DE102009012334B4 - Method for applying coolant to a cast metal strand in a continuous casting plant and continuous casting plant - Google Patents
Method for applying coolant to a cast metal strand in a continuous casting plant and continuous casting plant Download PDFInfo
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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.Method for applying coolant to a cast metal strand (2, 2a, 2b) in a continuous casting installation, - the metal strand being formed in a cooled continuous casting mold (1) with a strand width (B) defined by narrow side walls (1b); - and the partially solidified metal strand is then passed through a strand guide (3) - and is continuously cooled in this in several horizons (H1, ..., H6), - the coolant being applied in the strand guide depending on the strand width, characterized by - the continuous or discontinuous detection of the respective instantaneous positions of the narrow side walls (1b) with a time-dependent changing strand width (B) and / or strand position in the continuous casting mold (1); and - the application of coolant to the metal strand in successive horizons (H1, ..., H6) of the strand guide (3), taking into account the casting speed in accordance with the changing strand width (B) and / or strand position.
Description
Technisches GebietTechnical area
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.The invention relates to a method for targeted cooling of a cast metal strand in a strand guide of a continuous casting and a continuous casting plant which allows targeted cooling in the continuous casting with time-dependent variable casting width.
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.The invention relates in detail to a method for applying coolant to a cast metal strand in a continuous casting plant, the metal strand being formed in a cooled continuous casting mold with a strand width defined by narrow side walls and the partially solidified metal strand subsequently being passed through a strand guide and cooled continuously in several horizons therein wherein the coolant application in the strand guide is effected as a function of the strand width.
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.The invention further relates to a continuous casting plant for the continuous production of a metal strand with at least one continuous casting mold for forming a partially solidified metal strand having a defined strand width and strand thickness, the continuous casting mold comprising broad side walls and narrow side walls which can be positioned relative to the latter, and a strand guide arranged downstream of the continuous casting mold for supporting and guiding the strand casting mold Metal string, are arranged in the cooling means for applying a coolant to the metal strand in a plurality of horizons and the horizons adjustment for the positioning of spray nozzles depending on the strand width are assigned.
Stand der TechnikState of the art
In der
Der dem Stand der Technik zuzuordnende allgemeine Aufbau einer Stranggießanlage ist in
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.Horizon in this document is understood to mean a plane arranged perpendicular to the strand conveying direction or an area in the strand guide in which spray nozzles alone or even groups of spray nozzles can be jointly positioned. Groups of spray nozzles are to be understood in the strand conveying direction successive spray nozzles, which are structurally connected and jointly adjustable. These are assigned to a horizon, although they extend over a length section area of the strand guide in the strand conveying direction.
Aus der
Aus der österreichischen Patentschrift
Aus der
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
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.The object of the present invention is therefore to avoid the disadvantages of the known prior art and to propose a method for applying coolant to a cast metal strand in the secondary cooling zone of a continuous casting plant and a continuous casting plant with a cooling device in the secondary cooling zone of a strand guide, in which a change in position of the formed Metal strands in the continuous casting mold, a corresponding adaptation of the coolant application is carried out in the strand guide in order to avoid over-spraying of the metal strand edges or an undesirably unequal coolant application and to ensure a largely uniform running strand cooling.
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.This object is achieved in a method of the type described above by the continuous or discontinuous detection of the respective instantaneous positions of the narrow side walls at a time-varying strand width and / or strand position in the continuous casting mold, and the coolant application to the metal strand in successive horizons of the strand guide under consideration the casting speed according to the changing strand width and / or strand position. The consideration of the casting speed, which can be variable over the casting time due to operation, allows the determination of periods of time that a certain strand element requires until the respective horizons in the strand guide are reached. Thus, the time is determined in which the coolant application must be made on the metal strand in the respective horizon to the changing strand width and / or strand position.
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.Accordingly, it is advantageous if the transport time of the metal strand from an initial horizon in the continuous casting mold to the respective horizon of the coolant application in the strand guide, which is preferably calculated from the casting speed, is used for the positioning of the spray nozzles of a cooling device in the respective horizons of the strand guide.
