并根据铜板厚度来定量修正结晶器冷却介质量和/或结晶器冷却介质入口温度被调整到一个所希望的稳定值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该浇铸液面区内稳定地调节出该所希望的稳定的铜板表面温度(8)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使结晶器冷却介质从上往下或从下往上地流过冷却通道。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，使该连铸结晶器振动。
5.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，连铸坯在形成结晶器润滑粉渣时被同时浇铸。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，为了调整结晶器冷却介质量和结晶器冷却介质入口温度，采用过程数据和设备数据，它们以调节参数形式被处理成一个在线模拟模型。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，除了在线模拟模型外或取代在线模拟模型地采用以下措施，即直接确定在浇铸液面区内的铜板表面温度。
8.一种用于冷却尤其用于钢水的连铸结晶器的铜板的装置，它具有让结晶器冷却介质流过其中的冷却通道，其特征在于，在1米/分到最高12米/分的浇铸速度(6)以及4毫米-约50毫米的铜板厚度的情况下，拟定用于控制结晶器冷却介质入口温度(5)和/或结晶器冷却介质量(4)的调节参数(27.3)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，结晶器冷却介质入口(3)有一定距离地设置在浇铸液面上方。
10、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，连铸结晶器(1)可借助一个振动装置振动。
11、如权利要求8-10之一所述的装置，其特征在于，可以在浇铸时给连铸坯(11)输送结晶器润滑粉。
12、如权利要求7-10之一所述的装置，其特征在于，在一个过程计算机(27)中输入过程数据(27.1)和设备数据(27.2)以便获得用于调整结晶器冷却介质入口温度(5)和/或结晶器冷却介质量(4)的调节参数(27.3)的一个在线模拟模型(27.4)，该过程计算机控制在结晶器冷却介质回路中的一个三通阀(24)、一控制阀(29)以及一个转速可调的泵(22)。
13、如权利要求8-12之一所述的装置，其特征在于，除了过程计算机(27)外或代替该过程计算机地，一个用于确定浇铸液面区内的铜板表面温度(8)的机构可被用来调节结晶器冷却介质入口温度(5)和/或结晶器冷却介质量(4)。
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