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.So that an adaptation of the coolant application in a horizon of the strand guide can be carried out in a simple manner, it is expedient if the coolant application takes place in a horizon of the strand guide by at least two spray nozzles. Thus, the respective outer spray nozzles can be aligned with the current position of the lateral strand edges and over-spraying or excessive cooling of the strand edges can be avoided.
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.The coolant application to the metal strand takes place in the same way in the outside of the sheet and in the arc inside of the strand guide, wherein in the description reference is made to only one of these two pages.
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.According to a specific embodiment of the coolant application to the metal strand, the amount of coolant allocated to the individual spray nozzles is determined as a function of the spray nozzle spacing of the metal strand surface to be cooled or in dependence on the spray width swept on the metal strand surface. A change in the distance of a spray nozzle from the metal strand surface leads to an altered specific coolant application to the metal strand and thus to changed cooling conditions compared to a further spray nozzle with a different distance to the metal strand surface.
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.Another possibility for influencing the cooling conditions on the metal strand results when the cooling which has already taken place during the transport time from the starting horizon in the mold to the respective horizon of the coolant application in the strand guide is taken into account in the determination of the quantity of coolant still to be applied. In particular, with larger casting speed changes, in particular a casting speed reduction during the ongoing casting process can still during the residence of the Metal strands in the strand guide to the cooling course are intervened regulating. Such casting speed changes are regularly z. B. at a pan change necessary.
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.Suitably, the detection of the time-varying strand width and / or strand position in the continuous casting mold and the coolant application to the metal strand in successive horizons of the strand guide according to the changing strand width and / or strand position by the following steps: The time-varying strand width and / or strand position in an initial horizon of the continuous casting mold is detected by position detecting or position determining means, which data are measured by position detecting or position determining means associated with the Schmalseitenverstelleinrichtungen the mold. These determined or provided data are processed in a control device or a computing unit and generates control signals for the time-dependent positioning of the spray nozzles in the respective horizons of the strand guide and fed to the adjustment time-dependent transport.
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.Preferably, the coolant is applied to the metal strand in a horizon of the strand guide by at least two independently positionable spray nozzles, wherein the adjustment of the spray nozzles or a spray nozzle-carrying spray bar by the generatrix of the spray cone of the coolant (in cone jet nozzles) or by the spray angle in the width direction of the coolant ( in flat jet nozzles) is determined.
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.Furthermore, the object underlying the invention in a continuous casting of the type described above is achieved in that the narrow side walls position detection or position determining means for determining the current strand width and / or the current strand position are assigned in the mold, a control device or a computing unit for recording and Processing of the time-dependent instantaneous values of the strand width and / or strand position and for generating control signals for positioning the spray nozzles of the cooling devices is provided in the individual horizons of the strand guide and are provided in the individual horizons of the strand guide independently controllable adjustment for spray nozzles or spray nozzle groups.
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.Suitably, the position detection or position-determining device for directly or indirectly determining a position of a narrow side wall in the continuous casting mold is formed by a position sensor directly or indirectly assigned to the narrow side wall. By determining the position of the two narrow side walls of the cast metal strand is clearly defined in its strand width and in its position in the strand guide or with respect to the symmetry axis of the strand guide at any time. Equally, the position determination can also be derived by means of corresponding default values from the plant control system.
Vorzugsweise ist der Positionsgeber der Schmalseiten-Verstelleinrichtung zugeordnet, insbesondere in die hydraulischen Verstellzylinder integriert.The position transmitter is preferably assigned to the narrow-side adjusting device, in particular integrated into the hydraulic adjusting cylinder.
In der Strangführung ist an mindestens einer, vorzugsweise angetriebenen Strangführungsrolle eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung zum Erfassen der zeitabhängigen Gießgeschwindigkeit bzw. Strangtransportgeschwindigkeit vorgesehen.In the strand guide a speed measuring device for detecting the time-dependent casting speed or strand transport speed is provided on at least one, preferably driven strand guide roller.
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.In order to be able to easily position several adjacent, independently engageable spray nozzles in relation to one another, so that no undesired free space between adjacent spray cones or undesired overlaps on the strand surface occurs, it is advantageous if the independently controllable adjusting devices of the spray nozzles comprise adjusting cylinders that perform a linear adjustment movement allow a spray nozzle, in which the direction of movement of the respective spray nozzle or a spray nozzle carrying spray bar parallel to the generatrix of the spray cone of the coolant jet in the associated horizon.
Den Spritzdüsen sind Kühlmittel-Versorgungseinrichtungen mit Dosiereinrichtungen zur geregelten Kühlmittelmengenzuteilung zugeordnet.The spray nozzles are assigned coolant supply devices with metering devices for controlled distribution of coolant quantity.
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.A small number of necessary adjusting devices for the spray nozzles is achieved when a plurality of spray nozzles arranged one behind the other in the strand conveying direction is assigned a common adjusting device in a horizon.
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.The strand guide is expediently formed by a plurality of strand guide segments, and in each segment at least one common adjusting device in a horizon is assigned to the spray nozzles arranged one behind the other in the strand conveying direction. However, a horizon can also extend over two or more segments or be completely detached from a segment assignment.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
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:Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following Description of non-limiting embodiments, reference being made to the following figures, which show:
Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention
Die Stranggießanlage weist eine Stranggießkokille
Der in der Stranggießkokille
Zwischen in Strangförderrichtung S aufeinander abfolgenden Strangführungsrollen
Der in der Stranggießkokille
In der Recheneinheit
Der detaillierte mechanische Aufbau der Spritzdüsen-Verstelleinrichtung ist in der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stranggießkokillecontinuous casting
- 1a1a
- BreitseitenwändeWide side walls
- 1b1b
- SchmalseitenwändeNarrow side walls
- 1c1c
- SchmalseitenverstelleinrichtungSchmalseitenverstelleinrichtung
- 1d1d
- Positionserkennungs- oder PositionsbestimmungseinrichtungPosition detection or position determination device
- 2, 2a, 2b2, 2a, 2b
- Metallstrangmetal strand
- 33
- Strangführungstrand guide
- 44
- StrangführungsrollenStrand guide rolls
- 5, 5a, 5b5, 5a, 5b
- Spritzdüsenspray nozzles
- 66
- StrangführungssegmentStrand guide segment
- 77
- Spritzbalkenspray bars
- 88th
- Verstelleinrichtung der SpritzdüsenAdjustment of the spray nozzles
- 8a, 8b8a, 8b
- Verstellzylinderadjusting cylinder
- H0H0
- Ausgangshorizontoutput horizon
- H1 ... H6H1 ... H6
-
Horizont in der Strangführung
3 Horizon in thestrand leadership 3 - 1010
- Kühleinrichtungcooling device
- 1111
- Symmetrieachse der StrangführungSymmetry axis of the strand guide
- 1212
- Recheneinheitcomputer unit
- 1313
- Antrieb der StrangführungsrolleDrive the strand guide roller
- 1414
- GeschwindigkeitsmesseinrichtungSpeed measuring device
- 1515
- Datenleitungdata line
- 1616
- Erzeugende des Kühlmittel-SpritzkegelsGenerating the coolant spray cone
- 1717
- Kühlmittel-SpritzkegelCoolant spray cone
- 20a, 20b20a, 20b
- zentrale Kühlmittelleitungcentral coolant line
- 21a, 21b21a, 21b
- Versorgungseinrichtung mit DosiereinrichtungSupply device with metering device
- 22a, 22b22a, 22b
- Versorgungsleitungsupply line
- 2323
- Spritzbalkenspray bars
- BB
- Strangbreitestrand width
- SS
- StrangförderrichtungStrand conveying direction
- αα
- Spritzwinkelspray angle
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